KR102415348B1 - 구동 전달 장치 및 화상 형성 장치 - Google Patents

Abstract

구동 전달 장치가 제1 및 제2 치차를 포함한다. 상기 제1 치차의 각각의 이빨은, 치선과 치저 사이에 있어서, 일방의 치면과, 상기 일방의 치면과는 반대측에서의 타방의 치면을 포함한다. 상기 제2 치차의 각각의 이빨은, 그 치선과 치저 사이에 있어서, 일방의 치면과, 상기 일방의 치면과는 반대측에서의 타방의 치면을 포함한다. 상기 제1 치차 및 상기 제2 치차의 상기 일방의 치면들은 서로 맞물리고, 상기 제1 치차 및 상기 제2 치차의 상기 타방의 치면들은 서로 맞물리지 않는다. 상기 일방의 치면들은 각각 인벌류트 곡선을 따르도록 연장한다. 상기 제1 치차와 상기 제2 치차 중 적어도 하나에 대해서, 상기 타방의 치면은, 상기 치선과 상기 치저를 연결하는 직선에 관하여 상기 일방의 치면과 대칭인 면 내부의 직선을 따라 치선측으로부터 치저측으로 연장한다.

Description

구동 전달 장치 및 화상 형성 장치{DRIVE TRANSMISSION DEVICE AND IMAGE FORMING APPARATUS}

본 발명은, 복수의 치차를 거쳐 회전체에 구동력(구동)을 전달하는 구동 전달 장치 및 이를 구비한 화상 형성 장치에 관한 것이다.

프린터, 복사기, 팩시밀리 장치 등의 화상 형성 장치는, 노광부에 의해 정전 잠상을 생성 가능한 감광층을 포함한 감광 드럼을 구비하며, 이 감광 드럼은 현상 장치에 의해 형성된 토너상을 담지한다. 이 감광 드럼은, 구동원으로부터 구동력을 받아 회전하고, 현상 장치에 의해 정전 잠상에 토너가 부착된다. 그 후, 감광 드럼에 부착된 토너가 전사 장치에 의해 기록재에 전사된다. 그러나, 전사 장치에 의해 기록재에 전사되지 않고 감광 드럼에 잔류하는 토너도 많이 존재하므로, 이 잔류 토너를 감광 드럼으로부터 제거하는 토너 제거부를 구비하고 있다.

토너 제거부는, 크게 나누어 2가지 유형의 토너 제거부가 존재한다. 첫번째 유형의 토너 제거부는, 클리닝 블레이드를 갖고, 회전하는 감광 드럼에 대해 카운터 방향으로부터 클리닝 블레이드를 접촉시켜, 감광 드럼으로부터 토너를 긁어낸한다. 다른 유형의 토너 제거부는, 일반적으로 클리너리스 구성이라 불리는 것이다. 감광 드럼에 잔류한 토너를 현상 장치에 의한 감광 드럼에의 토너 부착 동작과 동시에, 정전 흡인력에 의해 현상 장치로 회수한다. 즉, 제공된 클리닝 블레이드가 없다.

여기서, 감광 드럼을 회전시킬 때의 부하 토크에 주목하면, 이하와 같은 차이가 있다. 클리닝 블레이드를 갖는 구성의 경우는, 블레이드 접촉부에서의 마찰력이 크기 때문에 부하 토크가 크고, 클리너리스 구성의 경우는, 마찰력이 거의 작용하지 않기 때문에 부하 토크가 작다고 하는 차이가 있다. 그러나, 부하 토크가 작으면 감광 드럼의 회전 불균일이 발생하기 쉬워진다.

예를 들어, 서로 맞물리는 기어끼리의 얼라인먼트가 조금 틀어졌을 때, 부하 토크가 어느 정도 큰 경우는, 기어의 치면이 무너져 주기 때문에, 서로 맞물리는 치면끼리의 접촉 면적을 확보할 수 있다. 그러나, 부하 토크가 작은 경우는, 기어의 치면이 무너지지 않기 때문에, 서로 맞물리는 치면끼리의 접촉 면적은 매우 작아져, 맞물림율이 저하되어 버린다. 이 때문에, 전술한 것처럼, 부하 토크가 작으면 감광 드럼의 회전 불균일이 발생하기 쉬워진다.

즉, 클리너리스 구성은, 클리닝 블레이드를 갖는 구성과 비교하여, 잔류 토너를 재이용할 수 있어, 잔류 토너를 회수하여 모아 두는 스페이스를 필요로 하지 않으며, 또한 구동 토크도 작은 등의 소자원화, 소형화 및 에너지 절약이라고 하는 메리트는 있다. 그러나, 클리너리스 구성은, 부하 토크가 작기 때문에, 회전 불균일이 발생하기 쉬워, 줄무늬가 나타나는 밴딩(banding) 등의 화상 불량이 발생한다고 하는 문제가 있었다.

이 부하 토크가 작을 때의 회전 불균일을 해소하는 구성으로서는, 종래, 감광 드럼의 측면에 코일 스프링에 의해 부하 토크를 가한 구성이 있다(일본특허공개 평6-124054호). 또한, 기어의 스러스트력에 의해 마찰력을 가하며 그 마찰력을 조정할 수 있도록 한 구성도 있다(일본특허공개 제2004-156746호).

또한, 기어의 이빨을 휘기 쉽게 하는 구성으로서는, 이빨의 재질을 부드러운 것으로 한 구성(일본특허공개 제2003-323077호)이나, 기어의 치폭을 가늘게 한 구성 및 치부에 구멍을 뚫은 구성(일본특허공개 평10-171194호)이 있다.

또한, 기어의 이빨을 휘기 쉽게 하는 구성으로서는, 기어의 이빨에 스프링의 효과를 발휘시키는 부분을 마련한 구성(일본특허공개 평6-305224호)이 있다. 구체적으로는, 도 13에 나타내는 바와 같이, 기어의 이빨(61)이 스프링성을 갖고 둘레 방향으로 이동 가능하도록, 이빨(61)의 근원의 양측에 대략 직사각형의 절결(61a)을 마련하고 있다.

또한, 일본실용신안공개 소59-122459호에는, 서로 맞물리는 한 쌍의 치차로 이루어지는 치차 장치가 개시되어 있다.

일본실용신안공개 소59-122459호에서는, 도 17에 나타내는 바와 같이, 일방의 치차(62)의 모든 이빨(63)과 타방의 치차(64)의 번갈아 가며 있는 이빨(65)에 대해, 각각 대향하는 한쪽 치면에 치선으로부터 치원에 걸쳐 절결(63a, 65a)을 형성하고 있다. 또한, 타방의 치차(64)의 나머지 이빨(66)에 대해, 상기 절결(65a)을 갖는 이빨(65)의 반대측 치면과 대향하는 한쪽 치면에, 그 이빨 두께 방향으로 돌출하는 연장부(66a)를 마련하고, 그 치선 부분에 절결(66b)을 형성하고 있다.

그러나, 회전체의 부하 토크가 작은 경우라도, 에너지 절약, 저비용을 실현하면서, 회전체의 회전 불균일을 작게 억제하는 것은 곤란하였다. 강제적으로 부하 토크를 부여하는 구성에서는, 에너지 절약이라고 하는 클리너리스 구성의 하나의 잇점이 사라져 버린다. 또한, 부하 토크를 부여하는 기구의 추가로 코스트 업으로도 되어 버린다.

또한, 기어의 이빨을 휘기 쉽게 하기 위해, 기어의 재질을 프린터 기어에 일반적으로 이용되고 있는 폴리아세탈(POM)보다 부드러운 폴리에스테르계 엘라스토머 등의 재질로 하는 구성에서는, 비용 상승을 피할 수 없다. 또한, 기어의 치폭을 가늘게 하는 구성에서는, 맞물림율이 감소하여 버린다. 기어의 이빨부에 구멍을 뚫는 구성에서는, 감광 드럼을 구동하는 기어의 모듈은 일반적으로 대략 0.5로 이빨 자체가 작기 때문에 구멍 직경을 매우 작게 할 필요가 있다. 이 때문에, 기어를 몰드 성형으로 만들기 위해서 가는 돌기를 갖는 금형을 만들 필요가 있지만 금형 강도가 약하여 실용적이지 못하다. 또한, 이빨의 근원의 양측에 대략 직사각형의 절결을 마련한 구성에서는, 맞물림을 양호하게 유지하기 위해서는 치면을 치저까지 남기고 그 아래를 절결하게 되지만, 이 경우도 몰드 성형으로 만들기 위해서 가는 돌기를 갖는 금형을 만들 필요가 있으며, 금형 강도가 약하여 실용적이지 못하다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 치차와, 상기 제1 치차와 맞물리는 제2 치차를 구비하고, 상기 제1 치차와 상기 제2 치차를 거쳐 회전체에 구동을 전달하는 구동 전달 장치로서, 상기 제1 치차 및 상기 제2 치차의 모든 이빨은, 치선과 치저 사이에 있어서, 맞물림 측의 일방의 치면과, 상기 일방의 치면과는 반대측에서 비맞물림 측의 타방의 치면을 갖고, 상기 일방의 치면은, 인벌류트(involute) 곡선을 따르도록 형성된 면이며, 상기 타방의 치면은, 치차의 회전 중심으로부터 치선을 통과하는 직선을 기준으로 한 상기 일방의 치면의 선대칭인 면보다 내측에 설치된, 치선으로부터 치저까지 상기 직선을 통과하는 면인, 구동 전달 장치가 제공된다.

