JP2007120609A

JP2007120609A - ギヤ列組み付け方法及びギヤ列機構

Info

Publication number: JP2007120609A
Application number: JP2005313045A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Hirata; 栄一平田; Sachio Hatori; 早千雄羽鳥; Kinji Sunaga; 金司須永
Original assignee: Nidec Servo Corp
Current assignee: Nidec Advanced Motor Corp
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2007-05-17
Anticipated expiration: 2025-10-27
Also published as: JP4504901B2

Abstract

【課題】樹脂製ギヤを用いつつ、回転ムラによる色ズレ等の問題を防ぐことができるギヤ列の組み付け方法を提供すること。
【解決手段】ピニオンＰから第１２ギヤ１２までの伝達経路に含まれる同一歯数で同一の回転速度で回転する第３ギヤ３と第１０ギヤ１０とを「共通ギヤ」とし、これらに成型時の方向性を示すマークＭを付している。マークは、成型時の金型に突起、若しくは凹部を形成しておき、成型と同時にギヤに付されている。第３ギヤ３と第１０ギヤ１０とは、それぞれのマークＭが１８０°異なる位置となるように組み付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転駆動源からの回転運動を互いに噛み合う複数の樹脂製ギヤを介して従動側に伝達するギヤ列の組み付け方法、及び、この方法により組み付けられたギヤ列機構に関する。

例えば出力段を複数備えるタンデム方式のカラーレーザープリンタにおいては、駆動源であるモータからの回転運動を互いに噛み合う複数のギヤを介して複数の出力段に伝達する。この種のレーザープリンター等のＯＡ機器のギヤ列には、軽量化、コストダウンのために樹脂製のギヤが利用される場合が多い。なお、特許文献１には、このようなカラープリンタの感光体ドラム用の駆動機構として、はす歯ギヤを用いたギヤ列を利用することが開示されている。

特開平５−７２８６２号公報

しかしながら、樹脂製のギヤは、成型時の条件により変形するため、外周を完全に真円にすることは困難である。そして、このように変形したギヤをギヤ列に用いると、回転ムラが生じ、例えばカラーレーザープリンタでは色ズレの問題を生じさせる。特に、同一歯数のギヤが同一の回転速度で回転するギヤ列では、変形方向が揃うことにより共振が発生し、大きな回転ムラを生じさせる。

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、樹脂製ギヤを用いつつ、回転ムラによる色ズレ等の問題を防ぐことができるギヤ列の組み付け方法、及び、この方法により組み付けられたギヤ列構造を提供することを目的（課題）とする。

本発明の請求項１にかかるギヤ列の組み付け方法は、回転駆動源からの回転運動を互いに噛み合う複数の樹脂製ギヤを介して従動側に伝達する構成において、ギヤ列に同一の成型金型で成型される同一歯数で同一回転数の一対の共通ギヤを含ませ、これらの一対の共通ギヤに、成型時の方向性を示すマークを付すと共に、回転時の共振を抑えるように、マークの方向を互いに異ならせて共通ギヤを組み付けることを特徴とする。

共通ギヤは、請求項２に記載のように、中間にアイドラギヤを介在させて同一方向に回転するものであることが望ましい。また、共通ギヤの変形が１軸方向にのみ現れている場合には、請求項３に記載のようにマークの位置を１８０°異ならせることが望ましい。

一方、本発明の請求項４にかかるギヤ列機構は、回転駆動源からの回転運動を互いに噛み合う複数の樹脂製ギヤを介して従動側に伝達する構成において、ギヤ列に、同一の成型金型で成型される同一歯数の一対の共通ギヤを含ませ、これらの一対の共通ギヤに、成型時の方向性を示すマークを付し、回転時の共振を抑えるように、マークの方向を互いに異ならせて共通ギヤを組み付けたことを特徴とする。

請求項５、６は、請求項２、３と同様な技術思想でギヤ列機構を構成したものである。

本願請求項１のギヤ列の組み付け方法、及び、請求項４のギヤ列機構によれば、共通ギヤに付されたマークの方向を異ならせることにより、共通ギヤに成型時の歪みによる変形が生じた場合にも、変形により発生する振動の周期をずらし、共振が発生するのを防いで、回転ムラの発生を抑えることができる。

