JP2005214233A - 歯車機構およびそれを用いる画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２つの歯車を噛合わせる際に打痕・傷等が発生することを防止する。
【解決手段】 自身の回転中心となる第１回転軸４６ｂに対して着脱可能に設けられた被駆動歯車３５を、第１回転軸４６ｂの軸線に沿う方向である装着方向に移動して第１回転軸４６ｂに装着することにより、被駆動歯車３５と、位置決めされた駆動歯車３４とを噛合わせる歯車機構において、被駆動歯車３５を上記装着方向に移動することにより被駆動歯車３５と駆動歯車３４との噛合わせが開始される際に、被駆動歯車３５と第１回転軸４６ｂとが上記装着方向に離間するように構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置およびそれに用いられる歯車機構に関するものである。

従来から、電子写真方式の画像形成装置では、像担持体上に形成された潜像画像を現像しトナー画像を形成し、さらにそのトナー画像を搬送手段にて搬送される記録紙に転写し、そして定着することにより、記録紙上に画像を形成している。この像担持体としては、外周面に感光塗膜が形成された円筒状の感光体ドラムが一般的に使用されている。

そして、感光体ドラムは良好な画像形成を行うため定期的に交換する必要があるので、画像形成装置本体との着脱が容易なユニット構造になっている。そのため、感光体ドラムは、画像形成装置本体の回転駆動部より回転駆動力を受けることにより自身を回転させるための駆動力伝達手段を有している。

この駆動力伝達手段として、歯車、または、駆動部と被駆動部とを凹部形状と凸部形状に構成してそれぞれを係合するカップリング（継手）手段等が一般的に使用されている。

上記の駆動力伝達手段のうち歯車を用いた場合に、感光体ドラムで良好な画像を形成するためには、歯車同士の良好な噛合わせによって感光体ドラムにムラのない回転を与えることが必要であるので、たとえば特許文献１や特許文献２に記載された方法が提案されている。

しかしながら、駆動歯車と被駆動歯車とが噛合い回転するときにそれぞれの歯車の歯面が磨耗し、初期には隙間なくあるいは適正な隙間を持って噛合っていた歯車同士の噛合いにガタが生じることで、感光体ドラムに回転ムラが発生し画像品質が低下してしまう場合がある。そのため、被駆動歯車および駆動歯車のそれぞれについての回転軸同士の間隔を狭めることにより、回転軸の弾性を利用して、歯面に多少の磨耗が生じても噛合い隙間を少なく保つ方法がある。

つまり、図１１に示すように、感光体ドラム１００の内周に被駆動歯車１１０が圧入されており、該被駆動歯車１１０は回転軸１２０を中心として回転しているとする。また、被駆動歯車１１０は、該歯車と噛合い回転軸２１０を中心として回転する駆動歯車２００により回転されているとする。なお、感光体ドラム１００は、感光体ドラム１００の表面に残留したトナーを掻き取るクリーニングブレード３００により回転軸１２０の方へ付勢されている。

図１１に示すように感光体ドラム１００およびその周辺の部材が構成されている場合において、駆動歯車２００および被駆動歯車１１０のそれぞれについての回転軸１２０・２１０同士の間隔を狭めるためには、たとえば、図１２に示すように回転軸２１０を回転軸１２０の方へ傾ける構成を採用することができる。なお、図１２においては、理解を容易にするため、感光体ドラム１００等の記載は省略している。
特開２０００−１４７９４８号公報（２０００年５月２６日公開） 特開平２−２６２６６８号公報（１９９０年１０月２５日公開）

しかしながら、上述のように一方の歯車の回転軸を、他方の歯車の回転軸の方へ傾けた場合に、不注意に感光体ドラムを画像形成装置本体に装着すると、駆動歯車に被駆動歯車を激しく衝突させてしまうことがある。このような衝突が発生すると、歯面に打痕・傷が傷付いたり、歯面が変形したりして、歯車同士の噛合わせ状態が悪化し余計に感光体ドラムの回転ムラが助長されてしまうという問題が発生する。

つまり、図１３に示すように、感光体ドラム１００および被駆動歯車１１０が未だ画像形成装置本体に装着されていない状態から、図１４に示すように、同図中矢印Ａで示す方向へ感光体ドラム１００を移動して、徐々に被駆動歯車１１０を回転軸１２０に装着していくとする。

この場合において、上述したように、回転軸２１０は回転軸１２０の方へ傾くように設けられている。つまり、図１２に示すように、これら２つの回転軸は、根元付近の鉛直方向の距離（ａ）に比べて、先端付近の鉛直方向の距離（ｂ）が小さくなるように設定されている（ｂ＜ａ）。したがって、図１４に示すように、被駆動歯車１１０が、該歯車と駆動歯車２００との噛合わせが開始される位置付近にある場合に、これら２つの歯車１１０・２００は、図１５に示すような正常な状態で噛合わず、図１６に示すように互いの歯先がぶつかってしまう可能性が高い。このように両歯車の歯先同士がぶつかってしまうことにより、上述したように、歯面に打痕・傷が傷付いたり、歯面が変形したりするのである。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、２つの歯車を噛合わせる際に打痕・傷等が発生することが防止されている歯車機構およびそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の歯車機構は、上記従来の課題を解決するために、自身の回転中心となる第１回転軸に対して着脱可能に設けられた第１歯車を、該第１回転軸の軸線に沿う方向である装着方向に移動して該第１回転軸に装着することにより、該第１歯車と、位置決めされた第２歯車とを噛合わせる歯車機構において、上記第１歯車を上記装着方向に移動することにより上記第１歯車と上記第２歯車との噛合わせが開始される際に、上記第１歯車と上記第１回転軸とが上記装着方向に離間するように設定されていることを特徴としている。

