JP2012229710A - 遊星歯車機構、回転駆動装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハスバ歯車を用いた遊星歯車減速機構において、回転速度変動を抑制した高精度回転が行なえ耐久性に優れた小型で安価な遊星歯車減速機構を提供する。
【解決手段】駆動モータ軸１４１の出力軸１１９側の端部と１段目のキャリア１１５の回転軸近傍の部分との回転接触点に球体１７１を設け、これを介して回転が行われるように、第１接触部を構成している。また、太陽歯車１１６の出力軸１１９側の端部と２段目のキャリア１１８の回転軸近傍の部分との回転接触点に球体１７２を設け、これを介して回転が行われるように、第２接触部を構成している。そして、球体１７１及び球体１７２の外周面に、微少な潤滑剤保持部である凹部をいくつか形成し、この凹部にオイル又は低粘度グリースを充填して組み込むこととした。
【選択図】図４

Description

本発明は、被回転体に回転駆動源の回転駆動力を変速して伝達する遊星歯車機構、この遊星歯車機構を備えた回転駆動装置、及びこれらを備えた画像形成装置に関するものである。

従来から、固定内歯歯車に噛み合う回転自在な複数の遊星歯車を保持し、出力軸又は太陽歯車と一体的に構成されたキャリア（以下、キャリアという）を、２段以上に組み合わせて高い変速比を獲得する遊星歯車機構が知られている。例えば、特許文献１には、固定内歯歯車と、太陽歯車と、これらに噛み合う遊星歯車とに、平歯車を用いた遊星歯車減速機構が記載されている。また、駆動トルク変動を抑制して回転精度を向上させるために、固定内歯歯車と、太陽歯車と、これらに噛み合う遊星歯車とに、ハスバ歯車を用いた遊星歯車機構も知られている。

固定内歯歯車と、太陽歯車と、これらに噛み合う遊星歯車との歯形形状に、ハスバを用いると回転精度は向上するものの、各キャリアにはスラスト方向のベクトル力が作用する。このスラスト方向のベクトル力を、キャリア間又はキャリアとモータ軸間を部分接触させて伝達し、隣り合うキャリア間に適切なギャップを確保している。しかし、各接触部には大きな力が集中的に作用して摩耗が進行し、接触負荷の増加による運転効率低下と回転精度の劣化を招く。そして、最終的には摩耗が進行して、隣り合うキャリア間の適切なギャップ確保できなくなり、後段側のキャリアに接続されたキャリアピン止めと前段側のキャリアの回転側面等とが接触する。このような接触が生じると、過大な負荷が生じてしまい、回転負荷が増大するという問題を招いてしまう。ここで、上述したようなスラスト方向のベクトル力は、噛み合う歯車が平歯車で構成されるものでは作用しないので、このような摩耗による問題を招くことはない。

従来、ハスバ歯車を用いた遊星歯車機構では、上述したような後段側のキャリアに接続されたキャリアピン止め等と前段側のキャリアの回転側面との接触による摩耗を防ぐために、次のように構成することが多かった。各キャリアにそれぞれ回転自在に支持する玉軸受けを設け、この軸受け部にスラスト力を作用させて、後段側のキャリアに接続されたキャリアピン止め等と前段側のキャリアの回転側面とが直接接触しない構成とすることである。

しかしながら、各キャリアに玉軸受けを設けると、遊星歯車機構のサイズやコストがアップしてしまうという問題がある。また、玉軸受けによる回転方向以外の方向の移動が規制されるため、各キャリアを回転速度変動を抑制した高精度回転が可能な浮動支持とすることができなくなってしまう。一般に出力軸を回転支持するとき、玉軸受けの場合の嵌めあい公差ガタは１μｍ〜１０μｍ程度、滑り軸受けの場合の嵌めあい公差ガタは１０μｍ〜５０μｍ程度として、出力軸のラジアル方向ガタ量を規制する。一方、浮動支持の場合は、さらにそれ以上のラフ公差である１００〜１５０μｍ程度のガタを与える。このガタにより被回転体の駆動軸を挿入する出力軸を有したキャリアにおいて、スムースで支障のない程度の位置ずれを許容する量とできる。すなわち、被回転体の回転軸の偏芯や、被回転体の回転軸と遊星歯車機構の出力軸を接続する継ぎ手機構による締結精度、被回転体の回転軸と出力軸との同軸性や真直性の誤差を、軸受けで支持する場合よりも多く許容できる。また、遊星歯車の精度バラツキ（回転偏芯や歯型精度のバラツキ）があって、浅い噛み合いに対して深い噛み合いになる等の状況でも、浮動支持部分の自由度により歯車の噛み合い抵抗が発生しない。このように抵抗が発生しないので、出力軸は、自由度を持った回転が行われることになる。上述したように、軸受けで支持する場合よりも同軸性や真直性の誤差等を多く許容できるとともに、自由度を持った回転を行なうことができるので、回転速度変動を抑制した高精度回転が可能である。また、各キャリアを浮動支持することで、回転精度の確保できるとともに、ボールベアリング等の玉軸受けを用いないことによる、小型化とコストダウンとが可能である。

このように優れたキャリアの浮動支持を適用するために、ハスバ歯車を用いた遊星歯車機構で、単に玉軸受けを用いない構成とすると、上述したようにスラスト方向のベクトル力が作用して、キャリア間又はキャリアとモータ軸間の各接触部で磨耗が生じてしまう。このような接触部での磨耗が進行すると、上述したように接触負荷の増加による運転効率低下と回転精度の劣化を招くといった問題や、キャリアピン止めと各キャリアの回転側面等とが接触して過大な負荷が生じ、回転負荷が増大するという問題を招いてしまう。

このような問題を防止して、ハスバ歯車を用いた遊星歯車機構で、キャリアを浮動支持するためには、各キャリアに生じるスラスト方向のベクトル力を、玉軸受けを用いずに、モータ軸等に伝達するとともに、各接触部での摩耗を防ぐ必要がある。また、各キャリア回転軸の、被回転体の駆動軸やモータ軸に対する自由度を、各接触部で、浮動支持の作用効果を発揮できる程度に確保する必要がある。

そこで、発明者らは、ハスバ歯車を用いた遊星歯車機構において、キャリア間又はキャリアとモータ軸とを球体を介して接続してスラスト方向のベクトル力をモータ軸等に伝達し、各キャリアを浮動支持できないか検討した。また、各接触部での磨耗を抑制して耐久性を高められないか検討した。

