JP2008190681A - 歯車、駆動伝達装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置において画像形成に係わる駆動系に用いる歯車は、歯車の精度と剛性が求められる半面、噛み合い振動を低減することが望まれる。
【解決手段】この両側面を満足するために、歯車歯面以外の部分１１１を金属材料で構成し、歯面付近の部分１０１を樹脂材料で構成する。金属材料と樹脂材料の二部材１１１・１０１間の接合強度を上げるため、接合部１１６に突起１１５を設け、そこに樹脂を流し込む。このとき樹脂の流れを均一にし、歯車の外径精度に影響を与えないようするために、突起１１５の数は歯車の歯数と同じ又は歯数より多くし、その形状はすべて同形状で、かつ対称形状にするのがよい。以上により、画像形成装置において、色ずれや画像ムラの少ない画像を出力できるようになる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、電子写真方式等の画像形成装置において、像担持体や中間転写体等の回転部材に対して駆動源からの回転駆動力を伝達する駆動伝達部材として用いれば好適な歯車に関する。また、この歯車を用いた駆動伝達装置及び画像形成装置に関する。

従来、電子写真プロセス等を利用した画像形成装置は、光、磁気、電荷などを利用して潜像を形成し、該潜像を顕像化して可視画像を得る画像形成ステーションを有する。そして、画像形成ステーションで形成される画像を転写するべく転写材を搬送する手段と、この転写材上に転写された画像を定着せしめる定着手段を有している。

画像形成ステーションは、像担持体として、電子写真感光体又は種々の特性および形状を成す他の像形成媒体を有し、さらに該電子写真感光体又は像形成媒体に対応して様々な潜像形成手段および現像手段が設けられて構成されている。

特に、複数の画像形成ステーションを用いて転写材上に複数の色画像を重ね合わせフルカラーの画像を得るカラー画像形成装置においては、転写材の突入ショックや像担持体へのダメージを小さくするために、中間転写体を用いた構成が多く用いられている。これは、複数の画像形成ステーションの各像担持体から中間転写体上に画像を重ね合わせるように転写し、さらに中間転写体から転写材上に画像を転写する構成である。

このように、カラー画像形成装置においては、複数の画像形成ステーションでそれぞれ形成される各色の画像を重ね合わせて画像を形成する。そのため、画像の移動中に速度変動があると各色の画像ずれが発生する。この現象は色ずれと呼ばれ、画像品位を決定する重要な要素となっている。

また、画像形成中に振動やショックなどの外乱があると各色の画像ムラが発生する。定常的に振動が入力されると画像に濃淡が繰り返される横縞模様の画像となり、ショックなど突発的な振動が入力されると横スジの入った画像となる。これらの画像ムラも色ずれ同様、画像品位を決定する重要な要素となっている。

像担持体や中間転写体としては、ドラム型やベルト型のものが一般的に用いられている。

ドラム型の像担持体や中間転写体は、両側の軸部で回転可能に支持され、軸部に設けられた駆動伝達部材を介して駆動源により回転駆動されている。

ベルト型の像担持体や中間転写体は、回転可能に支持された複数のローラ部材に掛け回され、ローラ部材に設けられた駆動伝達部材を介して駆動源により駆動されている。

駆動伝達部材には、一般的に、歯車（ギア）が用いられる。駆動源としてはステッピングモータやブラシレスモータ等の電動機が用いられる。モータとの駆動連結は、遊星歯車やベルトが用いられている。

画像ムラの一因である定常的な振動の一因として、歯車の噛み合い振動が挙げられる。噛み合い振動は歯面の弾性率が高いほど悪化し、例えば金属歯車対の噛み合いで顕著に発生し、一般的には、摺動性が高く、弾性率の低い樹脂成形歯車対の噛み合い振動の方が小さい。

また、噛み合い振動は、噛み合い率の観点から平歯の歯車（平歯車）よりもはす歯の歯車（はす歯歯車）の方が小さくなるため、画像形成に係わる駆動部には一般的にはす歯歯車が用いられている。

また、画像ムラの一因である突発的な振動の一因として、転写部への転写材の突入振動が挙げられる。突入振動は、歯車対の弾性率が低いほど悪化し、例えば樹脂成形歯車対よりも金属歯車対の方が小さい。これは金属材料に比べて樹脂材料の方が剛性が低いためであり、歯車のねじれや倒れが大きくなるためである。