また、請求項２及び５に記載のように、中間にアイドラギヤを介在させた一対のギヤを共通ギヤとすると、共通ギヤの回転方向が同一となるため、共振を容易に抑えることができる。

さらに、共通ギヤの変形が１軸方向にのみ現れている場合には、請求項３及び６に記載のようにマークの位置を１８０°異ならせることにより、共振による回転ムラの発生を抑えることができる。

なお、マークは、金型により成型時に付することが望ましい。この場合には、成型と同時にマークが付され、成型とマーク付けとを別工程で行うより工程数を削減し、マーク位置の付け間違いをなくすことができる。

以下、本発明にかかるギヤ列の組み付け方法及び、この方法により組み付けられたギヤ列機構の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態のギヤ列組み付け方法により組み付けられたギヤ列機構の一例を示す説明図である。

実施の形態のギヤ列機構は、カラーレーザープリンタに内蔵された３本の出力段を１つのモータで駆動するための機構であり、回転駆動源である図示せぬモータの回転軸に取り付けられたピニオンＰからの回転運動を、互いに噛み合う複数の樹脂製ギヤを介して従動側である出力段に伝達する構成である。

ピニオンＰには、第１ギヤ１、第２ギヤ２、第３ギヤ３の３つのギヤが噛み合っている。これらのギヤ１、２、３は、大小２つのギヤを組み合わせた複合ギヤであり、ぞれぞれの大ギヤでピニオンＰと噛み合っている。第１ギヤ１は、その小ギヤで第４ギヤ４に噛み合っている。なお、第４ギヤ４は、第６、第８、第１２の各出力段とは異なる回転数で回転する対象物を駆動するものであり、他のギヤ列とは独立しているため、以下、説明は省略する。

第２ギヤ２は、その小ギヤで複合ギヤである第５ギヤ５の大ギヤに噛み合い、第５ギヤ５の小ギヤは図示せぬ第１の出力段を駆動する第６ギヤ６に噛み合っている。同様にして、第３ギヤ３は、その小ギヤで複合ギヤである第７ギヤ７の大ギヤに噛み合い、第７ギヤ７の小ギヤは図示せぬ第２の出力段を駆動する第８ギヤ８に噛み合っている。

一方、第３ギヤ３の大ギヤは、アイドラギヤである第９ギヤ９に噛み合い、この第９ギヤは、複合ギヤである第１０ギヤ１０の大ギヤに噛み合っている。第１０ギヤ１０は、その小ギヤで複合ギヤである第１１ギヤ１１の大ギヤに噛み合い、第１１ギヤ１１の小ギヤは図示せぬ第３の出力段を駆動する第１２ギヤ１２に噛み合っている。

上記のギヤ列の中で、第２ギヤ２、第３ギヤ３、第１０ギヤ１０は同一の成型金型で成型される同一歯数のギヤである。また、第５ギヤ５、第７ギヤ７、第１１ギヤ１１も、それぞれ同一形状のギヤである。さらに、第６ギヤ６、第８ギヤ８、第１２ギヤ１２も、それぞれ同一形状のギヤである。

上記の構成によれば、モータが駆動されてピニオンＰが回転すると、その回転力はギヤ列を介して第６ギヤ６、第８ギヤ８、第１２ギヤ１２に伝達され、それぞれの出力段を同一の回転速度で回転させる。なお、上記の各ギヤは、平歯車でもよいし、一部又は全てをはす歯歯車としてもよい。

上記のギヤ列を構成する各ギヤは樹脂製であるため、成型時の条件により変形する可能性がある。そして、変形したギヤをギヤ列に用いると、回転ムラが生じ、各出力段の回転速度にもムラが生じ、色ズレの問題を生じさせる可能性がある。ギヤの変形による回転ムラは、ピニオンＰからの中継ギヤ数が多い第１２ギヤ１２により駆動される出力段で最も発生しやすくなる。特に、上記の例ではピニオンＰから第１２ギヤ１２までの伝達経路には、同一歯数で同一の回転速度で回転する第３ギヤ３と第１０ギヤ１０とが含まれるため、変形方向が揃うと共振が発生し、大きな回転ムラを生じさせる。

