JP2004183873A - 歯車及び駆動伝達装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】歯車及び歯車を含む駆動伝達装置の剛性を高めることを目的とし、さらに詳しくは歯車及び歯車と回転部材との接合部分の剛性を高めることを目的とし、特に画像形成装置用として好適なものを提供する。
【解決手段】感光体用歯車５０は、ポリカーボネート等の成形プラスチックからなる歯車本体５２を有する。この歯車本体５２は、感光体基部４２の一端である被接合部４８に固定された接合部５４と、歯６０が形成された歯形成部５６とを有するフランジ歯車である。歯車本体５２内に形成された空隙部５８には、機械的強度が歯車本体と同等以上の材料からなる補助部材６２が固定されており、接合部５４及び歯形成部５６における歯車の剛性を高めている。
【選択図】 図４
【解決手段】感光体用歯車５０は、ポリカーボネート等の成形プラスチックからなる歯車本体５２を有する。この歯車本体５２は、感光体基部４２の一端である被接合部４８に固定された接合部５４と、歯６０が形成された歯形成部５６とを有するフランジ歯車である。歯車本体５２内に形成された空隙部５８には、機械的強度が歯車本体と同等以上の材料からなる補助部材６２が固定されており、接合部５４及び歯形成部５６における歯車の剛性を高めている。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車及びこれを有する駆動伝達装置に関し、例えば電子写真技術を用いて画像を形成するプリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】例えばプリンタや複写機等の画像形成装置に利用される感光体駆動歯車や中間転写体駆動歯車（像担持体歯車）では、その不良が直ちに画像欠陥へと繋がるという性質上、高噛み合い率、高伝達性、回転ムラの抑制など、高度な要求を満たすことが求められている。
【０００３】従来、この種の歯車として、はす歯歯車を用いることが知られている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】また、近年は、画像形成装置の小型化が進み、像担持体歯車と薄肉円筒状の像担持体体とを一体に形成する成形プラスチックによるフランジ歯車を用いることが知られている（例えば特許文献３乃至６）。
【０００５】また、軸支部と歯車部との間に肉抜きされた空間部に弾性体を入れて、歯車のねじれによる振動等が他へ伝達されるのを防止したものが知られている（例えば特許文献７）。
【０００６】さらに、歯車の強度を上げるために、歯先円直径以上の直径を有するつばを歯の端面と一体に形成したものが知られている（例えば特許文献８）。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−８０８４０号公報
【特許文献２】特開平５−７２８６２号公報
【特許文献３】特許第３１０００８５号公報
【特許文献４】特開２０００−８９６０８号公報
【特許文献５】特開２０００−８９６０９号公報
【特許文献６】特開２０００−８９６１０号公報
【特許文献７】特開２００１−２４１５３６号公報
【特許文献８】特開平６−１１０１６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図１は、カラープリンタなどの画像形成装置において濃度ムラ許容値と像担持体体ドラムの回転ムラとの関係を示す。同図において、出力画像の濃度ムラが認知可能となる像把持体ドラムの回転ムラレベルは、回転ムラの指標となる速度変動率△ＶＯ−ｐ（％）（ゼロツーピークパーセント）において約Ｏ．３％であり、これ以上の速度変動率が発生すると出力画像ｇ濃度ムラが問題となってしまう。そのため、歯車における噛み合い変動レベルは、この濃度ムラという観点からは非常に大きな問題となる。なお、空間周波数が１ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の場合は、通常では目では濃度ムラが捕られることができないため、認知不可領域としてある。
【０００９】前述した特許文献１及び２に示すように、高噛み合い率と高伝達率の実現、あるいは良好な低回転ムラ性能を得るためにはす歯歯車を用いることが知られている。一般に、はす歯歯車を用いた場合は、すぐ歯歯車を用いた場合と比較して噛み合い率を大きく取り易く、駆動歯車と従動歯車との噛み合いがゆっくりと行われるため、従動歯車に伝達される噛み合い振動をかなり低減することが可能であることが分かっている。しかし、はす歯歯車を用いた場合にも、歯のたわみ、歯車のねじれ等による回転ムラの発生という技術的課題は避けられない。すなわち、駆動歯車が従動歯車と噛み合って従動歯車を回転駆動する際に、駆動歯車の歯と従動歯車の歯とは所定の時間だけ互いに接触しているが、その時間が過ぎ、次の歯同士が噛み合うまでの間にお互いの歯同士が非接触状態になり、これがバックラッシュ（がた）である。このため、バックラッシュは、次の歯同士が噛み合う時に振動を発生させ、従動歯車には周期的（歯車の歯同士が噛み合う繰り返し）な回転ムラが発生する要因になってしまう。また、はす歯歯車のように噛みあい率を高めバックラッシュの影響を低減した場合にも、負荷の大きさによって歯の変形、歯車のねじれが生じ、正規の噛み合いと異なり、噛み合い周期の振動を発生させ、回転ムラが発生する。
【００１０】また、前述した特許文献３乃至６に示すように、成形プラスチック製のフランジ歯車が知られているが、このような成形プラスチック歯車は、製作上の問題として肉厚を大きくしづらいという点がある。肉厚を大きくすると成形時の冷却や固化に時間がかかり生産性が落ち、量産性に問題が生じる。また、ひげ等の問題も発生し易くなり、成形歯車の高精度化が図れなくなり、回転むらの発生が顕著になる。そのため、一般に使用されている上記フランジ歯車においても、肉厚を考慮した設計がなされ、箇所箇所に肉抜きが施されている。そのため、肉抜きされたフランジ歯車では、剛性が低下するため、負荷が大きくかかる場合などには歯車に変形が生じ、回転精度に影響を与えてしまう。更に、近年の小型化による感光体ドラム等の小径化も進み、フランジ歯車も小径化していき、剛性は低下する方向になっている。
【００１１】歯車剛性の低下が回転精度へ与える影響とは次のことが挙げられる。歯車の歯面にかかる荷重・歯車剛性は、噛み合いの進行によって変化していくため、歯車の変形量は噛み合い周期で変化することとなる。このとき、この変形量の変化はそのまま回転伝達誤差となるため、噛み合い周期の回転変動、振動となって現れる。図２は、その傾向を示すのである。
図２において、同じ荷重Ｆが加わったとき、剛性がＫ１である低剛性歯車の変形量ΔＸ１と剛性がＫ２である高剛性歯車の変化量ΔＸ２とは、次の式▲１▼、▲２▼で示される。
ΔＸ１＝Ｆ／（Ｋ１＋ΔＫ／２）−Ｆ／（Ｋ１−ΔＫ／２）・・・▲１▼
ΔＸ２＝Ｆ／（Ｋ２＋ΔＫ／２）−Ｆ／（Ｋ２−ΔＫ／２）・・・▲２▼
したがって、Ｋ１＞Ｋ２であるため、
ΔＸ１＞ΔＸ２・・・▲３▼
となる。
即ち、図中△Ｋが同一であり、同一の荷重が加わったとしても、歯車剛性が低下すれば、剛性変化による変形量は大きくなる。そのため、回転伝達誤差が大きくなるものである。
【００１２】このような問題点に対応するため、前述した特許文献７においては、肉抜きされた空間部に弾性体を入れて、歯車のねじれによる振動等が他へ伝達されるのを防止し、特許文献８においては、歯先円直径以上の直径を有するつばを歯の端面と一体に形成しているが、いずれの対応も不十分である。
【００１３】一方、画像形成装置における負荷の発生源は、像担持体に当接するクリーナであったり、用紙が接触することであったり、帯電ロール、現像ロールとの接触、あるいは感光体ドラムと中問転写体との接触であったりと、必ずしも歯車自身又は歯車の回転軸に直接負荷が生じる訳ではない。また、近年のカラー画像形成装置では、クリーナの抑圧力等は増える傾向にあるため、従来のフランジ歯車等の肉抜きされた成形歯車あるいはリング形状の歯車にあっては、像担持体に負荷が生じている場合、歯車と薄肉円筒状の像担持体との固定部においても、ねじり変形や倒れが生じ易く、回転変動へ影響を与え、結果的に出力画像に周期的な濃度ムラを発生させてしまう。よって、フランジ歯車、リング歯車の剛性を高めつつ、かつ歯車と薄肉円筒状の像担持体の固定部においても剛性を高くするということが重要となる。