본 발명의 다른 특징들은 (첨부 도면을 참조한) 예시적인 실시예들에 대한 이하의 설명으로부터 분명하여진다.

본 발명에 따르면, 회전체의 회전 불균일을 작게 억제할 수 있다.

도 1은, 실시예 1과 관련되는 기어 형상을 나타내는 도면이다.
도 2는, 실시예 1과 관련되는 화상 형성 장치의 개략 구성도이다.
도 3은, 실시예 1과 관련되는 감광 드럼 구동 전달 장치를 나타내는 상면도이다.
도 4는, 실시예 1과 관련되는 감광 드럼 구동 전달 장치를 나타내는 배면도이다.
도 5는, 기어의 회전 전달 오차의 측정에 이용한 맞물림 시험기의 개략도이다.
도 6은, 비교예의 기어의 얼라인먼트 불량에 대한 회전 전달 오차와 부하 토크의 영향을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 7은, 실시예 1과 관련되는 기어의 얼라인먼트 어긋남에 대한 회전 전달 오차를 저부하 토크하에서 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은, 비교예의 기어의 고부하 토크 하에서의 맞물리는 치면의 접촉 면적을 나타내는 도면이다.
도 9는, 비교예의 기어의 저부하 토크 하에서의 맞물리는 치면의 접촉 면적을 나타내는 도면이다.
도 10은, 실시예 1과 관련되는 기어의 저부하 토크 하에서의 서로 맞물리는 치면의 접촉 면적을 나타내는 도면이다.
도 11은, 실시예 2와 관련되는 기어 형상을 나타내는 도면이다.
도 12는, 실시예 3과 관련되는 기어 형상을 나타내는 도면이다.
도 13은, 종래의 기어 형상을 나타내는 도면이다.
도 14는, 실시예 4와 관련되는 화상 형성 장치의 개략 구성도이다.
도 15는, 실시예 4와 관련되는 감광 드럼 및 중간 전사 벨트 구동 전달 장치를 나타내는 배면도이다.
도 16은, 실시예 4와 관련되는 기어 형상을 나타내는 도면이다.
도 17은, 종래의 기어 형상을 나타내는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태를 예시적으로 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시형태에 기재되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상, 그들의 상대 배치 등은, 본 발명이 적용되는 장치의 구성이나 각종 조건에 따라 적절히 변경되어야 하는 것이다. 따라서, 특히 특정적인 기재가 없는 한은, 본 발명의 범위를 이들만으로 한정하려는 취지의 것이 아니다.

실시예 1

실시예 1과 관련되는 구동 전달 장치를 구비한 화상 형성 장치에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선, 화상 형성 장치에 대해 설명하고, 다음에 구동 전달 장치에 대해 설명한다.

도 2는, 본 실시예와 관련되는 화상 형성 장치(1)를 장치 정면으로부터 본 개략 구성도이다. 도 2에 있어서, "2"는 상 담지체인 감광 드럼이다. 감광 드럼(2)은, 흑색의 현상제(토너)를 구비한 프로세스 카트리지(3)에 회전 가능하게 그 양단이 지지되어 설치되어 있다. 또한, 회전체인 감광 드럼(2)은, 도 3에 나타내는 구동 모터(20) 및 기어(22, 23, 24)에 의해 화상 형성 장치(1)의 배면측의 단부로부터 구동 전달되어, 도 2의 반시계 회전 방향으로 회전 구동된다. 감광 드럼(2)은, 표면에 감광층으로서의 유기광 도전체층이 도포된 감광체이다. 감광 드럼(2)은, 대전 롤러(4)에 대전 바이어스를 인가함으로써, 그 표면이 균일하게 대전된다. 대전된 감광 드럼(2)은, 노광부인 레이저 스캐너 유닛(5)으로부터 발하여진 레이저광(6)에 의해 선택적으로 노광되어, 정전 잠상이 형성된다. 감광 드럼(2)에 형성된 정전 잠상은, 현상부(7)에 의해 토너를 부착시켜, 토너상으로서 현상된다.

기록재로서의 기록지(P)는 급송 카셋트(8)에 적재되어 있다. 기록지(P)는 도시하지 않는 구동 모터 및 구동 전달부에 의해 소정의 타이밍에 구동되는 급송 롤러(9)에 의해 급송됨과 함께, 분리 패드(10)의 마찰력에 의해 뽑아내어져, 1매의 기록지(P)만이 급송된다. 그 후, 기록지(P)는 레지스터 롤러쌍(11)을 통과하고 감광 드럼(2)과 전사부인 전사 롤러(12)가 접촉하는 전사 위치로 반송된다. 전사 위치에서는, 소정의 바이어스가 인가된 전사 롤러(12)에 의해, 감광 드럼(2) 상의 토너상이 기록지(P)에 전사된다.

여기서, 감광 드럼(2) 상의 토너상은 모두 기록지(P)에 전사되는 것이 아니라, 전사 후에 잔류 토너로서 감광 드럼(2) 상에 잔류하여 버리는 토너도 존재한다. 이 잔류 토너는, 도전성 브러쉬 등에 의해 이루어지는 메모리 제거 부재(13)에 의해 교반되어져 균일하게 분산된다. 그 후, 현상부(7)에 의한 감광 드럼(2)에의 토너 부착 동작과 동시에, 잔류 토너는 정전 흡인력에 의해 현상부(7)에 의해 회수된다. 이 잔류 토너 제거부는, 일반적으로 클리너리스부라 불린다.

감광 드럼에 접하면서 클리닝하는 클리닝 블레이드를 마련하지 않는 클리너리스 구성으로서, 도전성 브러쉬 등에 의해 이루어지는 메모리 제거 부재를 이용한 구성을 예시하였지만, 이에 한정되는 것이 아니다. 도전성 브러쉬를 사용하지 않고, 클리닝 블레이드를 마련하지 않는 클리너리스 구성으로 해도 된다. 전사 공정 후에 감광 드럼 상에 남은 잔류 토너는, 대전 닙부 전의 공극부에 있어서의 방전에 의해 감광 드럼과 마찬가지로 부극성으로 대전된다. 부극성으로 대전된 잔류 토너는, 감광 드럼과 대전 롤러가 대향하는 대전 닙부에 있어서 전위차의 관계(예를 들어 감광 드럼 표면 전위 = -700V, 대전 롤러 전위 = -1300V)로 인해 대전 롤러에는 부착되지 않고 통과하게 된다. 대전 닙부를 통과한 잔류 토너는, 감광 드럼의 표면 중 레이저광이 조사되는 레이저 조사 위치에 도달한다. 잔류 토너는 노광부의 레이저광을 차단할만큼 많지 않기 때문에, 감광 드럼 상의 정전 잠상을 형성하는 공정에 영향을 주지 않는다. 레이저 조사 위치를 통과한 토너 중 비노광부(레이저 조사를 받고 있지 않은 감광 드럼면)의 토너는, 현상부에 있어서, 정전력에 의해 회수된다.

한편, 레이저 조사 위치를 통과한 토너 중 노광부(레이저 조사를 받은 감광 드럼면)의 토너는, 정전력적으로는 회수되지 않고 그대로 감광 드럼 상에 계속 존재한다. 그러나, 일부의 토너는, 현상부와 감광 드럼의 주속차에 의한 물리적인 힘으로 회수되는 경우도 있다. 이와 같이 기록지에 전사되지 않고 감광 드럼 상에 남은 토너는, 대체로 현상부로 회수된다. 그리고, 현상부로 회수된 토너는, 현상부 내에 남아 있는 토너와 혼합되어 사용된다.

또한, 감광 드럼 상에 남은 잔류 토너를 대전 롤러에 부착시키지 않고 대전 닙부를 통과시키기 위해, 감광 드럼의 회전 방향에 있어서의 전사 롤러와 대전 롤러 사이에 광제전 부재를 마련한 구성으로 해도 된다. 광제전 부재는, 대전 닙부에서 안정된 방전을 행하기 위해 전사 닙부를 통과한 뒤의 감광 드럼의 표면 전위를 광제전 한다. 광제전 부재는, 상기 노광부와는 따로 설치되어 있고, 전사 후의 감광 드럼에 잔류하는 토너에 광을 조사하는 전사 후 노광부이다. 이 광제전 부재에 의해, 대전 전의 감광 드럼의 전위를 광제전하여 둠으로써, 대전 시에 균일한 방전이 이루어지고, 전사 잔류 토너를 균일하게 부극성으로 하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 전사 잔류 토너는 대전 닙부를 통과한다.