そこで、実施の形態のギヤ列機構では、これらの第３ギヤ３と第１０ギヤ１０とを「共通ギヤ」と定義し、これらに成型時の方向性を示すマークＭを付している。なお、これらのマークは、成型時の金型に突起、若しくは凹部を形成しておき、成型と同時にギヤに付されている。なお、金型のギヤ歯を成型するパーツとマークを付するパーツとが離型時に回転する場合(はす歯歯車の場合には回転させないと取り出せない)には、樹脂の注入前に必ず２つのパーツが同一の角度位置に戻るよう設定する必要がある。

このように、成型時の方向性をマークＭで示すことにより、成型条件による変形が生じる場合の方向性を特定することができる。そして、これらのマークＭの方向が揃うと、共振が発生する可能性があるため、マークの方向をずらすようにして共通ギヤである第３ギヤ３と第１０ギヤ１０とを組み付ける。

本実施の形態では、第３ギヤ３のマークＭと第１０ギヤ１０のマークＭとが１８０°異なる位置となるように組み付けられている。これにより、変形が一軸方向に現れた場合、すなわち、回転軸がギヤ外形の中心に対して偏心した場合には、変形による回転時の振動を相殺し、回転ムラの発生を防ぐことができる。

この効果を図２〜図５を用いて説明する。図２に示すように、第３ギヤ３と第１０ギヤ１０の回転中心が共に外形中心に対して偏心しており、かつ、マークＭが同一方向に向いていると、回転による振動が同一周期で発生し、これが共振を発生させて第１２ギヤ１２の振動が大きくなる。図３はこの状態を示している。すなわち、図３は、図２の状態で回転させた場合の第３ギヤ３の振動成分ａ、第１０ギヤ１０の振動成分ｂ、出力（第１２ギヤ１２の振動）とを示す。グラフの縦軸は振幅（回転速度の変化分）、横軸は時間を示す。共通ギヤのマークの位置が同一方向であると、図３に示すように、共通ギヤの振動の位相がほぼ一致し、共振が発生して出力は太線で示すように大きく変化する。

一方、第３ギヤ３と第１０ギヤ１０の回転中心が共に外形中心に対して偏心している場合にも、図４に示すようにマークの位置が１８０°異なるよう設定すると、図５に示すように、第３ギヤ３の振動成分ａと第１０ギヤ１０の振動成分ｂとの位相がほぼ逆になり、振動が相殺されて出力（第１２ギヤ１２の回転）の変化は太線で示すように小さくなる。

次に、図１に示されたギヤ列機構を使用した回転ムラの測定結果を説明する。ここでは、ピニオンＰから第１２ギヤ１２に至る経路に着目し、第１２ギヤ１２の回転をエンコーダで測定し、ワウフラッターメータで周波数成分を取り出して第１２ギヤ１２の回転ムラを測定した。測定に利用した経路中の各ギヤの歯数及び回転数、発生し得る振動の１次成分の周波数(１秒当たりの回転数）は以下の表１に示す通りである。

共通ギヤである第３ギヤ３と第１０ギヤ１０との振動の周波数の１．８Ｈｚであるため、第１２ギヤ１２の回転に含まれる振動のうち、１．８Ｈｚの成分が共通ギヤの共振によるものと推定することができる。最初に、図２のようにマークの位置が同一方向に揃えて回転させ、エンコーダで測定し、ワウフラッターメータで回転から振動の周波数成分を取り出すと、図６に示すグラフのような結果が得られた。グラフの縦軸は振動の割合、横軸は周波数である。図６では、共通ギヤの共振によると考えられる１．８Ｈｚの振動成分が０．２５％含まれていることがわかる。

一方、図４のようにマークの位置が１８０°異なるよう設定した場合には、図７に示すように、共通ギヤの共振によると考えられる１．８Ｈｚの振動成分が０．０５％にまで抑えられている。すなわち、これらの測定結果は、図１のような組み付けにより、共通ギヤの共振が抑えられ、最終的な出力である第１２ギヤ１２の回転ムラを低減できることを証明している。

