JP2002106685A - 駆動伝達装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 簡易な構成でより効果的に回転むらを抑制す
ることができる駆動伝達装置を提供する。 【解決手段】 互いの歯が噛み合い回転することにより
回転駆動力を伝達する第一及び第二歯車を備える駆動伝
達装置であり、第一歯車と第二歯車との歯の噛み合いに
おいて、軸間距離を広げることなく、歯厚の調整により
バックラッシュが常に確保されることを特徴とするもの
である。また、第一歯車の歯の先端は、第二歯車のうち
その第一の歯を挟む歯間の最深部と接触可能な歯厚であ
るか、第一歯車の歯は、第二歯車の片歯のみと接触する
ように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転駆動力を伝達
する駆動伝達装置に関し、より詳しくは、かかる駆動伝
達装置における回転むら抑制技術の改良に係る。

【０００２】

【従来の技術】従来から様々な種類の回転駆動伝達装置
がそれぞれの特性に応じた装置に利用されている。例え
ば、用紙やＯＨＰシートなどの記録媒体上にトナーやイ
ンクにより画像を形成する画像形成装置にも、多くの駆
動伝達装置が利用されている。特に、画像形成装置に利
用される駆動伝達装置は、回転むらが直ちに画像欠陥と
して現れるという特質を有しているため、回転むらの抑
制が大きな課題となる。一方、駆動伝達装置において回
転むらの原因となるは、駆動伝達装置を構成する歯車な
どの部品の公差、周辺環境の変動、部品の磨耗などであ
る。

【０００３】そこで、従来から回転むらを抑制するため
に、様々な技術が提案されている。例えば、特開平５−
２８１８２４号公報には駆動伝達装置を構成する部品数
を削減することで、回転むらの原因となる部品の公差、
部品の取り付け公差、周辺環境の変動、部品の磨耗の影
響を少なくし、回転むらを抑制する技術が開示されてい
る。また、特開平４−６２５７２号公報にはウォームと
ウォームホイールとの噛み合い位置を変更可能に構成す
ることで、磨耗部分を避けて使用し、部品の磨耗による
回転むらを抑制する技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、特開平５−２
８１８２４号公報に開示されている技術では、確かにあ
る程度の回転むらの低減は可能であるが、その効果には
限界がある。具体的には、少ない部品点数でも、部品と
取り付け誤差、歯車の噛み合い誤差・公差等を考慮し常
にバックラッシュが在るように軸間距離を基準より広く
設定するため、有効歯たけが少なくなり、噛み合い率の
低下やギアの変形量増化による偏磨耗が発生し、回転む
らが悪化するという問題は残る。一方、フルカラー画像
形成装置の高画質化などにより、回転むら低減に対する
要求は益々高度になりつつある。特開平４−６２５７２
号公報に開示されている技術では、ウォームとウォーム
ホイールとの噛み合い位置を変更するまでは、従来のも
のと同様に磨耗による回転むらを抑制することができな
い。また、噛み合い位置を変更可能にするには、装置の
構成が複雑になってしまう。

【０００５】本発明はこれらの技術的課題に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、簡易な構成でより効果的
に回転むらを抑制することができる駆動伝達装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、互いの歯が噛
み合い回転することにより回転駆動力を伝達する第一及
び第二歯車を備える駆動伝達装置であり、第一歯車と第
二歯車との歯の噛み合いにおいて、軸間距離を広げるこ
となく、歯厚の調整によりバックラッシュが常に確保さ
れることを特徴とするものである（請求項１）。また、
第一歯車の歯の先端は、第二歯車のうちその第一の歯を
挟む歯間の最深部と接触可能な歯厚であると表現しても
よいし、第一歯車の歯は、第二歯車の片歯のみと接触す
るように構成されると表現してもよい。

【０００７】駆動伝達装置をこのように構成することに
より、駆動伝達装置を構成する歯車などの部品の公差、
部品の取り付け公差、周辺環境の変動、部品の磨耗など
が生じても、常に、回転むら防止に必要な有効歯たけと
バックラッシュが確保されるため、回転むらを効果的に
防止することができる。なお、第一及び第二歯車として
は例えば、平歯車、はすば歯車、やまば歯車、内歯車
対、ラックと小歯車、すぐばかさ歯車、まがりばかさ歯
車、交差軸フェースギア、ねじ歯車、円筒ウォームギ
ア、鼓型ウォームギア、ハイポイドギアなどを挙げるこ
とができる。

