JP2011196525A - Drive transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、歯車を用いた駆動伝達装置に関し、特にバックラッシュによる影響を除去するための構成に関する。 The present invention relates to a drive transmission device using gears, and more particularly to a configuration for removing the influence of backlash.
従来、記録材に画像を形成する画像形成装置においては、感光体ドラムを回転させるためのドラム回転機構や、シートを画像形成部に搬送するためシート搬送機構を備えている。そして、これら画像形成装置のシート搬送機構やドラム回転機構は、モータ等の駆動部からの駆動力により回転する歯車(ギア)対を備え、この歯車対により駆動部からの駆動力を被駆動部に伝達する歯車装置を備えている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an image forming apparatus that forms an image on a recording material includes a drum rotating mechanism for rotating a photosensitive drum, and a sheet conveying mechanism for conveying a sheet to an image forming unit. The sheet conveying mechanism and the drum rotating mechanism of these image forming apparatuses include a gear (gear) pair that is rotated by a driving force from a driving unit such as a motor, and the driving force from the driving unit is supplied to the driven unit by the gear pair. Is provided with a gear device for transmission to the motor.
歯車装置においては、歯車による円滑な回転伝達を行うには噛み合う歯車同士に適切な間隙(バックラッシュ)を必ず設定する必要がある。しかし、このようなバックラッシュを設定すると、歯車駆動時に互いの歯面が叩き合う現象が生じて振動や騒音が生じるようになる。 In a gear device, it is necessary to always set an appropriate gap (backlash) between meshing gears for smooth rotation transmission by the gears. However, when such backlash is set, a phenomenon occurs in which the tooth surfaces strike each other when the gear is driven, resulting in vibration and noise.
その対策として、本体歯車の側面に同一歯数の補助歯車を設けると共に、補助歯車を、補助歯車と本体歯車間に設けられたスプリングにより回転方向に捩り力を持たせた状態で本体歯車に接続するようにしたシザーズギア機構を用いたものがある(特許文献1及び2参照)。そして、このような構成のシザーズギア機構では、相手歯車が回転する際、相手歯車の歯を、補助歯車の歯と本体歯車の歯とによって挟み込むことにより、ガタ打ちを低減するようにしている。
As a countermeasure, an auxiliary gear with the same number of teeth is provided on the side surface of the main body gear, and the auxiliary gear is connected to the main body gear with a torsional force in the rotational direction by a spring provided between the auxiliary gear and the main body gear. There is one using a scissors gear mechanism that is configured to do so (see
図16は、このような従来の歯車装置に設けられたシザーズギア機構を備えた構成を説明する図である。このシザーズギアは、図16の(a)に示すメイン歯車122と、歯車間に設けられたバネによりメイン歯車122に後続するように回転するサブ歯車123と、これら2つの歯車122、123と噛合する図16の(b)に示すドライブ歯車121を備えている。
FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration including a scissor gear mechanism provided in such a conventional gear device. The scissors gear meshes with the
そして、図16の(b)に示すように、ドライブ歯車121を矢印a方向に回転すると、まず、その歯121aがメイン歯車122の歯122aに着力点pで当接し、メイン歯車122を矢印b方向に回転駆動する。この後、バネの付勢力により後続するサブ歯車123の歯123aが、ドライブ歯車121の歯121aに回転方向後方側から着力点qで圧接する。
Then, as shown in FIG. 16B, when the
これにより、ドライブ歯車121の歯121aの後に生じるバックラッシュが除去され、これによってトルク変動が生じても着力点pが離れず、歯打ちが低減される。このようにバネ等の弾性部材を用いて歯車を挟持することにより、歯面のあばれを低減することができ、駆動時の騒音を低減させることができる。
As a result, the backlash generated after the
図17も同様にシザーズギア機構を備えた構成を説明する図である。図中、131は不図示のモータ等の出力軸に圧入されたドライブ歯車である。また、132は回転軸135に回転可能に軸支されたメイン歯車、133はメイン歯車132に対して回転自在に勘合するサブ歯車、134はメイン歯車132とサブ歯車133間に付勢力を与えるトーションスプリングである。図17では、トーションスプリング134が見える様にサブ歯車133は半断面で示してある。この様にトーションスプリング134の一端はメイン歯車132に、反対側の一端はサブ歯車133に各歯車ハブ面に設けられた孔等を利用して引っ掛けられており、トーションスプリングにより互いに回転力が働く仕組みとなっている。しかし、最近の製品小型に伴い歯車自体が小型化してくるとトーションスプリングを組み込む作業が難しい。
FIG. 17 is also a diagram illustrating a configuration including a scissor gear mechanism. In the figure, 131 is a drive gear press-fitted into an output shaft such as a motor (not shown). Further, 132 is a main gear rotatably supported on a rotating
そこで、歯車間に弾性部材を設けない構成として、図18に示す様な形態の歯車機構も提案され組込み性の向上と噛合い率の向上がなされてきている。図中、141は駆動歯車、142は歯溝に噛合するメイン歯を有するメイン歯車、143はサブ歯を有するサブ歯車でメイン歯車142と同一回転軸上に配置されメイン歯車142と共に駆動歯車141の歯溝に噛合している。更に、メイン歯車142とサブ歯車143には不図示の付勢手段により回転軸方向に相対的に近づく方向に付勢力が働く構成となっている。ここで、メイン歯車142のメイン歯にはサブ歯車143側に向かってメイン歯142の厚みが薄くなる方向に傾斜した傾斜面142(a)を形成している。一方、サブ歯車のサブ歯にも同様にメイン歯車142側に向かってサブ歯143の厚みが薄くなる方向に傾斜した傾斜面143(a)を形成している。この時、メイン歯とサブ歯とが、互いの傾斜面の一部が対面重合した状態で駆動歯車141の歯溝に噛合するようになっている。そして、この互いの傾斜面により回転軸方向の付勢力が回転力を与え、組込み性と噛合い率を向上させるシザーズギア構成となっている。(特許文献3参照)
In view of this, a gear mechanism having a configuration as shown in FIG. 18 has been proposed as a configuration in which no elastic member is provided between the gears. In the figure, 141 is a drive gear, 142 is a main gear having main teeth meshing with the tooth grooves, 143 is a sub gear having sub teeth, and is arranged on the same rotation axis as the
図18に示す構成の提案もなされ組込み性の課題は低減されるが、この様な構成では歯を分割させる構成となるため、ギア歯面が非常に小さくなることで、歯面強度が弱くなり、回転伝達誤差が生じやすくなる。そして、ギア歯面が非常に小さいことから、加工誤差による歯車円ピッチや歯厚がばらつくことにより、バックラッシュ量は常に一定にならず、更に、歯車の回転軸と歯の偏芯によっても1回転中におけるバックラッシュ量の変化を生じさせる要因となる。 Although the proposal of the structure shown in FIG. 18 is also made and the problem of assemblability is reduced, in such a structure, the tooth is divided so that the gear tooth surface becomes very small and the tooth surface strength becomes weak. Rotational transmission errors are likely to occur. Since the gear tooth surface is very small, the gear circle pitch and the tooth thickness due to processing errors vary, so that the backlash amount is not always constant. This causes a change in the amount of backlash during rotation.
