JP2005076784A - 駆動装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 安価な構成で高精度な駆動を実現する駆動装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 互いに噛み合う少なくとも一対のはす歯ギア対を用いて駆動力を伝達するとともに、前記はす歯ギアとして、歯部の内周及び一側面に空隙部が設けられギアを用いた駆動装置において、前記少なくとも一対のはす歯ギア対の噛み合いにより発生するスラスト力の方向が、ギアの側面に空隙部が相対的に多い側から、空隙部が相対的に少ない側に向けて作用するように、前記少なくとも一対のはす歯ギア対を噛み合わせるように構成して課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電子写真技術を用いて画像を形成するプリンターやファクシミリ、あるいは複写機等の画像形成装置に用いられる駆動装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。

特開平９−８０８４０号公報 特開平５−７２８６２号公報 特開２０００−８９６０８号公報 特開２０００−８９６０９号公報 特開２０００−８９６１０号公報 特開２００１−２４１５３６号公報 特開平６−１１０１６号公報 特許第３３３２５８２号公報

従来、この種の電子写真技術を用いて画像を形成するプリンターやファクシミリ、あるいは複写機等の画像形成装置においては、感光体ドラムの端部に設けられた感光体駆動ギアや、中間転写ドラムの端部に中間転写体駆動ギア等の像担持体ギアによって、感光体ドラムや中間転写ドラム等の像担持体を回転駆動し、白黒やフルカラーの画像を形成するように構成されている。

ところで、上記プリンターやファクシミリ、あるいは複写機等の画像形成装置においては、感光体駆動ギアや中間転写体駆動ギア等の像担持体ギアの不良が、直ちに画像欠陥へと繋がるという性質上、これらの感光体駆動ギアや中間転写体駆動ギア等の像担持体ギアには、高噛み合い率、高伝達率、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。

図１２は、カラープリンタなどの画像形成装置において、濃度ムラの許容値と像担持体ドラムの速度変動率△Ｖ0-p(%)との関係を示すものである。

同図において、出力画像の濃度ムラが認知可能となる像担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△Ｖ0-p(%)において約０．３％であり、これ以上の速度変動率が発生すると、出力画像の濃度ムラが認知可能となり問題となってしまう。そのため、上記感光体駆動ギアや中間転写体駆動ギア等の像担持体ギア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。

従来における画像形成装置では、感光体および中間転写体用の駆動ギアとして、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、はす歯ギアを用いて像担持体ドラムヘ駆動力を伝達する技術が種々提案されている（例えば、特開平９−８０８４０号公報、特開平５−７２８６２号公報参照) 。

一般に、駆動力を伝達するギアとしてはす歯ギアを用いた場合には、すぐ歯（平歯）ギアを用いた場合と比較して、噛み合い率を大きく取り易く、駆動ギアと従動ギアとの噛み合いがゆっくりと行われるため、従動ギア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、ギアを用いて駆動力を伝達する場合には、歯のたわみやギアの捩れ等によって回転ムラが発生するという技術的課題は避けられない。

すなわち、駆動ギアが従動ギアと噛み合って従動ギアを回転駆動する際に、駆動ギアの歯と従動ギアの歯とは所定の時間だけ互いに接触しているが、その時間が経過し、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となり、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微小な振動を発生させ、従動ギアに周期的（ギア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となってしまう。また、はす歯ギアのように噛み合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やギアのねじれが生じ、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ことになる。

近年は、画像形成装置の小型化が進み、図１３に示すように、像担持体を駆動するギアと薄肉円筒状の像担持体とを一体的に形成する成形プラスチックによるフランジギアが多く使用されている（特開平８−６４３７号公報、特開２０００−８９６０９号公報、特開２０００−８９６１０号公報号公報等参照) 。

しかし、上記成形プラスチックギアは、製作上の問題点として肉厚を大きくしづらいという点がある。成形プラスチックギアは、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、生産性が低下し、量産性に問題が生じる。また、樹脂の収縮に起因するひけ等の問題も発生し易くなり、成形ギア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ギアにおいても、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るように構成されている。そのため、肉抜きされたフランジギアの場合には、剛性が低下するため、負荷が大きくかかる場合などにはギアに変形が生じ、回転精度に影響を与えてしまう。更に、近年の小型化によって感光体ドラム等の小径化も進み、フランジギアも小径化されてきており、剛性は低下する方向になっている。

このように、ギアの剛性が低下することによって回転精度へ与える影響としては、次のことが挙げられる。ギアの歯面にかかる荷重やギア剛性は、噛み合いの進行によって変化していくため、ギア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、ギアの変形量の変化は、そのまま回転伝達誤差となるため、噛み合い周期に応じた回転変動や振動となって現れる。図１４は、その傾向を示すのである。ギアの剛性が低下するということは、図中△Ｋが同一であり、同一の荷重が加わったとしても、剛性が低下することにより剛性変化による変形量ΔＸ１は、大きくなる。そのため、回転伝達誤差が大きくなるということを示している。