また、色ずれや画像ムラの一因として、像担持体の回転速度ムラや中間転写体の速度ムラが挙げられる。速度ムラを引き起こす主要因として、駆動伝達部材に歯車が用いられた場合、歯車の噛み合い偏芯がある。噛み合い偏芯を抑える手段としては、減速する歯車列を極力少なくしたり、歯車の精級を上げたりするなどの対策が取られる。一般的に歯車の精級は、製造工程上、樹脂成形歯車より金属歯車の方が出しやすい。これは、樹脂材料は射出時の流動抵抗のばらつきが大きいためである。

以上のように、画像品位を低下させる色ずれや画像ムラを低減させるためには、像担持体や中間転写体の駆動伝達部材を最適化することが望まれ、色ずれと画像ムラの両方を低減するためには、弾性率の観点で相反する関係において最適化することが望まれる。

特許文献１には、像担持体の駆動歯車構成として、歯部を樹脂部材で成型し、支持部材に金属を用いる構成が開示されている。

また、特許文献２には、２部材構成の歯車において、その結合力を高める方法が開示されている。
特開平０２−２２５８６２号公報 特開２００２−８２５０６号公報

しかしながら、特許文献１のように、金属部材と樹脂部材を接着する方法においては、特に慣性モーメントの大きい像担持体や中間転写体を回転させるために、更なる接着強度の向上が要望される。

特許文献２のように、金属部材と樹脂部材の一体成形により２部材間の接着強度を上げる方法においては、金属部材に複数の穴を貫通穴設け、貫通穴に樹脂部材を流し込むため、周方向の樹脂の流れや冷却時間にムラが生じる。その結果、歯車単体において一回転当たりの貫通穴数のモードで変形してしまう。このモードを持つ歯車で像担持体や中間転写体を駆動させると、歯車の噛み合い周波数の他に、低周波の貫通穴数のモードの速度ムラが生じる。特に、複数の画像形成ステーションで形成される画像を重ね合わせて画像を形成するカラー画像形成装置においては、色ずれや画像ムラが生じてしまう。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものである。その目的は、例えば電子写真方式等の画像形成装置において、像担持体や中間転写体等の回転部材に対して駆動源からの回転駆動力を伝達する駆動伝達部材として用いれば、色ずれや画像ムラの少ない画像を出力することが可能となる歯車を提供することにある。また、この歯車を用いた駆動伝達装置及び画像形成装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る歯車の代表的な構成は、少なくとも歯部を含み、樹脂材料で形成された第１の部材と、前記樹脂材料よりも高い剛性を有する材料を用いて形成され、前記第１の部材と接合していて、回転軸に対して取り付け可能に構成された第２の部材と、を有し、前記第２の部材には、前記第１の部材との接合部において、歯車の回転中心と同心の外周部に沿って前記第１の部材の歯部の歯数と同数の突起又は前記歯数よりも多い数の突起が設けられていることを特徴とする。

また、上記の目的を達成するための本発明に係る駆動伝達装置の代表的な構成は、噛み合わせた歯車を含み、駆動源からの回転駆動力を回転部材に伝達する駆動伝達装置において、噛み合わせた歯車の少なくとも一方の歯車は、少なくとも歯部を含み、樹脂材料で形成された第１の部材と、前記樹脂材料よりも高い剛性を有する材料を用いて形成され、前記第１の部材と接合していて、回転軸に対して取り付け可能に構成された第２の部材と、を有し、前記第２の部材には、前記第１の部材との接合部において、歯車の回転中心と同心の外周部に沿って前記第１の部材の歯部の歯数と同数の突起又は前記歯数よりも多い数の突起が設けられている歯車であることを特徴とする。

また、上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、回転駆動される像担持体に画像を形成する画像形成装置において、前記像担持体を回転駆動させるための駆動源と、前記駆動源からの回転駆動力を前記像担持体の回転軸に伝達する駆動伝達装置と、を備え、前記駆動伝達装置は、前記像担持体の回転軸に設けられ、前記回転駆動力を受ける歯車を有し、前記歯車は、少なくとも歯部を含み、樹脂材料で形成された第１の部材と、前記樹脂材料よりも高い剛性を有する材料を用いて形成され、前記第１の部材と接合していて、前記回転軸に対して取り付け可能に構成された第２の部材と、を有し、前記第２の部材には、前記第１の部材との接合部において、歯車の回転中心と同心の外周部に沿って前記第１の部材の歯部の歯数と同数の突起又は前記歯数よりも多い数の突起が設けられている歯車であることを特徴とする。

