JP2000046153A - 多段歯車、歯車装置及び画像形成装置 - Google Patents

多段歯車、歯車装置及び画像形成装置

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JP2000046153A
JP2000046153A JP10225168A JP22516898A JP2000046153A JP 2000046153 A JP2000046153 A JP 2000046153A JP 10225168 A JP10225168 A JP 10225168A JP 22516898 A JP22516898 A JP 22516898A JP 2000046153 A JP2000046153 A JP 2000046153A
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vibration
stage
image forming
gears
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Tadashi Miwa
正 三輪
Toru Makino
徹 牧野
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Konica Minolta Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動を低減しかつ遮断できる多段歯車及び歯
車の振動に起因する画像品質の低下を防止し得る画像形
成装置を提供する。 【解決手段】 この多段歯車60は、第1及び第2の歯
車を含む複数の歯車が組み合わされて構成された多段歯
車において、第2の歯車62を構成する材料の縦弾性係
数が第1の歯車61を構成する材料の縦弾性係数よりも
小さい。また、電子写真方式の画像形成装置の感光ドラ
ムを駆動する歯車駆動機構に多段歯車60を用いて振動
を低減させ、これにより画像品質を改善し、また振動に
伴う騒音を低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の歯車を組み
合わせた二段歯車等の多段歯車、及びこの多段歯車を用
いた画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】プリンタや複写機等の電子写真方式によ
る画像形成装置、特に660dpi、1200dpiと
いった高精細のデジタル画像形成装置において、その画
像品質の確保のために、画像形成体である感光ドラムの
回転精度の向上が要求されている。この感光ドラムの回
転駆動のための駆動機構には複数の歯車が、大小二つの
平歯車が同心軸に連結された二段歯車を含めて組み合わ
されて用いられている。これらの歯車は樹脂材料から構
成されている。
【0003】ところが、このような樹脂歯車によると、
回転動作中に歯車と歯車との噛み合いにより振動が発生
し、またモータ等の駆動源や駆動機構から振動が伝達さ
れ易く、またそのため回転速度の変動が起こる。このよ
うな歯車の振動や速度変動のため、感光体ドラムにより
形成される画像の品質が低下する、といった問題が生じ
てしまうおそれがある。また、かかる振動に起因してプ
リンタや複写機等の画像形成装置から騒音が生じてしま
い、好ましくない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、多段
歯車において振動を低減し、歯車の振動に起因する画像
品質の低下及び騒音を防止し得る画像形成装置を提供す
ることである。また、かかる画像形成装置に用いて好適
な振動を低減しまた振動の伝達を遮断し得る多段歯車及
び歯車装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明の多段歯車は、第1及び第2の歯車を含む複数の歯
車が組み合わされて構成された多段歯車において、第2
の歯車を構成する材料の縦弾性係数が第1の歯車を構成
する材料の縦弾性係数よりも小さいことを特徴とする。
【0006】本発明によれば、本発明の多段歯車の第2
の歯車と、隣接して配置された他の歯車とが噛み合いな
がら回転した際に、両歯車の歯先と歯先とが当接する
