JP3632492B2

JP3632492B2 - 画像形成装置用ギア

Info

Publication number: JP3632492B2
Application number: JP08766099A
Authority: JP
Inventors: 宏中野; 靖岡部
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: JP2000283265A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の外歯を備えるギアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転する感光体ドラムにレーザビームを照射して形成された静電潜像をトナーで顕在化した後、感光体ドラム上のトナー画像を用紙に転写するレーザビームプリンタが知られている。レーザビームプリンタの感光体ドラムの一端には、その外周に斜歯のギア歯が固定されており、この斜歯ギア歯と噛み合うギア列を介して感光体ドラムを駆動するようにしている。図５に示すように、感光体ドラム２１の外周の斜歯ギアの歯２１ａには、軸８２を中心として回転可能に設けられた２段ギア８１の一方の歯８１ｂが噛み合い、２段ギア８１の他方の歯８１ａには不図示のギア列が噛み合う。そして、所定の駆動モータによってこのギア列を駆動することにより、感光体ドラム２１を所定の速度で回転させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の２段ギア８１は樹脂の射出成形により製造される。しかし、図５に示すような形状の２段ギア８１の全体について良好な形状精度を得ることは困難である。例えば、図５に示すように歯８１ｂの周囲の形状は歯８１ｂを中心とする上下方向の対称性が悪い。このため、射出成形技術の分野でよく知られているように、歯８１ｂの歯幅全体について良好な形状精度を確保することが困難となる。
【０００４】
そして、２段ギア８１の精度が不充分である場合には、感光体ドラム２１に回転ムラを生じさせ、印刷画質を低下させてしまう。とくにパーソナルコンピュータ等から取り込んだ画像データに基づくイメージを印刷するような場合には、通常の文字を印字する場合に比べて感光体ドラム２１の回転精度が画質に与える影響は大きい。
【０００５】
本発明は、例えば、感光体ドラム等の被駆動体の回転精度を向上させることができるギアを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、斜歯からなる、第１の外歯（１０３ａ）および第２の外歯（１０３ｂ）を備える画像形成装置用ギアにおいて、樹脂を射出成形して形成される、前記第１の外歯（１０３ａ）が形成された第１の部材（１０３Ａ）と、樹脂を射出成形して形成される、前記第２の外歯（１０３ｂ）が形成された第２の部材（１０３Ｂ）と、を備え、前記第１の部材（１０３Ａ）の軸および前記第２の部材（１０３Ｂ）の軸は、同軸であり、前記第１の部材（１０３Ａ）および前記第２の部材（１０３Ｂ）には、それぞれ相互に噛合する、前記第２の部材（１０３Ｂ）に形成された前記第２の外歯（１０３ｂ）と噛合する斜歯から形成された内歯からなる第１の結合部（１０３ｄ）および前記第２の外歯（１０３ｂ）の一部からなる第２の結合部（１０３ｂ）が形成され、前記第１の結合部（１０３ｄ）および前記第２の結合部（１０３ｂ）の結合面は、トルク伝達時に前記第１の部材（１０３Ａ）および前記第２の部材（１０３Ｂ）が軸方向に互いに食い込み合うような向きの斜面に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この発明では、第１の結合部（１０３ｄ）および第２の結合部（１０３ｂ）を介して第１の部材（１０３Ａ）および第２の部材（１０３Ｂ）が接合されているので、第１の部材（１０３Ａ）および第２の部材（１０３Ｂ）間の回転方向のガタを抑制できるとともに、射出形成時のヒケによって第１の外歯（１０３ａ）および第２の外歯（１０３ｂ）の精度を悪化させることがない。したがって、被駆動体の回転精度を向上させることができる。
【０００８】