【００１４】本発明は、上記の課題を解決するため、歯車及び歯車を含む駆動伝達装置の剛性を高めることを目的とし、さらに詳しくは歯車及び歯車と回転部材との接合部分の剛性を高めることを目的とし、特に画像形成装置用として好適なものを提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するため、本発明の第１特徴とするところは、歯が外周に形成された歯車本体と、この歯車本体の内側に設けられた空隙部と、前記歯車本体を構成する材料よりも機械的強度が同等以上である材料からなり、前記空隙部に配置され、かつ前記歯車本体に固定された補助部材とを有する歯車にある。歯車本体の空隙部に機械的強度が歯車本体と同等以上の補助部材を固定するようにしたので、歯が形成された部分における歯車本体の機械的強度を向上させることができる。
【００１６】本発明の第２特徴とするところは、中空の回転部材を接合する接合部を有する歯車本体と、この歯車本体の接合部内側に設けられた空隙部と、前記接合部を構成する材料よりも機械的強度が同等以上である材料からなり、前記空隙部に配置され、かつ前記接合部に固定された補助部材とを有する歯車にある。接合部内の空隙部に機械的強度が歯車本体と同等以上の補助部材を固定するようにしたので、接合部分における歯車本体の機械的強度を向上させることができる。
【００１７】前記歯車本体は成形プラスチックからなることが好ましい。
【００１８】また、本発明の第３の特徴とするところは、歯車と、この歯車が固定された回転部材と、前記歯車及び前記回転部材の少なくとも一方内側に設けられた空隙部と、前記空隙部に配置され、かつ前記歯車又は回転部材に固定された補助部材とを有する駆動伝達装置にある。
【００１９】また、本発明の第４の特徴とするところは、歯が外周に形成された歯形成部を有する歯車と、この歯車が固定された被接合部を有する回転部材と、前記歯車の歯形成部及び前記回転部材の被接合部の内側に設けられた空隙部と、前記空隙部に配置され、かつ前記歯形成部及び被接合部の少なくとも一方に固定された補助部材とを有する駆動伝達装置にある。
【００２０】上記駆動伝達装置における前記歯車は、フランジ歯車からなり、フランジ状の歯形成部と、この歯形成部に続いて形成された接合部とを有し、この接合部に回転部材の被接合部が接合されてなるものでもよいし、前記歯車をリング歯車から構成し、内側に回転部材を接合するようにしてもよい。
【００２１】なお、上述した記載における「固定」とは、対象となる２つの部材が回転方向（ねじり）及び曲げ方向の少なくとも一方向に対して拘束することをいい、両者を圧入したり、接着剤を介して接合したり、圧入と接着剤の双方で接合したり、それぞれに凹凸を形成して嵌合したり、焼結したり、あるいはねじ止めする等、種々の接合方法を含む。
【００２２】また、「機械的強度」とは、材料固有の縦弾性係数又は横弾性係数をいう。
【００２３】本発明に係る歯車及び駆動伝達装置は、画像形成装置に限られず、その他の装置に用いることができる。また、画像形成装置においても、回転部材としては用紙等を駆動するためのロール等を含むが、像担持体（感光体、中間転写体）であることが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図３において、画像形成装置１０の一例が示され、画像形成装置１０は例えば複写機であり、画像入力系、画像形成系及びシート搬送系を有する。
【００２５】画像入力系は、原稿が載置される原稿載置台１２と、この原稿載置台１２に載置された原稿を読み取る原稿読取装置１４と、この原稿読取装置１４により読み取られた原稿画像データを処理する画像処理装置１６とを備えている。
【００２６】画像形成系は例えばゼログラフィ方式であり、ブラック、イエロー、マゼンダ及びシアンに対応した４つの感光体ドラム１８ａ〜１８ｄを有する。また、この感光体ドラム１８ａ〜１８ｄに対応して露光装置２０ａ〜２０ｄが設けられており、この露光装置２０ａ〜２０ｄは、画像処理装置１６からの画像データに応じて感光体ドラム１８ａ〜１８ｄに潜像を形成する。
【００２７】感光体ドラム１８ａ〜１８ｄの周囲には、感光体ドラム１８ａ〜１８ｄを一様に帯電する帯電装置２２ａ〜２２ｄ、露光装置２０ａ〜２０ｄにより形成された感光体ドラム１８ａ〜１８ｄの潜像をトナーにより可視像化する現像装置２４ａ〜２４ｄが配置されている。さらに２つの第一中間転写体ドラム２６ａ，２６ｂが配置され、１つの第一中間転写体ドラム２６ａは２つの感光体ドラム１８ａ，１８ｂに、他の１つの第一中間転写体ドラム２６ｂは他の２つの感光体ドラム１８ｃ，１８ｄにそれぞれ接している。さらに２つの第一中間転写体ドラム２６ａ，２６ｂは第二中間転写体ドラム２８に接し、この第二中間転写体ドラム２８には二次転写装置３０が対峙し、感光体ドラム１８ａ〜１８ｄに形成されたトナー像が第一中間ドラム２６ａ，２６ｂを介して第二中間転写体ドラム２８に転写され、さらに二次転写装置３０により、シート搬送系で搬送されたシートに転写される。
【００２８】なお、帯電装置２２ａ〜２２ｄは、コロトロン、スコロトロン等であってもよいし、帯電ロールから構成することもできる。また、現像装置２４ａ〜２４ｄは、例えば二成分現像方式が用いられ、現像ロールによりトナーが感光体ドラム１８ａ〜１８ｄの現像領域まで搬送される。また、感光体ドラム１８ａ〜１８ｄ及び中間転写体ドラム２６ａ，２６ｂ，２８のそれぞれには転写されなかったトナーを掻き落とすクリーナが設けられている。また、感光体ドラム１８ａ〜１８ｄと中間転写体ドラム２６ａ，２６ｂ，２８は、例えば図示しない１つのモータにより歯車装置を介して図１の矢印方向に回転する。
【００２９】シート搬送系は、シートが積載されているシートトレイ３２と、このシートトレイ３２からのシートを一枚ずつ繰り出すピックアップロール３４と、このピックアップロール３４により繰り出されたシートを一時停止してタイミングを調整するレジストロール３６とを有するシートは、レジストロール３６を通って第二中間転写体ドラム２８と二次転写装置３０との間のニップ部に搬送されてトナー像が転写され、さらに定着装置３８を通ってトナー像が定着されて排出トレイ４０に排出される。
【００３０】次に上記のように構成された画像形成装置１０による基本的なフルカラー複写動作について説明する。
【００３１】まず、ユーザが原稿載置台１２の上に読取原稿を載せ、図示しないユーザインターフェイスにより複写指示を行うと、画像読取装置１４が原稿を走査して光学的に読み取り、電気信号に変換する。読み取られた画像データは、画像処理装置１６において、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に色変換される。
【００３２】一方、感光体ドラム１８ａ〜１８ｄは、後述する歯車駆動により図中矢印の方向へ回転駆動されている。この感光体ドラム１８ａ〜１８ｄの表面は、帯電装置２２ａ〜２２ｄにより一様な所定電位に帯電される。そして、各露光装置２０ａ〜２０ｄがそれぞれ画像データに対応した露光光を所定タイミングで各感光体ドラム１８ａ〜１８ｄの表面に照射することにより、各感光体ドラム１８ａ〜１８ｄの表面には電位差による静電潜像が形成される。その静電潜像は、各現像装置２４ａ〜２４ｄによりトナーが静電的に付着され、トナー像が感光体ドラム１８ａ〜１８ｄに形成される。
【００３３】他方、第一中間転写体ドラム２６ａ，２６ｂ及び第二中間転写体ドラム２８も、感光体ドラム１８ａ〜１８ｄと同様に歯車駆動により図中矢印の方向へ回転駆動されている。そして、２色のトナー画像像は、２つの感光体ドラム１８ａ，１８ｂから１つの第一中問転写ドラム２６ａへ、他の２色のトナー像は、他の２つの感光体ドラム１８ｃ，１８ｄから他の第一中間転写体ドラム２６ｂへとそれぞれ静電的に転写される。この際、２色のトナー像は第一中間転写体ドラム２６ａの表面で重ね合わされ、他の２色のトナー像は他の第一中間転写体ドラム２６ｂの表面で重ね合わされる。
さらに、それぞれの第一中間転写体ドラム２６ａ，２６ｂ上で重ね合わされたトナー像は、第二中間転写体ドラム２８へと静電的に転写され、４色のフルカラーのトナー像が形成される。