そこで、このような技術的課題を解決するための先行技術として、例えば、特開平５−４５９５６号公報では、ギアのボス部を金属にして剛性を高めたり、特開平１１−１２５３２５号公報では、ギアの肉抜き部にリブを設けて剛性を高めている。従来はこのようにギア単体の回転方向（ねじり方向）の剛性を上げることに着目して改善が行なわれてきた。

しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、近年の画像形成装置では、カラー化等に伴ってより高画質の画像が要求されており、かつ、低コストの画像形成装置も同時に要求されるようになってきている。かかる画像形成装置において、感光体ドラム等を回転駆動するプラスチック成形ギアなども、同時に、高い回転ムラ精度が要求されてきており、プラスチック成形ギアの高剛性化も着目されるようになってきている。

しかしながら、従来は、特開平５−４５９５６号公報に開示されているように、ギアのボス部を金属にして剛性を高めたり、特開平１１−１２５３２５号公報に開示されているように、ギアの肉抜き部にリブを設けて、より複雑な形状で製造したりする必要があるため、コストアップを招くという問題点を有していた。

さらに、従来は、ギアの回転方向の剛性にのみ注目し、この回転方向のねじり剛性の改善が中心であった。

ここで、図１５は一般的な画像形成装置の像担持体の駆動ギア列を示すものである。この駆動ギア列では、駆動モーター３００に設けられたギア３０１から、アイドラーギア３０２に回転が伝達され、更に像担持体３０４の軸上のギア３０５へと駆動が伝達される。ここで、ギアとしては、前述したように、回転ムラを小さくするために効果があるはす歯ギアが使用されている。はす歯ギアは、歯がねじれているため、当該歯のねじれ方向と回転方向により図の矢印に示すように、各ギアにスラスト方向の力、つまりスラスト力が発生する（図１５参照）。また、上記プラスチック成形ギアの場合には、図１６に示すように、薄肉化等のため、肉抜きがされており、図１６（Ａ）に示すように、軸方向に沿って対称に肉抜きされていればよいが、成形型の構造を簡単にし、コストを下げるためや設計上の都合によって、図１６（Ｂ）に示すように、片側のみ肉抜きされた形状のものが多く用いられている。また、実際のプラスチック成形ギアの場合には、成形工程等の都合上、片側のみ肉抜きされた形状ではなく、図１６（Ｃ）に示すように、片側（図中、右側）が相対的に多く肉抜きされ、反対側（図中、左側）が相対的に少なく肉抜きされた形状となる場合も多い。

このような形状のギアで構成したギア列を示したものが図１７である。ギア３０１は、モーターの軸に取り付けられたギアであり、小径のものであるため、一般的にはモーター軸に直接歯を形成したり、金属製のギアを使用している。また、ギア３０２，３０５に関しては、プラスチック成形ギアを用い、図１６（Ｂ）や（Ｃ）に示すように、片側のみが肉抜きされているか、片側が相対的に多く肉抜きされている。

したがって、上記の如く肉抜きされたギアでは、ギア面に伝わる駆動力が、軸からフランジ部を介して伝達されるため、相対的に肉抜き量が少ないフランジ部をフレームに近く配置し、回転軸の倒れを小さくするためにすべてのギアを、肉抜きの多い側から肉抜きの少ない側に向いた方向が図１７に示すようにフレームに対して外側を向くように装着されている。

すると、ギア３０５は、図１８（Ａ）に示すように、軸方向に沿ってスラスト力Ｆが働くと、肉抜きが片側のみなので、スラスト方向のみの変形ではなく、円周方向中心に向かっても変形する。この場合、ギアの円周方向中心に向かう方向は、ギア同士が噛み合うギアから離れる方向であるため、容易に変形することになる。そのため、ギア３０２に関しては、逆に、図１８（Ｂ）に示すように、円周方向外側に向かって変形する。しかし、ギアの変形方向が噛み合うギアに食い込む方向であるため、変形し難いことになる。このように、図１８（Ａ）に示すようなギア３０５の変形が発生すると、図１９に示すように、ギアの噛合い点が移動し、そのまま回転伝達誤差となるため、噛み合い周期の同転変動、振動となって現れ、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という問題点を有していた。

そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、安価な構成で高精度な駆動を実現する駆動装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載された発明は、互いに噛み合う少なくとも一対のはす歯ギア対を用いて駆動力を伝達するとともに、前記はす歯ギアとして、歯部の内周及び一側面に空隙部が設けられギアを用いた駆動装置において、前記少なくとも一対のはす歯ギア対の噛み合いにより発生するスラスト力の方向が、ギアの側面に空隙部が相対的に多い側から、空隙部が相対的に少ない側に向けて作用するように、前記少なくとも一対のはす歯ギア対を噛み合わせたことを特徴とする駆動装置である。

