JP2007107697A - 低振動歯車及び低振動歯車を用いた複写機、撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 歯車の回転伝達誤差による振動及びバックラッシュによる振動を、組立性を損なう事無く低減する。
【解決手段】 外周に歯が形成された２組の歯車を回転軸長手方向に有し、前記２組の歯車の歯位相を略半歯ずらし一体的に形成された歯車において、前記２組の歯車間に前記歯車の歯幅よりも長く、且つ前記歯車の歯底円直径よりも小径の円筒部を構成する事により、組立作業性を損なう事のない低振動歯車を提供できる。
又、前記円筒部の一部に前記歯車間の捻り剛性を低くさせる為の薄肉部を形成し、且つ前記歯車間の歯位相を適切に設定する事により、噛み合う歯車に対して回転方向にチャージして組み込む事ができるので、歯面でのバックラッシュ量を低減させ歯車のあばれによる振動・騒音も低減させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機，プリンタ及びカメラ等への使用を目的とした歯車構造に関するものであり、特に低振動・低騒音化を目的とする技術分野に関する。

複写機の紙搬送機構，ドラム回転機構等に代表される駆動部やカメラのズーム鏡筒部には多くの歯車駆動機構や直流モータが使用されている。

例えば、その歯車駆動機構は図１３に示すように、平行軸歯車対の一つである平歯車対１０１を組み合わせて構成された多くの歯車装置が使用されている。ここで、この歯車装置の平歯車対１０１において、インボリュート歯形で且つかみあい率εが１．０＜ε＜２．０の範囲に形成された一般的な平歯車対１０１は、図１４〜図１５に示す様に、２組の歯が噛み合う場合（図１４）と、１組の歯が噛み合う場合（図１５）とがあり、２組の歯が噛み合う場合と１組の歯が噛み合う場合とで歯のこわさが急激に変化する。その結果、このような平歯車対１０１は、２組の歯が噛み合う場合と１組の歯が噛み合う場合とで歯の撓み変形量が大きく異なる事になり、この歯の撓み変形量の急激な変動に起因する捻り振動を生じさせる。この動力伝達系の捻り振動は、カラー複写機やカラーレーザープリンターの作像ユニットや転写ユニット等において回転伝達誤差を生じさせ、色ズレという不具合を生じさせることになる。又、カメラ分野では光学系のズーム駆動に歯車を用いる事が多いが、この様な場合もズーム位置精度が悪くなるという問題を生じさせていた。又、近年になり銀塩カメラからデジタルカメラへ急激に市場は変わってきており、このデジタルカメラでは、画像情報の他に音声も同時に撮れる様になってきているのでズーム駆動時の騒音がマイクに入り被写体の音声のＳＮ比が悪くなるという問題を生じさせていた。これらの原因は、この様な平歯車対を使用した動力伝達機構では、歯車の歯面にかかる負荷が変化して常に捻り振動をおこす事にあると考えられている。

歯車の動力伝達時の騒音を低減させる為には一般的に噛み合い率を上げる対策が取られるが、かみあい率εが例えばε＞２．０の平歯車対でも、２組の歯が噛み合う場合と３組の歯が噛み合う場合があり、２組の歯が噛み合う場合と３組の歯が噛み合う場合とで歯のこわさが大きく異なることになり、上記かみあい率εが１．０＜ε＜２．０の平歯車対と同様に、ねじり振動やねじり振動に起因する騒音を生じることになり、本質的な改善にはなっていない。そこで、平歯車対の歯の撓み変形量の急激な変動を抑えることにより、動力伝達系の捻り振動を低減すると共に、捻り振動に起因する騒音を低減するための様々な技術が開発されてきた。

