JP2007279111A - 駆動力伝達装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のギアを用いた駆動力伝達において、各ギアの形状誤差に起因する回転速度の誤差の発生を抑制することのできる技術を提供する。
【解決手段】 駆動力が伝達されて回転駆動される第１のギアであって、前記第１のギアの回転半径方向における寸法に所定の影響を与える第１の寸法規定部が前記第１のギアの回転方向における異なる位置に複数設けられている第１のギアと、前記第１のギアと噛み合うことにより前記第１のギアから駆動力が伝達されて回転駆動される第２のギアであって、該第２のギアの回転半径方向における寸法に前記所定の影響を与える第２の寸法規定部が、前記第１のギアとの噛み合い時に前記第２のギアの回転方向において前記第１の寸法規定部と位相が一致する位置に複数設けられている第２のギアとを備えてなる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ギアを用いた駆動力伝達技術に関し、特に、複数のギアを用いた駆動力伝達において各ギアの形状誤差に起因して発生する速度誤差の抑制に関するものである。

従来、複数のギア（いわゆる、ギアトレイン）を用いて、所定の駆動源からの駆動力を目的とする駆動対象物まで伝達する駆動力伝達装置が知られる。

例えば、４連タンデム型の画像形成装置における感光体ドラムの回転駆動のように精度の高い回転駆動が要求される構成に上記駆動力伝達装置を適用する場合、複数ある感光体ドラムそれぞれを同じ角速度で回転駆動させることが必要になる。

しかし、一般によく用いられる樹脂成形品のギアを用いる場合、樹脂成形時における熱収縮等により生ずる半径方向における寸法誤差に起因して、隣接するギア間で伝達される回転速度に誤差が生ずる場合がある。このような、熱収縮に起因する半径方向における寸法誤差は、各ギアにおけるリブ、切り欠きおよび樹脂注入ゲート等の配置位置に対応して生ずる場合が多い。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、複数のギアを用いた駆動力伝達において、各ギアの形状誤差に起因する回転速度の誤差の発生を抑制することのできる技術を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る駆動力伝達装置は、駆動力が伝達されて回転駆動される第１のギアであって、前記第１のギアの回転半径方向における寸法に所定の影響を与える第１の寸法規定部が前記第１のギアの回転方向における異なる位置に複数設けられている第１のギアと、前記第１のギアと噛み合うことにより前記第１のギアから駆動力が伝達されて回転駆動される第２のギアであって、該第２のギアの回転半径方向における寸法に前記所定の影響を与える第２の寸法規定部が、前記第１のギアとの噛み合い時に前記第２のギアの回転方向において前記第１の寸法規定部と位相が一致する位置に複数設けられている第２のギアとを備えてなることを特徴とするものである。

また、本発明に係る画像形成装置は、それぞれが異なる色のトナー像を形成する複数の感光体ドラムを回転駆動させることにより、シートに対して画像を形成する画像形成装置であって、駆動力が伝達されて回転駆動される第１のギアであって、前記第１のギアの回転半径方向における寸法に所定の影響を与える第１の寸法規定部が前記第１のギアの回転方向における異なる位置に複数設けられている第１のギアと、前記第１のギアと噛み合うことにより前記第１のギアから駆動力が伝達されて第１の感光体ドラムを回転駆動させる第２のギアであって、該第２のギアの回転半径方向における寸法に前記所定の影響を与える第２の寸法規定部が、前記第１のギアとの噛み合い時に前記第２のギアの回転方向において前記第１の寸法規定部と位相が一致する位置に複数設けられている第２のギアと、前記第１のギアと噛み合うことにより前記第１のギアから駆動力が伝達されて第２の感光体ドラムを回転駆動させる第３のギアであって、該第３のギアの回転半径方向における寸法に前記所定の影響を与える第３の寸法規定部が、前記第１のギアとの噛み合い時に前記第３のギアの回転方向において前記第１の寸法規定部と位相が一致する位置に複数設けられている第３のギアとを備えてなることを特徴とするものである。

