JP2014160223A - ギヤ伝動装置とそれを使用したプロセスユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１つ又は複数の被駆動回転体を低騒音・低振動かつ省スペースで回転可能なギヤ伝動装置を提供する。
【解決手段】駆動モータ１３０で回転する駆動回転体２７１に駆動内歯ギヤ２７１ｄを形成する。この駆動内歯ギヤ２７１ｄに、第１被駆動回転体としての現像ローラ１８２に駆動力を伝達する従動外歯ギヤ（中間ギヤ１８３）を噛み合わせる。駆動回転体２７１の回転軸２７２に、第２被駆動回転体としての感光体ドラム２００の回転軸２００ａを連結する。
【選択図】図４

Description

本発明は、内歯ギヤを有するギヤ伝動装置と、当該ギヤ伝動装置を使用したプロセスユニット及び画像形成装置に関する。

画像形成装置の現像ローラや感光体ドラム等の被駆動回転体を駆動するギヤ伝動装置は、低回転・高トルク伝動や、高回転・低トルク伝動を組み合わせたギヤ列を有する。低回転・高トルク伝動では、駆動モータの回転軸に取り付けられた駆動外歯ギヤの歯数（ピッチ円直径）を減速のために小さく設定し、これに噛み合う初段従動ギヤのピッチ円直径を相対的に大きく設定する。

しかし、駆動モータの外歯ギヤの歯数を少なくすると、初段従動ギヤとの間の噛み合い率を十分に確保することができず、このことが回転ムラや騒音・振動の原因になる。この騒音・振動はギヤの噛み合い部にグリースを注入することである程度抑制可能であるが十分ではない。また、グリースを複数回注入すると当該注入の際にギヤ噛み合い部に異物等が混入する可能性が高まり、当該異物による異常音や回転精度の悪化、さらにはギヤ破損等の可能性も高まる。

ギヤの噛み合い率を高めて騒音・振動を低減したギヤ伝動装置は、例えば特許文献１（特開平１１−３１１３０２号公報）で開示されている。このギヤ伝動装置は、駆動モータの回転軸に取り付けられた外歯ギヤに噛み合う初段従動ギヤを内歯ギヤで構成している。

一方、２以上の被駆動回転体を所定の回転数比で回転する例として、例えば特許文献２（特開平９−１１４１６０号公報）の画像形成装置がある。この画像形成装置では、本体側に設けた駆動モータの回転を、プロセスユニット側に設けた複数のギヤを介して、当該ユニットの現像ローラと感光体ドラムに伝達している。

当該ギヤの噛み合い部では、歯の撓み等によって回転速度の変動が発生する。この速度変動が大きいと感光体ドラムに形成されるトナー像が影響を受けて画質が低下するおそれがある。このため、特許文献２の画像形成装置では、プロセスユニット側のギヤの内側に複数本の弾性リブを設けることで速度変動をできるだけ少なくするようにしている。なお、被駆動回転体の速度変動が互いに影響し合わないようにするために、駆動モータを２以上使用して各被駆動回転体のギヤ列を独立させたギヤ伝動装置も知られている。

特許文献１のような内歯ギヤは噛み合い率が高いので、前記速度変動の抑制には有効である。しかしながら、当該特許文献１の内歯ギヤ列を、例えば特許文献２のプロセスユニットに使用すると、各ギヤの軸間距離が大きく開くので、大きなスペースが必要となり、ギヤ伝動装置の小型化やプロセスユニットの小型化が難しくなる。

また、画像形成装置の本体側に駆動モータを２つ設け、別々のギヤ伝動装置を介して現像ローラと感光体ドラムを回転することも可能である。このようにギヤ伝動装置を独立型にすると、各ギヤにかかる負荷が小さくなるから、速度変動を抑制することができる。また、各被駆動回転体相互間で速度変動が影響し合うこともない。しかし、各被駆動回転体で駆動モータとギヤ伝動装置を別々に配設すると、スペース、コスト及び騒音・振動を抑制することが難しくなる。

本発明の目的は、１つ又は複数の被駆動回転体を低騒音・低振動かつ省スペースで回転可能なギヤ伝動装置を提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明のギヤ伝動装置は、第１に、駆動回転体に駆動内歯ギヤを形成し、当該駆動内歯ギヤに、被駆動回転体に駆動力を伝達する従動外歯ギヤを噛み合わせたことを特徴とする。第２に、駆動回転体に駆動内歯ギヤを形成し、当該駆動内歯ギヤに、第１被駆動回転体に駆動力を伝達する従動外歯ギヤを噛み合わせると共に、前記駆動回転体の回転軸に、第２被駆動回転体の回転軸を連結したことを特徴とする。

本発明のギヤ伝動装置は、被駆動回転体に駆動力を伝達する従動外歯ギヤを駆動内歯ギヤに噛み合わせているので、駆動外歯ギヤに比べてギヤの噛み合い率が増大し、またギヤの噛み合い音が駆動内歯ギヤの内側に閉じ込められて外部に放出しにくい構造である。このため、被駆動回転体の回転駆動時の振動・騒音を低減することができる。

また、駆動内歯ギヤの内側に従動外歯ギヤが位置するため、駆動側と従動側の軸間距離を短くすることができ、省スペースなギヤ伝動装置とすることができる。また、ギヤの噛み合い部に外部からの異物が混入するのを防ぐことができ、異常音の防止、回転精度の維持、耐久性の向上を図ることができる。

また本発明のギヤ伝動装置は、駆動回転体の回転軸に第２被駆動回転体の回転軸を連結することで２つの被駆動回転体を低騒音・低振動かつ省スペースで回転することができる。

本発明の実施形態１に係るギヤ伝動装置の断面図である。 本発明の実施形態２に係るギヤ伝動装置の断面図である。 本発明の実施形態３に係るギヤ伝動装置の断面図である。 本発明の実施形態４に係るギヤ伝動装置の断面図である。 本発明の実施形態５に係るギヤ伝動装置の断面図である。 本発明の実施形態６に係るギヤ伝動装置の断面図である。 本発明の実施形態７に係るギヤ伝動装置の断面図である。 本発明の実施形態８に係るギヤ伝動装置の断面図である。 本発明の実施形態に係るギヤ伝動装置を使用した画像形成装置の概略断面図である。