例えば、図１６に示すように、平歯車対１０４の各歯１０５及び１０６の非接触面であって且つ二対歯車の歯末部のかみあい領域の一部１０７及び１０８を切り欠くか（第１の従来例）、又は図１７に示すように、歯１０５及び１０６の一方の側面から他方の側面に貫通する穴１０９及び１１０を形成し（第２の従来例）歯１０５及び１０６の先端側の二対かみあい領域のこわさを低下させ、二対かみあい時における歯１０５及び１０６の撓み変形量と一対かみあい時における歯１０５及び１０６の撓み変形量との差を少なくすることにより、捻り振動の低減化を図るようにした技術が既に案出されている（特開平８−３１２７５５号公報参照）。又、図１８に示す様に（特開２００１−２７１９１２参照）、歯１１１をスリット１１２により歯１１１（ａ）と１１１（ｂ）とに分割し、分割された一方の歯１１１（ｂ）の歯末部を取り除く事で２組の歯が噛み合っている状態と１組の歯が噛み合っている状態との歯のこわさの差を低減し、動力伝達時の歯の撓み変形量の急激な変動を抑え、捻り振動を低減させようとする技術も提案されている。（第３の従来例）
又、動力伝達時の歯の撓み変形量の急激な変動を抑える為にハスバ歯車も用いられるが、噛み合い率を整数値に設定しないと低減効果が少ない事もあり、実際の製品ではシステム設計上での制約から適切な設計値を反映させる事が困難で大きな改善効果を得る事ができなかった。
特開２００１−２７１９１２号公報

第１の従来例では回転方向が一方向のみに対しては有効であるが、逆回転で使用する事ができず駆動機構としての適用範囲が非常に狭い。又、第２の従来例では歯先部分の強度が低くなるので、動力伝達時の予期しない過負荷等により歯先が塑性変形して歯面のあたりが不安定になる事もあり一層捻り振動が大きくなり振動や騒音が大きくなる事があった。又、第３の従来例では２組の歯車により互いの捻り振動を打ち消す構造により対策効果は大きいが、２組の歯車を噛み合わせた状態で同時に装置に組み込む必要があり歯車列の組立性で非常に大きな問題を有していた。更にハスバ歯車は歯面が捻れている歯車構成であり製造上での課題（歯面精度，歯筋精度，コスト）も多く、且つ前述したシステム設計上での制約も有する為に、限られた伝達機構部への適用しかできなかった。

そこで、本発明は上記問題点を改善する為に、外周に歯が形成された２組の歯車を回転軸長手方向に有し、前記２組の歯車の歯位相を略半歯ずらし一体的に形成された歯車において、前記２組の歯車間に前記歯車の歯幅よりも長く、且つ前記歯車の歯底円直径よりも小径の円筒部を構成する事により、互いに歯車で発生する回転伝達誤差による振動を相殺して低減させると共に、２組の歯車を同時に組み込む必要もなくし組立作業性を向上させるものである。又、前記円筒部の一部に薄肉部を形成して２組の歯車間の捻り剛性を低くさせ、且つ２組の歯車間の歯位相を適切に設定する事により、噛み合う歯車に対して回転方向にチャージして組み込み、歯面でのバックラッシュ量を低減させ歯車のあばれによる振動・騒音も低減させるものである。

以上、説明してきた様に、外周に歯が形成された２組の歯車を回転軸長手方向に有し、前記２組の歯車の歯位相が略半歯ずれた状態で一体的に形成された歯車において、前記２組の歯車間に前記歯車の歯幅よりも長く前記歯車の歯底円直径よりも小径な円筒部を構成する事によって、歯車の組立作業性を損なう事なく互いに発生する振動成分を打ち消し、全体での振動を低減させている。その結果、高精度な歯車駆動伝達を行えるようになり、且つ歯車動作時の騒音低減を図る事が可能になった。

又、回転伝達誤差による振動低減だけでなく、２組の歯車間に捻り剛性の弱い部分を設ける事により、バックラッシュ低減を図り駆動時の振動・騒音を更に低減する事が可能となった。

又、本発明では駆動モータ及び歯車列の部品点数を増やす事無く、組立時においても従来同等に簡単な作業で組み込みを行う事ができるので、安定した装置を供給する事が可能になった。

更に、本発明での歯車は構造的に回転軸方向が長くなる構成なので、回転軸直径に対する勘合長も十分にとれ、回転時に歯車のあばれが生じず安定した回転を得る事が可能となった。又、歯車精度に関しても、それぞれの歯車の歯幅が短いので成型上での抜き勾配をつける必要もなく、高精度な歯車を成型する事が可能になった。

本発明を適用した歯車伝達機構を図面に従って説明する。

図１は本発明を適用した歯車列の斜視図であり，図２は上面図である。１は駆動側歯車で２組の歯車１（ａ），１（ｂ）及び円筒部１（ｃ）から構成されており、回転軸２に回転自在に係合している。ここで２組の歯車１（ａ），１（ｂ）は全く歯車諸言が同一であり、互いの歯の位相を半歯ずらして一体成形している。又、５は被駆動側歯車で駆動側歯車１と同様に２組の歯車５（ａ），５（ｂ）及び円筒部５（ｃ）から構成されており、回転軸６に回転自在に係合している。駆動側歯車１と同様に、２組の歯車５（ａ），５（ｂ）は全く歯車諸言が同一であり、互いの歯の位相を半歯ずらして一体成形している。尚、３及び８は回転軸に取り付けられた止め輪で各歯車が軸方向に抜けないように位置を規制するものである。

