JP2003278886A

JP2003278886A - 駆動伝達機構

Info

Publication number: JP2003278886A
Application number: JP2002079800A
Authority: JP
Inventors: Yasunari Kawashima; 康成川島
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2003-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度にギヤ歯の同軸度を保ち、滑らかな一
定速度で回転運動を伝達できること。【解決手段】駆動軸と、駆動対象に連結された従動軸
と、該従動軸に駆動力を伝達する伝達機構にはすばギヤ
を用い、駆動ギヤ歯に対する従動ギヤ歯のスラスト方向
の位置を弾性支持する弾性支持手段を備える。弾性支持
手段として、従動ギヤ８００のボス部８０１に凸部８０
２を設けて支持する構成時には、ギヤ形状誤差等から発
生するギヤ歯部での回転振動があっても、凸部８０２の
弾性変形でスラスト剛性を与え、ギヤ形状誤差等からギ
ヤ歯部での回転振動が発生しても、この振動が回転方向
として従動軸に伝達されない。その際、並進方向の振動
は凸部８０２の弾性変形によって吸収でき、定速回転が
行えるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、駆動軸と従動軸
と伝達機構からなる機構に適用され、伝達機構部で発生
した振動の従動軸側への伝達を遮断し、従動軸を一定速
度で運転できる駆動伝達機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】駆動軸と従動軸を有する駆動伝達機構に
おいて、従動軸の回転を一定速度に保つための方法とし
ては、大きく２つある。一つは、従動軸の慣性モーメン
トＪを大きくし、ギヤ噛合い周波数での外乱トルクやモ
ータの変動トルクに対して応答しないようにするイナー
シャ効果と呼ばれる方法と、弾性部材（剛性Ｋ）を伝達
機構部に介することで振動を遮断する方法である。

【０００３】いずれの方法も、固有振動数ｆ（＝１／２
π＊√（Ｋ／Ｊ））を小さくする方法であり、前者はＪ
を大きくし、後者はＫを小さくしている。Ｊを大きくす
る方法は、駆動力の増加が必要となり、小型、低コスト
な装置には不向きである。また、Ｋを小さくする方法と
して、特開平６−２４９３２１号公報、特開平７−３２
５４４５号公報に開示された技術がある。

【０００４】特開平６−２４９３２１号の技術は、ギヤ
などの伝達機構部の中に弾性部材を一体化して組み込
み、回転方向の振動を吸収させる方法についての提案で
ある。また、特開平７−３２５４４５号の技術では、弾
性部材を独立させて（一体部品ではなく）、組み付け、
振動を吸収させる方法についての提案である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−２４９３２１号公報の技術では、弾性部材を半径方
向に一体化して組み込んだ場合、歯面同士の接触力（並
進力）によりギヤ全体が半径方向に並進移動してしまう
偏心やギヤ部と異なる材質の弾性部品を組み込むことに
よる同軸度（ギヤ歯からみた中心軸と従動軸中心の軸心
誤差）も懸念される。

【０００６】特開平７−３２５４４５号公報の技術で
は、弾性部材を一体ではなく独立させて組み付けられる
ので同軸度はクリアできるが、専用の弾性部材が必要で
あり部品点数増加によるコストＵＰ、また、弾性部材と
の結合が円周方向の穴挿入となり位相合わせが必要なこ
とより、組立性の面で面倒であり、作業コストが問題と
なる。

【０００７】この発明は、上述した従来技術による問題
点を解消するため、高精度にギヤ歯の同軸度を保ち、滑
らかな一定速度で回転運動を伝達できる駆動伝達機構を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するため、請求項１の発明に係る駆動伝達機
構は、モータ等の駆動源に連結された駆動軸と、駆動対
象に連結された従動軸と、該従動軸に駆動力を伝達する
伝達機構にはすばギヤを用いた駆動伝達機構であって、
駆動ギヤ歯に対する従動ギヤ歯のスラスト方向の位置を
弾性支持する手段を備え、該スラスト剛性をＫ２ｘ，ね
じれ角β，噛合いピッチ半径ｒｐ，従動軸の慣性モーメ
ントをＪ２，動作時のギヤ噛合い周波数ｆｐとして、ｆｐ＞ｆｚただし、ｆｚ＝（１／２π ＊ √（Ｋ２／Ｊ２））
＊ √２Ｋ２＝Ｋ２ｘ＊ｒｐ＾２／（ｔａｎβ）＾２を満たすよう、外乱トルクが発生する噛合い周波数に応
じたスラスト剛性Ｋ２ｘを設定し用いることを特徴とす
る。

【０００９】この請求項１の発明によれば、ギヤの噛合
いで発生する歯部の噛合い振動（外乱トルク）が、その
まま回転方向に伝達されて従動側に伝わることなく、ス
ラスト剛性によって並進方向の振動として吸収され、上
式のｆｚよりも高い周波数である噛合い回転振動（周波
数ｆｐ）は減衰されて従動軸側に伝えないようにでき
る。その結果、従来のように位相合わせが必要で組立性
の悪い回転系の弾性体を使用する必要がなく、位相合わ
せの必要のない並進系の弾性体であるため簡単に組み付
けが行える。また、半径方向に変形しないので偏心の発
生も無く高精度にギヤ歯の同軸度を保ち、滑らかな一定
速度での回転運動の伝達を図ることができる。

【００１０】また、請求項２の発明に係る駆動伝達機構
は、請求項１に記載の発明において、前記スラスト方向
の弾性支持手段は、ギヤ歯部と、従動軸に連結されたギ
ヤボス部との間に設けられ、周方向に均一な断面形状を
有して弾性変形可能な部材からなり、スラスト弾性支持
することを特徴とする。

