JP2015158268A - 駆動伝達装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる材質の駆動伝達部材を簡易な方法で十分に結合し、振れや偏心の少ない駆動伝達装置を提供すること【解決手段】第一駆動伝達部材１０１が第二駆動伝達部材１０２に嵌合しており、第一駆動伝達部材１０１の一端側と第二駆動伝達部材１０２に、軸受けとしての第一軸受け１０３が圧入されている。第一駆動伝達部材１０１の他端側には、第二軸受け１０４が圧入されており、第一駆動伝達部材１０１、第二駆動伝達部材１０２、第一軸受け１０３、第二軸受け１０４が同軸上に結合されている。【選択図】図２

Description

本発明は、駆動伝達装置および駆動伝達装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはそれらの複合機における画像形成装置に関する。

この種の画像形成装置においては、現像ローラや感光体ドラム等を動作させるために複数の駆動装置が用いられており、これら駆動装置の駆動力を現像ローラや感光体ドラム等に伝達する駆動伝達装置が配設されている。そして、このような駆動伝達装置には、同軸上に複数の駆動伝達部材を結合させた２段以上の駆動伝達装置が広く用いられている。

特許文献１（特開平１１−２１８１９５号公報）では、図１２に示すように、それぞれの駆動伝達部材２０１、２０２に、凹形状２０１ａと凸形状２０２ｂがそれぞれ形成され、凹凸を合わせることによって駆動伝達部材同士を嵌合させ、結合させている。駆動伝達部材２０１、２０２は、回転支持部材２１０が挿通されて同軸上に回転可能に支持されている。回転支持部材２１０に変位阻止部材２２０が係着されることによって、駆動伝達部材２０１、２０２が回転支持部材２１０から脱落することを防止している。

特許文献1の発明では、駆動伝達部材同士の凹凸の嵌合や、変位阻止部材を設ける、といった構造的な結合のみで、異なる駆動伝達部材を同軸上に保持できるという特徴がある。しかし、このような構造的な結合だけでは、駆動伝達部材の偏心・振れを十分に抑制できず、回転支持部材２１０を軸中心とした回転の精度を十分に保つことができないという問題があった。

更に、同軸上に異なる径の駆動伝達部材を結合させる駆動伝達装置の場合、小径の駆動伝達部材には大径の駆動伝達部材に比べて大きな負荷がかかる。このため、小径の駆動伝達部材には大径の駆動伝達部材よりも強度の高い材料を用いる必要があり、前述の問題と合わせて、異なる材質の駆動伝達部材同士をどの様にして結合し、駆動伝達部材および、駆動伝達装置の偏心や振れを抑えるかということが一つの課題となる。

異なる材質の駆動伝達部材同士を結合する方法、特に、金属と樹脂を結合する方法として、特許文献２（特許第４４３５０９３号）では、インサート成形によって金属歯車を樹脂でコーティングしている。文献２のインサート成形では、予め金型に金属歯車を配置し、そこに溶解樹脂を射出して成形し、冷却することで、金属と樹脂の一体品を成形している。また、インサート成形後に樹脂部材に割れやひずみが発生し、樹脂部材の密着性や強度が低下することを防ぐために、インサートする金属部材、樹脂、そして金型を別々に予加熱する、インサート成形後の成形物を長時間室温で冷却する、等の対策を用いている。

文献２の方法による金属と樹脂の結合では、適切に成形を行えば、両者に十分な密着性が得られる。しかし、樹脂の割れやひずみを防ぐために、成形用の金型と金属歯車と樹脂を別々に温度管理する必要があることや、金型から取り出した一体品の冷却に長時間を要すること、予加熱、射出、冷却と多くの工程を要することなど、工程の複雑化や管理の負担の増大という問題があった。また、金属と樹脂の組み合わせにしか適用できないという問題もあった。

そこで、本発明では、より簡易な手段で、異なる材質の駆動伝達部材の結合を十分に行い、偏心や振れの小さい駆動伝達装置を提供することを目的としている。

駆動装置の駆動力を伝達する第一駆動伝達部材と第二駆動伝達部材を備えた駆動伝達装置において、前記第一駆動伝達部材と前記第二駆動伝達部材は、同軸上に配設され、それぞれ異なる径を有して異なる材料からなる駆動伝達部材であって、第一駆動伝達部材は少なくとも二つの凸形状を備え、第二駆動伝達部材は少なくとも二つの凹形状を備え、前記の各凸形状を各凹形状に嵌合させて第一駆動伝達部材と第二駆動伝達部材を結合し、第一駆動伝達部材と第二駆動伝達部材の各軸孔に対し、軸部材、又は軸部材にそれと同心円上の外周面を有するように取り付けられる部材を圧入することで互いに結合させる駆動伝達装置を特徴とするものである。

本発明の駆動伝達装置では、異なる材質の駆動伝達部材同士を凹凸の形状で嵌合させると同時に、第一駆動伝達部材と第二駆動伝達部材の各軸孔に対し、軸部材、又は軸部材にそれと同心円上の外周面を有するように取り付けられる部材を圧入している。つまり、駆動伝達部材同士を嵌合させるだけでなく、駆動伝達部材の軸孔に対して、軸部材を圧入する、あるいは軸部材と同心円状の外周面を持つ部材を圧入している。これにより、各駆動伝達部材が、軸部材の軸に対して精度よく芯出しされる。また、精度よく芯出しされた状態で、駆動伝達部材が上記の部材に十分に結合されるため、軸に対してのガタつきやずれもほとんどなくなる。
以上から、複雑な工程を要することなく、より簡易な方法で駆動伝達部材を駆動伝達装置に十分に結合させ、精度良く駆動伝達部材を駆動伝達装置の軸上に配置し、振れや偏心の小さい駆動伝達装置を提供することができる。