この様な状態において、対向する２対の歯車はそれぞれ駆動側歯車１の歯車１（ａ）と被駆動側歯車５の歯車５（ａ）が噛み合い、駆動側歯車１の歯車１（ｂ）と被駆動側歯車５の歯車５（ｂ）も同時に噛み合っており、この２対の歯車によりトルク伝達が行われる。

図３及び図４に駆動側歯車１の歯車１（ａ）と被駆動側歯車５の歯車５（ａ）の噛み合い正面図を示す。

図３は駆動側歯車１の歯車１（ａ）の２歯と被駆動側歯車５の歯車５（ａ）の１歯が噛み合っている状態であり、この状態では駆動側歯車１の歯車１（ａ）の歯面は被駆動側歯車５の歯車５（ａ）の歯面と２箇所（点線部）で接触しており、トルクが２箇所に分割されるので１歯面にかかる応力は小さくなっている。つまり、この様な状態では歯面の変形量は少なく、駆動時に生じる回転伝達誤差（噛み合い伝達誤差）は小さい。

図４は駆動側歯車１の歯車１（ａ）の１歯と被駆動側歯車５の歯車５（ａ）の２歯が噛み合っている状態であり、この状態では駆動側歯車１の歯車１（ａ）の歯面は被駆動側歯車５の歯車５（ａ）の歯面と１箇所で接触しており、トルクが分割されないので１歯面にかかる応力は大きくなっている。つまり、この様な状態では歯面の変形量は大きなくなり、回転伝達誤差（噛み合い伝達誤差）は大きい。

この様に歯車が回転して駆動を伝達する際には、図３及び図４の状態を繰り返し行うので時系列的に歯面にかかる応力が変動する事となり、図５に示す様な周期的な回転伝達誤差（噛み合い伝達誤差）の変動が生じる。図５において、横軸は時間で単位はｍＳで、縦軸は回転伝達誤差量であり単位は角度（噛み合い伝達誤差量）である。

この回転伝達誤差（噛み合い伝達誤差）の変動が、機器の振動や騒音の主原因となっており、その周波数（噛み合い周波数）ｆ１は次式で表現される。

噛み合い周波数：ｆ１＝回転周波数：Ｎ×歯数：Ｚ（単位：Ｈｚ）
前述した内容は、歯車（ａ）についての動作説明であるが、半歯ずらした歯車（ｂ）についても全く同様であり、図４が駆動側歯車１の歯車１（ｂ）の１歯と被駆動側歯車５の歯車５（ｂ）の２歯が噛み合っている状態を示し、図３が駆動側歯車１の歯車１（ｂ）の２歯と被駆動側歯車５の歯車５（ｂ）の１歯が噛み合っている状態を示している。この歯車（ｂ）の噛み合いにおいても、図５に示す様な周期的な回転伝達誤差（噛み合い伝達誤差）の変動が生じる。但し、波形の位相は歯車（ａ）の噛み合い状態と半周期ずれる事になる。つまり、時間軸方向にΔＴ＝１／（２×Ｎ×Ｚ）（単位：ｓｅｃ）だけずれる事になる。

ここで、回転伝達誤差（噛み合い伝達誤差）の変動が振動や騒音の主原因となるが、駆動側歯車１の歯車１（ａ）と被駆動側歯車５の歯車５（ａ）による振動波形と駆動側歯車１の歯車１（ｂ）と被駆動側歯車５の歯車５（ｂ）による振動波形の合力が歯車機構系全体での振動となり、互いに発生する回転伝達誤差（噛み合い伝達誤差）による振動を相殺させる試みである。

上記構成での駆動状態の歯車の振動波形を図６に示す。図中で（１）は歯車（ａ）の噛み合い部から発生する振動波形で定常的な振動波形である。図中（２）は歯車（ｂ）の噛み合い部から発生する振動波形であり、やはり定常的な振動波形である。本実施例での歯車伝達機構にはこの２つの振動成分が同時に生じるのでその合力が実際の振動波形（図中（３））となり、明らかに振動レベルは減少している事がわかる。