【００３４】このように、トナー像が形成される間、シート搬送系においては、シートトレイ３２内のシートがピックアッフロール３４により一枚ずつ取り出され、レジストロール３６へと搬送される。レジストロール３８が停止状態から所定タイミングまで回転することにより、第二中間転写体ドラム２８のフルカラードナー像が二次転写装置３０とのニップ部に達するタイミングと、シートがそのニップ部分に達するタイミングとを一致させ、二次転写装置３０により第二中間転写体ドラム２８のフルカラードナー像が記録シートに静電的に転写される。
【００３５】その後、表面にフルカラートナー像を静電的に保持するシートは，定着装置３８を通過する際に、熱と圧力とその作用によりそのフルカラードナー像をシートの表面に定着させ、排出トレイ４０へと排出される。
このような複写工程を一サイクルとし、これを連続的に行うことにより、次々にフルカラー画像を複写することができるものである。
【００３６】図４において、感光体ドラム１８（１８ａ〜１８ｄを代表して符号１８を付す）の駆動部分の詳細が示されている。感光体ドラム１８は、例えばアルミニウムからなる円筒状の感光体基部４２と、この感光体基部４２の表面に設けられた感光層４４と、感光体支持軸４６とから構成されている。感光体基部４２の一端である被接合部４８には、例えばフランジ歯車からなる感光体用歯車５０が固定されている。
【００３７】感光体用歯車５０は、歯車本体５２を有し、この歯車本体５２は成形プラスチックであり、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ナイロン等から構成されている。この歯車本体５２は、小径の接合部５４と、この接合部５４に続いてフランジ状に拡げれた歯形成部５６とを有し、接合部５４と歯形成部５６とはそれぞれに肉薄に形成され、この接合部５４と歯形成部５６との内部には空隙部５８が形成されている。
【００３８】接合部５４は、この接合部５４の外周が感光体基部４２の被接合部４８内周に固定されている。接合部５４と被接合部４８との固定は、例えば接合部５４を感光体基部４２の被接合部４８へ圧入したり、接着剤を介して接合したり、あるいは接着剤を介して圧入することで行われる。
【００３９】歯形成部５６は、感光体ドラム１８の一端から突出し、この歯形成部５６の外周に歯６０が形成されている。歯６０は、例えばインボリュートのはす歯である。
【００４０】補助部材６２は、機械的強度（縦弾性係数又は横弾性係数）が歯車本体５２を構成する材料と同等以上の材料からなる。即ち、歯車本体５２を構成する材料（ＰＣ、ＰＯＭ、ナイロン等）と同一であってもよいが、機械的強度が大きいアルミニウム等の金属から構成することが好ましい。この補助部材６２は、前述した空隙部５８とほぼ同一の形状を有し、この補助部材６２の外周が歯車本体５２内に固定されている。補助部材６２と歯車本体５２と固定は、補助部材６２を歯車本体５２の接合部５４及び歯形成部５６の少なくとも一方へ圧入したり、接着剤を介して接合したり、あるいは接着剤を介して圧入することで行われる。
なお、補助部材６２は、接合部５４及び歯形成部５６の部位を含めて一体に形成されているが、接合部５４と歯形成部５６とにそれぞれ部材を分けることもできる。
【００４１】前述した感光体支持軸４６は、感光体基部４２内に配置され、さらに該感光体支持軸４６の一端が補助部材６２に形成された挿入孔６４に挿通され、両端が画像形成装置本体に固定されている。この感光体支持軸４６と補助部材６２との間には、軸受け６６が配置されており、感光体ドラム１８及び感光体用歯車５０を回転自在に支持している。
【００４２】したがって、感光体用歯車５０は、補助部材６２により接合部５４及び歯形成部５６の少なくとも一方において補強されており、この部分におけるねじれや倒れを少なくすることができる。
【００４３】図５において、中間転写体ドラム２６（２６ａ，２６ｂ，２８を代表して符号２６を付す）の駆動部分の詳細が示されている。中間転写体ドラム２６は、例えばアルミニウムからなる円筒状の中間転写体基部６８と、この中間転写体基部６８の表面に設けられたゴム層７０と、中間転写体支持軸７２とから構成されている。この中間転写体ドラム１８の一端には中間転写体用歯車７４が設けられている。また、中間転写体ドラム１８の一端内側には空隙部５８が設けられている。
【００４４】中間転写体用歯車７４は、前述した感光体用歯車５０の歯車本体５２と同様に成形プラスチックであり、例えばＰＣ、ＰＯＭ、ナイロン等から構成されている。この中間転写体用歯車７２の外周には歯６０が形成されている。この歯６０は、感光体用歯車５０と同様に例えばインボリュートのはす歯である。また、この中間転写体用歯車７４の内周が接合部５４を構成しており、中間転写体基部６８の一端に設けられた被接合部４８に接合部５４が固定されている。接合部５４と被接合部４８との固定は、例えば接合部５４を中間転写体基部６８の被接合部４８へ圧入したり、接着剤を介して接合したり、あるいは接着剤を介して圧入することで行われる。
【００４５】補助部材６２は、同様に機械的強度（縦弾性係数又は横弾性係数）が中間転写体用歯車７４を構成する材料と同等以上の材料からなる。即ち、中間転写体用歯車７２を構成する材料（ＰＣ、ＰＯＭ、ナイロン等）と同一であってもよいが、機械的強度が大きいアルミニウム等の金属から構成することが好ましい。この補助部材６２は、先端周囲にフランジ部７６が形成され、このフランジ部７６が中間転写体基部６８及び中間転写体用歯車７４の一端に突き当たり、残りの部分が中間転写体基体６６の一端である空隙部５８に挿入されて固定されている。補助部材６２と中間転写体基部６８との固定は、補助部材６２を中間転写体基部６８へ圧入したり、接着剤を介して接合したり、あるいは接着剤を介して圧入することで行われる。
【００４６】前述した中間転写体支持軸７２は、中間転写体基部６８内に配置され、さらに該支持軸７２の一端が補助部材６２に形成された挿入孔６４に挿通され、両端が画像形成装置本体に固定されている。この中間転写体支持軸７２と補助部材６２との間には、軸受け６６が配置されており、中間転写体ドラム２６及び中間転写体用歯車７４を回転自在に支持している。
したがって、中間転写体歯車７４は、補助部材６２により接合部及び歯形成部において補強されている。
【００４７】図６において、上記画像形成装置における感光体ドラムの回転ムラ周波数に対する感光体ドラムの回転ムラの測定結果を示す。補助部材を設けない（ａ）の場合には、一つの噛み合い周波数成分における歯車の噛み合い変動が目標とする△ＶＯ−ｐ＞０．３となることがあるのに対し、補助部材を設けた（ｂ）の場合には、△ＶＯ−ｐ＜０．３とすることができ、これにより図１に示したように、画像濃度ムラの認知限界以下にすることができた。
【００４８】図７において、感光体ドラム１８の駆動部分に関する第１の変形例が示されている。この第１の変形例は、感光体用歯車５０をリング歯車としたもので、前述した中間転写体ドラムに用いた構造と同様であり、同一部分については同一番号を付してある。この第１の変形例においては、感光体ドラム５０の接合部５４の外周に感光体用歯車５０が固定され、接合部５４の内周に補助部材６２が固定されているものである。
【００４９】図８において、感光体ドラム１８の駆動部分に関する第２の変形例が示されている。この第２の変形例は、感光体用歯車５０をフランジ歯車としたもので、前述した実施形態と同一部分については同一番号を付してある。この第２の変形例においては、接合部５４と歯形成部５６とは、断面直線である円筒から一体に構成され、空隙部５８及び補助部材６２もこれに対応して円柱状に形成されている。また、軸受け６６は、感光体ドラム１８の外周に設けられ、この軸受け６６を介して感光体ドラム１８及び感光体用歯車５０が画像形成装置本体に回転自在に支持されており、この第２の変形低においては前述した感光体支持軸が省略された構成となっている。
【００５０】図９において、感光体ドラム１８の駆動部分に関する第３の変形例が示されている。この第３の変形例は、感光体用歯車５０をフランジ歯車としたもので、前述した実施形態と同一部分については同一番号を付してある。この第３の変形例においては、第２の変形例と同様に軸受け６６が感光体ドラム１８の外周に設けられている。
【００５１】図１０において、感光体ドラム１８の駆動部分に関する第４の変形例が示されている。この第４の変形例は、感光体用歯車５０をフランジ歯車としたもので、前述した実施形態と同一部分については同一番号を付してある。この第４の変形例においては、歯車本体５２の内部に２つの空隙部５８ａ，５８ｂが形成され、歯車本体５２自体が肉薄としつつ補強されている。そして、空隙部５８ａ，５８ｂのそれぞれに補助部材６２ａ，６２ｂが固定されてものである。