以上に詳述したように本発明によれば、複数のギアを用いた駆動力伝達において、各ギアの形状誤差に起因する回転速度の誤差の発生を抑制することのできる技術を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施の形態による画像形成装置について説明するための全体構成図である。

本実施の形態による画像形成装置Ｍは、例えばＭＦＰ（Multi Function Peripheral）から構成されている。画像形成装置Ｍは、カセット２０１、感光体ドラム２０２Ｙ、感光体ドラム２０２Ｍ、感光体ドラム２０２Ｃ、感光体ドラム２０２Ｋ、中間転写ベルト２０３、二次転写ローラ２０４、定着器２０５、排出トレイ２０６を備えてなる構成となっている。

まず、カセット２０１からシートがシート搬送路に供給される。中間転写ベルト２０３のベルト面上には、感光体ドラム２０２Ｙ〜２０２Ｋによってトナー像が形成される。中間転写ベルト２０３に形成されたトナー像は、二次転写ローラ２０４によってシートに対して転写される。その後、トナー像が転写されたシートは、定着器２０５へと搬送され、トナー像が加熱定着される。トナー像が加熱定着されたシートは、排出トレイ２０６上に排出され、画像形成処理が完了する。

続いて、感光体ドラム２０２Ｙ〜２０２Ｋの駆動系について説明する。図２は、感光体ドラム２０２Ｙ〜２０２Ｋを回転駆動するためのギアトレイン（駆動力伝達装置）の構成を示す図である。感光体ドラム２０２Ｙ、感光体ドラム２０２Ｍ、感光体ドラム２０２Ｃおよび感光体ドラム２０２Ｋには、ドラムギア３０１、ドラムギア３０２、ドラムギア３０３（第２のギアに相当）およびドラムギア３０４（第３のギアに相当）がそれぞれ設けられている。各ドラムギアは、感光体ドラムの回転軸と同軸で感光体ドラムと一体的に回転可能に設けられており、これらドラムギアに対して駆動力を伝達することにより、感光体が回転駆動される構成となっている。

また、各ドラムギア３０１〜３０４の間には、アイドラギア１０１、アイドラギア１０２およびアイドラギア１０３（第１のギアに相当）が配置されており、このような構成により、１つのモータ（駆動源）のモータギア４０１から伝達される駆動力をアイドラギアを介して４つのドラムギアに伝達するようになっている。ドラムギア３０１〜３０４およびアイドラギア１０１〜１０３は、例えばプラスチック等の樹脂材料を用いて樹脂成形されている。

図３は、アイドラギア１０３とドラムギア３０３およびドラムギア３０４の関係の詳細を示す図である。以下、アイドラギア１０３とドラムギア３０３およびドラムギア３０４の関係を代表例として挙げるが、この関係は全てのアイドラギアとドラムギアとの間で成り立つ。

アイドラギア１０３（第１のギア）は、モータギア４０１から駆動力が伝達されて回転駆動されるギアであり、アイドラギア１０３の回転半径方向における寸法に所定の影響を与えるリブ１０３ｒ（第１の寸法規定部）がアイドラギア１０３の回転方向における異なる位置（ここでは１２０度毎）に３つ設けられている。なお、ここでのアイドラギア１０３の歯数は、例えば６６個であるものとする。

ドラムギア３０３（第２のギア）は、アイドラギア１０３と噛み合うことによりアイドラギア１０３から駆動力が伝達されて感光体ドラム２０２Ｃ（第１の感光体ドラム）を回転駆動させるギアであって、ドラムギア３０３の回転半径方向における寸法に所定の影響を与えるリブ３０３ｒ（第２の寸法規定部）が、アイドラギア１０３との噛み合い時にドラムギア３０３の回転方向においてリブ１０３ｒと位相が一致する位置に複数設けられている。なお、ここでのドラムギア３０３の歯数は、例えば１３２個であるものとする。