또는, 감광 드럼 상에 남은 잔류 토너를 대전 롤러에 부착시키지 않고 대전 닙부를 통과시키기 위해, 대전 롤러를 감광 드럼과 소정의 주속차를 마련하여 구동 회전시키는 구성으로 해도 된다. 위에서 설명한 바와 같이 방전에 의해 대부분의 토너가 부극성으로 되지만, 부극성이 될 수 없었던 토너가 소량 남아 있어, 이 토너가 대전 닙부에서 대전 롤러에 부착되는 경우가 있다. 따라서, 대전 롤러와 감광 드럼을 소정의 주속차를 마련하여 구동 회전시킴으로써, 감광 드럼과 대전 롤러와의 마찰접촉에 의해, 이와 같은 토너를 부극성으로 하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해 대전 롤러에의 토너의 부착을 저감하는 효과가 있다.

이와 같이, 도전성 브러쉬를 사용하지 않고, 클리닝 블레이드를 마련하지 않는 클리너리스 구성으로 해도 된다.

토너상이 전사된 기록지(P)는 정착부인 정착 롤러쌍(14)으로 반송되며, 토너상이 열과 압력에 의해 기록지(P) 상에 용해 고착됨으로써 화상을 얻을 수 있다. 정착 롤러쌍(14)에 의해 반송된 기록지(P)는, 배출 롤러쌍(15)을 통과하여 배출 트레이(16) 상으로 배출, 적재된다.

도 3은, 회전체인 감광 드럼(2)을 회전 구동시키는 구동 전달 장치(17)를 설명하기 위한 도면으로, 도 2에 있어서의 화상 형성 장치(1)의 상면으로부터 본 도면이다. 감광 드럼(2)에 구동을 전달하는 구동 전달 장치(17)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 구동원인 구동 모터(20)와, 피니언 기어(22)와, 제1 치차인 전달 기어(23)와, 제2 치차인 드럼 기어(24)를 갖고 있다. 구동원이 되는 구동 모터(20)는, 본체 후측판(26)에 (도시하지 않은) 나사에 의해 체결되어 있다. 구동 모터(20)의 출력축이 되는 모터축(21)에는 피니언 기어(22)가 압입 고정되어 있다. 후측판(26)에는 기어축(27)이 클램핑부에 의해 장착되어 있다. 기어축(27)에는 전달 기어(23)가 회전 가능하게 보유 지지되어 있다. 회전체인 감광 드럼(2)은 중공 구조이며, 그 양단에는 수지로 된 플랜지(28, 29)가 압입 고정되어 있다. 회전축인 드럼축(30)은 감광 드럼(2)의 내부를 관통하고 있고, 플랜지(28, 29)에 고정 보유 지지되어 있다. 즉, 드럼축(30)과 감광 드럼(2)은 일체가 되어 회전 가능하다. 회전축인 드럼축(30)의 일방의 단부에는, 회전체 기어인 드럼 기어(24)가 압입 고정되어 있다. 프로세스 카트리지의 프레임(31)은, 화상 형성 장치의 본체 프레임을 이루는 전측판(25) 및 전측판(25)과 대향하는 후측판(26)에 설치된 구멍으로 들어가 위치결정되어, 도시하지 않는 압압부에 의해 보유 지지되어 있다. 드럼축(30)은 프로세스 카트리지의 프레임(31)에 회전 가능하게 보유 지지되어 있고, 그 배면측(후측판(26) 측)의 선단부에는 드럼 기어(24)가 도시하지 않은 평행 핀에 의해 장착되어 있다. 따라서, 드럼 기어(24)가 회전하면, 드럼축(30)을 거쳐 감광 드럼(2)이 회전한다.

도 4는, 감광 드럼(2)을 회전 구동시키는 구동 전달 장치의 회전 방향을 설명하기 위한 도면이며, 도 2에 있어서의 화상 형성 장치의 배면측(도 3에 있어서의 화살표 R방향)에서 본 도면이다. 피니언 기어(22)는, 구동 모터(20)에 의해 화살표 A방향으로 회전한다. 전달 기어(23)는, 피니언 기어(22)와 맞물려, 피니언 기어(22)가 화살표 A방향으로 회전함으로써 화살표 B방향으로 회전한다. 여기서 전달 기어(23)는, 피니언 기어(22)와 맞물리는 대기어와, 드럼 기어(24)와 맞물리는 상기 대기어보다 직경이 작은 소기어를 갖는 스텝 기어이며, 감속 기능을 갖는다. 드럼 기어(24)는, 전달 기어(23)와 맞물리고, 전달 기어(23)가 화살표 B방향으로 회전함으로써 화살표 C방향으로 회전한다.

이상에서 말한 3개의 기어는 모두, 인벌류트 치면을 갖는 헬리컬 기어이며, 모듈은 0.5, 재질은 폴리아세탈(POM)이다. 여기서, 기어가 갖는 인벌류트 치면이란, 인벌류트 곡선을 따르도록 형성된 치면이다. 인벌류트 곡선은, 기초 원(도 4에 나타내는 일점 쇄선의 원)으로부터 만들어지는 곡선(도 1에 실선으로 나타낸 곡면과, 점선으로 나타낸 가상의 곡면)이다. 즉, 인벌류트 곡선은, 법선이 항상 하나의 정원(기초원)에 접하는 것 같은 평면 곡선이며, 기초원에 감은 실을 느슨하지 않게 당겨 풀어 갔을 때에, 그 실의 끝점(선단)이 그리는 곡선이다. 또한, 기초원은, 인벌류트 곡선의 기초가 되는 원으로, 치차의 크기의 기준이 되는 기준원의 크기와 치차의 압력각(이빨의 기울기)에 의해 정해진다.

본 실시예는, 전술한 바와 같이 클리너리스부를 채용하고 있기 때문에, 감광 드럼(2)이 회전할 때의 마찰 저항이 가볍고, 그 부하 토크는 대략 0.5 kgf·cm 정도로 가볍다. 한편, 클리닝 블레이드를 갖고 있는 구성에서는 일반적으로 부하 토크가 2.0 kgf·cm 이상으로 무겁다. 여기서, 부하 토크에 의한 회전 불균일의 차이와 그 원인에 대해 설명한다. 도 5는, 회전 불균일을 측정하는데 사용한 시험기의 개략도이다. 전달 기어(23)에 상당하는 입력 기어(33)가 도시하지 않은 구동원으로부터 구동 전달되어 화살표 D방향으로 회전한다. 드럼 기어(24)에 상당하는 종동 기어(34)는, 입력 기어(33)와 맞물려 있어, 입력 기어(33)가 화살표 D방향으로 회전함으로써 화살표 E방향으로 종동 회전한다. 종동 기어(34) 측은, 도시하지 않은 부하부에 의해 부하 토크를 가변할 수 있다. 또한, 종동 기어(34)의 축심(35)은 화살표 θ방향으로 기울일 수 있어, 입력 기어(33)에 대한 얼라인먼트를 벗어나게 할 수 있다. 도 6은, 비교예의 기어를 사용했을 때의, 각 부하 토크에 대한 얼라인먼트 어긋남 θ와 회전 전달 오차와의 관계를 나타낸 것이다. 비교예의 기어는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 입력 기어(33)와 종동 기어(34)의 이빨의 형상이, 맞물림 측의 치면도 비맞물림 측의 치면도, 모두 인벌류트 곡선을 따르도록 형성된 치면이다. 이 비교예의 기어의 맞물림에 있어서, 부하 토크가 제1 부하 토크(여기서는 2.0 kgf·cm) 일때는, 얼라인먼트가 어긋나도 회전 전달 오차는 크게는 변화하지 않는다. 그러나, 부하 토크가 상기 제1 부하 토크보다 작은 제2 부하 토크(여기서는 0.5 kgf·cm) 일때는, 얼라인먼트가 조금 어긋난 것만으로 회전 전달 오차가 크게 악화된다. 회전 전달 오차가 양호한 얼라인먼트 어긋남 범위 K는, 제2 부하 토크의 경우, 제1 부하 토크의 경우에 비해 매우 좁다.

다음으로, 부하 토크가 상기 제1 부하 토크에 비해 작은 제2 부하 토크일 때, 얼라인먼트가 조금 어긋난 것만으로, 회전 전달 오차가 크게 악화되어 버리는지의 이유에 관해 설명한다. 도 8은, 부하 토크가 상기 제2 부하 토크에 비해 큰 제1 부하 토크이고, 또한 얼라인먼트가 어긋났을 때의, 도 5에 있어서의 맞물림부에서의 입력 기어(33)의 이빨(33a)을 확대한 것이다. 부하 토크가 제2 부하 토크에 비해 큰 제1 부하 토크이기 때문에, 입력 기어(33)의 이빨(33a)의 맞물림 측의 치면(33b)이 종동 기어(34)에 의해 붕괴되어져, 맞물림 접촉부(40)의 면적을 크게 하고 있다. 한편, 도 9는, 부하 토크가 상기 제1 부하 토크에 비해 작은 제2 부하 토크이고, 또한 얼라인먼트가 어긋났을 때의, 도 5에 있어서의 맞물림부에서의 입력 기어(33)의 이빨(33a)을 확대한 것이다. 부하 토크가 상기 제1 부하 토크에 비해 작은 제2 부하 토크이기 때문에, 입력 기어(33)의 이빨(33a)의 맞물림 측의 치면(33b)이 종동 기어(34)에 의해 붕괴되어지는 양이 상기 제1 부하 토크의 경우에 비해 적어, 맞물림 접촉부(41)의 면적이 작다. 이상이 부하 토크에 따라 회전 불균일이 상이한 것에 대한 설명이며, 부하 토크가 제2 부하 토크에 비해 큰 제1 부하 토크일 때는, 맞물림 접촉부의 면적을 크게 취할 수 있으므로, 맞물림율이 큰 채 유지되어 회전 불균일도 작다. 한편, 부하 토크가 제1 부하 토크에 비해 작은 제2 부하 토크일 때는, 맞물림 치폭의 면적이 상기 제1 부하 토크의 경우에 비해 작기 때문에, 맞물림율이 작아져, 기어 맞물림 주기의 회전 불균일이 악화되어 버린다.