【００５２】図１１において、感光体ドラム１８の駆動部分に関する第５の変形例が示されている。この第５の変形例は、感光体用歯車５０をリング歯車としたもので、前述した実施形態と同一部分については同一番号を付してある。この第５の変形例においては、感光体歯車５０が感光体基部４２の一端である被接合部４８の外周に固定され、フランジ部７６を有する補助部材６２が被接合部４８の内周に固定され、軸受け６６が感光体用歯車５０の手前で感光体基部４２の外周に設けられている。
【００５３】図１２において、感光体ドラム１８の駆動部分に関する第６の変形例が示されている。この第６の変形例は、感光体用歯車５０をリング歯車としたもので、前述した実施形態と同一部分については同一番号を付してある。この第６の変形例においては、感光体基部４２内と感光体用歯車５０の側面とにそれぞれ空隙部５８ａ，５８ｂが形成されている。そして、感光体基部４２内の第１の空隙部５８ａには、フランジ部７６を有する円柱状の第１の補助部材６２ａが、感光体用歯車５０の側面には、リング状の第２の補助部材６２ｂがそれぞれ固定されている。
【００５４】図１３において、画像形成装置１０の第２例が示され、画像形成装置１０は転写ベルト７８を有するタンデム式のものであり、転写ベルト７８が支持ロール８０により図中矢印方向に回転されるようになっている。この転写ベルト７８に対向してブラック、イエロー、マゼンダ及びシアン用の４つの感光体ドラム１８ａ〜１８ｄが配置されている。また、この感光体ドラム１８ａ〜１８ｄに対応して露光装置２０ａ〜２０ｄが設けられており、この露光装置２０ａ〜２０ｄは、画像処理装置１６からの画像データに応じて感光体ドラム１８ａ〜１８ｄに潜像を形成する。
【００５５】感光体ドラム１８ａ〜１８ｄの周囲には、感光体ドラム１８ａ〜１８ｄを一様に帯電する帯電装置（図示せず）、露光装置２０ａ〜２０ｄにより形成された感光体ドラム１８ａ〜１８ｄの潜像をトナーにより可視像化する現像装置２４ａ〜２４ｄ、トナーをシートに転写するよう転写ベルト７８を挟んで設けられた転写装置（図示せず）及びシートに転写されなかったトナーを掻き落とすクリーナ８２ａ〜８２ｄが配置されている。
【００５６】シートトレイ３２からの繰り出されたシートは、レジストロール３６を通って転写ベルト７８により搬送されて各感光体１８ａ〜１８ｄに形成されたトナー像が転写され、さらに定着装置３８を通ってトナー像が定着されて排出される。
【００５７】図１４において、上記感光体ドラム１８ａ〜１８ｄを駆動するための駆動系が示されている。モータである駆動原８４からは駆動軸８６が延ばされ、この駆動軸８６にウォーム歯車８８ａ〜８８ｄが固装されている。感光体ドラム１８ａ〜１８ｄには感光体用歯車５０ａ〜５０ｄが設けられ、この感光体用歯車５０ａ〜５０ｄにウォーム歯車８８ａ〜８８ｄが噛みあっており、駆動原８４からの駆動力が感光体ドラム１８ａ〜１８ｄに伝達される。感光体用歯車５０ａ〜５０ｄには前述した補助部材６２ａ〜６２ｄが設けられており、各感光体ドラム１８ａ〜１８ｄに生じる回転ムラを小さくするようにしてある。
【００５８】図１５において、画像形成装置１０の第３例が示され、画像形成装置１０は中間転写ベルト９０を有するタンデム式のものであり、中間転写ベルト９０が支持ロール７６により図中矢印方向に回転されるようになっている。この中間転写ベルト９０には、前述した第２例と同様に、ブラック、イエロー、マゼンダ及びシアン用の４つの感光体ドラム１８ａ〜１８ｄと、この感光体ドラム１８ａ〜１８ｄに対応して露光装置２０ａ〜２０ｄとが設けられており、この露光装置２０ａ〜２０ｄは、画像処理装置１６からの画像データに応じて感光体ドラム１８ａ〜１８ｄに潜像を形成する。
【００５９】感光体ドラム１８ａ〜１８ｄの周囲には、感光体ドラム１８ａ〜１８ｄを一様に帯電する帯電装置（図示せず）、露光装置２０ａ〜２０ｄにより形成された感光体ドラム１８ａ〜１８ｄの潜像をトナーにより可視像化する現像装置２４ａ〜２４ｄ、トナーを中間転写ベルトに転写するよう中間転写ベルト９０を挟んで設けられた一次転写装置９２ａ〜９２ｄ及び中間転写ベルト７８に転写されなかったトナーを掻き落とすクリーナ８２ａ〜８２ｄが配置されている。
【００６０】シートトレイ３２からの繰り出されたシートは、レジストロール３６を通り、二次転写装置９４により中間転写ベルト９０に転写されたトナー像が転写され、さらに定着装置３８を通ってトナー像が定着されて排出される。
【００６１】この第３例においても、感光体ドラム１８ａ〜１８ｄは第２例と同様の駆動伝達装置により駆動されるものである。
【００６２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、歯車又は回転部材に形成された空隙部に補助部材を設けたので、歯車又は歯車と回転部材との接合部分を補強することができ、ねじり方向又は曲げ方向の剛性を高くし、回転伝達誤差を低減し、高精度なか移転伝達を可能とすることができる。特に画像形成装置の像担持体の駆動伝達装置に適用した場合は、像担持体の回転ムラを少なくし、画像濃度ムラを少なくすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の課題を説明するための濃度ムラ許容値と像担持体の回転ムラとの関係を示す説明図である。
【図２】本発明の課題を説明するための歯車剛性の低下によって変化量が増加することを示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係る画像形成装置の第１例を示す側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いた感光体駆動部分を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いた中間転写体駆動部分を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る画像形成装置において回転ムラ周波数に対する感光体ドラムの回転ムラとの関係を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いられる感光体駆動部分の第１の変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いられる感光体駆動部分の第２の変形例を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いられる感光体駆動部分の第３の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いられる感光体駆動部分の第４の変形例を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いられる感光体駆動部分の第５の変形例を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いられる感光体駆動部分の第６の変形例を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る画像形成装置の第２例を示す側面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る第２例の画像形成装置に用いた感光体駆動部分を示す側面図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る画像形成装置の第３例を示す側面図である。
【符号の説明】
１０ 画像形成装置
１８、１８ａ〜１８ｄ 感光体ドラム
２６、２６ａ、２６ｂ、２８ 中間転写ドラム
４２ 感光体基部
４４ 感光層
４６ 感光体支持軸
５２ 歯車本体
５４ 接合部
５６ 歯形成部
５８ 空隙部
６０ 歯
６６ 軸受け
６８ 中間転写体ドラム
７０ ゴム層
７２ 中間転写体支持軸
７４ 中間転写体用歯車
７８ 転写ベルト
８４ 駆動原
