JP2009138924A - トラクション動力伝達装置及びこれを搭載した画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遊星ローラを太陽ローラの周面に対して常に平行に押し付け、軸方向で均等にトラクションを発生させる。
【解決手段】トラクション動力伝達装置は、ケーシング２内で回転自在に支持された太陽ローラ４と、太陽ローラ４の中心軸線と平行な軸線回りに回転自在に支持された状態で太陽ローラ４の周面に沿って配置された複数の遊星ローラ２２とを備える。トラクション動力伝達装置は、太陽ローラ４の周面に対して遊星ローラ２２を押し付けることで、太陽ローラ４と遊星ローラ２２との間にてトラクションによる動力伝達を可能にする。遊星ローラ２２の軸部材２４は、太陽ローラ４の中心軸線との平行を保持したまま太陽ローラ４の径方向に移動自在である。
【選択図】図３

Description

本発明は、ローラ同士の間に発生させたトラクションを利用して動力の伝達や回転速度の減速を行うことができるトラクション動力伝達装置、及びこれを搭載した画像形成装置に関する。

トラクション動力伝達装置に関する先行技術として、回転軸に連結された太陽ローラの回りに複数の遊星ローラを配置し、各遊星ローラの遊星軸をキャリアにより支持した構造のものが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１の装置では、太陽ローラと遊星ローラとの間に発生させたトラクションを利用して各遊星ローラを回転させるとともに、各遊星ローラが軌道リングに沿って太陽ローラの外側を周回する運動をキャリアから出力軸へ伝達している。

遊星ローラと太陽ローラとの間に充分なトラクションを発生させるためには、遊星ローラを遊星軸によって回転自在に支持しつつ、潤滑剤の存在下で遊星ローラを太陽ローラに対して強く押し付ける（圧接する）必要がある。このため、特許文献１の装置では遊星軸と遊星ローラとの間に間隙を確保しておき、遊星ローラの軸方向の両外側に形成した傾斜部を一対の軌道リングで挟み込み、それぞれの内周に形成した傾斜面を圧接させて各遊星ローラを太陽ローラの周面に押し付けている。

特許文献１の装置によれば、遊星軸はキャリアに固定されているものの、遊星軸に対して遊星ローラは間隙の分だけ自由に移動できる構造である。このため傾斜面に軌道リングを圧接させると、遊星ローラが太陽ローラに対して強く押し付けられ、潤滑剤の存在下で必要なトラクションを発生させることができる。
特開２０００−３２９２０６号公報

しかしながら、特許文献１の装置では遊星軸と遊星ローラとの間に間隙が設けられているため、その構造上、遊星ローラの回転軸線（回転中心）は遊星軸の軸線（中心線）に対してある程度の角度をもって変位する余地がある。このため遊星ローラを太陽ローラに押し付けたとき、僅かに遊星ローラの周面が太陽ローラの周面に対して傾斜してしまうことがある。この場合、遊星ローラの周面では軸方向で圧力分布が不均一となり、いわゆる片当たりを起こして太陽ローラの周面に偏摩耗が生じてしまう。

本発明の目的は、遊星ローラと太陽ローラとの間で軸方向に均等なトラクションを発生させることができる技術の提供にある。

本発明の一局面に係るトラクション動力伝達装置は、第１中心軸線を持ち、この第１中心軸線回りに回転自在な太陽ローラと、第２中心軸線を持ち、前記第１中心軸線と平行な複数の周辺軸線上に前記第２中心軸線が合致するように配置される複数の軸部材と、前記軸部材に支持された状態で、前記太陽ローラの周面に沿って回転自在に設けられた複数の遊星ローラと、前記第１中心軸線と前記第２中心軸線との平行を保持したまま、前記軸部材を前記太陽ローラの径方向に移動自在に案内する案内部材と、前記太陽ローラの周面に対して前記遊星ローラを押し付け、前記太陽ローラと前記遊星ローラとの間にてトラクションによる動力伝達を可能にする押圧部材と、を備えることを特徴とする（請求項１）。

この構成によれば、太陽ローラの径方向に遊星ローラの回転中心（軸部材）が移動する構成であるため、遊星ローラを太陽ローラの周面に押し付ける力が作用すると、それによって両者の間にトラクションを発生させることができる。さらに、遊星ローラが太陽ローラの径方向に移動しても、常に遊星ローラの回転中心（第２中心軸線）が太陽ローラの回転中心（第１中心軸線）と平行を保持しているため、軸方向で均等にトラクションを発生させることができる。

上記構成において、前記軸部材の回りに前記遊星ローラを回転自在に支持するベアリングをさらに備え、前記案内部材は、前記軸部材自体を前記遊星ローラとともに前記太陽ローラの径方向へ移動自在に案内する構成とすることができる（請求項２）。

この構成によれば、軸部材は遊星ローラとともに回転せず、ベアリングを介して遊星ローラを支持するものとなる。この状態で、案内部材が軸部材自体を太陽ローラの径方向に移動自在に案内することで、上記のように遊星ローラの回転中心と太陽ローラの回転中心との平行を保持したまま遊星ローラを太陽ローラの径方向へ移動させることができる。

この場合、前記案内部材は、前記第１中心軸線回りに、前記太陽ローラに対して相対回転自在に支持された第１のキャリア部材と、前記第１のキャリア部材に対し前記第１中心軸線方向に間隔をおいて連結され、前記第１のキャリア部材との間に前記遊星ローラを収容した状態で前記第１のキャリア部材とともに前記軸部材を支持する第２のキャリア部材と、前記第１及び第２のキャリア部材にそれぞれ形成され、前記軸部材の両端部を前記太陽ローラの径方向に移動自在に案内する案内溝とを含むことが望ましい（請求項３）。

この構成によれば、軸部材を太陽ローラの径方向に移動させる構成を、案内溝を有する第１のキャリア部材及び第２のキャリア部材によって、シンプルに実現することができる。

この構成において、前記軸部材は、その一端部に、前記案内溝の幅に合わせて対向する一対の平行面が、該軸部材の外周の一部をカット加工することで形成された小判形状部を有し、前記軸部材の長手方向でみた前記平行面の幅を、前記第１又は第２のキャリア部材の厚みに合わせることで、前記小判形状部にて前記軸部材自体の前記太陽ローラに対する傾斜方向への変位を拘束していることが望ましい（請求項４）。