また、上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の他の代表的な構成は、回転駆動される像担持体に画像を形成し、前記像担持体に形成された画像を回転駆動される中間転写体に転写する画像形成装置において、前記中間転写体を回転駆動させるための駆動源と、前記駆動源からの回転駆動力を前記中間転写体の回転伝達軸に伝達する駆動伝達装置と、を備え、前記駆動伝達装置は、前記回転伝達軸に設けられ、前記回転駆動力を受ける歯車を有し、前記歯車は、少なくとも歯部を含み、樹脂材料で形成された第１の部材と、前記樹脂材料よりも高い剛性を有する材料を用いて形成され、前記第１の部材と接合していて、前記回転伝達軸に対して取り付け可能に構成された第２の部材と、を有し、前記第２の部材には、前記第１の部材との接合部において、歯車の回転中心と同心の外周部に沿って前記第１の部材の歯部の歯数と同数の突起又は前記歯数よりも多い数の突起が設けられている歯車であることを特徴とする。

本発明の歯車を、例えば電子写真方式等の画像形成装置において、像担持体や中間転写体等の回転部材に対して駆動源からの回転駆動力を伝達する駆動伝達部材として用いれば、色ずれや画像ムラの少ない画像を出力することが可能となる。

以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。尚、これら実施例は本発明のおける最良の実施の形態の一例ではあるものの、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。

《画像形成装置例》
図３は本実施例における画像形成装置１の概略構成図である。本例の画像形成装置１は、電子写真プロセスを用いた、タンデム型（４連ドラム型）、中間転写方式のフルカラー画像形成装置である。

この画像形成装置１は、図面上、左から右に順に並列配置した第１から第４の４つの画像形成ステーション（トナー像形成ユニット：以下、作像ユニットと記す）Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋを備えている。

各作像ユニットは、基本的には、いずれも同一のレーザー走査露光方式の電子写真作像プロセス機構である。

即ち、各作像ユニットは、像担持体（第１の像担持体）としてのドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）２を有する。ドラム２は矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。また、各作像ユニットは、ドラム２に作用する電子写真プロセス手段としての、帯電器３、露光器４、現像器５、一次転写器６、クリーニングユニット７等を有する。帯電器３は、回転するドラム２の表面を所定の極性・電位に一様に帯電する帯電手段であり、本例ではコロナ帯電器である。露光器４は、そのドラム２の一様帯電面に光像露光Ｌして静電潜像を書き込み形成する露光手段であり、本例ではレーザースキャナである。ＬＥＤアレイ等の他の露光器にすることもできる。現像器５は、ドラム２に形成された静電潜像をトナー像として顕像化する現像手段である。一次転写器６は、ドラム２に形成されたトナー像を中間転写体（第２の像担持体）としての中間転写ベルト８に対して一次転写ニップ部Ｔ１にて転写する一次転写手段であり、本例では一次転写ローラである。クリーニングユニット７は、ベルト８に対するトナー像転写後のドラム２の表面を清浄面化するクリーニング手段であり、本例ではブレードクリーニングユニットである。

第１から第４の作像ユニットＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋの現像器５には、それぞれ、イエロー（Ｙ）の現像剤（トナー）、マゼンタ（Ｍ）の現像剤、シアン（Ｃ）の現像剤、ブラック（Ｋ）の現像剤を収容してある。

中間転写ベルト８は、誘電体製のフレキシブルなエンドレスベルトである。このベルト８は、駆動ローラ（回転伝達軸）９と、ステアリングローラ１０と、二次転写対向ローラ１１の３本の並行配列のローラ間に懸回張設されていて、第１から第４の作像ユニットＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋの下側に配設されている。駆動ローラ９には、表面には導電性エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）をコーティングされたものを用いている。駆動ローラ９は第１の作像ユニットＹ側に、ステアリングローラ１０は第４の作像ユニットＫ側に、二次転写対向ローラ１１は駆動ローラ９とステアリングローラ１０の間の下方に位置させて配設してある。ベルト８はテンションローラを兼ねるステアリングローラ１０により一定の張力が付加されている。駆動ローラ９とステアリングローラ１０との間のベルト部分（上行側のベルト部分）の上面と各作像ユニットＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋのドラム２の下面とを接触させてある。駆動ローラ９のベルト巻き掛け部の外側には、ベルト８の外面を清掃するベルトクリーニングユニット１２を配設してある。