画像形成装置の概略構成図である。 ａ図は本発明の第一実施形態に係る駆動伝達装置の斜視図、ｂ図は別角度からの斜視図、ｃ図は概略構成断面図である。 第一実施形態に係る駆動伝達装置の第一駆動伝達部材を示した斜視図である。 第一実施形態に係る駆動伝達装置の第二駆動伝達部材を示した図で、ａ図は斜視図、ｂ図はａ図の裏側から見た斜視図である。 第一実施形態に係る駆動伝達装置を正面から見た図で、ａ図は第一駆動伝達部材、ｂ図は第二駆動伝達部材、ｃ図は駆動伝達装置全体を示した図である。 第一実施形態に係る駆動伝達装置の第一駆動伝達部材を示す図で、ａ図は真横から見た図、ｂ図は真横からの断面図である。 第一実施形態に係る駆動伝達装置の断面図で、ａ図は第二駆動伝達部材のみを示した図、ｂ図は駆動伝達装置全体を示した図である。 第一実施形態に係る駆動伝達装置の断面図で、ａ図は第二駆動伝達部材のみを示した図、ｂ図は駆動伝達装置全体を示した図である。 本発明の第二実施形態を示した断面図で、ａ図は駆動伝達装置の断面図、ｂ図は第三駆動伝達部材を示した斜視図、ｃ図はb図の裏側から見た図である。 本発明の第三実施形態を示した断面図である。 本発明の第実施形態に係る駆動伝達装置の断面図である。 従来の画像形成装置の概略構成図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

図１に示すように、画像形成装置１は、露光部２、画像形成部３、転写部４、給紙部５、搬送路６、定着部７、及び排出部８等により構成されている。

露光部２は、画像形成装置１の上部に位置しており、レーザ光等を発光する光源や各種光学系により構成されている。具体的には、画像取得手段から得られた画像データに基づいて作成される画像の色分解成分毎のレーザ光を、後述する画像形成部３の感光体に向けて照射することで、感光体の表面を露光するものである。

画像形成部３は、露光部２の下方に位置しており、画像形成装置１に対して着脱可能に構成された複数のプロセスユニット３１を備えている。各プロセスユニット３１は、表面上にトナーを担持可能な、感光体ドラム３２と、感光体ドラム３２の表面を一様に帯電させる帯電ローラ３３と、感光体ドラム３２の表面にトナーを供給する現像装置３４と、感光体ドラム３２の表面をクリーニングするための感光体クリーニングブレード３５等で構成されている。
なお、各プロセスユニット３１は、カラー画像の色分解成分であるイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの異なる色に対応した４つのプロセスユニット３１（３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｂｋ）からなっており、これらは異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっているため、符号は省略している。

転写部４は、画像形成部３の直下に位置する。この転写部４は、駆動ローラ４１及び従動ローラ４２に周回走行可能に張架されている無端状の中間転写ベルト４３、中間転写ベルト４３の表面をクリーニングするクリーニングブレード４４、各プロセスユニット３１の感光体ドラム３２に対して中間転写ベルト４３を挟んだ対向位置に配置されている一次転写ローラ４５等で構成されている。各一次転写ローラ４５はそれぞれの位置で中間転写ベルト４３の内周面を押圧しており、中間転写ベルト４３の押圧された部分と各感光体ドラム３２とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。

また、中間転写ベルト４３の駆動ローラ４１と、中間転写ベルト４３を挟んで駆動ローラ４１に対向した位置には二次転写ローラ４６が配設されている。二次転写ローラ４６は中間転写ベルト４３の外周面を押圧しており、二次転写ローラ４６と中間転写ベルト４３とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。更に、クリーニングブレード４４によってクリーニングされた廃トナーを収容する廃トナーボックス４７が、中間転写ベルト４３の下方に廃トナー移送ホースを介して配設されている。

給紙部５は、画像形成装置１の下部に位置しており、記録用紙Ｐを収容した給紙カセット５１や、給紙カセット５１から記録用紙Ｐを搬出する給紙ローラ５２等からなっている。

搬送路６は、給紙部５から搬出された記録用紙Ｐを搬送する搬送経路であり、一対のレジストローラ６１の他、後述する排出部８に至るまで、搬送ローラ対が搬送路６の途中に適宜配置されている。

定着部７は、加熱源７１によって加熱される定着ローラ７２、その定着ローラ７２を加圧可能な加圧ローラ７３等を有している。

排出部８は、画像形成装置１の搬送路６の最下流に設けられる。この排出部８には、記録用紙Ｐを外部へ排出するための一対の排紙ローラ８１と、排出された記録媒体をストックするための排紙トレイ８２とが配設されている。

以下、図１を参照して上記画像形成装置１の基本的動作について説明する。

画像形成装置１において、画像形成動作が開始されると、各プロセスユニット３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｂｋの感光体ドラム３２の表面に静電潜像が形成される。各感光体ドラム３２に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。各感光体ドラム３２上に形成された静電潜像に、各現像装置３４によってトナーが供給されることにより、静電潜像は顕像であるトナー画像（現像剤像）として可視像化される。

次いで、転写部４の駆動ローラ４１が図の反時計回りに回転駆動されることにより、中間転写ベルト４３が図の矢印Ａで示す方向に走行駆動される。また、各一次転写ローラ４５には、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ４５と各感光体ドラム３２との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各プロセスユニット３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｂｋの感光体ドラム３２上に形成された各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト４３上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト４３の表面には、フルカラーのトナー画像が形成される。

一方、画像形成動作が開始されると、画像形成装置１の下部では、給紙部５の給紙ローラ５２が回転駆動することによって、給紙カセット５１に収容された記録用紙Ｐが搬送路６に送り出される。搬送路６に送り出された記録用紙Ｐは、レジストローラ６１によってタイミングを計られて、二次転写ローラ４６とそれに対向する駆動ローラ４１との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ４６には、中間転写ベルト４３上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト４３上のトナー画像が記録用紙Ｐ上に一括して転写される。

トナー画像が転写された記録用紙Ｐは、定着部７へと搬送され、加熱源７１によって加熱されている定着ローラ７２と加圧ローラ７３とによって記録用紙Ｐが加熱及び加圧されてトナー画像が記録用紙Ｐに定着される。そして、トナー画像が定着された記録用紙Ｐは、定着ローラ７２から分離され、搬送ローラ対によって搬送され、排出部８において排紙ローラ８１によって排紙トレイ８２へと排出される。また、転写後の中間転写ベルト４３上に付着している残留トナーは、クリーニングブレード４４等によって除去される。除去されたトナーは、スクリューや廃トナー移送ホース等により廃トナーボックス４７へ搬送され回収される。