なお、変形が２軸以上の方向について生じた場合には、変形の方向に応じてマーク間の角度を調整することにより、共振を防ぐことができる。例えば、本来真円となるべき共通ギヤ３，１０の外形が楕円形となった場合には、図８に示すように、マークの位置が９０°異なるよう設定する。これにより、図９に示すように、第３ギヤ３の振動成分ａと第１０ギヤ１０の振動成分ｂとの位相がほぼ逆になり、振動が相殺されて出力(第１２ギヤ１２の回転)の変化は太線で示すように小さくなる。

また、本来真円となるべき共通ギヤ３，１０の外形が三角形となった場合には、図１０に示すように、マークの位置が３０°異なるよう設定する。これにより、図１１に示すように、第３ギヤ３の振動成分ａと第１０ギヤ１０の振動成分ｂとの位相がほぼ逆になり、振動が相殺されて出力(第１２ギヤ１２の回転)の変化は太線で示すように小さくなる。なお、図２、図４、図８、図１０では、理解を容易にするために偏心及び変形を誇張して示してある。

本発明のギヤ列の組み付け方法及びギヤ列機構は、実施の形態に示したカラーレーザープリンタ等のＯＡ機器の他、樹脂製のギヤを利用する精密機器において利用することができる。

本発明の実施の形態にかかるギヤ列機構を示す平面図である。図１のギヤ列機構において、共通ギヤが偏心した状態でマークの方向を揃えた場合の設定を示す説明図である。図２の設定における各ギヤの振動を示すグラフである。図１のギヤ列機構において、共通ギヤが偏心した状態でマークの方向を１８０°異ならせた場合の設定を示す説明図である。図４の設定における各ギヤの振動を示すグラフである。図１のギヤ列機構において、マークの方向を揃えた場合の振動の周波数成分を示すグラフである。図１のギヤ列機構において、マークの方向を１８０°異ならせた場合の振動の周波数成分を示すグラフである。図１のギヤ列機構において、共通ギヤが楕円形でありマークの方向を９０°異ならせた場合の設定を示す説明図である。図８の設定における各ギヤの振動を示すグラフである。図１のギヤ列機構において、共通ギヤが三角形でありマークの方向を３０°異ならせた場合の設定を示す説明図である。図１０の設定における各ギヤの振動を示すグラフである。

符号の説明

Ｐピニオン
１〜１２第１ギヤ〜第１２ギヤ
３、１０共通ギヤ
９アイドラギヤ
Ｍマーク

Claims

回転駆動源からの回転運動を互いに噛み合う複数の樹脂製ギヤを介して従動側に伝達するギヤ列の組み付け方法であって、
前記ギヤ列は、同一の成型金型で成型される同一歯数で同一回転数の一対の共通ギヤを含み、該一対の共通ギヤに、成型時の方向性を示すマークを付し、前記共通ギヤを、回転時の共振を抑えるように、マークの方向を互いに異ならせて組み付けることを特徴とするギヤ列の組み付け方法。
前記共通ギヤは、中間にアイドラギヤを介在させて同一方向に回転することを特徴とする請求項１に記載のギヤ列の組み付け方法。
前記共通ギヤのマークの位置が１８０°異なることを特徴とする請求項１又は２に記載のギヤ列の組み付け方法。
回転駆動源からの回転運動を互いに噛み合う複数の樹脂製ギヤを介して従動側に伝達するギヤ列機構であって、
前記ギヤ列は、同一の成型金型で成型される同一歯数の一対の共通ギヤを含み、該一対の共通ギヤに、成型時の方向性を示すマークが付され、前記共通ギヤは、回転時の共振を抑えるように、マークの方向を互いに異ならせて組み付けられていることを特徴とするギヤ列機構。
前記共通ギヤは、中間にアイドラギヤを介在させて同一方向に回転することを特徴とする請求項４に記載のギヤ列機構。
前記一対の共通ギヤのマークの位置が１８０°異なることを特徴とする請求項４又は５に記載のギヤ列機構。