この構成によれば、軸部材の一端部に小判形状部を形成することで軸部材自体の傾斜を抑え、遊星ローラの回転軸線を太陽ローラの回転軸線と平行に保持することができる。また、例えば軸部材の一端部のみを小判形状部とし、その他端部については丸断面形状とすることで、加工上の誤差による両側の角度ずれを防止することができる。これにより、軸部材が案内溝内でスムーズに平行移動（摺動）するため、上記のように遊星ローラと太陽ローラとの間で良好なトラクションを発生させることができる。

上記構成において、前記第１のキャリア部材は、前記第２のキャリア部材に向けて前記太陽ローラの長手方向に延びる連結部を有し、前記第２のキャリア部材は、前記連結部を嵌め合わせることで前記第１及び第２のキャリア部材を互いに前記太陽ローラの周方向に拘束する嵌合凹部が形成され、前記軸部材は、その両端部にそれぞれ形成され、前記太陽ローラの長手方向でみて前記遊星ローラを挟んだ前記第１及び第２のキャリア部材の外面に掛止される掛止部を有し、これら掛止部にて前記第１及び第２のキャリア部材が互いに離隔するのを拘束し、前記連結部と前記嵌合凹部との嵌め合わせ状態を保持するものであることが望ましい（請求項５）。

この構成によれば、各部材（第１及び第２のキャリア部材、軸部材）を高精度に加工することで、ねじ留め等の締結具を用いることなく、嵌め合い関係だけで部材同士を組み合わせることができる。

上記構成において、前記案内部材は、前記第１中心軸線回りに、前記太陽ローラに対して相対回転自在に支持された円筒型のキャリア部材からなり、該キャリア部材は、太陽ローラの先端部を収容可能な孔をその径方向中心部に有する第１円板と、前記第１円板に対し前記第１中心軸線方向に間隔をおいて配置され、前記太陽ローラを貫通させる挿通孔をその径方向中心部に有する第２円板とを含み、前記第１円板と前記第２円板とは、前記遊星ローラを挟んで前記第１中心軸線方向の間隔が不変に保持され、前記第１円板は、その周縁部から径方向中心部に向かって延びる第１Ｕ字溝を複数有し、前記第２円板は、その周縁部から径方向中心部に向かって延び、前記第１Ｕ字溝の形成位置に前記第１中心軸線方向において対応する位置に設けられた第２Ｕ字溝を複数有し、前記第１Ｕ字溝及び第２Ｕ字溝は、前記軸部材の一方の端部及び他方の端部をそれぞれ受け入れ、前記軸部材を所定の第１位置と、該第１位置よりも前記第１円板及び前記第２円板の径方向中心部に近い第２位置との間で、前記第１中心軸線と前記第２中心軸線との平行を保持したままスライド移動させる構成とすることができる（請求項６）。

上記構成において、互いに圧接される前記太陽ローラ、前記遊星ローラ、及び前記押圧部材の各部材として、圧接部分の表面速度の大きな部材から順に、高い硬度を有する材料が用いられることが望ましい（請求項７）。

この構成によれば、同材質の部材を組み合わせた場合に比して、焼きつきや磨耗に起因する性能低下が少なくなり、長寿命のトラクション動力伝達装置を提供できる。

上記構成において、互いに圧接される前記太陽ローラ、前記遊星ローラ、及び前記押圧部材の各部材として、少なくとも金型鋼と同等以上の硬度を有する材料が用いられており、これら各部材のうち、圧接部分の表面速度の少なくとも最高値で駆動される部材の表面には、マイクロショットピーニング処理が施されていることが望ましい（請求項８）。

この構成によれば、当該処理が未処理の場合に比して磨耗に起因する性能低下が少なくなり、長寿命のトラクション動力伝達装置を提供できる。

上記構成において、前記案内部材に接続され、回転駆動される出力軸をさらに備え、該出力軸は、前記案内部材に対して、その駆動時に締まる方向に向けて螺合されることで接続されていることが望ましい（請求項９）。

この構成によれば、出力軸はその駆動時に締まる方向に向けて案内部材に螺合されているので、これら案内部材と出力軸との接続は確実に維持される。

この場合、前記出力軸は、前記案内部材に螺合される螺合部と、該螺合部よりも径方向外側に配置されており、前記案内部材に当接する当接面と、該当接面よりも径方向外側に配置される面取り部とを含み、前記案内部材は、前記螺合部に螺合される穴と、前記出力軸から離間する方向に向けて凹所をなし、前記当接面に当接されるとともに、前記面取り部を受容する受容部と、該受容部よりも径方向外側に配置されており、前記出力軸の周壁を囲繞する凸部とを含むことが望ましい（請求項１０）。

この構成によれば、出力軸は、案内部材の中心との軸直角度が確保され、出力軸が案内部材に単に螺合される場合に比して回転方向の微少なガタは抑制される。しかも、出力軸には面取り部が形成されていることから、案内部材の中心との軸直角度はより一層確保可能になる。

上記構成において、その内部に、前記太陽ローラの一部、前記遊星ローラ及び前記押圧部材が収容され、且つ潤滑剤が充填されるケーシングと、前記ケーシングの内部に配置され、前記潤滑剤を強制循環させる循環部材とをさらに備えることが望ましい（請求項１１）。

この構成によれば、循環部材によって、圧接された状態にある各部材に向けて潤滑剤が積極的に循環される。従って潤滑剤の劣化が防止され、トラクション動力伝達装置の長寿命化を図ることができる。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、少なくとも感光体ドラム、又は感光体ドラム及び中間転写ベルトを含む画像形成部と、前記感光体ドラムを、又は感光体ドラム及び中間転写ベルトの少なくとも一方を駆動する駆動力を発生する駆動源と、前記駆動源の駆動力を、前記感光体ドラムの回転軸又は前記中間転写ベルトの駆動部材に伝達する、請求項１〜１１のいずれかに記載のトラクション動力伝達装置と、を備えることを特徴とする（請求項１２）。

本発明のトラクション動力伝達装置及び画像形成装置によれば、太陽ローラに対して遊星ローラを押し付けたときの状態（押圧状態）を正しく管理し、部材の偏摩耗等を防止して本来の材料寿命まで充分に機能させ続けることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るトラクション動力伝達装置Ｍの外観を２方向から示す斜視図である。トラクション動力伝達装置Ｍは、円筒形状のケーシング２、太陽ローラ４、エンドプレート６、軸受プレート７及び出力軸８を含んでいる。