また、請求項２に記載された発明は、互いに噛み合う少なくとも一対のウオームギア対を用いて駆動力を伝達するとともに、前記ウオームギアとして、歯部の内周及び一側面に空隙部が設けられギアを用いた駆動装置において、前記少なくとも一対のウオームギア対の噛み合いにより発生するスラスト力の方向が、ギアの側面に空隙部が相対的に多い側から、空隙部が相対的に少ない側に向けて作用するように、前記少なくとも一対のウオームギア対を噛み合わせたことを特徴とする駆動装置である。

さらに、請求項３に記載された発明は、被駆動部材を駆動装置によって回転駆動することにより画像を形成する画像形成装置において、前記駆動装置として、請求項１又は２に記載された駆動装置を用いたことを特徴とする画像形成装置である。

又、請求項４に記載された発明は、像担持体を駆動装置によって回転駆動することにより画像を形成する画像形成装置において、前記駆動装置として、請求項１又は２に記載された駆動装置を用いたことを特徴とする画像形成装置である。

更に、請求項５に記載された発明は、像担持体を駆動装置によって回転駆動することにより画像を形成する画像形成装置において、前記駆動装置の最終段として、請求項１又は２に記載された駆動装置を用いたことを特徴とする画像形成装置である。

また、請求項６に記載された発明は、駆動装置を用いて像担持体を回転駆動することにより画像を形成する画像形成装置において、前記駆動装置として、請求項１又は２に記載された駆動装置を用いたことを特徴とする画像形成装置である。

さらに、請求項７に記載された発明は、駆動装置を用いて像担持体を回転駆動することにより画像を形成する画像形成装置において、前記像担持体を駆動するすべての駆動装置として、請求項１又は２に記載された駆動装置を用いたことを特徴とする画像形成装置である。

この発明によれば、安価な構成で高精度な駆動を実現する駆動装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することができる。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る駆動装置を用いた画像形成装置としてのタンデム型のフルカラー複写機を示す概略構成図である。

図２において、このフルカラー複写機８０は、大別して、画像入力部と、画像出力部と、シート搬送部とから構成されており、当該フルカラー複写機８０の構成を、画像入力部と、画像出力部と、シート搬送部に分けてそれぞれ説明する。

画像入力部は、原稿が載置される原稿載置台７０と、この原稿載置台７０上の原稿を読み取る原稿読取装置７１と、この原稿読取装置７１によって読み取られた画像情報を処理する画像処理装置７２とを備えている。

また、画像形成部は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に対応した画像形成ステーション１０（具体的には１０Ｋ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ：図中点線で囲まれた部分）と、これらの画像形成ステーション１０に画像処理装置７２から送られてくる画像データ１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃに基づいて画像露光を施す露光装置１３（具体的には１３Ｋ〜１３Ｃ）と、各画像形成ステーション１０にて形成された画像が順次転写保持される中間転写体としての二つの第一中間転写ドラム３１（具体的には３１ａ，３１ｂ）と、一つの第二中間転写ドラム３２を備えている。

ここで、上記各画像形成ステーション１０には、像担持体としての感光体ドラム１１（具体的には１１Ｋ〜１１Ｃ）と、感光体ドラム１１の表面を所定の電位に一様に帯電する帯電ロール等からなる帯電装置１２（具体的には１２Ｋ〜１２Ｃ）と、帯電された感光体ドラム１１上に露光装置１３により書き込まれた静電潜像を各色のトナーにて現像する現像装置１４（具体的には１４Ｋ〜１４Ｃ）などの電子写真用デバイスが具備されている。

尚、各感光体ドラム１１（１１Ｋ〜１１Ｃ）と第一中間転写ドラム３１ａ，３１ｂとは、両者の電位差によってトナー像が転写されるが、両者が対峙する部分には、図示しない（一次）転写装置を設けてもよい。また、第一中間転写ドラム３１ａ，３１ｂと第二中間転写ドラム３２とは、両者の電位差によってトナー像が転写されるが、両者が対峙する部分には、図示しない（二次）転写装置を設けてもよい。

更に、シート搬送部は、用紙等の記録シートＳが積載されるシートトレイ４０、シートトレイ４０内の記録シートＳを一枚ずつ繰り出すピックアップロール４１、繰り出された記録シートＳを位置決めするレジストロール４２、第二中間転写ドラム３２上の画像を記録シートＳに転写する転写ロール４３、記録シートＳ上に転写された画像を定着する定着ロール４４、排出された記録シートＳを収容する排出トレイ４５などを備えている。

次に、上記の如く構成される複写機８０の基本的なフルカラー複写動作について説明する。

まず、ユーザーがカラー原稿の複写を行う場合には、原稿載置台７０上に原稿を載置し、図示しないユーザーインターフェイスによって複写指示を行うことによって、画像読取装置７１によって原稿の画像を走査しつつ光学的に読み取り、電気信号（画像データ）Ｉに変換する。上記画像読取装置７１から出力された画像データＩは、画像処理装置７２に入力され、当該画像処理装置７２において、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に色分解されるとともに、これら各色の画像データＩ（ＩＫ，ＩＹ，ＩＭ，ＩＣ）に、マーキングデバイス／プロセスの特性を考慮した所定の重み係数を付与する等の画像処理が施される。