上記構成によれば、第１回転軸に第１歯車を装着すべく第１歯車を装着方向に移動し、第１歯車と第２歯車との噛合わせが開始する際、第１歯車と第１回転軸とが装着方向に離間するように設定されているので、第１歯車は自身の第１回転軸に完全に装着されていない。したがって、第１歯車と第２歯車との噛合わせが開始された後に、第１歯車が第１回転軸に完全に装着され該歯車の位置決めが完了する。

これにより、これら２つの歯車の噛合わせが開始してから、第１歯車を装着方向に移動し第１歯車が第１回転軸に完全に位置決めされるまでの過程において、第２歯車の歯先に沿って第１歯車の歯先が移動していくので、第１歯車が自然に回転してスムーズにこれら２つの歯車を噛合わせることができる。

つまり、このように第１歯車と第２歯車とをスムーズに噛合わせることができる結果、これら２つの歯車のそれぞれの歯先が互いに激しく衝突し合うことを防止することができる。その結果、これら２つの歯車の歯先に打痕・傷が付いたり、該歯先が変形したりすることを防止できるという効果が奏される。

さらに、上記構成の歯車機構は、本体装置および該本体装置に対して着脱可能に設けられたユニットに用いられるものであり、上記第１歯車が、上記ユニットに設けられており、上記第２歯車が、上記本体装置に設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、第１歯車と第２歯車とが噛合った状態において本体装置側の第２歯車を回転させることにより、ユニット側の第１歯車を回転させ、ユニットの各部品を動作させることができる。ここで、ユニットを本体装置に装着する際、第１歯車と第２歯車とが激しく衝突し合うと、上述のように、これら２つの歯車に歯先に打痕が付いたりする。このように歯先に打痕が付くと、第１歯車が回転不良を起こし、第１歯車により動作されるユニット部品の動作不良を招来する可能性がある。

しかしながら、本発明では、第１歯車と第２歯車との噛合わせが開始される際に、第１歯車と第１回転軸とが装着方向に離間するように設定されていることにより、２つの歯車の噛合わせが開始してから、第１歯車が第１回転軸に完全に装着されるまでの過程において、第１歯車が自然に回転してスムーズにこれら２つの歯車を噛合わせることができる。したがって、上述した歯車同士の衝突により、歯先に打痕等が付着することを防止することができる。よって、第１歯車の回転不良およびユニット部品の動作不良を未然に防止することができるというさらなる効果が奏される。

さらに、上記構成の歯車機構においては、上記第１回転軸における上記第１歯車を装着する側の端部が、テーパ加工されていることが好ましい。上記構成によれば、第１回転軸がテーパ加工されているので、第１歯車をスムーズに回転軸に装着することができる。これにより、第１歯車と第２歯車との衝突をより効果的に防止することができ、これら２つの歯車の歯先に打痕等が付着することをより効果的に防止することができるというさらなる効果が奏される。

さらに、上記構成の歯車機構においては、上記第２歯車の回転中心となる第２回転軸と上記第１回転軸との距離は、上記第１歯車を装着する手前側の距離が、上記第１歯車を装着する奥側の距離よりも狭くなるように設定されていることが好ましい。

上記構成によれば、第１回転軸と第２回転軸との距離を狭くすることで、第１歯車と第２歯車とを噛合わせたときの噛合い隙間をなくし、これら２つの歯車を互いに噛合わせる方向へ初期応力を発生させることができる。したがって、両歯車に動力が伝達された時に発生する圧力により、両歯車の回転軸同士の間隔が広くなることを防止し、バックラッシュが０の状態で両歯車を互いに噛合せ、長期間に亘って両歯車の回転ムラを低減することができるというさらなる効果が奏される。

さらに、上記構成の歯車機構においては、上記第１回転軸および上記第２回転軸のいずれか一方が、他方の回転軸に向かって倒れるように設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、一方の回転軸を他方の回転軸に向かって倒すという簡易な構成により、両方の歯車の回転軸同士の距離を狭くすることができる。したがって、簡易な構成により両歯車の噛合い隙間をなくすことができ、長期間に亘って両歯車をムラなく回転させることができるというさらなる効果が奏される。

さらに、上記構成の歯車機構においては、上記第１歯車と上記第２歯車との噛合わせが開始される際に、上記第１歯車の中心軸線と上記第２歯車の中心軸線との距離が、これら２つの歯車のそれぞれについての歯先円の半径を合計した値以下に設定されていることが好ましい。

上記構成によれば、第１歯車と第２歯車との噛合わせが開始される際に、これら２つの歯車のそれぞれの歯先を互いにわずかに接触させることができる。したがって、両歯車同士の激しい衝突をより効果的に防止し、これら２つの歯車の歯先に打痕・傷が付いたり、該歯先が変形したりすることをより効果的に防止できるというさらなる効果が奏される。