ケーシング２の一端には四角形状のフランジ部２ａが形成されており、その開口部がフランジ部２ａに対応する形状のエンドプレート６により閉止されている。フランジ部２ａと反対側のケーシング２の他端には、四角形状のフランジ部２ｂが形成されている。トラクション動力伝達装置Ｍは、フランジ部２ａの側に図示しない駆動源（モータ）を連結することが可能とされている。

ケーシング２の内部には太陽ローラ４の一端部が収容されており、また、ケーシング２の内部からは太陽ローラ４の反対側に出力軸８が突出している。エンドプレート６には軸受プレート７が取り付けられており、この軸受プレート７には、その中央にボス部７ａが形成されている。このボス部７ａ内には図示しない２つのベアリングが設けられており、太陽ローラ４は、これら２つのベアリングを介して軸受プレート７（ケーシング２）に支持されている。一方、フランジ部２ｂの中央にもボス部２ｃが形成されており、このボス部２ｃ内にも図示しない２つのベアリングが設けられている。出力軸８は、これら２つのベアリングを介してフランジ部２ｂ（ケーシング２）に支持されている。

図２は、トラクション動力伝達装置Ｍの分解斜視図である。ケーシング２内には、２つのアウタリング１０，１２及び遊星キャリア１４とともに出力軸８の一端部が収容されている。図２では詳しく示されていないが、遊星キャリア１４はさらに第１及び第２キャリア部材から構成されており、これら２つのキャリア部材によって３つの遊星ローラが支持されている。なお、キャリア部材及び遊星ローラについては別の図面を用いてさらに後述する。

アウタリング１０，１２の外径はケーシング２の内径より僅かに小さく、これらは僅かな隙間をあけて高精度に嵌め合わされる関係にある。また、ケーシング２の内面には２つの突条２ｄ（図２には１つだけ示されている）が形成されており、これら突条２ｄは太陽ローラ４及び出力軸８の中心軸線と平行に延びている。アウタリング１０，１２には、２つの突条２ｄにそれぞれ対応して溝部１０ａ，１２ａが形成されており、アウタリング１０，１２がケーシング２内に嵌め合わせられると、それぞれ溝部１０ａ，１２ａ内に突条２ｄが受け入れられる。これにより、ケーシング２内ではアウタリング１０，１２の回転方向（出力軸８周り）への変位が拘束されている。

また、ケーシング２内には、３本の圧縮コイルばね１３（図２には２本だけ示されている）が配置されている。トラクション動力伝達装置Ｍが組み立てられた状態で、これら圧縮コイルばね１３は一方のアウタリング１０の側面に接し、一方のアウタリング１０を他方のアウタリング１２に対して近接させる方向に反発力（弾性力）を生じる。

太陽ローラ４の外周には、２つのベアリング１６が長手方向に間隔をおいて配置されている。なお、図２では上記の軸受プレート７の図示が省略されている。通常、ケーシング２の内部には潤滑剤（グリス）が充填される。これらベアリング１６は、太陽ローラ４を回転自在に支持するとともに、ケーシング２内に充填されたグリスを封止している。また、出力軸８の外周にも２つのベアリング１８（図２には１つだけ示されている）が長手方向に間隔をおいて配置されている。これらベアリング１８もまた、出力軸８を回転自在に支持するとともに、ケーシング２内に充填されたグリスを封止している。なお、太陽ローラ４及び出力軸８には、それぞれ適宜の位置にスナップリング２０が設けられている。

図３は、遊星キャリア１４から２つのアウタリング１０，１２を離隔させた状態を示す分解斜視図である。また図４は、２つのアウタリング１０，１２を互いに近接させた状態を示す斜視図である。上記のように遊星キャリア１４は、円板型の第１キャリア１４ａ（第１円板）及び第２キャリア１４ｂ（第２円板）から構成されている。３つの遊星ローラ２２（図３には２つだけ示されている）は、それぞれ軸部材２４を介して第１及び第２キャリア１４ａ，１４ｂに支持されている。

各遊星ローラ２２には、その回転軸線の方向でみて両側にそれぞれ傾斜部２２ｂが形成されている。これら傾斜部２２ｂは、軸部材２４の両端に向かって対称に先細り（テーパー）形状をなしている。一方、上記のアウタリング１０，１２には、それぞれ内周縁の片側（遊星ローラ２２に面する側）に曲面形状（断面Ｒ形状）の押圧面１０ｂ，１２ｂが形成されている。

太陽ローラ４、遊星ローラ２２及びアウタリング１０，１２の構成材としては、高い硬度を有する材料、特に金型鋼（die steel）と同等以上の硬度を有する材料を用いることが望ましい。例えば、太陽ローラ４としては、高速度鋼（high-speed steel）の一種であるＪＩＳ Ｇ４４０３に規定されたＳＫＨ系の材料を適切な温度での焼入れ・焼戻し処理したものを用いることができる。遊星ローラ２２としては、工具鋼（alloy tool steel）の一種であるＪＩＳ Ｇ４４０４に規定されたＳＫＤ系の材料を適切な温度にて焼入れ処理が施されたものを用いることができる。また、アウタリング１０，１２としては、金型鋼の一種のプリハードン鋼であるＮＡＫ（大同特殊鋼株式会社のプラスティック金型材の商品名）を、焼入れ処理を施さずに母材のまま用いることができる。

より具体的には、太陽ローラ４にはＳＫＨ５１を、遊星ローラ２２にはＳＫＤ１１を、アウタリング１０，１２にはＮＡＫ５５（大同特殊鋼株式会社の商品名）を用いることができる。これらの硬度は、マイクロビッカース硬度Ｈｖで、太陽ローラ４が約７００程度、遊星ローラ２２が約５２０程度、アウタリング１０，１２が約４５０程度である。

