JP2009002422A - 動力伝達機構 - Google Patents

Abstract

【課題】位相合わせが必要な複数の作動ギアを正確かつ簡単に、半ば自動的に組立可能な動力伝達機構を提供する。
【解決手段】組立時に位相合わせが必要な複数のこの場合、第１，第２作動ギア１，２を有し、それらのすべてに中間ギア３が噛合している。第１，第２作動ギア１，２の各位相位置に対応する中間ギア３の標準歯列の一部に、位相合わせするための凹部または凸部が少なくとも第１，第２作動ギア１，２の数だけ設けられている。第１，第２作動ギア１，２個々の標準歯列の一部に中間ギア３の厚歯３ａに対をなして係合する歯空き部１ａ，２ａ（凹部）設けられている。第１作動ギア１と中間ギア３との対をなす歯空き部１ａを厚歯３ａに係合させれば、他の第２作動ギア２の歯空き部２ａが中間ギア３の他の厚歯３ａに係合し、第１，第２作動ギア１，２は目標とする位相位置に合わされて簡単かつ確実に、半ば自動的に位相合わせが終了して組み立てられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、位相合わせを必要とする複数の作動ギアで構成される動力伝達機構に関するものである。

ギア（歯車）列を有する動力伝達機構について、先に本出願人によって提案された画像形成装置及びプロセスカートリッジに備わるものを図６を用いて説明する。複数のギアを互いに噛合させて組み立てる際、この場合決められたタイミングで回転駆動させるために位相合わせを必要とするたとえば作動ギア６１，６２を備えている。それら作動ギア６１，６２に噛合する中間ギア６３のそれぞれに丸印やラインなどのマーキングＭを施し、噛合して隣り合うギアのマーキングどうしを付き合わせて位相合わせを行う（たとえば、特許文献１参照）。

また、動力伝達機構における位相合わせ技法の他例として、たとえば特許文献２に記載されたギア装置がある。これについて図７を参照して説明する。この場合も決められたタイミングで回転駆動させるために位相合わせを必要とする作動ギア７１，７２を有し、それぞれに貫通する位相合わせ孔７１ａ，７２ａが設けられている。それら作動ギア７１，７２を回転可能に軸支するシャーシ７４を有し、このシャーシ７４には作動ギア７１，７２に噛合して動力伝達を中継する作動ギアとして中間ギア７５が支軸７５ａを介し回転可能に軸支されている。また、シャーシ７４には通し孔７４ａ，７４ｂが貫通して設けられ、ギア支軸７４ｃ，７４ｄが表面から突出して立ち上げられている。一方、組立治具７３が準備され、この組立治具７３に立ち上げた位相決めピン７３ａ，７３ｂをシャーシ７４の通し孔７４ａ，７４ｂに貫通させて背面側から表面側に突出させる。突出した組立治具７３側の位相決めピン７３ａ，７３ｂをさらに作動ギア７１，７２の位相決め孔７１ａ，７２ａに貫通させて嵌合する。同時に、シャーシ７４側のギア支軸７４ｃ，７４ｄに作動ギア７１，７２の支軸孔を嵌合させ、かつ作動ギア７１，７２を中間ギア７５に噛合させる。そのようにして作動ギア７１，７２と中間ギア７５との互いの噛合による位相合わせをして組立完了後、組立治具７３の位相決めピン７３ａ，７３ｂを作動ギア７１，７２の位相合決め孔７１ａ，７２ａから抜き取る。すなわち、組立治具７３をシャーシ７４の背面から取り外す。

さらに、動力伝達機構における位相合わせ技法の他例として、たとえば特許文献３に記載されたギア装置がある。これについて図７および図９を参照して説明する。この場合も決められたタイミングで回転駆動させるために位相合わせを必要とする作動ギア８１，８２を有し、中間ギアとして動力中継する作動ギア８３を有し、それぞれに貫通する位相合わせ孔８１ａ，８２ａ，８３ａが設けられている。中間ギアの作動ギア８３の場合はシャーシ８４に立ち上げたギア支軸８４ｆに回転可能に軸支させている。また、プレート形状のシャーシ８４に切れ目を入れてそこを弾性変形片８４ｃとして設け、この弾性変形片８４ｃに位相決めピン８４ａと押圧ピン８４ｂが設けられている。また、そうした弾性変形片８４ｃの近傍でシャーシ８４の表面から立ち上げてギア支軸８４ｄ，８４ｅが設けられ、作動ギア８１，８２をそれぞれギア支軸８４ｄ，８４ｅを介してシャーシ８４に回転可能に軸支して保持させる。同時に、シャーシ８４の弾性変形片８４ｃに立ち上げた位相決めピン８４ａを作動ギア８１，８２の位相合わせ孔８１ａ，８２ａに嵌合させる。