さらに、上記第１歯車および上記第２歯車のいずれか一方の歯先は、他方の歯車と向き合う側の端面が面取り加工されていることが好ましい。

上記構成によれば、第１歯車を第１回転軸に装着しようとして第１歯車と第２歯車との歯先が衝突した場合、面取りされた端面に沿って両歯車が自然に回転し、２つの歯車を自然に噛合わせることができる。したがって、これら２つの歯車の歯先に打痕等が付くことをより効果的に防止することができるというさらなる効果が奏される。

また、本発明の画像形成装置は、本発明の歯車機構を用いるとともに電子写真方式を採用するものであり、上記ユニットが、上記画像形成装置に用いられる像担持体を含むものであり、上記第１歯車が、上記像担持体を回転させるものであることを特徴としている。

上記構成によれば、第１歯車と第２歯車とをスムーズに噛合わせることができる歯車機構を用いているので、画像形成装置に対してユニットを装着する際、これら２つの歯車同士が衝突し合うことにより、歯先に打痕等が付着することを防止することができる。

したがって、第１歯車の回転不良を未然に防止し像担持体をムラなく回転させることができ、良好な画質にて画像形成を行い得る画像形成装置を提供することができるという効果が奏される。

さらに、上記ユニットは、上記像担持体の表面に残留したトナーを掻き取るクリーニングブレードを、上記像担持体に対して上記第２歯車が配置されている側と同じ側に備えていることが好ましい。

上記構成によれば、クリーニングブレードおよび第２歯車が上記像担持体に対して同じ側に設けられているので、クリーニングブレードは、第１歯車と第２歯車とを離間させる方向に像担持体を付勢する。これにより、第１歯車の歯先と第２歯車の歯先とを互いにわずかに接触させることができるので、これら２つの歯車の激しい衝突をより効果的に防止できる。したがって、良好な画質にて画像形成を行い得る画像形成装置をより確実に提供することができるというさらなる効果が奏される。

本発明の歯車機構は、以上のように、第１歯車を装着方向に移動することにより第１歯車と第２歯車との噛合わせが開始される際に、第１歯車と第１回転軸とが装着方向に離間するように設定されているので、第１歯車と第２歯車との噛合わせが開始された後に、第１歯車を第１回転軸に完全に装着して該歯車の位置決めを完了させることができる。

これにより、第１歯車と第２歯車とをスムーズに噛合わせることができ、これら２つの歯車のそれぞれの歯先が互いに激しく衝突し合うことを防止することができる。したがって、これら２つの歯車の歯先に打痕・傷が付いたり、該歯先が変形したりすることを防止できるという効果を奏する。

図２に本発明の一実施形態に係るデジタル複写機（本体装置、画像形成装置）１の概略構成を示す。図２に示すように、デジタル複写機１の上面に設けられ、透明ガラスからなる原稿台２の上には、自動原稿搬送装置３が備えられている。なお、自動原稿搬送装置３は、原稿セットトレイ上にセットされた複数枚の記録紙を１枚ずつ自動的に原稿台２へ搬送する装置である。

原稿読取り部４は、原稿台２の下部に配置され、原稿台２上に載置された原稿の画像を走査して読取るものであり、第１の走査ユニット５と、第２の走査ユニット６と、光学レンズ７と、光電変換素子であるＣＣＤラインセンサ８とを有している。

第１の走査ユニット５は、原稿面上を露光する露光ランプユニット９と、原稿からの反射光像を所定の方向に反射させる第１ミラー１０とから構成されている。第２の走査ユニット６は、第１ミラー１０から反射されてくる原稿からの反射光を、光電変換素子であるＣＣＤラインセンサ８に導く第２ミラー１１と第３ミラー１２とから構成されている。光学レンズ７は、原稿からの反射光をＣＣＤラインセンサ８上に結像させるものである。

また、原稿読取り部４は、自動原稿搬送装置３との関連した動作により、自動原稿搬送装置３にて自動搬送される原稿の画像を、所定の露光位置にて読取るようになっている。この原稿読取り部４にて読取られた原稿画像は、画像データとして図示しない画像データ入力部へと送られる。画像データ入力部へと送られた画像データは、所定の画像処理が施された後、画像処理部のメモリに一旦記憶され、出力指示に応じてメモリ内から読出されて画像形成部１３における光書込み装置であるレーザ書込みユニット１４に転送される。

レーザ書込みユニット１４は、メモリから読出した画像データ、または外部の装置から転送されてきた画像データに応じて、レーザ光を出射する半導体レーザ光源と、該レーザ光を等角速度にて偏向するポリゴンミラーと、偏向されたレーザ光が感光体ドラム（像担持体）１５上において等角速度で偏向されるように補正するｆ−θレンズとから構成されている。なお、本実施形態では、書込み装置としてレーザ書込みユニット１４を用いているが、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＥＬ（electroluminescence）等の発光素子アレイを用いた固体走査型の光書込みヘッドユニットを用いてもよい。

画像形成部１３は、その他、感光体ドラム１５を所定の電位に帯電させる帯電器１６と、感光体ドラム１５上に形成された静電潜像にトナーを供給して顕像化する現像器１７と、感光体ドラム１５の表面に形成されたトナー像を記録紙に転写する転写器１８と、余分なトナーを回収するクリーニング器１９と、除電器２０とを、感光体ドラム１５の周囲に備えている。画像形成部１３で画像が転写された記録紙は、その後、定着ユニット２１に送られ画像が定着される。