が、この当接の時に縦弾性係数の小さい材料から構成さ
れる第2の歯車の歯先が変形することにより、歯先と歯
先との当接に起因する振動が吸収され、振動を防止でき
るとともに、この当接による衝突音を防止できる。ま
た、第2の歯車の内部において振動を減衰させることが
できる。以上のことから、第2の歯車において駆動源や
他の歯車等から伝達される振動を遮断することができ
る。
【0007】また、第1の歯車を構成する材料の縦弾性
係数が1000MPa以上であり、第2の歯車を構成す
る材料の縦弾性係数が1000MPa未満であることが
好ましい。これにより、第1の歯車を1000MPaか
ら10000MPa程度の縦弾性係数を持つ一般に用い
られる樹脂材料から構成することができるとともに、1
000MPa未満の縦弾性係数の材料から構成される第
2の歯車により効果的に振動及び騒音を低減し、また振
動の伝達を遮断することができる。このような第2の歯
車を構成し得る材料としては、各種ゴム材料、ポリウレ
タン、ポリエチレン、テフロン等があるが、これらに限
定されない。
【0008】また、第1の歯車を構成する材料が樹脂材
料であり、第2の歯車を構成する材料が粘弾性材料であ
ることが好ましい。これにより効果的に振動及び騒音を
低減し、また振動の伝達を遮断することができる。この
ような樹脂材料として、例えばポリアセタール、ポリイ
ミド、ポリイミドアミド、ポリカーボネート、ポリプロ
ピレン、ABS樹脂等があるが、これらの材料に限定さ
れない。これらの樹脂材料によれば、歯車を一般的な射
出成形により廉価に製造することができる。
【0009】また、粘弾性材料とは、弾性変形と粘性流
動が重なって現れる粘弾性特性を有し、弾性的性質(次
式の第1項)よりも粘性的性質(次式の第2項)の方が
支配的である物質をいうが、このような粘弾性物質は一
般に次式で表現される。 τ=γ/G + ηγ’ ここで、τ:応力、γ:ひずみ、G:横弾性係数、η:
粘度、γ’:ひずみ速度、である。振動は、粘弾性部材
の上記式第2項で表される粘性力により主として減衰さ
れ、第2項中の粘度ηを表現する数値として損失係数
(tanδ)があり、このtanδの測定は、例えばレ
オメータMR−500(株式会社レオロジ社製)の測定
器により行うことができる。ここで、求めたtanδの
値が0.15以上のものであることが好ましく、また、
0.8以上であると更に好ましい。更に、tanδの値
が、2.0に近い値またはそれ以上の材料を用いると更
に大きな効果を発揮する。かかる材料としては、例えば
ゴム、エラストマ等があるが、これらの材料に限定され
ない。第2の歯車をかかる粘弾性材料から構成すると、
モータ等の駆動源や別の歯車から振動が伝達されても、
その振動エネルギを粘弾性部材により熱エネルギ等に変
換して減衰させることができる。これにより、第2の歯
車の内部において振動を効率的に減衰させ、歯先におけ
る変形による振動の吸収と相俟って他の部分からの振動
の伝達をより効果的に遮断することができる。
【0010】また、前記複数の歯車が同心軸に連結され
て構成されるのが好ましい。これにより、第1の歯車と
第2の歯車が同時に同心軸的に回転し、第2の歯車が振
動の発生を抑制するとともに振動の伝達を遮断する。
【0011】また、本発明の歯車装置は、上述の多段歯
車と、この多段歯車の第2の歯車と噛み合うように配置
された噛み合い歯車とを含み、この噛み合い歯車を構成
する材料の縦弾性係数が第2の歯車の材料の縦弾性係数
よりも大きいことを特徴とする。本発明によれば、歯車
装置において上述の多段歯車と組み合わされる噛み合い
歯車を一般の樹脂材料から構成することができ、また多
段歯車の第1の歯車と略同一の縦弾性係数の材料から構
成できる。これにより、多段歯車のより変形し易い第2
の歯車の歯先が、縦弾性係数が大きくより変形し難い噛
み合い歯車の歯先と当接したとき、より変形し易くなっ
て、効果的に振動及び騒音を低減し、また振動の伝達を
遮断することができる。
【0012】また、本発明の画像形成装置は、上述のよ
うな歯車装置を備えて構成された歯車駆動機構を有す
る。本発明による歯車装置を歯車駆動機構が備えること
により、この歯車駆動機構により駆動される被駆動体に
