JP6376481B2 - 駆動伝達装置、画像形成装置 - Google Patents

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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。
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おいては、感光体や転写ベルトの動作などのために多くの駆動手段およびそれを伝達する駆動伝達装置が用いられており、駆動装置の振動の伝達による画像の品質への悪影響や騒音への対策が課題となる。
具体的には、画像形成装置の内部には多くの構成部品が機械的に連結されており、駆動手段の駆動力が構成部品に伝達され、構成部品の振動などによって騒音が発生する。このような騒音を小さくするために、多くの発明が既になされている。
特許文献1(特開平11−311302号公報)では、図7に示すように、モータ200の回転により、外歯歯車202は駆動軸201を中心に回転し、外歯歯車202に噛み合う内歯歯車203に駆動力が伝達される。内歯歯車203が軸210を中心に回転することにより、内歯歯車203と外歯歯車204が回転し、それに噛み合う内歯歯車205が排紙ローラ軸206を中心に回転し、排紙ローラ軸206に駆動力が伝達される。
この様に、外歯歯車(202あるいは204)と内歯歯車(203あるいは205)が噛み合う事で、外歯歯車同士の噛み合わせに比べてそれぞれの噛合い面が離れず、交互の噛み合わせにできる為、駆動力の伝達が安定する。
また、噛合い面に内歯歯車を用いる事で、それぞれの噛合い面が内歯歯車203とフレーム211、あるいは内歯歯車205と外歯歯車203の天面203aによって覆われるため、噛合い面からの騒音が漏れにくい。
しかし特許文献1の発明では、回転する内歯歯車の内周面が、外歯歯車と噛み合う以外は固定されていない為、内歯歯車自身の耐振性が低く、駆動力を伝達時に内歯歯車自身が振動しやすい。内歯歯車自身の振動が大きくなると、伝達された駆動を内歯歯車が適切に次の部材へ伝達する事が出来ず、モータの駆動力が被駆動物である排紙ローラまで精度よく伝わらなくなってしまう。また、内歯歯車の振動により騒音が大きくなってしまうという問題もあった。
この様な事情から、本発明では、精度よく駆動力を伝達し、騒音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。
上記の課題を解決するため、本発明は、軸部を中心に回転する駆動伝達部材を備えた駆動伝達装置において、前記駆動伝達部材は、駆動伝達部材の軸方向と交差するように設けられた底部と、前記底部から軸方向に伸びて配置される環状の伝達部とを有し、前記伝達部は、その内周面に他部材と噛み合う内歯部を有する駆動伝達装置であって、前記駆動伝達部材は、前記底部に対して前記軸方向の両方向へ突出する複数の環状の突起部を有し、前記の複数の環状の突起部は、一方向へ突出する突起部と他方向へ突出する突起部がそれぞれ異なる径を有し、前記の複数の突起部のうち、前記伝達部と異なる方向へ突出した前記突起部は、前記駆動伝達部材の径方向において、前記伝達部と、前記伝達部と同じ方向へ突出した突起部との中間位置に設けられることを特徴とするものである。
本発明の駆動伝達装置では、駆動伝達部材の伝達部が内歯歯面を有し、内歯歯面と他部材を噛み合わせることにより、駆動力を伝達させる。この噛合い面を環状の伝達部と底部で囲んで振動が漏れにくくすると同時に、底部の軸方向の両方向に、補強のための環状の突起部を設ける事により、駆動伝達部材の強度を補強し、駆動伝達部材自身の耐振性を高めている。また環状の突起部は、それぞれの径を異ならせることで、駆動伝達部材の突起部への応力の集中を防ぎ、駆動伝達部材の強度を高めている。そして、駆動伝達部材の強度を高める事により、駆動伝達部材自身の振動を小さく抑えることができる。これにより、駆動力を精度よく伝達することができ、同時に低騒音化を実現している。