請求項１に記載の複数部材からなるギアにおいて、請求項２のように、第１の外歯（１０３ａ）のピッチ円の径を第２の外歯（１０３ｂ）のピッチ円の径よりも大きくしてもよい。
【００１０】
請求項１のように、第１の結合部（１０３ｄ）および第２の結合部（１０３ｂ）の結合面は、トルク伝達時に第１の部材（１０３Ａ）および第２の部材（１０３Ｂ）が軸方向に互いに食い込み合うような向きの斜面に形成されていてもよい。この場合には、トルク伝達時に第１の部材（１０３Ａ）および第２の部材（１０３Ｂ）が軸方向に互いに食い込み合って両部材がガタなく接合されるので、被駆動体の回転精度を高めることができる。
【００１１】
請求項１のように、第２の部材（１０３Ｂ）の第２の結合部（１０３ｂ）は、第２の部材（１０３Ｂ）に形成された第２の外歯（１０３ｂ）の一部からなり、第１の部材（１０３Ａ）の第１の結合部（１０３ｄ）は、第２の外歯（１０３ｂ）と噛合する内歯（１０３ｄ）からなり、第２の外歯（１０３ｂ）と内歯（１０３ｄ）とを斜歯としてもよい。この場合には、内歯（１０３ｄ）および第２の外歯（１０３ｂ）はギアの歯であるため、第１の部材（１０３Ａ）および第２の部材（１０３Ｂ）間で伝達可能なトルクを増大させることができるとともに、高精度にもかかわらず製造コストを低く抑えることができる。
【００１２】
請求項１のように、第１の外歯を斜歯としてもよい。この場合には、第１の外歯（１０３ａ）を介するトルクの伝達精度を向上させることができるので、全体として被駆動体の回転制度を高めることができる。
【００１３】
請求項１または請求項２に記載の画像形成装置用ギアにおいて、請求項３のように、画像形成装置の用紙搬送機構を構成するギア列に用いてもよい。
【００１４】
請求項３に記載の画像形成装置用ギアにおいて、請求項４のように、画像形成装置の感光体ドラム（２１）を駆動するギア列に用いてもよい。この場合には、感光体ドラム（２１）の回転精度が向上するので、印刷画質を高めることができる。
【００１５】
請求項４に記載の画像形成装置用ギアにおいて、請求項５のように、第２の外歯（１０３ｂ）が感光体ドラム（２１）の外周に形成されたギア（２１ａ）と直接噛み合うようにしてもよい。この場合には、ギアの精度が印刷画像に与える影響が大きいため、画質の向上という点でとくに顕著な効果が発揮される。
【００１６】
なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図４を用いて、本発明によるギアの一実施の形態について説明する。本実施の形態のギアは、レーザビームプリンタの感光体ドラムを駆動する駆動機構に用いられるものである。
【００１８】
図１は、本実施の形態のギアが用いられるレーザビームプリンタの一例を示す断面図である。図１に示すように、レーザビームプリンタ１の下部には、積層された用紙を収納する給紙カセット１０が装着される。給紙カセット１０は着脱可能とされ、取手１３を介して矢印Ｐの方向に引き出すことによりこれを取り出すことができる。給紙カセット１０には、押圧ばね（不図示）により上方向に付勢された用紙押圧板（不図示）が設けられ、その用紙押圧板の上に積層された最上層の用紙が、プリンタ１の本体に設けられ矢印で示す方向に回転する給紙ローラ１４に接触するように構成されており、分離パッド１５の作用により用紙が１枚だけ分離されて給送される。
【００１９】
給紙カセット１０の上方には、図３に示すプロセスカートリッジ２０が配置される。プロセスカートリッジ２０も給紙カセット１０と同様、着脱可能とされ、トナー交換に際して矢印Ｑ方向に引き抜かれる。プロセスカートリッジ２０は、用紙に接触してトナーを転写する感光体ドラム２１、感光体ドラム２１に対向する転写ローラ２２およびコロナ放電を発生させて感光体ドラム２１の表面を正電位に帯電させるスコロトロン型の帯電器２８を備える感光体カートリッジ２０Ａと、トナーが蓄積される現像剤室２４、感光体ドラム２１にトナーを供給する現像ローラ２５および現像ローラ２５にトナーを供給する供給ローラ２７を備える現像カートリッジ２０Ｂとからなる。現像剤室２４には、トナーを攪拌するためのアジテータ２４ａが設けられている。
【００２０】