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車及びこれを有する駆動伝達装置に関し、例えば電子写真技術を用いて画像を形成するプリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】例えばプリンタや複写機等の画像形成装置に利用される感光体駆動歯車や中間転写体駆動歯車（像担持体歯車）では、その不良が直ちに画像欠陥へと繋がるという性質上、高噛み合い率、高伝達性、回転ムラの抑制など、高度な要求を満たすことが求められている。
【０００３】従来、この種の歯車として、はす歯歯車を用いることが知られている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】また、近年は、画像形成装置の小型化が進み、像担持体歯車と薄肉円筒状の像担持体体とを一体に形成する成形プラスチックによるフランジ歯車を用いることが知られている（例えば特許文献３乃至６）。
【０００５】また、軸支部と歯車部との間に肉抜きされた空間部に弾性体を入れて、歯車のねじれによる振動等が他へ伝達されるのを防止したものが知られている（例えば特許文献７）。
【０００６】さらに、歯車の強度を上げるために、歯先円直径以上の直径を有するつばを歯の端面と一体に形成したものが知られている（例えば特許文献８）。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−８０８４０号公報
【特許文献２】特開平５−７２８６２号公報
【特許文献３】特許第３１０００８５号公報
【特許文献４】特開２０００−８９６０８号公報
【特許文献５】特開２０００−８９６０９号公報
【特許文献６】特開２０００−８９６１０号公報
【特許文献７】特開２００１−２４１５３６号公報
【特許文献８】特開平６−１１０１６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図１は、カラープリンタなどの画像形成装置において濃度ムラ許容値と像担持体体ドラムの回転ムラとの関係を示す。同図において、出力画像の濃度ムラが認知可能となる像把持体ドラムの回転ムラレベルは、回転ムラの指標となる速度変動率△ＶＯ−ｐ（％）（ゼロツーピークパーセント）において約Ｏ．３％であり、これ以上の速度変動率が発生すると出力画像ｇ濃度ムラが問題となってしまう。そのため、歯車における噛み合い変動レベルは、この濃度ムラという観点からは非常に大きな問題となる。なお、空間周波数が１ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の場合は、通常では目では濃度ムラが捕られることができないため、認知不可領域としてある。
【０００９】前述した特許文献１及び２に示すように、高噛み合い率と高伝達率の実現、あるいは良好な低回転ムラ性能を得るためにはす歯歯車を用いることが知られている。一般に、はす歯歯車を用いた場合は、すぐ歯歯車を用いた場合と比較して噛み合い率を大きく取り易く、駆動歯車と従動歯車との噛み合いがゆっくりと行われるため、従動歯車に伝達される噛み合い振動をかなり低減することが可能であることが分かっている。しかし、はす歯歯車を用いた場合にも、歯のたわみ、歯車のねじれ等による回転ムラの発生という技術的課題は避けられない。すなわち、駆動歯車が従動歯車と噛み合って従動歯車を回転駆動する際に、駆動歯車の歯と従動歯車の歯とは所定の時間だけ互いに接触しているが、その時間が過ぎ、次の歯同士が噛み合うまでの間にお互いの歯同士が非接触状態になり、これがバックラッシュ（がた）である。このため、バックラッシュは、次の歯同士が噛み合う時に振動を発生させ、従動歯車には周期的（歯車の歯同士が噛み合う繰り返し）な回転ムラが発生する要因になってしまう。また、はす歯歯車のように噛みあい率を高めバックラッシュの影響を低減した場合にも、負荷の大きさによって歯の変形、歯車のねじれが生じ、正規の噛み合いと異なり、噛み合い周期の振動を発生させ、回転ムラが発生する。
【００１０】また、前述した特許文献３乃至６に示すように、成形プラスチック製のフランジ歯車が知られているが、このような成形プラスチック歯車は、製作上の問題として肉厚を大きくしづらいという点がある。肉厚を大きくすると成形時の冷却や固化に時間がかかり生産性が落ち、量産性に問題が生じる。また、ひげ等の問題も発生し易くなり、成形歯車の高精度化が図れなくなり、回転むらの発生が顕著になる。そのため、一般に使用されている上記フランジ歯車においても、肉厚を考慮した設計がなされ、箇所箇所に肉抜きが施されている。そのため、肉抜きされたフランジ歯車では、剛性が低下するため、負荷が大きくかかる場合などには歯車に変形が生じ、回転精度に影響を与えてしまう。更に、近年の小型化による感光体ドラム等の小径化も進み、フランジ歯車も小径化していき、剛性は低下する方向になっている。
【００１１】歯車剛性の低下が回転精度へ与える影響とは次のことが挙げられる。歯車の歯面にかかる荷重・歯車剛性は、噛み合いの進行によって変化していくため、歯車の変形量は噛み合い周期で変化することとなる。このとき、この変形量の変化はそのまま回転伝達誤差となるため、噛み合い周期の回転変動、振動となって現れる。図２は、その傾向を示すのである。
図２において、同じ荷重Ｆが加わったとき、剛性がＫ１である低剛性歯車の変形量ΔＸ１と剛性がＫ２である高剛性歯車の変化量ΔＸ２とは、次の式▲１▼、▲２▼で示される。
ΔＸ１＝Ｆ／（Ｋ１＋ΔＫ／２）−Ｆ／（Ｋ１−ΔＫ／２）・・・▲１▼
ΔＸ２＝Ｆ／（Ｋ２＋ΔＫ／２）−Ｆ／（Ｋ２−ΔＫ／２）・・・▲２▼
したがって、Ｋ１＞Ｋ２であるため、
ΔＸ１＞ΔＸ２・・・▲３▼
となる。
即ち、図中△Ｋが同一であり、同一の荷重が加わったとしても、歯車剛性が低下すれば、剛性変化による変形量は大きくなる。そのため、回転伝達誤差が大きくなるものである。
【００１２】このような問題点に対応するため、前述した特許文献７においては、肉抜きされた空間部に弾性体を入れて、歯車のねじれによる振動等が他へ伝達されるのを防止し、特許文献８においては、歯先円直径以上の直径を有するつばを歯の端面と一体に形成しているが、いずれの対応も不十分である。
【００１３】一方、画像形成装置における負荷の発生源は、像担持体に当接するクリーナであったり、用紙が接触することであったり、帯電ロール、現像ロールとの接触、あるいは感光体ドラムと中問転写体との接触であったりと、必ずしも歯車自身又は歯車の回転軸に直接負荷が生じる訳ではない。また、近年のカラー画像形成装置では、クリーナの抑圧力等は増える傾向にあるため、従来のフランジ歯車等の肉抜きされた成形歯車あるいはリング形状の歯車にあっては、像担持体に負荷が生じている場合、歯車と薄肉円筒状の像担持体との固定部においても、ねじり変形や倒れが生じ易く、回転変動へ影響を与え、結果的に出力画像に周期的な濃度ムラを発生させてしまう。よって、フランジ歯車、リング歯車の剛性を高めつつ、かつ歯車と薄肉円筒状の像担持体の固定部においても剛性を高くするということが重要となる。
【００１４】本発明は、上記の課題を解決するため、歯車及び歯車を含む駆動伝達装置の剛性を高めることを目的とし、さらに詳しくは歯車及び歯車と回転部材との接合部分の剛性を高めることを目的とし、特に画像形成装置用として好適なものを提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するため、本発明の第１特徴とするところは、歯が外周に形成された歯車本体と、この歯車本体の内側に設けられた空隙部と、前記歯車本体を構成する材料よりも機械的強度が同等以上である材料からなり、前記空隙部に配置され、かつ前記歯車本体に固定された補助部材とを有する歯車にある。歯車本体の空隙部に機械的強度が歯車本体と同等以上の補助部材を固定するようにしたので、歯が形成された部分における歯車本体の機械的強度を向上させることができる。
【００１６】本発明の第２特徴とするところは、中空の回転部材を接合する接合部を有する歯車本体と、この歯車本体の接合部内側に設けられた空隙部と、前記接合部を構成する材料よりも機械的強度が同等以上である材料からなり、前記空隙部に配置され、かつ前記接合部に固定された補助部材とを有する歯車にある。接合部内の空隙部に機械的強度が歯車本体と同等以上の補助部材を固定するようにしたので、接合部分における歯車本体の機械的強度を向上させることができる。
【００１７】前記歯車本体は成形プラスチックからなることが好ましい。