【００１１】この請求項２の発明によれば、スラスト方
向の弾性支持に関して、ギヤ歯部とギヤボス部との間を
周方向に均一な断面形状とした弾性変形を利用してスラ
スト剛性を与えるので、外乱トルクによって発生する振
動をスラスト方向に逃げるように変形できこの振動は従
動軸に伝達されない。また、周方向に均一であるので、
回転中のスラスト剛性は変化せず、一定であり、定速回
転を保つことができる。その結果、ギヤ噛合い周波数に
対応させて設定する必要のあるギヤスラスト剛性を簡単
な構成で提供でき、ギヤ歯の噛合い振動の遮断を図るこ
とができる。

【００１２】また、請求項３の発明に係る駆動伝達機構
は、請求項１に記載の発明において、前記スラスト方向
の弾性支持手段は、従動軸に連結されたボス部内の外径
を周方向に均一なものを用い、該ボス部が圧縮変形可能
な部材からなり、スラスト弾性支持することを特徴とす
る。

【００１３】この請求項３の発明によれば、スラスト方
向の弾性支持に関して、ボス部内外径を周方向に均一と
し、ボス部と軸との圧縮変形を利用してスラスト剛性を
与えるので、外乱トルクによって発生する振動をボス部
の圧縮変形でスラスト方向に逃げることができこの振動
は従動軸に伝達されない。また、周方向に均一であるの
で、回転中のスラスト剛性は変化せず、一定であり、定
速回転を保つことができる。その結果、ギヤ噛合い周波
数に対応させて設定する必要のあるギヤスラスト剛性を
簡単な構成で提供でき、ギヤ歯の噛合い振動の遮断を図
ることができる。

【００１４】また、請求項４の発明に係る駆動伝達機構
は、請求項１に記載の発明において、前記スラスト方向
の弾性支持手段は、従動ギヤと従動軸をスラスト方向に
移動可能な結合で構成し、従動ギヤボス部と従動軸ボス
受け部の間に弾性変形可能な弾性体を設けることによ
り、スラスト弾性支持することを特徴とする。

【００１５】この請求項４の発明によれば、スラスト方
向の弾性支持に関して、従動ギヤと従動軸をスラスト移
動可能な結合とし、従動ギヤボス部と従動軸ボス受け部
の間に弾性体を設けて支持することで、ギヤ形状誤差等
から発生するギヤ歯部での回転振動があっても、はすば
ギヤのねじれ角に対応してスラスト方向に従動ギヤが移
動して逃げるためこの振動は回転方向として従動軸に伝
達されない。その結果、ギヤ噛合い周波数に対応させて
設定する必要のあるギヤスラスト剛性を簡単な構成で提
供でき、ギヤ歯の噛合い振動の遮断を図ることができ
る。

【００１６】また、請求項５の発明に係る駆動伝達機構
は、請求項４に記載の発明において、前記はすばギヤと
してプラスチックなど弾性変形可能な材質で成形された
ものを用い、該はすばギヤのボス部には、梁形状の凸部
が形成され、該凸部の弾性変形により、スラスト剛性を
得ることを特徴とする。

【００１７】この請求項５の発明によれば、はすばギヤ
をプラスチック成形したものとし、そのボス部に梁形状
の凸部を有する構成とし、その凸部形状の弾性変形をも
ってスラスト剛性Ｋ２ｘを与えることで、ギヤ形状誤差
等からギヤ歯部での回転振動が発生しても、はすばギヤ
のねじれ角に対応してスラスト方向に従動ギヤが移動し
て逃げるのでこの振動は回転方向として従動軸に伝達さ
れない。その際、並進方向の振動は凸部の弾性変形によ
って吸収できる。凸部の形状は、ギヤ歯を成形する際の
金型に設けることで簡単に製作することができ低コスト
化できる。また、従動ギヤと弾性体を一体化でき、部品
点数の点で組立性も向上できる。さらに、半径方向は弾
性変形しないので偏心もなく定速回転が行えるようにな
る。

【００１８】また、請求項６の発明に係る駆動伝達機構
は、請求項４に記載の発明において、前記はすばギヤの
ボス部と、軸ボス受け部の間に弾性体ワッシャーを備
え、該弾性体ワッシャーの弾性変形によりスラスト剛性
を得ることを特徴とする。

【００１９】この請求項６の発明によれば、はすばギヤ
のボス部と軸ボス受け部の間に弾性体ワッシャーを介し
て組み付ける構成とし、その弾性体ワッシャーの弾性変
形を利用してスラスト剛性Ｋ２ｘを与えることで、ギヤ
形状誤差等からギヤ歯部での回転振動が発生しても、は
すばギヤのねじれ角に対応してスラスト方向に従動ギヤ
が移動して逃げるので、この振動は回転方向として従動
軸に伝達されない。その際、並進方向の振動をこの弾性
体ワッシャーの変形によって振動を吸収することができ
る。弾性体ワッシャーは、波ワッシャーやゴム材質のＯ
リングなど一般的な汎用部品が可能であるため調達し易
くコストがかからない。また、これらの部品は、従来例
の回転系弾性体と異なり、円周方向での位置合わせ（穴
と凸部）の必要がなく、軸に挿入するだけで簡単に組立
が行える。

【００２０】また、請求項７の発明に係る駆動伝達機構
は、請求項４に記載の発明において、前記はすばギヤの
ボス部と、軸ボス受け部の間にスプリングを備え、該ス
プリングの弾性変形によりスラスト剛性を得ることを特
徴とする。