一方、各画像形成ステーション１０内の感光体ドラム１１は、後述するギア駆動により、図中矢印の方向に沿って所定の速度で回転駆動される。この感光体ドラム１１の表面は、帯電装置１２により所定の電位に一様に帯電される。そして、各感光体ドラム１１（１１Ｋ〜１１Ｃ）の表面には、各露光装置１３（１３Ｋ〜１３Ｃ）によってそれぞれ画像データＩ（ＩＫ〜ＩＣ）に対応した画像光が、所定タイミングで照射されることにより、これら各感光体ドラム１１（１１Ｋ〜１１Ｃ）の表面には、露光部と非露光部との電位差による静電潜像が形成される。上記各感光体ドラム１１（１１Ｋ〜１１Ｃ）の表面に形成された静電潜像は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各現像装置１４（１４Ｋ〜１４Ｃ）によってトナーが静電的に付着されて顕像化され、トナー画像Ｔ（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）となる。

他方、第一中問転写ドラム３１ａ，３１ｂ及び第二中間転写ドラム３２も、感光体ドラムと同様ギア駆動により、図中矢印の方向へ回転駆動されている。そして、上記トナー画像Ｔ（Ｋ，Ｙ）は、感光体ドラム１１（１１Ｋ，１１Ｙ）から第一中間転写ドラム３１ａ上へ、トナー画像Ｔ（Ｍ，Ｃ）は、感光体ドラム１１（１１Ｍ，１１Ｃ）から第一中間転写ドラム３１ｂ上へと静電的に一次転写される。この際、トナー画像Ｔ（Ｋ，Ｙ）は、第一中間転写ドラム３１ａ表面で重ね合わされ、トナー画像Ｔ（Ｍ，Ｃ）は、第一中間転写ドラム３１ｂ表面で重ね合わされる。

更に、第一中間転写ドラム３１ａ上で重ね合わされたトナー画像Ｔ（Ｋ，Ｙ）は、第二中間転写ドラム３２上へ、同じく第一中間転写ドラム３１ｂ上で重ね合わされたトナー画像Ｔ（Ｍ，Ｃ）も第二中間転写ドラム３２上へと静電的に二次転写される。この際、トナー画像Ｔ（Ｋ，Ｙ）とトナー画像Ｔ（Ｍ，Ｃ）とは、第二中間転写ドラム３２表面で重ね合わされ, フルカラーのトナー画像Ｔ（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）が形成される。

このように、トナー画像Ｔ（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）が形成される間、シート搬送部においては、シートトレイ４０内の記録シートＳがピックアップロール４１により一枚取り出され、レジストロール４２へと搬送される。例えば、レジストロール４２が停止状態から所定タイミングまで回転を開始することにより、第二中間転写ドラム３２上のフルカラートナー画像Ｔ（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）が転写ロール４３とのニップ部に達するタイミングと、記録シートＳがそのニップ部分に達するタイミングとを一致させ、転写ロール４３により第二中間転写ドラム３２上のフルカラートナー画像Ｔ（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）が記録シートＳに静電的に転写される。

その後、表面にフルカラートナー画像Ｔ（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）を静電的に保持する記録シートＳは、互いに圧接する一対の定着ロール４４のニップ部分を通過する際に、各定着ロール４４からの熱と圧力とその作用によりそのフルカラートナー画像Ｔ（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）を表面に定着させ、複写機８０の外部に設けられた排出トレイ４５へと排出される。

このような複写工程を１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。

ところで、この実施の形態に係る駆動装置は、互いに噛み合う少なくとも一対のはす歯ギア対を用いて駆動力を伝達するとともに、前記はす歯ギアとして、歯部の内周及び一側面に空隙部が設けられギアを用いた駆動装置において、前記少なくとも一対のはす歯ギア対の噛み合いにより発生するスラスト力の方向が、ギアの側面に空隙部が相対的に多い側から、空隙部が相対的に少ない側に向けて作用するように、前記少なくとも一対のはす歯ギア対を噛み合わせるように構成されている。

図１はこの実施の形態１に係る駆動装置を示すものであり、当該駆動装置を複写機８０を駆動するための感光体ドラムギアに適用したものである。

駆動源としての駆動モーター６０は、図１に示すように、複写機本体のフレーム６１に取り付けられており、当該駆動モーター６０の金属製のモーター軸６２には、はす歯ギア６３が直接形成されている。この駆動モーター６０のモーター軸６２に直接形成されたはす歯ギア６３は、中間のアイドラーギア６４、及び直径の大きなアイドラーギア６５と小径のアイドラーギア６６とが一体的に連結されたダブルギア６７を介して、感光体ドラム１１のフランジギア６８と噛み合うことによって駆動装置６９を構成しており、感光体ドラム１１は、駆動モーター６０によって所定の速度で回転駆動されるように構成されている。