ここでは、太陽ローラ４、遊星ローラ２２、アウタリング１０，１２のうち、圧接部分の表面速度の大きな部材から順に、高い硬度を有する材料が用いられている。具体的には、太陽ローラ４、遊星ローラ２２、アウタリング１０，１２の順に高い硬度を有する材料が用いられている。これにより、ワウフラッタの目標値を満足できる寿命は、同じ荷重条件にて総て同材質で構成させた場合に比して約３倍に延長させることができる。従って、焼きつきや磨耗に起因する性能低下を引き伸ばすことができ、耐磨耗性を向上させ得る。

また、太陽ローラ４、遊星ローラ２２、アウタリング１０，１２のうち、圧接部分の表面速度の少なくとも最高値で駆動される部材、より詳しくは太陽ローラ４の表面には、マイクロショットピーニング処理（ＷＰＣ処理）が施されていることが望ましい。当該処理は、約１０μｍ（１μｍ＝１×１０^−６ｍ）程度のセラミック或いはガラスを音速で部材の表面に衝突させるものである。これにより、太陽ローラ４の耐磨耗性を向上させることができる。

太陽ローラ４にマイクロショットピーニング処理を施した場合、ワウフラッタの目標値を満足できる寿命は、同じ荷重条件で当該処理が施されていない場合に比して約１．５倍に延長させることができる。従って、トラクション動力伝達装置Ｍの長寿命を図ることができる。

ここで、出力軸８に関し、第１キャリア１４ａと出力軸８とは別部品で構成され、両者は螺合で連結されている。詳しくは、図８及び図９に示すように、出力軸８は、第１キャリア１４ａに向けて螺合部８ａを有し、この螺合部８ａには、出力軸８のトルクを受ける方向に向けて締まる雄ねじが刻設されている。

これにより、第１キャリア１４ａと出力軸８とを一体形成する場合に比して加工工程が簡略化され、コストの低廉化を図ることができ、第１キャリア１４ａと出力軸８との組み付けや分解も容易になる。さらに、出力軸８はその駆動時に締まる方向に向けて第１キャリア１４ａに螺合されているので、組み立て時に十分なトルクで締め付けておけば、実使用時にはその回転方向に対して、例え一瞬でも締め付け不良による回転ムラ（駆動遅れ）が発生しない。この結果、これら第１キャリア１４ａと出力軸８との接続は確実に維持される。

図９を参照して、出力軸８において、螺合部８ａよりも径方向外側には当接面８ｂが形成されており、また、この当接面８ｂよりも径方向外側にはＣ面部（面取り部）８ｃが形成されている。

一方、第１キャリア１４ａは後述する第１穴部１４ｅ１を有し、この穴部１４ｅには雌ねじが刻設され、螺合部８ａに螺合される。また、第１キャリア１４ａにおいて、当接面８ｂに対峙する位置には受容部１４ｋが形成されている。この受容部１４ｋは、出力軸８から離間する方向に向けて凹所をなして形成され、当接面８ｂに当接されるとともに、Ｃ面部８ｃを受容可能に構成されている。さらに、この受容部１４ｋよりも径方向外側には凸部１４ｍが配置されており、この凸部１４ｍは出力軸８の周壁８ｄを囲繞している。

このように出力軸８を、螺合部８ａから周壁８ｄに向けて２段構成としているので、螺合部８ａが第１キャリア１４ａの第１穴部１４ｅ１に螺合して出力軸８の進行を案内し、次いで、当接面８ｂが第１キャリア１４ａの受容部１４ｋに当接して第１キャリア１４ａに対する出力軸８の芯出しを図ることができる。よって、出力軸８は、第１キャリア１４ａの中心との軸直角度が確保され、出力軸８がキャリア１４ａに単に螺合される場合に比して回転方向の微少なガタは抑制される。しかも、出力軸８にはＣ面部８ｃが形成されていることから、螺合部８ａが第１穴部１４ｅ１に入った後に、出力軸８と第１キャリア１４ａとが嵌合するため、第１キャリア１４ａの中心との軸直角度はより一層確保可能になる。

図３に戻って、ケーシング２の内部では、上記のように圧縮コイルばね１３の反発力でアウタリング１０，１２が互いに近接する方向に押されている。アウタリング１０，１２の内径は遊星キャリア１４の外径よりも大きいため、アウタリング１０，１２は遊星キャリア１４に干渉しない。このとき図４に示されているように、２つのアウタリング１０，１２はこれらの間に３つの遊星ローラ２２を挟み込むようにして近接する。本実施形態では、各押圧面１０ｂ，１２ｂが遊星ローラ２２の傾斜部２２ｂに対して強く押し付けられることにより、傾斜部２２ｂに掛かる力を太陽ローラ４の径方向に作用させ、遊星ローラ２２を太陽ローラ４に対して径方向に強く押し付けている。

図５は、上記の遊星キャリア１４及びアウタリング１０，１２を分離した状態で、太陽ローラ４に対する３つの遊星ローラ２２の配置を示した斜視図である。３つの遊星ローラ２２は、太陽ローラ４の回転軸線Ａ０（第１中心軸線）と平行な３つの周辺軸線上であって、太陽ローラ４の周方向で等間隔（１２０°）に配置されている。すなわち、各遊星ローラ２２は各軸部材２４で支持されているが、これら軸部材２４の中心軸線Ａ１、Ａ２、Ａ３（第２中心軸線；遊星ローラ２２の回転軸線）が、前記３つの周辺軸線に各々合致するように、つまり回転軸線Ａ０と中心軸線Ａ１、Ａ２、Ａ３とが平行になるように、太陽ローラ４の周囲に３つの遊星ローラ２２が配置されている。この状態で、３つの遊星ローラ２２は、いずれも周面２２ａを太陽ローラ４の周面４ａに近接させている。

ここで、遊星ローラ２２を太陽ローラ４に対して径方向に強く押し付けるには、遊星ローラ２２が太陽ローラ４の径方向へ自在に移動することが必要である。そこで本実施形態では、遊星キャリア１４及び軸部材２４について以下の構造を採用している。

図６（Ａ）、（Ｂ）は、遊星キャリア１４の分解斜視図である。遊星キャリア１４は、太陽ローラ４の先端側に配置される第１キャリア１４ａと、この第１キャリア１４ａに対し太陽ローラ４の回転軸線方向の根元側に間隔を置いて配置される第２キャリア１４ｂとを含む。第１及び第２キャリア１４ａ，１４ｂは、いずれも全体としてフランジ（穴あき円板）形状をなしている。