画像形成部１３の排出側には、定着ユニット２１の他に、記録紙の裏面に再度画像を形成するために記録紙の前後を反転させるスイッチバック路２２と、画像が形成された記録紙に対してステープル処理等を行うとともに昇降トレイ２３を有する後処理装置２４とを備えている。定着ユニット２１にてトナー像が定着された記録紙は、必要に応じてスイッチバック路２２を経て排紙ローラ２５にて後処理装置２４へと導かれ、ここで所定の後処理が施された後に排出される。

給紙部２６は、画像形成部１３の下方に配設されており、本体に備えられた手差トレイ２７と、両面印刷ユニット２８と、記録紙トレイ２９と、多段給紙部３０に備えられた記録紙トレイ３１・３２とから構成されている。また、給紙部２６は、これらのトレイ２７・２９・３１・３２から転写器１８が配置された転写位置へと記録紙を搬送する搬送手段３３を備えている。

また、両面印刷ユニット２８は、記録紙を反転させるスイッチバック路２２に通じており、記録紙の両面に画像形成を行う時に用いられる。なお、両面印刷ユニット２８は通常の記録紙カセットと交換可能な構成となっており、両面印刷ユニット２８を通常の記録紙カセットに置き換えた構成とすることも可能となっている。

上記構成のデジタル複写機１において、感光体ドラム１５は、該感光体ドラム１５に設けられる被駆動歯車（図示せず）と噛合う駆動歯車（第２歯車）３４により回転される。本実施の形態のデジタル複写機１は、この駆動歯車３４および被駆動歯車に係る構成に特徴があるので、以下にこの特徴的な構成をより具体的に説明する。

図３に示すように、感光体ドラム１５を回転するための構成として、フランジ３６と、第１ドラム回転部材３７と、第２ドラム回転部材３８とが、感光体ドラム１５の周辺に設けられている。

フランジ３６は、駆動歯車３４と噛合う被駆動歯車（第１歯車）３５がその外周に形成されているとともに、アルミニューム製の感光体ドラム１５の内周に圧入される圧入部３９が、その端部に形成されている。さらに、フランジ３６には、被駆動歯車３５を回転軸に取り付けるための取付孔５１が穿設されている。そして、駆動歯車３４の回転に対応してフランジ３６における被駆動歯車３５が回転することにより、感光体ドラム１５が回転するようになっている。なお、フランジ３６は、ＰＣ（ポリカーボネート樹脂）により形成されている。

また、第１ドラム回転部材３７は、ＰＯＭ（ポリアセタール樹脂）製のものであり、感光体ドラム１５側の外周に駆動歯車３４が形成されているとともに、感光体ドラム１５と反対側の外周に歯車４０が形成されている。さらに、第１ドラム回転部材３７は、ＳＵＳ製の第２回転軸４１を中心として回転される。なお、第２回転軸４１には、段差部４２および位置決めプレート４３が形成されており、第１ドラム回転部材３７は、段差部４２と位置決めプレート４３との間に挟持されることにより、第２回転軸４１の軸方向へ移動しないように位置決めされている。

また、第２ドラム回転部材３８は、第１ドラム回転部材３７の歯車４０と噛合う歯車４４が感光体ドラム１５側の外周に形成されているとともに、感光体ドラム１５と反対側の外周に歯車４５が形成されている。歯車４５は、デジタル複写機１に設けられる図示しないモータ等の駆動装置によって回転されるものである。

また、フランジ３６および第２ドラム回転部材３８は、ＳＵＳ製の第４回転軸４６を中心として回転される。すなわち、第４回転軸４６は、第２ドラム回転部材３８の回転軸となる第３回転軸４６ａと、フランジ３６の回転軸となる第１回転軸４６ｂとが、中心軸が共通化されるように一体成型されたものである。なお、第３回転軸４６ａと第１回転軸４６ｂとは必ずしも一体成型されている必要は無く、別個に形成されていてもよい。

さらに、第１回転軸４６ｂの先端側、すなわち該軸と第３回転軸４６ａとが接する側と反対側には、被駆動歯車３５を第１回転軸４６ｂにスムーズに挿入するための位置決めガイド４６ｃが形成されている。この位置決めガイド４６ｃの構成については後述する。

また、第２回転軸４１と第４回転軸４６とは、従来技術の欄において説明した図１２のように構成されていてもよい。つまり、第２回転軸４１および第４回転軸４６に関し、根元付近の鉛直方向の距離に比べて、先端付近の鉛直方向の距離が小さくなるように設定することにより、第２回転軸４１が第４回転軸４６の方へ傾くように構成してもよい。これにより、被駆動歯車３５および駆動歯車３４のそれぞれについての回転軸同士の間隔を狭めることができるので、これら２つの回転軸の弾性を利用して、これら２つの歯車の歯面に多少の磨耗が生じても、両歯車の噛合い隙間を少なく保つことが可能となる。

なお、「根元付近の鉛直方向の距離」とは、フレーム４８に対する取付位置における第２回転軸４１の中心と、フレーム４８に対する取付位置における第４回転軸４６の中心との間に形成される鉛直方向の距離である。また、「先端付近の鉛直方向の距離」とは、第２回転軸４１の先端位置における第２回転軸４１の中心と、第４回転軸４６の先端位置における第４回転軸４６の中心との間に形成される鉛直方向の距離である。

