JP2013137404A - 駆動装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステッピングモーター及び樹脂材料から形成された被駆動ギアを備えた駆動装置において、振動乃至は騒音を可及的に抑制する。
【解決手段】駆動装置は、第１ギア歯を有するピニオンギア２８が直結されたステッピングモーター２７と、ピニオンギアに噛み合わされる第２ギア歯を有する減速ギア２９とを含む。減速ギア２９は、全体が樹脂材料で形成され、シャフト２９１に挿通される貫通孔を有するボス部２９２と、その外周に同心で配置され周面に第２ギア歯を有する第１ギア部２９３と、ボス部２９２と第１ギア部２９３とを連結する第１ウエブ２９５とを含む。前記第１ギア歯の歯数は、回転子の１回転当たりのステップ数の約数と一致しない値に設定され、第１ウエブ２９５の外周縁は、第１ギア部２９３の端縁において第１ギア部２９３に連結されている。
【選択図】図１０

Description

本発明は、ステッピングモーターを備えた駆動装置、及び該駆動装置を用いた画像形成装置に関する。

画像形成装置には、種々の回転体が存在する。例えば、静電潜像及びトナー像が形成される感光体ドラム、この感光体ドラムにトナーを供給する現像ローラー、トナー像が一次転写される転写ベルトを周回駆動させる駆動ローラー、シートを搬送路に沿って搬送するための搬送ローラー等が例示される。これら回転体には、回転体自身又はギア等の駆動機構の寸法誤差やクリアランス誤差等に起因して、一定周期で振動が生じることがある。各々の回転体の振動周波数が一致して共振すると振動が大きくなり、騒音の発生や、形成する画像の画質を低下する問題を招来する。そこで、特許文献１には、各々の回転体の振動ピークが重ならないように、回転体の回転位相を調整する技術が開示されている。

特開平１０−２０６０４号公報

画像形成装置においては、回転駆動源としてステッピングモーターが汎用されている。これまでさほど注視されていないが、ステッピングモーターにもステップ角に応じた振動周期が存在する。この振動周期と、ステッピングモーターにより駆動される被駆動部材の振動周期、例えばギアの噛み合い振動周期とが一致すると、振動が増幅される場合がある。また、前記ギアとしては、軽量化及びコスト減のために樹脂材料で形成されたものが汎用されているが、不可避的な成形ムラに起因して振動乃至は騒音が発生する場合がある。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、ステッピングモーター及び樹脂材料から形成された被駆動ギアを備えた駆動装置及びこれを用いた画像形成装置において、振動乃至は騒音を可及的に抑制することを目的とする。

本発明の一局面に係る駆動装置は、所定のステップ角で回転する回転子を備えるステッピングモーターと、前記ステッピングモーターの回転子に直結され、第１ギア歯を有するピニオンギアと、前記ピニオンギアの回転軸と平行に延びる円柱型のシャフトと、全体が樹脂材料で形成され、前記シャフトに挿通される貫通孔を有する円筒体からなるボス部と、前記ボス部の外周に同心で配置される円筒体からなり周面に第２ギア歯を有するギア部と、前記ボス部と前記ギア部とを連結するウエブとを備え、前記ピニオンギアと噛合される被駆動ギアと、を備え、前記第１ギア歯の歯数は、前記回転子の１回転当たりのステップ数の約数と一致しない値に設定され、前記ウエブの外周縁は、前記ギア部の端縁又はその近傍において前記ギア部に連結されている。

この構成によれば、前記第１ギア歯の歯数が、前記回転子の１回転当たりのステップ数の約数と一致しない値に設定されている。このため、ステッピングモーターのステップ角に応じた振動周期と、ピニオンギアと被駆動ギアとの噛み合い振動周期とが一致することを抑止でき、共振の発生を防止することができる。また、前記ウエブの外周縁は、前記ギア部の端縁又はその近傍において前記ギア部に連結されている。このため、被駆動ギアの成型時に、ウエブとギア部との間でヒケが発生しても、当該ヒケ部分は前記ギア部の端縁又はその近傍に存在するので第１ギア歯と第２ギア歯との噛合に影響を与えない。従って、前記共振の発生並びに噛み合い率の減少に伴う騒音の発生を抑止できる。

上記構成において、前記被駆動ギアは、金型成形により作成されるものであって、前記第１ギア歯は、前記回転軸の延伸方向に対して第１方向に捻れた第１はす歯であり、前記第２ギア歯は、前記第１方向と反対の第２方向に捻れた第２はす歯であり、前記ボス部の貫通孔は、前記シャフトの外径よりも僅かに大きい内径を有し、前記ギア部には、金型成形の際の抜き勾配としてのテーパが付与され、該テーパは、前記ウエブが連結されている側の端縁が径小で他端縁に向けて拡径するテーパであり、前記回転子の回転方向と前記第１方向及び第２方向とは、前記第１はす歯と前記第２はす歯と噛合、並びに前記ピニオンギアから前記被駆動ギアへの回転駆動力の伝達により生じるスラスト力によって、前記被駆動ギアが前記貫通孔と前記シャフトとの間のクリアランスに基づいて傾き、これにより前記テーパを有する前記ギア部が前記ピニオンギアの回転軸と平行に姿勢変更するように設定されていることが望ましい。