【００２１】この請求項７の発明によれば、はすばギヤ
のボス部と軸ボス受け部の間にスプリングを介して組み
付ける構成とし、そのスプリングの弾性変形を利用して
スラスト剛性Ｋ２ｘを与えることで、ギヤ形状誤差等か
らギヤ歯部での回転振動が発生しても、はすばギヤのね
じれ角に対応してスラスト方向に従動ギヤが移動して逃
げるので、この振動は回転方向として従動軸に伝達され
ない。その際、並進方向の振動をこのスプリングの変形
によって振動を吸収することができる。波ワッシャーや
Ｏリング、また、プラスチック材質の梁形状凸部と比
べ、剛性の設定が幅広く行えるので、様々な回転速度に
応じた対応が可能となる。この部品は、従来例の回転系
弾性体と異なり、円周方向での位置合わせ（穴と凸部）
の必要がなく、軸に挿入するだけで簡単に組立が行え
る。

【００２２】また、請求項８の発明に係る駆動伝達機構
は、請求項１に記載の発明において、前記従動ギヤ歯を
スラスト方向に弾性支持する際のスラスト剛性Ｋ２ｘに
ついて、一定速度の定常時に比して起動時に大きな値が
得られる構成にしたことを特徴とする。

【００２３】この請求項８の発明によれば、はすばギヤ
の駆動ギヤと従動ギヤのスラスト方向の弾性支持剛性Ｋ
２ｘを一定速度の定常時に比べ起動時に大きくすること
で、負荷トルクの大きい起動時での弾性部変形による従
動軸の遅れを小さくすることができる。その結果、起動
時の加速のときに素早い動作が行えるようになる。

【００２４】また、請求項９の発明に係る駆動伝達機構
は、請求項８に記載の発明において、前記はすばギヤと
してプラスチックなど弾性変形可能な材質で成形された
ものを用い、該はすばギヤのボス部には、梁形状で突出
量が異なる複数の凸部が形成され、該複数の凸部がそれ
ぞれ対応したトルクで弾性変形することにより、一定速
度の定常時に比して起動時に大きなスラスト剛性Ｋ２ｘ
が得られるよう構成したことを特徴とする。

【００２５】この請求項９の発明によれば、はすばギヤ
をプラスチック成形したものとし、そのボス部の梁形状
とボス受け部と接触点数が、トルクに応じて変化するこ
とで、接触点数でスラスト剛性が変化するので、負荷ト
ルクが大きいほど高剛性となる。その結果、起動時と一
定速度時に必要な回転剛性の切替えを簡単に設定でき、
起動時の加速のときに素早い動作が行えるようになる。

【００２６】また、請求項１０の発明に係る駆動伝達機
構は、請求項１〜９のいずれか一つに記載の発明におい
て、前記従動軸には、一定速度での回転を前提とする画
像形成用の回転体が連結されることを特徴とする。

【００２７】この請求項１０の発明によれば、従動軸に
は、画像形成用の回転体が装着されていることで、ギヤ
噛合い時の振動を従動軸の画像形成用の回転体（たとえ
ば感光体ドラム、ベルト用ローラ）に伝えないようにで
きる。画像形成用の回転体を備えた機器におけるギヤ伝
達機構系の影響は、塗りつぶし画像での濃度ムラ（バン
ディング）との関連が高い。これは、ギヤ歯の噛合い周
期での速度変動から伝わる振動があるためである。上記
構成により、ギヤ噛合い時の振動を従動軸の画像形成用
の回転体に伝えないようにでき、人間の目にとって目立
つ周波数帯であるギヤ噛合い振動を抑えて画質向上が図
れるようになる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明に係る駆動伝達機構の好適な実施の形態を詳細に説
明する。

【００２９】（実施の形態１）図１は、この発明の駆動
伝達機構の振動モデルを示す図である。図２は、図１の
振動モデルの伝達特性を説明するための図表である。駆
動軸側の駆動ギヤ１００と従動軸側の従動ギヤ１０１間
には、ギヤの形状精度や噛合い歯数で変化するギヤ歯対
剛性Ｋ１によって発生されるギヤ外乱トルクＴｄが加わ
る。この力は、駆動ギヤ１００と従動ギヤ１０１の両方
の歯部に作用・反作用の形で加わり、従動ギヤ１０１と
従動軸１０２とを締結する回転剛性Ｋ２を介して従動軸
１０２へと伝達されていく。

【００３０】図２に示す（１）式で伝達特性の分母がゼ
ロとなる最小固有周波数をｆ１とする。ｆ１は簡単な式
で記述できないので、Ｋ１＞Ｋ２，Ｊ１＜Ｊ２とした場
合、（２）式のように近似できる。

【００３１】ｆ１ ≒ １／（２π）＊√（Ｋ２／Ｊ２）…（２）

【００３２】また、固有周波数ｆ１付近では振動が増幅
されるが、その振動が増幅から減衰に切り替わる周波数
ｆｚは、（３）式の関係をもつ。

【００３３】ｆｚ＝ √２＊ｆ１…（３）

【００３４】これらより、噛合いの外乱トルクの周波数
ｆｐが減衰される周波数になるようにｆｚを（４）式の
よう関係付ける。

【００３５】ｆｐ＞ｆｚ…（４）ただし、ｆｚ＝１／（２π）＊√（Ｋ２／Ｊ２）＊√２

【００３６】この実施の形態１では、回転剛性Ｋ２に関
して、位相合わせが必要で組立性の悪い回転系のバネで
はなく、はすばギヤの特徴である、ねじれ角を利用して
スラスト方向（回転軸方向）の並進バネを利用する構成
とする。

【００３７】図３は、並進剛性と回転剛性を説明するた
めの図である。ギヤ歯にかかる力Ｆは、回転方向の力Ｆ
ｙと並進方向の力（スラスト力）Ｆｘに分離でき、ねじ
れ角をβとすると（５）式のようになる。はすばギヤの
歯部がスラスト力Ｆｘで並進移動δｘした場合、並進
（スラスト）剛性Ｋ２ｘは（６）式となる。また、並進
移動により噛合っているギヤ歯は相対的に回転すること
になる。その回転角δθは、噛合いピッチ円半径をｒ
ｐ，円周上の変位δｙとすると（７）式となる。ここ
で、δｙとδｘは、（８）式の関係が成り立つ。回転剛
性Ｋ２は（９）式で定義されるもであるから、（９）式
に（５）式から（８）式までを代入して整理すると、
（１０）式となる。