さらに、感光体ドラム１５の外径が約３０ｍｍで歯車のモジュールが０．７である場合には、上記根元付近の鉛直方向の距離ａ（図１２参照）と、先端付近の鉛直方向の距離ｂ（図１２参照）との差（ａ−ｂ）が、約０．４ｍｍに設定されていることが好ましいが、必ずしもこの値に限定されるものではない。

また、フランジ３６および感光体ドラム１５を保護するためのハウジング４７の取付孔４７ａが、第３回転軸４６ａの外周に圧入されている。さらに、感光体ドラム１５は、クリーニング器１９に設けられるクリーニングブレード１９ａにより第１回転軸４６ｂの方へ付勢されている。

さらに、第２回転軸４１および第４回転軸４６は、デジタル複写機１のフレーム４８に支持されている。なお、これらの回転軸４１・４６は、必ずしもフレーム４８により支持されている必要は無い。すなわち、第４回転軸４６における第１回転軸４６ｂを第３回転軸４６ａと別個に構成するとともに、デジタル複写機１に対して着脱自在に設けられる感光体ドラムユニット（図示せず）に第１回転軸４６ｂを設けてもよい。そして、感光体ドラムユニットに設けられた第１回転軸４６ｂが、デジタル複写機１の所定位置に挿入されるように構成してもよい。なお、感光体ドラムユニットとは、感光体ドラムおよび感光体ドラムの周辺部品をユニットとして構成することにより、デジタル複写機１に対して感光体ドラムを交換可能とするためのものである。

このような構成によれば、歯車４５の回転に伴い、第２ドラム回転部材３８も回転する。そして、第２ドラム回転部材３８の回転が歯車４０・４４を介して第１ドラム回転部材３７に伝達され、第１ドラム回転部材３７の回転が歯車３４・３５を介してフランジ３６に伝達される結果、感光体ドラム１５が回転される。

そして、本実施の形態のデジタル複写機１に関して特徴的であるのは、駆動歯車３４と被駆動歯車３５との噛合いが開始された後に、被駆動歯車３５の位置決めが完了する点である。つまり、図１に示すように、駆動歯車３４との噛合わせが開始する位置に被駆動歯車３５がある場合に、第１回転軸４６ｂの先端部の周縁５０と、フランジ３６に形成された取付孔５１の挿入側の周縁５１ａとが、第１回転軸４６ｂの軸線方向に離間するように設けられている点に特徴がある。

なお、「第１回転軸４６ｂの先端部の周縁」とは、第１回転軸４６ｂに対して被駆動歯車３５を装着する側にある第１回転軸４６ｂの端部の周縁を意味している。また、「第１回転軸４６ｂの先端部の周縁」は、第１回転軸４６ｂと位置決めガイド４６ｃとの継ぎ目により形成される縁ということもできる。さらに、「取付孔５１の挿入側の周縁」とは、取付孔５１において第１回転軸４６ｂを挿入する側にある端部の周縁を意味している。

上記のように構成することにより、以下の利点が得られる。すなわち、図４に示すように感光体ドラム１５、フランジ３６、およびハウジング４７が未だデジタル複写機１に装着されていない状態から、感光体ドラム１５等を同図中矢印Ｂで示す方向に移動させることにより、図１に示すように、駆動歯車３４と被駆動歯車３５との噛合いが開始する。なお、感光体ドラム１５、フランジ３６、およびハウジング４７を矢印Ｂで示す方向に移動することは、これらの部材が含まれた感光体ドラムユニットをガイドレール５２（図２参照）に沿ってスライドさせることにより実現されている。

そして、駆動歯車３４と被駆動歯車３５との噛合わせが開始する際、これら２つの歯車の歯先は相互に接触しあう（図５参照）。そして、さらに感光体ドラムユニットを図中矢印Ｂの方向へ移動させていくと、駆動歯車３４の歯先に沿って被駆動歯車３５の歯先が移動していくので、図３に示すように被駆動歯車３５の位置決めが完了するまでの間、被駆動歯車３５が自然に回転してスムーズにこれら２つの歯車を噛合わせることができる。

つまり、このように駆動歯車３４と被駆動歯車３５とをスムーズに噛合わせることができる結果、これら２つの歯車のそれぞれの歯先が互いに激しく衝突し合うことを防止することができる。その結果、本実施形態のデジタル複写機１は、これら２つの歯車の歯先に打痕・傷が付いたり、該歯先が変形したりすることにより感光体ドラム１５の回転にムラが発生することが防止されているという利点がある。

さらに、駆動歯車３４の歯先と被駆動歯車３５の歯先との激しい衝突をより効果的に防止するためには、これら２つの歯車の噛合わせが開始する際、両歯車の歯先同士がわずかに接触していることが好ましい。このためには、たとえば、駆動歯車３４および被駆動歯車３５のそれぞれについての歯先円の半径を合計した値をＤ、被駆動歯車３５の回転中心となる軸線と第２回転軸４１の軸線との距離をＬ、第１回転軸４６ｂの軸線と第２回転軸４１の軸線との距離をａとした場合、Ｄ≧Ｌ＞ａが満たされていることが好ましい。なお、値Ｌは、被駆動歯車３５が駆動歯車３４との噛合わせが開始される位置にある場合に算出されるものであり、値ａは、第２回転軸４１および第４回転軸４６のそれぞれとフレーム４８との取付位置において算出される値である。