以上の説明は、記録用紙Ｐ上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニット３１を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

このような画像形成装置においては、感光体ドラム３２の回転動作や中間転写ベルト４３を作動させるための駆動ローラ４１の回転動作、その他に給紙動作、画像読み取り動作、排紙動作等、各工程で記録用紙Ｐへの画像形成のための所定の動作を行う被駆動部材を作動させるため、モータ等の複数の駆動装置が用いられている。そして、駆動装置の駆動力を被駆動部材に伝えるための駆動伝達装置が備えられている。以下では、本発明に係る駆動伝達装置について詳述する。

図２は本発明の第一実施形態に係る駆動伝達装置を示した図で、（ａ）図と（ｂ）図はそれぞれ別方向からの斜視図、（ｃ）図は概略断面図である。

駆動伝達装置は、第一駆動伝達部材１０１と、第二駆動伝達部材１０２と、第一軸受け１０３及び第二軸受け１０４とを備える。第一駆動伝達部材１０１と第二駆動伝達部材１０２は、それぞれ、内周に軸部材が挿入される軸孔１０１ｐ，１０２ｐを有し、外周面にギヤ歯部１０１ｄ，１０２ｎを有する円筒状のギヤ部材である。本実施形態では、第二駆動伝達部材１０２が、モータ等からの駆動力が入力される入力側、第一駆動伝達部材１０１が、駆動力伝達先である感光体ドラム３２等へ駆動力を出力（伝達）する出力側となっている。第一駆動伝達部材１０１が第二駆動伝達部材１０２に嵌合しており、第一駆動伝達部材１０１の一端側と第二駆動伝達部材１０２に、軸受けとしての第一軸受け１０３が圧入されている。第一駆動伝達部材１０１の他端側には、第二軸受け１０４が圧入されており、第一駆動伝達部材１０１、第二駆動伝達部材１０２、第一軸受け１０３、第二軸受け１０４が同軸上に結合されている。
第一軸受け１０３は外径部分１０３ａ、内径部分１０３ｂ、第二軸受け１０４は外径部分１０４ａ、内径部分１０４ｂをそれぞれ有する。

大径の第二駆動伝達部材１０２に比べて、小径の第一駆動伝達部材１０１にかかる負荷トルクは大きく、第一駆動伝達部材１０１は第二駆動伝達部材１０２よりも剛性の高い材料を使用する必要がある。このため、第一駆動伝達部材１０１には金属を用い、第二駆動伝達部材１０２には樹脂を用いる構成が考えられる。
本実施例では、第一駆動伝達部材１０１には鉄―炭素―銅系焼結金属（ＳＭＦ４０４０等）、第二駆動伝達部材１０２にはＰＯＭ（ジュラコン（登録商標）ＳＷ−０１等）を使用した。ただし、上記の駆動伝達部材の材料の組み合わせは一例であり、上記の組み合わせに限定されるものではない。

今回の実施例の代表的な寸法を示す。第一駆動伝達部材１０１のギヤ歯部１０１ｄの歯先円直径Ｈはφ２０．０９［０／−０．１３］、有効歯部の幅寸法Ｂは１７．４［±０．１］、第二駆動伝達部材１０２のギヤ歯部１０２ｎの歯先円直径Ｋはφ５２．３７［０／−０．１９］、有効歯幅Ｊは１２．９［±０．１］である。また、第一軸受１０３、第二軸受け１０４は、軸部材にそれと同心円上の外周面を有するように取り付けられる。ここでは、第一軸受け１０３、第二軸受け１０４として、玉軸受を使用し、それぞれの外径、内径は、１０３ａ：φ１２［０／−０．００８］、１０３ｂ：φ８［０／−０．００８］、１０４ａ：φ１６［０／−０．００８］、１０４ｂ：φ８［０／−０.００８］である。

図３は第一実施形態に係る駆動伝達装置の第一駆動伝達部材１０１を示した斜視図である。

図３に示すように、第一駆動伝達部材１０１は、軸方向に延びる凸形状１０１ａを４箇所に有する。各凸形状１０１ａと凸形状１０１ａの間には溝１０１ｂが設けられており、各凸形状１０１ａは、溝１０１ｂによって分断された、第一駆動伝達部材１０１の同軸上の中空の円筒形状の一部分である。凸形状１０１ａの根元部分の内径側には、軸方向に直交する突き当て面１０１ｃが配置されている。

図４は第一実施形態に係る駆動伝達装置の第二駆動伝達部材１０２を示した図で、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は（ａ）図の裏側から見た斜視図である。

第二駆動伝達部材１０２は、リブ１０２ａを４箇所に有し、各リブ１０２ａの間の４箇所に、凹形状としての円弧状の溝１０２ｂを有する。第二駆動伝達部材１０２の外周に存在する中空の円筒形状を外円１０２ｋとすると、この外円１０２ｋの内径側には、４つのリブ１０２ａで外円１０２ｋの内周面に支持された中央部分である、中空の円筒形状の内円１０２ｇが配置され、内円１０２ｇには、第一駆動伝達部材１０１の突き当て面１０１ｃが突き当たる軸方向に直交する方向の被突き当て面１０２ｃが設けられる。内円１０２ｇの外径部分１０２ｈと、外円１０２ｋの内径部分１０２ｊに挟まれた位置に溝１０２ｂが設けられている。内円１０２ｇの外径部分１０２ｈは、第一駆動伝達部材１０１の凸形状１０１ａと嵌合し、内円１０２ｇの内径部分１０２ｉは、第一駆動伝達部材１０１、第
一軸受け１０３および第二軸受け１０４と同軸上に配置される。また、各リブ１０２ａは、内円１０２ｇよりも第一軸受け１０３が圧入される側の軸方向へ延伸しており、その内円１０２ｇから延伸する部分の内径面１０２ｒは、圧入される第一軸受け１０３の外径部分１０３ａが圧接する面となっている。