以下、本発明の実施形態に係るギヤ伝動装置を図面を参照して説明する。なお、各図面で共通又は対応する部品には共通の符号を付けることにより、重複した説明を適宜省略する。

（実施形態１）
図１は実施形態１のギヤ伝動装置を示すものである。図１に示すように、互いに平行状に対向した３枚の垂直な板状フレーム１００、１１０、１２０が配設されている。左端の板状フレーム１００の外側に、駆動手段としての駆動モータ１３０が、座板１４０を介して取り付けられている。この駆動モータ１３０の回転軸１３０ａは、座板１４０と板状フレーム１００を水平方向に貫通して中間の板状フレーム１１０に向かって突出している。この回転軸１３０ａの先端側に、駆動外歯ギヤ１５０が一体的に連結されている。駆動外歯ギヤ１５０のピッチ円は、大きな減速比を得るために小さく設定されている。

左端と中間の２つの板状フレーム１００、１１０は、駆動モータ１３０の近傍で、水平方向に配設された支軸１６０よって互いに連結されている。駆動モータ１３０の回転軸１３０ａと支軸１６０は、互いに平行である。この支軸１６０に、前記駆動外歯ギヤ１５０に噛み合う従動外歯ギヤ１７０が回転可能に支持されている。この従動外歯ギヤ１７０は、駆動外歯ギヤ１５０の回転数を減速するために、駆動外歯ギヤ１５０の１０倍程度の大きなピッチ円に設定されている。

従動外歯ギヤ１７０の片側（板状フレーム１１０側）には、駆動回転体１７１が一体的に形成されている。この駆動回転体１７１は、その片側側面に、外径側から順番に、従動外歯ギヤ１７０の直径よりもやや小径の外側円筒部１７１ａと、内側円筒部１７１ｂと、支軸１６０が回転可能に挿通されたボス部１７１ｃを有する。そして外側円筒部１７１ａの内周面に駆動内歯ギヤ１７１ｄが形成されている。また、外側円筒部１７１ａの開口端内周と、内側円筒部１７１ｂの開口端（先端）外周に、それぞれテーパ部１７１ｅ、１７１ｆが形成されている。

中間の板状フレーム１１０と右端の板状フレーム１２０の間に、被駆動体としての被駆動回転体１８０が水平に配設されている。この被駆動回転体１８０は、駆動モータ１３０の回転軸１３０ａ及び支軸１６０と互いに平行である。

被駆動回転体１８０の左右両端に突出形成された回転軸１８０ａ、１８０ｂが、板状フレーム１１０、１２０に配設された軸受１１１、１２１にそれぞれ回転可能に支持されている。左側の回転軸１８０ａは駆動回転体１７１の外側円筒部１７１ａと内側円筒部１７１ｂの間に挿入され、当該回転軸１８０ａに被駆動回転体１８０に駆動力を伝達する従動外歯ギヤ１８１が取り付けられている。この従動外歯ギヤ１８１の先端にはテーパ部１８１ａが形成されている。

前記従動外歯ギヤ１８１は、駆動回転体１７１の駆動内歯ギヤ１７１ｄに噛み合っている。これら従動外歯ギヤ１８１と駆動回転体１７１は用途に応じた適当な素材で形成することができる。比較的小さいトルクの場合は従動外歯ギヤ１８１と駆動回転体１７１を例えば樹脂で形成することができ、樹脂ギヤにすることでギヤ噛み合い騒音を低減することができる。

また、従動外歯ギヤ１８１と駆動内歯ギヤ１７１ｄを斜歯ギヤにすることも可能であり、斜歯ギヤにした場合は低振動・低騒音・高回転精度・高耐久性が図れる。また、斜歯ギヤによって従動外歯ギヤ１８１を図１で左側にスラスト付勢し、対する駆動回転体１７１を右側にスラスト付勢することも可能になる。これにより、駆動回転体１７１が板状フレーム１１０に接近する方向に付勢され、後述の円環状リブ１１２との間の隙間を、追加部品なしで最小限にすることが可能となる。従って、部品点数を増やすことなく、ギヤ噛み合い騒音を効果的に遮蔽することができる。

このように、従動外歯ギヤ１８１が駆動回転体１７１の駆動内歯ギヤ１７１ｄに噛み合っているので、
１）省スペースな増速ギヤ列を構成することができる。
２）従動外歯ギヤ１８１を含む被駆動回転体１８０を駆動回転体１７１から軸方向に容易に脱着することが可能になり、装置の組立性と分解性を向上することができる。
３）駆動回転体１７１により従動外歯ギヤ１８１の噛み合い率が増えるので、被駆動回転体１８０の回転駆動時の振動・騒音を低減することができる。
４）噛み合い率の増大により、駆動回転体１７１と従動外歯ギヤ１８１の回転精度と耐久性を向上することができる。
５）駆動回転体１７１によってギヤ噛み合い騒音の放出を抑制することができる。
６）駆動回転体１７１と従動外歯ギヤ１８１の噛み合い部に対する異物の噛み込み可能性を低減することができる。
７）駆動回転体１７１と従動外歯ギヤ１８１の噛み合い部に塗布したグリースが外部に飛散するのを防止することができる。

従動外歯ギヤ１８１の径は、外側円筒部１７１ａと内側円筒部１７１ｂの間にちょうど収まる大きさであり、従動外歯ギヤ１８１と内側円筒部１７１ｂとの間には、両者の干渉を防止する最低限の隙間が形成されている。内側円筒部１７１ｂは、駆動回転体１７１の機械的強度を補強する機能と、従動外歯ギヤ１８１の周囲空間の広がりを規制してギヤの噛み合い音の反響を制限する機能がある。