なお、キャリアと太陽歯車間に球体を設ける点が、後述する本発明と共通する発明が、特許文献２に記載されている。しかし、この文献では、球体である鋼球に関して、後段側キャリアと前段側のキャリアに締結されたピニオン軸との間に鋼球を設け、ピニオン軸が鋼球によって支持されている旨、記載されているのみである。そして、各キャリアは、それぞれの円周端をボールベアリングかなる軸受けによって回転支持されているので、各キャリアのラスト方向への移動規制は、それぞれのボールベアリングからなる軸受けで行われているものと考えられる。したがって、鋼球によるピニオン軸の支持が、どの方向の移動を、どのように規制するものであるか不明であるが、各キャリアは浮動支持されていないものと考えられる。また、この文献の固定内歯歯車及び遊星歯車の相当が、ハスバ歯車によるか平歯車による記載も無い。そして、本発明が課題とする、ハスバ歯車を用いた遊星歯車機構における、各キャリアの浮動支持、及びスラスト方向のベクトル力を各接触部分に磨耗を生じさせることなくモータ軸等に伝達することに関して、一切記載も示唆もない。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、次のような遊星歯車機構、この遊星歯車機構を備えた回転駆動装置、及びこれらを備えた画像形成装置を提供することである。ハスバ歯車を用いた遊星歯車減速機構において、回転速度変動を抑制した高精度回転が行なえ耐久性に優れた小型で安価な遊星歯車減速機構である。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の遊星歯車機構の発明は、ハスバで構成される遊星歯車を複数配置したキャリアを変速比に応じて多段で有する遊星歯車機構において、前記キャリアを浮動支持し、回転時に各キャリアに生じるスラスト方向移動力の合力が、入力側太陽歯車であるモータ軸側に作用するように、各歯車の歯形のねじれ角と前記モータ軸の回転方向とを設定し、各キャリアの回転中心近傍の回転接触部、及びキャリアとモータ軸との回転接触部に、球体と、該球体の保持部とを設け、前記球体又は前記保持部のいずれかに潤滑剤を保持可能な構造を有したことを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の遊星歯車機構において、球体の保持部は、接触するキャリア間、又はキャリアとモータ軸間で、それぞれの回転中心軸上で、球体を挟み込むように設けられていることを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の遊星歯車機構において、球体の全周には、微少な凹部を有し、該凹部にオイル又はグリースが充填させられて回転することを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の遊星歯車機構において、微少な凹部に、オイルを含浸させて保持させることのできるオイル吸収体を挿入し、固定していることを特徴とするものである。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の遊星歯車機構において、球体の保持部は、保持する球体と同一の曲率の凹形状部であり、前記凹形状部の表面には微少な凹溝が形成され、該凹溝にオイル又はグリースが充填させられて回転することを特徴とするものである。
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一に記載の遊星歯車機構において、球体の保持部は、保持する球体の半径（Ｒ）より浅い深さの凹形状部であり、球体が接触する両方のキャリア、又はモータ軸に、対称に形成されていることを特徴とするものである。
また、請求項７に記載の回転駆動装置の発明は、請求項１乃至６のいずれか一に記載の遊星歯車機構において、最終段のキャリアの回転中心と同軸に設けられ、被回転体の回転軸と結合されて回転駆動力を伝達する継ぎ手部を有した出力軸と、前記被回転体の回転軸と前記出力軸とが結合された状態で、前記最終段のキャリアに、モータ軸側へのスラスト力を生じさせるバネ部材と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項８に記載の回転駆動装置の発明は、被回転体を回転駆動する回転駆動装置において、被回転体に回転駆動源の回転駆動力を変速して伝達する機構として、請求項１乃至７のいずれか一に記載の遊星歯車機構を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項９に記載の画像形成形成装置の発明は、複数の回転体を備えた画像形成形成装置において、複数の回転体の内、少なくともいずれか１つの回転体の回転駆動に、請求項１乃至７のいずれか一に記載の遊星歯車機構、又は請求項８に記載の回転駆動装置を用いることを特徴とするものである。
本発明は、回転時に各キャリアに生じるスラスト方向移動力の合力が入力側太陽歯車であるモータ軸側に作用するように、各歯車の歯形のねじれ角とモータ軸の回転方向とを設定しているので、各キャリアに生じるスラスト方向の力を全てモータ軸で受けれる。このように受けれるので、各キャリアを、ボールベアリング等の玉軸受けや滑り軸受けで回転支持しない浮動支持にできる。また、各キャリアを浮動支持して、ボールベアリング等の玉軸受けや滑り軸受けを省略できるので、遊星歯車機構のコストダウンとユニットサイズの小型化を行なうことができる。さらに、回転接触部に球体を介在させることにより、回転自由度のある構成にできるので、浮動支持の効果を発揮し、回転速度変動を抑制した高精度回転が行なえる。また、球体又は保持部のいずれかに潤滑剤を保持できるので、球体とその保持部により回転接触部の応力を分散させつつ、各接触領域に潤滑剤を介して回転させることが可能であり、長時間にわたる摩耗のない回転支持が可能である。

本発明は、各キャリアを、ボールベアリング等の玉軸受けや滑り軸受けで回転支持しない浮動支持とすることができ、回転速度変動を抑制した高精度回転が行なえるとともに、各接触領域での長時間にわたる摩耗のない回転支持が可能である。よって、ハスバ歯車を用いた遊星歯車機構において、回転速度変動を抑制した高精度回転が行なえ耐久性に優れた小型で安価な遊星歯車減速機構、この遊星歯車機構を備えた回転駆動装置、及びこれらを備えた画像形成装置を提供できる。

実施形態に係る画像形成装置の全体構成の説明図。 キャリアを浮動支持し、ハスバ歯車を用いた遊星歯車減速機構の例の説明図。 ハスバ歯車の歯に加わる力と、力の方向を示した説明図。 実施例１の遊星歯車減速機構の説明図。 遊星歯車減速機構の関係する部材の位置をずらした説明図。 １段目キャリアと２段目キャリアとの間の球体の保持部の説明図。 球体に設ける潤滑剤保持部の例の説明図。 実施例２の球体に設ける潤滑剤保持部の例の説明図。 実施例３の球体保持部に設ける潤滑剤保持部の例の説明図。 実施例４の遊星歯車減速機構の説明図。

本発明を、電写真方式の画像形成装置であるカラー対応のＭＦＰ機（以下、複合機という）の感光体ドラムの回転駆動装置の遊星歯車減速機構に適用した実施形態の例について、実施例を挙げ、図を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成の説明図である。図２は、キャリアを浮動支持し、ハスバ歯車を用いた遊星歯車減速機構の例の説明図、図３は、ハスバ歯車の歯に加わる力と、力の方向を示した説明図である。図４は、実施例１の遊星歯車減速機構の説明図、図５は、遊星歯車減速機構の関係する部材の位置をずらした説明図、図６は、１段目キャリアと２段目キャリアとの間の球体の保持部の説明図である。図７は、球体に設ける潤滑剤保持部の例の説明図、図８は、実施例２の球体に設ける潤滑剤保持部の例の説明図、図９は、実施例３の球体保持部に設ける潤滑剤保持部の例の説明図、図１０は、実施例４の遊星歯車減速機構の説明図である。

まず、本実施形態の複合機の構成及び動作について説明する。この複写機は、図１に示すように、主に次のものから構成されている。画像形成装置本体であり画像を作像する作像部１００、作像部１００を載置する給紙テーブル２００、作像部１００上に取り付けられたスキャナ３００、及びスキャナ３００上に取り付けられた原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００である。

スキャナ３００では、原稿照明用光源やミラーなどを搭載した第一走行体３０３と、複数の反射ミラーを搭載した第二走行体３０４とが往復移動するのにともなって、コンタクトガラス３０１上に載置された原稿の読取り走査が行われる。第二走行体３０４から送り出される走査光は、結像レンズ３０５によってその後方に設置されている読取りセンサ３０６の結像面に集光せしめられた後、読取りセンサ３０６によって画像信号として読込まれる。

作像部１００には、潜像担持体としてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のトナーに対応した感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｂｋが設けられている。各感光体ドラム４０の周囲には現像装置７０、帯電装置８５、感光体クリーニング装置８６等の電子写真プロセスを実行する各手段が配置され、これによって画像形成ユニット３８（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）が形成されている。また、各画像形成ユニット３８は、プリンタ本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。各画像形成ユニット３８は４つ並列に設けられており、タンデム型画像形成部２０を形成している。ここで、各画像形成ユニット３８の構成は使用するトナーの色が異なるのみで、その構成・動作は、同一でああるので以下の説明では、符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは適宜、省略して説明する。

また、各画像形成ユニット３８内には、感光体ドラムユニット１５０を有している。図２、４に示すように、感光体ドラムユニット１５０のドラムホルダー１５４に保持された感光体ドラム４０のドラム駆動軸１５１は、ドラムホルダー１５４の片側に設けられた軸孔から、その先端が外部に出るように設けられている。また、この画像形成ユニット３８の装着時には、感光体ドラム４０のドラム駆動軸１５１の先端に形成された外歯ギヤ１５３が、詳しくは後述する回転駆動装置である駆動モジュール１０５の出力軸１１９の内歯ギヤに噛み合うこととなる。この駆動モジュール１０５は、遊星歯車減速機構１１０と駆動モータ１４０とを備えている。そして、感光体ドラム４０は、そのドラム駆動軸１５１の外歯ギヤ１５３と、駆動モジュール１０５の出力軸１１９の内歯ギヤが噛み合うことで、駆動モジュール１０５に備えた駆動モータ１４０により回転駆動されることとなる。