【００３８】Ｆｘ＝Ｆｙ・ｔａｎ（β）…（５）Ｋ２ｘ＝Ｆｘ／δｘ …（６） δθ＝δｙ／ｒｐ …（７） δｙ＝δｘ・ｔａｎ（β）…（８）Ｋ２＝Ｆｙ・ｒｐ／δθ …（９）Ｋ２＝Ｋ２ｘ・ｒｐ＾２／（ｔａｎβ）＾２ …（１０）

【００３９】よって、（４）式と（１０）式を使って、
外乱トルクが発生する噛合い周波数に応じてスラスト剛
性Ｋ２ｘを設定することで、ギヤ部１００，１０１の振
動が従動軸１０２に伝わらなくなる。

【００４０】図４は、この発明によるスラスト剛性Ｋ２
ｘを調整した結果のグラフを示す図である。スラスト剛
性Ｋ２ｘに対する伝達特性を示すもので、横軸は周波
数、縦軸は外乱トルクに対する従動軸変位で耐外乱特性
である。

【００４１】このグラフで下方側に行くほど、外乱に強
いことを示す。図中、スラスト剛性Ｋ２ｘ＝Ａ（破線）
の場合とＫ２ｘ＝Ｂ（実線）の場合の伝達特性を示す。
上記周波数ｆｚの値と、使用回転速度での噛合い周波数
ｆｐの値を比較すると、Ｋ２ｘ＝Ａのときはｆｐ＜ｆｚ
であり、Ｋ２ｘ＝Ｂのときはｆｐ＞ｆｚの関係になる。
その結果、耐外乱特性が図中εで示した分、向上できる
ことがわかる。

【００４２】（実施の形態２）図５は、この発明の実施
の形態２におけるギヤ変形に対応する構成を説明するた
めの図である。実施の形態２では、スラスト剛性を与え
る方法として、ギヤ歯部５００とギヤボス部５０１との
間を周方向に均一な断面形状の弾性部５０２を用いてス
ラスト剛性とする構造としたものである（図５（ａ）参
照）。

【００４３】この弾性部５０２は、図５（ｂ）に示すよ
うに、ギヤ形状誤差等から発生するギヤ歯部５００での
回転振動を、はすばギヤのねじれ角に対応してスラスト
方向に逃げるように変形するので、この振動は回転方向
として従動軸１０２に伝達されない。また、断面が周方
向に均一であるので、回転中のスラスト剛性は変化せ
ず、一定であり、定速回転を保つことができる。

【００４４】（実施の形態３）図６は、この発明の実施
の形態３におけるギヤボス部変形に対応する構成を説明
するための図である。実施の形態３では、スラスト剛性
を与える方法として、ボス部６０１の内外径を周方向に
均一とし、ボス部６０１の圧縮変形をもってスラスト剛
性とする（図６（ａ）参照）。

【００４５】この弾性部６０２は、図５（ｂ）に示すよ
うに、ギヤ形状誤差等から発生するギヤ歯部６００での
回転振動を、はすばギヤのねじれ角に対応してスラスト
方向に逃げるように変形するので、この振動は回転方向
として従動軸１０２に伝達されない。また、ボス部６０
１の内外径は、周方向に均一であるので、回転中のスラ
スト剛性は変化せず、一定であり、定速回転を保つこと
ができる。

【００４６】（実施の形態４）図７は、この発明の実施
の形態４における従動ギヤ弾性支持の構成を説明するた
めの図である。実施の形態４では、スラスト剛性を与え
る方法として、従動ギヤ７０４と従動軸１０２をスラス
ト移動可能な結合、例えば緩やかなキー結合部７０５を
設け、従動ギヤボス部７０１と従動軸ボス受け部７０２
の間に弾性体７０３を設ける（図７（ａ）参照）。

【００４７】このような構成とすることで、図７（ｂ）
に示すように、ギヤ形状誤差等から発生するギヤ歯部７
００での回転振動を、はすばギヤのねじれ角に対応して
スラスト方向に従動ギヤ７０４が逃げるので、この振動
は回転方向として従動軸１０２に伝達されない。すなわ
ち、並進方向の弾性部７０３によって緩衝される。これ
により、ギヤ歯部７００での振動は大きく減衰されて従
動軸１０２は、滑らかな定速回転となる。

【００４８】（実施の形態５）この実施の形態５は、実
施の形態４で説明した従動ギヤボス部７０１と従動軸ボ
ス受け部７０２との間の弾性体７０３を簡単に得るため
の構成である。図８は、この発明の実施の形態５におけ
る従動ギヤボス部の構成を示す図である。図８（ａ）は
側断面図、図８（ｂ）は正面図である。

【００４９】図示のように、従動ギヤ８００をプラスチ
ック成形品とし、ボス部８０１に梁形状の凸部８０２を
有する構成とする。この凸部８０２の弾性変形でスラス
ト剛性Ｋ２ｘを得る。このような凸部８０２の形状は、
ギヤ歯を成形する金型に設けることで簡単に製作するこ
とができる。このように、従動ギヤ８００に弾性体（凸
部８０２）を一体化でき、部品点数を少なくして組立性
を良くできる。この凸部８０２は、半径方向に対しては
弾性変形しないので偏心もなく、定速回転できるように
なっている。