【００１８】また、本発明の第３の特徴とするところは、歯車と、この歯車が固定された回転部材と、前記歯車及び前記回転部材の少なくとも一方内側に設けられた空隙部と、前記空隙部に配置され、かつ前記歯車又は回転部材に固定された補助部材とを有する駆動伝達装置にある。
【００１９】また、本発明の第４の特徴とするところは、歯が外周に形成された歯形成部を有する歯車と、この歯車が固定された被接合部を有する回転部材と、前記歯車の歯形成部及び前記回転部材の被接合部の内側に設けられた空隙部と、前記空隙部に配置され、かつ前記歯形成部及び被接合部の少なくとも一方に固定された補助部材とを有する駆動伝達装置にある。
【００２０】上記駆動伝達装置における前記歯車は、フランジ歯車からなり、フランジ状の歯形成部と、この歯形成部に続いて形成された接合部とを有し、この接合部に回転部材の被接合部が接合されてなるものでもよいし、前記歯車をリング歯車から構成し、内側に回転部材を接合するようにしてもよい。
【００２１】なお、上述した記載における「固定」とは、対象となる２つの部材が回転方向（ねじり）及び曲げ方向の少なくとも一方向に対して拘束することをいい、両者を圧入したり、接着剤を介して接合したり、圧入と接着剤の双方で接合したり、それぞれに凹凸を形成して嵌合したり、焼結したり、あるいはねじ止めする等、種々の接合方法を含む。
【００２２】また、「機械的強度」とは、材料固有の縦弾性係数又は横弾性係数をいう。
【００２３】本発明に係る歯車及び駆動伝達装置は、画像形成装置に限られず、その他の装置に用いることができる。また、画像形成装置においても、回転部材としては用紙等を駆動するためのロール等を含むが、像担持体（感光体、中間転写体）であることが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図３において、画像形成装置１０の一例が示され、画像形成装置１０は例えば複写機であり、画像入力系、画像形成系及びシート搬送系を有する。
【００２５】画像入力系は、原稿が載置される原稿載置台１２と、この原稿載置台１２に載置された原稿を読み取る原稿読取装置１４と、この原稿読取装置１４により読み取られた原稿画像データを処理する画像処理装置１６とを備えている。
【００２６】画像形成系は例えばゼログラフィ方式であり、ブラック、イエロー、マゼンダ及びシアンに対応した４つの感光体ドラム１８ａ〜１８ｄを有する。また、この感光体ドラム１８ａ〜１８ｄに対応して露光装置２０ａ〜２０ｄが設けられており、この露光装置２０ａ〜２０ｄは、画像処理装置１６からの画像データに応じて感光体ドラム１８ａ〜１８ｄに潜像を形成する。
【００２７】感光体ドラム１８ａ〜１８ｄの周囲には、感光体ドラム１８ａ〜１８ｄを一様に帯電する帯電装置２２ａ〜２２ｄ、露光装置２０ａ〜２０ｄにより形成された感光体ドラム１８ａ〜１８ｄの潜像をトナーにより可視像化する現像装置２４ａ〜２４ｄが配置されている。さらに２つの第一中間転写体ドラム２６ａ，２６ｂが配置され、１つの第一中間転写体ドラム２６ａは２つの感光体ドラム１８ａ，１８ｂに、他の１つの第一中間転写体ドラム２６ｂは他の２つの感光体ドラム１８ｃ，１８ｄにそれぞれ接している。さらに２つの第一中間転写体ドラム２６ａ，２６ｂは第二中間転写体ドラム２８に接し、この第二中間転写体ドラム２８には二次転写装置３０が対峙し、感光体ドラム１８ａ〜１８ｄに形成されたトナー像が第一中間ドラム２６ａ，２６ｂを介して第二中間転写体ドラム２８に転写され、さらに二次転写装置３０により、シート搬送系で搬送されたシートに転写される。
【００２８】なお、帯電装置２２ａ〜２２ｄは、コロトロン、スコロトロン等であってもよいし、帯電ロールから構成することもできる。また、現像装置２４ａ〜２４ｄは、例えば二成分現像方式が用いられ、現像ロールによりトナーが感光体ドラム１８ａ〜１８ｄの現像領域まで搬送される。また、感光体ドラム１８ａ〜１８ｄ及び中間転写体ドラム２６ａ，２６ｂ，２８のそれぞれには転写されなかったトナーを掻き落とすクリーナが設けられている。また、感光体ドラム１８ａ〜１８ｄと中間転写体ドラム２６ａ，２６ｂ，２８は、例えば図示しない１つのモータにより歯車装置を介して図１の矢印方向に回転する。
【００２９】シート搬送系は、シートが積載されているシートトレイ３２と、このシートトレイ３２からのシートを一枚ずつ繰り出すピックアップロール３４と、このピックアップロール３４により繰り出されたシートを一時停止してタイミングを調整するレジストロール３６とを有するシートは、レジストロール３６を通って第二中間転写体ドラム２８と二次転写装置３０との間のニップ部に搬送されてトナー像が転写され、さらに定着装置３８を通ってトナー像が定着されて排出トレイ４０に排出される。
【００３０】次に上記のように構成された画像形成装置１０による基本的なフルカラー複写動作について説明する。
【００３１】まず、ユーザが原稿載置台１２の上に読取原稿を載せ、図示しないユーザインターフェイスにより複写指示を行うと、画像読取装置１４が原稿を走査して光学的に読み取り、電気信号に変換する。読み取られた画像データは、画像処理装置１６において、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に色変換される。
【００３２】一方、感光体ドラム１８ａ〜１８ｄは、後述する歯車駆動により図中矢印の方向へ回転駆動されている。この感光体ドラム１８ａ〜１８ｄの表面は、帯電装置２２ａ〜２２ｄにより一様な所定電位に帯電される。そして、各露光装置２０ａ〜２０ｄがそれぞれ画像データに対応した露光光を所定タイミングで各感光体ドラム１８ａ〜１８ｄの表面に照射することにより、各感光体ドラム１８ａ〜１８ｄの表面には電位差による静電潜像が形成される。その静電潜像は、各現像装置２４ａ〜２４ｄによりトナーが静電的に付着され、トナー像が感光体ドラム１８ａ〜１８ｄに形成される。
【００３３】他方、第一中間転写体ドラム２６ａ，２６ｂ及び第二中間転写体ドラム２８も、感光体ドラム１８ａ〜１８ｄと同様に歯車駆動により図中矢印の方向へ回転駆動されている。そして、２色のトナー画像像は、２つの感光体ドラム１８ａ，１８ｂから１つの第一中問転写ドラム２６ａへ、他の２色のトナー像は、他の２つの感光体ドラム１８ｃ，１８ｄから他の第一中間転写体ドラム２６ｂへとそれぞれ静電的に転写される。この際、２色のトナー像は第一中間転写体ドラム２６ａの表面で重ね合わされ、他の２色のトナー像は他の第一中間転写体ドラム２６ｂの表面で重ね合わされる。
さらに、それぞれの第一中間転写体ドラム２６ａ，２６ｂ上で重ね合わされたトナー像は、第二中間転写体ドラム２８へと静電的に転写され、４色のフルカラーのトナー像が形成される。
【００３４】このように、トナー像が形成される間、シート搬送系においては、シートトレイ３２内のシートがピックアッフロール３４により一枚ずつ取り出され、レジストロール３６へと搬送される。レジストロール３８が停止状態から所定タイミングまで回転することにより、第二中間転写体ドラム２８のフルカラードナー像が二次転写装置３０とのニップ部に達するタイミングと、シートがそのニップ部分に達するタイミングとを一致させ、二次転写装置３０により第二中間転写体ドラム２８のフルカラードナー像が記録シートに静電的に転写される。
【００３５】その後、表面にフルカラートナー像を静電的に保持するシートは，定着装置３８を通過する際に、熱と圧力とその作用によりそのフルカラードナー像をシートの表面に定着させ、排出トレイ４０へと排出される。
このような複写工程を一サイクルとし、これを連続的に行うことにより、次々にフルカラー画像を複写することができるものである。
【００３６】図４において、感光体ドラム１８（１８ａ〜１８ｄを代表して符号１８を付す）の駆動部分の詳細が示されている。感光体ドラム１８は、例えばアルミニウムからなる円筒状の感光体基部４２と、この感光体基部４２の表面に設けられた感光層４４と、感光体支持軸４６とから構成されている。感光体基部４２の一端である被接合部４８には、例えばフランジ歯車からなる感光体用歯車５０が固定されている。
【００３７】感光体用歯車５０は、歯車本体５２を有し、この歯車本体５２は成形プラスチックであり、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ナイロン等から構成されている。この歯車本体５２は、小径の接合部５４と、この接合部５４に続いてフランジ状に拡げれた歯形成部５６とを有し、接合部５４と歯形成部５６とはそれぞれに肉薄に形成され、この接合部５４と歯形成部５６との内部には空隙部５８が形成されている。