この構成によれば、金型成形において必須となる抜き勾配としてのテーパが、ギア部の歯筋方向に設けられていても、前記第１はす歯と前記第２はす歯とが噛合され、前記ピニオンギアから前記被駆動ギアへ回転駆動力が伝達されることにより生じるスラスト力によって、被駆動ギアをシャフトに対して揺動させることができる。しかも、前記揺動によって、前記テーパを有する前記ギア部が前記ピニオンギアの回転軸と平行に姿勢変更するので、前記第１はす歯と前記第２はす歯との噛合を理想的な噛み合い状態に近付けることが出来る。したがって、駆動装置の振動乃至は騒音を、一層抑制することができる。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、上記の駆動装置と、前記被駆動ギアを通して回転駆動力が与えられる被駆動部材を含み、シートに対して画像形成に関連した処理を施すユニットと、を備える。

本発明によれば、ステッピングモーター及び樹脂材料から形成された被駆動ギアを備えた駆動装置及びこれを用いた画像形成装置において、振動乃至は騒音を可及的に抑制することができる。従って、駆動装置又は画像形成装置の静音化を達成できると共に、振動に起因する画質低下のない画像形成装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す断面図である。 上記画像形成装置に組み込まれる排紙ユニット（駆動装置）の斜視図である。 図２において円で囲まれるIII部分の拡大分解斜視図である。 （Ａ）は、ステッピングモーターのピニオンギアと被駆動ギアとの噛合状態を簡略的に示す図、（Ｂ）は、ステッピングモーターの内部構造の概略図である。 （Ａ）は、本実施形態に係る被駆動ギアの斜視図、（Ｂ）は、当該被駆動ギアの回転軸方向に沿った断面図である。 （Ａ）は、比較品に係る被駆動ギアの斜視図、（Ｂ）は、当該被駆動ギアの回転軸方向に沿った断面図である。 （Ａ）は、本実施形態に係る被駆動ギアのギア部の表面状態を、（Ｂ）は、比較品に係る被駆動ギアのギア部の表面状態をそれぞれ示している。 ピニオンギア及び被駆動ギアの回転方向と、発生するスラスト力との関係を説明するための模式図である。 ピニオンギアと被駆動ギアとの噛合時の状態を説明するための模式図である。 ピニオンギアと被駆動ギアとの噛合時の状態を説明するための模式図であって、被駆動ギアが傾いた状態を示している。 ステッピングモーターの励磁シーケンスの一例を示す表形式の図である。

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は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置Ｓの内部構造を示す断面図である。ここでは、画像形成装置の一形態として、タンデム型のカラーレーザープリンタを例示している。なお、画像形成装置は、複写機、ファクシミリ装置、或いは、これらの機能を備える複合機であってもよい。

画像形成装置Ｓは、アウターボディを構成し、各種の機器を収容する本体ハウジング１００を備える。画像形成装置Ｓは、本体ハウジング１００内に収容された、一定の間隔でタンデムに配置されているマゼンタ画像形成ユニット１Ｍ、シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ及びブラック画像形成ユニット１Ｂｋと、これら画像形成ユニットの上部に配置された中間転写ユニット１１及びトナーコンテナ１２ａ〜１２ｄと、画像形成ユニットの下方に配置された露光ユニット１３及び給紙カセット１４と、を含む。

各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｂｋは、それぞれ感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを含む。各感光体ドラム２ａ〜２ｄの周囲には、帯電ローラー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、一次転写ローラー５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ及びドラムクリーニング装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがそれぞれ配置されている。各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｂｋは実質的に同じ構成を備えるので、以下、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍの詳細を代表的に説明する。

感光体ドラム２ａは、その軸回りに回転し、その周面に静電潜像及びトナー像が形成される。感光体ドラム２ａとしては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系材料を用いた感光体ドラムを用いることができる。帯電ローラー３ａは、感光体ドラム２ａの表面を均一に帯電する。帯電後の感光体ドラム２ａの周面は、露光ユニット１３によって露光され、静電潜像が形成される。

現像装置４ａは、感光体ドラム２ａ上に形成された静電潜像を現像するために、感光体ドラム２ａの周面にトナーを供給する。現像装置４ａは、２成分現像剤用のものであり、一対の攪拌ローラー、磁気ローラー、及び現像ローラーを含む。一対の攪拌ローラーは、２成分現像剤を攪拌しながら循環搬送することで、トナーを帯電させる。磁気ローラーの周面には２成分現像剤層が担持され、現像ローラーの周面には、磁気ローラーと現像ローラーとの間の電位差によってトナーが受け渡されることにより形成されたトナー層が担持される。現像ローラー上のトナーは、感光体ドラム２ａの周面に供給され、前記静電潜像が現像される。

一次転写ローラー５ａは、中間転写ユニット１１に備えられている中間転写ベルト７を挟んで感光体ドラム２ａとニップ部を形成し、感光体ドラム２ａ上のトナー像を中間転写ベルト７上に一次転写する。クリーニング装置６ａは、トナー像転写後の感光体ドラム２ａの周面を清掃する。