【００５０】（実施の形態６）この実施の形態６は、実
施の形態４で説明した従動ギヤボス部７０１と従動軸ボ
ス受け部７０２との間の弾性体７０３を簡単に得るため
の構成であり、弾性体として汎用部品である弾性体ワッ
シャーを組み込む構成である。図９は、この発明の実施
の形態６における弾性体の構成を示す図である。具体的
には、弾性体ワッシャーとして、図９（ａ）に示す波ワ
ッシャー９０１を用いたり、図９（ｂ）に示すゴム材質
のＯリング９０２などが適用できる。これらの部品は、
従来例の回転系弾性体と異なり、円周方向での位置合わ
せ（穴と凸部）の必要がなく、軸に挿入するだけで簡単
に組立が行える。また、一般的な汎用部品であるため調
達し易く、コストも掛からない。

【００５１】（実施の形態７）この実施の形態７は、実
施の形態４で説明した従動ギヤボス部７０１と従動軸ボ
ス受け部７０２との間の弾性体７０３を簡単に得るため
の構成である。図１０は、この発明の実施の形態７にお
ける弾性体の構成を示す図である。この図に示すよう
に、弾性体として汎用部品であるスプリング１００１を
組み込む。スプリング１００１は、前述した波ワッシャ
ー９０１やＯリング９０２、また、プラスチック材質の
梁形状凸部８０２と比べ、剛性の設定が幅広く行えるの
で、さまざまな回転速度に応じた対応が可能となる。こ
れらの部品は、従来例の回転系弾性体と異なり、円周方
向での位置合わせ（穴と凸部）の必要がなく、軸に挿入
するだけで簡単に組立が行える。

【００５２】（実施の形態８）実施の形態８は、起動時
の加速のときに素早い動作が行えるようにするため、一
定速度時のスラスト剛性Ｋ２ｘ＿ａに対して、高負荷ト
ルクがかかる起動時にはスラスト剛性Ｋ２ｘ＿ｂが大き
くなる構造としたものである。図１１は、負荷トルクと
スラスト剛性の関係を示す図表である。これにより、弾
性部（たとえば、弾性体７０３，８０２，９０１，９０
２）の起動時の変形による従動軸１０２の遅れを小さく
することができ、起動時間を短縮できるようになる。

【００５３】具体的には、起動時と一定速度時に必要な
スラスト剛性の切替えを簡単に設定できる構成である。
伝達機構部のはすばギヤ１２００をプラスチック成形し
たものを用い、そのギヤボス部１２０１に異なる突出量
を有する梁状の凸部１２０２，１２０３を設け、対面す
るボス受け部に対する接触点数がトルクに応じて変化す
るようにする。図１２は、この発明の実施の形態８にお
ける従動ギヤボス部の構成を示す図である。図１２
（ａ）は側断面図、図１２（ｂ）は正面図である。

【００５４】図に示すように、一定速度で負荷トルクの
小さいときはスラスト力も小さく、大きな凸部１２０２
だけが変形し、図１１に示すスラスト剛性Ｋ２ｘ＿ｂと
なる。一方、起動時の高負荷トルクが加わると大きな凸
部１２０２はさらに変形して小さな突出量の凸部１２０
３まで届き、これら凸部１２０２，１２０３全体が変形
する形になる。このときのスラスト剛性はＫ２ｘ＿ａと
なり、簡単な構造でスラスト剛性の可変が設定できる。

【００５５】（実施の形態９）図１３は、この発明の実
施の形態９にかかる駆動伝達機構が適用される画像形成
装置を示す図である。この画像形成装置１３００におい
て、上記各実施の形態で説明した従動軸１０２は、画像
形成用の感光体１３０１のドラム軸に装着されているこ
ととする。以下、この画像形成装置１３００の概要構成
を説明する。

【００５６】この図は、画像形成装置１３００の内部構
造を概略的に示す縦断正面図であり、画像形成装置１３
００本体の一側には、給紙カセット１３０２が着脱自在
に装着され、他側には排紙口１３０３が設けられてい
る。給紙カセット１３０２から排紙口１３０３に至る用
紙搬送路１３０４の上方には感光体１３０１が回転自在
に設けられている。感光体１３０１の周囲には、プロセ
スユニットとしての帯電体１３０５，露光器１３０６，
現像器１３０７が配列されている。

【００５７】さらに、感光体１３０１の外周には、転写
器１３０８，クリーニング器１３０９，除電器１３１０
などが配列されている。さらに用紙搬送路１３０４に沿
って上流から下流に向けて、給紙ローラ１３１１，レジ
ストローラ１３１２，ヒートローラ１３１３ａとプレス
ローラ１３１３ｂを有する定着器１３１３，排紙ローラ
１３１４が配列されている。このような構成で、帯電体
１３０５によって感光体１３０１表面を帯電させ、その
部分に露光器１３０６からのレーザー光を走査すること
で静電潜像を形成する。

【００５８】その後、感光体１３０１の回転により、静
電画像は現像器１３０７によってトナー画像として現像
される。一方では、給紙カセット１３０２内の用紙は、
給紙ローラ１３１１によってレジストローラ１３１２ま
で引き出された後、感光体１３０１の回転運動に同期回
転するレジストローラ１３１２によって感光体１３０１
下部に給紙される。感光体１３０１上のトナー画像は、
転写器１３０８によって用紙に転写され、その用紙が定
着器１３１３を通るときに用紙上の転写画像が定着され
る。その後、定着後の用紙は排紙ローラ１３１４によっ
て、装置排紙口１３０３から排出される。

【００５９】このような画像形成装置１３００は、感光
体１３０１のドラム軸が一定速度特性で回転させる必要
があり、速度ムラが画像品質に直接影響を与える。モー
タトルクをギヤを介して感光体１３０１のドラム軸に伝
達し駆動する場合、ギヤ噛合い振動の低減は重要であ
る。そこで、スラスト剛性を設定し、はすばギヤの噛合
い振動（たとえば図５参照）が生じても、従動ギヤ歯を
スラスト方向に逃がすことで回転方向の振動を抑え、従
動軸１０２に連結された感光体１３０１側に振動が伝わ
らないように構成する。