そこで、本発明は、回転可能な回転軸と、前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸と一体で回転する第一歯車と、前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸に対して回転可能な第二歯車と、前記第一歯車と前記第二歯車とに噛み合うように配置され、駆動伝達経路を形成する第三歯車と、前記第二歯車に対向する前記第一歯車の内面に設けられ、前記第一歯車と前記第二歯車とを連結するため第一連結部と前記第一歯車に対向する前記第二歯車の内面に設けられ、前記第一連結部と連結する第二連結部とを備えた連結機構と、を有する駆動伝達機構において、前記第一歯車或いは前記第二歯車の少なくとも一方の歯車の外面側から他方の歯車に向かう付勢力を付与する付勢手段と、を有し、前記第一連結部或いは前記第二連結部の少なくとも一方の連結部は傾斜面が設けられ、前記傾斜面が他方の連結部と接触することで前記第二歯車の回転方向において前記第二歯車が前記三歯車を付勢することを特徴とする。 Accordingly, the present invention provides a rotatable rotating shaft, a first gear attached to the rotating shaft and rotating integrally with the rotating shaft, a first gear attached to the rotating shaft and rotatable with respect to the rotating shaft. Two gears, a first gear and a second gear arranged so as to mesh with each other, a drive gear, a third gear, and an inner surface of the first gear facing the second gear, A first connecting portion for connecting the first gear and the second gear; and a second connecting portion provided on an inner surface of the second gear facing the first gear and connected to the first connecting portion. An urging means for applying an urging force from the outer surface side of at least one gear of the first gear or the second gear to the other gear, and At least one of the first connecting part or the second connecting part The coupling portion inclined surface are provided, wherein the second gear in the direction of rotation of the second gear by the inclined surface is in contact with the other connecting portion urges said three gears.
本発明により、ギア歯面の形状に限定されることなく、シザーズギアを構成するメイン歯車とサブ歯車との間に弾性部材を配置しないことで組立性の向上を図ることができる。 According to the present invention, without being limited to the shape of the gear tooth surface, the ease of assembly can be improved by not disposing an elastic member between the main gear and the sub gear constituting the scissor gear.
(第1の実施例)
本発明を適用した駆動伝達機構を図面に従って説明する。
(First embodiment)
A drive transmission mechanism to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
図1は本発明を適用した第1実施例の歯車(ギア)対の斜視図であり、図2は歯車対組立図、図3は第一歯車の内面側斜視図、図4は第二歯車の内面側斜視図である。また、図5は第一歯車と第二歯車とが連結する状態を示す図であり、第二歯車は連結部が見える様に半断面で示してある。図6は回転軸の斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view of a gear pair of a first embodiment to which the present invention is applied, FIG. 2 is an assembled view of the gear pair, FIG. 3 is a perspective view of the inner side of the first gear, and FIG. FIG. FIG. 5 is a view showing a state where the first gear and the second gear are connected, and the second gear is shown in a half section so that the connecting portion can be seen. FIG. 6 is a perspective view of the rotating shaft.