【００３８】接合部５４は、この接合部５４の外周が感光体基部４２の被接合部４８内周に固定されている。接合部５４と被接合部４８との固定は、例えば接合部５４を感光体基部４２の被接合部４８へ圧入したり、接着剤を介して接合したり、あるいは接着剤を介して圧入することで行われる。
【００３９】歯形成部５６は、感光体ドラム１８の一端から突出し、この歯形成部５６の外周に歯６０が形成されている。歯６０は、例えばインボリュートのはす歯である。
【００４０】補助部材６２は、機械的強度（縦弾性係数又は横弾性係数）が歯車本体５２を構成する材料と同等以上の材料からなる。即ち、歯車本体５２を構成する材料（ＰＣ、ＰＯＭ、ナイロン等）と同一であってもよいが、機械的強度が大きいアルミニウム等の金属から構成することが好ましい。この補助部材６２は、前述した空隙部５８とほぼ同一の形状を有し、この補助部材６２の外周が歯車本体５２内に固定されている。補助部材６２と歯車本体５２と固定は、補助部材６２を歯車本体５２の接合部５４及び歯形成部５６の少なくとも一方へ圧入したり、接着剤を介して接合したり、あるいは接着剤を介して圧入することで行われる。
なお、補助部材６２は、接合部５４及び歯形成部５６の部位を含めて一体に形成されているが、接合部５４と歯形成部５６とにそれぞれ部材を分けることもできる。
【００４１】前述した感光体支持軸４６は、感光体基部４２内に配置され、さらに該感光体支持軸４６の一端が補助部材６２に形成された挿入孔６４に挿通され、両端が画像形成装置本体に固定されている。この感光体支持軸４６と補助部材６２との間には、軸受け６６が配置されており、感光体ドラム１８及び感光体用歯車５０を回転自在に支持している。
【００４２】したがって、感光体用歯車５０は、補助部材６２により接合部５４及び歯形成部５６の少なくとも一方において補強されており、この部分におけるねじれや倒れを少なくすることができる。
【００４３】図５において、中間転写体ドラム２６（２６ａ，２６ｂ，２８を代表して符号２６を付す）の駆動部分の詳細が示されている。中間転写体ドラム２６は、例えばアルミニウムからなる円筒状の中間転写体基部６８と、この中間転写体基部６８の表面に設けられたゴム層７０と、中間転写体支持軸７２とから構成されている。この中間転写体ドラム１８の一端には中間転写体用歯車７４が設けられている。また、中間転写体ドラム１８の一端内側には空隙部５８が設けられている。
【００４４】中間転写体用歯車７４は、前述した感光体用歯車５０の歯車本体５２と同様に成形プラスチックであり、例えばＰＣ、ＰＯＭ、ナイロン等から構成されている。この中間転写体用歯車７２の外周には歯６０が形成されている。この歯６０は、感光体用歯車５０と同様に例えばインボリュートのはす歯である。また、この中間転写体用歯車７４の内周が接合部５４を構成しており、中間転写体基部６８の一端に設けられた被接合部４８に接合部５４が固定されている。接合部５４と被接合部４８との固定は、例えば接合部５４を中間転写体基部６８の被接合部４８へ圧入したり、接着剤を介して接合したり、あるいは接着剤を介して圧入することで行われる。
【００４５】補助部材６２は、同様に機械的強度（縦弾性係数又は横弾性係数）が中間転写体用歯車７４を構成する材料と同等以上の材料からなる。即ち、中間転写体用歯車７２を構成する材料（ＰＣ、ＰＯＭ、ナイロン等）と同一であってもよいが、機械的強度が大きいアルミニウム等の金属から構成することが好ましい。この補助部材６２は、先端周囲にフランジ部７６が形成され、このフランジ部７６が中間転写体基部６８及び中間転写体用歯車７４の一端に突き当たり、残りの部分が中間転写体基体６６の一端である空隙部５８に挿入されて固定されている。補助部材６２と中間転写体基部６８との固定は、補助部材６２を中間転写体基部６８へ圧入したり、接着剤を介して接合したり、あるいは接着剤を介して圧入することで行われる。
【００４６】前述した中間転写体支持軸７２は、中間転写体基部６８内に配置され、さらに該支持軸７２の一端が補助部材６２に形成された挿入孔６４に挿通され、両端が画像形成装置本体に固定されている。この中間転写体支持軸７２と補助部材６２との間には、軸受け６６が配置されており、中間転写体ドラム２６及び中間転写体用歯車７４を回転自在に支持している。
したがって、中間転写体歯車７４は、補助部材６２により接合部及び歯形成部において補強されている。
【００４７】図６において、上記画像形成装置における感光体ドラムの回転ムラ周波数に対する感光体ドラムの回転ムラの測定結果を示す。補助部材を設けない（ａ）の場合には、一つの噛み合い周波数成分における歯車の噛み合い変動が目標とする△ＶＯ−ｐ＞０．３となることがあるのに対し、補助部材を設けた（ｂ）の場合には、△ＶＯ−ｐ＜０．３とすることができ、これにより図１に示したように、画像濃度ムラの認知限界以下にすることができた。
【００４８】図７において、感光体ドラム１８の駆動部分に関する第１の変形例が示されている。この第１の変形例は、感光体用歯車５０をリング歯車としたもので、前述した中間転写体ドラムに用いた構造と同様であり、同一部分については同一番号を付してある。この第１の変形例においては、感光体ドラム５０の接合部５４の外周に感光体用歯車５０が固定され、接合部５４の内周に補助部材６２が固定されているものである。
【００４９】図８において、感光体ドラム１８の駆動部分に関する第２の変形例が示されている。この第２の変形例は、感光体用歯車５０をフランジ歯車としたもので、前述した実施形態と同一部分については同一番号を付してある。この第２の変形例においては、接合部５４と歯形成部５６とは、断面直線である円筒から一体に構成され、空隙部５８及び補助部材６２もこれに対応して円柱状に形成されている。また、軸受け６６は、感光体ドラム１８の外周に設けられ、この軸受け６６を介して感光体ドラム１８及び感光体用歯車５０が画像形成装置本体に回転自在に支持されており、この第２の変形低においては前述した感光体支持軸が省略された構成となっている。
【００５０】図９において、感光体ドラム１８の駆動部分に関する第３の変形例が示されている。この第３の変形例は、感光体用歯車５０をフランジ歯車としたもので、前述した実施形態と同一部分については同一番号を付してある。この第３の変形例においては、第２の変形例と同様に軸受け６６が感光体ドラム１８の外周に設けられている。
【００５１】図１０において、感光体ドラム１８の駆動部分に関する第４の変形例が示されている。この第４の変形例は、感光体用歯車５０をフランジ歯車としたもので、前述した実施形態と同一部分については同一番号を付してある。この第４の変形例においては、歯車本体５２の内部に２つの空隙部５８ａ，５８ｂが形成され、歯車本体５２自体が肉薄としつつ補強されている。そして、空隙部５８ａ，５８ｂのそれぞれに補助部材６２ａ，６２ｂが固定されてものである。
【００５２】図１１において、感光体ドラム１８の駆動部分に関する第５の変形例が示されている。この第５の変形例は、感光体用歯車５０をリング歯車としたもので、前述した実施形態と同一部分については同一番号を付してある。この第５の変形例においては、感光体歯車５０が感光体基部４２の一端である被接合部４８の外周に固定され、フランジ部７６を有する補助部材６２が被接合部４８の内周に固定され、軸受け６６が感光体用歯車５０の手前で感光体基部４２の外周に設けられている。
【００５３】図１２において、感光体ドラム１８の駆動部分に関する第６の変形例が示されている。この第６の変形例は、感光体用歯車５０をリング歯車としたもので、前述した実施形態と同一部分については同一番号を付してある。この第６の変形例においては、感光体基部４２内と感光体用歯車５０の側面とにそれぞれ空隙部５８ａ，５８ｂが形成されている。そして、感光体基部４２内の第１の空隙部５８ａには、フランジ部７６を有する円柱状の第１の補助部材６２ａが、感光体用歯車５０の側面には、リング状の第２の補助部材６２ｂがそれぞれ固定されている。