振動が伝達し難くなる。このため、例えば被駆動体が電
子写真方式による画像形成装置の感光体ドラムであった
り、またインクジェット方式による画像形成装置内の紙
送り機構により画像形成のため移動される記録シートで
ある場合、振動に起因する画像品質の低下といった問題
を未然に防止できる。また、振動に起因する騒音を防止
でき、画像形成装置の静音化に寄与できる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明による第1〜第4の
実施の形態について図面を用いて説明する。
【0014】〈第1の実施の形態〉図1は本発明の第1
の実施の形態を示し、第1の実施の形態による二段歯車
の側断面図(a)、及びこの二段歯車を含む歯車装置の
正面図(b)である。図1(a)に示す二段歯車60
は、縦弾性係数が2700〜3000MPa程度である
ポリアセタールからなり歯面61aを有する平歯車に構
成された第1の歯車61と、縦弾性係数が1000MP
a未満の材料からなり歯面62aを有し第1の歯車61
よりも小径の平歯車に構成された第2の歯車62と、第
1の歯車61と第2の歯車62とを同心軸的に連結する
回転軸63とを備える。第2の歯車62は、市販の商品
名「アイアンラバー」(NOK製)から構成され、この
材料によれば縦弾性係数を約5MPaから1000MP
a未満まで変えることができ、また振動をその粘弾性的
性質により減衰させるので、好ましい。
【0015】次に、上述の二段歯車60を含む歯車装置
69について図1(b)により説明する。この歯車装置
69は、二段歯車60と、回転軸65を中心に回転する
平歯車64と、回転軸67を中心に回転する平歯車66
とを備える。これらの平歯車64,66は、二段歯車6
0の第1の歯車61と同一の材料から構成されている。
歯車装置69では、各歯車61,62,64,66を所
定の径に設定することにより、所定の回転数比を得てい
る。
【0016】上述の歯車装置69によれば、例えば回転
軸67の回転により、平歯車66が回転し、この回転に
より平歯車64が回転し、次にこの平歯車64と噛み合
う二段歯車60の第2の歯車62が回転し、回転軸63
を中心に第1の歯車61も同時に回転する。この回転時
に、平歯車64の歯先と二段歯車60の第2の歯車62
の歯面62aにおける歯先とが当接すると、第2の歯車
62を構成する材料の縦弾性係数が平歯車64よりも小
さいため、同じ応力が加わっても第2の歯車62の歯先
が弾性変形する。これにより、平歯車64,66や回転
軸65,67がたとえ振動していても、第2の歯車62
においてその振動を吸収し、振動を低減することができ
る。また、振動が第2の歯車62の歯先から伝達されて
も第2の歯車62の内部でその振動を減衰させ、低減す
ることができる。
【0017】このため、振動が二段歯車60の回転軸6
3,第1の歯車61に伝達されず、例えば第1の歯車6
1が他の歯車(図示省略)を駆動している場合、この他
の歯車及びそれ以降の被駆動体への振動の伝達を遮断す
ることができる。また、同時に振動に起因する騒音を低
減することができる。また、例えば回転軸67にモータ
等の回転駆動源が連結されており、このモータに回転ム
ラや振動が生じても、これらの振動や回転ムラは第1の
歯車61に伝達されず、効果的に遮断される。なお、上
述のような歯車の歯先と歯先との当接時における歯先の
弾性変形が大きすぎると歯車の伝達性能上好ましくない
場合があるので、振動低減効果と歯車の伝達性能とを比
較考慮して、第1の歯車61の材料及び第2の歯車62
の材料を本発明の範囲内で適宜に変えることが望まし
い。
【0018】〈第2の実施の形態〉図2は本発明の第2
の実施の形態を示し、第2の実施の形態による二段歯車
の側断面図(a)、及びこの二段歯車を含む歯車装置の
正面図(b)である。図2(a)に示す二段歯車70
は、図1(a)の二段歯車60と比べて、ポリアセター
ルからなり歯面71aを有する第1の歯車71を小径に
し、縦弾性係数が1000MPa未満の材料からなり歯
面72aを有する第2の歯車72を大径にした以外は、
同様の構成にしたものである。第1の歯車71と第2の
歯車72とは回転軸73により同心軸的に連結されてい
る。
【0019】次に、上述の二段歯車70を含む歯車装置