そして、各画像形成ユニット３８の現像装置７０においては、それぞれ上記４色のトナーを含んだ現像剤が用いられる。現像装置７０は、現像剤担持体である現像ローラ７１が現像剤を担持、搬送して、感光体ドラム４０との対向位置において、感光体ドラム４０上の潜像を現像する。

タンデム型画像形成部２０の上部には、画像情報に基づいて感光体ドラム４０をレーザ光又はＬＥＤ光により露光して潜像を形成する露光装置３１が設けられている。

また、タンデム型画像形成部２０の感光体ドラム４０と対向する下方位置には、無端状のベルト部材からなる中間転写ベルト１５が配置されている。中間転写ベルト１５は支持ローラ３４、支持ローラ３５及び二次転写バックアップローラ３６によって支持されている。中間転写ベルト１５を介して感光体ドラム４０と相対する隣接位置には、感光体ドラム４０上に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト１５に転写する一次転写装置６２が配置されている。

中間転写ベルト１５の下方には、中間転写ベルト１５表面に重ね合わせて形成されたトナー像を、給紙テーブル２００の給紙カセット４４から搬送されてくるシートＰに一括転写する二次転写装置１９が配置されている。二次転写装置１９は、二次転写ローラ２３と、この二次転写ローラ２３を中間転写ベルト１５に接離可能に支持する接離機構（不図示）とを備えている。二次転写装置１９は中間転写ベルト１５を介して二次転写バックアップローラ３６に二次転写ローラ２３を押し当て、中間転写ベルト１５上のトナー像をシートＰに転写する。

中間転写ベルト１５の表面に残留するトナーを取り除くために中間転写ベルトクリーニングユニット９０が設けられている。中間転写ベルトクリーニングユニット３７は、例えばファーブラシやウレタンゴムで形成されたクリーニングブレードを中間転写ベルト１５に当接させて、中間転写ベルト１５に付着している二次転写残トナーを掻き取る。

二次転写装置１９に隣接するように定着装置６０が設けられており、定着装置６０はシートＰ上の画像を定着する。定着装置６０は、内部に熱源としてのヒータが組み込まれた加熱ローラ６６と、この加熱ローラ６６に押し当てられる加圧ローラ６７とから主として構成されている。

二次転写装置１９及び定着装置６０の下方には、シートＰを反転する反転装置２８が配置されている。反転装置２８は、シートＰの両面に画像を記録すべくシートＰを反転させる。

次に、上記構成の画像形成装置の動作について説明する。図１の原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットするか、または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３０１上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じる。この状態で、操作パネル上のスタートスイッチ（不図示）を押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３０１上へと移動した後、第一走行体３０３および第二走行体３０４を走行させる。また、コンタクトガラス３０１上に原稿をセットしたときは直ちにスキャナ３００が駆動し、第一走行体３０３および第二走行体３０４を走行させる。そして、第一走行体３０３で光源から光を照射するとともに原稿面からの反射光を受ける。この反射光を第二走行体３０４に向けて反射し、第二走行体３０４のミラーで反射光を更に反射して結像レンズ３０５を通して読取りセンサ３０６に入射させ、読取りセンサ３０６で原稿内容を読取る。

また、操作パネル上のスタートスイッチを押すことによって、駆動モータ（不図示）を駆動させて、支持ローラ３４、支持ローラ３５、二次転写バックアップローラ３６の１つを回転駆動し、他の２つの支持ローラを従動回転させる。このように回転させることで、中間転写ベルト１５を回動させる。同時に、各画像形成ユニット３８において、帯電装置８５によって感光体ドラム４０を一様に帯電させる。そして、スキャナ３００の読取り内容に応じて露光装置３１からレーザやＬＥＤ等による書込み光を照射して帯電した各感光体ドラム４０上に静電潜像を形成する。静電潜像が形成された感光体ドラム４０に現像装置７０からトナーを供給し、静電潜像を可視像化し、各感光体ドラム４０上にそれぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の単色画像を形成する。単色画像を順次一次転写装置６２によって中間転写ベルト１５上に重なるように一次転写し、中間転写ベルト１５上に合成カラー画像を形成する。画像転写後の感光体ドラム４０の表面は、感光体クリーニング装置８６によって残留トナーを除去し、除電装置（不図示）で除電して再度の画像形成に備える。

操作パネル上のスタートスイッチを押すことにより、また給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つが選択されて回転し、ペーパーバンク４３に多段に設けられた給紙カセット４４の１つからシートＰを繰り出す。繰り出したシートＰを、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に挿入し、搬送ローラ対４７で搬送して作像部１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ対４９に突き当てて停止させる。次に、中間転写ベルト１５上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ対４９を回転し、中間転写ベルト１５と二次転写装置１９との間にシートＰを送り込み二次転写装置１９で転写してシートＰ上にカラー画像を転写する。

二次転写ローラ２３を通過した未定着トナー像を担持したシートＰを、定着装置６０へ搬送し、定着装置６０で熱と圧力とを加えて転写画像を定着する。画像定着後のシートＰは、切換爪５５で切り換えて排出ローラ対５６によって排出し、排紙トレイ５７上にスタックされるか、切換爪５５で切り換えて反転装置２８に導入される。反転装置２８に導入したシートＰは、反転されて再び転写位置へと導かれ、裏面にも画像を記録され、その後、排出ローラ対５６で排紙トレイ５７上に排出される。このとき、画像転写後の中間転写ベルト１５上に残留する残留トナーを中間転写ベルトクリーニングユニット９０で除去し、タンデム型画像形成部２０による再度の画像形成に備える。

次に、本実施形態の特徴部である、遊星歯車減速機構１１０を備えた駆動モジュール１０５について、実施例を挙げて説明する。ここで、各画像形成ユニット３８に対応する駆動モジュール１０５の構成は、対応する各画像形成ユニット３８で使用するトナーの色が異なるのみで、その構成・動作は、同一であある。したがって、以下の説明では、符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは適宜、省略して説明する。また、各実施例では、同一の部材には、同一の符号を付して説明する。まず、ハスバ歯車を用いた遊星歯車減速機構でキャリアを浮動支持し、回転時に各キャリアに生じるスラスト方向移動力の合力をモータ軸側に作用するように、各歯車の歯形のねじれ角とモータ軸の回転方向とを設定する、各実施例に共通する構成について説明する。

本実施形態の複合機や、プロダクション・プリンタ等の感光体ドラムを駆動するのに用いられる減速機構には、感光体ドラムの回転角速度の速度変動率は０．１５〜０．２％Ｐ−Ｐ（ピーク・ツー・ピーク）以下が求められる。そこで、図２に示すような、固定内歯歯車１１１を有する２段型の遊星歯車減速機構１１０を備えた駆動モジュール１０５を用いている。この駆動モジュール１０５では、上記速度変動率以下に、速度変動率を抑えるため、各キャリアを浮動支持し、ハスバ歯車を用いた遊星歯車減速機構１１０としている。

図２に示すように、遊星歯車減速機構１１０とその駆動源である駆動モータ１４０とは、遊星歯車減速機構１１０のモータ側エンドプレート１３５と、駆動モータ１４０のハウジングとがネジ（不図示）で締め付け固定される。このように固定されて、遊星歯車減速機構１１０と駆動モータ１４０とは駆動モジュール１０５を形成している。この駆動モジュール１０５は、別途支持されて回転するドラム駆動軸１５１と連結されて感光体ドラム４０の正確な回転を行う。ドラム駆動軸１５１と、遊星歯車減速機構１１０の出力軸１１９とは、装置本体への組付け性や、メンテナンス時の交換性を考慮すると、このように分割構成して形成し、いずれかの箇所で結合して回転駆動させる必要がある。