さらに、上述したように、感光体ドラム１５は、クリーニングブレード１９ａにより第１回転軸４６ｂの方へ付勢されている。このようにクリーニングブレード１９ａが感光体ドラム１５を付勢する方向は、駆動歯車３４と被駆動歯車３５とを離間させる方向に一致している。したがって、感光体ドラム１５をクリーニングブレード１９ａにより付勢することにより、被駆動歯車３５と駆動歯車３４との噛合わせが開始される際に、これら２つの歯車のそれぞれの歯先が互いにわずかに接触するように構成されているともいえる。

さらに、被駆動歯車３５をスムーズに第１回転軸４６ｂに装着することによっても、歯車３４・３５同士の激しい衝突を効果的に防止することができる。上記記載において詳述しなかった位置決めガイド４６ｃは、被駆動歯車３５をスムーズに第１回転軸４６ｂに装着するために設けられるものである。

つまり、位置決めガイド４６ｃは、第１回転軸４６ｂの中心軸に沿って第１回転軸４６ｂに近づくにつれて、その半径が第１回転軸４６ｂのものと一致するようなテーパ形状に形成されている。これにより、被駆動歯車３５を第１回転軸４６ｂに装着する際には、位置決めガイド４６ｃの側壁に沿って被駆動歯車３５が移動するので、被駆動歯車３５をスムーズに第１回転軸４６ｂに装着することができる。

なお、位置決めガイド４６ｃは、図３に示したようなテーパ形状に限定されるものではない。すなわち、図６に示すように、位置決めガイド４６ｃを、傾斜部４６ｄと、延長部４６ｅと、案内部４６ｆとを備えている構成としてもよい。

ここで、傾斜部４６ｄは、第１回転軸４６ｂの中心軸に沿って第１回転軸４６ｂに近づくにつれてその半径が第１回転軸４６ｂのものと一致するように形成される。また、延長部４６ｅは、円柱状の部材であり、その円柱の半径は、傾斜部４６ｄと第１回転軸４６ｂとが接する側と反対側における傾斜部４６ｄの端面と同一の半径にて形成される。また、案内部４６ｆは、テーパ形状の部材であり、その底面の半径が延長部４６ｅの半径と同一となるように形成される。

図６に示すように、位置決めガイド４６ｃを傾斜部４６ｄ、延長部４６ｅ、および案内部４６ｆとからなるように構成することにより、以下の利点が得られる。すなわち、図７に示すように、被駆動歯車３５と駆動歯車３４との噛合わせが開始されていない状態から、図８に示すように両歯車の噛合わせが開始される状態まで被駆動歯車３５を移動させる過程において、案内部４６ｆ、延長部４６ｅ、および傾斜部４６ｄの側面に沿わせて滑らかに被駆動歯車３５を移動させることができる。これにより、被駆動歯車３５をよりスムーズに第１回転軸４６ｂに装着することが可能となる。

また、本実施の形態のデジタル複写機１では、ガイドレール５２（図２参照）に沿って感光体ドラムユニットをスライドして感光体ドラム１５や被駆動歯車３５を移動するというように、移動精度の観点から見るとラフに感光体ドラム１５を移動する構成を採用している。したがって、ユーザが不注意に感光体ドラムユニットを移動することにより、図９に示すように被駆動歯車３５の歯先が駆動歯車３４の歯先に衝突する可能性が全く無い訳ではない。

そこで、図１０に示すように、駆動歯車３４および被駆動歯車３５の歯先の端面には、面取り加工３４ａ（３５ａ）が施されている。なお、このように面取り加工を施す端面は、被駆動歯車３５を第１回転軸４６ｂに装着しようとする際に、駆動歯車３４および被駆動歯車３５が他方の歯車と向き合う側の端面である。このように駆動歯車３４および被駆動歯車３５に面取り加工を施すことにより、両歯車の歯先同士が互いに衝突した場合においても、面取りされた端面に沿って両歯車が自然に回転するので、２つの歯車を自然に噛合わせることができる。なお、駆動歯車３４および被駆動歯車３５の両方に上述のような面取り加工を施す必要はなく、いずれか一方の歯車にだけ面取り加工を施してもよい。

本実施の形態のデジタル複写機１では、以上のように、自身の回転中心となる第１回転軸４６ｂに対して着脱可能に設けられた被駆動歯車３５を、第１回転軸４６ｂの軸線に沿う方向である装着方向に移動して第１回転軸４６ｂに装着することにより、被駆動歯車３５と、位置決めされた駆動歯車３４とを噛合わせる歯車機構を用いており、被駆動歯車３５を上記装着方向に移動することにより被駆動歯車３５と駆動歯車３４との噛合わせが開始される際に、被駆動歯車３５と第１回転軸４６ｂとが上記装着方向に離間するように設定されている。

上記構成によれば、第１回転軸４６ｂに被駆動歯車３５を装着すべく被駆動歯車３５を装着方向に移動し、被駆動歯車３５と駆動歯車３４との噛合わせが開始する際、被駆動歯車３５と第１回転軸４６ｂとが装着方向に離間するように設定されているので、被駆動歯車３５は第１回転軸４６ｂに完全に装着されていない。したがって、被駆動歯車３５と駆動歯車３４との噛合わせが開始された後に、被駆動歯車３５が第１回転軸４６ｂに完全に装着され該歯車の位置決めが完了する。