なお、前述したテーパ部１７１ｅ、１７１ｆは、従動外歯ギヤ１８１を駆動内歯ギヤ１７１ｄに噛み合わせるために外側円筒部１７１ａと内側円筒部１７１ｂの間に挿入する際に、従動外歯ギヤ１８１の先端のテーパ部１８１ａをスムーズに受け入れるためのものである。但し、駆動回転体１７１のテーパ部１７１ｅ、１７１ｆ又は従動外歯ギヤ１８１のテーパ部１８１ａのいずれか一方だけでも従動外歯ギヤ１８１をスムーズに挿入することができる。

中間の板状フレーム１１０の左側面には、駆動内歯ギヤ１７１ｄが形成された外側円筒部１７１ａの開口側を囲むように、円環状リブ１１２が形成されている。この円環状リブ１１２によって、外側円筒部１７１ａの開口が外部に露出しない構成とされている。円環状リブ１１２は必ずしも円環状に連続している必要はなく、駆動内歯ギヤ１７１ｄと従動外歯ギヤ１８１にグリースを補給等するために円環状リブ１１２の一部を適当な長さで切り欠いてもよい。

ギヤ伝動装置は以上のように構成されている。このギヤ伝動装置において、駆動モータ１３０が回転すると、その回転軸１３０ａに連結された駆動外歯ギヤ１５０で従動外歯ギヤ１７０が回転され、この従動外歯ギヤ１７０の回転により駆動回転体１７１が回転する。そして、駆動回転体１７１の駆動内歯ギヤ１７１ｄに噛み合った従動外歯ギヤ１８１が回転し、被駆動体としての被駆動回転体１８０が回転する。

駆動モータ１３０の回転数は、駆動外歯ギヤ１５０から従動外歯ギヤ１７０に伝達される段階で減速され、駆動回転体１７１から従動外歯ギヤ１８１に伝動される段階で増速される。駆動回転体１７１の外側円筒部１７１ａの開口は板状フレーム１１０の円環状リブ１１２で覆われているので、ギヤの噛み合い音が外部に漏れたり、潤滑用グリースが外部に飛散したりするのが防止される。外側円筒部１７１ａと内側円筒部１７１ｂの間のスペースは、従動外歯ギヤ１８１に必要な最低限の大きさにされているので、ギヤの噛み合い音を閉じ込める作用が高く、また少量の潤滑用グリースで十分な潤滑作用が得られる。

（実施形態２）
図２は、本発明の実施形態２に係るギヤ伝動装置を示すものである。この実施形態２では、駆動モータ１３０の駆動外歯ギヤ１５０で駆動される従動ギヤを従動内歯ギヤ１７２に変更し、板状フレーム１００に円環状リブ１０１を形成している。また、この実施形態２では、駆動回転体１７１の内側円筒部１７１ｂを省略している。その他の構成は基本的に図１と同様である。

この実施形態２では、駆動外歯ギヤ１５０から従動内歯ギヤ１７２に伝動する際に、駆動外歯ギヤ１５０が従動内歯ギヤ１７２によって覆われ、かつ、従動内歯ギヤ１７２の開口側が円環状リブ１０１で覆われているので、ギヤ同士の噛み合い騒音が外部に漏れ難い構造である。また、駆動外歯ギヤ１５０と従動内歯ギヤ１７２に付いたグリースが周囲に飛散するのを防止することができる。従って、実施形態１のギヤ伝動装置に比べて静粛性と清浄性を高めることができる。また、駆動外歯ギヤ１５０と従動内歯ギヤ１７２を斜歯ギヤＨで構成することで、静粛性と耐久性を高めることができる。この場合、斜歯ギヤの傾斜で従動内歯ギヤ１７２を図２の矢印Ｓで示すようにスラスト付勢するようにしてもよい。このようにスラスト付勢することで、円環状リブ１０１との間の隙間を縮小し、噛み合い音の放出抑制効果を高めることができる。

（複数の被駆動回転体を回転する実施形態３−７）
図３〜図８は、前記被駆動回転体１８０に対応する第１被駆動回転体１８２と、第２被駆動回転体２００を含む、複数の被駆動回転体を回転する実施形態である。すなわち、少なくとも第１被駆動回転体１８２と第２被駆動回転体２００を、一つの駆動回転体２７１、３７１、４７１、５７１の駆動内歯ギヤで駆動するようにしたギヤ伝動装置の概念図である。

これら６つの実施形態では、第１被駆動回転体１８２と第２被駆動回転体２００が互いに平行である。そして第１被駆動回転体１８２は現像ローラ、第２被駆動回転体２００は感光体ドラム２００である。以下、第１、第２被駆動回転体を、現像ローラ１８２、感光体ドラム２００として説明する。なお、駆動回転体２７１、３７１、４７１、５７１の各部の参照番号に続くａ、ｂ、ｃ等の添字は、各実施形態で共通部分ないし対応部分について同じ添字を使用することで重複した説明を適宜省略する。

第１の板状フレーム１１０の右側面に、現像器ハウジング２１０が形成され、この現像器ハウジング２１０内に、現像ローラ１８２と感光体ドラム２００が回転自在に収容されている。なお、各図で、現像ローラ１８２は感光体ドラム２００から離間して図示しているが、実際は現像ローラ１８２は図示しない付勢手段によって感光体ドラム２００の外周面に対して所定圧で押し付けられている。

図３の実施形態３から図８の実施形態８は、駆動対象たる現像ローラ１８２と感光体ドラム２００の駆動の仕方が異なり、当該駆動の仕方に応じて、駆動内歯ギヤの構成を異ならせている。図１と図２の右端の板状フレーム１２０は、図３〜図８では省略している。