画像形成装置の概略構成図である。 本発明の第一実施形態に係る駆動伝達装置の概略断面図である。 本発明の第二実施形態に係る駆動伝達装置の概略断面図である。 本発明の第三実施形態に係る駆動伝達装置の概略断面図である。 本発明の第四実施形態に係る駆動伝達装置の概略断面図である。 本発明の第五実施形態に係る駆動伝達装置の概略断面図である。 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カートリッジ31を備えている。各プロセスカートリッジ31は、表面上に現像剤としての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、各プロセスカートリッジ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つのプロセスカートリッジ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、各プロセスカートリッジ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容器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、記録媒体としての記録用紙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、各プロセスカートリッジ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上には静電潜像が形成され、各現像装置34に蓄えられたトナーが、現像ローラ36によって感光体ドラム32に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、各プロセスカートリッジ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。一次転写後の感光体ドラム32に残されたトナー等は、感光体クリーニングブレード35によって除去され、廃トナー容器47に収容される。
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容器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つのプロセスカートリッジ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つのプロセスカートリッジ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の回転動作や給紙動作、画像読み取り動作等、各工程で所定の動作を行う構造物を作動させるため、複数の駆動装置および駆動装置の駆動力を伝達するための駆動伝達装置が用いられている。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(a)は本発明の第一実施形態に係る駆動伝達装置の概略断面図である。
本発明の駆動伝達装置は、駆動源であるモータ100、モータの軸部である、第一部材としてのモータギア101、駆動伝達部材102、第一出力ギア103、駆動伝達部材102の軸部としての回転軸104等からなる。モータ100の駆動力は、モータギア101、駆動伝達部材102を介して第一出力ギア103に伝達され、第一出力ギア103からその先の被駆動物へと伝達される。
駆動伝達部材102は、回転軸104と交差するように設けられた底部102aと、底部102aから、駆動伝達部材102の軸である回転軸104の軸方向に伸びて配置される、回転軸104を中心とした環状の伝達部102bと、底部102aから同じく軸方向のそれぞれ異なる方向へ突出する環状の、突起部としての補強リブ102cと102eからなる。補強リブ102cと102eはそれぞれ異なる径を有している。
回転軸104を中心とした環状部である伝達部102bおよび補強リブ102cと102eのそれぞれの径の大小関係は、伝達部102b>補強リブ102c>補強リブ102eの順である。
図2(b)は、図2(a)の断面線J1−J1の断面図である。図2(b)に示す様に、回転軸104の軸方向と直交する面(図2(b)の紙面)の任意の方向において、補強リブ102cは、伝達部102bと補強リブ102eの中間位置に設けられる。つまり、伝達部102bの内周面の径と補強リブ102cの外周面の径との差K1と、補強リブ102cの内周面の径と補強リブ102eの外周面の径との差K2が等しくなる様に、それぞれの環状部の径が設定されている。
伝達部102bの内周面上には、他の部材と噛み合う為の内歯歯面102dを有している。モータギア101および第一出力ギア103は、内歯歯面102dと噛み合う他部材としての第一部材である。内歯歯面102dは、モータギア101の外周面上の歯部101aと噛合い面Bで噛み合い、第一出力ギア103の外周面上の歯部103aと噛合い面Cで噛み合っており、噛合い面BとCは回転軸104を挟んで対向している。