中間転写ユニット１１は、中間転写ベルト７、駆動ローラー８及び従動ローラー９を備える。中間転写ベルト７は、駆動ローラー８と従動ローラー９との間に張設されている。駆動ローラー８に対向且つ当接して、二次転写ローラー１０が配置されている。また、従動ローラー９の近傍にはベルトクリーニング装置７１が設けられている。駆動ローラー８と二次転写ローラー１０とは、中間転写ベルト７上のトナー像をシートに転写する二次転写部を形成している。中間転写ベルト７上には、各感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄからトナー像が重ね塗りされる（一次転写）。重ね塗りされたトナー像は、給紙カセット１４又は手差し給紙トレイから供給されるシートに、前記二次転写部において二次転写される。

トナーコンテナ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｂｋの上方に一列に並設されている。これらは、それぞれマゼンタ用トナー、シアン用トナー、イエロー用トナー、及びブラック用トナーを貯留するものであり、ＭＣＹＫ各色に対応する画像形成ユニット１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１Ｂｋの現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに、図略の供給経路を通して各色のトナーを供給する。

露光ユニット１３は、光源やポリゴンミラー、反射ミラー、偏向ミラーなどの各種の光学系機器を有し、画像形成ユニット１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１Ｂｋの各々に備えられている感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周面に、外部機器等から与えられた画像データに基づく光を照射して、静電潜像を形成する。

給紙カセット１４は、複数のシートが積層されてなるシート束を収納する。給紙カセット１４の右端側の上部には、ピックアップローラー１５が配置されている。ピックアップローラー１５の駆動により、給紙カセット１４内のシート束の最上層のシートが１枚ずつ繰り出される。ピックアップローラー１５の下流側には、繰り出されたシートを搬送パスＬへと送り出すフィードローラー１６とリタードローラー１７とが設けられている。

搬送パスＬは、本体ハウジング１００の側部を上下方向に延び、トナー像が転写されるシートを搬送するためのパスである。搬送パスＬには、シートを搬送する搬送ローラー対１８と、シートをスキュー矯正のために一時待機させた後に所定のタイミングで前記二次転写部へと供給するレジストローラー対１９とが設けられている。搬送パスＬの横には、両面印刷の際にシートをレジストローラー対１９の上流側まで反転搬送する場合に使用される反転搬送パスＬ’が形成されている。反転搬送パスＬ’には、複数の搬送ローラー対２０が適当な間隔で設けられている。

搬送パスＬの、前記二次転写部よりも下流側には、定着ユニット２２と排紙ユニット１０１とが配置されている。定着ユニット２２は、定着ローラーと加圧ローラーとを含み、二次転写部においてトナー像が二次転写されたシートを加熱及び加圧することで、定着処理を施す。排紙ユニット１０１は、定着ユニット２２の下流に配置され、搬送ローラー対２３、排紙ローラー対２４及び搬送ローラー対２０の一部を含む。定着処理されたカラー画像付のシートは、排紙ユニット１０１により、本体ハウジング１００の排出口から排紙トレイ２１に向けて排出される。

続いて、以上の構成を有する画像形成装置Ｓによる画像形成動作について説明する。画像形成開始の指示信号が与えられると、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｂｋにおいて、各感光体ドラム２ａ〜２ｄが図１の矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。これらの感光体ドラム２ａ〜２ｄは、帯電ローラー３ａ〜３ｄによって一様に帯電される。露光ユニット１３は、各色のカラー画像信号によって変調されたレーザー光を出射し、そのレーザー光を各感光体ドラム２ａ〜２ｄの表面に照射する。これにより、各感光体ドラム２ａ〜２ｄ上には、各色のカラー画像信号に対応した静電潜像がそれぞれ形成される。

その後、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍの感光体ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、現像装置４ａからマゼンタトナーが供給され、該静電潜像がマゼンタトナー像として可視像化される。このマゼンタトナー像は、感光体ドラム２ａと一次転写ローラー５ａとの間の一次転写部において、図１の矢印方向に回転駆動されている中間転写ベルト７上に一次転写される。シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ及びブラック画像形成ユニット１Ｂｋにおいても、同様にしてシアントナー像、イエロートナー像及びブラックトナー像が形成される。これらトナー像は、各々の一次転写部において、先に転写されたマゼンタトナー像の上に重なるように、中間転写ベルト７上に転写される。これにより、中間転写ベルト７上にはフルカラーのトナー像が形成される。なお、中間転写ベルト７上に転写されないで各感光体ドラム２ａ〜２ｄ上に残留する転写残トナーは、各ドラムクリーニング装置６ａ〜６ｄによって除去される。

そして、中間転写ベルト７上のフルカラートナー像の先端が駆動ローラー８と二次転写ローラー１０との間の二次転写部に達するタイミングに合わせて、給紙カセット１４から搬送パスＬへと送り出されたシートが、レジストローラー対１９によって二次転写部へと搬送される。二次転写部に搬送されたシートには、トナーと逆極性の二次転写バイアスが印加された二次転写ローラー１０によって、フルカラーのトナー像が中間転写ベルト７から二次転写される。