次に図７に本発明での歯車伝達機構の組み込み状態を表す上面図を示す。駆動側歯車１は２組の歯車間に円筒部長さＬ１を有する円筒部１（ｃ）を有しており、その直径Φ１は歯車１（ａ）及び歯車１（ｂ）の歯底円直径よりも小さい。又、被駆動側歯車５は先に回転軸に挿入される歯車５（ｂ）の歯幅寸法をＬ２とすると、２組の歯車間に歯車５（ａ）及び５（ｂ）の歯底円直径よりも小さい直径Φ２の円筒部５（ｃ）を有する構成となっている。ここで、本実施例の特徴として駆動側歯車１の円筒部長さＬ１と被駆動側歯車５の歯車５（ｂ）の歯幅Ｌ２間でＬ２＜Ｌ１の関係が常に成り立つ様に設定している。換言すれば、先に駆動側歯車１が組み込まれても後から被駆動側歯車５を組み込める様に、駆動側歯車１の円筒部１（ｃ）に被駆動側歯車５の片側歯車５（ｂ）が入り込む事ができる構成にしている。

次に、図８に本発明での歯車伝達機構の組み込み斜視図を示す。

図８（ａ）は先に組み込まれた駆動側歯車１に対して被駆動側歯車５を回転軸に挿入しはじめた図である。ここでは、駆動側歯車１の歯車１（ａ）と被駆動側歯車５の歯車５（ｂ）が噛み合う様に組み込めば良い。図８（ｂ）は被駆動側歯車５の歯車５（ｂ）が駆動側歯車１の歯車１（ａ）の歯幅分通り抜けた状態であり、被駆動側歯車５は駆動側歯車１と噛み合う事もなく回転方向にフリーの状態となる。この状態で図８（ａ）の歯車位相に対し被駆動側歯車５を半歯回転（例えば図中矢印方向）して位相をずらし、更に回転軸に挿入する。図８（ｃ）は被駆動側歯車５を更に回転軸に挿入した状態であり、駆動側歯車１の歯車１（ａ）と被駆動側歯車５の歯車５（ａ）が噛み合い、駆動側歯車１の歯車１（ｂ）と被駆動側歯車５の歯車５（ｂ）も噛み合う状態となる。図８（ｄ）は最終的に組み込まれた状態であり、この状態で回転伝達が行われる。

この様に、互いに歯車の歯位相が半歯ずれた構成においても、それぞれの歯車を単独に組み込む事ができるので、組立作業を従来同等に簡単に行う事ができる。

次に本発明の第２実施例としての歯車伝達機構を図９に示す。

一般的に歯車伝達機構系では歯車間に適切なバックラッシュを設定し、環境変化や部品誤差又は摩耗があってもスムーズに回転伝達できる様に設計するのは周知の如くである。しかし、このバックラッシュを設定すると当然の事ながら歯車間にガタが生じる為、駆動時に振動が発生し機器の振動や騒音の主原因となっている場合も多い。振動・騒音の観点からはバックラッシュはある程度小さい方が好ましく、機器の動作保証からは大きい方が好ましい。このバックラッシュを小さく若しくは無くして、様々な環境でも回転できる歯車列の対策としてシザースギアが一般的に用いられるが、部品点数が増加する事とバネをチャージして組み込む必要があり組立作業性が非常に悪いという問題があった。

そこで、本発明第２実施例では、噛み合い変動低減に加えてバックラッシュ低減を同時に行う構成を以下に説明する。

図中で１０はバックラッシュ低減歯車であり不図示の駆動源からトルク伝達され、更に被駆動側歯車（不図示）へトルク伝達するものである。バックラッシュ低減歯車１０には、主歯車１０（ａ）と副歯車１０（ｂ）が設けられており、互いの歯の位相は略半歯ずれた構成となっている。又、双方の歯車間には円筒部１０（ｃ）が設けられており、本発明第１実施例同様に直径は歯車１０（ａ）及び１０（ｂ）の歯底円直径よりも小さい。更に円筒部１０（ｃ）の一部には円筒部１０（ｃ）の直径よりも小径の小円筒部１０（ｄ）が設けられており、主歯車１０（ａ）と副歯車１０（ｂ）の捻り剛性を弱める構造となっている。主歯車１０（ａ）と副歯車１０（ｂ）の捻り剛性を弱める方法としては、この様に直径を変える事の他、小円筒部１０（ｄ）の外周面に複数の孔部を形成する方法でも構わない。