まず、第一歯車について説明する。図1を参照すると、符号1は第一歯車である。第一歯車1は、駆動力の伝達を行う歯形成部1(a)を有する。また、第一歯車1は、回転軸3に対して第一歯車1が動かないように固定されている。そのため、図3に示されるように、回転軸3により支持される部分は、係合穴部1(d)及び1(e)のようなDカット形状部となっている。また、第一歯車1は、第二歯車内面に形成された第二連結部と回転自在に係合するための円筒部1(b)と、第二連結部の一部に当接し摺動する傾斜面1(c)を有している。この円筒部1(b)は、第一歯車1の回転中心を中心とした円筒部であり、傾斜面1は円筒部表面に対して垂直となっている構成である。第一歯車1に設けられた円筒部1(b)と傾斜面1は、第二連結部と連結する第一連結部のとしての機能を有する。
First, the first gear will be described. Referring to FIG. 1,
次に、第二歯車について説明する。図1を参照すると、符号2は第二歯車で駆動伝達を行うための歯形成部2(a)を有する。また、図4に示されるように、第二歯車2は、回転軸3に対して回転可能となるように円筒部の一部2(b)が設けられており、この部分で回転軸3に支持されている。図4を参照すると、第一歯車1の傾斜面(c)と当接する第二傾斜面2(c)を有している。
Next, the second gear will be described. Referring to FIG. 1,
次に、図6を参照して、回転軸3について説明する。回転軸3は、駆動力が第一歯車1に伝達され、第一歯車1が回転すると、回転軸3が回転する構成となっている。回転軸3は、回転軸3の回転軸方向において歯車対の位置規制を行うためのフランジ部3(a)と、第一歯車との回り止めとなるDカット部3(b)と、Eリング等の止め輪を取り付ける溝部3(c)、3(d)、3(e)が形成されている。そして、回転軸3は、図示しない板金フレームに回転自在に支持されている。そして、回転軸3が回転することで、回転させたい対象物に駆動力を伝達する。
Next, the
また、図6において、符号4は回転軸3の溝部3(c)、3(d)、3(e)に嵌め込む止め輪である。符号5は付勢手段としての弾性部材である圧縮コイルバネであり、止め輪4により第二歯車を回転軸スラスト方向(第一歯車の方向)へ押圧するように圧縮された状態で回転軸3に組み込まれている。本実施例では、圧縮コイルバネ5は、第二歯車が第一歯車と対向する内面と反対側の外面側から第二歯車を付勢する構成であるが、これに限定されるものではない。例えば、一方の歯車である第二歯車がフランジ部で位置規制が行われている状態であれば、他方の歯車である第一歯車の外面側から圧縮コイルバネにより付勢される構成であってもいい。ただし、付勢手段である弾性部材は、組立性の向上のために、第一歯車と第二歯車との間に配置されないものとする。符号6はPOM(ポリアセタール)等の摺動性の良好な樹脂材料から構成されたスラスト受け板で、第二歯車が円滑に回転する様に圧縮コイルバネ5の端面と当接している。なお、本実施例では、第一歯車1と第二歯車2は樹脂ギアであり、もちろん、金属ギアであっても問題ない。
In FIG. 6, reference numeral 4 denotes a retaining ring that fits into the grooves 3 (c), 3 (d), and 3 (e) of the
次に本構成で組み上げた歯車対の回転力発生の仕組みを、図1〜図6及び図7を用いて説明する。 Next, a mechanism for generating the rotational force of the gear pair assembled in this configuration will be described with reference to FIGS.
第一歯車1の円筒部1(b)と第二歯車2の円筒部2(b)とは、第二歯車2が第一歯車1に対して回転可能となるように、連結する連結機構を構成するものである。さらに、圧縮コイルバネ5により傾斜面1(c)と第二傾斜面2(c)が当接して歯車同士が互いに近づく方向へ付勢されている。第一歯車1に形成された傾斜面1(b)及び第二歯車2に形成された第二傾斜面2(b)は同一の傾斜角度θ(図5参照)で形成され、この傾斜角度θにより第二歯車2の回転容易性が決まってくる。本実施例では一般的な構成として、図5に示すθが35〜55degの範囲で傾斜角度を設定しているが、摺動性や歯車のバックラッシュ力の設定によっては、この範囲に限るものではない。
The cylindrical portion 1 (b) of the
図7は第一歯車1(固定側ギア)と第二歯車2(可動側ギア)の傾斜面同士1(c)、2(c)が接触している様子を示す模式図である。 FIG. 7 is a schematic diagram showing a state in which the inclined surfaces 1 (c) and 2 (c) of the first gear 1 (fixed side gear) and the second gear 2 (movable side gear) are in contact with each other.
この図では第一歯車1の一つの歯面1(a)と第二歯車2の一つの歯面2(a)が、第一歯車1と第二歯車2の両方に噛み合う駆動力を付与するための駆動歯車(第三歯車)の歯面間(図中点線部)に挟み込まれ噛み合っている状態のときの、連結機構の部分を示すものである。
In this figure, one tooth surface 1 (a) of the
ここで、駆動歯車の歯のピッチ誤差から生じるバックラッシュ変動により第二歯車2の歯面2(a)が受ける力をW、第二歯車2が第一歯車1から受ける抗力をN、傾斜面間の摩擦力をF、静止摩擦係数をμ、傾斜面の傾斜角度をθ(deg)、第二歯車2が動こうとする力をPGとすると、釣合いの条件から以下の式が求まる。
N=W×COS(θ)
F=μN
PG=W×SIN(θ)−F
ここで、仮にW=100g、μ=0.1、θ=45degとすると、力PGは
PG=100×SIN(45)−0.1×100×COS(45)=63.64(g)
となり、この値PG=63.64gの分力が第二歯車2を回転させる力となる。このPGの分力が大きい程、回転し易い条件となる事は説明するまでもないが、ここで、上記条件にて摩擦係数μを0.3とするとPG=49.50gとなり、傾斜面間の摩擦係数μを低減させると回転し易くなる事が確認できる。
Here, W is the force received by the tooth surface 2 (a) of the
N = W × COS (θ)
F = μN
P G = W × SIN (θ) −F
Here, if W = 100 g, μ = 0.1, and θ = 45 deg, the force P G is P G = 100 × SIN (45) −0.1 × 100 × COS (45) = 63.64 (g )
Thus, the component force of this value P G = 63.64 g becomes the force for rotating the
そこで、本実施例では第一歯車1の傾斜面1(c)の形状を図8〜図9に示す様に構成し、摩擦力の低減を図っている。図8において、第1の歯車1傾斜面1(c)には長手方向に略半円筒形状の稜線部1(f)を形成している。ここで、この傾斜面1(c)と対向して配置され摺動する傾斜面2(c)は図4に示す様な平面的な面で構わない。この様な構成のもと、圧縮コイルバネ5の付勢力により、互いの摺動面としての略半円筒形状の稜線部1(f)と傾斜面2(c)が当接して歯車間に回転力を与える事となる。この時、略半円筒形状の稜線部1(f)が傾斜面2(c)と接触する構成となり、接触する部分が少なくなり非常に摩擦抵抗の少ない状態で回転可能な状態となる。
Therefore, in the present embodiment, the shape of the inclined surface 1 (c) of the
図9も同様に摩擦抵抗を低減させる構成であり、傾斜面1(c)には局所的に複数に渡り略半球形状の突起部1(g)が形成されている。これにより、略半球形状の突起部1(g)の球R先端部分が傾斜面2(c)と接触する構成となり、非常に摩擦抵抗の少ない状態で回転可能な状態となる。 FIG. 9 also shows a configuration for reducing the frictional resistance, and a plurality of substantially hemispherical protrusions 1 (g) are locally formed on the inclined surface 1 (c). As a result, the tip end portion of the sphere R of the substantially hemispherical projection 1 (g) comes into contact with the inclined surface 2 (c), and the state is rotatable with very little frictional resistance.