第２キャリア１４ｂは、その中央部に形成された挿通穴１４ｃを有する。挿通孔１４ｃの径は太陽ローラ４の径よりも大きいため、第２キャリア１４ｂは太陽ローラ４の周囲で自由に回転することができる。

図６（Ａ）に示されているように、第１キャリア１４ａにはその中央部にボス部１４ｄが形成されており、このボス部１４ｄには出力軸８の基端部が嵌合（圧入）される。一方、図６（Ｂ）に示されているように、ボス部１４ｄの反対側（第２キャリア１４ｂに対向する側）の中央部には第２穴部１４ｅ２が形成されている。第２穴部１４ｅ２により、図示しないベアリング（図８では符号２８にて図示）を介して太陽ローラ４の先端部が回転自在に支持される。

第１キャリア１４ａには、その周縁部に３つの連結部１４ｆが形成されており、これら連結部１４ｆは周方向で等間隔（１２０°）に配置されている。遊星キャリア１４の組み立て状態で、連結部１４ｆは、太陽ローラ４と平行に第１キャリア１４ａから第２キャリア１４ｂに向かって延びている。これと相対する第２キャリア１４ｂには、各連結部１４ｆに対応して３つの嵌合凹部１４ｇが形成されている。これら嵌合凹部１４ｇは、第１キャリア１４ａに対向する面から第２キャリア１４ｂの厚み方向に窪むようにして形成されている。

遊星キャリア１４は、各連結部１４ｆをそれぞれ対応する嵌合凹部１４ｇ内に嵌め合わせることで、第１及び第２キャリア１４ａ，１４ｂを互いに組み合わせ、太陽ローラ４の回転軸線方向における両者間の間隔を不変としている。特に本実施形態では、連結部１４ｆ及び嵌合凹部１４ｇを高精度に加工し、これらを高精度に嵌め合わせることで、両者の前記回転軸線回りの回転方向への変位（ガタ）を極めて小さく抑えている。

第１キャリア１４ａは、その周縁部に３つの案内溝（第１Ｕ字溝）１４ｈを有している。また、第２キャリア１４ｂは、その周縁部の、案内溝１４ｈの形成位置に太陽ローラ４の回転軸線方向において対応する位置に、３つの案内溝（第２Ｕ字溝）１４ｊを有している。これら案内溝１４ｈ，１４ｊは、周方向で等間隔（１２０°）に配置されており、それぞれ第１及び第２キャリア１４ａ，１４ｂの周縁部から回転中心（径方向中心部）に向かって直線状に延びている。なお本実施形態では、案内溝１４ｊの方が案内溝１４ｈよりも広い幅を有している。

図７は、遊星キャリア１４から遊星ローラ２２の一部（１つ）を分離して示した分解斜視図である。遊星ローラ２２には、その中央部に挿通穴２２ｃが形成されている。遊星ローラ２２は、この挿通穴２２ｃ内に軸部材２４を挿通した状態で、２つのベアリング２６を介して軸部材２４に対して回転自在に取り付けられている。

遊星ローラ２２の軸部材２４には、その一端部の周面に、互いに対向する一対の平行面２４ａが備えられている。この平行面２４ａは、軸部材２４の外周面の一部をカット加工することで形成されている。図７には一方のみが示されているが、一対をなす平行面２４ａは軸部材２４の中心軸線（図中符号Ａ１）に関して対称であり、かつ互いに平行である。このような平行面２４ａにより、軸部材２４の一端部には小判形状部（断面が小判形状となる部分）が形成されている。

一対をなす平行面２４ａは、いずれも軸部材２４の一端部から僅かに内側（軸線Ａ１方向でみて中心寄り）に位置している。このため軸部材２４の一端部には、平行面２４ａよりも外側（一端寄り）の位置に丸断面形状の部位が残存しており、この部位が掛止部２４ｂとなっている。この掛止部２４ｂは、軸部材２４を案内溝１４ｈ内に嵌め合わせた状態で第１キャリア１４ａから外側（遊星ローラ２２と反対側）に突出し、その外面（遊星ローラ２２と反対側に位置する面）に掛止される。

一方、軸部材２４の他端部にはフランジ形状（２段ピン形状）の掛止部２４ｃが形成されている。この掛止部２４ｃもまた、図示のように軸部材２４を案内溝１４ｊ内に嵌め合わせた状態で第２キャリア１４ｂから外側（遊星ローラ２２と反対側）に突出し、その外面（遊星ローラ２２と反対側に位置する面）に掛止される。

このように、本実施形態では軸部材２４の両端部にそれぞれ掛止部２４ｂ，２４ｃが形成されているため、図示のように軸部材２４を案内溝１４ｈ，１４ｊ内に嵌め合わせた状態では、２つの掛止部２４ｂ，２４ｃが第１及び第２キャリア１４ａ，１４ｂの分離を防止し、両者の嵌め合いを保持している。特に本実施形態では、軸部材２４の両端間でみて、２つの掛止部２４ｂ，２４ｃの内法（図中符号Ｌ１）が、遊星キャリア１４全体の厚み寸法（図中符号Ｌ２）よりも僅かに大きく設定されている。このため、軸部材２４は案内溝１４ｈ，１４ｊ内に嵌め込まれた状態で、太陽ローラ４の径方向へ自在に移動することができる。

さらに本実施形態では、軸部材２４を太陽ローラ４の径方向のみに移動自在とし、それ以外への変位を拘束するため、以下のような構造上の特徴を有している。
（１）先ず、軸部材２４の径方向でみて、一対の平行面２４ａの面幅（間隔）が案内溝１４ｈの幅（図中符号Ｗ１）よりも僅かに小さく設定されている。具体的には、軸部材２４の径方向に関し、平行面２４ａ（小判形状部）は案内溝１４ｈ内に僅かな隙間をもって高精度に嵌め合わされている。したがって軸部材２４は、案内溝１４ｈ内にて太陽ローラ４の径方向には移動自在であるが、中心軸線Ａ１回りへの回転変位は拘束されている。
（２）次に、平行面２４ａの長手方向の幅（図中符号Ｗ２）に着目すると、この幅Ｗ２は、第１キャリア１４ａの厚み（図中符号Ｔ）より僅かに大きく設定されている。つまり、軸部材２４の長手方向（中心軸線Ａ１方向）に関して、平行面２４ａ（小判形状部）は案内溝１４ｈ内に僅かな隙間をもって高精度に嵌め合わされている。したがって軸部材２４は、案内溝１４ｈ内にて太陽ローラ４の径方向には移動自在であるが、長手方向（中心軸線Ａ１に沿う方向）への移動は拘束されている。