そのようにして作動ギア８１，８２，８３を互いに噛合させて位相合わせを終了すると、別に準備された上板８５を作動ギア８１，８２，８３の上から被せるようにして組み立てる。すなわち、上板８５には押圧ピン８５ａが設けられ、被せるときにその押圧ピン８５ａをシャーシ８４側の押圧ピン８４ｂに突き当て、その押圧力で弾性変形片８４ｃを後ろ側に撓ませる。また、上板８５にはシャーシ８４側から立ち上げたギア支軸８４ｄ，８４ｅ，８４ｆが挿通する組立孔８５ｂが三ヶ所に貫通して設けられている。そこで、上板８５を被せるように組み合わせると、シャーシ８４側のギア支軸８４ｄ，８４ｅ，８４ｆが上板８５の各組立孔８５ｂに貫通する。同時に、上板８５側の押圧ピン８５がシャーシ８４の弾性変形片８４ｃ上の押圧ピン８４ｂに突き当たって押し、弾性変形片８４ｃを後ろ側に撓ませる。すると、それまで位相合わせで嵌合していた弾性変形片８４ｃ上の位相決めピン８４ａが後退して作動ギア８１，８２の各位相合わせ孔８１ａ，８２ａから抜ける。かくして作動ギア８１，８２，８３は位相合わせされた状態で回転可能となり、動力伝達が可能な状態に組み立てを終了する。

特開平１０−１０５０１８号公報 特開平８−１４７８１１号公報 特開平８−２４０２５３号公報

しかしながら、各特許文献に開示された装置においては解決すべき以下の問題点がある。

特許文献１の場合、噛合して隣り合うギアのマーキングどうしを付き合わせて位相合わせを行う際、マーキングＭを目視でもって確認することから誤認が生じたような場合は、位相が合っていないにもかかわらず、そのまま歯車列が組み立てられる可能性がある。

また、特許文献２では、位相合わせして作動ギアを組み立てるための組立治具７３が用いられる。かかる専用の組立治具７３は製造現場の組立ラインで使用されるものであり、製品として流通し、ユーザが使用する環境下でそうした組立治具を用いてギア交換などのメンテナンス作業を行うことなど、殆ど不可能に近い。

また、特許文献３のように、作動ギアを保持するシャーシ８４に切れ目を入れてそこを弾性変形片８４ｃとして機能させるような構造では、シャーシ８４として用いる材料に弾性材など材料選択の範囲が限定されてしまう。加えて、シャーシ８４の弾性変形片８４ｃから位相決めピン８４ａを立ち上げて設けているため、位相合わせ後に作動ギアからその位相決めピン８４ａを抜くための押圧ピン８５ａなどが別途必要となる。したがって、それら位相決めピン８４ａや押圧ピン８５ａを設けるスペースや、ピンどうしの嵌合代や抜き代を見込む分だけコンパクト設計の妨げになり、また設計の自由度をも狭めてしまう。

また、特に上記特許文献２，３に共通した問題点であるが、シャーシに切欠部や貫通孔を設けると、防塵や遮音などの理由から気密性を要するような機種機体の場合は、切欠部や貫通孔を塞いで埋める部材が別途必要となり、コスト高の原因となる。また、作動ギアが２つや３つといった比較的少ない例を図７〜図９で示したが、それ以上多数の作動ギアの位相合わせを必要とするような場合がある。その場合は作動ギアの１つ１つに対応して位相決めピンや位相合わせ孔を設けることは、高い位置精度が求められて製造コストが増し、また組立にも困難が伴う。

以上に鑑み、本発明の目的は、位相合わせを必要とする複数の作動ギアを容易かつ確実に、半ば自動的に位相合わせして組立が可能であり、しかも低コストでコンパクト構造を実現できる動力伝達機構を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の代表的な動力伝達機構は、組立時に位相合わせを必要とする複数の作動ギアを有し、それら複数の作動ギアのすべてに噛合する中間ギアを有する動力伝達機構において、前記複数の作動ギアのそれぞれ位相位置に対応する前記中間ギアの標準歯列の一部に、位相合わせするための凹部または凸部が少なくとも前記作動ギアに相当する数だけ設けられ、また、前記複数の作動ギアにはそれぞれ個々の標準歯列の一部に前記中間ギアの凹部または凸部に対をなして係合する凸部または凹部が設けられてなっていることを特徴とするものである。

本発明の動力伝達機構によれば、作動ギアの１つと中間ギアとを対をなす凹部と凸部を係合させてやれば、簡単かつ確実にその作動ギアの１つと中間ギアとの位相合わせが行われる。また、その作動ギアの１つに位相する他の作動ギアにおいても中間ギアとの位相の位置における凹部または凸部に必然的に係合し、自動的に位相合わせを行うことができる。したがって、特別な組立治具なども不要であり、加工および組立などに関する製造コストを大幅に低減できる効果がある。