遊星歯車減速機構１１０は、主に、次のものを有している。その内周面の一部に内歯の歯車部１１２が形成された固定内歯歯車１１１と、１段目の遊星歯車１１４と、１段目のキャリア１１５とを有している。また、１段目のキャリア１１５に接続された１段目の出力軸でもある２段目の太陽歯車１１６と、２段目の遊星歯車１１７と、２段目のキャリア１１８とを有している。そして、２段目のキャリア１１８に接続された２段目の出力軸である出力軸１１９を有している。この出力軸１１９には、ドラム駆動軸１５１の外歯ギヤ１５３と噛み合う内歯ギアが形成されている。また、固定内歯歯車１１１の駆動モータ１４０側の内周面端部には、モータ側エンドプレート１３５が固定され、固定内歯歯車１１１の出力軸１１９側の端部には、出力軸側エンドプレート１３６が固定される。また、出力軸側エンドプレート１３６には、出力軸１１９を通す出力軸孔１２０が形成されており、この出力軸孔１２０の感光体ドラムユニット１５０側には突起部１３２が形成されている。この突起部１３２が、装置本体の本体側取り付け側板１６０（以下、側板１６０という）に形成された孔に嵌め合わされて位置決めの後、ネジ止め（不図示）されることになる。また、この遊星歯車減速機構１１０では各キャリアを浮動支持するため、出力軸孔１２０の内周面と出力軸１１９の外周面には、適切なギャップが設定されている。

駆動モータ１４０は、遊星歯車減速機構１１０側に回転駆動力を伝達する駆動モータ軸１４１を有しており、この駆動モータ軸１４１には外歯ギアが形成され、遊星歯車減速機構１１０の１段目の太陽歯車１１３として機能する。この駆動モータ軸１４１を通すため、遊星歯車減速機構１１０のモータ側エンドプレート１３５には、その中心に駆動モータ孔（不図示）が太陽歯車１１３の外歯ギアと十分なギャップを持って形成されている。

遊星歯車減速機構１１０の各キャリアによる遊星歯車の保持は、各遊星歯車を回転自在の保持するキャリアピンと、キャリアと、キャリアから離れた側の端部に設けられた円盤状のキャリアピン押さえで行なわれる。また、キャリアピン押さえには、各遊星歯車に噛み合う太陽歯車を通すための孔が形成されている。この孔の径には、固定内歯歯車１１１の歯車部１１２と各遊星歯車の噛み合い誤差等により、キャリア中心軸にズレや傾きが生じても、太陽歯車に接触しないように、十分なギャップが設定されている。

また、１段目のキャリア１１５に設けたキャリアピン押さえ１３３と、モータ側エンドプレート１３５との間には、キャリア１１５の回転軸にズレや傾きが生じた際にも、接触しないだけのギャップＬ１を設定している。すなわち、キャリア１１５の回転軸にズレや傾きが生じても、キャリアピン押さえ１３３のモータ側外周がモータ側エンドプレート１３５の側面に接触しないだけのギャップＬ１を設定している。同様に、２段目のキャリア１１８に設けたキャリアピン押さえ１３４と、１段目のキャリア１１５との間には、キャリア１１８やキャリア１１５の回転軸にズレや傾きが生じた際にも、接触しないだけのギャップＬ２を設定している。すなわち、各キャリアの回転軸にズレや傾きが生じても、キャリアピン押さえ１３４のモータ側外周が１段目のキャリア１１５側面に接触しないだけのギャップＬ２を設定している。

また、図２図中、ドラム駆動軸１５１と、遊星歯車減速機構１１０の出力軸１１９とは着脱自在とするため、スプライン継手けで結合するように構成している。固定内歯歯車１１１と遊星歯車とは、噛み合い回転時の精度を確保するために平歯車ではなく、ハスバ歯車によって行っている。このような噛み合い回転を行う場合、ハスバ歯車のねじれ方向とねじれ角、及び回転方向の設定により、次のように各遊星歯車を支持するキャリアに、ハスバ歯車を用いることで生じるスラスト力を作用させることが多い。各遊星歯車を支持するキャリアには、図２に矢印Ａ、Ｂで示す出力軸１１９側から駆動モータ軸１４１側へ向かうスラスト力（以下、モータ軸側へのスラスト力という）を作用させる。すると、２段目の太陽歯車１１６には矢印Ｃで示す駆動モータ軸１４１側から出力軸１１９側へ向かうスラスト力（以下、出力軸側へのスラスト力という）が作用する。そして、これらのスラスト力の合力は、最終的に駆動モータ１４０の駆動モータ軸１４１に作用することとなる。このようにスラスト力が作用するため、これらのスラスト力が作用する各部材の接触部では、遊星歯車減速機構１１０稼動時には常に高圧力下での回転が行われることとなり、その結果、接触部での摩耗が極端に進行することになる。具体的には、キャリア１１５の回転軸近傍側面と駆動モータ軸１４１のハスバを形成していないモータ軸端面１３７との接触部（以下、第１接触部という）での磨耗が進行する。また、キャリア１１８の回転軸近傍側面と太陽歯車１１６に設けた突出部の突出部端面１３８との接触部（以下、第２接触部という）での磨耗も進行する。

各接触部での磨耗が過度に進行すると、キャリアピン押さえ１３３とモータ側エンドプレート１３５に設けたギャップＬ１や、２段目のキャリア１１８に設けたキャリアピン押さえ１３４と１段目のキャリア１１５ギャップＬ２が確保できなくなる。そして、各キャリアピン押さえの駆動モータ１４０側外周と、キャリア１１５側面又はモータ側エンドプレート１３５側面に接触してしまう。このように接触すると、回転負荷が増大して回転速度変動及び騒音が発生する。

ここで、参考として図３に、ハスバ歯車の歯に加わる力と、力の方向を示す。まず、図３（ａ）を用いて、ハスバ歯車の歯型部に加わる力を説明する。図３（ａ）は、ハスバ歯車の１つの歯に加わる力を図示した説明図である。図３（ａ）の歯面に垂直な断面図に示すように、ハスバ歯車の歯面に対して垂直な力（Ｆｎ）を作用させると、垂直な力（Ｆｎ）は歯面に垂直な断面における円周力Ｆ１と半径方向力Ｆｒに分解される。次にこの歯面に垂直な断面における円周力Ｆ１は、基準円に接する平面図に示すように、次の式（１）、（２）で求められる、接線力Ｆｔと軸方向力Ｆｘに分解される。
Ｆｔ ＝ Ｆ１ ｃｏｓβ ・・・ （１）
Ｆｘ ＝ Ｆ１ ｓｉｎβ ・・・ （２）

次に、図３（ｂ）を用いて、ハスバ歯車の歯型部に加わる力の方向について説明する。図３（ｂ）は、ハスバ歯車の伝達系における駆動歯車（小歯車）と、被動歯車（大歯車）についての、ねじれ方向と駆動歯車の回転方向に基づく、各歯車に作用する力の方向を示した図を表に記載したものである。ここで、図３（ｂ）での駆動歯車（小歯車）を本実施形態の遊星歯車１１４及び遊星歯車１１７として、被動歯車（大歯車）を本実施形態の固定内歯歯車１１１の歯車部１１２として適用できる。また、この表で着目すべきことは、本実施形態の遊星歯車１１４及び遊星歯車１１７に相等する駆動歯車（小歯車）に働く軸方向の力（Ｆｘ１）の方向と、この駆動歯車の回転方向と、各歯車のねじれ方向と、本実施形態の固定内歯歯車１１１の歯車部１１２に相等する被動歯車（大歯車）に働く軸方向の力（Ｆｘ２）の方向である。