실제로 화상 형성 장치를 제조하면, 서로 맞물리는 기어끼리의 얼라인먼트 어긋남을 없애는 것은 곤란하고, 치구를 사용하지 않은 상태에서 조립하면, ±30분 정도의 어긋남이 생긴다. 맞물리는 기어끼리의 얼라인먼트의 ±30분의 어긋남은, 기어와 그 기어를 감합하는 축과의 사이의 감합의 오차나, 기어를 감합하는 축과 그 축을 지지하는 측판 등의 부재와의 사이의 어긋남에 의한 축간 거리의 변화나 축의 기울기가 공차의 범위에서 벗어나는 것에 의해 생긴다. 이상, 비교예를 예시하여 설명했던 바가, 종래, 부하 토크가 작은 클리너리스부를 채용했을 때에 회전 불균일에 의한 기어 맞물림 주기의 밴딩과 같은 화상 불량이 발생하여 버리는 원인이었다. 또한, 기어끼리의 얼라인먼트 어긋남을 측정하는 치구는, 2개의 축을 갖고, 각각의 축에 기어를 장착한다. 그리고, 일방의 축을 타방의 축에 대해 얼라인먼트를 시프팅시켜 놓음으로써, 상기 2개의 축에 장착된 기어끼리의 얼라인먼트 어긋남을 측정하는 것이다.

따라서, 본 실시예에서는, 회전체인 감광 드럼에 구동을 전달하는 복수의 치차 중 적어도 하나의 치차의 이빨의 형상을 도 1에 나타내는 바와 같이 형성하고 있다. 도 1은, 본 실시예의 특징인 전달 기어(23)와 드럼 기어(24)의 이빨의 형상을 설명하는 도면이다. 회전체인 감광 드럼에 구동을 전달하는 구동 전달 장치(17)는, 전술한 바와 같이, 구동 모터(20)와, 피니언 기어(22)와, 전달 기어(23)와, 드럼 기어(24)를 갖고 있다(도 3 참조). 도 1은, 이 구동 전달 장치 중, 제1 치차인 전달 기어(23)와, 상기 전달 기어(23)와 맞물리는 제2 치차인 드럼 기어(24)의 요부를 확대하여 나타낸 도면이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 제1 치차인 전달 기어(23)의 모든 이빨(23a)은, 치선(23d)과 치저(23e) 사이에 있어서, 맞물림 측의 일방의 치면(23b)과, 비맞물림 측의 상기 치면(23b)과는 반대측의 타방의 치면(23c)을 갖고 있다. 여기서는, 상기 일방의 치면(23b)은, 치선(23d)으로부터 치저(23e)까지 인벌류트 곡선(도 1 중의 실선)을 따르도록 형성된 치면이다. 상기 타방의 치면(23c)은, 치선(23d)으로부터 치저(23e)까지 인벌류트 곡선(도 1 중의 파선)보다 내측으로 절결된 형상의 면이다. 상기 타방의 치면(23c)은, 직선 CL1를 기준으로 한 상기 일방의 치면(23c)의 선대칭인 면(도 1에 점선으로 나타내는 가상의 면)(23f)보다 내측에 설치된, 치선(23d)으로부터 치저(23e)까지 상기 직선 CL1을 통과하는 면이다. 또한, 직선 CL1은, 전달 기어(23)의 회전 중심(도 4에 나타내는 "23C")으로부터 이빨(23a)의 인벌류트 치차를 설계할 때의 설계 상의 치선(23g)을 통과하는 직선이다. 직선 CL1은, 도 1에 실선으로 나타내는 치면(23b)에 대해서, 상기 일방의 치면(23b)과는 반대측의 가상의 면(도 1에 점선으로 나타내는 가상의 면)(23f)이 선대칭의 관계가 되는 기준선이다.

상기 전달 기어(23)와 맞물리는 제2 치차인 드럼 기어(24)의 이빨(24a)도, 전달 기어(23)의 이빨(23a)과 마찬가지로 형성되어 있다. 제2 치차인 드럼 기어(24)의 모든 이빨(24a)은, 치선(24d)과 치저(24e) 사이에 있어서, 맞물림 측의 일방의 치면(24b)과, 비맞물림 측의 상기 치면(24b)과는 반대측의 타방의 치면(24c)을 갖고 있다. 여기서는, 상기 일방의 치면(24b)은, 치선(24d)으로부터 치저(24e)까지 인벌류트 곡선으로 정의되는 치면이다. 상기 타방의 치면(24c)은, 치선(24d)으로부터 치저(24e)까지 인벌류트 곡선보다 내측으로 절결된 형상의 면이다. 상기 타방의 치면(24c)은, 직선 CL2를 기준으로 한 상기 일방의 치면(24b)의 선대칭인 면(도 1에 점선으로 나타내는 가상의 면)(24f)보다 내측에 설치된, 치선(24d)으로부터 치저(24e)까지 상기 직선 CL2를 통과하는 면이다. 또한, 직선 CL2는, 드럼 기어(24)의 회전 중심(도 4에 나타내는 "24C")으로부터 이빨(24a)의 인벌류트 치차를 설계할 때의 설계 상의 치선(24g)을 통과하는 직선이다. 직선 CL2는, 도 1에 실선으로 나타내는 일방의 치면(24b)에 대해서, 상기 일방의 치면(23b)과는 반대측의 가상의 면(도 1에 점선으로 나타내는 가상의 면)(24f)이 선대칭의 관계가 되는 기준선이다.

상기 전달 기어(23)의 이빨(23a)과 상기 드럼 기어(24)의 이빨(24a)은, 인벌류트 곡선으로 정의되는 치면(23b)과 치면(24b)이 맞물려 구동 전달되고 있다. 비교예의 기어는, 맞물림에 사용되지 않는 비맞물림 측의 치면도 인벌류트 곡선으로 정의되는 치면을 갖고 있었다. 그러나, 본 실시예의 맞물림에 사용되지 않는 비맞물림 측의 치면(23c, 24c)은, 치선으로부터 치저까지 이빨 두께 방향의 중심인 직선 CL1, CL2까지 커트된 형상으로 되어 있다. 이에 의해, 본 실시예의 이빨(23a, 24a)은 비교예의 기어의 이빨보다 강성이 약해져 있다.

도 7은, 본 실시예의 전달 기어(23)와 드럼 기어(24)를 도 5에 있어서의 입력 기어(33)와 종동 기어(34)로서 사용했을 때의, 부하 토크가 제1 부하 토크에 비해 작은 제2 부하 토크일 때의 얼라인먼트 어긋남 θ와 회전 전달 오차와의 관계를 나타낸 도면이다. 여기서는, 제2 부하 토크로서 0.5 kgf·cm를 예시하고 있다. 도 6에 나타낸 비교예의 기어의 회전 전달 오차가 양호한 얼라인먼트 어긋남 범위 K와 비교하여, 본 실시예에서는 그 범위 L이 커지고 있다.

다음으로, 본 실시예에서는 비교예에 비해 회전 전달 오차가 양호한 얼라인먼트 어긋남 범위 L을 크게 취할 수 있는 이유에 대해 설명한다. 도 10은, 부하 토크가 제1 부하 토크에 비해 작은 제2 부하 토크이며, 또한 얼라인먼트가 어긋났을 때의, 도 5에 있어서의 맞물림부에서의 입력 기어에 상당하는 전달 기어(23)의 이빨(23a)을 확대한 것이다. 부하 토크가 제1 부하 토크에 비해 작은 제2 부하 토크이지만, 전달 기어(23)의 이빨(23a)은 비교예의 입력 기어의 이빨에 비해 강성이 약해져 있다. 그 때문에, 전달 기어(23)의 이빨(23a)은, 도 5에 나타내는 바와 같이 얼라인먼트가 어긋났을 경우라도, 도 10에 나타내는 바와 같이 치폭 방향에 있어서 강하게 접촉하는 측(도 10에서 앞쪽)이 화살표 M방향으로 휜다. 이에 의해, 전달 기어(23)의 치면(23b)은 맞물림 상대가 되는 종동 기어에 상당하는 드럼 기어(24)의 치면의 기울기에 가까워지고, 비교예에 비해 맞물림 접촉부(42)의 면적을 크게 취할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 부하 토크가 작더라도 맞물림 치폭을 크게 취할 수 있으므로, 맞물림율이 크게 유지되어 회전 전달 오차가 양호한 얼라인먼트 어긋남 범위 L을 크게 취할 수 있다. 여기서는, 회전 전달 오차 3.5 이하가 양호한 얼라인먼트 어긋남 범위 L로 하고 있지만, 구성에 따라서는 회전 전달 오차 5 이하를 양호한 얼라인먼트 어긋남 범위로 하는 것도 가능하다.