（実施形態３）
図３は、本発明の実施形態３に係るギヤ伝動装置を示すものである。板状フレーム１００、１１０の間に、駆動回転体２７１が両板状フレーム１００、１１０に配設された軸受１０２、１１３に回転自在に軸支された状態で配設されている。駆動回転体２７１は、円形の端板２７１ｇの片側側面に、外側円筒部２７１ａと、内側円筒部２７１ｂと、回転軸２７２が一体化されたボス部２７１ｃを有する。そして外側円筒部２７１ａの外周面に従動外歯ギヤ２７１ｈが形成され、内周面に駆動内歯ギヤ２７１ｄが形成されている。また、外側円筒部２７１ａの開口端内周と、内側円筒部２７１ｂの開口端（先端）外周に、それぞれテーパ部２７１ｅ、２７１ｆが形成されている。

外側円筒部２７１ａの外周面の従動外歯ギヤ２７１ｈは、駆動モータ１３０の駆動外歯ギヤ１５０に噛み合わされている。一方、板状フレーム１１０に軸受１１４が配設され、この軸受１１４に、現像ローラ１８２の一端の回転軸１８２ａが回転自在に支持されている。軸受１１４から外側に出た回転軸１８２ａの先端側外周面に、現像ローラ１８２に駆動力を伝達する従動外歯ギヤ１８２ｂが形成されている。この従動外歯ギヤ１８２ｂは、駆動回転体２７１の駆動内歯ギヤ２７１ｄに噛み合わされている。そして、駆動回転体２７１の回転によって、現像ローラ１８２が回転されるようになっている。なお、必要に応じて、板状フレーム１１０に円環状リブ１１２を形成してもよい。

駆動回転体２７１の回転軸２７２は、感光体ドラム２００の回転軸２００ａと、弾性体で構成されたカップリング２８０を介して連結されている。このカップリング２８０は、駆動側の一方の回転軸２７２から従動側の他方の回転軸２００ａに凹凸係合構造により回転力を伝達するものである。カップリング２８０によって、駆動回転体２７１から感光体ドラム２００への振動が遮断されるようになっている。ここでは、駆動回転体２７１側の回転軸２７２の軸端に凸部を形成し、感光体ドラム２００側の回転軸２００ａの軸端に凹部を形成したカップリング２８０にしている。

カップリング２８０によって、駆動回転体２７１の回転と同期して、感光体ドラム２００が同じ回転速度で回転する。このようにして、現像ローラ１８２と感光体ドラム２００が共通の駆動回転体２７１によって所定の回転数比で回転される。なお、駆動回転体２７１の回転軸２７２と、感光体ドラム２００の回転軸２００ａとの間に、図示しないギヤ等による伝動機構を介在させることも勿論可能である。

駆動回転体２７１と板状フレーム１１０の間の隙間は、できるだけ狭い方が噛み合い音放出抑制のために有効である。そこで、拡大図で示すように、駆動内歯ギヤ２７１ｄと従動外歯ギヤ１８２ｂを斜歯ギヤで構成し、駆動回転体２７１を矢印Ｓ１の方向にスラスト付勢するようにしてもよい。これにより、駆動回転体２７１と円環状リブ１１２との間の隙間を縮小し、ギヤの噛み合い音の放出抑制効果を高めることができる。

また、当該斜歯ギヤは、駆動内歯ギヤ２７１ｄと従動外歯ギヤ１８２ｂではなく、駆動外歯ギヤ１５０と従動外歯ギヤ２７１ｈに形成してもよい。また、駆動内歯ギヤ２７１ｄと従動外歯ギヤ１８２ｂ、及び、駆動外歯ギヤ１５０と従動外歯ギヤ２７１ｈの双方を斜歯ギヤＨで構成してもよい。この場合、駆動回転体２７１を互いに逆向きの矢印Ｓ１とＳ２の方向に等しい大きさでスラスト付勢することで、駆動回転体２７１を軸方向に中立に保持し、軸受１０２、１１３部分での摩擦、摩耗を低減することができる。

図３のギヤ伝動装置は、ギヤ噛み合い部が２箇所だけであり、かつ、駆動回転体２７１の駆動内歯ギヤ２７１ｄが従動外歯ギヤに１８２ｂ噛み合っているので、省スペース・低コスト・低騒音・高回転精度を実現できる。また、カップリング２８０があるので、ギヤ伝動装置に対する感光体ドラム２００の装着性が良好である。

以上要するに、図３のギヤ伝動装置は、従動外歯ギヤ１８２ｂが駆動回転体２７１の駆動内歯ギヤ２７１ｄに噛み合っているので、
１）省スペースな増速ギヤ列を構成することができる。
２）現像ローラ１８２と感光体ドラム２００を駆動内歯ギヤ２７１ｄから軸方向に容易に脱着することが可能になり、ギヤ伝動装置の組立性と分解性を向上することができる。
３）駆動内歯ギヤ２７１ｄにより従動外歯ギヤ１８２ｂの噛み合い率が増えるので、現像ローラ１８２の回転駆動時の振動・騒音を低減することができる。
４）前記噛み合い率の増大により、駆動内歯ギヤ２７１ｄと従動外歯ギヤ１８２ｂの回転精度と耐久性を向上することができる。
５）駆動内歯ギヤ２７１ｄによってギヤ噛み合い騒音の放出を抑制することができる。
６）駆動内歯ギヤ２７１ｄと従動外歯ギヤ１８２ｂの噛み合い部に対する異物の噛み込み可能性を低減することができる。
７）駆動内歯ギヤ２７１ｄと従動外歯ギヤ１８２ｂの噛み合い部に塗布したグリースが外部に飛散するのを防止することができる。

（実施形態４）
図４は、本発明の実施形態４に係るギヤ伝動装置を示すものである。この実施形態では、現像ローラ１８２を、中間ギヤ１８３、１８４を介して回転するようにしている。その他は図３の実施形態３と同様である。中間ギヤ１８３、１８４は一例であり、他の伝動機構に代えることも勿論可能である。中間ギヤ１８３、１８４は、回転軸１８５で連結されて一体化されている。この回転軸１８５は、軸受１１４に回転自在に支持されている。モータ側の中間ギヤ１８３は、駆動内歯ギヤ２７１ｄに噛み合わされている。現像ローラ１８２側の中間ギヤ１８４は、現像ローラ１８２の端部に取り付けられた従動外歯ギヤ１８２ｃに噛み合わされている。