ここで発生する回転力はスラスト受け板6を介して圧縮コイルバネ5によりバランスする状態となる。しかし、本実施例では圧縮コイルバネ5による付勢力を簡単に変更できる様に、回転軸には止め輪4を取り付ける溝部を数箇所に配置させ、所望の付勢力を与える事が可能な構成になっている。 The rotational force generated here is balanced by the compression coil spring 5 via the thrust receiving plate 6. However, in this embodiment, in order to be able to easily change the urging force by the compression coil spring 5, the rotation shaft is provided with a groove portion for attaching the retaining ring 4 at several places so that a desired urging force can be applied. ing.
このような構成にすることで、第一歯車と第二歯車を用いてシザーズギア機構を形成することができる。即ち、駆動歯車の少なくとも一の歯面が第一歯車の位置の歯面と第二歯車の一の歯面とにそれぞれ接触して挟まれることになり、歯車が噛み合うことによるバックラッシュを除去することができる。
なお、本実施例では、第一歯車と第二歯車のそれぞれの内面には、永久磁石が設けられており、回転方向における第一歯車の歯面に対する第二歯車の歯面の位相が大きく変動し難い構成にしている。しかし、永久磁石を設ける構成であっても、駆動歯車の歯面と第一歯車の歯面と第二歯車の歯面との位置関係によっては、第二歯車の第一歯車に対する位置は変動可能としている。
With such a configuration, the scissors gear mechanism can be formed using the first gear and the second gear. That is, at least one tooth surface of the drive gear is sandwiched between the tooth surface at the position of the first gear and the tooth surface of the second gear, thereby eliminating backlash caused by the meshing of the gears. be able to.
In this embodiment, permanent magnets are provided on the inner surfaces of the first gear and the second gear, respectively, and the phase of the tooth surface of the second gear with respect to the tooth surface of the first gear in the rotational direction varies greatly. It has a difficult structure. However, even with a configuration in which a permanent magnet is provided, the position of the second gear relative to the first gear can vary depending on the positional relationship between the tooth surface of the drive gear, the tooth surface of the first gear, and the tooth surface of the second gear. It is said.
また、本実施例では、シザーズギア機構は、駆動力が伝達される側に配置される駆動伝達経路の構成あったが、駆動力を伝達する側に配置する駆動伝達経路の構成であっても、本実施例と同様の効果を得ることができる。 Further, in this embodiment, the scissor gear mechanism has a configuration of a drive transmission path arranged on the side where the driving force is transmitted, but even if it has a configuration of a drive transmission path arranged on the side where the driving force is transmitted, The same effects as in the present embodiment can be obtained.
なお、本実施例では、傾斜面をそれぞれの歯車に設ける構成であったが、傾斜面は少なくとも一方の歯車に設けられていい。即ち、一方の歯車にのみ、傾斜面を設ける構成の場合には、他方の歯車には、傾斜面と接触する接触部があればよく、接触部の形状は傾斜面に限定されるものではない。 In the present embodiment, the inclined surface is provided on each gear, but the inclined surface may be provided on at least one gear. That is, in the case where the inclined surface is provided only on one gear, the other gear only needs to have a contact portion that contacts the inclined surface, and the shape of the contact portion is not limited to the inclined surface. .
(第2の実施例)
次に、本発明での第2実施例を説明する。第2実施例においては、第1実施例に対して第二歯車の構成を変更したものである。その変更した構成について、説明する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the configuration of the second gear is changed with respect to the first embodiment. The changed configuration will be described.
図10は第2実施例の歯車対の斜視図であり、図11は第二歯車の斜視図、図12は歯車対の側面図である。 FIG. 10 is a perspective view of the gear pair of the second embodiment, FIG. 11 is a perspective view of the second gear, and FIG. 12 is a side view of the gear pair.
次に本構成で組み上げた歯車対の回転力発生の仕組みを、図10〜図12を用いて説明する。 Next, the mechanism for generating the rotational force of the gear pair assembled in this configuration will be described with reference to FIGS.