一方、バックラッシュ低減歯車１０と噛み合う歯車（不図示）は、図１０のバックラッシュ低減歯車１０と同形状の歯車でも良いし、小円筒部を設けない歯車構成でも構わない。

次に主歯車１０（ａ）と副歯車１０（ｂ）の歯位相について詳細に説明する。

本発明の第２実施例では、噛み合い変動波形合成による振動低減の他に、バックラッシュレスによる振動低減も目的としているので、歯車位相は完全な半歯ずらす事はなく、歯面でのバックラッシュ量及び歯車間の噛み合いを考慮しガタを生じさせないバネチャージ量を含めて回転位相を設定している。つまり、以下の関係式で２組の歯車間の回転位相を求めている。

２組の歯車間の回転位相ずらし量＝半歯＋歯面のバックラッシュ量＋バネチャージ量
ここで、バネチャージ量は前述した歯車間の捻り剛性を低減させる小円筒部の直径や外周に設けた孔部等の個数，寸法等により決定される。

この様な諸言で決定された歯車伝達機構においては、
（１）２組の歯車間の歯位相が略半歯ずれた構成の為、噛み合い変動波形合成により振動が低減
（２）バックラッシュレス構成の為、歯車のあばれが少なくなり振動が低減
の長所がある。

次に、図面を参照して本発明の歯車伝達機構を複写機の記録材搬送系に適用した実施例を説明する。図１０にフルカラー画像形成装置の概略断面図を示す。本実施例では、上部にデジタルカラー画像リーダー部、下部にデジタルカラー画像プリンタ部を有する構成となっている。

リーダー部において、原稿３０を原稿台ガラス３１上に載せ、露光ランプ３２により露光走査することにより、原稿３０から反射光像をレンズ３３によりフルカラーＣＣＤセンサ３４に集光し、カラー色分解画像信号を得る。カラー色分解画像信号は図示しない増幅回路を経て、ビデオ処理ユニットにて処理を施されプリンタ部に送出される。

プリンタ部において、像担持体である感光ドラム３５は図中矢印方向に回転自在に担持され、感光ドラム３５の回りに前露光ランプ３６、コロナ帯電器３７、レーザ露光光学系３８、電位センサ３９、色の異なる４個の現像器４０ｙ、４０ｃ、４０ｍ、４０Ｂｋ、ドラム上光量検知手段、転写装置４１、クリーニング器４２を配置する。

レーザ露光光学系３８においてリーダー部からの画像信号は、レーザ出力部にて光信号に変換され、光信号に変換されたレーザ光がポリゴンミラーで反射され、レンズ及びミラーを通って感光ドラム３５の面に投影される。

プリンタ部画像形成時には感光ドラム３５を矢印方向に回転させ、前露光ランプ３６で除電した後の感光ドラム３５をコロナ帯電器３７により一様に帯電させて、各分解色ごとに光像を照射し、潜像を形成する。

次に、所定の現像器現像器４０ｙ、４０ｃ、４０ｍ、４０Ｂｋを動作させて、感光ドラム３５上の潜像を現像し、感光ドラム３５上に樹脂と顔料を基体としたトナーの画像を形成する。現像器現像器４０ｙ、４０ｃ、４０ｍ、４０Ｂｋは図示しない手段により各分解色に応じて択一的に感光ドラム３５に接近するようにしている。

更に、感光ドラム３５上のトナー画像を記録材カセット４３により搬送系及び転写装置４１を介して感光ドラム３５と対向した位置に供給された記録材に転写する。転写装置４１は本例では転写ドラム、転写帯電器、記録材を静電吸着させるための吸着帯電器と対向する吸着ローラ、内側帯電器、外側帯電器とを有し、回転駆動される様に軸支持された転写ドラムの周面開口域には誘電体からなる記録材担持シートを円筒状に一体的に張設している。記録材担持シートは本実施例の装置ではポリカーボネートフィルム等の誘電体シートを使用している。

ドラム状とされる転写装置、すなわち転写ドラム４１を回転させるに従って感光ドラム上のトナー像は転写電器により記録材担持シートに担持された記録材上に転写する。このように記録担持シートに静電吸着し搬送される記録材には、所望数の色画像が転写され、フルカラー画像を形成する。