第一駆動伝達部材１０１の各凸形状１０１ａが第二駆動伝達部材１０２の各溝１０２ｂに挿入されて、両者は嵌合する。また、第一駆動伝達部材１０１の突き当て面１０１ｃを第二駆動伝達部材１０２の被突き当て面１０２ｃに突き当てた状態で、両者は嵌合する。

図５は第一実施形態に係る駆動伝達装置を正面から見た図で、（ａ）図は第一駆動伝達部材１０１、（ｂ）図は第二駆動伝達部材１０２、（ｃ）図は駆動伝達装置全体を示した図である。

図５（ａ）に示すように、溝１０１ｂの横幅は寸法Ａ１で表される。また、図５（ｂ）に示すように、リブ１０２ａの横幅は寸法Ａ２で表される。
図５（ｃ）に示すように、第一駆動伝達部材１０１の凸形状１０１ａが第二駆動伝達部材１０２の溝１０２ｂに挿入されて両者は嵌合し、第一駆動伝達部材１０１の溝１０１ｂには、第二駆動伝達部材１０２のリブ１０２ａが挿入される。（なお、図５ｃの線Ｖ−Ｖ’、線Ｗ−Ｗ’は、図７、図８で示す断面図の切断面である。）

溝１０１ｂの幅Ａ１と第二駆動伝達部材１０２のリブ１０２ａの幅Ａ２の寸法は同じであり、寸法公差はそれぞれ[＋０．１／＋０．２]、[−０．１／−０．２]に設定している。
溝１０１ｂ、リブ１０２ａ、それぞれの幾何公差は、第一駆動伝達部材１０１、第二駆動伝達部材１０２、それぞれの中心軸を基準として、共に対称度０．１である。また、溝１０１ｂ、リブ１０２ａの垂直度は、いずれかの溝の中心を基準として、共に垂直度０．１である。

このように、寸法公差および幾何公差を小さく設定した理由は、第一駆動伝達部材１０１と第二駆動伝達部材１０２の嵌合性を良くし、第一駆動伝達部材１０１の各凸形状１０１ａ、第二駆動伝達部材の各リブ１０２ａ間で均等に駆動力を伝達するためである。これにより、第一駆動伝達部材１０１と第二駆動伝達部材１０２の結合後の振れや偏心を最小限に抑える効果もある。

また、第一実施形態の駆動伝達装置では、第一駆動伝達部材１０１、第二駆動伝達部材１０２は、それぞれ凸部（リブ）と溝を各４箇所に配置していたが、駆動伝達部材同士が嵌合するためには、少なくとも２つあればよい。

図６は、第一実施形態に係る駆動伝達装置の第一駆動伝達部材１０１を示す図で、（ａ）図は真横から見た図、（ｂ）図は真横からの断面図である。

図６（ａ）および（ｂ）に示すように、第一駆動伝達部材１０１は、ギヤ歯部１０１ｄを有し、その有効歯幅をＢ、歯底部１０１ｆの円直径をＤで表している。また、図６（ａ）に示すように、凸形状１０１ａの外径部分を１０１ｈ、その直径をＣ１で表している。凸形状１０１ａとギヤ歯部１０１ｄの間に軸方向寸法Ｅ１の厚み１０１ｅを有している。

歯底部の円直径寸法Ｄと凸形状１０１ａの外径部分１０１ｈの寸法Ｃ１の関係において、Ｄ＜Ｃ１の時は、ギヤ歯部１０１ｄの凸形状１０１ａ側の軸方向端部１０１ｆは、突き当て部１０１ｃの根元位置（溝１０１ｂの底位置）から、少なくとも1ｍｍの間隔を設ける必要がある。このため、厚み１０１ｅを設定している。理由は、第一駆動伝達部材１０１が歯車の場合、Ｄ＜Ｃ１の条件下では、厚み１０１ｅがなければ、加工が困難なためである。なお、Ｄ＞Ｃ１の場合は、厚み１０１ｅは設けなくてもよい。

図６（ｂ）に示すように、第一駆動伝達部材１０１の軸孔１０１ｐには、その軸方向一端部側（図の左端部側）に第二軸受け１０４を圧入する取付孔１０１ｊ、他端部側（図の右端部側）の凸形状１０１ａの内周に第一軸受け１０３を圧入する圧入孔１０１ｇが存在し、それぞれの内径をＦ、Ｇ１で表している。これらの取付孔１０１ｊ、圧入孔１０１ｇの寸法および同軸度に関しては、第一駆動伝達部材１０１の外径と同軸の円形状であるため、高い精度で加工ができる。

図７は第一実施形態に係る駆動伝達装置を図５（ｃ）の線断面Ｖ−Ｖ’で切断した断面図で、（ａ）図は第二駆動伝達部材１０２のみを示した図、（ｂ）図は駆動伝達装置全体を示した図である。

図７（ａ）に示すように、第二駆動伝達部材１０２には、外円１０２ｋ、内円１０２ｇ、その間に溝１０２ｂがそれぞれ配置されている。内円１０２ｇの内径部分を１０２ｉ、外径部分を１０２ｈ、外径寸法をＧ２で示している。外円１０２ｋの内径部分１０２ｊの内径寸法をＣ２で示している。

第一駆動伝達部材１０１の凸形状１０１ａは、第二駆動伝達部材１０２の溝１０２ｂに挿入されて嵌合する。この時、凸形状１０１ａの外径部分１０１ｈと内径部分１０１ｉは、第二駆動伝達部材１０２の、外円１０２ｋの内径部分１０２ｊと内円１０２ｇの外径部分１０２ｈにそれぞれ面する。外円１０２ｋの内径部分１０２ｊの寸法がＣ２、内円１０２ｇの外径部分１０２ｈが寸法Ｇ２でそれぞれ表され、凸形状１０１ａの外径部分１０１ｈは寸法Ｃ１、凸形状１０１ａの内径部分１０１ｉが寸法Ｇ１で表される（１０１ａ、１０１ｇ、１０１ｈ、１０１ｉ、Ｃ１、Ｇ１は図６ｂ参照）。