この実施形態４において、駆動モータ１３０が回転すると、その回転軸１３０ａに取り付けられた駆動外歯ギヤ１５０で駆動回転体２７１が回転される。この駆動回転体２７１が回転すると、カップリング２８０を介して、感光体ドラム２００が回転する。また、感光体ドラム２００の回転と同時に、中間ギヤ１８３、回転軸１８５、中間ギヤ１８４及び従動外歯ギヤ１８２ｃを介して、現像ローラ１８２が回転する。このようにして、現像ローラ１８２と感光体ドラム２００が共通の駆動回転体２７１によって所定の回転数比で回転される。この実施形態４は、中間ギヤ１８３、１８４を経由して現像ローラ１８２を回転するので、中間ギヤ１８３、１８４の歯数やピッチ円径等の設定により、現像ローラ１８２の回転数に関する設定の自由度が高まる。

（実施形態５）
図５は、本発明の実施形態５に係るギヤ伝動装置を示すものである。駆動回転体３７１の両側に突出した回転軸３７１ｍ、３７１ｎを駆動回転体３７１の本体と一体成形し、一方の回転軸３７１ｎの先端側にカップリング２８１を一体化した構造である。その他は図４の実施形態４と同様である。このようにカップリング２８１を一体化した駆動回転体３７１とすることで、部品点数削減による低コスト化と、寸法精度向上を図ることができる。カップリング２８１を駆動回転体３７１と別体にした場合、部品の積み上がりによる寸法精度悪化のおそれがある。

（実施形態６）

図６は、本発明の実施形態６に係るギヤ伝動装置を示すものである。図６は、駆動モータ１３０の駆動外歯ギヤ１５０と駆動回転体４７１の伝動を、駆動内歯ギヤ４７１ｄとほぼ同径の従動内歯ギヤ４７１ｉで行うようにしたものである。また、中間ギヤ１８３を支軸１８６で回転自在に支持し、中間ギヤ１８３と反対側の中間ギヤ１８４をカップリング２８２を介して連結し、カップリング２８２の外周を軸受１１４で回転自在に支持している。当該カップリング２８２は、断面で示すようなインボリュートスプラインによるカップリングである。

詳しくは、駆動回転体４７１の端板４７１ｇの反対側に、第２の円筒部としての外側円筒部４７１ｌと、内側円筒部４７１ｊと、ボス部４７１ｋが形成されている。外側円筒部４７１ｌは、反対側の外側円筒部４７１ａと同径である。ボス部４７１ｋは、反対側のボス部４７１ｃと連続し、内側に回転軸４７２が一体結合されている。

内側円筒部４７１ｊは、反対側の内側円筒部４７１ｂよりも大径であり、外側円筒部４７１ｌとの間に環状空間を形成している。外側円筒部４７１ｌの内周面に、従動内歯ギヤ４７１ｉが形成されている。この従動内歯ギヤ４７１ｉに、駆動モータ１３０の回転軸１３０ａに連結された駆動外歯ギヤ１５０が噛み合わされている。

中間ギヤ１８３を回転自在に支持する支軸１８６は、駆動回転体４７１の外側円筒部４７１ａと内側円筒部４７１ｂの間の環状空間に配設された円環板状の支持部１８７に支持されている。この支持部１８７は、第１の板状フレーム１１０から水平方向に延びた複数のステー１８８によって支持されている。

前述した図４及び図５の２つの中間ギヤ１８３、１８４は、回転軸１８５の両端に支持されているので、両中間ギヤ１８３、１８４を連結する回転軸１８５を軸受１１４に支持することができた。しかし、図６の実施形態では、一方の中間ギヤ１８３と他方の中間ギヤ１８４をカップリング２８２を介して連結しているので、図４及び図５の中間ギヤ支持構造を採用することができない。

そこで、一方の中間ギヤ１８３を、支持部１８７とステー１８８を介して板状フレーム１１０に支持された支軸１８６に回転自在に取り付けることとし、当該中間ギヤ１８３をカップリング２８２を介して反対側の中間ギヤ１８４に動力伝達することにした。このカップリング２８２の外周は、前述したように軸受１１４で回転自在に支持される。その他は、図４の実施形態４と同様である。

この実施形態では、駆動回転体４７１の左右両側に内歯ギヤ４７１ｅ、４７１ｉが形成されているので、駆動回転体４７１の幅はやや厚くなるが、内歯ギヤ４７１ｅ、４７１ｉによる伝動のため、駆動回転体４７１の回転軸４７２を基準として、駆動モータ１３０が半径方向外方にはみ出すスペースを低減することができる。

また、駆動モータ１３０の駆動外歯ギヤ１５０が内歯ギヤ４７１ｉに噛み合っているので、この噛み合い部分からの噛み合い音が外部に放出するのを、外側円筒部４７１ｌで抑制することができる。駆動回転体４７１と板状フレーム１００の間の隙間はできるだけ狭い方が噛み合い音放出抑制のために有効である。そこで、駆動外歯ギヤ１５０と従動内歯ギヤ４７１ｉを斜歯ギヤで構成し、当該斜歯ギヤの噛み合いによるスラスト力で、駆動回転体４７１を板状フレーム１００側にスラスト付勢する。必要に応じて、板状フレーム１００に円環状リブ１０１を形成する。

また、中間ギヤ１８３の支軸１８６が支持部１８７で支持されているので、ギヤの噛み合いが安定し、噛み合い音を低減し、ギヤ寿命を延長することができる。またカップリング２８２を設けているので、中間ギヤ１８３と駆動内歯ギヤ４７１ｄとの噛み合い振動が、現像ローラ１８２に伝達するのを抑制することができる。