各作像ユニットＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋの一次転写ローラ６は、駆動ローラ９とステアリングローラ１０との間のベルト部分の裏側（内面側）に配設して、それぞれ、ベルト８を挟んでドラム２の下面に圧接させてある。各作像ユニットＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋのドラム２とベルト８の表側（外面側）との接触部が、それぞれ、一次転写ニップ部Ｔ１である。

二次転写対向ローラ１１のベルト巻き掛け部の外側には、二次転写ローラ１３を配設してある。ベルト８と二次転写ローラ１３との接触部が二次転写ニップ部Ｔ２である。

フルカラー画像を形成するための動作は次のとおりである。第１〜第４の各作像ユニットＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋのドラム２が矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。ベルト８も矢印の時計方向（ドラム回転に順方向）にドラム２の速度に対応した速度で回転駆動される。各作像ユニットのレーザースキャナ４も駆動される。

各作像ユニットＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋにおいてそれぞれ所定の制御タイミングで帯電器３がドラム２の表面を所定の極性・電位に一様に帯電する。そして、各作像ユニットＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋにおいてレーザースキャナ４はドラム２の表面を各色（フルカラー画像の分解色）の画像信号に応じて変調されたレーザ光Ｌで走査露光する。これにより、各作像ユニットＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋにおいてドラム２の表面に各色の画像信号に応じた静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像器５によりトナー像として現像される。

上記のような電子写真画像形成プロセス動作により、第１の作像ユニットＹのドラム２にはフルカラー画像のイエロー成分に対応するＹ色のトナー像が形成される。そして、そのトナー像がベルト８上に一次転写される。

第２の作像ユニットＹのドラム２にはフルカラー画像のマゼンタ成分に対応するＭ色のトナー像が形成される。そして、そのトナー像が、ベルト８上にすでに転写されているＹ色のトナー像に重畳されて一次転写される。

第３の作像ユニットＣのドラム２にはフルカラー画像のシアン成分に対応するＣ色のトナー像が形成される。そして、そのトナー像が、ベルト８上にすでに転写されているＹ色＋Ｍ色のトナー像に重畳されて一次転写される。

第４の作像ユニットＫのドラム２にはフルカラー画像のブラック成分に対応するＫ色のトナー像が形成される。そして、そのトナー像が、ベルト８上にすでに転写されているＹ色＋Ｍ色＋Ｃ色のトナー像に重畳されて一次転写される。

このようにして、ベルト８上にＹ色＋Ｍ色＋Ｃ色＋Ｋ色の４色重ね合わせのフルカラーの未定着トナー像が形成される。

各作像ユニットにおいて、一次転写後にドラム２の表面に残留したトナーはクリーニングユニット７により除去される。

一方、所定の制御タイミングで、給紙機構部（不図示）から記録媒体としての転写材Ｐ給送される。その転写材Ｐは、レジストローラ対１４により所定の制御タイミングで二次転写ニップ部Ｔ２に導入される。これにより、転写材Ｐが該ニップ部を搬送されていく過程で、ベルト８上の４色重畳のトナー像が転写材Ｐの面に順次に一括転写される。

転写材Ｐはベルト８の面から分離されて、搬送ユニット１５により定着ユニット１６へ導入される。そして、定着ニップ部で加熱・加圧される。これにより、各色トナー像の転写材Ｐへの定着がなされる。そして、転写材Ｐは、定着ユニット１６を出て、フルカラー画像形成物として排出ローラ１７により排紙トレイ１８の上に排出される。

転写材Ｐを分離した後のベルト８の表面に残留した二次転写残トナーは、ベルトクリーニングユニット１２にて除去される。

《ドラム２とベルト８の駆動伝達装置》
図４は、各作像ユニットＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋの回転部材であるドラム２の駆動伝達装置（駆動伝達機構、駆動伝達手段）と、回転部材であるベルト８の駆動伝達装置の説明図である。