本実施形態における各歯車のねじれ方向と、回転方向を、駆動モータ１４０側から固定内歯歯車１１１の歯車部１１２側を視た場合を基準にして、図３（ｂ）図中時計方向の回転を’右回転’とする。また、図３（ｂ）図中奥に行くに従い時計回転に傾斜して行くねじれの方向を’右ねじれ’とする。そして、図３（ｂ）図中回転軸の奥側から手前側へ向かうスラスト力を、’モータ軸側へのスラスト力’とする。ここで、感光体ドラム４０のドラム駆動軸１５１、及び駆動モータの駆動モータ軸１４１の回転方向を’右回転’させるものとして説明する。

駆動モータ軸１４１を’右回転’させて、１段目の遊星歯車１１４に図２図中矢印Ａで示すモータ軸側へのスラスト力であるＦｘ２を生じさせるには、図３（ｂ）の（Ａ−Ｒ）に示すように、各歯車のねじれ方向を設定して遊星歯車１１４を’左回転’させる。すなわち、駆動歯車である駆動モータ軸１４１の１段目の太陽歯車１１３として機能する歯形部を’右ねじれ’にし、被駆動歯車である遊星歯車１１４を’左ねじれ’にして、遊星歯車１１４を、その自転軸であるキャリアピンに対して’左回転’させる。また、遊星歯車１１４は、キャリアピンに対して’左回転’されると、固定内歯歯車１１１の歯車部１１２に嵌め合い、’右回転’に公転することとなる。そして、複数の遊星歯車１１４をキャリアピンで保持する１段目のキャリア１１５は’右回転’し、このキャリア１１５に固定された２段目の太陽歯車１１６も’右回転’することとなる。

’右回転’する２段目の太陽歯車１１６で、２段目の遊星歯車１１７に図２図中矢印Ｂで示すモータ軸側へのスラスト力であるＦｘ２’を生じさせるには、図３（ｂ）の（Ａ−Ｒ）に示すように、各歯車のねじれ方向を設定して遊星歯車１１４を’左回転’させる。すなわち、駆動歯車である２段目の太陽歯車１１６を’右ねじれ’にし、被駆動歯車である遊星歯車１１７を’左ねじれ’にして、遊星歯車１１７を、その自転軸であるキャリアピンに対して’左回転’させる。また、遊星歯車１１７は、キャリアピンに対して’左回転’されると、固定内歯歯車１１１の歯車部１１２に嵌め合い、’右回転’に公転することとなる。そして、複数の遊星歯車１１７をキャリアピンで保持する２段目のキャリア１１８は’右回転’し、このキャリア１１８に固定された出力軸１１９も’右回転’することとなる。

また、各歯車に発生するスラスト力は、出力軸１１９側の負荷トルクに対して、減速比から、Ｆｘ２＜Ｆｘ１’，Ｆｘ２’の関係になる。そして、’右回転’する２段目の太陽歯車１１６には、図２図中矢印Ｃで示す出力軸側へのスラスト力であるＦｘ１’が作用する。このＦｘ１’は、２段目の遊星歯車１１７に作用するモータ軸側へのスラスト力であるＦｘ２’と方向が逆向きで発生し、かつ強さが等しい（Ｆｘ１＝Ｆｘ２’）。このため、第２接触部では、遊星歯車減速機構１１０稼動時には常にキャリア１１８の回転軸近傍側面と太陽歯車１１６に設けた突出部の突出部端面１３８とが押し合い高い圧力が生じる。

そして、高圧力で押し合うキャリア１１８の回転軸近傍側面と太陽歯車１１６に設けた突出部の突出部端面１３８とは、一体の状態で、１段目の遊星歯車１１４に生じたモータ軸側へのスラスト力であるＦｘ２によって、駆動モータ軸１４１側へ移動する。この移動により、第１接触部では、遊星歯車減速機構１１０稼動時には常に１段目のキャリア１１５の回転軸近傍側面が、１段目の太陽歯車１１３として機能する駆動モータ軸１４１の出力軸側のモータ軸端面１３７に押圧されて圧力が生じる。

上述したように、ハスバ歯車を用いた遊星歯車減速機構１１０では、遊星歯車減速機構１１０稼動時には常に、各接触部で圧力が生じ、高圧力下での回転が行われることとなり、その結果、接触部での摩耗が極端に進行することになる。そして、各接触部での磨耗が過度に進行すると、接触部での回転負荷は増大し、回転速度変動及び騒音が発生する。

そこで、本発明では、ハスバにより発生するスラスト力が一方向に向かうことを利用しつつ、接触部における回転抵抗を増加させることなく、かつ長時間の回転を続けてもその特性を維持させることのできる、遊星歯車減速機構の回転摺動部の構成を考案した。次に本発明を適用した遊星歯車減速機構１１０を備えた駆動モジュール１０５について、実施例を挙げて説明する。

（実施例１）
本実施形態の遊星歯車減速機構１１０を備えた駆動モジュール１０５の、第１の実施例である実施例１を説明する。本実施例では、上述した共通の構成例での不具合を解消するため、遊星歯車減速機構１１０内の各接触部に球体を設け、この球体又はその保持部に潤滑剤を保持可能な構成を備ええることとした。他の構成・動作等は、上述した共通の構成例と同様であるので、同様な構成・動作等については適宜省略して説明する。

図４に示すように、本実施例では、駆動モータ軸１４１の出力軸１１９側の端部と１段目のキャリア１１５の回転軸近傍の部分との回転接触点に球体１７１を設け、これを介して回転が行われるように、第１接触部を構成している。また、太陽歯車１１６の出力軸１１９側の端部と２段目のキャリア１１８の回転軸近傍の部分との回転接触点に球体１７２を設け、これを介して回転が行われるように、第２接触部を構成している。そして、共通の構成例と同様に１段目のキャリア１１５、２段目のキャリア１１８には、それぞれキャリアピンを介して矢印Ａ（Ｆｘ２）、Ｂ（Ｆｘ２’）で示すスラスト力が作用し、太陽歯車１１６に矢印Ｃ（Ｆｘ１’）で示すスラスト力が作用する。

より具体的な構成は、部材位置をずらした図５に示すように、第１接触部では、駆動モータ軸１４１の出力軸１１９側の端部に設けた球体保持部１７３と、１段目のキャリア１１５の回転軸近傍に形成した球体保持部１７４とで両側から球体１７１を挟み込むように係合している。球体保持部１７３及び球体保持部１７４は、球体１７１とほぼ同一の曲率で形成される凹形に形成されるとともに、それぞれの部材の回転軸芯上設けられ、数十μｍ〜０．１ｍｍ程度のガタ分を持っており、球体１７１と軽く係合して支持されつつ回転する。また、第２接触部では、太陽歯車１１６の出力軸１１９側の端部に設けた球体保持部１７５と、２段目のキャリア１１８の回転軸近傍に形成した球体保持部１７６とで両側から球体１７２を挟み込むよう係合している。球体保持部１７５及び球体保持部１７６も第１接触部と同様に、球体１７２とほぼ同一の曲率で形成される凹形に形成されるとともに、それぞれの部材の回転軸芯上設けられ、数十μｍ〜０．１ｍｍ程度のガタ分を持っており、球体１７２と軽く係合して支持されつつ回転する。

そして、上述した共通の構成例と同様に、第２接触部では、遊星歯車減速機構１１０稼動時には常にキャリア１１８の回転軸近傍側面と太陽歯車１１６に設けた突出部の突出部端面１３８とが押し合い高い圧力が生じ、球体１７２を挟み込み支持することとなる。また、第１接触部では、遊星歯車減速機構１１０稼動時には常に１段目のキャリア１１５の回転軸近傍側面が、１段目の太陽歯車１１３として機能する駆動モータ軸１４１の出力軸側のモータ軸端面１３７に押圧されて圧力が生じ、球体１７１を挟み込み支持することとなる。このように、各接触部の球体保持部では、噛み合いにハスバを用いることにより、矢印Ａ、Ｂで示したスラスト力、及び矢印Ｃで示したスラスト力が、モータ軸方向に作用するので、各球体は脱落することなく安定した位置で回転できる。