その後、シートは、定着ユニット２２へと搬送され、フルカラーのトナー像が加熱及び加圧されてシートの表面に熱定着される。トナー像が定着されたシートは、排紙ユニット１０１の搬送ローラー対２３と排紙ローラー対２４によって排紙トレイ２１上に排出される。なお、シート上に転写されないで中間転写ベルト７上に残留するトナーは、ベルトクリーニング装置７１によって除去される。

以上は、シートの片面に画像を形成する場合の動作である。シートの両面に画像を形成する場合には、上述のプロセスを経て片面に画像が形成されたシートは、排紙ユニット１０１によってスイッチバック搬送され、反転搬送パスＬ’に導入される。シートは、搬送ローラー対２０によって反転搬送パスＬ’を搬送され、表裏が反転された状態でレジストローラー対１９へと向かう。以後は前記と同様のプロセスが当該シートに施され、シートの反対面に画像が形成される。

次に、排紙ユニット１０１について詳細に説明する。排紙ユニット１０１は、本発明に係る駆動装置の一実施形態である。図２は、排紙ユニット１０１の斜視図、図３は、図２において円で囲まれるIII部分の拡大分解斜視図である。なお、図２と図３とでは、斜視の方向が逆である。排紙ユニット１０１は樹脂材料製の本体フレーム１０２を含み、該本体フレーム１０２の一側部には、駆動伝達装置２５が配置されている。

駆動伝達装置２５は、板金製のプレート２６に取り付けられたステッピングモーター２７と、ステッピングモーター２７の出力軸２７ａに直結されたピニオンギア２８と、該ピニオンギア２８に噛合する減速ギア２９（被駆動ギア）と他のギア３０，３１とを有するギア列とを含む。減速ギア２９は、搬送ローラー対２０の一方を支持するローラー軸３２に、不図示のギアを介して連結されている。ギア３０，３１は、定着ユニット２２に駆動力を入力するためのギアである。減速ギア２９及びギア３０，３１は、金型成形により作成される樹脂材料からなるギアである。

プレート２６の中央部には、ピニオンギア２８を貫通させるための非円形の貫通孔２６ａが、対角位置には円孔状の位置決め孔２６ｂ，２６ｃが、逆側の対角位置には円孔状のビス挿通孔２６ｄ，２６ｅが各々形成されている。また、ステッピングモーター２７の取付フレーム２７Ａには、ビス挿通孔２６ｄ，２６ｅに対応した位置に、ビス挿通孔２７ｂ，２７ｃが形成されている。

本体フレーム１０２の駆動伝達装置２５が設けられる側の端面には、減速ギア２９及びギア３０，３１をそれぞれ回転可能に支持する円柱状のボスが突設されている。ギア３０を支持するボス１０２ｂが、図３において現れている。また、本体フレーム１０２には、ビス挿通孔２６ｄ，２６ｅ及び２７ｂ，２７ｃに対応する位置に、図略のネジ孔が形成されている。これらを利用してビス３３、３４が締結されることにより、ステッピングモーター２７が本体フレーム１０２に取り付けられている。この際、ボス１０２ｂが位置決め孔２６ｃに、また、減速ギア２９を回転可能に支持するボス（図３に示すシャフト２９１）が位置決め孔２６ｂに各々嵌合され、これによりステッピングモーター２７と減速ギア２９との位置決めが図られている。

以下、本実施形態において用いられているステッピングモーター２７及び減速ギア２９（被駆動ギア）について詳述する。図４（Ａ）は、ステッピングモーター２７のピニオンギア２８と減速ギア２９との噛合状態を簡略的に示す図、図４（Ｂ）は、ステッピングモーター２７の内部構造の概略図である。図５（Ａ）は、減速ギア２９の斜視図、図５（Ｂ）は、当該減速ギア２９の回転軸方向に沿った断面図である。なお、図４（Ａ）において、減速ギア２９は簡略的に記載している。

本実施形態では、ステッピングモーター２７として永久磁石（ＰＭ）型ステッピングモーターを例示する。勿論、可変リラクタンス（ＶＲ）型、ハイブリッド（ＨＢ）型のステッピングモーターも用いることができる。ステッピングモーター２７は、所定のステップ角で回転する回転子２７１を含む。回転子２７１の回転中心から出力軸２７ａが延出され、この出力軸２７ａの延出部にピニオンギア２８が一体的に取り付けられている。つまり、ピニオンギア２８は回転子２７１に直結されている。ピニオンギア２８の回転軸は、回転子２７１（出力軸２７ａ）の回転軸２７Ｒと同軸である。

回転子２７１の周面には、前記回転軸と平行な直線上に交互に配列されたＮ極及びＳ極の永久磁石２７２が備えられている。また、回転子２７１の周囲には４つの固定子巻線２７３Ａ、２７３Ｂ、２７３Ｃ、２７３Ｄが備えられている。ＰＭ型ステッピングモーターの場合、ステップ角は７．５度〜１５度程度である。つまり、回転子２７１の１回転当たりのステップ数は、４８ステップ〜２４ステップである。