各作像ユニットのドラム２（Ｙ）・２（Ｍ）・２（Ｃ）・２（Ｋ）は、それぞれ、両端側の回転軸（ドラム回転中心軸）２１を軸受部材（不図示）を介して画像形成装置本体側の支持部材（不図示）間に支持させてある。各ドラムは回転軸２１に駆動源（駆動手段）の回転駆動力が伝達されることで回転軸２１と一体に回転駆動される。各ドラムの一端側の回転軸２１には、それぞれ、駆動伝達部材として歯車５１を同心に固着して取り付けてある。そして、この各歯車５１に対して、それぞれ、個々に配設した駆動源５２の回転駆動力を減速して伝達してドラム２を回転駆動するようにしている。本実施例において、各駆動源５２はステッピングモータであり、それぞれ、画像形成装置本体側の支持部材（不図示）に支持させて配設してある。また、歯車の噛み合い偏芯を抑えるために、ステッピングモータ５２からの回転駆動力を一段変速して歯車５１に伝達してドラム２を回転駆動する機構としている。また、本実施例においては、ステッピングモータ５２の駆動軸５３に直接歯切りして駆動軸５３を歯車５１に対する他方の歯車（相手歯車）５４として歯車５１に噛合させている。この歯車５４の歯面は金属である。また、歯車５４は歯車５１に対して小径であり、ステッピングモータ５２の回転駆動力が一段変速されて歯車５１に伝達される。また、本実施例においては、互いに噛み合わせた歯車５１と歯車５４ははす歯歯車にしている。はす歯歯車を用いることで、平歯車を用いる場合と比較して、歯車同士の噛み合い率が向上し、駆動伝達装置における速度ムラを効果的に防止することが可能となる。

また、ベルト８の回転伝達軸としての駆動ローラ９も両端側の回転軸（ローラ回転中心軸）９１を軸受部材（不図示）を介して画像形成装置本体側の支持部材（不図示）間に支持させてある。駆動ローラ９は回転軸９１に回転力が伝達されることで回転軸９１と一体に回転駆動される。この駆動ローラ９が回転駆動されることで、ベルト８が駆動ローラ９の外面とベルト８の内面との摩擦力で回転駆動される。駆動ローラ９の一端側の回転軸９１には駆動伝達部材としての歯車６１を同心に固着して配設してある。そして、この歯車６１に対して駆動源６２の回転駆動力を減速して伝達して駆動ローラ９即ちベルト８を回転駆動するようにしている。本実施例において、駆動源６２はステッピングモータであり、画像形成装置本体側の支持部材（不図示）に支持させて配設してある。また、上記したドラム２の駆動伝達機構と同様に、駆動歯車の噛み合い偏芯を抑えるために、ステッピングモータ６２からの回転駆動力を一段変速して歯車６１に伝達して駆動ローラ９即ちベルト８を回転駆動する機構としている。また、上記したドラム２の駆動伝達機構と同様に、ステッピングモータ６２の駆動軸６３に直接歯切りして駆動軸６３を歯車６１に対する他方の歯車６４として歯車６１に噛合させている。この歯車６４の歯面は金属である。また、歯車６４は歯車６１に対して小径であり、ステッピングモータ６２の駆動力が一段変速されて歯車６１に伝達される。また、この歯車６１・６４も上記のドラム駆動機構の歯車５１・５４と同様の理由ではす歯歯車にしている。

《歯車５１・６１の構成》
歯車５１と６１は同じ構成としてあるから、以下、歯車５１の構成を代表して説明する。図１の（ａ）は歯車５１の平面図、（ｂ）は歯車５１の正面図である。図２は図１の（ａ）のＡ−Ａ線に沿う、歯車５１の拡大縦断正面図である。

この歯車５１は、第１の部材１０１と第２の部材１１１を用いて成形されている２部材構成の歯車である。第１の部材１０１は、少なくとも外周に沿って造形された歯部（はす歯）１０２を含み、樹脂材料で形成された円環状の部材である。第２の部材１１１は、前記樹脂材料よりも高い剛性を有する材料を用いて形成され、第１の部材１０１の内側と接合していて、ドラム２の回転軸２１に対して取り付け可能に構成された部分１１２を有する円盤状の部材である。１１６はこの両部材１０１と１０２の接合部である。この歯車５１において部分１１２は、歯車５１の回転中心ａと同心に回転軸嵌合穴１１３を形成したボス部である。ボス部１１２には、回転軸嵌合穴１１３に嵌合した回転軸に歯車５１をビスで固定するためのビスねじ込み穴１１４が設けられている。