モータ100の駆動力は、モータギア101から噛合い面Bを介して駆動伝達部材102の伝達部102bに伝達される。駆動力を伝達された駆動伝達部材102は、回転軸104を中心に回転し、噛合い面Cから第一出力ギア103へ駆動力を伝達する。
駆動伝達部材102が補強リブ102cおよび102eを有する事で、駆動伝達部材102の強度が向上する。これにより、駆動伝達部材102が回転軸104を中心に回転して駆動力を伝達する際に、駆動伝達部材102自身の振動を抑えることができる。
また、補強リブ102cと102eがそれぞれ異なる径を有している。仮に補強リブ102cと102eを同じ径とすると、駆動伝達部材102の振動時に、補強リブ102cと102eの根元の部分に応力が集中してその部分が弱くなり、十分な強度の向上が見込めない可能性がある。
補強リブ102cと102eがそれぞれ異なる径を有する事により、駆動伝達部材102の強度を十分に高め、駆動伝達部材102自身の振動を抑制している。そして、駆動伝達部材102の振動を小さくすることで、駆動伝達部材102が駆動力を精度よく伝達でき、同時に低騒音化も実現している。
駆動伝達部材102自身の振動を抑えることによって、モータ100からモータギア101を介して駆動伝達部材102へ伝達された駆動力を、精度よく第一出力ギア103へ伝達する事ができる。そして、駆動伝達部材102の振動が小さくなることで、騒音の低減にもつながる。
本発明の実施形態に係る駆動伝達部材102は、噛合い面BおよびCが底部102aと伝達部102bによって覆われた構造にしており、それぞれの噛合い面で発生した音が外部に漏れにくく、騒音の低減効果を有する。
噛合い面BおよびCが駆動伝達部材102の回転軸104を挟んで対向することにより、駆動伝達部材102の両側(図の上下)それぞれに噛合い面が存在している。このため、例えば片側のみに噛合い面を有し、他方側が固定されず自由である場合に比べて、駆動伝達部材102の振動を抑える事ができる。
補強リブ102cの回転軸104の軸方向の幅H、あるいは補強リブ102cと102eの軸方向の幅を足した幅H+Gは、内歯歯面102dの歯幅Fよりも長くなるように構成されている。
内歯歯面102dはモータギア101からの振動を伝達され、内歯の歯幅Fで振動を受ける事になる。そして、内歯歯面102dから振動を伝播されて、内歯歯面102dの内側に配置される補強リブ102cおよび102eも振動する。この時、補強リブ102cおよび102eの幅H+Gの長さが、内歯歯面102dの幅Fよりも長く、十分な幅を有することから、単位幅当りに受ける振動が小さくなり、十分な強度を確保できる。
また、各補強リブが十分な幅を有する事により、内歯歯面102dの底部102aからの突出量が相対的に小さくなり、傾きが小さくなる。これにより、駆動伝達部材102が回転軸104を中心に回転しながら自身が振動する際の、内歯歯面102dの傾きを抑制する事ができる。
なお、実施形態に示す駆動伝達部材102では、補強リブ102eの高さGが伝達部102bの高さFと同じであるが、伝達部102bよりも短い構成も考えられる。
図3は本発明の第二実施形態に係る駆動伝達装置の概略断面図である。
第二実施形態の駆動伝達装置では、駆動伝達部材102が、底部102aから伝達部102bと反対側に伸びて配置される、回転軸104を中心とした環状の外周壁102gを有する。外周壁102gは、伝達部102bおよび環状の補強リブ102c、102eよりも径が大きく、駆動伝達部材102の外周面を形成している。
外周壁102gは、その外周面に外歯歯面102fを有する。第二出力ギア105は、外歯歯面102fと噛み合う、他部材としての第二部材である。外歯歯面102fは、第二出力ギア105の外周面に配置される歯部105aと、噛合い面Dで噛み合っている。駆動伝達部材102と第二出力ギア105との噛合い面Dは、回転軸104を挟んで、駆動伝達部材102とモータギア101との噛合い面Bと対向する位置にある。
第二実施形態の駆動伝達装置では、駆動伝達部材102によってモータ100の駆動力が第一出力ギア103および第二出力ギア105の両方へ伝達され、駆動伝達部材102は歯部を有する噛合い面を、自身の外周面と内周面の両方に有している。
図4は本発明の第三実施形態に係る駆動伝達装置の概略断面図である。