以下、本発明に係る動力伝達機構の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、組み立てに位相合わせを必要とするたとえば第１作動ギア１と第２作動ギア２などからなる本実施形態の動力伝達機構を示す。それら第１，第２作動ギア１，２のギア軸上には一体的または別体の被回転物体である機器（図示略）などが接続され、ギア回転に同期して回転するようになっている。また、第１，第２作動ギア１，２のそれぞれに中間ギアとして噛合する第３作動ギア３が配置されている。さらに、モータなどの回転駆動源（図示略）から出力された回転動力を受ける入力ギア４を有し、この入力ギア４は本例では第１作動ギア１に噛合して最初に回転を伝達する。回転駆動源の駆動開始で入力ギア４がたとえば図１中の反時計回り方向に回転すると、第１作動ギア１が時計回り方向に回転し、順次伝達される。すなわち、第１作動ギア１の回転は中間ギアとして機能する第３作動ギア３を介して第２作動ギア２に伝達され、かくして動力伝達機構が構成される。

第３作動ギア３のギア軸心に対して、第１，第２作動ギア１，２はたとえば１２０°の位相角でもって決められた個々の位相位置にて第３作動ギア３に噛合している。中間ギア側の第３作動ギア３ではその全周３６０にわたって標準歯３ｂを有し、位相角α＝１２０°ずつ等配による３ヶ所に標準ギアの２ピッチ角度分だけ大きな歯厚寸法を有する位相合わせを行うための厚歯（凸部）３ａが標準歯列の一部に形成されている。その厚歯３ａは２枚の標準歯３ｂの歯溝部３ｃを歯先まで埋めた大きさと形状でもって形成されている。それに対して、第１，第２作動ギア１，２のそれぞれ標準歯列の一部には１枚の標準歯１ｂ（２ｂ）を取り除いて欠歯した歯形分のスペース分に相当する位相合わせのための歯空き部（凹部）１ａ，２ａが形成されている。すなわち、対をなす一方の凹部と他方の凸部との凹凸係合関係でもって、その歯空き部１ａ，２ａを上記第３作動ギア３の厚歯３ａに係合させれば、ほぼワンタッチで自動的に位相合わせが行われるようになっている。

この第１実施形態においては、第１，第２作動ギア１，２のいずれもピッチ円直径ｄを中間ギアである第３作動ギア３のピッチ円直径のα／３６０である１／３に設定している。

したがって、以上の位相関係を次のように数式で表すことができる。

組立時に位相合わせを必要とするｎ個の作動ギア、本実施形態では第１，第２作動ギア１，２を有し、それらｎ個の作動ギアのすべてに噛合する中間ギア３を有する構造である。ｎ個の作動ギアの各ギア軸心と中間ギアのギア軸心とを結ぶ線が成す角度のうちで最小角度がα°であるとき、ｎ個の作動ギアの各ピッチ円直径ｄ（ｎ）と中間ギアのピッチ円直径ｄ（ｊ）とは、ｄ（ｎ）＝〔ｄ（ｊ）×α／（３６０×Ｎ２）〕×Ｎ１で表せる。また、中間ギアである第３作動ギア３の標準歯列の一部に少なくとも３６０×Ｎ２／αで等分した個所に位相合わせをするための、本実施形態では凸部として上記厚歯３ａを設けている。また、ｎ個の作動ギアのそれぞれ標準歯列の一部には、すなわち第１，第２作動ギア１，２の第３作動ギア３側の凸部である厚歯３ａに対をなす係合可能な凹部として歯空き部１ａ，２ａを設けている。

≪作動ギア組立≫
第１，第２，第３作動ギア１，２，３を互いに位相合わせして噛合させる組立作業に際して、上記被回転物体と共に第１，第２作動ギア１，２をそれぞれ所定の位置に回動可能に支持させて配置する。その際、第１，第２作動ギア１，２のそれぞれ位相合わせ用の歯空き部１ａ，２ａに第３作動ギア３の位相合わせ用の厚歯３ａが係合するように第３作動ギア３を組み付ける。そのように第３作動ギア３を第１，第２作動ギア１，２に噛合させて組み付けることにより、第１，第２，第３作動ギア１，２，３の間の位相合わせが自動的かつ確実に行われることになる。第１，第２作動ギア１，２のそれぞれギア軸上に接続されている被回転物体は同期して回転が可能になり、被回転物体が目標とするタイミングで回転駆動したり、所要の動作が行えるようになる。

そこで、回転駆動源のモータが駆動して回転動力を出力すると、その回転は入力ギア４からまず第１作動ギア１に伝達される。第１作動ギア１の回転は第３作動ギア３を介して第２作動ギア２に伝達され、各作動ギアは歯数比に応じた回転数（ｒｐｍ）で回転し、それぞれのギア軸上の被回転物体を回転させ、あるいは所要の動作を行わせる。