それぞれの寸法Ｃ１とＣ２およびＧ１とＧ２は、凸形状１０１ａの外径部分１０１ｈと外円１０２ｋの内径部分１０２ｊおよび、凸形状１０１ａの内径部分１０１ｉと内円１０２ｇの外径部分１０２ｈの間のいずれか一方に、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの隙間が出来るように設定されている（ただし、材料の熱膨張はこの時点で考慮していない）。

これにより、第一駆動伝達部材１０１と第二駆動伝達部材１０２を嵌合させる際に、一定の隙間が両者にできて作業性が向上するため、両者を嵌合させやすくなる。

また、嵌合状態で一定の隙間が両者にできることで、内側の部材の方が熱膨張しやすい場合にも、両者の熱膨張による寸法の増加量の差がこの隙間以下であれば、両者の間に応力が発生しにくい。このため、駆動伝達時の第一駆動伝達部材１０１と第二駆動伝達部材１０２の振れや偏心を最小限に抑えることができるという効果がある。

本発明の実施形態では、熱膨張係数が、第一駆動伝達部材１０１＜第二駆動伝達部材１０２に設定されている。小径の第一駆動伝達部材１０１は、第二駆動伝達部材１０２よりもより強度が求められており、上記設定により、第一駆動伝達部材１０１の熱環境による強度変化を小さくし、その強度を保つ事ができる。

上記設定の場合、熱膨張により、寸法Ｇ１と寸法Ｇ２の寸法差が小さくなり、寸法Ｃ２と寸法Ｃ１の寸法差が大きくなる。このため、熱膨張前の寸法は、寸法Ｇ１とＧ２の寸法差が０．１ｍｍ〜０．３ｍｍになる様に設定し、寸法Ｃ２とＣ１の寸法は同じに設定する。熱膨張により、寸法Ｃ２とＣ１の寸法差は広がるので、膨張前は両者の寸法差はできるだけ小さいほうがよく、その寸法を同じにする事により、両者の隙間をできる限り小さくし、揺れや偏心を最小限に抑える事ができる。ただし、寸法Ｇ１が寸法Ｇ２より大きく設定する事はもちろんである。また、寸法Ｃ２と寸法Ｃ１を同じとしたが、成形による実物の誤差が出る事はもちろんである。

第一駆動伝達部材１０１は焼結金属であり、熱膨張係数は１６×１０^-6［１／℃］、想定使用温度５０［℃］（基準温度２０℃）とすると、凸形状１０１ａの内径部分１０１ｉの寸法Ｇ１（φ１６；交差は含まない）は約０．００７７ｍｍ増加する。一方で、第二駆動伝達部材１０２はＰＳＷ−０１で、熱膨張係数は１１×１０^-5［１／℃］、想定使用温度５０［℃］（基準温度２０℃）とすると、内円１０２ｇの外径寸法Ｇ２（φ１６）は約０．０５２８ｍｍ増加する。したがって、熱膨張によってＧ２とＧ１の寸法差が約０．０４５１ｍｍ（＝０．０５２８ｍｍ−０．００７７ｍｍ）小さくなるが、隙間を０．１〜０．３ｍｍ確保しているので、第一駆動伝達部材１０１と第二駆動伝達部材１０２の間には一定量の隙間が存在し、応力は発生しにくい。

また、今回の実施例とは異なるが、熱膨張係数が、第一駆動伝達部材１０１＞第二駆動伝達部材１０２の場合についても考える。この場合、熱膨張により、寸法Ｃ２と寸法Ｃ１の寸法差が小さくなり、寸法Ｇ１と寸法Ｇ２の寸法差が大きくなる。このため、熱膨張前の寸法は、寸法Ｃ１とＣ２の寸法差が０．１ｍｍ〜０．３ｍｍになる様に設定し、寸法Ｇ１とＧ２の寸法は同じに設定する。熱膨張により、寸法Ｇ１とＧ２の寸法差は広がるので、膨張前は両者の寸法差はできるだけ小さいほうがよく、その寸法を同じにする事により、両者の隙間をできる限り小さくし、揺れや偏心を最小限に抑える事ができる。ただし、寸法Ｃ２が寸法Ｃ１より大きく設定する事はもちろんである。また、寸法Ｇ１と寸法Ｇ２を同じとしたが、成形による実物の誤差が出る事はもちろんである。

第一駆動伝達部材１０１はＰＯＭとし、熱膨張係数は１１×１０^-5［１／℃］、想定使用温度５０［℃］（基準温度２０℃）とすると、外円１０２ｋの内径部分１０２ｊの寸法Ｃ２（φ２０）は約０．０６６０ｍｍ増加する。一方で、第二駆動伝達部材１０２を焼結金属とすると、熱膨張係数は１６×１０^-6［１／℃］、想定使用温度５０［℃］（基準温度２０℃）とすると、外円１０２ｋの内径部分１０２ｊの寸法Ｃ２は約０．００９６ｍｍ増加する。したがって、熱膨張によってＣ１とＣ２の間の寸法差が約０．０５６４ｍｍ（＝０．０６６０ｍｍ−０．００９６ｍｍ）小さくなるが、隙間を０．１〜０．３ｍｍ確保しているので、第一駆動伝達部材１０１と第二駆動伝達部材１０２の間には一定量の隙間が存在し、応力は発生しにくい。

図８は第一実施形態に係る駆動伝達装置を図５（ｃ）の線断面Ｗ−Ｗ’で切断した断面図で、（ａ）図は第二駆動伝達部材１０２のみを示した図、（ｂ）図は駆動伝達装置全体を示した図である。