【００６０】上記説明では、この発明の駆動伝達機構を
画像形成装置１３００の感光体１３０１駆動用として適
用した場合について説明したが、これに限らず、同様に
感光体ベルトを駆動する駆動ローラの駆動伝達機構とし
て適用して上記同様の作用効果を得ることができる。特
に、ギヤの噛合い周波数は、濃度ムラであるバンディン
グとして人間の目にとって目立つ周波数帯である。この
周波数の振動を抑えることで、画質向上が可能となる。

【００６１】以上説明したように、本実施の形態に係る
駆動伝達機構は、複写機やプリンタの感光体ドラム駆動
系への応用をはじめ、伝達機構上で発生した振動につい
て、従動軸側への伝達を遮断して、従動軸を一定速度で
運転する幅広い分野に応用できる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、モータ等の駆動源に連結された駆動軸
と、駆動対象に連結された従動軸と、該従動軸に駆動力
を伝達する伝達機構にはすばギヤを用いた駆動伝達機構
であって、駆動ギヤ歯に対する従動ギヤ歯のスラスト方
向の位置を弾性支持する手段を備え、該スラスト剛性を
Ｋ２ｘ，ねじれ角β，噛合いピッチ半径ｒｐ，従動軸の
慣性モーメントをＪ２，動作時のギヤ噛合い周波数ｆｐ
として、ｆｐ＞ｆｚただし、ｆｚ＝（１／２π ＊ √（Ｋ２／Ｊ２））
＊ √２Ｋ２＝Ｋ２ｘ＊ｒｐ＾２／（ｔａｎβ）＾２を満たすよう、外乱トルクが発生する噛合い周波数に応
じたスラスト剛性Ｋ２ｘを設定し用いる構成としたの
で、ギヤの噛合いで発生する歯部の噛合い振動（外乱ト
ルク）が、そのまま回転方向に伝達されて従動側に伝わ
ることなく、スラスト剛性によって並進方向の振動とし
て吸収され、上式のｆｚよりも高い周波数である噛合い
回転振動（周波数ｆｐ）は減衰されて従動軸側に伝えな
いようにできる。その結果、従来のように位相合わせが
必要で組立性の悪い回転系の弾性体を使用する必要がな
く、位相合わせの必要のない並進系の弾性体であるため
簡単に組み付けが行える。また、半径方向に変形しない
ので偏心の発生も無く高精度にギヤ歯の同軸度を保ち、
滑らかな一定速度での回転運動の伝達を図ることができ
るという効果を奏する。

【００６３】また、請求項２に記載の発明によれば、請
求項１に記載の発明において、前記スラスト方向の弾性
支持手段は、ギヤ歯部と、従動軸に連結されたギヤボス
部との間に設けられ、周方向に均一な断面形状を有して
弾性変形可能な部材からなり、スラスト弾性支持する構
成としたので、スラスト方向の弾性支持に関して、ギヤ
歯部とギヤボス部との間を周方向に均一な断面形状とし
た弾性変形を利用してスラスト剛性を与えるので、外乱
トルクによって発生する振動をスラスト方向に逃げるよ
うに変形できこの振動は従動軸に伝達されない。また、
周方向に均一であるので、回転中のスラスト剛性は変化
せず、一定であり、定速回転を保つことができる。その
結果、ギヤ噛合い周波数に対応させて設定する必要のあ
るギヤスラスト剛性を簡単な構成で提供でき、ギヤ歯の
噛合い振動の遮断を図ることができるという効果を奏す
る。

【００６４】また、請求項３に記載の発明によれば、請
求項１に記載の発明において、前記スラスト方向の弾性
支持手段は、従動軸に連結されたボス部内の外径を周方
向に均一なものを用い、該ボス部が圧縮変形可能な部材
からなり、スラスト弾性支持する構成としたので、スラ
スト方向の弾性支持に関して、ボス部内外径を周方向に
均一とし、ボス部と軸との圧縮変形を利用してスラスト
剛性を与えるので、外乱トルクによって発生する振動を
ボス部の圧縮変形でスラスト方向に逃げることができこ
の振動は従動軸に伝達されない。また、周方向に均一で
あるので、回転中のスラスト剛性は変化せず、一定であ
り、定速回転を保つことができる。その結果、ギヤ噛合
い周波数に対応させて設定する必要のあるギヤスラスト
剛性を簡単な構成で提供でき、ギヤ歯の噛合い振動の遮
断を図ることができるという効果を奏する。

【００６５】また、請求項４に記載の発明によれば、請
求項１に記載の発明において、前記スラスト方向の弾性
支持手段は、従動ギヤと従動軸をスラスト方向に移動可
能な結合で構成し、従動ギヤボス部と従動軸ボス受け部
の間に弾性変形可能な弾性体を設けることにより、スラ
スト弾性支持する構成としたので、スラスト方向の弾性
支持に関して、従動ギヤと従動軸をスラスト移動可能な
結合とし、従動ギヤボス部と従動軸ボス受け部の間に弾
性体を設けて支持することで、ギヤ形状誤差等から発生
するギヤ歯部での回転振動があっても、はすばギヤのね
じれ角に対応してスラスト方向に従動ギヤが移動して逃
げるためこの振動は回転方向として従動軸に伝達されな
い。その結果、ギヤ噛合い周波数に対応させて設定する
必要のあるギヤスラスト剛性を簡単な構成で提供でき、
ギヤ歯の噛合い振動の遮断を図ることができるという効
果を奏する。