その際、図１の状態のように、第１作動ギア１の位相合わせ用の歯空き部１ａに第３作動ギア３の位相合わせ用の厚歯３ａが噛み合っておれば、第１作動ギア１が時計回り方向に一回転すると、第３作動ギア３が反時計回り方向に１／３だけ回転する。したがって、第２作動ギア２もまた時計回り方向に一回転し、１/３回転した位置の第３作動ギア３の厚歯３ａが第２作動ギア２の位相合わせ用の歯空き部２ａに噛合することになる。そのように位相合わせすると、第１作動ギア１と第２作動ギア２は「１：１」の回転比でもって同期に回転し、それら第１，第２作動ギア１，２のギア軸上の機器など被回転物体も目標とするタイミングで回転または所要の動作が行えるようになる。

なお、この第１実施形態では、回転駆動源から出力された回転動力を入力ギア４に伝達し、入力ギア４の回転を第１作動ギア１に伝達する構造を説明したが、入力ギア４を第２作動ギア２または第３作動ギア３に噛合させて回転動力を伝達する構造も可能である。また、入力ギア４を設けず、第１作動ギア１、第２作動ギア２および連結ギア３のいずれかモータ出力軸に直結することも可能である。

以上から明らかなように、この第１実施形態の動力伝達機構によれば、たとえば第１作動ギア１と第２作動ギア２との位相角度を１２０°の位置で組み付けようとする場合、簡易かつ確実に、しかも半ば自動的に位相合わせを行うことができる。すなわち、第１，第２作動ギア１，２には標準歯１ｂ，２ｂを取り除いて欠歯にした歯形分のスペースを歯空き部１ａ，２ａとして設けておき、中間ギアとなる第３作動ギア３には３等分した３個所に位相合わせ用の厚歯３ａを設ける。第１作動ギア１の歯空き部１ａをまず第３作動ギア３の厚歯３ａの１つに噛み合わせて、第１作動ギア１を一回転させると、第３作動ギア３が１／３回転し、他の厚歯３ａの１つが第２作動ギア２の歯空き部２ａに噛み合う。僅かそれだけの位相合わせ動作でもって第１作動ギア１と第２作動ギア２が目標とする位相角１２０°の位置に確実かつ自動的に組み付けられることになる。

また、第１，第２作動ギア１，２などを回転可能に保持するためのフレーム部材においてもその材質の選択肢が広くなり、また従来のように位相合わせのための貫通孔や切欠部も不要であるから、密閉性の高い、コンパクトで安価な動力伝達機構を提供できる。

なお、第１，第２作動ギア１，２側に１つの歯空き部１ａ，２ａを「凹部」として設け、第３作動ギア３側に３つの厚歯３ａを「凸部」として設けている。それら凹凸の関係を逆転させて第１，第２作動ギア１，２側に厚歯を、第３作動ギア３側に歯空き部を設けた構造も可能である。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る動力伝達機構の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態の図１で示された部材や機器と同一のもの、あるいは概念的に共通する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略し、特徴となる部分が明瞭となるようにする。

図２に示すように、この場合は第１〜第３作動ギア１１，１２，１３を有し、中間ギアとして機能する第４作動ギア１４のギア軸心に対してそれぞれ位相角α＝９０°ずつずれて配置されている。第４作動ギア１４はその全周にわたって位相角９０°ずつ等分にずれた４個所に位相合わせ用の歯空き部１４ａが標準歯列の一部に形成されている。その歯空き部１４ａは１枚の標準歯１４ｂを取り除いた欠歯のスペース分でもって凹状に形成されている。

また、第１作動ギア１１の周の一ヶ所に、つまり標準歯列の一部に標準歯の２ピッチ角度に相当する分だけ歯厚を大きく形成した位相合わせ用の厚歯１１ａが凸状に形成されている。同じく、第２作動ギア１２と第３作動ギア１３でもそれらの周の一ヶ所である標準歯列の一部に位相合わせ用の厚歯１２ａ，１３ａが形成されている。

なお、この第２実施形態では第１作動ギア１１、第２作動ギア１２および第３作動ギア１３のいずれもピッチ円直径ｄを第４作動ギア１４のピッチ円直径のα／３６０の整数倍、即ち１／４と、２／４と、３／４とに設定している。

≪作動ギア組立≫
第１〜第４作動ギア１１，１２，１３，１４を互いに位相合わせして噛合させる組立作業に際して、被回転物体に接続した状態で第１作動ギア１１と第２作動ギア１２をそれぞれ所定の位置に回動可能に支持させて配置する。そのとき、第１〜第３作動ギア１１，１２，１３の各厚歯１１ａ，１２ａ，１３ａが第４作動ギア１４の３個所の歯空き部１４ａに噛み合うようにして、その第４作動ギア１４を組み付ける。そのように組み付けることによって、第１〜第３作動ギア１１，１２，１３は第４作動ギア１４のギア軸心周りで位相角９０°ずつ等分にずれた位置で噛合し、確実かつ自動的に位相合わせが行われることになる。