【０００８】ここで、常に、回転むら防止に必要な有効
歯たけとバックラッシュとを確保するためには、部品の
公差、部品の取り付け公差、周辺環境の変動、部品の磨
耗などを考慮して第一歯車と第二歯車との軸間距離や
各歯車の歯厚を設計する必要がある。すなわち、常に
回転むら防止に必要な有効歯たけとバックラッシュとを
確保するためのより具体的な構成としては、上記第一歯
車と第二歯車の歯数・モジュール・ねじれ角の諸元よ
り、部品や取り付けの公差を０とした場合に、バックラ
ッシュ０となる計算上の軸間距離を基準Lとし、その時
の噛み合い位置Pに対し、取り付け誤差や部品の公差等
により変動する噛み合い位置の最大変動量をΔPとした
場合、設計上の軸間距離をLとし、噛み合い位置が−ΔP
となった時でも、バックラッシュが確保される第一歯車
及び第二歯車の歯厚の組み合わせである。さらに、＋Δ
Pのときに必要な有効歯たけとなるよう、軸間距離と歯
たけを設定し、−ΔPとなったとき、バックラッシュが
確保される第一歯車及び第二歯車の歯厚の組み合わせと
することも可能である。

【０００９】特に、各歯車の歯厚を設計する際には、ピ
ッチ円よりも先端側の歯幅が問題となる。すなわち、上
記第一歯車の歯のうち第二歯車のピッチ円よりも先端側
における歯厚は、その基準値ｈよりも小さく構成するこ
とが好ましい（請求項２）。

【００１０】また本発明は、互いの歯が噛み合い回転す
ることにより回転駆動力を伝達するウォーム及びウォー
ムホイールを備える駆動伝達装置であり、当該ウォーム
の歯直角断面においてウォームの歯の噛み合い側面が直
線状にあらわれるとともに、ウォームの歯の方がウォー
ムホイールの歯よりも剛性が高いことを特徴とするもの
でもある（請求項３）。

【００１１】駆動伝達装置をこのように構成することに
より、部品の磨耗などが生じても、当初の歯あたり（圧
接角度）を確保することができるため、回転むらを効果
的に防止することができる。また、軸間距離を変更する
ような特別な構成を採用する必要がない。なお、このウ
ォーム及びウォームホイールの構成は、円筒ウォームギ
アでも鼓型ウォームギアでもよい。

【００１２】ところで、これらの駆動伝達装置は、様々
な装置に利用することが可能であるが、例えば画像形成
装置（請求項４）に利用することもできる。この場合、
回転むらに対する要求が厳しいことから、フルカラー画
像形成装置に利用されると本発明の効果がより顕著に発
揮され好ましい。例えば、像担持体の回転方向上流側か
ら下流側にかけて所定間隔を保ち設置される複数（通常
は３個又は４個）の感光体ドラムと、その各感光体ドラ
ムに回転駆動力を伝達する回転駆動伝達装置とを備える
画像形成装置において、当該回転駆動伝達装置は、各感
光体ドラムに固定的に取り付けられるウォームホイール
と、各ウォームホイールに噛み合うウォームと、各ウォ
ームが同軸上に取り付けられる回転軸とを備えるもので
もよい。

【００１３】

【発明の実施による態様】以下、適宜図面を用いて本発
明の実施による態様を説明する。図１に、本発明を適用
するカラー画像形成装置が示されている。

【００１４】このカラー画像形成装置は、中間転写ベル
ト（像担持体）１と、この中間転写ベルト１を支持する
ステアリング・ドライブロール２、テンションロール
３、及び二次転写用バックアップロール４と、上記ステ
アリング・ドライブロール２とテンションロール３との
間において中間転写ベルト１に対向させて配置されてい
るイエロー用像形成ユニット５、マゼンタ用像形成ユニ
ット６、シアン用像形成ユニット７、及びブラック用像
形成ユニット８と、上記ステアリング・ドライブロール
２の近傍に配設されたベルトクリーニングユニット９
と、上記二次転写用バックアップロール４に対向して配
置された二次転写ロール10a を有する二次転写装置10
と、上記像形成ユニット５〜８の各感光体ドラム5a〜8a
上に静電潜像を書き込むＲＯＳ(Raser Output Scanner)
ユニット11と、用紙（記録シート）トレイユニット12
と、定着ユニット13とを備えている。

【００１５】ここで、上記各像形成ユニット５〜８は、
各感光体ドラム5a〜8aに隣接して各色に対応する現像装
置5b〜8bを有し、また、これら各現像装置5b〜8bには図
示外のトナー供給手段により各色に対応するトナーカー
トリッジ14〜17から各色のトナーが供給されるようにな
っている。なお、図中符号18〜21はそれぞれ各像形成ユ
ニット５〜８の各感光体ドラム5a〜8aに対向して配置さ
れた一次転写用バックアップロールである。