79について図2(b)により説明する。この歯車装置
79は、二段歯車70と、回転軸75を中心に回転する
平歯車74と、回転軸77を中心に回転する平歯車76
とを備える。これらの平歯車74,76は、二段歯車7
0の第1の歯車71と同一の材料から構成されている。
歯車装置79では、各歯車71,72,74,76を所
定の径に設定することにより、所定の回転数比を得てい
る。
【0020】上述の歯車装置79によれば、例えば回転
軸77の回転により、平歯車76が回転し、この回転に
より平歯車74が回転し、次にこの平歯車74と噛み合
う二段歯車70の第2の歯車72が回転し、回転軸73
を中心に第1の歯車71も同時に回転する。この回転時
に、平歯車74の歯先と二段歯車70の第2の歯車72
の歯面72aにおける歯先とが当接すると、図1(b)
の場合と同様に、第2の歯車72の歯先が弾性変形する
ことにより、平歯車74,76や回転軸75,77がた
とえ振動していても、第2の歯車72においてその振動
を吸収し、振動を低減することができ、また振動が第2
の歯車72の歯先から伝達されても第2の歯車72の内
部でその振動を減衰させ、低減することができる。この
ため、図1(b)の場合と同様の効果を得ることができ
る。
【0021】〈第3の実施の形態〉第3の実施の形態
は、図1(a)の二段歯車61を電子写真方式によるカ
ラー画像形成装置の感光ドラムの歯車駆動機構に用いた
ものである。最初に、この電子写真方式によるカラー画
像形成装置の全体構成について図3により説明する。
【0022】図3に示すカラー画像形成装置は、装置の
略中央に配置されその外周面に光導電性感光層が形成さ
れた感光ドラム1と、この光導電性感光層を感光ドラム
1の回転に伴い一様に帯電させる荷電チャージャ2と、
レーザ光源(図示省略)からの光をポリゴンミラー3
1,レンズ32,33,ミラー34を介して走査光とし
この走査光により帯電した感光ドラム1の光導電性感光
層に対し画像情報を書き込む光走査部3と、感光ドラム
1の外周面に近接して配置された現像スリーブ41を有
し光走査部3の光走査により感光ドラム1上に形成され
た静電潜像を現像しY(イエロー)のトナー像を形成す
る現像器4Yと、同じくM(マゼンタ)のトナー像を形
成する現像器4Mと、同じくC(シアン)のトナー像を
形成する現像器4Cと、同じくK(黒)のトナー像を形
成する現像器4Kと、各現像器にY、M、C、Kの各ト
ナーを補給するためのトナー補給部5(Y、M、C、
K)と、感光ドラム1の外周面に接するように配置され
トナー像を記録シートP上に転写する転写ローラ6と、
感光ドラム1の光導電性感光層を除電する除電極7と、
転写の終了した余分なトナーを感光ドラム1の外周面か
ら除去するクリーナ8と、記録シートPを保管し供給す
る給紙カセット10と、記録シートPに転写されたトナ
ー像を定着する定着器14と、定着されたトナー像を有
する記録シートPが排出される排出部16とを備える。
【0023】上述のカラー画像形成装置の動作について
説明する。感光ドラム1が図の矢印方向に回転しなが
ら、その光導電性感光層が荷電チャージャ2により一様
に順次帯電されてから、光走査部3からの走査光により
感光ドラム1の外周面が露光照射され、画像が感光ドラ
ム1上の光導電性感光層に静電潜像として形成される。
この静電潜像が感光ドラム1の回転に伴い、現像器4
Y、4M、4C、4Kにより各現像スリーブ41が回転
しながら感光体ドラム1上で位置決めされながら現像さ
れ、各色(Y、M、C、K)のトナー像を形成する。一
方、給紙カセット10の記録シートPが回転ローラ1
1,ローラ対12a、12b、及びレジストローラ対1
3を通り、タイミングを取って感光ドラム1と転写ロー
ラ60との間に搬送され、感光ドラム1上に形成された
各トナー像が重ねられて記録シートPに転写される。こ
の記録シートは定着器14でトナー像が定着されてか
ら、ローラ対15A,15B,15Cを通り、排出部1
6へと排出される。このようなプロセスを経て感光ドラ
ム1の回転により記録シートにカラー画像が形成され
る。
【0024】図4は、図3のカラー画像形成装置の感光
ドラム1を回転駆動するための第3の実施の形態による