回転駆動源が駆動開始して回転動力を出力すると、その回転は第４作動ギア１４に伝達され、第４作動ギア１４がたとえば図２中の時計回り方向に１／４だけ回転した場合、第１作動ギア１１は反時計回り方向に１回転する。その際、第１作動ギア１１の位相合わせ用の厚歯１１ａは、角度９０°だけ位相がずれた第４作動ギア１４の位相合わせ用の歯空き部１４ａに噛合する。

また、第４作動ギア１４が、たとえば時計回り方向に１／２だけ回転した場合は、第２作動ギア１２は反時計回り方向に１回転する。その際、第２作動ギア１２の位相合わせ用の厚歯１２ａは、角度１８０°だけ位相のずれた第４作動ギア１４の位相合わせ用の歯空き部１４ａに噛合する。

また、第４作動ギア１４が、たとえば時計回り方向に３／４だけ回転した場合は、第３作動ギア１３は反時計回りに１回転する。その際、第３作動ギア１３の位相合わせ用の厚歯１３ａは、角度２７０°だけ位相のずれた第４作動ギア１４の位相合わせ用の歯空き部１４ａに噛合する。

したがって、以上から明らかなように、第１作動ギア１１と、第２作動ギア１２と、第３作動ギア１３とは「３：２：１」の回転比でもって同期した回転が可能になる。それによって、第１〜第３作動ギア１１，１２，１３それぞれに同期して回転する被回転物体は目標とするタイミングで動作することが可能になる。

なお、この第２実施形態においても、回転駆動源のモータなどから出力される回転動力を中間ギアとして機能する第４作動ギア１４を入力ギアとして受ける構造が例示された。もちろん、それに限定されることなく第１〜第３作動ギア１１，１２，１３のいずれかを入力ギアとして回転動力を受ける構造も可能である。

以上から明らかなように、この第２実施形態の動力伝達機構では、第１作動ギア１１と、第２作動ギア１２と、第３作動ギア１３とを確実かつ自動的に位相合わせして組み立てることができる。同時にそれら第１〜第３作動ギア１１，１２，１３はいずれも目標とするタイミングでもって、かつ回転比が「３：２：１」の異なる回転数（ｒｐｍ）で回転可能となる。

（第３実施形態）
次に、本発明に係る動力伝達機構の第３実施形態について説明する。なお、図１および図２の第１，第２実施形態で示された部材や機器と同一のもの、あるいは概念的に共通する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図３に示すように、この場合第１作動ギア１１と第２作動ギア１２を有し、中間ギアとして機能する第３作動ギア１４を有している。また、その第３作動ギア１４に噛合する作動ラック１５が設けられている。作動ラック１５には図示しない機器などの被可動物体が連結され、図の左右方向に直線動作する動きをその被可動物体に伝達するようになっており、第１〜第３作動ギア１１，１２，１３のそれぞれに対して角度α＝９０°を成して配置されている。第３作動ギア１４はその周を４等分して９０°ずつ位相角がずれた４個所に１枚の標準歯１４ｂを取り除いた欠歯のスペース分に相当する大きさと形状の位相合わせ用の歯空き部１４ａが形成されている。

また、第１，第２作動ギア１１，１２にはそれらの周の一ヶ所に標準歯の２ピッチ分に相当する歯厚を大きく形成した位相合わせ用の厚歯１１ａ，１２ａが形成されている。同じく、作動ラック１５においても所定の位置に位相合わせ用の厚歯１５ａが形成されている。

なお、本実施形態にあっては、第１作動ギア１１と第２作動ギア１２のピッチ円直径ｄはそれぞれ第３作動ギア１４のピッチ円直径のα／３６０の整数倍、即ち、３／４と、２／４とに設定している。

≪作動ギア組立≫
第１〜第３作動ギア１１，１２，１４と作動ラック１５を互いに位相合わせして噛合させる組立作業に際して、被回転物体を接続した状態の第１作動ギア１１と第２作動ギア１２をそれぞれ所定の位置に回動可能に支持させて配置する。そのとき、被可動物体に接続されている作動ラック１５もまた直線動が可能に配置される。第１，第２作動ギア１１，１２の位相合わせ用の厚歯１１ａ，１２ａと、作動ラック１５の位相合わせ用の厚歯１５ａのそれぞれが第３作動ギア１４の９０°ずつ位相がずれた３つの位相合わせ用の歯空き部１４ａに噛合するように、第３作動ギア１４を組み付ける。そのように組み付けるだけで、確実かつ自動的に第１〜第３作動ギア１１，１２，１４と作動ラック１５の位相合わせが行われることになる。位相合わせして組み立てられた第１，第２作動ギア１１，１２と作動ラック１５のそれぞれ回転に同期して、回転する被回転物体または直線動する被可動物体が目標とするタイミングで回転駆動や往復動などの動作ができるようになる。