フルカラー画像形成の場合、このようにして４色のトナー像の転写を終了すると記録材を転写ドラム４１から分離爪、分離押し上げコロ及び分離帯電器の作用によって分離し、熱ローラ定着器４４を介して排紙トレー４５に排紙する。他方、感光ドラム３５は表面の残留トナーをクリーニング器で清掃した後再度画像形成工程に供する。

ここで、本発明の実施例のフルカラー画像形成装置における記録材搬送部及びその駆動系について詳細に説明する。本実施例の画像形成装置では、ファーストコピー時間を短縮するのと、画像形成時に記録材間隔を狭くする目的でレジストローラ４６までの記録材の搬送は、画像形成速度（レジストローラの搬送速度）の２倍以上の速度で搬送している。

この為、記録材搬送系としては記録材カセット４３に対応してそれぞれの駆動モータ４７及び４８を設けている。そして記録材のレジストローラ４６までの搬送は高回転で駆動し、レジストローラ以降の搬送は画像形成速度（低回転）で駆動するように速度の切り替えを行っている。

本実施例の様に複数個の駆動モータを配置する構成では、高回転側の回転数が低回転側の回転数の２倍以上の値の場合、低回転時のモータのトルクは必要トルクに対して数倍の値となる。

このようなトルクの余った状態での複数のモータ駆動の場合は、特にモータ駆動時の振動及び音が大きくなり、モータが画像形成部に近い事もあり音だけではなく振動によって画像形成へのピッチムラ等への悪影響があるが、歯車列に本発明を適用する事で改善している。

又、歯車材料もモータ軸の歯車に噛み合う歯車を摺動性の良好なポリアセタール系の樹脂で形成し、モータ軸側の歯車材料をＰＰＳ等に代表されるエンジニアリングプラスチックス樹脂で形成する事によって、各歯車の噛合い率を増やし回転を滑らかにする事とモータ軸の歯車に直に伝わるモータの振動を次の歯車に噛み合う時点で緩和する事が可能となり、歯車の振動を緩和して振動或いは騒音の伝達を減少させている。

図１１に前述した複写機の記録材搬送系の一部概略図を示す。

図中、１５は駆動側歯車であり多段の歯車であり伝達歯車１６を有して歯車１５（ａ），歯車１５（ａ）に対して半歯ずらした歯車１５（ｂ），円筒部１５（ｃ）から構成されており、駆動モータ１８の回転軸１７に圧入されている。１９は歯車１９（ａ），歯車１９（ａ）に対して半歯ずらした歯車１９（ｂ），円筒部１９（ｃ）から構成された被駆動側歯車であって回転軸２０に回転自在に係合し、歯車１９（ａ），歯車１９（ｂ）は駆動側歯車１５の歯車１５（ａ），歯車１５（ｂ）にそれぞれ噛み合っている。又、２１も同様に歯車２１（ａ），歯車２１（ａ）に対して半歯ずらした歯車２１（ｂ），円筒部２１（ｃ）から構成された被駆動側歯車であって回転軸２２に回転自在に係合し、歯車２１（ａ），歯車２１（ｂ）は駆動側歯車１５の歯車１５（ａ），歯車１５（ｂ）にそれぞれ噛み合っている。２３は伝達歯車で回転軸２４に回転自在に係合し、駆動側歯車１５に一体的に形成された伝達歯車１６と噛み合い回転伝達を行う。２５も同様に伝達歯車で回転軸２６に回転自在に係合し、伝達歯車２３に一体的に形成された伝達歯車２７と噛み合い回転伝達を行う。

ここで、駆動モータ１８に電力が供給されると回転軸１７に圧入された駆動側歯車１５が回転する。駆動側歯車１５が回転すると、歯車１５（ａ）及び１５（ｂ）を介して歯車１９（ａ）及び１９（ｂ）へ回転伝達されて被駆動側歯車１９が回転して不図示の伝達歯車へと引き継がれる。又、同様に歯車１５（ａ）及び１５（ｂ）を介して歯車２１（ａ）及び２１（ｂ）へ回転伝達されて被駆動側歯車２１が回転して不図示の伝達歯車へと引き継がれる。一方、駆動側歯車１５に形成された伝達歯車１６も伝達歯車２３と噛み合っているので回転し、更に伝達歯車２３が回転すると伝達歯車２７を介して伝達歯車２５が回転する様に構成されている。