歯車駆動機構の斜視図である。図4の歯車駆動機構13
1は、感光ドラム1の側面1aに固定されて設けられた
モータ132と、このモータ32によりその大径の第1
の歯車61が回転駆動される図1(a)に示す2段歯車
60と、この2段歯車60の小径の歯車62と噛み合う
よう配置された歯車133とを備える。この歯車133
の中心孔133aには感光ドラム1の回転軸134が回
転可能にはめ込まれている。
【0025】図4の歯車駆動機構131によれば、モー
タ132の回転が2段歯車33,歯車133を介して回
転軸134に伝達され、回転軸134の回転により感光
ドラム1が回転する。このとき、各歯車の噛み合いによ
り振動が発生したりモータ132から振動が伝達して
も、二段歯車60の縦弾性係数の小さい材料から構成さ
れた第2の歯車62において上述したように、振動を低
減し、またモータ132の回転ムラを低減させることが
できる。これにより、振動が感光ドラム1の回転軸13
4に伝達しないため、感光ドラム1の回転が安定するた
め、その回転精度が向上する。更に、振動に伴う騒音を
も低減することができるから、画像形成装置の静音化に
も寄与することができる。なお、図4の歯車駆動機構1
31において二段歯車61の代わりに図2(a)の二段
歯車71を用いてもよく、同様の効果が得られる。
【0026】以上のように、本実施の形態による歯車駆
動機構によれば、感光ドラム1の回転精度がより改善さ
れるため、感光ドラム1の回転に伴い、感光ドラム1上
に各トナー像が形成される際の位置ずれをより低減で
き、各トナー像の位置決めがより正確となるため、画像
形成の精度が向上し、画像品質をよりよくすることがで
きる。従って、図3のカラー画像形成装置において微妙
な色ずれや色調の変化を起こすことなく、高品質のカラ
ー画像を形成できる。このように、高精細のデジタル画
像形成装置において上述のような歯車駆動機構を用いる
ことにより、その画像品質の確保が容易となり、好まし
い。また、感光ドラム1を駆動するようなモータは、生
産性等の観点から振動や回転ムラを一定レベル以下に抑
制することが困難な場合があるが、かかる場合に本発明
による多段歯車をその駆動機構に用いると効果的であ
る。
【0027】〈第4の実施の形態〉図5は、第4の実施
の形態による自動反転給紙ユニット(ADU)の駆動系
を示す斜視図であり、このADUの歯車駆動機構に図1
(a)の二段歯車60を用いている。ADUは、図3に
示すような画像形成装置において記録シートに画像を形
成した後、その裏面にも画像を形成するために記録シー
トを反転する機構である。
【0028】図5に示すADUは、モータ150と、排
紙ローラ、搬送ローラ及び反転ローラにモータ150か
らの回転を伝動する歯車駆動機構151と、記録シート
(図示省略)を排紙する回転する排紙ローラ161,1
62,163,164と、記録シートを搬送させるため
の搬送ローラ165と、記録紙シートを反転させるため
に逆回転する反転ローラ171と、各ローラに回転動力
を伝達するためのタイミングベルト166,167,1
69,170,歯車機構168とを備える。
【0029】歯車駆動機構151は、図1(a)の二段
歯車60と,モータ150からの回転が伝達され二段歯
車60の第2の歯車62と噛み合う歯車152と、及び
反転ローラ161を回転させるために第1の歯車61と
噛み合う歯車153とを含む多数の歯車を備える。
【0030】図4の歯車駆動機構151によれば、モー
タ150の回転により歯車152が回転し、この回転に
より二段歯車60の第2の歯車62が回転し、同時に第
1の歯車61が回転し、これにより歯車153が回転し
て排紙ローラ161が駆動される。そして、タイミング
ベルト166,167,169,170,歯車機構16
8を介して排紙ローラ161,162,163,16
4,搬送ローラ165がタイミングをとって駆動され
る。このとき、モータ150から振動が伝達したり、モ
ータ150から歯車152までの間に配置された各歯車
の噛み合いにより振動が発生しても、二段歯車60の縦
弾性係数の小さい材料から構成された第2の歯車62に
おいて上述したように、振動を低減し、またモータ15
0の回転ムラを低減させることができる。これにより、