図８（ａ）に示すように、被突き当て面１０２ｃは、第二駆動伝達部材１０２の軸方向と直交する第一駆動伝達部材１０１側（図の左側）の端面１０２ｆよりも寸法Ｅ２の分だけ、軸方向内部側（図の右側）に位置している（被突き当て面１０２ｃは、第一駆動伝達部材１０１の突き当て面１０１ｃと接触する）。寸法Ｅ２は、第一駆動伝達部材１０１の凸形状１０１ａとギヤ歯部１０１ｄとの間の厚み１０１ｅの寸法Ｅ１よりも大きくなるように設定している。これにより、第一駆動伝達部材１０１と第二駆動伝達部材１０２の嵌合時に、第一駆動伝達部材１０１のギヤ歯部１０１ｄの有効歯幅開始位置（嵌合方向先端位置）を、上記第二駆動伝達部材１０２の第一駆動伝達部材１０１側の端面１０２ｆと同位置又はそれよりも軸方向内部側に配置することができる（１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆ、Ｅ１は図６ａ参照）。

第一駆動伝達部材１０１と第二駆動伝達部材１０２は、第一駆動伝達部材１０１の４つの凸形状１０１ａを第二駆動伝達部材１０２の４つの溝１０２ｂ内に挿入することで、互いに嵌合される。このとき、第一駆動伝達部材１０１の突き当て面１０１ｃが第二駆動伝達部材１０２の被突き当て面１０２ｃに突き当てられることで、第二駆動伝達部材１０２に対する第一駆動伝達部材１０１の図７（ｂ）における右スラスト方向の移動が規制されている。

第一軸受け１０３は、第二駆動伝達部材１０２の第一駆動伝達部材１０１を嵌合する側とは反対側から組み付けされることで、互いに嵌合された第一駆動伝達部材１０１及び第二駆動伝達部材１０２の各軸孔１０１ｐ，１０２ｐに対し圧入される。第一軸受け１０３が圧入された状態では、第一軸受け１０３の外径部分１０３ａが、第一駆動伝達部材１０１の圧入孔１０１ｇと第二軸受け１０４の各リブ１０２ａの内径面１０２ｒに対し圧接される（図７（ｂ）、図８（ｂ）参照）。ここでは、第一軸受け１０３が引き抜き強さ１０Ｎ以上で圧入されることで、第一駆動伝達部材１０１及び第二駆動伝達部材１０２に対する第一軸受け１０３の図７（ｂ）における右スラスト方向への移動が規制されている。

また、第二軸受け１０４は、第一駆動伝達部材１０１の第二駆動伝達部材１０２に嵌合する側の端部とは反対側の端部に組み付けられることで、第一駆動伝達部材１０１の軸孔１０１ｐ、詳しくは取付孔１０１ｊに対して圧入される（図７（ｂ）参照）。ここでは、第二軸受け１０４が引き抜き強さ１０Ｎ以上で圧入されることで、第一駆動伝達部材１０１に対する第二軸受け１０４の図７（ｂ）における左スラスト方向への移動が規制されている。

第一駆動伝達部材１０１、第二駆動伝達部材１０２、第一軸受け１０３および第二軸受け１０４は同軸上に配置されるが、それぞれの内径寸法、Ｆ，Ｇ１、Ｇ２および、第一軸受け、第二軸受けの外径、内径は、高い精度で加工ができ、寸法公差・幾何公差は小さく設定できる。
このため、第一軸受け１０３を第一駆動伝達部材１０１と第二駆動伝達部材１０２に、第二軸受け１０４を第一駆動伝達部材１０１にそれぞれ圧入することで、これらを高い精度で同軸上に結合でき、駆動伝達時の振れや偏心を抑えることができる（Ｆ、Ｇ１は図６ｂ参照）

本発明のそれ以外の実施形態として、同軸上に配置された三つの駆動伝達部材、第一駆動伝達部材１０１、第二駆動伝達部材１０２および第三駆動伝達部材１０５を有する三段構造の駆動伝達装置の二つの実施形態について示す。

図９および図１０は本発明の三段構造の駆動伝達装置を示した断面図で、図９は第二実施形態について示した図、図１０は第三実施形態について示した図である。

図９（ａ）に示す第二実施形態の駆動伝達装置では、第二軸受け１０４、第一駆動伝達部材１０１、第二駆動伝達部材１０２、第一軸受け１０３、第三駆動伝達部材１０５、第三軸受け１０６が、この順で図の上側から同軸上に結合されている。図９（ａ）は、図５（ｃ）の線断面Ｖ−Ｖ’に相当する箇所で切断した断面図である。

なお、第三駆動伝達部材１０５が、モータ等からの駆動力が入力される入力側、第一駆動伝達部材１０１及び第二駆動伝達部材１０２が、駆動力伝達先である感光体ドラム等へ駆動力を出力（伝達）する出力側となっている。

第二実施形態の第一駆動伝達部材１０１では、第一実施形態で各４つずつ配置された凸形状１０１ａと溝１０１ｂが、各２つずつ配置されている。そして、二つの凸形状１０１ａは、第二駆動伝達部材１０２の溝１０２ｂを貫通して、第三駆動伝達部材１０５に嵌合する長さで設けられている。

また、第一実施形態の第一駆動伝達部材１０１と同様、凸形状１０１ａが配置される側とは軸方向の反対側に、第二軸受け１０４が圧入されるための取付孔１０１ｊを有する。

また、第二駆動伝達部材１０２には２つの凹形状としての溝１０２ｂと２つの凸形状１０２ｑが設けられている。溝１０２ｂには、第一駆動伝達部材１０１の凸形状１０１ａが挿入されて両者が嵌合する。また、凸形状１０２ｑは第三駆動伝達部材１０５が配置される側に設けられている。

第三駆動伝達部材１０５は、図９（ｂ）に示すように、第一実施形態の第二駆動伝達部材１０２と同様の構成をしており、リブ１０５ａを４箇所に有し、各リブの間の４箇所に凹形状としての溝１０５ｂを有する。そして、４箇所のリブ１０５ａに支持された中央部分には、内円１０５ｃを有する。

第一駆動伝達部材１０１の２つの凸形状１０１ａは、第二駆動伝達部材１０２の各溝１０２ｂを貫通して第三駆動伝達部材１０５の溝１０５ｂのうちの２つに挿入され、第一駆動伝達部材１０１は、第二駆動伝達部材１０２および第三駆動伝達部材１０５と嵌合する。