【００１６】そして、このカラー画像形成装置におい
て、各像形成ユニット５〜８で形成された各単色トナー
像は中間転写ベルト１上で重ね合わされて多色トナー像
となり、この多色トナー像は二次転写装置10へと移行
し、この二次転写装置10において、用紙ルートＰに示す
ように用紙トレイユニット12から供給された用紙上に二
次転写され、次いで定着ユニット13をへて装置外部に排
出される。

【００１７】◎実施例１ ところで、このカラー画像形成装置では、各感光体ドラ
ム5a〜8aを回転駆動させるために、次のような構成を備
えている。図２は、各感光体ドラム5a〜8aの回転駆動系
を説明するものである。この回転駆動系は、駆動源であ
るモータ３０と、そのモータ３０の回転駆動力を伝達す
る駆動伝達装置１００と、駆動伝達装置１００により回
転駆動される各感光体ドラム5a〜8aにより構成される。

【００１８】さらに駆動伝達装置１００の主要部は、モ
ータ３０により図中矢印Ａの方向に回転駆動される回転
軸３１と、その回転軸３１に所定間隔で四箇所に形成さ
れるウォーム（図示せず）と、その各ウォームと噛み合
うウォームホール（図示せず）とにより構成される。こ
の各ウォームホイールはそれぞれ各感光体ドラム5a〜8a
に固定的に取り付けられており、回転軸３１がモータ３
１により図中矢印Ａの方向に回転されると、ウォーム、
ウォームホイールを介して各感光体ドラム5a〜8aが図中
矢印Ｂの方向に回転される。なお、回転軸３１は軸カバ
ー３２に覆われており、回転軸３１の他端はベアリング
部３３により回転自在に保持されている。

【００１９】図３は、図２のＸ部分の内部、すなわちウ
ォーム３４とウォームホイール３５との噛み合い部分を
説明するものである。ウォーム３４が図中矢印Ａの方向
に回転されると、ウォームホイール３５は図中矢印Ｂの
方向に回転される。なお、図中一点鎖線は、ウォームホ
イール３５のピッチ円を示す。

【００２０】図４は、図３の部分拡大図であり、ウォー
ム３４とウォームホイール３５との歯の噛み合いを説明
するものである。図４（ａ）は、理想的なウォーム３４
とウォームホイール３５との歯の噛み合いを示すもので
あり、このときのウォーム３４とウォームホイール３５
との軸間距離をＬ、ウォーム３４の歯幅をＨ、噛み合い
位置をPとする。

【００２１】一方、図４（ｂ）の点線は、駆動伝達装置
１００を構成する歯車などの部品の公差、部品の取り付
け公差、周辺環境の変動、部品の磨耗などにより、ウォ
ーム３４とウォームホイール３５との軸間距離が最も狭
くなった状態を示しており、その際の噛み合い位置はP
−ΔPである。本実施例に係る駆動伝達装置１００で
は、かかる状態でも常にバックラッシュが確保されるた
め、回転むらを効果的に防止することができる。

【００２２】他方、図４（ｃ）の点線は、駆動伝達装置
１００を構成する歯車などの部品の公差、周辺環境の変
動などにより、ウォーム３４の歯厚が最も大きくなった
状態を示しており、その際のウォーム３４の歯厚はＨ＋
ΔＨである。本実施例に係る駆動伝達装置１００では、
かかる状態でも常にバックラッシュが確保されるため、
回転むらを効果的に防止することができる。同様に、ウ
ォームホイール３５の歯厚が最も大きくなった状態で
も、バックラッシュが確保されるため、回転むらを効果
的に防止することができる。

【００２３】特に図５の実線で示すように、ウォーム３
４の歯のうちウォームホイール３５のピッチ円よりも先
端側における歯厚は、その基準値ｈ（図中二点鎖線）よ
りもΔｈ小さく構成されているため、ウォーム３４の歯
がウォームホイール３５の歯の間を抜ける際に、歯先部
分が当たらないため、一層効果的に回転変動を抑制する
ことができる。

【００２４】◎実施例２ 実施例２は、経時的な使用によりウォーム３４やウォー
ムホイール３５に磨耗が生じても、回転むらの生じにく
い駆動伝達装置１００に係るものである。なお、実施例
１と同様の構成については同一の符合を付し、その説明
を省略する。