【００６６】また、請求項５に記載の発明によれば、請
求項４に記載の発明において、前記はすばギヤとしてプ
ラスチックなど弾性変形可能な材質で成形されたものを
用い、該はすばギヤのボス部には、梁形状の凸部が形成
され、該凸部の弾性変形により、スラスト剛性を得る構
成としたので、はすばギヤをプラスチック成形したもの
とし、そのボス部に梁形状の凸部を有する構成とし、そ
の凸部形状の弾性変形をもってスラスト剛性Ｋ２ｘを与
えることで、ギヤ形状誤差等からギヤ歯部での回転振動
が発生しても、はすばギヤのねじれ角に対応してスラス
ト方向に従動ギヤが移動して逃げるのでこの振動は回転
方向として従動軸に伝達されない。その際、並進方向の
振動は凸部の弾性変形によって吸収できる。凸部の形状
は、ギヤ歯を成形する際の金型に設けることで簡単に製
作することができ低コスト化できる。また、従動ギヤと
弾性体を一体化でき、部品点数の点で組立性も向上でき
る。さらに、半径方向は弾性変形しないので偏心もなく
定速回転が行えるようになるという効果を奏する。

【００６７】また、請求項６に記載の発明によれば、請
求項４に記載の発明において、前記はすばギヤのボス部
と、軸ボス受け部の間に弾性体ワッシャーを備え、該弾
性体ワッシャーの弾性変形によりスラスト剛性を得る構
成としたので、はすばギヤのボス部と軸ボス受け部の間
に弾性体ワッシャーを介して組み付ける構成とし、その
弾性体ワッシャーの弾性変形を利用してスラスト剛性Ｋ
２ｘを与えることで、ギヤ形状誤差等からギヤ歯部での
回転振動が発生しても、はすばギヤのねじれ角に対応し
てスラスト方向に従動ギヤが移動して逃げるので、この
振動は回転方向として従動軸に伝達されない。その際、
並進方向の振動をこの弾性体ワッシャーの変形によって
振動を吸収することができる。弾性体ワッシャーは、波
ワッシャーやゴム材質のＯリングなど一般的な汎用部品
が可能であるため調達し易くコストがかからない。ま
た、これらの部品は、従来例の回転系弾性体と異なり、
円周方向での位置合わせ（穴と凸部）の必要がなく、軸
に挿入するだけで簡単に組立が行えるという効果を奏す
る。

【００６８】また、請求項７に記載の発明によれば、請
求項４に記載の発明において、前記はすばギヤのボス部
と、軸ボス受け部の間にスプリングを備え、該スプリン
グの弾性変形によりスラスト剛性を得る構成としたの
で、はすばギヤのボス部と軸ボス受け部の間にスプリン
グを介して組み付ける構成とし、そのスプリングの弾性
変形を利用してスラスト剛性Ｋ２ｘを与えることで、ギ
ヤ形状誤差等からギヤ歯部での回転振動が発生しても、
はすばギヤのねじれ角に対応してスラスト方向に従動ギ
ヤが移動して逃げるので、この振動は回転方向として従
動軸に伝達されない。その際、並進方向の振動をこのス
プリングの変形によって振動を吸収することができる。
波ワッシャーやＯリング、また、プラスチック材質の梁
形状凸部と比べ、剛性の設定が幅広く行えるので、様々
な回転速度に応じた対応が可能となる。この部品は、従
来例の回転系弾性体と異なり、円周方向での位置合わせ
（穴と凸部）の必要がなく、軸に挿入するだけで簡単に
組立が行えるという効果を奏する。

【００６９】また、請求項８に記載の発明によれば、請
求項１に記載の発明において、前記従動ギヤ歯をスラス
ト方向に弾性支持する際のスラスト剛性Ｋ２ｘについ
て、一定速度の定常時に比して起動時に大きな値が得ら
れる構成にしたので、はすばギヤの駆動ギヤと従動ギヤ
のスラスト方向の弾性支持剛性Ｋ２ｘを一定速度の定常
時に比べ起動時に大きくすることで、負荷トルクの大き
い起動時での弾性部変形による従動軸の遅れを小さくす
ることができる。その結果、起動時の加速のときに素早
い動作が行えるようになるという効果を奏する。

【００７０】また、請求項９に記載の発明によれば、請
求項８に記載の発明において、前記はすばギヤとしてプ
ラスチックなど弾性変形可能な材質で成形されたものを
用い、該はすばギヤのボス部には、梁形状で突出量が異
なる複数の凸部が形成され、該複数の凸部がそれぞれ対
応したトルクで弾性変形することにより、一定速度の定
常時に比して起動時に大きなスラスト剛性Ｋ２ｘが得ら
れるよう構成したので、はすばギヤをプラスチック成形
したものとし、そのボス部の梁形状とボス受け部と接触
点数が、トルクに応じて変化することで、接触点数でス
ラスト剛性が変化するので、負荷トルクが大きいほど高
剛性となる。その結果、起動時と一定速度時に必要な回
転剛性の切替えを簡単に設定でき、起動時の加速のとき
に素早い動作が行えるようになるという効果を奏する。

【００７１】また、請求項１０に記載の発明によれば、
請求項１〜９のいずれか一つに記載の発明において、前
記従動軸には、一定速度での回転を前提とする画像形成
用の回転体が連結された構成としたので、従動軸には、
画像形成用の回転体が装着されていることで、ギヤ噛合
い時の振動を従動軸の画像形成用の回転体（たとえば感
光体ドラム、ベルト用ローラ）に伝えないようにでき
る。画像形成用の回転体を備えた機器におけるギヤ伝達
機構系の影響は、塗りつぶし画像での濃度ムラ（バンデ
ィング）との関連が高い。これは、ギヤ歯の噛合い周期
での速度変動から伝わる振動があるためである。上記構
成により、ギヤ噛合い時の振動を従動軸の画像形成用の
回転体に伝えないようにでき、人間の目にとって目立つ
周波数帯であるギヤ噛合い振動を抑えて画質向上が図れ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の駆動伝達機構の振動モデルを示す図
である。