상술한 것처럼, 본 실시예에서는, 기어의 비맞물림 측의 치면을 치선으로부터 치저까지 이빨 두께 방향의 거의 중심까지 절결한 형상으로 한다. 이에 의해, 부하 토크가 작은 클리너리스부를 채용하고, 또한 서로 맞물리는 기어끼리의 얼라인먼트에 ±30분 정도의 어긋남이 생기더라도, 감광 드럼의 회전 불균일을 작게 억제할 수 있다. 따라서, 기어 맞물림 주기의 밴딩과 같은 화상 불량이 없는 화상 형성 장치를 얻을 수 있다.

또한, 감광 드럼을 구동하는 기어의 모듈은, 일반적으로, 본 실시예와 마찬가지로 0.5 정도로 작은 것이 많지만, 본 실시예의 기어 형상이라면 일본특허공개 평10-171194호에 기재된 기어의 치부에 구멍을 뚫은 구성에 비해 금형 강도를 떨어뜨리는 일 없이 성형할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 감광 드럼을 구동하는 기어의 재질은 폴리아세탈(POM)이지만, 본 실시예에 따르면, 기어의 이빨을 휘기 쉽게 하기 위해 기어의 재질을 폴리에스테르계 엘라스토머 등의 부드러운 것으로 할 필요가 없어, 저비용을 실현할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 감광 드럼의 회전 불균일을 작게 억제할 수 있다.

실시예 2

이하, 실시예 2와 관련되는 구동 전달 장치를 구비한 화상 형성 장치에 대해, 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 화상 형성 장치의 개략 구성은 전술한 실시예 1과 마찬가지이므로, 설명을 생략한다. 또한, 실시예 1과 동일 부재에 관해서는 같은 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다. 본 실시예는, 실시예 1에 있어서의 전달 기어(23)와 드럼 기어(24)에 대응하는 기어는 이빨의 형상만이 다르고, 각각 전달 기어(43), 드럼 기어(44)로 부호를 바꾸어 설명한다.

도 11은, 본 실시예의 특징인 전달 기어(43)와 드럼 기어(44)의 이빨의 형상을 설명하는 도면이다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 제1 치차인 전달 기어(43)의 모든 이빨(43a)은, 맞물림 측의 일방의 치면(43b)과, 비맞물림 측의 상기 치면(43b)과는 반대측의 타방의 치면(43c)을 갖고 있다. 상기 일방의 치면(43b)은, 치선(43d)으로부터 치저(43e)까지 전술한 실시예 1에 있어서의 일방의 치면(33b)과 마찬가지로 형성되어 있다. 상기 타방의 치면(43c)은, 치선측을 제외하고, 치저측이 직선 CL1를 기준으로 한 상기 일방의 치면(43c)의 선대칭인 치면보다 내측으로 절결된 형상이다. 또한, 직선 CL1는, 전달 기어(43)의 회전 중심(도 4에 나타내는 "43C")으로부터 이빨(43a)의 치선을 통과하는 직선이다. 직선 CL1은, 도 11에서 실선으로 나타내는 일방의 치면(43b)에 대해서, 상기 일방의 치면(43b)과는 반대측의 가상의 면(도 11에 점선으로 나타내는 가상의 면)(43f)이 선대칭의 관계가 되는 기준선이다. 보다 상세하게는, 본 실시예에서는, 상기 타방의 치면(43c)은, 치선측을 제외하고, 치저측이 상기 직선 CL1(이빨 두께 방향의 중심)까지 절결된 형상이다.

상기 전달 기어(43)와 맞물리는 제2 치차인 드럼 기어(44)의 이빨(44a)도, 전달 기어(43)의 이빨(43a)과 마찬가지로 형성되어 있다. 제2 치차인 드럼 기어(44)의 모든 이빨(44a)은, 맞물림 측의 일방의 치면(44b)과, 비맞물림 측의 상기 치면(44b)과는 반대측의 타방의 치면(44c)을 갖고 있다. 상기 일방의 치면(44b)은, 치선(44d)으로부터 치저(44e)까지 전술한 실시예 1에 있어서의 일방의 치면(34b)과 마찬가지로 형성되어 있다. 상기 타방의 치면(44c)은, 치선측을 제외하고, 치저측이 직선 CL2를 기준으로 한 상기 일방의 치면(44c)의 선대칭인 치면보다 내측으로 절결된 형상이다. 또한, 직선 CL2는, 드럼 기어(44)의 회전 중심(도 4에 나타내는 "44C")으로부터 이빨(44a)의 치선을 통과하는 직선이다. 직선 CL2는, 도 11에 실선으로 나타내는 일방의 치면(44b)에 대해서, 상기 일방의 치면(44b)과는 반대측의 가상의 면(도 11에 점선으로 나타내는 가상의 면)(44f)이 선대칭의 관계가 되는 기준선이다. 보다 상세하게는, 본 실시예에서는, 상기 타방의 치면(44c)은, 치선측을 제외하고, 치저측이 상기 직선 CL2(이빨 두께 방향의 중심)까지 절결된 형상이다.

상기 전달 기어(43)의 이빨(43a)과 상기 드럼 기어(44)의 이빨(44a)은, 인벌류트 곡선으로 정의되는 치면(43b)과 치면(44b)이 맞물려 구동이 전달되고 있다. 비교예의 기어는, 맞물림에 사용되지 않는 비맞물림 측의 치면도 인벌류트 곡선으로 정의되는 치면을 갖고 있었다. 그러나, 본 실시예의 맞물림에 사용되지 않는 비맞물림 측의 치면(43c, 44c)은, 치선측을 제외하고, 치저측이 이빨 두께 방향의 중심인 직선 CL1, CL2까지 커트된 절결 형상으로 되어 있다. 이에 의해, 본 실시예의 이빨(43a, 44a)은 비교예의 기어의 이빨보다 강성이 약해져 있다. 따라서, 본 실시예에서도 실시예 1과 마찬가지로, 부하 토크가 작더라도 맞물림 치폭을 크게 취할 수 있으므로, 맞물림율이 크게 유지되어 회전 전달 오차가 양호한 얼라인먼트 어긋남 범위 L(도 7 참조)를 크게 취할 수 있다.

상술한 것처럼, 본 실시예에서는, 기어의 비맞물림 측의 치면의 치저 부근을 이빨 두께 방향의 중심(직선 CL1, CL2)까지 커트된 절결 형상으로 한다. 이에 의해, 부하 토크가 작은 클리너리스부를 채용하고, 또한 서로 맞물리는 기어끼리의 얼라인먼트에 ±30분 정도의 어긋남이 생기더라도, 감광 드럼의 회전 불균일을 작게 억제할 수 있다. 따라서, 기어 맞물림 주기의 밴딩과 같은 화상 불량이 없는 화상 형성 장치를 얻을 수 있다.

또한, 치선의 폭이 비교예의 기어와 같으므로, 부품 단품으로의 물류 시나 장치에 조립하는 작업 시에, 치선에 타흔 등의 상처가 나기 쉬워져 버리는 것을 방지할 수 있다.

실시예 3

이하, 실시예 3과 관련되는 구동 전달 장치를 구비한 화상 형성 장치에 대해, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 화상 형성 장치의 개략 구성은 전술한 실시예 1과 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다. 또한, 실시예 1과 동일 부재에 관해서는 같은 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다. 본 실시예는, 실시예 1에 있어서의 전달 기어(23)와 드럼 기어(24)에 대응하는 기어는 이빨의 형상만이 다르며, 각각 전달 기어(53), 드럼 기어(54)로 부호를 바꾸어 설명한다.

도 12는, 본 실시예의 특징인 전달 기어(53)와 드럼 기어(54)의 이빨의 형상을 설명하는 도면이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 제1 치차인 전달 기어(53)의 모든 이빨(53a)은, 맞물림 측의 일방의 치면(53b)과, 비맞물림 측의 상기 치면(53b)과는 반대측의 타방의 치면(53c)을 갖고 있다. 상기 일방의 치면(53b)은, 치선(53d)으로부터 치저(53e)까지 전술한 실시예 1에 있어서의 일방의 치면(33b)과 마찬가지로 형성되어 있다. 상기 타방의 치면(53c)은, 직선 CL1를 기준으로 한 상기 일방의 치면(53b)의 선대칭인 면(도 12에 점선으로 나타내는 가상의 면)(53f)보다 내측에 설치된, 치선(53d)으로부터 치저(53e)까지 상기 직선 CL1을 통과하는 면이다. 또한, 상기 타방의 치면(53c)은, 치저원(53E)보다 반경 방향 내측까지 절결된 형상이다. 여기서, 치저원(53E)은, 기어의 회전 중심(도 4에 나타내는 "53C")으로부터 치저(53e)까지를 반경으로 하는 원이다. 반경 방향이란, 치저(53e)로부터 기어의 회전 중심(도 4에 나타내는 "53C")으로 향하는 방향이다.