上記中間のアイドラーギア６４、及び直径の大きなアイドラーギア６５と小径のアイドラーギア６６とが一体的に連結されたダブルギア６７、更には感光体ドラム１１のフランジギア６８は、図３に示すように、すべてプラスチック成形されたはす歯ギアから構成されている。これらのはす歯ギア６４〜６８は、捩れ角を大きく設定した方が噛み合い率が高くなっており、噛み合い率が高い方が回転変動等の抑制には、効果的である。ただし、はす歯ギアの捩れ角が大きくなると、はす歯ギア同士が噛み合った場合のスラスト力も大きくなる。また、プラスチック成形ギアでは、歯の高精度化のためには薄肉化する必要がある。

上記感光体ドラム１１は、図４に示すように、アルミニウム等の金属などによって薄肉円筒状に形成された基体１５の表面に、ＯＰＣ等の感光層１６を塗布して構成されている。この感光体ドラム１１は、例えば、外径が３０ｍｍ程度の小径に形成されており、この実施の形態に係る駆動装置を用いて所定の速度で回転駆動される。

上記感光体ドラム１１の軸方向の一端部には、図４に示すように、はす歯ギアからなるフランジギア６８が圧入や接着等の手段で固定された状態で取り付けられている。このフランジギア６８は、外周面にはす歯ギアのギア部１７が形成されたギア本体１８と、当該ギア本体１８の軸方向一端に設けられ、感光体ドラム１１に接合するための接合部１９とから構成されている。上記フランジギア６８は、例えば、プラスチック成形によって形成されており、その材料としては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やＰＯＭ等が用いられる。

上記フランジギア６８は、ギア本体１８のギア部１７の内周面と接合部１９の内周面とが共に肉抜きされて薄肉に形成されており、ギア本体１８及び接合部１９の内部には、その軸方向の外側端及び内側端が開口した空隙部２０（肉抜き部）が設けられている。このフランジギア６８は、軸方向の内側端、つまり接合部１９の内周にも空隙部２０が設けられているが、当該接合部１９は、感光体ドラム１１の端部に嵌合されているため、剛性が高い状態となっている。これに対して、上記フランジギア６８の軸方向の外側端には、当該軸方向の外側端に向けて空隙部２０（肉抜き部）が設けられている。その結果、フランジギア６８は、ギアの軸方向内側が相対的に空隙部２０が少ない側で、ギアの軸方向外側が相対的に空隙部２０が多い側となっている。

そこで、この実施の形態では、図１に示すように、はす歯ギア対６３〜６８の噛合いにより発生するスラスト力Ｆの方向が、はす歯ギア６３〜６８の側面に空隙部２０が相対的に多い側から、空隙部２０が相対的に少ない側に向けて作用するように、はす歯ギア対６３〜６８を噛み合わせるように構成されている。

また、上記駆動装置６９としては、フランジギアを用いずに、図５に示すように、感光体ドラム１１の回転軸１１ａに取り付けられた直径の大きな駆動ギア６８’を用いて、当該感光体ドラム１１を回転駆動するように構成しても良い。

図６ははす歯ギア同士が互いに噛み合っているはす歯ギア対の噛み合いにより発生するスラスト力の方向を示したものである。

図６（Ａ）の左に示すように、駆動側のはす歯ギアが右方向に捩れており、被駆動側のはす歯ギアが左方向に捩じれている場合には、駆動側のはす歯ギアが上向きに回転し、被駆動側のはす歯ギアが下向きに回転していると、駆動側のはす歯ギアには、歯面に垂直な左向きのスラスト力Ｆが作用し、被駆動側のはす歯ギアには、歯面に垂直な右向きのスラスト力Ｆが作用する。

また、逆に、図６（Ａ）の右に示すように、駆動側のはす歯ギアが下向きに回転し、被駆動側のはす歯ギアが上向きに回転していると、駆動側のはす歯ギアには、歯面に垂直な右向きのスラスト力Ｆが作用し、被駆動側のはす歯ギアには、歯面に垂直な左向きのスラスト力Ｆが作用する。

同様に、図６（Ｂ）の左に示すように、駆動側のはす歯ギアが左方向に捩れており、被駆動側のはす歯ギアが右方向に捩じれている場合には、駆動側のはす歯ギアが上向きに回転し、被駆動側のはす歯ギアが下向きに回転していると、駆動側のはす歯ギアには、歯面に垂直な右向きのスラスト力Ｆが作用し、被駆動側のはす歯ギアには、歯面に垂直な左向きのスラスト力Ｆが作用する。

また、逆に、図６（Ｂ）の右に示すように、駆動側のはす歯ギアが下向きに回転し、被駆動側のはす歯ギアが上向きに回転していると、駆動側のはす歯ギアには、歯面に垂直な左向きのスラスト力Ｆが作用し、被駆動側のはす歯ギアには、歯面に垂直な右向きのスラスト力Ｆが作用する。