ここで、剛性の大きさは、弾性率の大きさであり、材料特性として引っ張り試験により求められるヤング率に代表される。また、回転系の剛性の大きさとしてねじり剛性があり、横弾性係数と回転中心における断面二次極モーメントで表現される。つまり、回転中心を固定し、ねじり方向にモーメントと加えたときのねじれ角の大きさで表現される。例えば材質違いで同じ条件の歯車に、同じねじりモーメントを加えたとき、回転中心に対するねじれ角が大きい方が、ねじれ剛性が低いということである。

本実施例においては、樹脂材料で形成する第１の部材１０１には、摺動性に優れるポリアセタール（ＰＯＭ）を用いている。ここでは、特に樹脂材料をＰＯＭに限定しているわけではなく、例えばポリフェニレンサルサイド（ＰＰＳ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を用いてもよく、材料を限定するものではない。

また、第１の部材１０１の樹脂材料より高い剛性を有する材料を用いて形成する第２の部材１１１には、樹脂材料よりも高い剛性を有する金属材料を用いている。具体的には、高い剛性や高精度が出しやすく、比較的安価に作製できる亜鉛合金ダイキャストを用いている。ここでは、特に、亜鉛合金ダイキャストに限定しているわけではなく、鉄系焼結部材や銅系焼結部材を用いてもよく、材料を限定するものではない。また、第２の部材１１１は、金属材料を限定するものでなくて、第１の部材１０１に用いた樹脂材料よりも高い剛性を有する樹脂材料を用いて形成することもできる。

また、本実施例では、歯車５１の回転軸に対する固定方法として、ビス固定方式を採用しているが、回転軸に歯車５１を直接圧入固定してもよく、歯車５１の回転軸に対する固定方法を限定するものではない。

本実施例の歯車５１は、第２の部材１１１の周囲に、樹脂材料の流し込み一体に成型によって第１の部材１０１を成型したものである。第２の部材１１１に設けられた回転軸嵌合穴１１３を基準に型合わせが可能となるため、第１の部材１０１と第２の部材１１１の同軸度を精度良く出すことができる。また、第２の部材１１１を精度良く作製することにより、歯車の回転軸嵌合穴１１３との直角度を精度良く出すことも容易になり、歯面の倒れも防止することができる。

図２に示した歯車５１の縦断正面図のように、第２の部材１１１には、第１の部材１０１の内側の第２の部材１１１との接合部１１６において、歯車５１の回転中心ａと同心の外周部に沿って突起１１５が設けられている。この突起１１５は、第１の部材１０１の外周に沿って造形された歯部（はす歯）１０２の歯数と同数としてある。この突起１１５を設けることにより、第１の部材１０１と第２の部材１１１との間の接合部１１６の接着強度を確保できる。

第２の部材１１１に設ける個々の突起１１５は、図２の部分的拡大図のように、互いに形状が同形状であり、歯車の回転中心ａからの放射方向線ｂに関して線対称形状が良く、外周部に沿って均等に配置するのがよい。

ここで、上記突起１１５を、第１の部材１０１の歯部１０２の歯数と同数にする理由について説明する。

図５の（ａ）に、従来から提案されている、樹脂部材２０１と金属部材２０２の一体成型の歯車についてその両部材２０１・２０１の一体成型時に接着強度を上げる方法を示す。ここに示すように、一般的には金属部材２０２側に大きな突起２０３を設け、樹脂部材２０１を回り込ませるように成型することにより２部材２０１・２０２間の接着強度を確保することができる。しかし、大きな突起２０３を設けることにより樹脂の流れや冷却時間が不均一になり、図５の（ｂ）に示すように、樹脂部材２０１の歯面である外形状が突起２０３の数に合わせて歪になる。このような歪を有する歯車を用いると、図６の（ａ）に示すように、突起２０３の数のモード（ここでは１回転当たり４周期）で回転速度にムラが発生する。

これに対して、本実施例のように、突起１１５を第１の部材１０１の歯部１０２の歯数と同数にすると、突起の数のモードと噛み合いのモードが同じになる。そのために、図６の（ｂ）に示すように、噛み合いのモードに隠れて、突起１１５に起因するモードが見えなくなる。従って、従来の成型方法（図５）に比べ、ドラム２の速度ムラを抑えることができ、色ずれや画像ムラを低減することができるようになる。