さらに、軸部材２４はその中心軸線Ａ１を傾斜させる方向（太陽ローラ４の径方向に沿う平面内で回転させる方向）への変位を拘束されている。すなわち、軸部材２４の長手方向でみると、平行面２４ａの両側に丸形断面の部位２４ｄが存在しているため、案内溝１４ｈ内に平行面２４ａを嵌め合わせた状態で軸部材２４を傾斜させようとしても、丸形断面の部位２４ｄが第１キャリア１４ａの外面又は内面に接触し、その傾斜は阻止される。これにより、軸部材２４は案内溝１４ｈ内にて太陽ローラ４の径方向にのみ移動自在であり、それ以外の方向への変位は拘束されている。

なお、遊星ローラ２２には、その回転軸線方向の前後からベアリング２６が嵌合されるため、本実施形態では遊星ローラ２２、ベアリング２６及び軸部材２４までを含めての公差を極めて小さくしている。これにより、遊星キャリア１４内では遊星ローラ２２が軸部材２４とほぼ一体となって太陽ローラ４の径方向にのみ移動できる構成となっている。

以上の通り構成されていることで、３つの遊星ローラ２２の各軸部材２４は、太陽ローラ４の回転軸線Ａ０（図５参照）に対して各中心軸線Ａ１、Ａ２、Ａ３が平行を保持したまま、第１及び第２キャリア１４ａ，１４ｂの案内溝１４ｈ，１４ｊに沿って、太陽ローラ４の径方向に移動することができる。

トラクション動力伝達装置Ｍにおいて、遊星キャリア１４に対する軸部材２４（遊星ローラ２２）の摺動は極めて重要な要素である。このため本実施形態では、軸部材２４のスムーズな移動を可能にするために、上記のように軸部材２４の一端部のみを小判形状とし、他端部については丸断面形状のままとしている。すなわち、両端部とも小判形状にしたとすると、加工上の誤差で両側の平行面２４ａ同士の相対的な角度ずれが発生しやすくなる。このような角度のずれは、直ちに軸部材２４の摺動状況に悪影響を及ぼし、遊星ローラ２２の片当たり、ひいては太陽ローラ４の偏摩耗を引き起こす要因となる。この点、本実施形態では一端部のみを小判形状としているため角度ずれの心配がなく、遊星ローラ２２を太陽ローラ４に対して均等に押し付けることができる点で有効である。

次に、トラクション動力伝達装置Ｍの動作を説明する。図８は、トラクション動力伝達装置Ｍの軸線方向に沿う縦断面図である。

トラクション動力伝達装置Ｍの組み立て状態で、片方のアウタリング１２はエンドプレート６の内面に接触し、この状態で位置決めされている。これに対し、もう片方のアウタリング１０は、圧縮コイルばね１３の反発力でアウタリング１２に近接する方向へ押し付けられる。このとき、２つのアウタリング１０，１２がそれぞれの押圧面１０ｂ，１２ｂで遊星ローラ２２の傾斜面２２ｂを両側から挟み込むようにして押さえ付けることにより、遊星ローラ２２は、太陽ローラ４の径方向に近接する方向に移動しようとする。その結果、遊星ローラ２２は太陽ローラ４に対して強く押し付けられた状態となり、それ以上、遊星ローラ２２が移動できなくなると、その位置でアウタリング１０も静止する。

この状態で、ケーシング２の内部では各遊星ローラ２２と太陽ローラ４との間（微小隙間）に超高圧力が掛かるので、その微小隙間に挟まれたグリスが弾塑性体としての性質を発揮し、太陽ローラ４の回転時に良好なトラクションを発生させることができる。このトラクションを利用して３つの遊星ローラ２２が太陽ローラ４と逆方向に回転しつつ、太陽ローラ４に対して遊星運動（太陽ローラ４の外側で周回運動）すると、その運動が軸部材２４を介して遊星キャリア１４に伝達される。その結果、遊星キャリア１４全体が太陽ローラ４と同方向に回転する。このときの遊星キャリア１４の回転を出力軸８から取り出すことで、太陽ローラ４に入力されたトルクを正確な減速比で出力軸８に伝達することができる。従って、トラクション動力伝達装置Ｍを、減速機として利用することができる。

本実施形態に係るトラクション動力伝達装置Ｍを用いた減速機によれば、歯車伝達機構のようにバックラッシュの影響がなく、滑らかなトルクの伝達を可能にする。従って、回転角度を高精度に制御する必要のある機器の動力源として好適である。

さらに本実施形態では、遊星ローラ２２の軸部材２４の中心軸線（遊星ローラ２２の回転軸線）が太陽ローラ４の回転軸線との平行を保持したまま径方向のみに移動できる構造である。このため、遊星ローラ２２の回転軸線が太陽ローラ４の回転軸線に対して傾斜することがなく、その片当たりによる太陽ローラ４の偏摩耗を確実に防止することができる。これにより、トラクション動力伝達装置Ｍが長期間にわたる耐久性を発揮することができ、該伝達装置Ｍが適用された機器の製品寿命まで機能し続けることができる。

本実施形態のトラクション動力伝達装置Ｍが好適に適用される機器の一つとして、フルカラー画像形成装置を例示することができる。図１０は、フルカラー画像形成装置の一例であるタンデム方式のカラープリンタ９の全体構成を示した概略断面図である。

カラープリンタ９は、筐体構造を有する装置本体９ａ内に、用紙Ｐを給紙する給紙部９２と、この給紙部９２から給紙された用紙Ｐを搬送しながら当該用紙Ｐに画像を転写する画像形成部９３と、この画像形成部９３で用紙Ｐに転写された画像に対して定着処理を施す定着部９４とが備えられている。装置本体９ａの上面には、定着部４で定着処理の施された用紙Ｐが排紙される排紙部９５が設けられている。