そこで、回転駆動源から出力された回転動力によって入力ギアとしての第３作動ギア１４が図３中の時計回り方向に回転すると、第１作動ギア１１と第２作動ギア１２は反時計回り方向に回転し、作動ラック１５は右方向に水平移動する。入力ギアの第３作動ギア１４が時計回り方向にたとえば３／４だけ回転すると、第１作動ギア１１が反時計回りに１回転し、作動ラック１５は第３作動ギア１４の３／４だけ回転するに相当する距離を図３中の右方向に移動する。その際、第１作動ギア１１の位相合わせ用の厚歯１１ａは、角度２７０°だけ位相がずれた第３作動ギア１４の位相あわせ用の歯空き部１４ａと噛合する。

また、第３作動ギア１４が時計回り方向にたとえば１／２だけ回転すると、第２作動ギア１２が反時計回り方向に１回転し、作動ラック１５は第３作動ギア１４の１／２回転に相当する距離を図３中の右方向に移動する。その際、第２作動ギア１２の位相合わせ用の厚歯１２ａは、角度１８０°だけ位相がずれた第３作動ギア１４の位相あわせ用の歯空き部１４ａと噛合する。

したがって、第１作動ギア１１と第２作動ギア１２は回転比が「２：３」で同期に回転し、作動ラック１５はそれら第１，第２作動ギア１，１２の回転に同期した距離だけ移動することができる。それによって、第１作動ギア１１と第２作動ギア１２、そして作動ラック１５のそれぞれに同期する機器などの被可動物体が目標とするタイミングで動作することが可能になる。

なお、本実施形態の場合も、回転駆動源から出力された回転動力を受ける入力ギアを第３作動ギア１４としたが、それに限定され図第１，第２作動ギア１１，１２と作動ラック１５のいずれかを回転駆動源に直結することができる。また、入力ギアを別に設けて、これに第１〜第３作動ギア１１，１２，１３と作動ラック１５のいずれかを噛合させて接続する構造も可能である。

以上から明らかなように、この第３実施形態の動力伝達機構によれば、第１，第２作動ギア１１，１２と作動ラック１５を確実かつ自動的に位相合わせして組み立てることができる。また同時に、第１，第２作動ギア１１，１２はそれぞれ目標とするタイミングで回転でき、かつ回転比「２：３」で回転動作することができる。また一方、作動ラック１５においても目標とすべきタイミングでもって第１，第２作動ギア１１，１２に同期して直線動が可能になる。

（第４実施形態）
次に、本発明に係る動力伝達機構の第４実施形態について図４および図５を参照して説明する。

図４に示すように、回転駆動源から出力された回転動力を受ける入力ギア２１を有し、この入力ギア２１は同軸上に半径２１ｃを有するフランジ板（円板）２１ｂを備え、フランジ板２１ｂの円周上から突出した形で位相合わせ用の厚歯２１ａが形成されている。また、揺動ギア２２を有し、この揺動ギア２２はアーム（つなぎ部材）２４を介して入力ギア２１に連結されて噛合し、入力ギア２１の軸心を中心に揺動可能であり、同軸上に半径２２ｃのフランジ板（円板）２２ｂを備えている。このフランジ板２２ｂの円周から窪んだ形（凹部）で位相合わせ用の歯空き部２２ａが形成されている。

入力ギア２１と揺動ギア２２のそれぞれ同軸上に備わるフランジ板２１ｂ，２２ｂの半径２１ｃと半径２２ｃとの加算値は、噛合した状態の入力ギア２１および揺動ギア２２間の軸間距離２５に同等（２１ｃ＋２２ｃ＝２５）となっている。また、同時に半径２１ｃと半径２２ｃとの長さの比率は整数比となっている。揺動ギア２２に備わるフランジ板２２ｂ上に位相合わせ用の歯空き部２２ａを設ける数は、半径２１ｃと半径２２ｃとの比に応じて形成される。

また、揺動ギア２２に噛合する作動ギア２３を有し、この作動ギア２３は同軸上に半径２３ｃを有する円板状のフランジ板２３ｂが備わっている。を有し、揺動ギア２２と作動ギア２３が噛み合ったとき、フランジ半径２２ｃと２３ｃの和は揺動ギア２２中心と作動ギア２３中心との軸間距離２６となっている（２２ｃ＋２３ｃ＝２６）。

作動ギア２３のフランジ円周上には位相合わせ用の厚歯２３ａが形成されている。この作動ギア２３の回転軸中心から位相合わせ用の厚歯２３ａの先端までの距離２３ｅは、作動ギア２３の歯先円半径２３ｄ（または、歯先円直径）よりも大きい（２３ｅ＞２３ｄ）。

本実施形態では、入力ギア２１と揺動ギア２２と作動ギア２３のそれぞれフランジ板２１ｂ，２２ｂ，２３ｂの各半径２１ｃ，２２ｃ，２３ｃは、各ギアのピッチ円半径と同等であり、それら半径２１ｃ，２２ｃ，２３ｃの比率は「１：２：１」となっている。入力ギア２１の同軸上に備わるフランジ板２１ｂ上の位相合わせ用の厚歯２１ａは所定位置の１ヶ所だけに形成され、作動ギア２３もまたフランジ板２３ｂ上の位相合わせ用の厚歯２３ａは所定位置の１ヶ所だけに形成される。揺動ギア２２に備わるフランジ板２２ｂ上に形成される位相合わせ用の歯空き部２２ａは等配で位相角が９０°ずつの４ヶ所に形成される。