【００２５】図６は、比較のため、従来のウォーム３
４、ウォームホイール３５の駆動時の歯面変形状態を示
している。ウォーム３４の剛性がウォームホイール３５
より大きい場合、ウォームホイール３５の歯面がウォー
ム３４の歯面にならって変形することにより、図中矢印
で示す圧力角が複数生じ、回転が不安定になり、回転む
らが生じてしまう。

【００２６】図７は、本実施例に係る駆動伝達装置１０
０のウォーム３４、ウォームホイール３５との噛み合い
状態を説明するものである。当該ウォーム軸を含む断面
においてウォーム３４の歯の噛み合い側面が直線状にあ
らわれるとともに（図中点線Ｋ参照）、ウォーム３４の
歯の方がウォームホイール３５の歯よりも剛性が高い材
質で（耐磨耗性の高い材質）で構成されている。具体的
には、ウォーム３４をステンレス、銅、炭素鋼などの金
属で構成し、ウォームホイール３５をポリアセタール、
ポリカーボネート、ナイロンなどの樹脂で構成すること
ができる。

【００２７】図７（ａ）は初期状態における歯の噛み合
いを示し、図７（ｂ）は経時的な使用後における歯の噛
み合いを示している。また、図７（ｂ）において初期状
態の噛み合いを点線で示すとともに、磨耗により失われ
た部分を斜線で示す。同図に示すように、経時的な使用
により、ウォーム３４はほとんど磨耗しないが、ウォー
ムホイール３５はウォーム３４との摺擦により切削され
る（図７（ｂ）斜線部分参照）。しかし、図７（ａ）
（ｂ）図中両矢印で示す圧力角は、経時的な使用（磨
耗）の前後でほとんど変化しない。すなわち、駆動伝達
装置１００をこのように構成することにより、部品の磨
耗などが生じても、当初の歯あたり（圧接角度）を確保
することができるため、回転むらを効果的に防止するこ
とができる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、簡易な構成でより効果的に回転むらを抑制するこ
とができる駆動伝達装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明を適用することができる画像形
成装置の断面概略図である。

【図２】図２は、本発明の実施例に係る駆動伝達装置と
その周辺構成を説明するものである。

【図３】図３は、本発明の実施例に係る駆動伝達装置の
一部構成を拡大して示すものである。

【図４】図４は、本発明の実施例１に係る駆動伝達装置
の一部構成をさらに拡大して示すものである。

【図５】図５は、本発明の実施例１に係る駆動伝達装置
の一部構成をさらに拡大して示すものである。

【図６】図６は、比較のための従来の駆動伝達装置の一
部構成を示すものである。

【図７】図７は、本発明の実施例２に係る駆動伝達装置
の一部構成を拡大して示すものである。

【符号の説明】

１００…駆動伝達装置、３４…ウォーム、３５…ウォー
ムホイール、３１…ウォーム軸、３０…モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｇ 15/01 Ｇ０３Ｇ 15/01 Ｚ 21/00 ３５０ 21/00 ３５０ (72)発明者 佐藤 雅弘 神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 三田村 欣彦 神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 重森 幸友 神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 Ｆターム(参考） 2H030 AA06 AB02 2H035 CA07 CB01 CG03 2H071 CA02 CA05 DA26 EA18 3J009 DA06 DA20 EA19 EA23 EA34 EA42 EB02 FA18 3J030 AB01 BA01 BA02 BA05 BA08 BB06 CA10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いの歯が噛み合い回転することにより
   回転駆動力を伝達する第一及び第二歯車を備える駆動伝
   達装置であり、 第一歯車と第二歯車との歯の噛み合いにおいて、軸間距
   離・部品のばらつきによらず、バックラッシュが常に確
   保されるよう、第一歯車と第二歯車の少なくとも一方の
   歯車の歯厚を調整することを特徴とする駆動伝達装置。
2. 【請求項２】 上記第一歯車の歯のうち第二歯車のピッ
   チ円よりも先端側における歯幅は、その基準値ｈよりも
   小さく構成される請求項１に記載の駆動伝達装置。
3. 【請求項３】 互いの歯が噛み合い回転することにより
   回転駆動力を伝達するウォーム及びウォームホイールを
   備える駆動伝達装置であり、 当該ウォームの歯直角断面においてウォームの歯の噛み
   合い側面が直線状にあらわれるとともに、ウォームの歯
   の方がウォームホイールの歯よりも剛性が高いことを特
   徴とする駆動伝達装置
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の駆動伝
   達装置を用いた画像形成装置。