第二駆動伝達部材１０２の２つの凸形状１０２ｑは、第三駆動伝達部材１０５の溝１０５ｂのうち、凸形状１０１ａが挿入される以外の２つの溝１０５ｂに挿入され、第二駆動伝達部材１０２と第三駆動伝達部材１０５が嵌合する。

第一駆動伝達部材１０１の凸形状１０１ａと第二駆動伝達部材１０２を第一軸受け１０３の外周面として第一軸受け１０３が圧入され、２つの部材が精度よく結合されている。

また、第一駆動伝達部材１０１の凸形状１０１ａ、第二駆動伝達部材１０２の凸形状１０２ｑ、そして図９（ｃ）に示す第三駆動伝達部材１０５のリブ１０５ａの内径面１０５ｒを第三軸受け１０６の外周面として、第三軸受け１０６が圧入され、３つの部材がそれぞれ精度よく結合されている。

第二実施形態の駆動伝達装置において、３つの軸受けはそれぞれ以下の様な働きをする。
第二軸受け１０４と第三軸受け１０６は、駆動伝達装置の軸方向両側にそれぞれ圧入されている。これにより、駆動伝達装置に軸部材が挿入された際、軸部材によって、駆動伝達装置の軸方向両端に配置される第一駆動伝達部材１０１と第二駆動伝達部材１０２が回転可能に保持される。
また、第一軸受け１０３が、第二駆動伝達部材１０２が配置される部分に圧入されることで、第二駆動伝達部材１０２が軸部材に対して回転可能に保持される。

以上より、３つの駆動伝達部材は軸部材によって回転可能に保持され、駆動伝達装置は、軸部材より伝達された駆動力を正しく伝達することができる。

第三軸受け１０６は、第三駆動伝達部材１０５の内円１０５ｃで、第一駆動伝達部材１０１および第二駆動伝達部材１０２が配置される側の面とは逆の面１０５ｄに突き当てられて圧入されている。

なお、第二実施形態の駆動伝達装置では、第三駆動伝達部材１０５の溝１０５ｂを４つとしたが、溝１０５ｂが二つの構成も考えられる。この場合、一つの溝１０５ｂに対して、第一駆動伝達部材１０１の凸形状１０１ａと第二駆動伝達部材１０２の凸形状１０２ｑが一つずつ挿入されて３部材が嵌合する。

図１０に示す第三実施形態の駆動伝達装置では、これまでの実施形態とは逆に、第一駆動伝達部材が４つの凹形状としての溝１０１ｑを有し、第二駆動伝達部材１０２が有する４つの凸形状１０２ｓが挿入されて両部材が嵌合する。

第一駆動伝達部材１０１は、図４等の第一実施形態の駆動伝達装置と同様、内部に内円１０１ｒを有する。内円１０１ｒの部分には、第二軸受け１０４が、第一駆動伝達部材１０１のリブと第二駆動伝達部材１０２の凸形状１０２ｓを第二軸受け１０４の外周面として圧入され、第一駆動伝達部材１０１と第二駆動伝達部材１０２が精度よく結合されている。

第二駆動伝達部材１０２は、凸形状１０２ｓが配置される側とは反対側で第三駆動伝達部材１０５が配置される側に、４つの凸形状１０２ｑを有する。

第三駆動伝達部材１０５は、第二実施形態の第三駆動伝達部材１０５と同様、リブ１０５ａを４箇所に有し、各リブの間の４箇所に凹形状としての溝１０５ｂを有する。そして、４箇所のリブ１０５ａに支持された中央部分には、内円１０５ｃを有する。

第二駆動伝達装置１０２の各凸形状１０２ｑが、第三駆動伝達部材１０５の各溝１０５ｂに挿入されて両者は嵌合する。

また、第二駆動伝達部材１０２の凸形状１０２ｑ、そして第三駆動伝達部材１０５のリブ１０５ａを第三軸受け１０６の外周面として、第三軸受け１０６が圧入され、第二駆動伝達部材１０２と第三駆動伝達部材１０５が精度よく結合されている。

第三実施形態の駆動伝達装置においては、駆動伝達装置の中央に配置される駆動伝達部材である第二駆動伝達部材１０２が軸方向両側に凸形状を有し、軸方向両側に配置された第一駆動伝達部材１０１、第三駆動伝達部材１０５のそれぞれの溝と嵌合している。

また、軸方向両端には第二軸受け１０４と第三軸受け１０６がそれぞれ配置されており、第二軸受け１０４によって第二駆動伝達部材１０２と第一駆動伝達部材１０１が、第三軸受け１０６によって第二駆動伝達部材１０２と第三駆動伝達部材１０５がそれぞれ結合され、三つの駆動伝達部材が軸部材に対して回転可能に保持されることになる。

この様な構造により、第二実施形態で配置された第一軸受け１０３を配置することなく、三つの駆動伝達部材が軸部材に対して回転可能に保持される。

なお、第三実施形態の各駆動伝達部材の凸形状、溝をそれぞれ４つずつとしたが、少なくとも２つあればよい。

図１１は本発明の第四実施形態に係る駆動伝達装置の構成を示す図で、本発明の第二実施形態の線断面Ｖ−Ｖ’に相当する箇所で切断した断面図である。
図１１に示す第四実施形態の駆動伝達装置は、上記各実施形態とは異なり、軸受けを有していない。すなわち、第四実施形態では、軸部材１０７が、第一駆動伝達部材１０１及び第二駆動伝達部材１０２の各軸孔１０１ｐ，１０２ｐに対して、軸受けを介さずに直接圧入されている。この場合、精度良く形成される各軸孔１０１ｐ，１０２ｐに対して軸部材１０７を圧入することで、軸部材１０７、第一駆動伝達部材１０１及び第二駆動伝達部材１０２を高い精度で同軸上に結合することが可能である。また、第一駆動伝達部材１０１と第二駆動伝達部材１０２は、上記実施形態と同様に、凸形状１０１ａと溝１０２ｂとの隙間嵌めで互いに結合することで、熱膨張に伴う応力負荷の発生を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。上述の実施形態では、第一駆動伝達部材１０１及び第二駆動伝達部材１０２をギヤ部材としているが、これに限らず、ベルトを用いて駆動伝達するプーリなどであってもよい。
本発明に係る画像形成装置は、図１に示すカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。