상기 전달 기어(53)와 맞물리는 제2 치차인 드럼 기어(54)의 이빨(54a)도, 전달 기어(53)의 이빨(53a)과 마찬가지로 형성되어 있다. 제2 치차인 드럼 기어(54)의 모든 이빨(54a)은, 맞물림 측의 일방의 치면(54b)과, 비맞물림 측의 상기 치면(54b)과는 반대측의 타방의 치면(54c)을 갖고 있다. 상기 일방의 치면(54b)은, 치선(54d)으로부터 치저(54e)까지 전술한 실시예 1에 있어서의 일방의 치면(34b)과 마찬가지로 형성되어 있다. 상기 타방의 치면(54c)은, 직선 CL2를 기준으로 한 상기 일방의 치면(54b)의 선대칭인 면(도 12에 점선으로 나타내는 가상의 면)(54f)보다 내측에 설치된, 치선(54d)으로부터 치저(54e)까지 상기 직선 CL2를 통과하는 면이다. 또한, 상기 타방의 치면(54c)은, 치저원(54E)보다 반경 방향 내측까지 절결된 형상이다. 여기서, 치저원(54E)은, 기어의 회전 중심(도 4에 나타내는 "54C")으로부터 치저(54e)까지를 반경으로 하는 원이다. 반경 방향이란, 치저(54e)로부터 기어의 회전 중심(도 4에 나타내는 "54C")을 향하는 방향이다.

상기 전달 기어(53)의 이빨(53a)과 상기 드럼 기어(54)의 이빨(54a)은, 인벌류트 곡선으로 정의되는 치면(53b)과 치면(54b)이 맞물려 구동 전달되고 있다. 비교예의 기어는, 맞물림에 사용되지 않는 비맞물림 측의 치면도 인벌류트 곡선으로 정의되는 치면을 갖고 있었다. 그러나, 본 실시예의 맞물림에 사용되지 않는 비맞물림 측의 치면(53c, 54c)은, 실시예 1과 마찬가지로 치선으로부터 치저까지 이빨 두께 방향의 중심인 직선 CL1, CL2까지 커트된 형상으로 되어 있다. 또한, 비맞물림 측의 치면(53c, 54c)은, 치저원(53E, 54E)보다 기어 반경 방향 내측으로까지 절결된 형상을 갖고 있다. 이에 의해, 본 실시예의 이빨(53a, 54a)은 비교예의 기어의 이빨보다 강성이 약해져 있다. 따라서, 본 실시예에서도 실시예 1과 마찬가지로, 부하 토크가 작더라도 맞물림 치폭을 크게 취할 수 있으므로, 맞물림율이 크게 유지되어 회전 전달 오차가 양호한 얼라인먼트 어긋남 범위 L(도 7 참조)를 크게 취할 수 있다.

상술한 것처럼, 본 실시예에서는, 기어의 비맞물림 측의 치면의 치선으로부터 치저원의 반경 방향 내측까지를 이빨 두께 방향의 중심까지 커트된 절결 형상으로 한다. 이에 의해, 부하 토크가 작은 클리너리스부를 채용하고, 또한 서로 맞물리는 기어끼리의 얼라인먼트에 ±30분 정도의 차이가 생기더라도, 감광 드럼의 회전 불균일을 작게 억제할 수 있다. 따라서, 기어 맞물림 주기의 밴딩과 같은 화상 불량이 없는 화상 형성 장치를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예에 따르면, 실시예 1보다 이빨의 강성이 약하기 때문에, 0.5 kgf·cm보다 낮은 부하 토크에서도 맞물림 치폭을 크게 취할 수 있다. 즉, 본 실시예에 의하면, 실시예 1에 비해 부하 토크가 더 작더라도, 감광 드럼의 회전 불균일을 작게 억제할 수 있다.

실시예 4

이하, 실시예 4와 관련되는 구동 전달 장치를 구비한 화상 형성 장치에 대해, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 실시예 1과 동일 부재에 관해서는 같은 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.

본 실시예는, 프로세스 카트리지(3)를 4개 갖고 있고, 중간 전사 벨트(70)를 갖는 칼라 화상 형성 장치인 점이 실시예 1과 다르다.

4개의 프로세스 카트리지는, 각각 옐로우, 시안, 마젠타, 블랙의 현상제(토너)를 구비하고 있다. 각각의 감광 드럼(2)은, 도시하지 않은 구동 모터에 의해 화상 형성 장치(101)의 배면측의 단부로부터 구동 전달되어, 도 14의 시계회전 방향으로 회전 구동된다. 또한, 레이저 스캐너 유닛(5)으로부터 발하여진 레이저광(6)에 의해 선택적으로 노광되어, 정전 잠상이 형성된다. 감광 드럼(2)에 형성된 정전 잠상은, 현상부(7)에 의해 토너가 공급되어, 각각의 색의 토너상으로서 현상된다.

중간 전사 벨트(70)는 구동 롤러(71)와 종동 롤러로서의 텐션 롤러(72) 둘레에 걸쳐져 있어, 도시하지 않은 구동 모터에 의해 화상 형성 장치(101)의 배면측의 단부로부터 구동 전달되어, 도 14의 반시계 회전 방향으로 회전 구동된다. 이에 의해, 중간 전사 벨트(70)도 반시계 회전 방향으로 회전한다.

4개의 감광 드럼(2)에 형성된 토너상은, 감광 드럼(2)에 대향하여 소정의 바이어스가 인가된 4개의 일차 전사 롤러(73)에 의해 중간 전사 벨트(70)에 순차 전사되고, 담지된 상태로 반송된다.

여기서, 감광 드럼(2) 상의 토너상은 모두 중간 전사 벨트(70)에 전사되는 것이 아니라, 전사 후에 잔류 토너로서 감광 드럼(2) 상에 남아 버리는 토너도 존재한다. 이 잔류 토너는, 도전성 브러쉬 등에 의해 이루어지는 메모리 제거 부재(13)에 의해 교반되어 균일하게 분산된다. 그 후, 현상부(7)에 의한 감광 드럼(2)에의 토너 부착 동작과 동시에, 잔류 토너는 정전 흡인력에 의해 현상부(7)에 의해 회수된다. 이 잔류 토너 제거부는, 일반적으로 클리너리스부라 불린다.

또한, 급송된 기록지(P)는 레지스터 롤러쌍(11)을 통과하여 중간 전사 벨트(70)와 전사부인 2차 전사 롤러(74)가 접촉하는 전사 위치로 반송된다. 2차 전사 위치에서는, 소정의 바이어스가 인가된 2차 전사 롤러(74)에 의해, 중간 전사 벨트(70) 상의 토너상이 기록지(P)에 전사된다.

토너상이 전사된 기록지(P)는 정착부인 정착 롤러쌍(14)으로 반송된다.

도 15는, 감광 드럼(2)과 구동 롤러(71)를 회전 구동시키는 구동 전달 장치의 회전 방향을 설명하기 위한 도면으로, 도 14에 있어서의 화상 형성 장치의 배면측으로부터 본 도면이다. 구동원이 되는 도시하지 않은 구동 모터는 본체 후측판(75)에 도시하지 않은 나사에 의해 체결되어 있으며, 그 출력축에 피니언 기어(76)가 압입 고정되어 있다. 실시예 1과 마찬가지로, 본체 후측판(75)에는 기어축(77a~77f)이 클램핑부에 의해 장착되어 있다. 기어축(77a~77f)에는 전달 기어(78~83)가 회전 가능하게 보유 지지되고 있다. 또한, 감광 드럼(2)과 일체가 되어 회전하는 드럼축(84)에 드럼 기어(85~88)가 압입 고정되어 있다. 또한, 구동 롤러(71)와 일체가 되어 회전하는 구동 롤러축(89)에 구동 롤러 기어(90)가 압입 고정되어 있다.

피니언 기어(76)는, 도 15의 화살표 방향으로 회전한다. 구동 롤러 기어(90)는 전달 기어(78, 79 및 80)에 의해 피니언 기어(76)로부터 구동 전달되어 도 15의 화살표 방향으로 회전한다. 전달 기어(78, 79, 80) 및 구동 롤러 기어(90)는, 구동 롤러(91)에 구동을 전달하는 제1 치차열이다. 또한, 드럼 기어(85)와 드럼 기어(86)는 전달 기어(78)로부터 분기한 전달 기어(81)에 의해 피니언 기어(76)로부터 구동 전달되어 도 15의 화살표 방향으로 회전한다. 또한, 드럼 기어(87 및 88)는 전달 기어(82 및 83)에 의해 피니언 기어(76)로부터 구동 전달되어 도 15의 화살표 방향으로 회전한다. 전달 기어(82 및 83) 및 드럼 기어(87 및 88)는, 상기 제1 치차열로부터 분기하여 감광 드럼(2)에 구동 전달하는 제2 치차열이다. 여기서, 전달 기어(81 및 83)는, 각각 전달 기어(78 및 82)에 맞물리는 대기어와, 드럼 기어(85, 86 및 87, 88)와 맞물리는 상기 대기어보다 직경이 작은 소기어를 갖는 스텝 기어이며, 감속 기능을 갖는다.