また、第２接触部では、図６に示すように各遊星歯車の噛み合いのバックラッシュから、若干の傾きが２段目のキャリア１１８に発生しても、キャリア１１８の側面部分と、太陽歯車１１６の出力軸１１９側の周端部とが接触しないように構成している。具体的には、太陽歯車１１６に設けた球体保持部１７５では、保持する球体１７２の半径ｒ２よりも、球体保持部１７５の凹部の深さをｔ２だけ浅くしている。そして、キャリア１１８の球体保持部１７６も対称になるよう構成している。このように第２接触部を構成することで、キャリア１１８の側面と、太陽歯車１１６の出力軸１１９側の側面との適切なギャップを設定し、キャリア１１８の側面部分と、太陽歯車１１６の出力軸１１９側の周端部とが接触しないように構成している。また、図示していないが、第１接触部も同様に、駆動モータ軸１４１に設けた球体保持部１７３では、保持する球体１７１の半径ｒ１よりも、球体保持部１７３の凹部の深さをｔ１だけ浅くしている。そして、キャリア１１５の球体保持部１７４も対称になるよう構成している。このように第１接触部を構成することで、キャリア１１５の側面と、駆動モータ軸１４１の出力軸１１９側の側面との適切なギャップを設定し、キャリア１１５の側面部分と、駆動モータ軸１４１の出力軸１１９側の周端部とが接触しないように構成している。

第１接触部で各球体保持部に設定するそれぞれのギャップ（ｔ１）は、図４に示す１段目のキャリア１１５に設けたキャリアピン押さえ１３３と、モータ側エンドプレート１３５との間に設定した、ギャップＬ１を確保できる適切なものとしている。また、第２接触部で各球体保持部に設定するそれぞれのギャップ（ｔ２）も、図４に示す２段目のキャリア１１５に設けたキャリアピン押さえ１３４と、１段目のキャリア１１５との間に設定した、ギャップＬ２を確保できる適切なものとしている。したがって、各キャリアに微少な偏角が生じた場合においても、回転時における、各キャリアピン押さえと、キャリア１１５又はモータ側エンドプレート１３５との直接接触は生じない。

また、各球体保持部に所定のギャップ（ｔ１、ｔ２）を設定することで、各キャリアは、それぞれに保持する球体を回転の支点として、それぞれに有する遊星歯車と固定内歯歯車１１１の歯車部１１２の噛み合いに準じて回転する。このように回転するので、無理な回転噛み合いが発生しない。また、接触面積が近似で、同一材料で構成される両部品の面圧が等価となるため、摩耗の偏りが発生しない。また、プラスチックの成形時においては、アンダーカット（型から取り出せない形）にならずに加工ができる。

ここで、球体１７１及び球体１７２は、金属、又はキャリアを構成する樹脂よりも高硬度の樹脂材料の、樹脂ボールを使用する。例えばキャリアはＰＯＭ（ポリアセタール樹脂）材料の成形品として作るので、各球体の硬度は、ロックウェルＲスケール１２０か、それ以上ということになる。互いに摺動する部材間の運転耐久による、摩耗の少ない条件は、両者間に硬度差を設けることが重要である。また、各球体と、それぞれの球体保持部が摺動する部分に潤滑剤として、オイル又はグリース（基油であるオイルに増粘剤を添加したものを意図）を介在させて、摺動する面の摩擦抵抗を下げ、負荷がかかって回転する場合でも摩擦抵抗が増加しないようにしている。本実施例では、各摺動部に使用するグリースとして、基油に合成炭化水素油を用い、増粘剤にリチウム石けんを用いた、市販の樹脂潤滑グリース、又は固体潤滑剤添加グリースを用いた。

また、第１接触部及び第２接触部にそれぞれ球体１７１、１７２を介在させて、遊星歯車減速機構１１０を稼動させる効果としては、次のような効果もある。２つのキャリア体、あるいはキャリア体とモータ軸が接触して回転し、両者の軸心が同軸にならない場合（偏角が生じている場合）でも、球体を介在させた連結ならば、接触点の微少移動が行われて、ほぼ均一な回転力を維持することができる。

また、各接触部に球体と球体保持部を設けて摺動部分に潤滑剤を介在させても、この遊星歯車減速機構を備えた複合機の運転時間が長時間に渡る場合や、高温度下での運転の場合には、潤滑剤の枯渇が早く起きて摩耗が促進され、運転寿命も短くなる。そこで、本実施例では、各接触部の球体と球体保持部との摺動部分に介在させる潤滑剤を、運転時間が長時間に渡る場合や、高温度下での運転の場合でも、その枯渇を防ぎ、運転寿命を長くするため、各摺動部分に潤滑剤を保持する構成を設けることとした。

本実施例では、潤滑剤を保持する構成として、球体１７１及び球体１７２の外周面に、微少な潤滑剤保持部である凹部をいくつか形成し、この凹部にオイル又は低粘度グリースを充填して組み込むこととした。凹部に低粘度グリースことにより、回転遠心力と環境を含む回転時摩擦熱の両方の効果により、極、少量ずつ接触部界面にグリースを供給することが可能となる。本実施例では、図７（ａ）に示すように、ゴルフボールに形成されているような円形でなだらかな凹みを有した凹部１８１を、球体１７１及び球体１７２の外周面の全周に複数形成することとした。また、図７（ｂ）に示すように、球体１７１及び球体１７２の外周面から球体の中心方向に、円柱状の凹部１８３を設けても良い。

また、本実施例では、樹脂製の球体に対する、凹部に充填する低粘度のグリースの例としては、商品名：プラスガード（協同油脂株式会社 製）とした。そして、形成する球体は樹脂成型品、又は鉄系や銅系の金属粉末を加圧し焼成する方法、いわゆる焼結金属で行う。各キャリアとの硬度の関係は、球体を基準として両側からキャリアの圧力を受けて摺動するので、摩耗が最少となる様な考慮が必要である。その観点から、硬さの関係は、球体＞キャリアとする。機械部品の一般的な摩耗試験においても、摩耗量を最少とするには、上述したように接触する２物体に適当な値の硬度差を設けることが、重要とされている。また、各球体に設けるそれぞれの凹部の加工方法としては、各球体が金属の場合は転造により真円を形成した後に、これに外周を規制させて保持しつつ、小径の硬球を高圧力で加圧して圧痕として形成することが出来る。また、樹脂材料の場合はレーザー光での溶射による方法もある。

このように各球体の外周面に潤滑剤保持部を設け、各球体とそれぞれの球体保持部との接触部界面に潤滑剤を極、少量ずつ供給することで、各摺動部分における摩擦抵抗を低下させた摩耗量の少ない接触回転を、長期間に亘り安定して行なうことが可能となる。

（実施例２）
本実施形態の遊星歯車減速機構１１０を備えた駆動モジュール１０５の、第２の実施例である実施例２を説明する。本実施例は、上述した実施例１とは、各接触部に球体と球体保持部との摺動部分に潤滑剤を保持する構成に係る点のみが異なる。他の構成・動作等は、上述した共通の構成例と同様であるので、同様な構成・動作等については適宜省略して説明する。

本実施例の遊星歯車減速機構１１０を備えた駆動モジュール１０５では、各接触部に球体と球体保持部との摺動部分に潤滑剤を保持する構成として、各球体に設ける凹部に、潤滑剤であるオイルを含浸させ保持できるオイル吸収体を挿入することとした。各球体に設ける凹部に、オイル吸収体を挿入することで、上述した実施例１の各球体に凹部を設けるだけの構成よりも、各球体とそれぞれの球体保持部との接触部界面に粘度の低いオイルを長期間に亘り安定して供給できるというものである。つまり、実施例１で説明した潤滑剤保持部である凹部の、オイル保持効果を上げるというものである。