感光体カートリッジ２０Ａと現像カートリッジ２０Ｂとは互いに分解可能とされているが、プロセスカートリッジ２０をプリンタ１の本体から取り外す際には両者は一体の状態で引き出される。プリンタ１の正面には、回動軸３３ａにその下端が回動可能に取り付けられたカバー３３が設けられており、カバー３３を図１において時計回りに回動させてプリンタ１の正面を開放することにより、プロセスカートリッジ２０を着脱することができる。
【００２１】
図１に示すように、プロセスカートリッジ２０と給紙カセット１０との間には一対のレジストローラ３１およびレジストローラ３２がそれぞれ回転可能に取り付けられている。
【００２２】
プロセスカートリッジ２０の上方には、レーザビームを射出するレーザ発生器（不図示）、回転駆動されるポリゴンミラー（６面体ミラー）４１、レンズ群４２、反射ミラー４３、反射ミラー４４、レンズ４５および反射ミラー４６を備えるレーザスキャナユニット４０が取り付けられている。図２に示すように、ポリゴンミラー４１によって振られたレーザビームＬは、レンズ４２、反射ミラー４３，４４、レンズ４５および反射ミラー４６を介して感光体ドラム２１に照射され、感光体ドラム２１の表面に静電潜像が形成される。
【００２３】
プロセスカートリッジ２０の左方には、用紙上にトナーを定着させるための定着ユニット５０が設けられている。定着ユニット５０は転写された用紙上のトナーを加熱溶融させるための加熱ローラ５１と、加熱ローラ５１に対向して配置され、給送される用紙を加熱ローラ５１に向けて押圧する押圧ローラ５２と、一対の搬送ローラ５３，５４とを備える。
【００２４】
図１において搬送ローラ５３，５４の左方には、必要に応じて用紙の向きを反転させるためのシュータ６１が回動軸６２の周りに回動可能に取り付けられている。また、回動軸６２の右方には、シュータ６１に沿って搬送された用紙を支持するとともに、その用紙をプリンタ１の上面に形成された排紙トレイ７０に排出するための一対の排紙ローラ７２，７３が取り付けられている。
【００２５】
図２はプリンタ１の給送機構を示す図、図３はその一部断面図である。図２および図３に示すように、ＤＣモータＭの出力軸にはモータギア１０１が取り付けられ、モータギア１０１は２段ギア１０２の歯１０２ａと噛み合い、ギア１０２の歯１０２ｂは、本発明に係るギアである２段ギア１０３に形成された斜歯の外歯１０３ａと噛み合う。ギア１０３に形成された斜歯の外歯１０３ｂは感光体ドラム２１の外周に形成された斜歯のギアの歯２１ａと噛み合う。これによって、モータＭを駆動しモータギア１０１を図２において反時計回り方向に回転させることにより、感光体ドラム２１を図１および図２において時計回り方向に回転させることができる。
【００２６】
なお、ギア１０３の外歯１０３ａは、ギア１０５およびギア１０６を介してヒートローラ５１に取り付けられたギア５１ａに噛合されており、これによりモータＭの駆動力がヒートローラ５１に伝達される。また、不図示のギア列を介して、ギア１０６は排紙ローラ６５に噛み合っている。このため、モータＭによってモータギア１０１を反時計回り方向に回転駆動すると、ヒートローラ５１および排紙ローラ７２が、それぞれ所定方向に回転する。
【００２７】
外歯１０３ａに対して、ギア１０８，１０９を介して噛み合うギア１１０は、現像カートリッジ２０Ｂの駆動ギア（不図示）と結合される。この駆動ギアは、現像カートリッジ２０Ｂに設けられたギア列（不図示）を介して、軸２４ｃ、現像ローラ２５および供給ローラ２７にそれぞれ噛み合っている。このため、モータギア１０１を反時計回り方向に回転駆動すると、現像ローラ２５および供給ローラ２７が、それぞれ矢印で示す所定方向に回転する。
【００２８】
さらに２段ギア１０３の外歯１０３ａには、給紙ローラ１４およびレジストローラ３２に向けてモータＭの駆動力を伝達する給紙機構部１２０のギア列が噛み合っている。給紙機構１２０の詳細については省略するが、給紙ローラ１４およびレジストローラ３２の回転／停止が給紙機構部１２０により制御される。
【００２９】
次に、用紙の給送動作について説明する。給紙ローラ１４を所定のタイミングで回転させると、給紙カセット１０から用紙が１枚ずつ排出される。この用紙はガイド３５の作用により反転されて、レジストローラ３１およびレジストローラ３２によりその先端の位置調整がなされた後、感光体ドラム２１および転写ローラ２２の間へ搬送される。
【００３０】