（実施形態７）
図７は、本発明の実施形態７に係るギヤ伝動装置を示すものである。この実施形態７の駆動回転体５７１は、図６の駆動回転体４７１の外周に、追加円筒部５７３を形成したものである。この追加円筒部５７３は、ハウジング２１０の外側に配設される任意の被駆動回転体２２０を駆動回転体５７１で回転するためのものである。図示例では１つの追加円筒部５７３のみを形成しているが、駆動回転体５７１の回転軸５７２を中心として、同心状に、複数の追加円筒部５７４…を形成してもよい。

被駆動回転体２２０は板状フレーム１１０の軸受１１５によって回転自在に支持されている。被駆動回転体２２０の回転軸の一端に取り付けられた従動外歯ギヤ２２０ａが、追加円筒部５７３の内周面に形成された駆動内歯ギヤ５７３ａに噛み合わされている。

このように多重の追加円筒部５７４を形成することで、一つの駆動回転体５７１で、複数の第３被駆動回転体２２０…を、現像ローラ１８２や感光体ドラム２００と所定の回転数比で駆動することが可能になる。その他は、図６の実施形態６と同様である。

（実施形態８）
図８は、本発明の実施形態８に係るギヤ伝動装置を示すものである。この実施形態８は、図４の実施形態４に係るギヤ伝動装置の駆動モータ１３０を、左側の板状フレーム１００から右側の板状フレーム１１０に移し替えたものである。そして、当該駆動モータ１３０の駆動外歯ギヤ１５０を、回転体２７１の駆動内歯ギヤ２７１ｄに噛み合わせている。駆動内歯ギヤ２７１ｄは、駆動モータ１３０の駆動外歯ギヤ１５０に噛み合う側では従動ギヤとなる。すなわち、駆動内歯ギヤ２７１ｄが駆動入力部を兼ねている。外側円筒部２７１ａの外周面には従動外歯ギヤ２７１ｈを形成していない。

共通の駆動内歯ギヤ２７１ｄに駆動外歯ギヤ１５０と中間ギヤ１８３を噛み合わせることで、外側に露出したギヤをなくすことができ、図４のギヤ伝動装置に比べてギヤの噛み合い音の放出抑制効果を高めることができる。また、駆動モータ１３０の駆動外歯ギヤ１５０の噛み合い率が増えるので、現像ローラ１８２と感光体ドラム２００の回転駆動時の振動・騒音の低減、回転体２７１の回転精度と耐久性の向上、駆動外歯ギヤ１５０と内歯ギヤ２７１ｄの噛み合い部に対する異物の噛み込み可能性を低減することができる。また、当該噛み合い部に塗布したグリースが外部に飛散するのを防止することができる。さらに、駆動モータ１３０が図４に比べて上下方向に張り出さないので、省スペースなギヤ伝動装置にすることができる。

（画像形成装置）

前述した図１〜図８のギヤ伝動装置は、各種の駆動機構に採用可能である。ここでは、図９に示す画像形成装置に適用した例を示す。図９は、本発明のギヤ伝動装置を適用する画像形成装置（レーザプリンタ）の実施形態を示す。この画像形成装置において、プロセスユニット１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ、感光体ドラム２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ、現像装置５Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃの現像ローラ、中間転写ベルト２０、用紙搬送ローラとしての給紙ローラ３０又は定着装置４０の定着ローラ４０ａのうち、少なくとも、いずれか１つを、前述のギヤ伝動装置によって駆動するものとする。

なお、本発明でいう「用紙搬送ローラ」は、前記給紙ローラ３０の他、タイミングローラ対５６や排紙ローラ対４５、反転搬送ローラ対４６など、用紙搬送に関わるすべてのローラを含むものである。

図９はレーザプリンタの外観斜視図である。本発明に係る用紙搬送装置を適用する画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリの各単体はもちろんこと、これらの２つ以上を組み合わせた複合機であってもよい。

画像形成装置は、カラー画像の色分解成分に対応するブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色の現像剤によって画像を形成する作像部として４つのプロセスユニット１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃを備えている。各プロセスユニット１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃは、互いに異なる色の未使用トナーを収容したトナーボトル６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃを有する。それ以外は同様の構成になっている。１つのプロセスユニット１Ｋを例にその構成を説明すると、プロセスユニット１Ｋは、感光体ドラム２Ｋ（感光体ドラム）と、ドラムクリーニング装置３Ｋと、帯電装置４Ｋ、現像装置５Ｋ等を有している。プロセスユニット１Ｋは画像形成装置の本体に対して着脱自在に装着され、一度に消耗部品を交換可能となっている。

各プロセスユニット１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの上方には、露光器７が配設されている。この露光器７は、画像データに基づいてレーザダイオードからレーザ光を発するように構成されている。

また、各プロセスユニット１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの下方には、第１転写部としての転写装置８が配設されている。転写装置８は、各感光体ドラム２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃに対向する４つの一次転写ローラ９Ｋ，９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ、各一次転写ローラ９Ｋ，９Ｙ，９Ｍ，９Ｃと駆動ローラ２１及び従動ローラ２２に掛け渡され循環走行する中間転写ベルト２０、駆動ローラ２１に対向して配設した第２転写部としての二次転写ローラ２３、ベルトクリーニング装置１０等を有する。感光体ドラム２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃが各色の第１の感光体ドラムとすれば、中間転写ベルト２０はそれらの像を合成した第２の感光体ドラムである。

画像形成装置の下部には、用紙Ｐを多数枚収容可能な給紙トレイ５０と、給紙トレイ５０から用紙Ｐを給紙路３１に向けて送り出す給紙ローラ３０が設けてある。給紙路３１の末端付近には、用紙を一旦停止させるタイミングローラ対５６が配設されている。

このタイミングローラ対５６は、中間転写ベルト２０の直近上流側に位置し、中間転写ベルト２０上のトナー像と、用紙先端位置とを精度良く合わせるために、一度用紙Ｐをたるませる。そして、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー像が、二次転写ニップ部で用紙Ｐに転写される直前に、所定のタイミングで用紙Ｐを二次転写ニップ部に送り出す。