ピニオンギア２８は、はす歯のピニオンギア歯２８Ｇ（第１ギア歯）を有する。ピニオンギア歯２８Ｇの捻れ方向は、回転軸２７Ｒの延伸方向からみて左方向（第１方向）である。このようなピニオンギア歯２８Ｇに、減速ギア２９の減速ギア歯２９Ｇ（第２ギア歯）が、噛合部ＧＡにおいて互いに噛合されている。減速ギア２９は、円柱状のシャフト２９１により回転自在に支持されている。減速ギア２９の回転軸２９Ｒ（シャフト２９１の中心軸）は、回転子２７１の回転軸２７Ｒと平行である。減速ギア歯２９Ｇもはす歯ギアであり、その捻れ方向は、回転軸２７Ｒの延伸方向からみて右方向（第２方向）である。

ここで、ピニオンギア歯２８Ｇの歯数は、回転子２７１の１回転当たりのステップ数の約数と一致しない値に設定されている。例えば、回転子２７１の１回転当たりのステップ数が４８ステップである場合、その約数は、１，２，３，４，６，８，１２，１６，２４，４８である。この場合、ピニオンギア歯２８Ｇの歯数として設定しがちな８，１２又は１６という値は選択せず、例えば７，９又は１１といった値が選択される。

ステッピングモーター２７にはステップ角に応じた振動周期が存在する。例えば、回転子２７１の１回転当たりのステップ数が４８ステップである場合、１回転当たり４８のステップ振動が発生する。これに加えて、励磁方式によって定まる振動周期も存在する。２相励磁方式の場合、前記ステップ振動の１／４の、１−２相励磁の場合は前記ステップ振動の１／８の励磁振動成分をもつ。さらに、ピニオンギア２８と減速ギア２９との噛み合い振動も存在し、この噛み合い振動周期（噛み合い周波数）もピニオンギア歯２８Ｇの歯数によって定まる。従って、ピニオンギア歯２８Ｇの歯数を、回転子２７１の１回転当たりのステップ数の約数の中から選択した場合、前記ステップ振動、前記励磁振動及び前記噛み合い振動の周期が一致するタイミングが生じ、共振が発生し易い状態となる。共振が発生すると、当該駆動伝達装置２５（排紙ユニット１０１）の振動が増幅され、大きな騒音が発生したり、画像形成装置Ｓにおいて形成される画像の品質に悪影響を及ぼしたりする場合がある。

これに対し、ピニオンギア歯２８Ｇの歯数を、回転子２７１の１回転当たりのステップ数の約数と一致しない値に設定すれば、前記ステップ振動、前記励磁振動及び前記噛み合い振動の周期が一致することを抑止でき、共振の発生を防止することができる。これにより、排紙ユニット１０１が大きく振動することが抑止され、騒音や画像悪化の発生を抑止することができる。

次に、減速ギア２９（被駆動ギア）の詳細構造について説明する。図５（Ａ）は、減速ギア２９の斜視図、図５（Ｂ）は、当該減速ギア２９の回転軸方向に沿った断面図である。減速ギア２９は、先述の通り金型成形により作成される樹脂材料からなるギアであって、ボス部２９２、第１ギア部２９３（ギア部）、第２ギア部２９４、第１ウエブ２９５（ウエブの一部）及び第２ウエブ２９６（ウエブの一部）を含む。ボス部２９２、第１ギア部２９３及び第２ギア部２９４は、同心状に配置された円筒体である。

ボス部２９２は、減速ギア２９において最も内側に配置された円筒体であって、シャフト２９１（図４（Ａ）参照）に挿通される貫通孔２９２Ｈを有する円筒体からなる。この貫通孔２９２Ｈは、シャフト２９１に密に嵌合するのではなく、シャフト２９１の外径よりも僅かに大きい内径を有している。すなわち、シャフト２９１は、例えば本体フレーム１０２から突設されたボスであって、シャフト２９１自体は回転しない。減速ギア２９は、貫通孔２９２Ｈの内壁とシャフト２９１の外周壁との間に存在するクリアランスによって、シャフト２９１の軸回りに回転可能とされている。

第１ギア部２９３は、ボス部２９２の外周に同心で配置される円筒体からなり、その外周面に減速ギア歯２９Ｇ（第２ギア歯）を有している。なお、図４（Ａ）では、この第１ギア部２９３のみを減速ギア２９として描いている。第１ギア部２９３は大径のギアであり、上述の通り動力源となるピニオンギア２８と直接噛み合う。第２ギア部２９４は、第１ギア部２９３とボス部２９２との中間に同心で配置される円筒体からなり、その外周面にギア歯２９４Ｇを有している。第２ギア部２９４は比較的小径のギアであり、図略のアイドルギアと噛み合う。

第１ウエブ２９５及び第２ウエブ２９６は、ボス部２９２と第１ギア部２９３とを連結する円板状の部材である。本実施形態では、第１ウエブ２９５が第１ギア部２９３と第２ギア部２９４とを連結し、第２ウエブ２９６が第２ギア部２９４とボス部２９２とを連結している例を示している。これによって、ボス部２９２と第１ギア部２９３とが、第１ウエブ２９５、第２ギア部２９４の一部、及び第２ウエブ２９６を通して、一体的に連結されている。