図10において、符号7は第1実施例と同様な第1の歯車、符号8は図11に示す様にスラスト板バネ10が歯車側面に一体的に設けられた第二歯車である。第二歯車には駆動伝達を行う歯面8(a)と側面には後述するスラスト板バネを位置決め取り付ける突起部8(b)が複数設けられている。符号9は第一歯車7と圧入により嵌め込まれ一体的に回転する回転軸、符号10はスラスト板バネで位置決め穴10(a)と、付勢力を与える為に予め所定量変形させた腕部10(b)が複数箇所にわたり設けられ、第二歯車8の側面に一体的に取り付けられている。腕部10(b)の一部には摺動抵抗を低減させる為の突起部10(c)を有し、この突起部10(c)がスラスト受け板11の側面と当接して、所定量の付勢力が第二歯車8にかかる様に構成されている。尚、スラスト受け板11は不図示の部品にて位置決めされており、回転軸9のスラスト方向(回転軸方向)には動かない構成となっている。
In FIG. 10,
本実施例では第二歯車8の材料にはPOM等の可撓性材料を使用しており、一方、スラスト板バネ10は板バネ材料として好適な板厚0.1〜0.3mmのリン青銅板やバネ用ステンレス板を使用している。その為、歯車成形時にインサート成形により一体的にスラスト板バネを形成する事が可能となる。又、第二歯車8を更にバネ性の良好な可撓性材料で構成すれば、スラスト板バネ10も必要とせず、付勢力を発生させるバネとしての腕部を一体的に形成する事も可能であることは言うまでもない。
In the present embodiment, a flexible material such as POM is used for the material of the
この様に、第2実施例では第二歯車の片寄せを板バネを用いて行う事で、回転軸のバネによるスペースが少なくなり、より小型のシザーズギア機構を提供することが可能となる。そして、画像形成装置に限らず、小型電子機器の駆動機構に対しても適した形態とすることができる。 As described above, in the second embodiment, the second gear is offset by using the leaf spring, so that the space for the spring of the rotating shaft is reduced, and a smaller scissor gear mechanism can be provided. And it can be set as the form suitable also for the drive mechanism of not only an image forming apparatus but a small electronic device.
図13は、本実施の形態に係る駆動伝達装置を備えた第1の実施例に係る画像形成装置の構成を説明する図である。なお、本実施例においては、本実施の形態に係る駆動伝達装置をシートの搬送系に使用している。 FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration of the image forming apparatus according to the first example that includes the drive transmission device according to the present embodiment. In this embodiment, the drive transmission device according to the present embodiment is used for the sheet conveyance system.
図13において、20は画像形成装置、21は画像形成装置本体である。この画像形成装置本体21の上部には原稿載置台としてのプラテンガラス31に載置された原稿30を読み取る画像読み取り部22が設けられている。
In FIG. 13, 20 is an image forming apparatus, and 21 is an image forming apparatus main body. An image reading unit 22 that reads a document 30 placed on a
この画像読み取り部22には、原稿を照明するハロゲンランプ又は蛍光灯等の光源32、光源32からの光をレンズ33により結像し、カラー色分解画像信号を得るCCD34を備えている。そして、CCD34により得られたカラー色分解画像信号は、不図示の増幅回路を経て、ビデオ処理ユニットにて処理を施され、後述するレーザ露光光学系38に伝送される。
The image reading unit 22 includes a
一方、画像形成装置本体21には画像形成部23、給紙カセット43に収納されたシートSを給送するシート給送部24、シート給送部24から給送されたシートを搬送するシート搬送系を構成するシート搬送部25、定着部44等が設けられている。画像形成部23には、矢印方向に回転自在な像担持体である感光体ドラム35を有する。また、感光ドラム35を除電するための前露光ランプ36、感光ドラム35を帯電するコロナ帯電器37を有する。感光ドラム上のトナーを記録材に転写するための転写装置41、感光ドラム上のトナーを除去するクリーニング装置42、感光ドラム上の電位を検知する電位センサ39が設けられている。また、画像形成部23には、樹脂と顔料を基体としたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色トナーを用いて、後述するように感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する4個の現像器40y,40c,40m,40Bkが設けられている。転写装置41は転写ドラム、転写帯電器、記録材を静電吸着させるための吸着帯電器と対向する吸着ローラ、内側帯電器、外側帯電器とを有する。そして、回転駆動される様に軸支持された転写ドラムの周面開口域には誘電体からなる記録材担持シートを円筒状に一体的に張設している。記録材担持シートは本実施例の装置ではポリカーボネートフィルム等の誘電体シートを使用している。
On the other hand, the image forming apparatus
なお、図13において、38はレーザ露光光学系であり、このレーザ露光光学系38は不図示のレーザドライバ、レーザドライバからのレーザ光を水平走査させるポリゴンミラー等を備えている。 In FIG. 13, reference numeral 38 denotes a laser exposure optical system. The laser exposure optical system 38 includes a laser driver (not shown), a polygon mirror that horizontally scans laser light from the laser driver, and the like.
次に、このような構成の複写機20の画像形成動作について説明する。
Next, an image forming operation of the copying
画像読み取り部22より原稿画像が読み取られると、画像読み取り部22からイエロー、シアン、マゼンタまたはブラックのカラー色分解画像信号がレーザ露光光学系38に送られる。そして、この画像信号に基づきレーザ露光光学系38からレーザ光がそれぞれの分解色ごとに出力され、このレーザ光は感光体ドラム35を走査する。 When a document image is read by the image reading unit 22, a color color separation image signal of yellow, cyan, magenta or black is sent from the image reading unit 22 to the laser exposure optical system 38. Based on this image signal, laser light is output from the laser exposure optical system 38 for each separated color, and this laser light scans the photosensitive drum 35.
なお、このとき感光体ドラム35は、予めコロナ帯電器37により所定極性、所定電圧に帯電されており、レーザ光が照射されることによって表面に静電潜像が形成される。次に、複数の現像器40y,40c,40m,40Bkにより、選択された色のトナー像が形成される。
At this time, the photosensitive drum 35 is charged in advance with a predetermined polarity and a predetermined voltage by a
ここで、フルカラーモードの場合には、例えば1色目としてイエローの静電潜像を現像するためにイエロー現像器40yが感光体ドラム35と対向する位置に配置され、このイエロー現像器40yにより、1色目のイエロートナー像が感光体ドラム上に形成される。この後、イエロートナー像が転写された感光体ドラム35は次のトナー像が形成転写されるよう回転する。なお、この間、次の指定カラーの現像器が感光体ドラム35に対向する位置に移動し、次の静電潜像を現像する準備をする。こうして、フルカラーモードでは所定画像数のトナー画像が転写され終わるまで、静電潜像形成・現像・転写を繰り返す。 Here, in the full color mode, for example, a yellow developing device 40y is disposed at a position facing the photosensitive drum 35 in order to develop a yellow electrostatic latent image as the first color. A colored yellow toner image is formed on the photosensitive drum. Thereafter, the photosensitive drum 35 to which the yellow toner image has been transferred rotates so that the next toner image is formed and transferred. During this time, the next designated color developing device moves to a position facing the photoconductive drum 35 to prepare for developing the next electrostatic latent image. Thus, in the full color mode, electrostatic latent image formation, development, and transfer are repeated until a predetermined number of toner images have been transferred.