図１に示す駆動装置６９においては、中間のアイドラーギア６４と、直径の大きなアイドラーギア６５との噛み合いを見ると、図６（Ａ）の右側に該当する。したがって、上記中間のアイドラーギア６４と、直径の大きなアイドラーギア６５は、これらのはす歯ギア対の噛み合いにより発生するスラスト力Ｆの方向が、ギアの側面に空隙部２０が設けられた側から、空隙部２０が設けられていない側に向けて作用するように、はす歯ギア対６４，６５が噛み合わされている。

また、小径のアイドラーギア６６と感光体ドラム１１のフランジギア６８との噛み合いを見ると、図６（ａ）の左側に該当する。したがって、上記小径のアイドラーギア６６と感光体ドラム１１のフランジギア６８は、これらのはす歯ギア対６６，６８の噛合いにより発生するスラスト力Ｆの方向が、ギアの側面に空隙部２０が相対的に多い側から、空隙部２０が相対的に少ない側に向けて作用するように、はす歯ギア対６６，６８が噛み合わされている。

以上の構成において、この実施の形態に係る駆動装置を用いた画像形成装置としてのフルカラー複写機では、次のようにして、安価な構成で高精度な駆動を実現することが可能となっている。

すなわち、上記フルカラー複写機では、図１に示すように、駆動モーター６０によって、当該駆動モーター６０に取り付けられた駆動ギア６３、中間のアイドラーギア６４、小径のアイドラーギア６５と直径の大きなアイドラーギア６６を備えたダブルギア６７、及びフランジギア６８を介して、感光体ドラム１１が所定の速度で回転駆動され、フルカラーの画像を形成するように構成されている。

その際、上記駆動モーター６０から駆動力が伝達される中間のアイドラーギア６４と、直径の大きなアイドラーギア６５は、図１に示すように、これらのはす歯ギア対の噛み合いにより発生するスラスト力Ｆの方向が、ギアの側面に空隙部２０が相対的に多い側から、空隙部２０が相対的に少ない側に向けて作用するように、はす歯ギア対が噛み合わされている。

また、上記直径の大きなアイドラーギア６５に同軸に設けられた小径のアイドラーギア６６と、感光体ドラム１１のフランジギア６８も、図１に示すように、これらのはす歯ギア対の噛み合いにより発生するスラスト力Ｆの方向が、ギアの側面に空隙部２０が相対的に多い側から、空隙部２０が相対的に少ない側に向けて作用するように、はす歯ギア対が噛み合わされている。

そのため、上記フルカラー複写機８０において、感光体ドラム１１を回転駆動するために、安価なプラスチック成形ギアからなるはす歯ギア６４〜６８を用い、しかも、当該はす歯ギア６４〜６８を高精度に形成するために、図４に示すように、はす歯ギア６４〜６８に肉抜き部２０を片側又は片側に相対的に多く設けた場合であっても、はす歯ギア対６４〜６８の噛み合いにより発生するスラスト力Ｆの方向が、ギアの側面に空隙部２０が相対的に多い側から、空隙部２０が相対的に少ない側に向けて作用するように設定されている。

そのため、上記薄肉化された中間のアイドラーギア６４、直径の大きなアイドラーギア６５、小径のアイドラーギア６６及び感光体ドラム１１のフランジギア６８が、スラスト力Ｆによって変形しようとしても、その変形の方向は、図１（ｂ）に示すように、はす歯ギアのギア部が外周側に撓んで互いにより噛み合う方向となっており、変形が抑制される。したがって、上記薄肉化された中間のアイドラーギア６４、直径の大きなアイドラーギア６５、小径のアイドラーギア６６及び感光体ドラム１１のフランジギア６８は、駆動力を伝達する際に、ギア部の噛み合い位置が不本位にずれるようなことがなく、はす歯ギア６４〜６８の採用による高い噛み合い率を実現しつつ、ギアの変形に伴う回転変動の発生を可能な限り抑制することができる。よって、上記駆動装置６９によれば、安価な構成で高精度な駆動を実現することが可能となっている。

なお、図４に示すように、感光体ドラム１１（像坦持体）のフランジに直接ギアを設けた場合は、肉抜きが片側に偏る場合が多く、像形成体に最も近い最終段のギアであるため、ギアの変形に伴う回転変動の発生を可能な限り抑制することができ、効果も大きい。したがって、像形成体に最も近い最終段のはす歯ギア対にこの構成を実施することが最も効果が高い。

以上のように、はす歯ギア列のすべてのはす歯ギアの肉抜きとスラスト力の関係を図のような関係にすることが最も望ましいが、一部のみ実施することでも効果はある。特に噛み合いが低い周波数の場合や、像坦持体に近い場合にこの構成にすると効果が高い。

実施の形態２
図７は、この発明を適用した実施の形態２に係る複写機（画像形成装置）の断面概略図であり、記録紙に各色のトナー像を順次転写してカラー画像を得る画像形成装置の概略構成図を示すものである。