ここで、第１ウエブ２９５の外周縁は、第１ギア部２９３の円筒端縁（減速ギア歯２９Ｇの歯筋方向の端縁）において当該第１ギア部２９３に連結されている。また、第２ウエブ２９６の外周縁も、第２ギア部２９４の円筒端縁（ギア歯２９４Ｇの歯筋方向の端縁）の近傍において第２ギア部２９４の内周縁に連結されている。このように、第１、第２ウエブ２９５、２９６を第１、第２ギア部２９３の円筒端縁又はその近傍において連結することで、減速ギア２９の金型成型時に、ウエブとギア部との間で発生するヒケが、ギアの噛み合いに与える影響を排除できる。

樹脂材料を金型成形する場合において、円筒体の内周面にウエブのような円板体が連接される構造体を成形対象とすると、前記連接部分において円筒体の肉が円板体に引かれ、前記円筒体の外表面に凹部が発生し易くなる（ヒケの発生）。この現象は、第１ギア部２９３と第１ウエブ２９５との連接部Ｊ１にも当てはまる。従って、減速ギア歯２９Ｇが刻設される第１ギア部２９３の外周面にもヒケが発生することになる。

図７（Ａ）は、歯筋方向に沿った断面で見た、第１ギア部２９３の表面状態を示している。同図において符号Ｄは、基準平面（理想的な第１ギア部２９３の表面状態）を示している。第１ギア部２９３の歯筋方向の端縁付近はヒケにより肉が奪われ、基準平面Ｄよりも低くなっている。一方、第１ギア部２９３の歯筋方向の中央付近にはヒケが存在しておれず、表面状態は安定している。このことは、第１ギア部２９３とピニオンギア２８との良好な噛み合いの達成に寄与する。すなわち、金型成形により第１ギア部２９３にヒケが発生しても、当該ヒケ部分は第１ギア部２９３の端縁又はその近傍に存在するので、第１ギア部２９３とピニオンギア２８との噛合に影響を与えない。従って、噛み合い率の減少に伴う騒音の発生を抑止できる。

図６（Ａ）は、比較のために例示する減速ギア２９Ａの斜視図、図６（Ｂ）は、当該減速ギア２９Ａの回転軸方向に沿った断面図である。減速ギア２９Ａは、上記実施形態の減速ギア２９と同様な、ボス部２９２Ａ、第１ギア部２９３Ａ、第２ギア部２９４Ａ、第１ウエブ２９５Ａ及び第２ウエブ２９６Ａを含む。ボス部２９２Ａ、第１ギア部２９３Ａ及び第２ギア部２９４Ａは、同心状に配置された円筒体である。

減速ギア２９Ａが先の減速ギア２９と相違する点は、第１ギア部２９３Ａと第１ウエブ２９５Ａとの連結位置、及び、第２ギア部２９４Ａと第２ウエブ２９６Ａとの連結位置である。図６（Ｂ）に示すように、第１ウエブ２９５Ａの外周縁は、第１ギア部２９３Ａの歯筋方向の中央部付近において当該第１ギア部２９３Ａに連結されている。第２ギア部２９４Ａと第２ウエブ２９６Ａとの連結部についても同様である。この場合、第１ギア部２９３Ａと第１ウエブ２９５Ａとの連接部Ｊ２においてヒケが発生するが、該ヒケは第１ギア部２９３Ａの歯筋方向の中央部の周面に発生することになる。

図７（Ｂ）は、比較用の減速ギア２９Ａの歯筋方向に沿った断面で見た、第１ギア部２９３Ａの表面状態を示している。第１ギア部２９３Ａの歯筋方向の中央付近はヒケにより肉が奪われ、基準平面Ｄよりも低くなる凹部ＤＡが発生している。このような凹部ＤＡが存在する減速ギア２９Ａとピニオンギア２８とを噛み合わせると、片当たりが発生し、噛み合い率が低くなる。このような噛み合い率の減少は、騒音を惹起する。しかし、上記の構成を備える本実施形態に係る減速ギア２９によれば、噛み合い率の減少の問題を回避することができる。

続いて、ピニオンギア２８と減速ギア２９との噛み合いについて、図８に基づいて説明する。図８は、ピニオンギア２８及び減速ギア２９の回転方向と、発生するスラスト力との関係を説明するための模式図である。先に説明した通り、ピニオンギア歯２８Ｇははす歯であって、その捻れ方向は左方向である。一方、減速ギア歯２９Ｇもはす歯であって、その捻れ方向は右方向である。また、図８に矢印で示すように、ピニオンギア２８には、回転軸２７Ｒの軸回りに反時計方向Ｒ１に回転する回転力がステッピングモーター２７の出力軸２７ａから与えられる。制御部２７Ｃによりステッピングモーター２７が駆動され、ピニオンギア２８が反時計方向Ｒ１に回転すると、これと噛み合っている減速ギア２９は、時計方向Ｒ２に従動回転することになる。このような、はす歯の捻れ方向及び回転方向の条件では、減速ギア２９には、ステッピングモーター２７に近づく方向（図８の上から下へ向かう方向）に作用するスラスト力Ｔｈが生じることになる。