一方、不図示の制御装置は、所定のタイミングでシート給送部24を駆動し、給紙カセット43からシートSを給送する。この後、給送されたシートSはシート搬送部25により、レジストローラ46まで搬送された後、レジストローラ46により斜行が補正され、さらにタイミングが合わされて感光体ドラム35と転写装置41とにより構成される転写部に送られる。
On the other hand, a control device (not shown) drives the sheet feeding unit 24 at a predetermined timing and feeds the sheet S from the
次に、転写部に送られたシートSは、転写部において感光体ドラム上のフルカラーのトナー像が転写される。そして、このようにして4色のトナー像の転写が終了すると、シートSを転写装置41から不図示の分離爪、分離押し上げコロ及び分離帯電器の作用によって分離して定着器44まで搬送する。この後、定着器44により加熱及び加圧されることにより、シートSに未定着転写画像が永久定着され、このように画像が定着されたシートSは排紙トレイ45に排出される。
Next, the full color toner image on the photosensitive drum is transferred to the sheet S sent to the transfer unit. When the transfer of the four color toner images is completed in this way, the sheet S is separated from the
なお、シートSに転写した後、感光体ドラム上に残ったトナーはクリーニング器42により、クリーニングされ、このようにクリーニング器42にて残トナーがクリーニングされた後、感光体ドラム35は再び画像形成工程に供される。 The toner remaining on the photosensitive drum after being transferred to the sheet S is cleaned by the cleaning device 42, and after the residual toner is cleaned by the cleaning device 42 in this manner, the photosensitive drum 35 is formed again. Provided to the process.
ここで、本実施例に係る複写機20では、ファーストコピー時間の短縮及び画像形成時にシート間隔を狭くするため、シート搬送部25によるレジストローラ46までのシート搬送速度は、画像形成速度(レジストローラの搬送速度)の2倍以上の速度としている。
Here, in the copying
このため、シート搬送系を構成するシート搬送部25は、シートカセット43に対応して駆動部である第1及び第2駆動モータ47,48を設けている。そして、第1及び第2駆動モータ47,48は、シートSをレジストローラ46に搬送するまでは高回転で駆動され、シートSがレジストローラ46に達した後は、画像形成速度(低回転)で駆動されるように駆動されている。
For this reason, the
なお、本実施例のように、2個(複数個)の駆動モータ47,48を配置するシート搬送部25において、高回転側の回転数が低回転側の回転数の2倍以上の値の場合、低回転時のモータのトルクは必要トルクに対して数倍の値となる。
As in this embodiment, in the
このようなトルクの余った状態でのモータ駆動の場合、歯車列にバックラッシュが存在している場合には、モータ駆動時の振動及び歯車同士の歯面が叩き合う音が大きくなる。そして、特に第1及び第2駆動モータ47,48が画像形成部23に近い場合には、音だけではなく振動によって画像形成へのピッチムラ等への悪影響が生じる場合がある。
In the case of motor driving with such a surplus torque, when backlash is present in the gear train, vibration during driving of the motor and the sound of the tooth surfaces of the gears striking increase. In particular, when the first and
しかし、このようなシート搬送部25においては、本発明の駆動伝達装置を用いることにより、このような不具合を改善することができる。
However, such a problem can be improved in the
図14は、このような本発明の駆動伝達装置を用いたシート搬送部25の駆動部の構成を示す斜視図である。
FIG. 14 is a perspective view showing the configuration of the drive unit of the
図14において、49は給紙カセット43(上段)から搬送されたシートをレジストローラ46まで搬送する第1給紙ローラ対であり、駆動ローラ49a及び圧接ローラ49bから構成されている。50は、第1給紙ローラ対49の下方に配置され、給紙カセット43(下段)から搬送されたシートをレジストローラ46まで搬送する第2給紙ローラ対であり、駆動ローラ50a及び圧接ローラ50bから構成されている。51〜54,54aは給紙カセット43から搬送されたシートを導き、移動規制を行うための搬送ガイドである。
In FIG. 14, reference numeral 49 denotes a first paper feed roller pair for transporting a sheet transported from the paper feed cassette 43 (upper stage) to the
55、56は第1及び第2駆動モータ47,48の回転軸部に圧入された駆動歯車(第三歯車)であるピニオン歯車、57、58は駆動ローラ49a及び駆動ローラ50aの軸部に固定され一体的に回転する第一歯車である駆動歯車である。そして、この駆動歯車57,58の内周面には、永久磁石が固定されている。
55 and 56 are pinion gears which are drive gears (third gears) press-fitted into the rotation shaft portions of the first and
59、60はバックラッシュを除去するために駆動歯車57,58に対して回転自在に取り付けられた第二歯車であるバックラッシュ除去歯車である。なお、本実施例において、駆動歯車57,58及びバックラッシュ除去歯車59,60を摺動性の良好なポリアセタール系の樹脂で形成し、ピニオン歯車55,56をPPS等に代表されるエンジニアリングプラスチックス樹脂で形成している。 59 and 60 are backlash removing gears which are second gears rotatably attached to the drive gears 57 and 58 in order to remove backlash. In this embodiment, the drive gears 57 and 58 and the backlash removal gears 59 and 60 are made of a polyacetal resin having good sliding properties, and the pinion gears 55 and 56 are engineering plastics represented by PPS or the like. It is made of resin.