振動が各ローラに伝達されず記録シートの搬送が円滑に
行われる。また、振動に伴う騒音を低減することができ
るから、画像形成装置の静音化に寄与することができ
る。なお、図5の歯車駆動機構151において二段歯車
61の代わりに図2(a)の二段歯車71を用いてもよ
く、同様の効果が得られる。
【0031】以上、本発明を第1〜第4の実施の形態に
より説明したが、本発明はこれらに限定されるものでは
なく、本発明の技術思想の範囲内で様々な変形が可能で
あり、例えば、多段歯車は二段に限定されず三段以上で
あってもよく、また各歯車は、平歯車のみならず、はす
ば歯車、やまば歯車、ねじ歯車等であってもよい。ま
た、本発明による多段歯車を画像形成装置の他の歯車駆
動機構にも組み込むことができ、例えば記録シートの送
り機構、現像器内の現像スリーブや攪拌スクリュー等を
回転駆動する現像駆動機構等において用いることができ
る。また、画像形成装置は、電子写真方式やインクジェ
ット方式のものに限定されず、例えば銀塩フィルム等の
感光材料の自動現像器等の自動処理装置や感光材料その
他の画像形成に関わる材料を用いた医療用画像形成装置
等に用いることができる。
【0032】
【発明の効果】本発明の多段歯車及び歯車装置によれ
ば、振動を低減しまた振動の伝達を遮断することがで
き、更に振動に伴う騒音を低減できる。
【0033】また、本発明の多段歯車を用いた画像形成
装置によれば、回転駆動源や歯車と歯車との噛み合いに
よる振動に起因する画像品質の低下を防止することがで
きるとともに、振動による騒音を低減できるので、画像
形成装置の静音化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による多段歯車の側
断面図(a)、及びこの多段歯車を含む歯車装置の正面
図(b)である。
【図2】本発明の第2の実施の形態による多段歯車の側
断面図(a)、及びこの多段歯車を含む歯車装置の正面
図(b)である。
【図3】本発明の第3の実施の形態による歯車駆動機構
を含む画像形成装置の全体構成を示す図である。
【図4】図3に示す感光ドラムを回転駆動するための本
発明の第3の実施の形態による歯車駆動機構の斜視図で
ある。
【図5】本発明の第4の実施の形態による画像形成装置
の自動反転給紙ユニットの駆動系の概略的構成を示す斜
視図である。
【符号の説明】
60,70 多段歯車 61,71 第1の歯車 62,72 第2の歯車 63,73 回転軸 69,79 歯車装置 64,74 歯車(噛み合い歯車) 1 感光ドラム 131,151 歯車駆動機構

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1及び第2の歯車を含む複数の歯車が
    組み合わされて構成された多段歯車において、 第2の歯車を構成する材料の縦弾性係数が第1の歯車を
    構成する材料の縦弾性係数よりも小さいことを特徴とす
    る多段歯車。
  2. 【請求項2】 第1の歯車を構成する材料の縦弾性係数
    が1000MPa以上であり、第2の歯車を構成する材
    料の縦弾性係数が1000MPa未満である請求項1記
    載の多段歯車。
  3. 【請求項3】 第1の歯車を構成する材料が樹脂材料で
    あり、第2の歯車を構成する材料が粘弾性材料である請
    求項1または2記載の多段歯車。
  4. 【請求項4】 前記複数の歯車が同心軸に連結されてい
    る請求項1,2または3記載の多段歯車。
  5. 【請求項5】 請求項1,2,3または4記載の多段歯
    車と、この多段歯車の第2の歯車と噛み合うように配置
    された噛み合い歯車と、を含み、この噛み合い歯車を構
    成する材料の縦弾性係数が第2の歯車の材料の縦弾性係
    数よりも大きいことを特徴とする歯車装置。
  6. 【請求項6】 前記噛み合い歯車は前記多段歯車の第1
    の歯車と略同一の縦弾性係数の材料から構成された請求
    項5記載の歯車装置。
  7. 【請求項7】 請求項5または6記載の歯車装置を備え
    て構成された歯車駆動機構を有する画像形成装置。
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