(57)【要約】【課題】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装置を提供する。【解決手段】互いに相対位置を変化させないように回転可能に固定される伝達ギヤ５１Ｙ（原動側）及びロールギヤ５０Ｙ（従動側）として、次のようなものを用いた。即ち、互いに歯数が同じものを用いた。そして、両ギヤについて、回転半径の最大となる歯車部分を互いに噛み合い部で同期させないように、噛み合わせた。このような噛み合わせにより、両ギヤの偏心に起因するロールギヤ５０Ｙの回転速度変動を抑えることができた。【選択図】  図３
2004169769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力を伝達するための歯車であって、
回転半径の最大又は最小となる歯車部分を使用者に特定させる目印が設けられていることを特徴とする歯車。
【請求項２】
互いに噛み合いながら回転して原動側から従動側に駆動力を伝達する原動側歯車及び従動側歯車と、一方の歯車を他方の歯車に対して相対的に移動させて両歯車を噛み合わせたり、噛み合わせを解いたりする歯車移動手段とを有する歯車装置であって、
上記原動側歯車及び従動側歯車が互いに同じ歯数の請求項１の歯車であることを特徴とする歯車装置。
【請求項３】
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、両歯車について回転半径の最大となる歯車部分を互いに噛み合い部で同期させないように、両歯車を噛み合わせたことを特徴とする歯車装置。
【請求項４】
請求項３の歯車装置において、
上記原動側歯車と上記従動側歯車とについて、一方の歯車で回転半径の最大となる歯車部分と、もう一方の歯車で回転半径の最小となる歯車部分とを互いの噛み合い部で同期させるように、両歯車を噛み合わせたことを特徴とする歯車装置。
【請求項５】
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として請求項１のものを用いるか、あるいは、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３又は４のものを用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
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２、３又は４のものを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【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、駆動力を伝達するための歯車であって、回転半径の最大又は最小となる歯車部分を使用者に特定させる目印が設けられていることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、互いに噛み合いながら回転して原動側から従動側に駆動力を伝達する原動側歯車及び従動側歯車と、一方の歯車を他方の歯車に対して相対的に移動させて両歯車を噛み合わせたり、噛み合わせを解いたりする歯車移動手段とを有する歯車装置であって、上記原動側歯車及び従動側歯車が互いに同じ歯数の請求項１の歯車であることを特徴とするものである。
また、請求項３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、両歯車について回転半径の最大となる歯車部分を互いに噛み合い部で同期させないように、両歯車を噛み合わせたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の歯車装置において、上記原動側歯車と上記従動側歯車とについて、一方の歯車で回転半径の最大となる歯車部分と、もう一方の歯車で回転半径の最小となる歯車部分とを互いの噛み合い部で同期させるように、両歯車を噛み合わせたことを特徴とするものである。
また、請求項５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として請求項１のものを用いるか、あるいは、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３又は４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６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２、３又は４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】
以下、本発明を適用した画像形成装置として、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）の第１実施形態について説明する。
まず、本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、本第１実施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本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、本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。本レーザプリンタは、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第２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、第１実施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、第２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、第１実施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】第１実施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】第２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（第１実施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）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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