そして、このバックラッシュ除去歯車59,60の内周面には、永久磁石が固定されており、且つ、その位相は駆動歯車57,58に設けられた永久磁石とずらして配置されている。この結果、駆動歯車57,58とバックラッシュ除去歯車59,60との間には、回転方向に付勢力が働くようになる。これにより、歯車の回転伝達誤差及びピニオン歯車55,56に直接伝わる駆動モータ47,48の振動を低減させることができ、歯車の振動或いは騒音の伝達を減少させることができる。
And the permanent magnet is being fixed to the internal peripheral surface of this
以上説明したように、本実施例においては、シート搬送部25に本発明の歯車装置を用いることにより、組立作業性を損なう事なく歯車駆動時の振動を低減できるとともに、歯車単部品も安価なので低コストな複写機を提供する事が可能となる。なお、本実施例ではシートの搬送精度を向上させる目的から、給紙ローラ対49,50にそれぞれ独立して駆動モータ47,48を配置させた構成をとっているが、歯車列を構成して同一の駆動モータで構成できる事は言うまでもない。
As described above, in the present embodiment, by using the gear device of the present invention for the
また、本実施利では、シート搬送部に本発明の駆動伝達装置を用いる構成であったが、像担持体である感光ドラム等に駆動力を伝達する駆動伝達装置に本発明の構成を採用しても、本発明の効果を発揮することができる。 In the present embodiment, the drive transmission device of the present invention is used for the sheet conveyance unit. However, the configuration of the present invention is adopted for the drive transmission device that transmits the driving force to the photosensitive drum that is the image carrier. However, the effect of the present invention can be exhibited.
図15は、本実施の形態に係る駆動伝達装置を備えた第2の実施例に係る装置としての撮像装置である撮像素子を備えた電子カメラの構成を説明する図である。なお、本実施例においては、本実施の形態に係る駆動伝達装置をカメラ鏡筒のズーム駆動部に使用している。また、図15において、(a)は非使用時のいわゆる沈胴位置での鏡筒断面図であり、(b)は動作状態での鏡筒断面図である。 FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of an electronic camera including an image pickup device that is an image pickup device serving as a device according to a second example including the drive transmission device according to the present embodiment. In the present embodiment, the drive transmission device according to the present embodiment is used for the zoom drive unit of the camera barrel. 15A is a lens barrel sectional view at a so-called retracted position when not in use, and FIG. 15B is a lens barrel sectional view in an operating state.
図15において、61は鏡筒ユニットの基部であるベースで、固定筒62、カバー63と共にネジ止め等で固定されて、鏡筒ユニットの構造体を形成する。64は第1レンズ65を保持している第1鏡筒であり、第1鏡筒64の外周側面には、先端にテーパ部を持つフォロア部64aが突出形成されている。また、第1鏡筒64の前面には、環状のキャップ66が接着等により固定されている。
In FIG. 15,
67は第2レンズ68を保持している第2鏡筒であり、第2鏡筒67の外周側面には、先端にテーパ部を持つフォロア部67aが突出形成されている。69は第3レンズ70を保持している第3鏡筒であり、ガイドバー71により光軸方向に移動可能に案内されると共に軸方向の位置は、その腕部69aに設けられ、スクリュー72と回転自在に係合する不図示のナットにより規制されている。
なお、スクリュー72は、マグネット73と一体的に設けられており、第3鏡筒69の不図示のナットの雌ネジ部と螺合する雄ネジ部を有している。また、このスクリュー72の一端部は、ベース61の軸受部61aに回転可能に嵌合し、他端部は、ベース61に固定されたキャップ74に回転可能に嵌合している。
The
75はヨークで、マグネット73と対向する位置に配置されており、不図示のコイルに通電されることにより、回転駆動力を発生する。76はLPF(ローパスフィルタ)で、ベース61に接着等により固定されている。77は撮像素子で、ベース61にネジ止め固定される保持板78に接着等により固定保持されている。79はPCBフレキで、撮像素子77で光電変換された画像信号を不図示の信号処理回路に供給する。
A
固定筒62の外周部には、駆動環80が回転可能に嵌合しており、さらに駆動環80の外周部には一部に歯車部80aが形成されており、この駆動環80は、モータ81及び減速歯車83を介して回転駆動される。さらに、この駆動環80の歯車部80aは、固定筒62の内周部に移動カム環84が嵌合し、その内周に更に直進ガイド筒85が嵌合している。移動カム環84の外周部には、駆動ピン86が圧入固定されており、また、移動カム環84の外周部にはテーパ部を有するフォロアピン87が突設されている。
A
駆動ピン86は、固定筒62の穴部62aを貫通して駆動環80の内周側に設けられた溝部80bに嵌合している。また、フォロアピン87は、その先端テーパ部が固定筒62の内周に設けられたテーパカム溝62bに摺接している。
The
このような構成において、駆動環80が回転駆動されると、駆動ピン86を介して移動カム環84が固定筒62のテーパカム溝62bに沿って回転しながら光軸方向にも移動する。このとき直進ガイド筒85は、移動カム環84の光軸方向の移動に追従して光軸方向にのみ移動する。
In such a configuration, when the
第1鏡筒64及び第2鏡筒67は、それぞれのフォロア部64a,67aを介して移動カム環84と直進ガイド筒85の相対運動に伴って光軸方向に移動する。このカムの軌跡に沿って使用状態への繰り出し及び変倍操作を行うように構成されている。
The
ここで、本実施例においては、駆動歯車である歯車部80aと、歯車部80aにより回転する減速歯車83とにより構成される歯車装置に本発明の駆動伝達装置を用いている。即ち、本実施例においては、減速歯車83を、既述した図1、図10等に示すような2つの歯車から構成することにより、歯車に噛合う時のバックラッシュを除去することで駆動時に生じる振動を低減させている。
Here, in the present embodiment, the drive transmission device of the present invention is used for a gear device including a
なお、本実施例において、歯車材料に関しては第1の実施例と同様に、歯車部80aの材料を摺動性の良好なポリアセタール系の樹脂で形成している。また、モータ軸側の減速歯車83(駆動側歯車とバックラッシュ除去歯車)の材料をPPS等に代表されるエンジニアリングプラスチックス樹脂で形成している。これにより、歯車の回転伝達誤差及びモータ軸の減速歯車83に直接伝わるモータ振動を低減させて、歯車の振動或いは騒音の伝達を減少させている。
In this embodiment, as for the gear material, the material of the
上記構成により、付勢手段としてのバネによる回転軸方向からの付勢力を可動側ギアの回転力に効率よく変換し、歯面から受ける力をギア全体に回転力として均一に分散させる事ができるので、噛合うギアのバックラッシュ変動に円滑に追従する事が可能となる。その結果、歯車の加工誤差によるガタを吸収でき、歯面のあばれも低減し高精度な回転伝達と騒音低減を図る事ができる。 With the above configuration, the biasing force from the rotation axis direction by the spring as the biasing means can be efficiently converted into the rotation force of the movable gear, and the force received from the tooth surface can be uniformly distributed as a rotation force over the entire gear. Therefore, it is possible to smoothly follow the backlash fluctuation of the meshing gear. As a result, play due to gear machining errors can be absorbed, tooth surface irregularities can be reduced, and highly accurate rotation transmission and noise reduction can be achieved.