二次転写ローラ２３と駆動ローラ２１のニップ部の上方には、転写後搬送路３２が配設されている。その転写後搬送路３２の末端付近に、定着部としての定着装置４０が設けてある。定着装置４０は、図示しないハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ４０ａと、この定着ローラ４０ａに対して所定の圧力で当接しながら回転する加圧ローラ４０ｂを備えている。

定着装置４０の上方に定着後搬送路４１が配設してあり、定着後搬送路４１の末端で、排紙路４２と反転搬送路４３に分岐している。定着後搬送路４１の側方に、揺動軸４４ａを中心に揺動駆動する切替部材４４が配設されている。排紙路４２の末端には排紙ローラ対４５が配設されている。反転搬送路４３はその末端で給紙路３１に合流し、反転搬送路４３の途中には、反転搬送ローラ対４６が配設してある。また、画像形成装置の上部には、上部カバーを内方へ凹ませた排紙トレイ４７が配設されている。

転写装置８と給紙トレイ５０の間には、廃トナーを収容する粉体収容器６０（トナー収容器）が配設してある。粉体収容器６０は画像形成装置本体に対して着脱自在に装着されている。

（画像形成装置の動作）
次に、この画像形成装置の基本的動作について説明する。図示しない画像形成装置の制御部からの給紙信号によって給紙ローラ３０が回転すると、給紙トレイ５０に積載した用紙Ｐの最上位の用紙のみが分離されて給紙路３１へ送り出される。用紙Ｐの先端がタイミングローラ対５６のニップ部に到達すると、中間転写ベルト２０上に形成されるトナー画像とタイミング（同期）をとると共に、用紙Ｐの先端スキューを補正するため、用紙Ｐに弛みを形成した状態で待機する。

作像動作について、１つのプロセスユニット１Ｋを例にして説明すると、まず、帯電装置４Ｋにて感光体ドラム２Ｋの表面を均一な高電位に帯電させる。画像データに基づいて露光器７から感光体ドラム２Ｋの表面にレーザビームＬが照射され、照射された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。トナーボトル６Ｋから未使用のブラックトナーを現像装置５Ｋに供給する。

現像装置５Ｋによって静電潜像が形成された感光体ドラム２Ｋの表面部分にトナーを転移させ、ブラックのトナー画像を形成（現像）する。そして、感光体ドラム２Ｋ上に形成したトナー画像を中間転写ベルト２０に転写する。

ドラムクリーニング装置３Ｋは、中間転写行程を経た後の感光体ドラム２Ｋ表面に付着している残留トナーを除去する。除去された残留トナーは、図示しない廃トナー搬送手段によって、プロセスユニット１Ｋ内にある廃トナー収容部へ送られ回収される。また、図示しない除電装置は、クリーニング後の感光体ドラム２Ｋの残留電荷を除電する。

各色のプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃにおいても、同様にして感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ上にトナー画像が形成され、各色トナー画像が重なり合うように中間転写ベルト２０に転写される。

各色トナー画像が重なり合うように中間転写ベルト２０に転写されると、タイミングローラ対５６と給紙ローラ３０が駆動を開始し、中間転写ベルト２０に重畳転写したトナー画像とタイミング（同期）をとって用紙Ｐを二次転写ローラ２３へ送る。そして、二次転写ローラ２３の二次転写ニップ部によって、送られてきた用紙Ｐに中間転写ベルト２０上のトナー画像を転写する。

トナー画像を転写された用紙Ｐは転写後搬送路３２を通って定着装置４０へと搬送される。定着装置４０に送り込まれた用紙Ｐは、定着ローラ４０ａと加圧ローラ４０ｂ間に挟まれ、その未定着トナー画像が加熱・加圧されて用紙Ｐに定着される。トナー画像が定着された用紙Ｐは、定着装置４０から定着後搬送路４１へ送り出される。

定着装置４０から用紙Ｐを送り出したタイミングでは、切替部材４４は図９の実線で示す位置にあり、定着後搬送路４１の末端付近を開放している。そして、定着装置４０から送り出された用紙Ｐは、定着後搬送路４１を通過した後、排紙ローラ対４５に挟み込まれ、排紙トレイ４７へ排出される。

両面印刷を行う場合は、排紙ローラ対４５によって搬送される用紙Ｐの後端が、定着後搬送路４１を通り抜けると、切替部材４４が図９の点線の位置に揺動して定着後搬送路４１の末端付近が閉鎖される。これとほぼ同時に、排紙ローラ対４５が逆回転し、用紙Ｐが逆送されて反転搬送路４３へ進入する。

反転搬送路４３内を搬送される用紙Ｐは、反転搬送ローラ対４６を経て、タイミングローラ対５６に至り、中間転写ベルト２０上に形成された裏面用のトナー画像とタイミングを合わせて送り出される。そして、二次転写ローラ２３を通過する際に用紙Ｐの裏面にトナー画像が転写される。用紙Ｐは、その裏面のトナー画像が定着装置４０によって定着された後、定着後搬送路４１、排紙路４２、排紙ローラ対４５を順次経由して排紙トレイ４７へ排出される。

また、中間転写ベルト２０上のトナー画像を用紙Ｐに転写した後、中間転写ベルト２０上には残留トナーが付着している。この残留トナーは、ベルトクリーニング装置１０によって中間転写ベルト２０から除去される。中間転写ベルト２０から除去されたトナーは、図示しない廃トナー搬送手段によって、粉体収容器６０内に回収される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。