給紙部９２は、用紙Ｐを貯留する給紙カセット９２１、ピックアップローラ９２２、給紙ローラ９２３，９２４，９２５、及びレジストローラ９２６を備えている。画像形成部９３は、画像形成ユニット９７と、この画像形成ユニット９７によってその表面にトナー像が１次転写される中間転写ベルト９１１と、この中間転写ベルト９１１上のトナー像を給紙カセット９２１から送り込まれた用紙Ｐに２次転写させるための２次転写ローラ９１２とを備えている。

画像形成ユニット９７は、上流側（図１０では左側）から下流側に向けて順次配設されたブラック用ユニット９７Ｋ、イエロー用ユニット９７Ｙ、シアン用ユニット９７Ｃ、及びマゼンタ用ユニット９７Ｍを備えている。各ユニット９７Ｋ，９７Ｙ，９７Ｃ及び９７Ｍは、それぞれの中央位置に像担持体としての感光体ドラム９７１を含む。感光体ドラム９７１は、図中の反時計方向に回転駆動される。各感光体ドラム９７１の周囲には、帯電器、露光装置、現像装置、クリーニング装置及び除電器等が、回転方向上流側から順に各々配置されている。

中間転写ベルト９１１は、無端状のベルト状回転体であって、表面側が各感光体ドラム９７１の周面にそれぞれ当接するように、駆動ローラ９１３、ベルト支持ローラ９１４、バックアップローラ９１５、一次転写ローラ９１６及びテンションローラ９１７に架け渡されている。中間転写ベルト９１１は、各感光体ドラム９７１と対向配置された一次転写ローラ９１６によって感光体ドラム９７１に押圧された状態で、前記複数のローラによって無端回転する。

各感光体ドラム９７１上に形成されたトナー像は、駆動ローラ９１３の駆動により矢符（時計回り）方向に周回する中間転写ベルト９１１に重ね塗り状態で順次転写（１次転写）され、フルカラートナー像が形成される。このフルカラートナー像は、２次転写ローラ９１２とバックアップローラ９１５とのニップ部において、用紙Ｐに二次転写される。フルカラートナー像が転写された用紙Ｐは、定着部９４で定着処理が施された後、排紙部９５へ排紙される。

このようなカラープリンタ９において、回転駆動が必要な部品の駆動系に、上記で説明したトラクション動力伝達装置Ｍを接続することができる。とりわけ、画像形成部９３の駆動部品、例えば感光体ドラム９７１や中間転写ベルト９１１の駆動に、トラクション動力伝達装置Ｍを適用することが望ましい。感光体ドラム９７１の回転軸や中間転写ベルト９１１を駆動する駆動ローラ９１３（駆動部材）に、トラクション動力伝達装置Ｍを介してモータＤ（駆動源）の回転駆動力を伝達するようにすれば、ギア駆動の場合に比して、伝達ロスや駆動ムラが防止されて高品質な画像形成を実現できる。さらに、モータとしてステッピングモータを用いる場合には、そのパルス制御に応じて、感光体ドラム９７１等の回転角度が高精度に制御することができ、極めて高品質な画像形成を実現できる。

以上、本発明の一実施形態に係るトラクション動力伝達装置Ｍを説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような実施形態を取ることができる。

上記実施形態では、軸部材２４にベアリング２６を介して遊星ローラ２２を取り付ける例を挙げているが、遊星ローラ２２を軸部材と一体に回転する構成としてもよい。この場合、遊星キャリア１４にベアリングを摺動可能に設けて、軸部材をベアリングとともに太陽ローラ４の径方向へ移動自在に案内する構成とすればよい。

また、太陽ローラ４、遊星ローラ２２、及びアウタリング１０，１２はケーシング２の内部で互いに圧接している。そして、これら各部材の少なくともいずれかの部材には、このケーシング２の内部でグリスを強制循環させる循環部材が設けられていてもよい。

図１１は循環部材４０の一例を示す斜視図である。循環部材４０は、第２キャリア１４ｂの外面側に配置されるものであって、その中央部分に、太陽ローラ４が挿通される孔部４２を有している。この孔部４２の径方向外側の適宜位置には、３つの切り起こしフィン４４が、等間隔（１２０°）に立設されている。切り起こしフィン４４の径方向外側の適宜位置には、３つの係合部４６が等間隔（１２０°）に形成されている。係合部４６は、各軸部材２４に対して各々係合される。

このような循環部材４０を組み入れることで、キャリア１４の回転駆動時に切り起こしフィン４４がケーシング２内の潤滑剤を強制循環させ、潤滑剤を太陽ローラ４と遊星ローラ２２との圧接部分に向けて送出させることができる。従って、当該循環部材を有しない場合に比して潤滑剤の劣化が防止され、トラクション動力伝達装置の長寿命化を図ることができる。

（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施形態に係るトラクション動力伝達装置の外観を２方向から示す斜視図である。 前記トラクション動力伝達装置の分解斜視図である。 遊星キャリアから２つのアウタリングを離隔させた状態を示す分解斜視図である。 図３の状態から２つのアウタリングを互いに近接させた状態を示す斜視図である。 太陽ローラに対する３つの遊星ローラの配置を示した斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、遊星キャリアの分解斜視図である。 図.７は、遊星キャリアから遊星ローラの一部（１つ）を分離して示した分解斜視図である。 トラクション動力伝達装置の軸線方向に沿う縦断面図である。 図８の要部拡大図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略断面図である。 循環部材の一例を示す斜視図である。

符号の説明

２ ケーシング
４ 太陽ローラ
６ エンドプレート
８ 出力軸
９ カラープリンタ（画像形成装置）
１０，１２ アウタリング（押圧部材）
１３ 圧縮コイルばね
１４ 遊星キャリア（案内部材）
１４ａ 第１キャリア（第１円板）
１４ｂ 第２キャリア（第２円板）
１４ｆ 連結部
１４ｇ 嵌合凹部
１４ｈ 案内溝（第１Ｕ字溝）
１４ｊ 案内溝（第２Ｕ字溝）
２２ 遊星ローラ
２４ 軸部材
２４ａ 平行面
２４ｂ，２４ｃ 掛止部

Claims (12)