上記構成で、歯車１５（ａ）及び１５（ｂ）、歯車１９（ａ）及び１９（ｂ）、歯車２１（ａ）及び２１（ｂ）は、各々において歯車の歯位相が半歯ずれた構成をとっていりので、互いに発生する回転伝達誤差（噛み合い伝達誤差）による振動を打ち消す様になっている。

又、組立に関しては、まずは駆動側歯車１５を先に組み込み、その後に被駆動側歯車１９及び２１を組み込む事ができるので、従来同等に簡単に行う事が可能となっている。

又、本実施例では駆動側歯車１５の歯車１５（ａ）と１５（ｂ）の歯幅は同一構成であるが、バックラッシュ低減歯車として適用する場合には、歯車１５（ａ）と１５（ｂ）の歯幅を任意に変えてトルク伝達用歯車とバックラッシュ低減の為の片寄せ歯車とに機能を分けて行っても良い。例えば、トルク伝達用歯車としては歯車１５（ｂ）を考えて歯幅を厚くし、それに対応する被駆動側歯車１９の歯車１９（ｂ）及び被駆動側歯車２１の歯車２１（ｂ）の歯幅も厚くする構成となる。この様な構成では各歯車（ａ）はトルク伝達機能ではなくバックラッシュ低減を目的とした片寄せの為の歯車となる。

以上説明してきた様に、本発明での歯車を用いると組立作業性を損なう事なく歯車駆動時の振動を低減できる。更に、歯の大きさも従来同等のもので動力伝達する事が可能なので、複写機の小型化に貢献できるとともに、歯車単部品も安価なので低コストな複写機を提供する事が可能となる。

次に本発明の歯車駆動機構をカメラ鏡筒のズーム駆動部に適用した実施例を示す。図１２は撮像装置であるカメラ（撮像素子を持つ電子カメラ）における鏡筒ユニット部分の中央断面図である。

図１２において（ａ）は、非使用時のいわゆる沈胴位置での鏡筒断面図であり、（ｂ）は動作状態での鏡筒断面図である。５１は鏡筒ユニットの基部であるベースで、固定筒５２、カバー５３と共にネジ止め等で固定されて、鏡筒ユニットの構造体を形成する。５４は第１鏡筒で、第１のレンズ５５を保持している。また、第１鏡筒５４の外周側面には、先端にテーパ部を持つフォロア部５４ａが突出形成されている。また、第１鏡筒５４の前面には、環状のキャップ５６が接着等により固定されている。５７は第２鏡筒で、第２のレンズ５８を保持している。また、第２鏡筒５７の外周側面には、先端にテーパ部を持つフォロア部５７ａが突出形成されている。５９は第３鏡筒で、第３のレンズ６０を保持している。第３鏡筒５９は、ガイドバー６１により光軸方向に移動可能に案内されると共に、軸方向の位置は、その腕部５９ａに挟持され雌ネジ部を有する後述するスクリューと回転自在に係合するナット（不図示）により規制されている。

６２はスクリューで、マグネット６３と一体的に設けられており、ナットの雌ネジ部と螺合する雄ネジ部を有する。スクリュー６２の一端部は、ベース５１の軸受部５１ａに回転可能に嵌合し、他端部は、ベース５１に固定されたキャップ６４に回転可能に嵌合している。６５はヨークで、マグネット６３と対向する位置に配置されており、不図示のコイルに通電されることにより、回転駆動力を発生する。６６はＬＰＦ（ローパスフィルタ）で、ベース５１に接着等により固定されている。６７は撮像素子で、ベース５１にネジ止め固定される保持板６８に接着等により固定保持されている。６９はＰＣＢフレキで、撮像素子６７で光電変換された画像信号を不図示の信号処理回路に供給する。

固定筒５２の外周部には、駆動環７０が回転可能に嵌合している。駆動環７０の外周部には、一部に歯車部７０ａを有し、モータ７１及び減速歯車列７３を介して回転駆動される。この駆動環７０の歯車部７０ａは固定筒５２の内周部に移動カム環７４が嵌合し、その内周に更に直進ガイド筒７５が嵌合している。移動カム環７４の外周部には、駆動ピン７６が圧入固定されており、また、移動カム環７４の外周部には、テーパ部を有するフォロアピン７７が突設されている。駆動ピン７６は、固定筒５２の穴部５２ａを貫通して駆動環７０の内周側に設けられた溝部７０ｂに嵌合している。また、フォロアピン７７は、その先端テーパ部が固定筒５２の内周に設けられたテーパカム溝５２ｂに摺接している。