一方、帯電器２８によって帯電された感光体ドラム２１の表面には、レーザスキャナユニット４０から射出されたレーザ光が照射されて静電潜像が形成される。感光体ドラム２１上の静電潜像が現像ローラ２５に対向するとき、供給ローラ２７および現像ローラ２５を介して搬送されたトナーがこの静電潜像を顕在化させ、そのトナー像が感光体ドラム２１および転写ローラ２２の間を通る用紙に転写される。
【００３１】
トナー像が転写された用紙は、次に加熱ローラ５１および押圧ローラ５２の間を通過するが、このとき用紙上のトナー像に熱と圧力が加えられることにより、トナー像が用紙に定着される。
【００３２】
さらに用紙は搬送ローラ５３，５４の間を通って、シュータ６１に沿って搬送され、次いで排紙ローラ７２，７３の間から排紙トレイ７０に印刷面を下に向けて（フェイスダウンで）排出される。
【００３３】
次に、図４を参照して、本実施の形態のギアである２段ギア１０３の詳細について説明する。図４は図３の一部拡大図であり、２段ギア１０３の軸心に沿う断面を示している。図４に示すように、ギア１０３はそれぞれ射出成形により形成された樹脂部材１０３Ａおよび樹脂部材１０３Ｂからなる。部材１０３Ａには、金属製の軸２０１が貫通する円柱状の貫通孔１０３ｃと、感光体ドラム２１の外周に形成されたギアの歯２１ａに噛み合う上述した斜歯の外歯１０３ａと、部材１０３Ａを部材１０３Ｂに対して接合するための斜歯の内歯１０３ｄとが形成されている。部材１０３Ｂには、軸２０１が貫通する円柱状の貫通孔１０３ｅと、感光体ドラム２１の歯２１ａに噛み合う上述の斜歯の外歯１０３ｂとが形成されている。図４に示すように、外歯１０３ａのピッチ円は外歯１０３ｂのピッチ円よりも大径である。
【００３４】
図４に示すように、部材１０３Ａの内歯１０３ｄと部材１０３Ｂの外歯１０３ｂとは「Ａ」の範囲で互いに噛み合っており、これにより部材１０３Ａと部材１０３Ｂとが互いに接合されている。
【００３５】
図４に示すように、部材１０３Ａの外歯１０３ａの部分の形状および部材１０３Ｂの外歯１０３ｂの部分の形状は、いずれも図４における上下方向の対称性が良好なものとされているので、射出成形時の樹脂の圧力が均一となり、外歯１０３ａおよび外歯１０３ｂの精度を向上させることができる。
【００３６】
本実施の形態では、部材１０３Ａの内歯１０３ｄおよび部材１０３Ｂの外歯１０３ｂを斜歯とし、これらを噛み合わせることにより部材１０３Ａおよび部材１０３Ｂを接合しているので、内歯１０３ｄおよび外歯１０３ｂの精度を上げることによって、回転方向のガタが極めて小さい状態でトルクを伝達することができる。
【００３７】
また、部材１０３Ａの内歯１０３ｄおよび部材１０３Ｂの外歯１０３ｂの斜歯の向きは、モータＭの駆動力を感光体ドラム２１に伝達する場合に、部材１０３Ａおよび部材１０３Ｂの間に作用するトルクによって部材１０３Ａおよび部材１０３Ｂが軸２０１に沿って互いに食い込み合うような方向に設定されている。このため、部材１０３Ａおよび部材１０３Ｂは、軸２０１の方向に互いにずれ、ないしはガタがない状態で接合される。
【００３８】
さらに、歯車どうしの噛み合いを利用して部材１０３Ａおよび部材１０３Ｂを接合しているので、射出成形時の樹脂のヒケによる外歯１０３ａおよび外歯１０３ｂの歯型への影響を排除することができる。すなわち、部材１０３Ａおよび部材１０３Ｂに、両者を結合するための何らかの結合部を設けた場合には、その結合部の形状によってはヒケによって外歯１０３ａあるいは外歯１０３ｂの形状に悪影響を及ぼすが、本実施の形態ではギアの歯（内歯１０３ｄおよび外歯１０３ｂ）を結合部として利用しているので、このような悪影響を及ぼすことがない。
【００３９】
また、ギアの歯（内歯１０３ｄおよび外歯１０３ｂ）を噛み合わせて部材１０３Ａおよび部材１０３Ｂを接合しているので、伝達できる最大トルクは歯車の強度に相当するものとなり、部材１０３Ａおよび部材１０３Ｂ間で容易に大トルクを伝達することができる。さらに、ギアの歯はその形状精度が高い割に安価に製造可能であるため、製造コスト面で有利である。
【００４０】