이상에서 설명한 전달 기어(81)의 대기어 이외의 모든 기어는 회전 중심으로부터 치선를 통과하는 직선을 기준으로 하여 대칭 형상의 인벌류트 치면을 갖고 있다.

도 16은, 전달 기어(81)의 대기어의 형상을 설명하기 위한 것이다. 도 16은, 상기 제1 치차열로부터 상기 제2 치차열이 분기하는 개소에 있어서의 한 쌍의 치차인 전달 기어(81)의 대기어와 전달 기어(78)의 맞물리는 이빨의 형상을 나타내는 도면이다. 상기 한 쌍의 치차 중, 분기 전의 전달 기어(78)를 제1 치차로 하고, 분기 후의 전달 기어(81)의 대기어를 제2 치차로 한다. 맞물림 측의 치면(81b)은 치선(81d)으로부터 치저(81e)까지 인벌류트 곡선을 따르도록 형성된 치면인 반면, 비맞물림 측의 치면(81c)은 실시예 1의 치면(24c)과 마찬가지로 절결되어져 있다.

본 실시예는, 전술한 것처럼 클리너리스부를 채용하고 있기 때문에, 감광 드럼(2)이 회전할 때의 마찰 저항이 가볍고, 그 부하 토크는 대략 0.5 kgf·cm로 가볍다. 한편, 구동 롤러(71)의 부하 토크는, 텐션 롤러(72)에 의해 가압된 중간 전사 벨트(70)를 회전시키기 때문에, 대략 4 kgf·cm로 무겁다. 따라서, 구동 롤러(71)를 구동 전달하는 전달 기어(78~80)는 부하 토크가 무겁고, 기어축(77a~77c)의 기울어짐이나 기어 자체의 변형 등에 의해 어느 정도의 기울기를 가져 버린다. 이에 대해, 감광 드럼(2)을 구동 전달하는 전달 기어(81)는 부하 토크가 가볍기 때문에, 그 기울기는 전달 기어(78~80)보다 작다. 따라서, 전달 기어(78)와 전달 기어(81)의 대기어와의 맞물림부에서는, 얼라인먼트 어긋남이 다른 드럼 구동열의 맞물림부에 비해 커진다. 즉, 부하 토크가 가벼운 드럼 구동열에 있어서, 전달 기어(78)와 전달 기어(81)의 대기어와의 맞물림부가 가장 회전 전달 오차에 대해 불리하다고 할 수 있다. 본 실시예는, 이 가장 불리한 맞물림부의 이빨에 도 16에 도시하는 절결 형상을 마련한 것이다. 본 실시예는, 부하 토크가 가벼워도 맞물림 치폭을 크게 취할 수 있으므로 회전 전달 오차를 양호하게 유지하고, 기어 맞물림 주기의 밴딩과 같은 화상 불량에 대해 크게 개선할 수 있는 화상 형성 장치를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 전달 기어(81)의 대기어의 비맞물림 측의 치면에 절결 형상을 마련하였지만, 이에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 전달 기어(81)를 폴리아세탈(POM)보다 부드러운 폴리에스테르계 엘라스토머 등의 재질로 하더라도 이빨이 휘기 쉬워짐으로써 맞물림 치폭을 크게 취할 수 있어 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 폴리아세탈(POM)보다 비용이 높은 재질로 만드는 기어는 1개만으로 할 수 있기 때문에, 비용 상승을 한정적으로 억제할 수 있다.

또한, 상기 이외에, 전달 기어(81)의 대기어를 클라우닝 시켜도 기어가 기울었을 때의 맞물림 치폭의 감소를 완화할 수 있으므로 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 클라우닝 시키는 기어는 1개만으로 할 수 있기 때문에, 비용 상승을 한정적으로 억제할 수 있다. 또한, 여기서 기어의 클라우닝이란, 치차 이빨의 치차 플랭크 방향의 치형 수정이다. 예를 들어 이빨 접촉 면적을 치폭의 중앙부에 집중시키는 등, 기어 이빨에 적절히 부푼 곳을 만드는 등의 치차 가공이다.

다른 실시예

전술한 실시예 1~3에서는, 구동 전달 장치가 갖는 복수의 치차로서의, 제1 치차와, 이 제1 치차에 맞물리는 제2 치차의 양방에, 비맞물림 측의 치면에 절결 형상을 마련한 구성을 예시하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다. 맞물림 관계에 있는 어느 일방의 비맞물림 측의 치면에 절결 형상을 마련한 구성이여도 된다. 이 구성에 의하여도, 전술한 실시예와 마찬가지로, 복수의 치차를 거쳐 구동이 전달되는 회전체의 회전 불균일을 작게 억제할 수 있다. 이 구성에 따르면, 맞물림 기어끼리의 얼라인먼트 어긋남 범위 L은, 도 7에 나타내는 실시예의 범위보다 약간 작아지지만, 도 6에 나타내는 비교예의 범위 K보다 커져서, 회전 불균일을 작게 억제하는 효과가 있다.

또한 전술한 실시예 1~3에서는, 1개의 프로세스 카트리지가 착탈 가능한 화상 형성 장치를 예시하였지만, 4개의 프로세스 카트리지가 착탈 가능한 화상 형성 장치 등, 카트리지의 사용 개수는 한정되는 것이 아니라, 필요에 따라 적절히 설정하면 된다.

또한 전술한 실시예에서는, 화상 형성 장치에 대해 착탈 가능한 프로세스 카트리지로서, 감광 드럼과, 당해 감광 드럼에 작용하는 프로세스 수단으로서의 대전 수단, 현상 수단을 일체로 갖는 프로세스 카트리지를 예시하였지만, 이에 한정되는 것이 아니다. 감광 드럼 외에, 대전 수단, 현상 수단 중, 어느 하나를 일체로 갖는 프로세스 카트리지여도 된다.

또한 전술한 실시예에서는, 감광 드럼을 포함한 프로세스 카트리지가 화상 형성 장치에 대해 착탈 가능한 구성을 예시하였지만, 이에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어 각 구성 부재가 각각 포함되어 넣어진 화상 형성 장치, 또는 각 구성 부재가 각각 착탈 가능한 화상 형성 장치이면 된다.

또한 전술한 실시예에서는, 전사 후의 감광 드럼에 잔류한 토너를 현상부에서 회수하는 구성을 예시하였지만, 이에 한정되는 것이 아니다. 현상부가 클리닝부를 겸하는 구성이 아니라, 감광 드럼에 잔류한 토너를 클리닝 블레이드 등에 의해 제거하는 클리닝부를 별도 마련한 구성으로 해도 된다.

또한 전술한 실시예에서는, 화상 형성 장치로서 프린터를 예시하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어 복사기, 팩시밀리 장치 등의 다른 화상 형성 장치나, 또는 이러한 기능을 조합한 복합기 등의 다른 화상 형성 장치여도 된다. 또한 전술한 실시예 4에서는, 중간 전사 벨트에 각 색의 토너상을 순차 겹쳐 전사하고, 당해 중간 전사 벨트에 담지된 토너상을 기록재에 일괄하여 전사하는 화상 형성 장치를 예시하였지만, 이에 한정되는 것이 아니다. 전사 반송 벨트에 흡착 반송된 기록재에 각 색의 감광체의 토너상을 순차 겹쳐 전사하는 화상 형성 장치여도 된다. 이와 같은 화상 형성 장치에 이용되는 구동 전달 장치에 본 발명을 적용함으로써 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면, 회전체의 회전 불균일을 작게 억제할 수 있다.

예시적인 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예에 한정되지 않는다. 이하의 청구항의 범위는 그러한 모든 변경 및 균등한 구조 및 기능을 아우르도록 최광의로 해석되어야 한다.