≪作動ギア組立≫
入力ギア２１と揺動ギア２２と作動ギア２３とを互いに位相合わせして噛合させる組立作業に際して、被回転物体と共に入力ギア２１を所定位置に回動可能に配置する。そのとき、入力ギア２１の位相合わせ用の厚歯２１ａが揺動ギア２２の位相合わせ用の歯空き部２２ａに係合できるだけの位相でもって、それら入力ギア２１と揺動ギア２２を噛合させる。同じく、揺動ギア２２と作動ギア２３とをお互いに位相合わせして噛合した状態で組み合わせる。

回転駆動源のモータなどから出力された回転動力は入力ギア２１に伝達され、入力ギア２１は図４中の反時計回り方向に回転し、その回転が揺動ギア２２に伝達されて時計回り方向に回転すると共に、作動ギア２３は反時計回り方向に回転する。

そこで、揺動ギア２２が時計回り方向にたとえば半分の１／２だけ回転すると、入力ギア２１は反時計回り方向に１回転する。入力ギア２１の位相合わせ用の厚歯２１ａは、位相角１８０°だけずれた揺動ギア２２の位相合わせ用の歯空き部２２ａに噛合する。その際、揺動ギア２２のフランジ板２２ｂの外周面と、作動ギア２３のフランジ板２３ｂの外周面は転がり接触し、揺動ギア２２と作動ギア２３との軸間距離を一定に保つ。

その場合仮にも、揺動ギア２２側の歯空き部２２ａと作動ギア２３側の厚歯２３ａとが噛合していないにもかかわらず、揺動ギア２２と作動ギア２３が組み立てられたとする。その場合は揺動ギア２２側のフランジ板２２ｂと作動ギア２３側のフランジ板２３ｂとが先ず転がり接触する。

その後、図５に示すように、作動ギア２３側の位相合わせ用の厚歯２３ａ先端が、揺動ギア２２側のフランジ板２２ｂに接触する。作動ギア２３側の厚歯２３ａの先端までの距離２３ｅは、作動ギア２３の歯先円半径２３ｄ（または歯先円直径）よりも大きいために（２３ｅ＞２３ａ）、作動ギア２３と揺動ギア２２との噛合が外れ、解除されて揺動ギア２２のみが回転する。さらに、揺動ギア２２が回転すると、揺動ギア２２側の歯空き部２２ａと作動ギア２３側の厚歯２３ａとの位相位置が一致し、揺動ギア２２と作動ギア２３は噛合する。それ以後、揺動ギア２２と作動ギア２３とは所定の位相でもって回転することになる。

以上から明らかなように、揺動ギア２２と作動ギア２３との軸間距離を一定に保ちつつ、入力ギア２１と揺動ギア２２と作動ギア２３との回転比は「２：１：２」でもって同期の回転が可能になる。それによって、作動ギア２３に同期する被回転物体が目標とするタイミングで動作可能になる。

この第４実施形態の動力伝達機構によれば、入力ギア２１と、揺動ギア２２と、作動ギア２３とを簡単かつ確実に位相合わせして組み立てることができる。同時に作動ギア２３は揺動ギア２２との軸間距離を適正に保ちつつ、入力ギア２１に対しては目標とするタイミングでもって、「１：１」の回転比でもって回転動作することが可能になる。

なお、以上第１〜第４の各実施形態について説明したが、回転駆動源からの回転出力を受けて被回転物体などに回転を伝達するためのギア列に使用する作動ギアの歯数は整数比に限定されるものとする。各実施形態の動力伝達機構をカラー画像形成装置における作像系に適用した場合、関係するギア比は整数比で構成される場合が多いため、カラー画像形成装置において特に有効となり得るものである。

第１〜第４実施形態の効果について総合的にまとめると、生産性と汎用性の高い動力伝達機構を提供できる。また、作動ギアの歯幅内で位相合わせが可能なため、ギア列をより一層薄型化でき、低コスト化が実現できる。また、位相合わせのための凹部と凸部を有する作動ギアに対して標準歯で構成されて位相合わせのための凹部や凸部を設けない通常のギアも接続できるので、極めて汎用性が高い動力伝達機構を提供できる。また、作動ギアの回転運動と作動ラックの直線運動の同期を簡単かつ確実にとることが安価に可能となる。また、揺動ギアを有するギア列において、揺動ギアが噛合する作動ギアとの軸間距離を適正に保ちつつ、簡単かつ確実に位相組みが可能となる。