【図２】図１の振動モデルの伝達特性を説明するための
図表である。

【図３】並進剛性と回転剛性を説明するための図であ
る。

【図４】この発明によるスラスト剛性Ｋ２ｘを調整した
結果のグラフを示す図である。

【図５】この発明の実施の形態２におけるギヤ変形に対
応する構成を説明するための図である。

【図６】この発明の実施の形態３におけるギヤボス部変
形に対応する構成を説明するための図である。

【図７】この発明の実施の形態４における従動ギヤ弾性
支持の構成を説明するための図である。

【図８】この発明の実施の形態５における従動ギヤボス
部の構成を示す図である。

【図９】この発明の実施の形態６における弾性体の構成
を示す図である。

【図１０】この発明の実施の形態７における弾性体の構
成を示す図である。

【図１１】負荷トルクとスラスト合成の関係を示す図表
である。

【図１２】この発明の実施の形態８における従動ギヤボ
ス部の構成を示す図である。

【図１３】この発明の実施の形態９にかかる駆動伝達機
構が適用される画像形成装置を示す図である。

【符号の説明】

１００駆動ギヤ１０１従動ギヤ１０２従動軸５００ギヤ歯部５０１ギヤボス部５０２弾性部６００ギヤ歯部６０１ボス部６０２弾性部７００ギヤ歯部７０１従動ギヤボス部７０２従動軸ボス受け部７０３弾性体７０４従動ギヤ７０５キー結合部８００従動ギヤ８０１ボス部８０２凸部９０１波ワッシャー９０２Ｏリング１００１スプリング１２００はすばギヤ１２０１ギヤボス部１２０２，１２０３凸部１３００画像形成装置１３０１感光体１３０２給紙カセット１３０３排紙口１３０４用紙搬送路１３０５帯電体１３０６露光器１３０７現像器１３０８転写器１３０９クリーニング器１３１０除電器１３１１給紙ローラ１３１２レジストローラ１３１３定着器１３１３ａヒートローラ１３１３ｂプレスローラ１３１４排紙ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータ等の駆動源に連結された駆動軸
と、駆動対象に連結された従動軸と、該従動軸に駆動力
を伝達する伝達機構にはすばギヤを用いた駆動伝達機構
であって、駆動ギヤ歯に対する従動ギヤ歯のスラスト方向の位置を
弾性支持する手段を備え、該スラスト剛性をＫ２ｘ，ねじれ角β，噛合いピッチ半
径ｒｐ，従動軸の慣性モーメントをＪ２，動作時のギヤ
噛合い周波数ｆｐとして、ｆｐ＞ｆｚただし、ｆｚ＝（１／２π ＊ √（Ｋ２／Ｊ２））
＊ √２Ｋ２＝Ｋ２ｘ＊ｒｐ＾２／（ｔａｎβ）＾２を満たすよう、外乱トルクが発生する噛合い周波数に応
じたスラスト剛性Ｋ２ｘを設定し用いることを特徴とす
る駆動伝達機構。
【請求項２】前記スラスト方向の弾性支持手段は、ギヤ歯部と、従動軸に連結されたギヤボス部との間に設
けられ、周方向に均一な断面形状を有して弾性変形可能
な部材からなり、スラスト弾性支持することを特徴とす
る請求項１に記載の駆動伝達機構。
【請求項３】前記スラスト方向の弾性支持手段は、従動軸に連結されたボス部内の外径を周方向に均一なも
のを用い、該ボス部が圧縮変形可能な部材からなり、ス
ラスト弾性支持することを特徴とする請求項１に記載の
駆動伝達機構。
【請求項４】前記スラスト方向の弾性支持手段は、従動ギヤと従動軸をスラスト方向に移動可能な結合で構
成し、従動ギヤボス部と従動軸ボス受け部の間に弾性変
形可能な弾性体を設けることにより、スラスト弾性支持
することを特徴とする請求項１に記載の駆動伝達機構。
【請求項５】前記はすばギヤとしてプラスチックなど
弾性変形可能な材質で成形されたものを用い、該はすばギヤのボス部には、梁形状の凸部が形成され、
該凸部の弾性変形により、スラスト剛性を得ることを特
徴とする請求項４に記載の駆動伝達機構。
【請求項６】前記はすばギヤのボス部と、軸ボス受け
部の間に弾性体ワッシャーを備え、該弾性体ワッシャー
の弾性変形によりスラスト剛性を得ることを特徴とする
請求項４に記載の駆動伝達機構。
【請求項７】前記はすばギヤのボス部と、軸ボス受け
部の間にスプリングを備え、該スプリングの弾性変形に
よりスラスト剛性を得ることを特徴とする請求項４に記
載の駆動伝達機構。
【請求項８】前記従動ギヤ歯をスラスト方向に弾性支
持する際のスラスト剛性Ｋ２ｘについて、一定速度の定
常時に比して起動時に大きな値が得られる構成にしたこ
とを特徴とする請求項１に記載の駆動伝達機構。
【請求項９】前記はすばギヤとしてプラスチックなど
弾性変形可能な材質で成形されたものを用い、該はすばギヤのボス部には、梁形状で突出量が異なる複
数の凸部が形成され、該複数の凸部がそれぞれ対応した
トルクで弾性変形することにより、一定速度の定常時に比して起動時に大きなスラスト剛性
Ｋ２ｘが得られるよう構成したことを特徴とする請求項
８に記載の駆動伝達機構。
【請求項１０】前記従動軸には、一定速度での回転を
前提とする画像形成用の回転体が連結されることを特徴
とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の駆動伝達機
構。