１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ：プロセスユニット ２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ：感光体ドラム
３Ｋ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ：ドラムクリーニング装置 ４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ：帯電装置
５Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ：現像装置 ６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ：トナーボトル
７：露光器 ８：転写装置
９Ｋ，９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ：一次転写ローラ １０：ベルトクリーニング装置
２０：中間転写ベルト ２１：駆動ローラ
２２：従動ローラ ２３：二次転写ローラ
３０：給紙ローラ ３１：給紙路
３２：転写後搬送路 ４０：定着装置
４０ａ：定着ローラ ４０ｂ：加圧ローラ
４１：定着後搬送路 ４２：排紙路
４３：反転搬送路 ４４：切替部材
４５：排紙ローラ対 ４６：反転搬送ローラ対
４７：排紙トレイ ５０：給紙トレイ
５６：タイミングローラ対 ６０：粉体収容器
１００、１１０、１２０：板状フレーム １０１：円環状リブ
１０２、１１１、１１４、１１５：軸受 １１０：板状フレーム
１１２：円環状リブ １３０：駆動モータ
１５０：駆動外歯ギヤ １６０：支軸
１７０：従動外歯ギヤ 171、271、371、471、571：駆動回転体
１７１ａ：外側円筒部 １７１ｂ：内側円筒部
１７１ｃ：ボス部 １７１ｄ：駆動内歯ギヤ
１７１ｅ：テーパ部 １７２：従動内歯ギヤ
１８０：被駆動回転体 １８０ａ：回転軸
１８１：従動外歯ギヤ １８１ａ：テーパ部
１８２：被駆動回転体（現像ローラ） １８２ａ：回転軸
１８２ｂ：従動外歯ギヤ １８２ｃ：従動外歯ギヤ
１８３、１８４：中間ギヤ １８６：支軸
１８７：支持部 １８８：ステー
２００：被駆動回転体（感光体ドラム） ２１０：現像器ハウジング
２２０：被駆動回転体 ２７１ａ：外側円筒部
２７１ｂ：内側円筒部 ２７１ｃ：ボス部
２７１ｄ：駆動内歯ギヤ ２７１ｅ、２７１ｆ：テーパ部
２７１ｇ：端板 ２７１ｈ：従動外歯ギヤ
２７２：回転軸 ２８０〜２８２：カップリング
４７１ａ：外側円筒部 ４７１ｂ：内側円筒部
４７１ｃ：ボス部 ４７１ｄ：駆動内歯ギヤ
４７１ｅ、４７１ｉ：内歯ギヤ ４７１ｇ：端板
４７１ｊ：内側円筒部 ４７１ｋ：ボス部
４７１ｌ：外側円筒部 ５７３、５７４：追加円筒部

特開平１１−３１１３０２号公報 特開平９−１１４１６０号公報

Claims (14)

1. 駆動回転体に駆動内歯ギヤを形成し、当該駆動内歯ギヤに、被駆動回転体に駆動力を伝達する従動外歯ギヤを噛み合わせたギヤ伝動装置。
2. 駆動回転体に駆動内歯ギヤを形成し、当該駆動内歯ギヤに、第１被駆動回転体に駆動力を伝達する従動外歯ギヤを噛み合わせると共に、前記駆動回転体の回転軸に、第２被駆動回転体の回転軸を連結したギヤ伝動装置。
3. 前記第１被駆動回転体と第２被駆動回転体の少なくとも一方を、カップリングを介して駆動するようにした請求項２のギヤ伝動装置。
4. 前記駆動回転体の片側側面に円筒部が形成され、前記円筒部の内周面に前記駆動内歯ギヤが形成されると共に外周面に従動外歯ギヤが形成され、当該従動外歯ギヤに、駆動手段で回転する駆動外歯ギヤが噛み合わされた請求項１から３のいずれか１のギヤ伝動装置。
5. 前記駆動回転体の片側側面に円筒部が形成され、前記円筒部の内周面に駆動と従動を兼用した内歯ギヤが形成され、当該内歯ギヤに、駆動手段で回転する駆動外歯ギヤと、前記第１被駆動回転体に駆動力を伝達する従動外歯ギヤが噛み合わされた請求項１から３のいずれか１のギヤ伝動装置。
6. 前記駆動回転体をその駆動内歯ギヤの開口側に配置した板状フレームで回転自在に支持すると共に、当該板状フレームに、前記駆動内歯ギヤの開口側を囲むようにリブを形成した請求項１から５のいずれか１のギヤ伝動装置。
7. 前記駆動回転体の駆動内歯ギヤと、当該駆動内歯ギヤに噛み合う従動外歯ギヤが、前記駆動回転体が前記板状フレームに接近するスラスト力を生じるように歯が傾斜した斜歯ギヤで構成された請求項６のギヤ伝動装置。
8. 前記円筒部の内周面と外周面に形成された駆動内歯ギヤと従動外歯ギヤが、逆向きのスラスト力を生じるように歯が傾斜した斜歯ギヤで構成された請求項４のギヤ伝動装置。
9. 前記駆動回転体の片側側面に円筒部が形成され、当該円筒部の内周面に前記駆動内歯ギヤが形成され、前記駆動回転体の円筒部とは反対側の側面に第２の円筒部が形成され、当該第２の円筒部の内周面に従動内歯ギヤが成形され、当該従動内歯ギヤに、駆動手段で回転する駆動外歯ギヤが噛み合わされた請求項１から３のいずれか１のギヤ伝動装置。
10. 前記駆動回転体にカップリングが一体化された請求項３のギヤ伝動装置。
11. 前記被駆動回転体、第１被駆動回転体又は第２被駆動回転体のいずれか１つが、画像形成装置の現像ローラ、感光体ドラム、中間転写ベルト、定着ローラ又は用紙搬送ローラのいずれか１である請求項１から１０のいずれか１のギヤ伝動装置。
12. 現像ローラを前記第１被駆動回転体で構成すると共に、感光体ドラムを前記第２被駆動回転体で構成し、前記現像ローラと感光体ドラムを請求項２のギヤ伝動装置で駆動するようにした画像形成装置。
13. 請求項１から１０のいずれか１のギヤ伝動装置を備えたプロセスユニット。
14. 請求項１１のギヤ伝動装置又は請求項１３のプロセスユニットを備えた画像形成装置。

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