本実施例では、実施例１で説明した図７（ａ）に示す、一旦加工された凹部１８１に、図８（ａ）に示すように、半球状の発泡性ゴム材料１８２を挿入して、凹部１８１の底部に固定している。この発泡性ゴム材料１８２に流動性の高いオイルを浸透させて、保持させておくことにより、回転時あるいは環境温度が上昇した時に、僅かな染み出し効果が起こり、表面に析出したオイルが接触界面に供給される。また、発泡性ゴム材料１８２の脱落を防ぐため凹部１８１に挿入した時点で接着材により接着固定させる。発泡性ゴム材料１８２は、平均気孔径が１５〜５０μｍ程度、気孔率が５０〜８０％程度で構成され、脱気装置内での含侵によって行われる。

また、各球体がＰＯＭ等で成形され、オイル吸収体の付着強度が確保できない場合は、図７（ｂ）に示すに、凹部１８３に固定用の深穴１８４を設ける。そして、オイル吸収体である発泡性ゴム材料１８５に形成した深穴１８４に嵌め合わされる嵌合部１８６を圧入し、この圧入部分における両者間の挿入抵抗を大きくし、発泡性ゴム材料１８５の抜け止めを行う。また、発泡性ゴム材料１８５に形成した嵌合部１８６の圧入方向先端部を略円錐状に形成し、深穴１８４に圧入しやすいように形成している。

一方、画像形成装置である複合機自体が大型なもので、それにともない、遊星歯車減速機構１１０も大きく球体の径も大きい場合で、各凹部の容積を大きく取れるものに対しては、次のようにオイルを保持することも可能である。各凹部に挿入する材料として発泡性ゴム材料を用いるのではなく、フェルト材（小さな加工は困難）を用いて、その毛細管現象によってオイルを保持することも可能である。

（実施例３）
本実施形態の遊星歯車減速機構１１０を備えた駆動モジュール１０５の、第３の実施例である実施例３を説明する。本実施例は、上述した実施例１、２とは、各接触部に球体と球体保持部との摺動部分に潤滑剤を保持する構成に係る点のみが異なる。他の構成・動作等は、上述した共通の構成例と同様であるので、同様な構成・動作等については適宜省略して説明する。

本実施例の遊星歯車減速機構１１０を備えた駆動モジュール１０５では、各接触部に球体と球体保持部との摺動部分に潤滑剤を保持する構成として、各球体に潤滑剤保持部を設けるのではなく、逆に各球体保持部側に潤滑剤保持部を設けている。

例えば、使用する球体として、汎用の金属ボール（ボールベアリング用など）を用いることを考えれば、球体としての表面精度は高く、硬度も高硬度で、コスト的にも非常に安くメリットが大きい。そこで、これを使用できるように、実施例１、２とは逆に球体保持部側に、潤滑剤保持部を設けることとした。

各球体保持部側に潤滑剤保持部を設ける構成としては、例えば、図９に示すように、第２太陽歯車１１６に設けた球体保持部１７６に、その底部から放射状に伸びる極、細い凹溝１８７を設けている。この形状であれば、樹脂成形加工する場合でも容易に実現できる。このように球体保持部１７６を構成することで、球体保持部１７６で保持する球体１７２側には凹形状（凹部）を形成不要となる。したがって、グリースを保持する部材を、球体１７２から、球体保持部１７６に変えることにより、全周が平滑な球体１７２を使うことが可能である。

（実施例４）
本実施形態の遊星歯車減速機構１１０を備えた駆動モジュール１０５の、第４の実施例である実施例４を説明する。本実施例は、上述した実施例１乃至３とは、感光体ドラム４０のドラム駆動軸１５１と出力軸１１９とを結合した状態で、出力軸１１９を有した最終段のキャリア１１８にモータ軸側へのスラスト力を生じさせるバネ部材１９１を設けたことに係る点のみ異なる。他の構成・動作等は、上述した共通の構成例と同様であるので、同様な構成・動作等については適宜省略して説明する。

本実施例の遊星歯車減速機構１１０では、図１０に示すように、感光体ドラム４０のドラム駆動軸１５１と出力軸１１９とを結合した状態で、出力軸１１９を有した２段目のキャリア１１８にモータ軸側へのスラスト力を生じさせるバネ部材１９１を設けている。具体的には、次のようにバネ部材１９１を設けている。出力軸１１９には、感光体ドラム４０のドラム駆動軸１５１先端に設けた外歯ギヤ１５３が噛み合う内歯ギアが形成されており、ドラム駆動軸１５１との着脱自在なスプライン継手を構成している。このスプライン継手の雌側、すなわち出力軸１１９の内歯ギアの内壁の形状を、出力軸１１９と一体に形成された２段目のキャリア１１８のモータ軸側へ、本実施例のキャリア厚では、その厚さを１／３程度モータ軸方向へ掘るように延伸してバネ部材保持部１９０を形成する。このバネ部材保持部１９０のモータ軸側面（底部）に、バネ部材１９１の一端側を固定する。

このバネ部材１９１は、感光体ドラムユニット１５０が装置本体に装着され、感光体ドラム４０のドラム駆動軸１５１と出力軸１１９とを結合し位置決めされた状態では、ドラム駆動軸１５１の先端面で、バネ部材保持部１９０のモータ軸側面側に押圧される。このバネ部材１９１が押圧されて、図１０に矢印Ｄで示すモータ軸側へのスラスト力であるバネ力（Ｆｓ）が生じる。このバネ力により、遊星歯車減速機構１１０は、確実にモータ軸側へのスラスト力を作用させて、各接触部に介在する球体を確実に支持しながら回転を行なうことができる。したがって、遊星歯車減速機構１１０は、安定した回転を行なうことができる。