これにより、これら２つの歯車の噛合わせが開始してから、被駆動歯車３５が第１回転軸４６ｂに完全に装着されるまでの過程において、駆動歯車３４の歯先に沿って被駆動歯車３５の歯先が移動していくので、被駆動歯車３５が自然に回転してスムーズにこれら２つの歯車を噛合わせることができる。

つまり、このように駆動歯車３４と被駆動歯車３５とをスムーズに噛合わせることができる結果、これら２つの歯車のそれぞれの歯先が互いに激しく衝突し合うことを防止することができる。その結果、これら２つの歯車の歯先に打痕・傷が付いたり、該歯先が変形したりすることを防止できる。さらに、被駆動歯車３５の回転不良を未然に防止し感光体ドラム１５をムラなく回転させることができ、良好な画質にて画像形成を行うことができる。

さらに、上記構成の歯車機構は、デジタル複写機１に対して着脱可能に設けられた感光体ドラムユニットに用いられるものであり、被駆動歯車３５が、感光体ドラムユニットに設けられており、駆動歯車３４が、デジタル複写機１に設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、被駆動歯車３５と駆動歯車３４とが噛合った状態において駆動歯車３４を回転させることにより、被駆動歯車３５を回転させ、ユニットの各部品を動作させることができる。ここで、ユニットをデジタル複写機１に装着する際、駆動歯車３４と被駆動歯車３５とが激しく衝突し合うと、これら２つの歯車に歯先に打痕が付いたりする。このように歯先に打痕が付くと、被駆動歯車３５が回転不良を起こし、被駆動歯車３５により動作されるユニット部品の動作不良を招来する可能性がある。

しかしながら、本実施形態では、被駆動歯車３５と駆動歯車３４との噛合わせが開始される際に、被駆動歯車３５と第１回転軸４６ｂとが装着方向に離間するように設定されていることにより、２つの歯車の噛合わせが開始してから、被駆動歯車３５が第１回転軸４６ｂに完全に装着されるまでの過程において、被駆動歯車３５が自然に回転してスムーズにこれら２つの歯車を噛合わせることができる。したがって、上述した歯車同士の衝突により、歯先に打痕等が付着することを防止することができる。よって、被駆動歯車３５の回転不良およびユニット部品の動作不良を未然に防止することができる。

さらに、上記構成の歯車機構においては、第１回転軸４６ｂにおける被駆動歯車３５を装着する側の端部が、テーパ加工されていることが好ましい。上記構成によれば、第１回転軸４６ｂがテーパ加工されているので、被駆動歯車３５をスムーズに第１回転軸４６ｂに装着することができる。これにより、被駆動歯車３５と駆動歯車３４との衝突をより効果的に防止することができ、これら２つの歯車の歯先に打痕等が付着することをより効果的に防止することができる。

さらに、上記構成の歯車機構においては、駆動歯車３４の回転中心となる第２回転軸４１と第１回転軸４６ｂとの距離は、被駆動歯車３５を装着する手前側の距離が、被駆動歯車３５を装着する奥側の距離よりも狭くなるように設定されていることが好ましい。

上記構成によれば、第１回転軸４６ｂと第２回転軸４１との距離を狭くすることで、被駆動歯車３５と駆動歯車３４とを噛合わせたときの噛合い隙間をなくし、これら２つの歯車を互いに噛合わせる方向へ初期応力を発生させることができる。したがって、両歯車に動力が伝達された時に発生する圧力により、両歯車の回転軸同士の間隔が広くなることを防止し、バックラッシュが０の状態で両歯車を互いに噛合せ、長期間に亘って両歯車の回転ムラを低減することができる。

さらに、上記構成の歯車機構においては、第１回転軸４６ｂおよび第２回転軸４１のいずれか一方が、他方の回転軸に向かって倒れるように設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、一方の回転軸を他方の回転軸に向かって倒すという簡易な構成により、両方の歯車の回転軸同士の距離を狭くすることができる。したがって、簡易な構成により両歯車の噛合い隙間をなくすことができ、長期間に亘って両歯車をムラなく回転させることができる。

さらに、上記構成の歯車機構においては、被駆動歯車３５と駆動歯車３４との噛合わせが開始される際に、被駆動歯車３５の中心軸線と駆動歯車３４の中心軸線との距離が、これら２つの歯車のそれぞれについての歯先円の半径を合計した値以下に設定されていることが好ましい。

上記構成によれば、被駆動歯車３５と駆動歯車３４との噛合わせが開始される際に、これら２つの歯車のそれぞれの歯先を互いにわずかに接触させることができる。したがって、両歯車同士の激しい衝突をより効果的に防止し、これら２つの歯車の歯先に打痕・傷が付いたり、該歯先が変形したりすることをより効果的に防止できる。

さらに、被駆動歯車３５および駆動歯車３４のいずれか一方の歯先は、他方の歯車と向き合う側の端面が面取り加工されていることが好ましい。

上記構成によれば、被駆動歯車３５を第１回転軸４６ｂに装着しようとして被駆動歯車３５と駆動歯車３４との歯先が衝突した場合、面取りされた端面に沿って両歯車が自然に回転し、２つの歯車を自然に噛合わせることができる。したがって、これら２つの歯車の歯先に打痕等が付くことをより効果的に防止することができる。

さらに、感光体ドラム１５の表面に残留したトナーを掻き取るクリーニングブレード１９ａを、感光体ドラム１５に対して駆動歯車３４が配置されている側と同じ側に備えていることが好ましい。