1: 화상 형성 장치
22, 23, 24: 기어
23a: 이빨
24c: 치면
24d: 치선
24e: 치저

Claims (19)

1. 기록재에 화상을 형성하는 화상 형성 장치로서,
   회전체에 구동력을 전달하는 구동 전달 장치를 포함하고,
   상기 구동 전달 장치는,
   제1 치차와, 상기 제1 치차와 맞물리는 제2 치차를 포함하며,
   상기 제1 치차의 각각의 이빨은, 치선과 치저 사이에 있어서, 일방의 치면과, 상기 일방의 치면과는 반대측에서의 타방의 치면을 포함하고, 상기 제2 치차의 각각의 이빨은, 상기 제2 치차의 치선과 상기 제2 치차의 치저 사이에 있어서, 일방의 치면과, 상기 제2 치차의 상기 일방의 치면과는 반대측에서의 상기 제2 치차의 타방의 치면을 포함하고,
   상기 제1 치차의 상기 일방의 면은, 상기 제2 치차의 상기 일방의 면과 맞물리고, 상기 제1 치차의 상기 타방의 면은 상기 제2 치차의 상기 타방의 면과 맞물리지 않고,
   상기 일방의 치면들은 각각 인벌류트(involute) 곡선을 따르도록 연장하고,
   상기 제1 치차와 상기 제2 치차 중 적어도 하나에 대해서, 상기 타방의 치면은, 상기 치선과 상기 치저를 연결하는 직선에 관하여 상기 일방의 치면과 대칭인 면 내부의 직선을 따라 치선측으로부터 치저측으로 연장하는,
   화상 형성 장치.
2. 기록재에 화상을 형성하는 화상 형성 장치로서,
   회전체에 구동력을 전달하는 구동 전달 장치를 포함하고,
   상기 구동 전달 장치는,
   제1 치차와, 상기 제1 치차와 맞물리는 제2 치차를 포함하며,
   상기 제1 치차의 각각의 이빨은, 치선과 치저 사이에 있어서, 일방의 치면과, 상기 일방의 치면과는 반대측에서의 타방의 치면을 포함하고, 상기 제2 치차의 각각의 이빨은, 상기 제2 치차의 치선과 상기 제2 치차의 치저 사이에 있어서, 일방의 치면과, 상기 제2 치차의 상기 일방의 치면과는 반대측에서의 상기 제2 치차의 타방의 치면을 포함하고,
   상기 제1 치차의 상기 일방의 면은, 상기 제2 치차의 상기 일방의 면과 맞물리고, 상기 제1 치차의 상기 타방의 면은 상기 제2 치차의 상기 타방의 면과 맞물리지 않고,
   상기 일방의 치면들은 각각 인벌류트(involute) 곡선을 따르도록 연장하고,
   상기 제1 치차와 상기 제2 치차 중 적어도 하나에 대해서, 상기 타방의 치면은, 치선측을 제외하고, 상기 치선과 상기 치저를 연결하는 직선에 관하여 상기 일방의 치면과 대칭인 면으로부터 절결된 형상을 갖는,
   화상 형성 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 타방의 치면은, 상기 치저측이 상기 직선까지 절결된 형상인, 화상 형성 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 타방의 치면은, 치저원을 너머 반경 방향으로 절결된 형상인, 화상 형성 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 치차 및 상기 제2 치차는 폴리아세탈로 된, 화상 형성 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 회전체는, 노광에 의해 정전 잠상이 형성될 수 있는 감광층을 갖는 감광체인, 화상 형성 장치.
7. 제1항에 있어서,
   감광체와,
   상기 감광체를 화상광에 대해 노광하도록 구성되는 노광부와,
   상기 노광부에 의해 상기 감광체에 형성된 정전 잠상을 토너상으로 현상하도록 구성되는 현상부와,
   기록재에 상기 토너상을 전사하도록 구성되는 전사부와,
   상기 전사부에 의한 전사 후의 상기 감광체에 잔류하는 토너를 제거하도록 구성되는 클리닝부와,
   상기 기록재에 전사된 토너상을 정착시키도록 구성되는 정착부를 더 포함하고,
   상기 구동 전달 장치는 상기 감광체에 구동력을 전달하도록 구성되는, 화상 형성 장치.
8. 제1항에 있어서,
   감광체와,
   상기 감광체를 화상광에 대해 노광하도록 구성되는 노광부와,
   상기 노광부에 의해 상기 감광체에 형성된 정전 잠상을 토너상으로 현상하도록 구성되는 현상부와,
   기록재에 상기 토너상을 전사하도록 구성되는 전사부와,
   상기 전사부에 의한 전사 후의 상기 감광체에 잔류하는 토너를 제거하도록 구성되는 클리닝부와,
   상기 기록재에 전사된 토너상을 정착시키도록 구성되는 정착부
   를 더 포함하며,
   상기 현상부는, 상기 전사부에 의한 전사 후의 상기 감광체에 잔류하는 토너를 회수하도록 구성되고,
   상기 구동 전달 장치는 상기 감광체에 구동력을 전달하도록 구성되는, 화상 형성 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 전사 후의 상기 감광체에 잔류하는 토너에 조사하도록 구성되는 전사 후 노광부를 더 포함하는, 화상 형성 장치.
10. 제8항에 있어서,
    상기 전사 후의 상기 감광체에 잔류하는 토너를, 상기 감광체에 접촉하여 제거하는 클리닝 블레이드 없이 회수하는, 화상 형성 장치.
11. 제1항에 있어서,
    감광체와,
    상기 감광체를 화상광에 대해 노광하도록 구성되는 노광부와,
    상기 노광부에 의해 상기 감광체에 형성된 정전 잠상을 토너상으로 현상하도록 구성되는 현상부와,
    기록재에 상기 토너상을 전사하도록 구성되는 전사부와,
    상기 전사부에 의한 전사 후의 상기 감광체에 잔류하는 토너를 제거하도록 구성되는 클리닝부와,
    상기 기록재에 전사된 토너상을 정착시키도록 구성되는 정착부와,
    1개의 구동 롤러와 적어도 1개의 종동 롤러에 걸쳐진 벨트와,
    상기 구동 롤러에 구동력을 전달하도록 구성된 제1 치차열과, 당해 제1 치차열로부터 분기하여 상기 감광체에 구동력을 전달하는 제2 치차열
    을 더 포함하고,
    상기 제1 치차열로부터 상기 제2 치차열이 분기하는 개소에 제공된 한 쌍의 치차는 상기 구동 전달 장치를 포함하고,
    상기 제1 치차는 분기 전에 제공되고, 상기 제2 치차는 분기 후에 제공되는, 화상 형성 장치.
12. 기록재에 토너상을 형성하는 화상 형성 장치로서,
    감광체와,
    상기 감광체를 화상광에 대해 노광하도록 구성되는 노광부와,
    상기 노광부에 의해 상기 감광체에 형성된 정전 잠상을 토너상으로 현상하도록 구성되는 현상부와,
    기록재에 상기 토너상을 전사하도록 구성되는 전사부와,
    상기 전사부에 의한 전사 후의 상기 감광체에 잔류하는 토너를 제거하도록 구성되는 클리닝부와,
    상기 기록재에 전사된 토너상을 정착시키도록 구성되는 정착부와,
    1개의 구동 롤러와 적어도 1개의 종동 롤러에 걸쳐진 벨트와,
    상기 구동 롤러에 구동력을 전달하도록 구성된 제1 치차열과, 당해 제1 치차열로부터 분기하여 상기 감광체에 구동력을 전달하는 제2 치차열
    을 포함하고,
    상기 제1 치차열로부터 상기 제2 치차열이 분기하는 개소에 제공된 한 쌍의 치차 중 적어도 하나의 치차는, 상기 구동 롤러의 회전축에 제공되는 치차의 재질보다 부드러운 재질을 포함하는, 화상 형성 장치.
13. 기록재에 토너상을 형성하는 화상 형성 장치로서,
    감광체와,
    상기 감광체를 화상광에 대해 노광하도록 구성되는 노광부와,
    상기 노광부에 의해 상기 감광체에 형성된 정전 잠상을 토너상으로 현상하도록 구성되는 현상부와,
    기록재에 상기 토너상을 전사하도록 구성되는 전사부와,
    상기 전사부에 의한 전사 후의 상기 감광체에 잔류하는 토너를 제거하도록 구성되는 클리닝부와,
    상기 기록재에 전사된 토너상을 정착시키도록 구성되는 정착부와,
    1개의 구동 롤러와 적어도 1개의 종동 롤러에 걸쳐진 벨트와,
    상기 구동 롤러에 구동력을 전달하도록 구성된 제1 치차열과, 당해 제1 치차열로부터 분기하여 상기 감광체에 구동력을 전달하는 제2 치차열
    을 포함하고,
    상기 제1 치차열로부터 상기 제2 치차열이 분기하는 개소에 제공된 한 쌍의 치차 중 적어도 하나의 치차는, 그 적어도 하나의 치차에서 크라우닝(crowning) 되어 있는, 화상 형성 장치.
14. 제11항에 있어서,
    상기 벨트는, 상기 감광체로부터의 토너상을 순차 전사하여 담지하도록 구성된 중간 전사 벨트인, 화상 형성 장치.
15. 제11항에 있어서,
    상기 벨트는, 상기 감광체로부터의 토너상을 담지하는 상기 기록재를 흡착하도록 구성된 전사 반송 벨트인, 화상 형성 장치.
16. 제11항에 있어서,
    상기 현상부는, 전사 후의 상기 감광체에 잔류하는 토너를 회수하도록 구성된, 화상 형성 장치.
17. 제16항에 있어서,
    상기 전사 후의 상기 감광체에 잔류하는 토너에 조사하도록 구성된 전사 후 노광부를 더 포함하는, 화상 형성 장치.
18. 제1항에 있어서,
    상기 제1 치차의 상기 타방의 면은 상기 제1 치차의 회전 중심을 통과하는 직선을 따라 연장되는, 화상 형성 장치.
19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 치차와 상기 제2 치차는 헬리컬 기어인, 화상 형성 장치.

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