図７に示す画像形成装置１００には、レッド、グリーン、ブルーのカラーデータを処理して得られたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像データに基づいて変調されたレーザー光を出射するレーザー光源（図示せず）からの出射光を偏向する回転多面鏡等を有する露光器１１１Ｙ，１１１Ｍ，１１１Ｃ，１１１Ｋが備えられている。また、この画像形成装置１００には、図示しない帯電器によって帯電され、上記露光器１１１Ｙ，１１１Ｍ，１１１Ｃ，１１１Ｋからレーザー光の露光を受けながら回転することにより表面に静電潜像を形成する感光体ドラム１１２Ｙ，１１２Ｍ，１１２Ｃ，１１２Ｋと、それら感光体ドラム１１２Ｙ，１１２Ｍ，１１２Ｃ，１１２Ｋに形成された静電潜像を、それぞれＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナーで現像する現像器１１３Ｙ，１１３Ｍ，１１３Ｃ，１１３Ｋが備えられている。さらに、この画像形成装置１００には、駆動ロール１２１および従動ロール１２２，１２３，１２４と、それら駆動ロール１２１，従動ロール１２２，１２３，１２４間に張架された転写ベルト１３０と、用紙トレイ１４０内の記録紙１５０を所定のタイミングで送り出すレジストロール１６０と、感光体ドラム１１２Ｙ，１１２Ｍ，１１２Ｃ，１１２Ｋ上の残留トナーを除去するクリーナ１１４Ｙ，１１４Ｍ，１１４Ｃ，１１４Ｋと、記録紙１５０上に転写されたトナー像を定着する定着器１７０とが備えられている。

このように構成された画像形成装置１００では、先ず、イエロー用の感光体ドラム１１２Ｙが一様に帯電された後、露光器１１１Ｙからイエローの画像データに基づいて変調されたレーザー光が出射されて感光体ドラム１１２Ｙが露光し、これにより感光体ドラム１１２Ｙの表面にイエロー用の静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器１１３Ｙにより現像されてイエローのトナー像が形成され、レジストロール１６０によって所定のタイミングで送り出され転写ベルト１３０に担持されて矢印Ａ方向に搬送される記録紙１５０上に転写される。記録紙１５０上に転写されたイエローのトナー像の上には、次の感光体ドラム１１２Ｍ上に形成されたマゼンタのトナー像が重ね合わせるように転写され、さらに、その上に、シアンおよびブラックのトナー像が重ね合わせるように転写される。こうして、４色のトナー像が重ね合わされて形成されたカラートナー像は、定着器１７０によって定着されてカラー画像が完成する。

上記各感光体ドラム１１２は、図８及び図９に示すように、駆動源１９０によって回転駆動される駆動シャフト１９１に取り付けられたウオームギア１９２を備えた駆動伝達装置によって、各感光体ドラム１１２の端部に設けられたウオームホイール１８０等を介して回転駆動されるように構成されている。

このように、図８及び図９に示すように、ウオームギア１９２、ウオームホイール１８０で複数の感光体ドラム１１２を駆動する駆動装置６９では、両者の間に同様にスラスト力Ｆが発生し、同様にウオームホイールを図８中の断面図のような肉抜きにすることで、同様の効果が得られる。なお、図８及び図９に示すように、複数の像坦持体を駆動するウオームギアであるが、もちろん１つの像坦持体でも同様である。また、このように像坦持体の駆動ギア列に適用することが最も効果が高いが、用紙搬送駆動や、画像形成装置の現像、帯電、定着等の装置を駆動する場合に適用しても回転精度、騒音の面でも高い効果がある。

実施の形態３
図１０は、この発明を適用した実施の形態３に係る複写機（画像形成装置）の断面概略図であり、中間転写ベルト上に各色のトナー像を順次転写してカラー画像を得る画像形成装置の概略構成図を示すものである。

尚、この図１０に示す実施の形態３においては、図６に示す画像形成装置１００と同じ構成要素には同一の符号を付して説明する。

図１０に示す画像形成装置２００は、図６に示す画像形成装置１００と比較して、転写ベルト１３０が中間転写ベルト２１０に置き換えられている点と、中間転写ベルト２１０を挟んで感光体ドラム１１２Ｙ，１１２Ｍ，１１２Ｃ，１１２Ｋに対向する位置に１次転写ロール２１１Ｙ，２１１Ｍ，２１１Ｃ，２１１Ｋが配置されている点と、２次転写ロール２１２が追加されている点とが異なっている。この画像形成装置２００では、中間転写ベルト２１０を駆動ロール１２１の回転によって矢印Ｂ方向に移動して、中間転写ベルト２１０上に各感光体ドラム１１２Ｙ，１１２Ｍ，１１２Ｃ，１１２Ｋ上の各色トナー像を順次転写していくことにより、中問転写ベルト２１０上に４色のトナー像が重ね合わせるように転写され、さらに２次転写ロール２１２で記録紙１５０上に一括転写される。このようにして４色のトナー像が重ね合わされて形成されたカラートナー像が定着器１７０によって定着されてカラー画像が完成する。