ところで、減速ギア２９は金型成形にて作成される関係上、第１ギア部２９３（及び第２ギア部２９４）には金型成形の際の抜き勾配としての金型テーパが付与される。当該金型テーパは、減速ギア２９を、樹脂材料を用いて金型成形にて作成する場合に不可避なものであるが、この金型テーパもギア同士の噛み合いにおいて片当たりの要因となり得る。しかし、本実施形態では、前記金型テーパが存在していても、はす歯の捻れ方向及び回転方向を上記の通り設定されているので、ピニオンギア２８と減速ギア２９との噛み合い状態が理想型に近いものとなる。この点を、図９及び図１０に基づき説明する。

図９は、第１ギア部２９３に付与されている前記金型テーパを誇張して描いた模式図である。前記金型テーパは、第１ギア部２９３における第１ウエブ２９５の外周縁が連結されている側の円筒端縁（図５（Ｂ）の連接部Ｊ１の側）が径小で、他方の円筒端縁に向けて拡径するテーパである。また、先述の通り、減速ギア２９のボス部２９２の貫通孔２９２Ｈの内壁とシャフト２９１の外周壁との間にはクリアランスＣが存在する。

図９に示すように、ピニオンギア２８が回転してない状態では、前記金型テーパの分だけ僅かに、第１ギア部２９３（減速ギア２９）はピニオンギア２８に対して片当たりの状態となる。図１０は、ステッピングモーター２７が動作してピニオンギア２８が回転し、減速ギア２９に回転駆動力が伝達されている状態を示す模式図である。図８に基づき説明した通り、ピニオンギア２８が回転すると、減速ギア２９にはスラスト力Ｔｈが発生する。このスラスト力Ｔｈによって、図１０に示すように、減速ギア２９の姿勢がクリアランスＣに基づいて傾く。

上記の如き減速ギア２９の傾きが発生すると、ピニオンギア２８と減速ギア２９との噛合部ＧＡにおいては、前記金型テーパを有する第１ギア部２９３がピニオンギア２８の回転軸２７Ｒと平行に姿勢変更することになる。従って、ピニオンギア２８と減速ギア２９との噛み合い率が高くなり、両者の噛合を理想的な噛み合い状態に近付けることが出来る。したがって、排紙ユニット１０１の振動乃至は騒音を、一層抑制することができる。

以上の通り、制御部２７Ｃによりステッピングモーター２７が駆動されるだけで、ピニオンギア２８と減速ギア２９との理想的な噛み合い状態が実現される。ここで、制御部２７Ｃによるステッピングモーター２７の駆動制御において、省エネルギー方式で脱調を防止できる好ましい制御方法の一例を示しておく。

図１１は、ステッピングモーター２７の励磁シーケンスの一例を示す表形式の図である。ここでは２相励磁のシーケンスを示している。図中の＋及び−は励磁の極性を示している。図１１において、例えば、ステップ番号３の状態で励磁されて回転子２７１が停止した後、ステップ番号１の励磁が行われると、ステップ移動が起こる場合と起こらない場合とがある。ステップ移動が起こらない場合にステップ番号１の励磁が行われると、確実に脱調が発生する。従来、この脱調を防止するために、装置停止時においても固定子巻線にステップ番号１の通電（励磁）を継続的に行わせる制御が実行されている。このような制御によると、徒らに電力を消費すると共に、ステッピングモーター２７の発熱要因となる。

脱調を防止するには、回転子が停止した状態での再励磁を行うか、励磁シーケンス通りの励磁を行えば良い。そして、回避すべきは、例えばステップ番号１の次にステップ番号３の励磁が行われるというような、１個飛ばしの励磁が行われることである。そこで、制御部２７Ｃは、運転休止時には励磁を停止すると共に、運転休止時から運転を再開するタイミングで、ステップ移動が行われるように予備励磁を実行させる制御を行う。画像形成装置Ｓにおいて、運転休止時とは印刷ジョブ間の期間であり、運転再開時とは次の印刷ジョブが開始されるタイミングである。具体的には制御部２７Ｃは、２ステップ分の励磁、例えばステップ番号１の励磁に続いてステップ番号２の励磁を行う。各ステップの励磁時間は５０ｍｓ程度である。かかる制御によって、ステッピングモーター２７における消費電力を軽減することができると共に、脱調を確実に防止することができる。

以上説明した本実施形態の駆動装置（排紙ユニット１０１）によれば、ピニオンギア２８のピニオンギア歯２８Ｇ（第１ギア歯）の歯数が、ステッピングモーター２７の回転子２７１の１回転当たりのステップ数の約数と一致しない値に設定されている。このため、ステッピングモーター２７のステップ角に応じた振動周期と、ピニオンギア２８と減速ギア２９（被駆動ギア）との噛み合い振動周期とが一致することを抑止でき、共振の発生を防止することができる。また、第１ウエブ２９５の外周縁は、減速ギア２９の第１ギア部２９３の端縁において第１ギア部２９３に連結されている。このため、減速ギア２９の成型時に、第１ウエブ２９５と第１ギア部２９３との間でヒケが発生しても、当該ヒケ部分は第１ギア部２９３の端縁又はその近傍に存在するので、ピニオンギア歯２８Ｇと減速ギア歯２９Ｇとの噛合に影響を与えない。従って、前記共振の発生、並びに噛み合い率の減少に伴う騒音の発生を抑止できる。