上記構成によれば、クリーニングブレード１９ａおよび駆動歯車３４が感光体ドラム１５に対して同じ側に設けられているので、クリーニングブレード１９ａは、被駆動歯車３５と駆動歯車３４とを離間させる方向に感光体ドラム１５を付勢する。これにより、被駆動歯車３５の歯先と駆動歯車３４の歯先とを互いにわずかに接触させることができるので、これら２つの歯車の激しい衝突をより効果的に防止できる。したがって、良好な画質にて画像形成を行い得るデジタル複写機１をより確実に提供することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。

本発明の歯車機構によれば、位置決めされた第２歯車に対して第１歯車を噛合わせる際、第１歯車と第２歯車とを激しく衝突させることなくスムーズに噛合わせることができる。したがって、感光体ドラムユニットが自身に対して着脱可能に構成されているデジタル複写機において、第１歯車を用いて該ユニットに含まれる感光体ドラムを回転する場合、第１歯車または第２歯車の歯先に打痕等が付着することを防止し、感光体ドラムが回転不良を起こすことを防止できる。したがって、本発明は、良好な画像形成を行い得る複写機、プリンタ、ファクシミリを提供するのに適している。

本発明の歯車機構の一実施形態に係る構成を示す断面図である。 図１の歯車機構を用いるデジタル複写機の構成を示す断面図である。 図１の歯車機構を、駆動歯車と被駆動歯車とが完全に噛合った状態で示す断面図である。 図１の歯車機構を、被駆動歯車が回転軸に装着されていない状態で示す断面図である。 駆動歯車と被駆動歯車との噛合わせが開始する際に、これら２つの歯車の歯先が相互に接触する状態を示す断面図である。 図１の歯車機構における位置決めガイドの別の構成例を示す断面図である。 図６の歯車機構を、被駆動歯車が回転軸に装着されていない状態で示す断面図である。 図６の歯車機構を、駆動歯車と被駆動歯車との噛合わせが開始された状態で示す断面図である。 被駆動歯車の歯先が駆動歯車の歯先に衝突する状態を示す断面図である。 面取り加工が施された駆動歯車または被駆動歯車の歯先の端面を示す斜視図である。 従来のデジタル複写機の感光体ドラムを回転するために用いられる駆動歯車および被駆動歯車の構成を示す断面図である。 駆動歯車の回転軸が被駆動歯車の回転軸の方へ向かって倒れている状態を示す断面図である。 図１１の歯車機構を、被駆動歯車が回転軸に装着されていない状態で示す断面図である。 図１１の歯車機構の被駆動歯車を回転軸に取り付けるべく移動する状態を示す断面図である。 図１１の歯車機構の駆動歯車と被駆動歯車とが正常な状態で噛合う状態を示す断面図である。 図１１の歯車機構の被駆動歯車が駆動歯車にぶつかる状態を示す断面図である。

符号の説明

１ デジタル複写機（本体装置、画像形成装置）
１５ 感光体ドラム（像担持体）
１９ａ クリーニングブレード
３４ 駆動歯車（第２歯車）
３５ 被駆動歯車（第１歯車）
４１ 第２回転軸
４６ｂ 第１回転軸

Claims (9)

1. 自身の回転中心となる第１回転軸に対して着脱可能に設けられた第１歯車を、該第１回転軸の軸線に沿う方向である装着方向に移動して該第１回転軸に装着することにより、該第１歯車と、位置決めされた第２歯車とを噛合わせる歯車機構において、
   上記第１歯車を上記装着方向に移動することにより上記第１歯車と上記第２歯車との噛合わせが開始される際に、上記第１歯車と上記第１回転軸とが上記装着方向に離間するように設定されていることを特徴とする歯車機構。
2. 上記歯車機構は、本体装置および該本体装置に対して着脱可能に設けられたユニットに用いられるものであり、
   上記第１歯車は、上記ユニットに設けられており、
   上記第２歯車は、上記本体装置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の歯車機構。
3. 上記第１回転軸における上記第１歯車を装着する側の端部が、テーパ加工されていることを特徴とする請求項１または２に記載の歯車機構。
4. 上記第２歯車の回転中心となる第２回転軸と上記第１回転軸との距離は、上記第１歯車を装着する手前側の距離が、上記第１歯車を装着する奥側の距離よりも狭くなるように設定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の歯車機構。
5. 上記第１回転軸および上記第２回転軸のいずれか一方は、他方の回転軸に向かって倒れるように設けられていることを特徴とする請求項４に記載の歯車機構。
6. 上記第１歯車と上記第２歯車との噛合わせが開始される際に、上記第１歯車の中心軸線と上記第２歯車の中心軸線との距離は、これら２つの歯車のそれぞれについての歯先円の半径を合計した値以下に設定されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の歯車機構。
7. 上記第１歯車および上記第２歯車のいずれか一方の歯先は、他方の歯車と向き合う側の端面が面取り加工されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の歯車機構。
8. 請求項２に記載の歯車機構を用いる上記本体装置としての電子写真方式の画像形成装置であって、
   上記ユニットは、上記画像形成装置に用いられる像担持体を含むものであり、
   上記第１歯車は、上記像担持体を回転させるものであることを特徴とする画像形成装置。
9. 上記ユニットは、上記像担持体の表面に残留したトナーを掻き取るクリーニングブレードを、上記像担持体に対して上記第２歯車が配置されている側と同じ側に備えていることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。

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