1. 第１中心軸線を持ち、この第１中心軸線回りに回転自在な太陽ローラと、
   第２中心軸線を持ち、前記第１中心軸線と平行な複数の周辺軸線上に前記第２中心軸線が合致するように配置される複数の軸部材と、
   前記軸部材に支持された状態で、前記太陽ローラの周面に沿って回転自在に設けられた複数の遊星ローラと、
   前記第１中心軸線と前記第２中心軸線との平行を保持したまま、前記軸部材を前記太陽ローラの径方向に移動自在に案内する案内部材と、
   前記太陽ローラの周面に対して前記遊星ローラを押し付け、前記太陽ローラと前記遊星ローラとの間にてトラクションによる動力伝達を可能にする押圧部材と、
   を備えることを特徴とするトラクション動力伝達装置。
2. 前記軸部材の回りに前記遊星ローラを回転自在に支持するベアリングをさらに備え、
   前記案内部材は、前記軸部材自体を前記遊星ローラとともに前記太陽ローラの径方向へ移動自在に案内することを特徴とする請求項１に記載のトラクション動力伝達装置。
3. 前記案内部材は、
   前記第１中心軸線回りに、前記太陽ローラに対して相対回転自在に支持された第１のキャリア部材と、
   前記第１のキャリア部材に対し前記第１中心軸線方向に間隔をおいて連結され、前記第１のキャリア部材との間に前記遊星ローラを収容した状態で前記第１のキャリア部材とともに前記軸部材を支持する第２のキャリア部材と、
   前記第１及び第２のキャリア部材にそれぞれ形成され、前記軸部材の両端部を前記太陽ローラの径方向に移動自在に案内する案内溝と、
   を含むことを特徴とする請求項２に記載のトラクション動力伝達装置。
4. 前記軸部材は、
   その一端部に、前記案内溝の幅に合わせて対向する一対の平行面が、該軸部材の外周の一部をカット加工することで形成された小判形状部を有し、
   前記軸部材の長手方向でみた前記平行面の幅を、前記第１又は第２のキャリア部材の厚みに合わせることで、前記小判形状部にて前記軸部材自体の前記太陽ローラに対する傾斜方向への変位を拘束している、
   ことを特徴とする請求項３に記載のトラクション動力伝達装置。
5. 前記第１のキャリア部材は、前記第２のキャリア部材に向けて前記太陽ローラの長手方向に延びる連結部を有し、
   前記第２のキャリア部材は、前記連結部を嵌め合わせることで前記第１及び第２のキャリア部材を互いに前記太陽ローラの周方向に拘束する嵌合凹部が形成され、
   前記軸部材は、その両端部にそれぞれ形成され、前記太陽ローラの長手方向でみて前記遊星ローラを挟んだ前記第１及び第２のキャリア部材の外面に掛止される掛止部を有し、これら掛止部にて前記第１及び第２のキャリア部材が互いに離隔するのを拘束し、前記連結部と前記嵌合凹部との嵌め合わせ状態を保持する、
   ことを特徴とする請求項４に記載のトラクション動力伝達装置。
6. 前記案内部材は、前記第１中心軸線回りに、前記太陽ローラに対して相対回転自在に支持された円筒型のキャリア部材からなり、
   前記キャリア部材は、
   太陽ローラの先端部を収容可能な孔をその径方向中心部に有する第１円板と、
   前記第１円板に対し前記第１中心軸線方向に間隔をおいて配置され、前記太陽ローラを貫通させる挿通孔をその径方向中心部に有する第２円板と、を含み、
   前記第１円板と前記第２円板とは、前記遊星ローラを挟んで前記第１中心軸線方向の間隔が不変に保持され、
   前記第１円板は、その周縁部から径方向中心部に向かって延びる第１Ｕ字溝を複数有し、
   前記第２円板は、その周縁部から径方向中心部に向かって延び、前記第１Ｕ字溝の形成位置に前記第１中心軸線方向において対応する位置に設けられた第２Ｕ字溝を複数有し、
   前記第１Ｕ字溝及び第２Ｕ字溝は、前記軸部材の一方の端部及び他方の端部をそれぞれ受け入れ、前記軸部材を所定の第１位置と、該第１位置よりも前記第１円板及び前記第２円板の径方向中心部に近い第２位置との間で、前記第１中心軸線と前記第２中心軸線との平行を保持したままスライド移動させる、
   ことを特徴とする請求項２に記載のトラクション動力伝達装置。
7. 互いに圧接される前記太陽ローラ、前記遊星ローラ、及び前記押圧部材の各部材として、圧接部分の表面速度の大きな部材から順に、高い硬度を有する材料が用いられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のトラクション動力伝達装置。
8. 互いに圧接される前記太陽ローラ、前記遊星ローラ、及び前記押圧部材の各部材として、少なくとも金型鋼と同等以上の硬度を有する材料が用いられており、
   これら各部材のうち、圧接部分の表面速度の少なくとも最高値で駆動される部材の表面には、マイクロショットピーニング処理が施されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のトラクション動力伝達装置。
9. 前記案内部材に接続され、回転駆動される出力軸をさらに備え、
   該出力軸は、前記案内部材に対して、その駆動時に締まる方向に向けて螺合されることで接続されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のトラクション動力伝達装置。
10. 前記出力軸は、
    前記案内部材に螺合される螺合部と、
    該螺合部よりも径方向外側に配置されており、前記案内部材に当接する当接面と、
    該当接面よりも径方向外側に配置される面取り部と、を含み、
    前記案内部材は、
    前記螺合部に螺合される穴と、
    前記出力軸から離間する方向に向けて凹所をなし、前記当接面に当接されるとともに、前記面取り部を受容する受容部と、
    該受容部よりも径方向外側に配置されており、前記出力軸の周壁を囲繞する凸部と、を含むことを特徴とする請求項９に記載のトラクション動力伝達装置。
11. その内部に、前記太陽ローラの一部、前記遊星ローラ及び前記押圧部材が収容され、且つ潤滑剤が充填されるケーシングと、
    前記ケーシングの内部に配置され、前記潤滑剤を強制循環させる循環部材と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のトラクション動力伝達装置。
12. 少なくとも感光体ドラム、又は感光体ドラム及び中間転写ベルトを含む画像形成部と、
    前記感光体ドラムを、又は感光体ドラム及び中間転写ベルトの少なくとも一方を駆動する駆動力を発生する駆動源と、
    前記駆動源の駆動力を、前記感光体ドラムの回転軸又は前記中間転写ベルトの駆動部材に伝達する、請求項１〜１１のいずれかに記載のトラクション動力伝達装置と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。

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