また、金型成形において必須となる抜き勾配としてのテーパが、第１ギア部２９３の歯筋方向に設けられていても、ピニオンギア歯２８Ｇ（第１はす歯）と減速ギア歯２９Ｇ（第２はす歯）とが噛合され、ピニオンギア２８から減速ギア２９へ回転駆動力が伝達されることにより生じるスラスト力Ｔｈによって、減速ギア２９をシャフト２９１に対して揺動させることができる。しかも、前記揺動によって、前記テーパを有する第１ギア部２９３がピニオンギア２８の回転軸２７Ｒと平行となるように姿勢変更するので、ピニオンギア歯２８Ｇと減速ギア歯２９Ｇとの噛合を理想的な噛み合い状態に近付けることが出来る。したがって、駆動装置の振動乃至は騒音を、一層抑制することができる。

従って、ステッピングモーター２７及び樹脂材料から形成された被駆動ギア（減速ギア２９）を備えた駆動装置（排紙ユニット１０１）及びこれを用いた画像形成装置Ｓにおいて、振動乃至は騒音を可及的に抑制することができる。従って、これら装置の静音化を達成できると共に、振動に起因する画質低下のない画像形成装置を提供することができる。

以上、本発明の一実施形態につき詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えば以下のような変形実施形態を取ることができる。

（１）上記実施形態では、駆動装置の一例として排紙ユニット１０１を例示した。駆動装置は、感光体ドラム２ａ、現像ローラー、一次転写ローラー５ａなどを駆動するための駆動装置であっても良い。また、駆動装置の適用装置として画像形成装置Ｓを例示したが、画像形成装置以外の他の装置に適用される駆動装置であっても良い。

（２）上記実施形態では、第１、第２ギア部２９３、２９４と第１、第２ウエブ２９５、２９６という２つのギア部及びウエブを有する減速ギア２９を、被駆動ギアとして例示した。これに代えて、第２ギア部２９４及び第２ウエブ２９６が存在せず、ボス部２９２から直接第１ウエブ２９５が延出している形態の減速ギアとしても良い。また、減速機能を有さない他のギアを被駆動ギアとしても良い。

Ｓ 画像形成装置
１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｂｋ 画像形成ユニット
１００ 本体ハウジング
１０１ 排紙ユニット（駆動装置）
２７ ステッピングモーター
２７Ｒ 回転軸
２７１ 回転子
２８ ピニオンギア
２８Ｇ ピニオンギア歯（第１ギア歯／第１はす歯）
２９ 減速ギア（被駆動ギア）
２９Ｇ 減速ギア歯（第２ギア歯／第２はす歯）
２９１ シャフト
２９２ ボス部
２９３ 第１ギア部（ギア部）
２９４ 第２ギア部
２９５ 第１ウエブ（ウエブの一部）
２９６ 第２ウエブ（ウエブの一部）

Claims (3)

1. 所定のステップ角で回転する回転子を備えるステッピングモーターと、
   前記ステッピングモーターの回転子に直結され、第１ギア歯を有するピニオンギアと、
   前記ピニオンギアの回転軸と平行に延びる円柱型のシャフトと、
   全体が樹脂材料で形成され、前記シャフトに挿通される貫通孔を有する円筒体からなるボス部と、前記ボス部の外周に同心で配置される円筒体からなり周面に第２ギア歯を有するギア部と、前記ボス部と前記ギア部とを連結するウエブとを備え、前記ピニオンギアと噛合される被駆動ギアと、を備え、
   前記第１ギア歯の歯数は、前記回転子の１回転当たりのステップ数の約数と一致しない値に設定され、
   前記ウエブの外周縁は、前記ギア部の端縁又はその近傍において前記ギア部に連結されている、駆動装置。
2. 請求項１に記載の駆動装置において、
   前記被駆動ギアは、金型成形により作成されるものであって、
   前記第１ギア歯は、前記回転軸の延伸方向に対して第１方向に捻れた第１はす歯であり、
   前記第２ギア歯は、前記第１方向と反対の第２方向に捻れた第２はす歯であり、
   前記ボス部の貫通孔は、前記シャフトの外径よりも僅かに大きい内径を有し、
   前記ギア部には、金型成形の際の抜き勾配としてのテーパが付与され、該テーパは、前記ウエブが連結されている側の端縁が径小で他端縁に向けて拡径するテーパであり、
   前記回転子の回転方向と前記第１方向及び第２方向とは、前記第１はす歯と前記第２はす歯と噛合、並びに前記ピニオンギアから前記被駆動ギアへの回転駆動力の伝達により生じるスラスト力によって、前記被駆動ギアが前記貫通孔と前記シャフトとの間のクリアランスに基づいて傾き、これにより前記テーパを有する前記ギア部が前記ピニオンギアの回転軸と平行に姿勢変更するように設定されている、駆動装置。
3. 請求項１又は２に記載の駆動装置と、
   前記被駆動ギアを通して回転駆動力が与えられる被駆動部材を含み、シートに対して画像形成に関連した処理を施すユニットと、
   を備える画像形成装置。
   

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