図１０における各色の感光体ドラムを回転させるギア駆動系の構成は、図９と同様に構成されている。

なお、本発明は、画像形成装置のみならず、用紙搬送ベルトや中間転写ベルトで構成された図１０，図１１のような画像形成装置、又は、図示しないが、像坦持体が１つで構成されるカラー画像形成装置、その他単色の画像形成装置においても同様に適用できることは勿論である。

実施例１
この実施例１では、図２に示す実施の形態１に係る画像形成装置を実施例のモデルとして実際に試作し、出力画像の濃度ムラについて実際に調べたところ、本発明者らの実験によれば、出力画像の濃度ムラを認知限界以下に低減することができた。

図１１は上記実施例１に係る感光体ドラムの回転ムラを、図１７のように構成されたフランジギアと、図５のように構成された本発明に係るフランジギアを用いて測定した結果を示すものである。

上記図１１から明らかなように、本発明を適用することによって、ギアの噛み合い変動△Ｖ0-P を、目標レベルとする０．３％以下にすることができ、画像濃度ムラの認知限界以下にすることができた。この実施例１より、本発明の導入により、出力画像の濃度ムラ△VO-pを認知限界である０．３％以下とすることができ、小型の画像形成装置において、高度な回転精度が得られる画像形成装置を提供することができることがわかった。

図１はこの発明の実施の形態１に係る駆動装置を示す構成図である。 図２はこの発明の実施の形態１に係る駆動装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラー複写機を示す概略構成図である。 図３はこの発明の実施の形態１に係る駆動装置を示す構成図である。 図４はフランジギアの使用状態を示す断面構成図である。 図５はこの発明の実施の形態１に係る駆動装置の変形例を示す構成図である。 図６はこの発明の実施の形態１に係る駆動装置の作用を示す説明図である。 図７はこの発明の実施の形態２に係る駆動装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラー複写機を示す概略構成図である。 図８はこの発明の実施の形態１に係る駆動装置を示す構成図である。 図９はこの発明の実施の形態１に係る駆動装置を示す構成図である。 図１０はこの発明の実施の形態３に係る駆動装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラー複写機を示す概略構成図である。 図１１はこの発明の実施例１に係る駆動装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラー複写機の回転ムラを示すグラフである。 図１２は空間周波数と速度変動率との関係を示すグラフである。 図１３は従来のプラスチック成形ギアを示す断面構成図である。 図１４は従来のプラスチック成形ギアを用いた場合の回転変動を示すグラフである。 図１５は従来の駆動装置を示す構成図である。 図１６は従来の駆動装置で使用されるギアを示す断面構成図である。 図１７は従来の駆動装置を示す構成図である。 図１８は従来の駆動装置で使用されるギアを示す断面構成図である。 図１９は従来のプラスチック成形ギアの使用状態を示す説明図である。

符号の説明

６０：駆動モーター、６４：中間のアイドラーギア、６５：直径の大きなアイドラーギア６６：小径のアイドラーギア、６８：感光体ドラムのフランジギア、１７：フランジギアのギア部、１８：ギア本体、２０：空隙部（肉抜き部）、Ｆ：スラスト力。

Claims (7)

1. 互いに噛み合う少なくとも一対のはす歯ギア対を用いて駆動力を伝達するとともに、前記はす歯ギアとして、歯部の内周及び一側面に空隙部が設けられたギアを用いた駆動装置において、
   前記少なくとも一対のはす歯ギア対の噛み合いにより発生するスラスト力の方向が、ギアの側面に空隙部が相対的に多い側から、空隙部が相対的に少ない側に向けて作用するように、前記少なくとも一対のはす歯ギア対を噛み合わせたことを特徴とする駆動装置。
2. 互いに噛み合う少なくとも一対のウオームギア対を用いて駆動力を伝達するとともに、前記ウオームギアとして、歯部の内周及び一側面に空隙部が設けられたギアを用いた駆動装置において、
   前記少なくとも一対のウオームギア対の噛み合いにより発生するスラスト力の方向が、ギアの側面に空隙部が相対的に多い側から、空隙部が相対的に少ない側に向けて作用するように、前記少なくとも一対のウオームギア対を噛み合わせたことを特徴とする駆動装置。
3. 被駆動部材を駆動装置によって回転駆動することにより画像を形成する画像形成装置において、前記駆動装置として、請求項１又は２に記載された駆動装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
4. 像担持体を駆動装置によって回転駆動することにより画像を形成する画像形成装置において、前記駆動装置として、請求項１又は２に記載された駆動装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
5. 像担持体を駆動装置によって回転駆動することにより画像を形成する画像形成装置において、前記駆動装置の最終段として、請求項１又は２に記載された駆動装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
6. 駆動装置を用いて像担持体を回転駆動することにより画像を形成する画像形成装置において、前記駆動装置として、請求項１又は２に記載された駆動装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
7. 駆動装置を用いて像担持体を回転駆動することにより画像を形成する画像形成装置において、前記像担持体を駆動するすべての駆動装置として、請求項１又は２に記載された駆動装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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