ドラムギア３０４（第３のギア）は、アイドラギア１０３と噛み合うことによりアイドラギア１０３から駆動力が伝達されて感光体ドラム２０２Ｋ（第２の感光体ドラム）を回転駆動させるギアであって、ドラムギア３０４の回転半径方向における寸法に所定の影響を与えるリブ３０４ｒ（第３の寸法規定部）が、アイドラギア１０３との噛み合い時にドラムギア３０４の回転方向においてリブ１０３ｒと位相が一致する位置に複数設けられている。なお、ここでのドラムギア３０４の歯数は、例えば１３２個であるものとする。

すなわち、アイドラギア１０３の歯数をＺｉ、リブ１０３ｒの数をｍｉ、ドラムギア３０３の歯数をＺｄ、リブ３０３ｒの数をｍｄとするとき、

ｍｄ＝（Ｚｄ／Ｚｉ）×ｍｉ
＝（１３２／６６）×３
＝６

となり、ドラムギア３０３（および３０４）に設けられるリブの数は６個となる。隣接して噛み合うギアのリブの数をこのように規定することにより、噛合い時において、常に隣接するギアのリブは位相が一致した状態となる。

ドラムギア３０１〜３０４およびアイドラギア１０１〜１０３は、樹脂成形品の特性として、樹脂成形時における固化する時間や熱収縮の影響等により、その回転方向におけるリブが形成されている位置と形成されていない位置とで半径方向の寸法が異なってしまう。なお、ここでの「リブ」は、ギアの回転半径方向における強度を補強する役割を有している。このリブは、上記熱収縮の影響により、リブが形成されている角度位置が他の角度位置よりも半径が小さくなる方向にギアを歪ませる（「所定の影響」を与える）。換言すれば、ギアの回転方向における、リブが形成されていない角度位置は、リブが形成されていない角度位置が他の角度位置よりも半径が大きくなる方向にギアを歪ませる（「所定の影響」に相当）。図３中に、上述のようなリブの配置に起因するギアのピッチ円の歪みを強調したものを破線で表示している。

アイドラギアの形状変動が１回転あたり理想的な３周期の正弦波とならない場合、アイドラギアとドラムギアの駆動伝達ポイントにて次の関係が成り立つと、ドラムギアの角速度を一定に保つことができる。駆動連結ポイントにて、アイドラギアの半径が基準値より大きなとき、アイドラギアからドラムギアへ伝える接線方向の速度は基準値より大きくなる。この時ドラムギアの半径が基準値より大きなポイントで噛み合うとドラムギアの角速度は基準値より小さくなり、この関係と逆の場合も同様の考えが成り立つ。これを交互に繰り返すことで、ドラム軸の角速度は変動することなく一定となる。

このように、リブや切り欠きを意図的に配置することでギア外形形状の誤差を狙ったところに発生させ、駆動システム全体で速度変動を相殺させる構成としている。アイドラギアと約１２０°倍数配置に連結されるドラムギアの駆動連結ポイントにて、アイドラギアの駆動入力ポイントと駆動出力ポイントでの速度に注目すると、常に速度変動を相殺する方向に働く。すなわち、アイドラギアの半径が大きなポイントで駆動入力されるとアイドラギアは角速度は小さくなり、この時アイドラギアの出力ポイントでの半径が大きければ、ドラムギアへ伝える接線方向の速度は大きくなり、アイドラギア内で速度変動は相殺される。

なお、上述した実施の形態では、ギアの回転方向における寸法に上記「所定の影響」を与える手段としてリブを設ける構成としているが、これに限られるものではなく、例えばギアの回転方向における異なる位置に複数の切り欠き（第１および第２の寸法規定部に相当）を設けるようにしてもよい。図４は、切り欠きを設ける一例として、アイドラギア１０１’の回転方向における異なる位置に３つの切り欠き１０１ｋを設けた状態を示す図である。このように、切り欠きを設けることは、同時に３つのリブ１０１ｒを設けたことにもなる。もちろん、アイドラギアに切り欠きを設ける場合、ドラムギア側にも同様に位相が一致する位置に切り欠きを設けることが望ましい。