ところで、感光体ドラム２１の回転ムラが画質に与える影響は回転ムラの周期（印刷物上での移動速度ムラのピッチ）によって異なる。そして現状では、プロセスカートリッジに使用されている通常の感光体ドラムの径は、そのドラムに噛み合うギア（２段ギア１０３に相当するギア）の精度の影響を比較的受けやすい値に設定されている。したがって、本実施の形態のように、本発明のギアを感光体ドラムに噛み合うギアとして使用する場合には、印刷画質の向上に著しい効果を発揮する。
【００４１】
本実施の形態では、本発明のギアをプリンタ（画像形成装置）の感光体ドラムに噛み合うギアに適用した例を示しているが、一方で感光体ドラム２１は転写ローラ２２との間で用紙を搬送する機能も有するものであり、本発明のギアを画像形成装置における用紙搬送機構の一部に適用した例でもある。本発明のギアは、画像形成装置等の搬送機構を構成するギア列のギアとして用いることもできるし、他のすべての機構に用いることもできる。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、第１の結合部および第２の結合部を介して第１の部材および第２の部材が接合されているので、第１の部材および第２の部材間の回転方向のガタを抑制できるとともに、射出形成時のヒケによって第１の外歯および第２の外歯の精度を悪化させることがない。したがって、被駆動体の回転精度を向上させることができる。
【００４３】
請求項１の発明によれば、トルク伝達時に第１の部材および第２の部材が軸方向に互いに食い込み合って両部材がガタなく接合されるので、被駆動体の回転精度を高めることができる。
【００４４】
請求項１の発明によれば、内歯および第２の外歯はギアの歯であるため、第１の部材および第２の部材間で伝達可能なトルクを増大させることができるとともに、高精度にもかかわらず製造コストを低く抑えることができる。
【００４５】
請求項１の発明によれば、第１の外歯を介するトルクの伝達精度を向上させることができるので、全体として被駆動体の回転制度を高めることができる。
【００４６】
請求項４の発明によれば、感光体ドラムの回転精度が向上するので、印刷画質を高めることができる。
【００４７】
請求項５の発明によれば、ギアの精度が印刷画像に与える影響が大きいため、画質の向上という点でとくに顕著な効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態のギアが適用されるレーザビームプリンタの断面図。
【図２】図１のプリンタの駆動機構を示す図。
【図３】各ギアの軸を通る断面における図２の一部断面図。
【図４】図３の一部拡大図。
【図５】従来のギアを示す断面図。
【符号の説明】
２１感光体ドラム
１０３２段ギア
１０３Ａ樹脂部材
１０３Ｂ樹脂部材
１０３ａ外歯
１０３ｂ外歯
１０３ｄ内歯

Claims

斜歯からなる、第１の外歯および第２の外歯を備える画像形成装置用ギアにおいて、
樹脂を射出成形して形成される、前記第１の外歯が形成された第１の部材と、
樹脂を射出成形して形成される、前記第２の外歯が形成された第２の部材と、を備え、
前記第１の部材の軸および前記第２の部材の軸は、同軸であり、
前記第１の部材および前記第２の部材には、それぞれ相互に噛合する、前記第２の部材に形成された前記第２の外歯と噛合する斜歯から形成された内歯からなる第１の結合部および前記第２の外歯の一部からなる第２の結合部が形成され、前記第１の結合部および前記第２の結合部の結合面は、トルク伝達時に前記第１の部材および前記第２の部材が軸方向に互いに食い込み合うような向きの斜面に形成されていることを特徴とする画像形成装置用ギア。
前記第１の外歯のピッチ円の径は前記第２の外歯のピッチ円の径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置用ギア。
画像形成装置の用紙搬送機構を構成するギア列に用いられるものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置用ギア。
画像形成装置の感光体ドラムを駆動するギア列に用いられるものであることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置用ギア。
前記第２の外歯が前記感光体ドラムの外周に形成されたギアと直接噛み合うことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置用ギア。