以上、本実施形態の遊星歯車減速機構１１０では、次のような作用効果を奏することができる。回転時に各キャリアに生じるスラスト方向移動力の合力が入力側の太陽歯車１１３である駆動モータ軸１４１側に作用するように、各歯車の歯形のねじれ角とモータ軸の回転方向とを設定しているので、各キャリアに生じるスラスト方向の力を全て駆動モータ軸１４１で受けれる。このように受けれるので、各キャリアを、ボールベアリング等の玉軸受けや滑り軸受けで回転支持しない浮動支持にできる。また、各キャリアを浮動支持して、ボールベアリング等の玉軸受けや滑り軸受けを省略できるので、遊星歯車減速機構１１０のコストダウンとユニットサイズの小型化を行なうことができる。さらに、各接触部にそれぞれ球体を介在させることにより、回転自由度のある構成にできるので、浮動支持の効果を発揮し、回転速度変動を抑制した高精度回転が行なえる。また、各球体に潤滑剤であるグリースやオイルを保持できるので、各球体とその球体保持部により各接触部の応力を分散させつつ、各接触領域に潤滑剤を介して回転させることが可能であり、長時間にわたる摩耗のない回転支持が可能である。よって、ハスバ歯車を用いた遊星歯車減速機構において、回転速度変動を抑制した高精度回転が行なえ耐久性に優れた小型で安価な遊星歯車減速機構１１０を提供できる。
また、本実施形態の遊星歯車減速機構１１０では、次のような作用効果を奏することができる。各接触部では、球体を挟み込むように２つの球体保持部が設けられており、それそれ保持する球体とほぼ同一の曲率で形成される凹形に形成されている。そして、それぞれの部材の回転軸芯上設けられ、数十μｍ〜０．１ｍｍ程度のガタ分を持って、球体と軽く係合して支持されつつ回転する。このように回転するので、回転中心位置を保持しやすく、スラスト方向の力が作用しても、集中でない比較的広い応力分布で支持されるため、安定回転が得られるとともに摩耗が少ない回転動作を行うことができる。
また、本実施形態の遊星歯車減速機構１１０では、次のような作用効果を奏することができる。各球体の全周には、微少な凹部１８１や凹部１８３を有し、ここにオイル又はグリースが充填させられて回転する。これらの凹部にオイル又はグリースが溜まっており、運転時において、ここから回転接触部に僅かずつ供給されることにより、摩擦を下げて安定でかつ摩耗の極めて少ない回転動作を行うことができる。
また、本実施形態の遊星歯車減速機構１１０では、次のような作用効果を奏することができる。各球体にもうける凹部１８１や凹部１８３には、オイルを含浸させ保持するできる、オイル吸収体である発泡性ゴム材料１８５を挿入して固定している。したがって、粘度の低いオイル、つまり流動性の高いオイルを、発泡性ゴム材料１８５に保持させて回転させることにより、回転時あるいは環境温度が上昇した時に、僅かな染み出し効果が起こりる。そして、表面に析出したオイルが接触界面に供給される。低摩擦で摩耗の無い運転を更に長時間にわたって行うことができる。
また、本実施形態の遊星歯車減速機構１１０では、次のような作用効果を奏することができる。各球体の球体保持部は、それぞれ保持する球体と同一の曲率の凹部に形成されており、その内面に微少な凹溝１８７を形成し、ここにオイル又はグリースが充填させられて回転する。これらの凹溝１８７にオイル又はグリースが充填させられており、運転時において、ここから回転接触部に僅かずつ供給されることにより、摩擦を下げて安定でかつ摩耗の極めて少ない回転動作を行うことができる。また、保持する球体側に凹部を設ける必要はなく、汎用の金属ボール等を利用できる。そして、汎用の金属ボール等は、球体としての表面精度は高く、硬度も高硬度で、コスト的にも非常に安くメリットが大きい。
また、本実施形態の遊星歯車減速機構１１０では、次のような作用効果を奏することができる。各球体保持部は、保持する球体の半径Ｒより浅い深さの凹形状であり、対向して同じ球体に接触する両方の、キャリア１１８と太陽歯車１１６、又はキャリア１１５と駆動モータ軸１４１に対象形状で形成されている。このように各球体を介して、同形状の球体保持部材により支持させることにより、両方の球体保持部材にガタつきなくかつ、均一な加圧力を作用させつつ同軸上で回転支持させることができる。球体の半径Ｒより浅い深さの凹形状であることにより、成形加工時のアンダーカットを起こすことなく正確な曲率形成をすることができる。また、向かい合う球体保持部のギャップ（ｔ）を確保して、若干の傾きがある時でも、例えば、キャリア１１８の側面部分と、太陽歯車１１６の出力軸１１９側の周端部とが接触しないように構成している。したがって、両者の接触による抵抗を発生することがない。
また、本実施形態の遊星歯車減速機構１１０では、次のような作用効果を奏することができる。感光体ドラム４０のドラム駆動軸１５１と出力軸１１９とを結合した状態で、出力軸１１９を有した最終段のキャリア１１８にモータ軸側へのスラスト力を生じさせるバネ部材１９１を設けた。このようにバネ部材１９１を設けるｋじょとで、各接触部に介在する球体を確実に支持しながら回転を行なうことができる。したがって、遊星歯車減速機構１１０は、安定した回転を行なうことができる。
また、本実施形態の回転駆動装置である駆動モジュール１０５では、感光体ドラム４０に駆動モータ１４０の回転駆動力を減速して伝達する機構として、上述したいずれかの遊星歯車減速機構１１０を備える。したがって、上述したいずれかの遊星歯車減速機構１１０と同様な作用効果を奏することができる。
また、本実施形態の画像形成装置である複合機では、備える複数の回転体のい内、少なくとも感光体ドラム４０の回転駆動に、上述したいずれかの遊星歯車減速機構１１０、又は上述した駆動モジュール１０５を備える。したがって、上述したいずれかの遊星歯車減速機構１１０、又は上述した駆動モジュール１０５と同様な作用効果を奏することができる。

４０ 感光体ドラム
１０５ 駆動モジュール
１１０ 遊星歯車減速機構
１１１ 固定内歯歯車
１１２ １段目の歯車部
１１３ １段目の太陽歯車
１１４ １段目の遊星歯車
１１５ １段目のキャリア
１１６ ２段目の太陽歯車
１１７ ２段目の遊星歯車
１１８ ２段目のキャリア
１１９ 出力軸
１２０ 出力軸孔
１３２ 突起部
１３５ モータ側エンドプレート
１３６ 出力軸側エンドプレート
１３７ モータ軸端面
１３８ 突出部端面
１４０ 駆動モータ
１４１ 駆動モータ軸
１５０ 感光体ドラムユニット
１５１ ドラム駆動軸
１５３ 外歯ギヤ
１５４ ドラムホルダー
１６０ 側板
１７１、１７２ 球体
１７２ 球体
１７３、１７４、１７５、１７６ 球体保持部
１８１、１８３ 凹部
１８２ 発泡性ゴム材料
１８４ 深穴
１８５ 発泡性ゴム材料
１８６ 嵌合部
１８７ 凹溝
１９０ バネ部材保持部
１９１ バネ部材

特開２００９−０３７１９８号公報 特許第３８７７０１４号公報

Claims (9)

1. ハスバで構成される遊星歯車を複数配置したキャリアを変速比に応じて多段で有する遊星歯車機構において、
   前記キャリアを浮動支持し、
   回転時に各キャリアに生じるスラスト方向移動力の合力が、入力側太陽歯車であるモータ軸側に作用するように、各歯車の歯形のねじれ角と前記モータ軸の回転方向とを設定し、
   各キャリアの回転中心近傍の回転接触部、及びキャリアとモータ軸との回転接触部に、球体と、該球体の保持部とを設け、
   前記球体又は前記保持部のいずれかに潤滑剤を保持可能な構造を有したことを特徴とする遊星歯車機構。
2. 請求項１に記載の遊星歯車機構において、
   球体の保持部は、接触するキャリア間、又はキャリアとモータ軸間で、それぞれの回転中心軸上で、球体を挟み込むように設けられていることを特徴とする遊星歯車機構。
3. 請求項１又は２に記載の遊星歯車機構において、
   球体の全周には、微少な凹部を有し、該凹部にオイル又はグリースが充填させられて回転することを特徴とする遊星歯車機構。
4. 請求項３に記載の遊星歯車機構において、
   微少な凹部に、オイルを含浸させて保持させることのできるオイル吸収体を挿入し、固定していることを特徴とする遊星歯車機構。
5. 請求項１又は２に記載の遊星歯車機構において、
   球体の保持部は、
   保持する球体と同一の曲率の凹形状部であり、
   前記凹形状部の表面には微少な凹溝が形成され、該凹溝にオイル又はグリースが充填させられて回転することを特徴とする遊星歯車機構。
6. 請求項１乃至５のいずれか一に記載の遊星歯車機構において、
   球体の保持部は、
   保持する球体の半径（Ｒ）より浅い深さの凹形状部であり、
   球体が接触する両方のキャリア、又はモータ軸に、対称に形成されていることを特徴とする遊星歯車機構。
7. 請求項１乃至６のいずれか一に記載の遊星歯車機構において、
   最終段のキャリアの回転中心と同軸に設けられ、被回転体の回転軸と結合されて回転駆動力を伝達する継ぎ手部を有した出力軸と、
   前記被回転体の回転軸と前記出力軸とが結合された状態で、
   前記最終段のキャリアに、モータ軸側へのスラスト力を生じさせるバネ部材と、
   を備えたことを特徴とする遊星歯車機構。
8. 被回転体を回転駆動する回転駆動装置において、
   被回転体に回転駆動源の回転駆動力を変速して伝達する機構として、請求項１乃至７のいずれか一に記載の遊星歯車機構を備えたことを特徴とする回転駆動装置。
9. 複数の回転体を備えた画像形成形成装置において、
   複数の回転体の内、少なくともいずれか１つの回転体の回転駆動に、請求項１乃至７のいずれか一に記載の遊星歯車機構、又は請求項８に記載の回転駆動装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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