以上の事項については、中間転写体であるベルト８の回転伝達軸である駆動ローラ８に駆動を伝達する歯車６１についても同様である。

次に、第１の部材１０１と第２の部材１１１で構成される歯車５１（６１）を成型する方法について説明する。

まず、ダイキャスト等の方法により第２の部材１１１を成型する。次に第２の部材１１１を型に挿入し、その周囲に樹脂材料を注入して射出成形を行う。このとき第２の部材１１１に設けられた回転軸嵌合穴１１３を基準に位置決めがなされ精度が保たれる。射出された樹脂は、第２の部材１１１の外周部に設けられた突起１１５間の溝に回り込み、第１の部材１０１と第２の部材１１１の接合は強固になる。

以上のように、本実施例の歯車５１・６１は、噛み合い振動に有利な樹脂材料で歯面を形成し、樹脂材料単体で成型されたときより高い剛性を得ることができ、ねじれや倒れを防止することができる。その結果、画像形成装置において、色ずれや画像ムラの少ない画像を出力できるようになる。

本実施例においては、歯車５１の第２の部材１１１の歯車５１の回転中心ａと同心の外周部に沿って設ける突起１１５の数を、第１の部材１０１の外周に沿って造形された歯部（はす歯）１０２の歯数より多い数としてある。この突起１１５を設けることにより、実施例１の歯車５１と同様に、第１の部材１０１と第２の部材１１１との間の接合部１１６の接着強度を確保できる。

本実施例のように、突起１１５の数を歯部１０２の歯数よりも多くすると、この突起により発生するモードと、噛み合いのモードを足し合わせた振幅は、突起１１５の数と歯部１０２の歯数が同じ場合が最大振幅となる。そして、突起の数が多い場合その足し合わせた振幅はより小さくなる。従って、図７に示すように、新しいモードの回転ムラが発生しても従来の成型方法（図５）に比べ、ドラム２の速度ムラを抑えることができ、色ずれや画像ムラを低減することができるようになる。

実施例１の歯車５１の場合と同様に、第２の部材１１１に設ける個々の突起１１５は、図２の部分的拡大図のように、互いに形状が同形状であり、歯車の回転中心ａからの放射方向線ｂに関して線対称形状が良く、外周部に沿って均等に配置するのがよい。このとき、歯部１０２の歯数より突起１１５の数が多い場合は、発生する振動モードの振幅が小さいため速度ムラが発生しても、色ずれや画像ムラは発生しない。

以上の事項については、中間転写体であるベルト８の回転伝達軸である駆動ローラ８に駆動を伝達する歯車６１についても同様である。

以上、実施例２の歯車５１・６１によれば、実施例１の歯車５１・６１と同様の効果を得ることができる。

本発明に係る歯車は、実施例１や２のはす歯歯車の形態に限られず、平歯車、内歯車、やまは歯車、かさ歯車、曲がりかさ歯車、ウォームギア、スプロケット、段歯車等の他の種類の歯車形態にすることができる。

前述したように、画像形成装置において画像形成に係わる駆動系に用いる歯車は、歯車の精度と剛性が求められる半面、噛み合い振動を低減する必要がある。この両側面を満足するために、実施例１や２のように、歯車歯面以外の部分１１１を金属材料で構成し、歯面付近の部分１０１を樹脂材料で構成する。金属材料と樹脂材料の二部材１１１・１０１間の接合強度を上げるため、接合部１１６に突起１１５を設け、そこに樹脂を流し込む。このとき樹脂の流れを均一にし、歯車の外径精度に影響を与えないようするために、突起１１５の数は歯車の歯数と同じ数又は歯数よりも多くする。個々の突起１１５の形状はすべて同形状で、かつ対称形状にするのがよい。以上により、画像形成装置において、色ずれや画像ムラの少ない画像を出力できるようになる。

実施例１における画像形成装置に組み込まれる歯車を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 図１の（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿う歯車の拡大縦断面図である。 実施例１の画像形成装置の概略構成図である。 ドラムの駆動伝達装置と、ベルトの駆動伝達装置の説明図である。 ２部材構成の歯車の従来例を示す図である。 （ａ）は図５の従来例の歯車を用いた場合の回転速度ムラを示した図、（ｂ）は実施例１の歯車を用いた場合の回転速度ムラを示した図である。 実施例２における回転速度ムラの安定性を示した図である。