このような構成において、駆動環７０が回転駆動されると、駆動ピン７６を介して移動カム環７４が固定筒５２のテーパカム溝５２ｂに沿って回転しながら光軸方向にも移動する。このとき直進ガイド筒７５は、移動カム環７４の光軸方向の移動に追従して光軸方向にのみ移動する。

第１鏡筒５４及び第２鏡筒５７は、それぞれのフォロア部５４ａ，５７ａを介して移動カム環７４と直進ガイド筒７５の相対運動に伴って光軸方向に移動する。このカムの軌跡に沿って使用状態への繰り出し及び変倍操作を行う様に構成されている。

ここで、歯車部７０ａ及び減速歯車列７３には本発明での歯車構造を用いている。ここでも前述した複写機での実施例同様に、各々の歯車は図１２に示す如く２組の歯位相をずらした歯車から構成されており、駆動時に生じる回転伝達誤差による振動を低減する事ができる。

又、歯車材料もモータ軸の歯車に噛み合う歯車を摺動性の良好なポリアセタール系の樹脂で形成し、モータ軸側の歯車材料をＰＰＳ等に代表されるエンジニアリングプラスチックス樹脂で形成する事によって、各歯車の噛合い率を増やし回転を滑らかにする事とモータ軸の歯車に直に伝わるモータの振動を次の歯車に噛み合う時点で緩和する事が可能となり、歯車の振動を緩和して振動或いは音の伝達を減少させている。

本発明を適用した歯車列斜視図 本発明を適用した歯車列上面図 本発明を適用した歯車列２組での噛み合い正面図 本発明を適用した歯車列１組での噛み合い正面図 回転伝達誤差波形 振動波形図 本発明を適用した歯車列の組み込み状態を表す上面図 本発明を適用した歯車列の組み込み斜視図 本発明第２実施例でのバックラッシュ低減歯車斜視図 本発明での歯車を適用した複写機概略図 本発明での歯車を適用した歯車列斜視図 本発明での歯車を適用した撮像装置概略図 従来例での歯車列 歯車列２組での噛み合い状態図 歯車列１組での噛み合い状態図 従来例での歯車列の噛み合い状態図（第１の従来例） 従来例での歯車列の噛み合い状態図（第２の従来例） 従来例での歯車の歯型（第３の従来例）

符号の説明

１ 駆動側歯車
２，６ 回転軸
３，８ 止め輪
５ 被駆動側歯車
１０ バックラッシュ低減歯車
１５ 駆動側歯車
１６，２３，２５，２７ 伝達歯車
１７，２０，２２，２４，２６ 回転軸
１８ 駆動モータ
１９，２１ 被駆動側歯車
３０〜４８ 本発明を適用した歯車を用いた複写機断面図
５１〜７７ 本発明を適用した歯車を用いた撮像装置断面図
１０１〜１１１ 従来例

Claims (7)

1. 外周に歯が形成された２組の歯車を回転軸長手方向に有し、前記２組の歯車の歯位相が略半歯ずれた状態で一体的に形成された歯車において、前記２組の歯車間に前記歯車の歯幅よりも長く、且つ前記歯車の歯底円直径よりも小径の円筒部を有する事を特徴とする低振動歯車。
2. 特許請求項１において、前記２組の歯車は同一諸言の平歯車である事を特徴とする低振動歯車。
3. 特許請求項１において、前記円筒部には前記２組の歯車間の捻り剛性を低減させる博肉部又は孔部を有する事を特徴とする低振動歯車。
4. 外周に歯が形成された２組の歯車を回転軸長手方向に有し、前記２組の歯車の歯位相が略半歯ずれた状態で一体的に形成された歯車において、前記２組の歯車間に前記歯車の歯幅よりも長く、且つ前記歯車の歯底円直径よりも小径の円筒部を有する低振動歯車を用いた複写機。
5. 特許請求項４において、前記歯車は記録材搬送機構系に用いる事を特徴とする複写機。
6. 外周に歯が形成された２組の歯車を回転軸長手方向に有し、前記２組の歯車の歯位相が略半歯ずれた状態で一体的に形成された歯車において、前記２組の歯車間に前記歯車の歯幅よりも長く、且つ前記歯車の歯底円直径よりも小径の円筒部を有する低振動歯車を用いた撮像装置。
7. 特許請求項６において、前記歯車は前記撮像装置の光学変倍機構に用いる事を特徴とする撮像装置。

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