また、この他、ギアの回転方向における寸法に上記「所定の影響」を与える手段として、ギアの回転方向における異なる位置に複数の樹脂注入ゲート（第１および第２の寸法規定部に相当）を設けるようにしてもよい。この樹脂注入ゲートは、ギアを樹脂成形するための樹脂注入口の役割を有するものであり、樹脂注入ゲートの配置によりギアの熱収縮時の歪み方は異なってくる。

モータギア４０１、アイドラギア１０３（第１のギア）、ドラムギア３０３（第２のギア）およびドラムギア３０４（第３のギア）の歯数は、画像形成装置Ｍでの画像形成動作における、感光体ドラム２０２Ｃ（第１の感光体ドラム）での露光開始タイミングと感光体ドラム２０２Ｋ（第２の感光体ドラム）での露光開始タイミングが、モータギアのｎ周期（ｎは整数）分だけずれるように設定されている。具体的に、本実施の形態では、モータギア４０１の歯数は２１個であり、図５に示すように、各色の感光体ドラムにおける露光開始タイミングは、モータギア４０１の６周期分だけずれるように設定されている。

一般に、モータギアはサイズの関係等からリブや切り欠きを設けることは困難な場合がある。よって、モータギアが元々有している形状誤差が画像に与える影響を極力少なくするために、各色の感光体ドラムにおける露光タイミングが、常にモータギアの所定周期分の間隔となるように設定することにより、モータの取り付け面の変形、モータギアの偏芯によって発生するドラムの速度変動の位相を、画像がステーション間距離分移動した時に同じ位相にすることができ、各色の感光体ドラムに対するトナー像の形成位置のずれ（画像上での色重ねずれ）を抑制することができる。

なお、上述の実施の形態では、アイドラギア（第１のギア）１０３とドラムギア（第２のギア）３０３のギア比（減速比）と、アイドラギア（第１のギア）１０３とドラムギア（第３のギア）３０４のギア比が同じに設定されている例を示したが、上述したようにギアの回転半径方向における寸法に所定の影響を与えるリブ、切り欠き、樹脂注入ゲート等の回転方向における位相が一致していれば、アイドラギア１０３とドラムギア３０３のギア比と、アイドラギア１０３とドラムギア３０４のギア比は異なっていても良い。但しこの場合においても、リブ等の寸法規定部の位相を一致させるために、ドラムギア３０３における寸法規定部の数およびドラムギア３０４における寸法規定部の数は、アイドラギア１０３における寸法規定部の数の整数倍であることが好ましい。

また、上述の実施の形態では、第１のギア側に設けられる寸法規定部と、第２および第３のギア側に設けられる寸法規定部とが同様のもの（隣接するギア双方にリブを設ける等）である例を示したが、これに限られるものではなく、ギアの回転半径方向における歪みに同様の影響を及ぼす手段であればよく、例えば第１のギア側の回転方向における所定位置に複数の樹脂注入ゲートを設け、第２および第３のギア側に当該樹脂注入ゲートと位相が一致するようにリブを設けるようにしてもよい。

また、本実施の形態では、第１のギアとしてのアイドラギアに対してモータギヤから駆動力が伝達される構成を示したが、これに限られるものではなく、第１のギアとしてのアイドラギアに対して当該アイドラギアに噛合うドラムギアから駆動力が伝達される構成とすることもできる。

このように、本実施の形態によれば、ギアの外形形状誤差をギアのリブの数、内部の切り欠きの数等で形状を工夫することで、意図した周期で発生させ、ギアの外形形状誤差に起因するドラム角速度変動を常に同じ周期で発生させ、角速度変動振幅を小さく抑え、ドラム角速度変動に起因する色重ねずれを少なくすることができる。

また、本実施の形態では、本実施の形態による駆動力伝達装置によって複数の感光体ドラムを回転駆動する例を挙げたが、これに限られるものではなく、複数の駆動対象物を高精度に同期させてギア駆動する場合であれば適用可能である。

本発明を特定の態様により詳細に説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱しないかぎり、様々な変更および改質がなされ得ることは、当業者には自明であろう。