１ 画像形成装置
１０１ 第一駆動伝達部材
１０１ａ 凸形状
１０１ｂ 溝
１０１ｃ 突き当て面
１０１ｐ 軸孔
１０２ 第二駆動伝達部材
１０２ａ リブ
１０２ｂ 溝（凹形状）
１０２ｃ 被突き当て面
１０２ｇ 内円
１０２ｈ 内円の外径部分
１０２ｊ 外円の内径部分
１０２ｋ 外円
１０２ｐ 軸孔
１０３ 第一軸受け（軸受け）
１０４ 第二軸受け
１０５ 第三駆動伝達部材
１０５ｂ 溝（凹形状）
１０６ 第三軸受け
１０７ 軸部材

特開平１１−２１８１９５号公報 特許第４４３５０９３号公報

Claims (10)

1. 駆動装置の駆動力を伝達する第一駆動伝達部材と第二駆動伝達部材とを備えた駆動伝達装置において、
   前記第一駆動伝達部材と前記第二駆動伝達部材は、同軸上に配設され、それぞれ異なる径を有して異なる材料からなる駆動伝達部材であって、第一駆動伝達部材は少なくとも二つの凸形状を備え、第二駆動伝達部材は少なくとも二つの凹形状を備え、前記の各凸形状を各凹形状に嵌合させて第一駆動伝達部材と第二駆動伝達部材を結合し、第一駆動伝達部材と第二駆動伝達部材の各軸孔に対し、軸部材、又は軸部材にそれと同心円上の外周面を有するように取り付けられる部材を圧入することで互いに結合させることを特徴とする駆動伝達装置。
2. 前記軸部材にそれと同心円上の外周面を有するように取り付けられる部材を、軸受けとした請求項１記載の駆動伝達装置。
3. 前記凸形状と前記凹形状との間に０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの隙間を有する請求項１または２に記載の駆動伝達装置。
4. 前記凸形状は、前記第一駆動伝達部材と同軸上の中空の円筒形状の一部分であって、
   前記第二駆動伝達部材は、前記第二駆動伝達部材と同軸上に配置される中空の円筒形状の外円と内円を有し、前記外円は前記内円の外周側に配置され、前記凹形状は前記外円の内径部分と前記内円の外径部分に挟まれた部分であって、
   前記第一駆動伝達部材の膨張係数は、前記第二駆動伝達部材の膨張係数よりも小さく、
   前記凸形状の内径は前記内円の外径よりも０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ大きく、前記外円の内径と前記凸形状の外径は同じ大きさである請求項３記載の駆動伝達装置。
5. 前記凸形状は、前記第一駆動伝達部材と同軸上の中空の円筒形状の一部分であって、
   前記第二駆動伝達部材は、前記第二駆動伝達部材と同軸上に配置される中空の円筒形状の外円と内円を有し、前記外円は前記内円の外周側に配置され、前記凹形状は前記外円の内径部分と前記内円の外径部分に挟まれた部分であって、
   前記第一駆動伝達部材の膨張係数は、前記第二駆動伝達部材の膨張係数よりも大きく、
   前記外円の内径は前記凸形状の外径よりも０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ大きく、前記凸形状の内径と前記内円の外径は同じ大きさである請求項３記載の駆動伝達装置。
6. 前記第一駆動伝達部材は、突き当て面を前記第二駆動伝達部材の被突き当て面に突き当てて嵌合し、前記被突き当て面を第二駆動伝達部材の軸方向と直交する第一駆動伝達部材側の端面あるいは当該端面よりも軸方向内部側へ窪んだ面とした請求項１から５いずれか１項に記載の駆動伝達装置。
7. 前記軸受けを軸部材に２つ取り付け、各軸受けの少なくとも一方を、前記第一駆動伝達部材と前記第二駆動伝達部材の各軸孔に圧入した請求項２に記載の駆動伝達装置。
8. 駆動装置の駆動力を伝達する第三駆動伝達部材を備え、前記第一駆動伝達部材と前記第二駆動伝達部材と前記第三駆動伝達部材は、同軸上に配設され、それぞれ異なる径を有して異なる材料からなる駆動伝達部材であって、前記第三駆動伝達部材は少なくとも二つの凹形状を備え、前記第一駆動伝達部材の凸形状に、前記第二駆動伝達部材の凹形状と第三駆動伝達部材の凹形状を共に嵌合させて各駆動伝達部材を結合し、第一駆動伝達部材と第二駆動伝達部材と第三駆動伝達部材の各軸孔に対し、軸部材、又は軸部材にそれと同心円上の外周面を有するように取り付けられる部材を圧入することで互いに結合させる請求項１から７いずれか１項に記載の駆動伝達装置。
9. 駆動装置の駆動力を伝達する第一駆動伝達部材と第二駆動伝達部材と第三駆動伝達部材とを備えた駆動伝達装置において、
   前記第一駆動伝達部材と前記第二駆動伝達部材と前記第三駆動伝達部材は、同軸上に配設され、それぞれ異なる径を有して異なる材料からなる駆動伝達部材であって、第一駆動伝達部材は少なくとも二つの凹形状を備え、第二駆動伝達部材は凸形状を軸方向両端にそれぞれ二つずつ備え、第三駆動伝達部材は少なくとも二つの凹形状を備え、前記の各凸形状を各凹形状に嵌合させて、第二駆動伝達部材と第一駆動伝達部材および第三駆動伝達部材を結合し、第一駆動伝達部材と第二駆動伝達部材と第三駆動伝達部材の各軸孔に対し、軸部材、又は軸部材にそれと同心円上の外周面を有するように取り付けられる部材を圧入することで互いに結合させることを特徴とする駆動伝達装置。
10. 前記駆動装置と、請求項１から９いずれか１項に記載の駆動伝達装置と、前記駆動伝達装置を介して、前記駆動装置により駆動される被駆動部材とを備えた画像形成装置。

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