【００５４】図１３において、画像形成装置１０の第２例が示され、画像形成装置１０は転写ベルト７８を有するタンデム式のものであり、転写ベルト７８が支持ロール８０により図中矢印方向に回転されるようになっている。この転写ベルト７８に対向してブラック、イエロー、マゼンダ及びシアン用の４つの感光体ドラム１８ａ〜１８ｄが配置されている。また、この感光体ドラム１８ａ〜１８ｄに対応して露光装置２０ａ〜２０ｄが設けられており、この露光装置２０ａ〜２０ｄは、画像処理装置１６からの画像データに応じて感光体ドラム１８ａ〜１８ｄに潜像を形成する。
【００５５】感光体ドラム１８ａ〜１８ｄの周囲には、感光体ドラム１８ａ〜１８ｄを一様に帯電する帯電装置（図示せず）、露光装置２０ａ〜２０ｄにより形成された感光体ドラム１８ａ〜１８ｄの潜像をトナーにより可視像化する現像装置２４ａ〜２４ｄ、トナーをシートに転写するよう転写ベルト７８を挟んで設けられた転写装置（図示せず）及びシートに転写されなかったトナーを掻き落とすクリーナ８２ａ〜８２ｄが配置されている。
【００５６】シートトレイ３２からの繰り出されたシートは、レジストロール３６を通って転写ベルト７８により搬送されて各感光体１８ａ〜１８ｄに形成されたトナー像が転写され、さらに定着装置３８を通ってトナー像が定着されて排出される。
【００５７】図１４において、上記感光体ドラム１８ａ〜１８ｄを駆動するための駆動系が示されている。モータである駆動原８４からは駆動軸８６が延ばされ、この駆動軸８６にウォーム歯車８８ａ〜８８ｄが固装されている。感光体ドラム１８ａ〜１８ｄには感光体用歯車５０ａ〜５０ｄが設けられ、この感光体用歯車５０ａ〜５０ｄにウォーム歯車８８ａ〜８８ｄが噛みあっており、駆動原８４からの駆動力が感光体ドラム１８ａ〜１８ｄに伝達される。感光体用歯車５０ａ〜５０ｄには前述した補助部材６２ａ〜６２ｄが設けられており、各感光体ドラム１８ａ〜１８ｄに生じる回転ムラを小さくするようにしてある。
【００５８】図１５において、画像形成装置１０の第３例が示され、画像形成装置１０は中間転写ベルト９０を有するタンデム式のものであり、中間転写ベルト９０が支持ロール７６により図中矢印方向に回転されるようになっている。この中間転写ベルト９０には、前述した第２例と同様に、ブラック、イエロー、マゼンダ及びシアン用の４つの感光体ドラム１８ａ〜１８ｄと、この感光体ドラム１８ａ〜１８ｄに対応して露光装置２０ａ〜２０ｄとが設けられており、この露光装置２０ａ〜２０ｄは、画像処理装置１６からの画像データに応じて感光体ドラム１８ａ〜１８ｄに潜像を形成する。
【００５９】感光体ドラム１８ａ〜１８ｄの周囲には、感光体ドラム１８ａ〜１８ｄを一様に帯電する帯電装置（図示せず）、露光装置２０ａ〜２０ｄにより形成された感光体ドラム１８ａ〜１８ｄの潜像をトナーにより可視像化する現像装置２４ａ〜２４ｄ、トナーを中間転写ベルトに転写するよう中間転写ベルト９０を挟んで設けられた一次転写装置９２ａ〜９２ｄ及び中間転写ベルト７８に転写されなかったトナーを掻き落とすクリーナ８２ａ〜８２ｄが配置されている。
【００６０】シートトレイ３２からの繰り出されたシートは、レジストロール３６を通り、二次転写装置９４により中間転写ベルト９０に転写されたトナー像が転写され、さらに定着装置３８を通ってトナー像が定着されて排出される。
【００６１】この第３例においても、感光体ドラム１８ａ〜１８ｄは第２例と同様の駆動伝達装置により駆動されるものである。
【００６２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、歯車又は回転部材に形成された空隙部に補助部材を設けたので、歯車又は歯車と回転部材との接合部分を補強することができ、ねじり方向又は曲げ方向の剛性を高くし、回転伝達誤差を低減し、高精度なか移転伝達を可能とすることができる。特に画像形成装置の像担持体の駆動伝達装置に適用した場合は、像担持体の回転ムラを少なくし、画像濃度ムラを少なくすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の課題を説明するための濃度ムラ許容値と像担持体の回転ムラとの関係を示す説明図である。
【図２】本発明の課題を説明するための歯車剛性の低下によって変化量が増加することを示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係る画像形成装置の第１例を示す側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いた感光体駆動部分を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いた中間転写体駆動部分を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る画像形成装置において回転ムラ周波数に対する感光体ドラムの回転ムラとの関係を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いられる感光体駆動部分の第１の変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いられる感光体駆動部分の第２の変形例を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いられる感光体駆動部分の第３の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いられる感光体駆動部分の第４の変形例を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いられる感光体駆動部分の第５の変形例を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いられる感光体駆動部分の第６の変形例を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る画像形成装置の第２例を示す側面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る第２例の画像形成装置に用いた感光体駆動部分を示す側面図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る画像形成装置の第３例を示す側面図である。
【符号の説明】
１０ 画像形成装置
１８、１８ａ〜１８ｄ 感光体ドラム
２６、２６ａ、２６ｂ、２８ 中間転写ドラム
４２ 感光体基部
４４ 感光層
４６ 感光体支持軸
５２ 歯車本体
５４ 接合部
５６ 歯形成部
５８ 空隙部
６０ 歯
６６ 軸受け
６８ 中間転写体ドラム
７０ ゴム層
７２ 中間転写体支持軸
７４ 中間転写体用歯車
７８ 転写ベルト
８４ 駆動原
Claims (8)
- 歯が外周に形成された歯車本体と、この歯車本体の内側に設けられた空隙部と、前記歯車本体を構成する材料よりも機械的強度が同等以上である材料からなり、前記空隙部に配置され、かつ前記歯車本体に固定された補助部材とを有する歯車。
- 中空の回転部材を接合する接合部を有する歯車本体と、この歯車本体の接合部内側に設けられた空隙部と、前記接合部を構成する材料よりも機械的強度が同等以上である材料からなり、前記空隙部に配置され、かつ前記接合部に固定された補助部材とを有する歯車。
- 前記歯車本体は成形プラスチックからなる請求項１又は２記載の歯車。
- 歯車と、この歯車が固定された回転部材と、前記歯車及び前記回転部材の少なくとも一方内側に設けられた空隙部と、前記空隙部に配置され、かつ前記歯車又は回転部材に固定された補助部材とを有する駆動伝達装置。
- 歯が外周に形成された歯形成部を有する歯車と、この歯車が固定された被接合部を有する回転部材と、前記歯車の歯形成部及び前記回転部材の被接合部の内側に設けられた空隙部と、前記空隙部に配置され、かつ前記歯形成部及び被接合部の少なくとも一方に固定された補助部材とを有する駆動伝達装置。
- 前記歯車は、フランジ歯車からなり、フランジ状の歯形成部と、この歯形成部に続いて形成された接合部とを有し、この接合部に回転部材の被接合部が接合されてなる請求項４又は５記載の駆動伝達装置。
- 前記歯車は、リング歯車からなり、内側に回転部材が接合されてなる請求項４又は５記載の駆動伝達装置。
- 前記回転部材は、薄肉円筒状の像担持体からなる請求項４乃至７いずれか記載の駆動伝達装置。
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