以上、本発明に係る動力伝達機構の実施形態のいくつかについて説明したが、本発明の主旨を逸脱しない範囲内でその他の実施形態、応用例、変形例、そしてそれらの組み合わせも可能である。

本発明に係る動力伝達機構の第１実施形態を示す図。 第２実施形態による動力伝達機構を示す図。 第３実施形態による動力伝達機構を示す図。 第４実施形態による動力伝達機構を示す図。 同第４実施例による動力伝達機構を示す図。 従来例の動力伝達機構を示す図。 別の従来例の動力伝達機構を示す図。 さらに別の従来例の動力伝達機構を示す図。 図８の従来例を動作を説明する図。

符号の説明

１，１１ 第１作動ギア
１ａ 位相合わせ用の歯空き部（凹部）
１ｂ，２ｂ，３ｂ 標準歯
２，１２ 第２作動ギア
３，１４ 中間ギア
３ａ，１１ａ 位相合わせ用の厚歯（凸部）
３ｃ 歯溝部
４ 駆動入力ギア
１３ 第３作動ギア
１５ 作動ラック
２１ 入力ギア
２１ａ，２３ａ 位相合わせ用の厚歯（凸部）
２２ａ 位相合わせ用の歯空き部（凹部）
２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ フランジ板（円板）
２１ｃ フランジ半径
２２ 揺動ギア
２３ 作動ギア
２４ アーム

Claims (6)

1. 組立時に位相合わせを必要とする複数の作動ギアを有し、それら複数の作動ギアのすべてに噛合する中間ギアを有する動力伝達機構において、
   前記複数の作動ギアのそれぞれ位相位置に対応する前記中間ギアの標準歯列の一部に、位相合わせするための凹部または凸部が少なくとも前記作動ギアに相当する数だけ設けられ、また、
   前記複数の作動ギアにはそれぞれ個々の標準歯列の一部に前記中間ギアの凹部または凸部に対をなして係合する凸部または凹部が設けられてなっていることを特徴とする動力伝達機構。
2. 前記複数の作動ギアにそれぞれ前記凹部を設けた場合は、その凹部に対をなして係合する凸部を前記中間ギアに設けて、前記凹部は標準歯の１つ以上の歯形分を取り除いたスペースを有する歯空き部として形成され、また前記凸部は標準歯の１つ以上の大きさを有する厚歯として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。
3. 前記複数の作動ギアと前記中間ギアのいずれか１つに噛合して直線動作する作動ラックを有し、前記作動ラックの標準歯列の一部に前記凹部または前記凸部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。
4. 組立時に位相合わせを必要とする複数の作動ギアを有し、それら複数の作動ギアのすべてに噛合する中間ギアを有する動力伝達機構において、
   前記複数の作動ギアと前記中間ギアのすべての同軸上にそれら個々の歯先円直径よりも小さい直径を有する円板が設けられ、
   前記作動ギアの１つである第１作動ギアおよび前記中間ギアに設けた前記円板どうしが外周で転がり接触し、位相合わせのためにそれら一方の円板に凹部を設けた場合は他方の円板に凸部を設けて係合可能となっているとともに、前記第１作動ギアと前記中間ギアはそれらのギア軸心でつなぎ部材によって連結され、
   前記作動ギアの１つである第２作動ギアの前記円板に、少なくとも１つの凸部がその第２作動ギアの標準歯列の歯先円よりも大きく突出して設けられて、前記中間ギアの円板に凹部が設けられている場合はその凹部に対をなして係合可能となっていることを特徴とする動力伝達機構。
5. 前記第１作動ギアが回転駆動源から出力された回転動力を受ける入力ギアとして機能する場合は、その入力ギアの軸心を中心に前記つなぎ部材を介して前記中間ギアは揺動ギアとして揺動可能となっており、その揺動ギアの円板に設けた前記凹部に前記第２作動ギアの円板に設けた前記凸部が対をなして係合可能となっていることを特徴とする請求項４に記載の動力伝達機構。
6. 組立時に位相合わせを必要とするｎ個の作動ギアを有し、それらｎ個の作動ギアのすべてに噛合する中間ギアを有する動力伝達機構において、
   前記ｎ個の作動ギアの各ギア軸心と前記中間ギアのギア軸心とを結ぶ線が成す角度のうちで最小角度がα°であるとき、前記ｎ個の作動ギアの各ピッチ円直径ｄ（ｎ）と、前記中間ギアのピッチ円直径ｄ（ｊ）とは、ｄ（ｎ）＝〔ｄ（ｊ）×α／（３６０×Ｎ２）〕×Ｎ１であり、かつ前記中間ギアの標準歯列の一部に少なくとも３６０×Ｎ２／αで等分した個所に位相合わせをするための凹部または凸部が設けられ、また前記ｎ個の作動ギアのそれぞれ標準歯列の一部に前記中間ギア側の凹部または凸部に係合する凸部または凹部が設けられてなっていることを特徴とする動力伝達機構。

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