本実施の形態による画像形成装置について説明するための全体構成図である。 感光体ドラム２０２Ｙ〜２０２Ｋを回転駆動するためのギアトレイン（駆動力伝達装置）の構成を示す図である。 アイドラギア１０３とドラムギア３０３およびドラムギア３０４の関係の詳細を示す図である。 切り欠きを設ける一例として、アイドラギア１０１’の回転方向における異なる位置に３つの切り欠き１０１ｋを設けた状態を示す図である。 各色の感光体ドラムにおける露光開始タイミングが、モータギア４０１の６周期分だけずれるように設定されている様子を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１０３ アイドラギア（第１のギア）、１０３ｒ 第１の寸法規定部、３０３ ドラムギア（第２のギア）、３０３ｒ 第２の寸法規定部、３０４ ドラムギア（第３のギア）、３０４ｒ 第３の寸法規定部。

Claims (7)

1. 駆動力が伝達されて回転駆動される第１のギアであって、前記第１のギアの回転半径方向における寸法に所定の影響を与える第１の寸法規定部が前記第１のギアの回転方向における異なる位置に複数設けられている第１のギアと、
   前記第１のギアと噛み合うことにより前記第１のギアから駆動力が伝達されて回転駆動される第２のギアであって、該第２のギアの回転半径方向における寸法に前記所定の影響を与える第２の寸法規定部が、前記第１のギアとの噛み合い時に前記第２のギアの回転方向において前記第１の寸法規定部と位相が一致する位置に複数設けられている第２のギアと
   を備えてなる駆動力伝達装置。
2. 請求項１に記載の駆動力伝達装置において、
   前記第１のギアの歯数をＺｉ、第１の寸法規定部の数をｍｉ、前記第２のギアの歯数をＺｄ、第２の寸法規定部の数をｍｄとするとき、
   ｍｄ＝（Ｚｄ／Ｚｉ）×ｍｉ
   の関係にある駆動力伝達装置。
3. 請求項１に記載の駆動力伝達装置において、
   前記第１および第２の寸法規定部は、前記ギアの回転半径方向における強度を補強するためのリブである駆動力伝達装置。
4. 請求項１に記載の駆動力伝達装置において、
   前記第１および第２の寸法規定部は、切り欠きである駆動力伝達装置。
5. 請求項１に記載の駆動力伝達装置において、
   前記第１および第２の寸法規定部は、前記ギアを樹脂成形するための樹脂注入ゲートである駆動力伝達装置。
6. それぞれが異なる色のトナー像を形成する複数の感光体ドラムを回転駆動させることにより、シートに対して画像を形成する画像形成装置であって、
   駆動力が伝達されて回転駆動される第１のギアであって、前記第１のギアの回転半径方向における寸法に所定の影響を与える第１の寸法規定部が前記第１のギアの回転方向における異なる位置に複数設けられている第１のギアと、
   前記第１のギアと噛み合うことにより前記第１のギアから駆動力が伝達されて第１の感光体ドラムを回転駆動させる第２のギアであって、該第２のギアの回転半径方向における寸法に前記所定の影響を与える第２の寸法規定部が、前記第１のギアとの噛み合い時に前記第２のギアの回転方向において前記第１の寸法規定部と位相が一致する位置に複数設けられている第２のギアと、
   前記第１のギアと噛み合うことにより前記第１のギアから駆動力が伝達されて第２の感光体ドラムを回転駆動させる第３のギアであって、該第３のギアの回転半径方向における寸法に前記所定の影響を与える第３の寸法規定部が、前記第１のギアとの噛み合い時に前記第３のギアの回転方向において前記第１の寸法規定部と位相が一致する位置に複数設けられている第３のギアと
   を備えてなる画像形成装置。
7. 請求項６に記載の画像形成装置において、
   前記複数の感光体ドラムを回転駆動させるためのモータギアを有するモータを有し、
   前記モータギア、前記第１のギア、第２のギアおよび第３のギアの歯数は、画像形成動作における、前記第１の感光体ドラムでの露光開始タイミングと前記第２の感光体ドラムでの露光開始タイミングが、前記モータギアのｎ周期（ｎは整数）分だけずれるように設定されている画像形成装置。

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