又、従来例(図18)では歯数に応じた接触面(摺動面)を持つ事より可動側ギア回転時の摩擦が増大する。しかし、本発明では固定側ギア又は可動側ギアに設けた傾斜面の少なくとも一方に略半円筒形状又は略半球形状の突起部を当接領域に設ける事で摩擦力を小さくする事が可能となり設計自由度も広くなる。 Further, in the conventional example (FIG. 18), since the contact surface (sliding surface) according to the number of teeth is provided, the friction during the rotation of the movable gear increases. However, in the present invention, it is possible to reduce the frictional force by providing a substantially semi-cylindrical or substantially hemispherical projection on the contact area on at least one of the inclined surfaces provided on the fixed gear or the movable gear. The degree of freedom is also widened.
更に、固定側ギア及び可動側ギアに設けた傾斜面の角度を35〜55degの範囲に設定する事により、バネによる回転軸方向の付勢力を可動側ギアの回転力に効率よく変換する事ができる。更に、可動側ギアの材料を可撓性樹脂で形成する事で可動側ギアの側面に弾性変形可能な腕部を一体成形若しくは金属板バネ等をインサート成形することが可能となる。その結果、別部品としてのバネ部材を必要とせずに簡単な構成でギア間のバックラッシュを低減させることができる。 Furthermore, by setting the angle of the inclined surfaces provided on the fixed side gear and the movable side gear within the range of 35 to 55 deg, it is possible to efficiently convert the urging force in the rotational axis direction by the spring to the rotational force of the movable side gear. it can. Furthermore, by forming the material of the movable gear from a flexible resin, it is possible to integrally form an elastically deformable arm on the side surface of the movable gear or insert-mold a metal leaf spring or the like. As a result, the backlash between the gears can be reduced with a simple configuration without requiring a spring member as a separate part.
更に、本発明では駆動モータ及び歯車列の部品点数を増やす事無く、組立時においても従来以上に簡単な作業で組込みを行う事ができるので、安定した装置を供給する事が可能になる。 Furthermore, according to the present invention, since the number of parts of the drive motor and the gear train can be increased and the assembly can be performed with simpler work than before even during assembly, a stable device can be supplied.
1、7 第一歯車
2、8 第二歯車
1(a)、2(a) 歯車の歯面
1(b)、2(b) 円筒部
1(c)、2(c) 傾斜面
1(f) 略半円筒形状の稜線部
1(g) 略半球形状の突起部
3、9 回転軸
4 止め輪
5 圧縮コイルバネ
6、11 スラスト受け板
10 スラスト板バネ
10(a) 位置決め穴
10(b) 腕部
10(c) 突起部
20 複写機
25 シート搬送部
47、48 第1及び第2駆動モータ
55、56 ピニオン歯車
57、58 駆動歯車
59、60 バックラッシュ除去歯車
80(a) 歯車部
83 減速歯車
1, 7
Claims (4)
前記第一歯車或いは前記第二歯車の少なくとも一方の歯車の外面側から他方の歯車に向かう付勢力を付与する付勢手段と、を有し、前記第一連結部或いは前記第二連結部の少なくとも一方の連結部は傾斜面が設けられ、前記傾斜面が他方の連結部と接触することで前記第二歯車の回転方向において前記第二歯車が前記三歯車を付勢することを特徴とする駆動伝達機構。 A rotatable rotating shaft, a first gear attached to the rotating shaft and rotating integrally with the rotating shaft, a second gear attached to the rotating shaft and rotatable with respect to the rotating shaft; A third gear disposed to mesh with one gear and the second gear and forming a drive transmission path; and provided on an inner surface of the first gear facing the second gear; A coupling mechanism provided with a first coupling portion and an inner surface of the second gear facing the first gear for coupling the two gears, and a second coupling portion coupled with the first coupling portion; A drive transmission mechanism having
Biasing means for applying a biasing force from the outer surface side of at least one gear of the first gear or the second gear toward the other gear, and at least of the first coupling part or the second coupling part One connecting portion is provided with an inclined surface, and the second gear biases the three gears in the rotation direction of the second gear by contacting the inclined surface with the other connecting portion. Transmission mechanism.
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