符号の説明

５１・６１・・歯車（駆動伝達部材）、１０１・・第１の部材、１０２・・歯部、１１１・・第２の部材、１１２・・ボス部、１１３・・回転軸嵌合穴、１１４・・ビスねじ込み穴、１１５・・突起、１１６・・接合部、ａ・・歯車の回転中心、ｂ・・歯車の回転中心からの放射方向線、２・・像担持体（電子写真感光体ドラム）、８・・中間転写体（中間転写ベルト）

Claims (9)

1. 少なくとも歯部を含み、樹脂材料で形成された第１の部材と、前記樹脂材料よりも高い剛性を有する材料を用いて形成され、前記第１の部材と接合していて、回転軸に対して取り付け可能に構成された第２の部材と、を有し、前記第２の部材には、前記第１の部材との接合部において、歯車の回転中心と同心の外周部に沿って前記第１の部材の歯部の歯数と同数の突起又は前記歯数よりも多い数の突起が設けられていることを特徴とする歯車。
2. 前記突起の個々の形状が同形状であり、歯車の回転中心からの放射方向線に関して線対称形状であることを特徴とする請求項１に記載の歯車。
3. 噛み合わせた歯車を含み、駆動源からの回転駆動力を回転部材に伝達する駆動伝達装置において、
   噛み合わせた歯車の少なくとも一方の歯車は、少なくとも歯部を含み、樹脂材料で形成された第１の部材と、前記樹脂材料よりも高い剛性を有する材料を用いて形成され、前記第１の部材と接合していて、回転軸に対して取り付け可能に構成された第２の部材と、を有し、前記第２の部材には、前記第１の部材との接合部において、歯車の回転中心と同心の外周部に沿って前記第１の部材の歯部の歯数と同数の突起又は前記歯数よりも多い数の突起が設けられている歯車であることを特徴とする駆動伝達装置。
4. 前記突起の個々の形状が同形状であり、歯車の回転中心からの放射方向線に関して線対称形状であることを特徴とする請求項３に記載の駆動伝達装置。
5. 前記一方の歯車に噛み合う他方の歯車の歯面が金属であることを特徴とする請求項３又は４に記載の駆動伝達装置。
6. 回転駆動される像担持体に画像を形成する画像形成装置において、
   前記像担持体を回転駆動させるための駆動源と、前記駆動源からの回転駆動力を前記像担持体の回転軸に伝達する駆動伝達装置と、を備え、
   前記駆動伝達装置は、前記像担持体の回転軸に設けられ、前記回転駆動力を受ける歯車を有し、
   前記歯車は、少なくとも歯部を含み、樹脂材料で形成された第１の部材と、前記樹脂材料よりも高い剛性を有する材料を用いて形成され、前記第１の部材と接合していて、前記回転軸に対して取り付け可能に構成された第２の部材と、を有し、前記第２の部材には、前記第１の部材との接合部において、歯車の回転中心と同心の外周部に沿って前記第１の部材の歯部の歯数と同数の突起又は前記歯数よりも多い数の突起が設けられている歯車であることを特徴とする画像形成装置。
7. 回転駆動される像担持体に画像を形成し、前記像担持体に形成された画像を回転駆動される中間転写体に転写する画像形成装置において、
   前記中間転写体を回転駆動させるための駆動源と、前記駆動源からの回転駆動力を前記中間転写体の回転伝達軸に伝達する駆動伝達装置と、を備え、
   前記駆動伝達装置は、前記回転伝達軸に設けられ、前記回転駆動力を受ける歯車を有し、
   前記歯車は、少なくとも歯部を含み、樹脂材料で形成された第１の部材と、前記樹脂材料よりも高い剛性を有する材料を用いて形成され、前記第１の部材と接合していて、前記回転伝達軸に対して取り付け可能に構成された第２の部材と、を有し、前記第２の部材には、前記第１の部材との接合部において、歯車の回転中心と同心の外周部に沿って前記第１の部材の歯部の歯数と同数の突起又は前記歯数よりも多い数の突起が設けられている歯車であることを特徴とする画像形成装置。
8. 前記突起の個々の形状が同形状であり、歯車の回転中心からの放射方向線に関して線対称形状であることを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装置。
9. 前記歯車に噛み合う歯車の歯面が金属であることを特徴とする請求項６から８の何れかに記載の画像形成装置。