第三実施形態の駆動伝達装置では、駆動伝達部材102の環状の外周壁102gが、底部102aから回転軸104の軸方向の両方向へ伸びている。
外周壁102gは外歯歯面102fを有し、回転軸104の軸方向において、底部102aは外歯歯面102fの中央に位置している。これにより、噛合い面Dでの外歯歯面102fと歯部105aの噛み合いによる振動の伝播が、底部102aを中心として軸方向の両方向に均等に伝播するため、駆動伝達部材102自身の振動が安定し、駆動伝達部材102がモータ100の駆動力を精度よく伝達する事ができる。
図5は本発明の第四実施形態に係る駆動伝達装置の概略断面図である。
第四実施形態の駆動伝達装置では、駆動伝達部材102とモータギア101が噛み合う噛合い面Bで、駆動伝達部材102が伝達部102bの外周面に外歯歯面102hを有してモータギア101と噛み合う。また、駆動伝達部材102と第二出力ギア105が噛み合う噛合い面Dでは、駆動伝達部材102が外周壁102gの内周面に内歯歯面102jを有する。このように、これまでの駆動伝達部材102とは歯部を有する内周面と外周面が逆になっている。
第四実施形態の構成では、外周壁102gは軸方向に突出する環状の突起部であり、かつ、内歯歯面102jを有し、駆動力を伝達する伝達部の役割をする。図示するように、外周壁102gの径は、環状の突起部である補強リブ102eよりもその径が大きく設定されている。
なお、図の実施形態では第一出力ギア103を有しない構成とした。しかし、第三実施形態などと同様に、回転軸104を挟んでモータギア101に対向する位置に、第一出力ギア103を駆動伝達部材102に噛み合わせて設けてもよい。この場合、駆動伝達部材102の内歯歯面102dではなく、外歯歯面102hと第一出力ギア103の歯部103aが噛み合う。
図6は本発明の第五実施形態に係る駆動伝達装置の概略断面図で、図6(b)が図6(a)の断面線J2−J2の断面図である。第五実施形態の駆動伝達装置では、駆動伝達部材102の外周壁102gが外歯歯面102fや内歯歯面102jを有する代わりに、外周壁102gにベルト106が巻きつけられている。ベルト106は、外周壁102gに巻きつけられた側とは反対側(図の上側)で被駆動物に巻きつけられている。
駆動伝達部材102が回転軸104を中心に回転する事で、外周壁102gは回転軸104を中心に回転し、巻きつけられたベルト106を介して被駆動物に駆動力を伝達する。
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。
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
100 モータ
101 モータギア(第一部材)
102 駆動伝達部材
102a 底部
102b 伝達部
102c 補強リブ(突起部)
102d 内歯歯面
102e 補強リブ(突起部)
102f 外歯歯面
102g 外周壁
103 第一出力ギア(第一部材)
104 回転軸(軸部)
105 第二出力ギア(第二部材)
106 ベルト
特開平11−311302号公報

Claims (13)

  1. 軸部を中心に回転する駆動伝達部材を備えた駆動伝達装置において、
    前記駆動伝達部材は、駆動伝達部材の軸方向と交差するように設けられた底部と、前記底部から軸方向に伸びて配置される環状の伝達部とを有し、前記伝達部は、その内周面に他部材と噛み合う内歯部を有する駆動伝達装置であって、
    前記駆動伝達部材は、前記底部に対して前記軸方向の両方向へ突出する複数の環状の突起部を有し、前記の複数の環状の突起部は、一方向へ突出する突起部と他方向へ突出する突起部がそれぞれ異なる径を有し、
    前記の複数の突起部のうち、前記伝達部と異なる方向へ突出した前記突起部は、前記駆動伝達部材の径方向において、前記伝達部と、前記伝達部と同じ方向へ突出した突起部との中間位置に設けられることを特徴とする駆動伝達装置。
  2. 前記軸方向において、前記底部から前記伝達部と異なる方向へ突出した前記突起部は、前記伝達部よりもその径が小さく、前記伝達部と同じ方向へ突出した前記突起部よりもその径が大きい請求項1記載の駆動伝達装置。
  3. 前記伝達部の内径と、前記伝達部と異なる方向へ突出した前記突起部の外径との差は、前記伝達部と異なる方向へ突出した前記突起部の内径と、前記伝達部と同じ方向へ突出した前記突起部の外径との差に等しい請求項1または2記載の駆動伝達装置。
  4. 前記他部材は、駆動源からの駆動力を前記駆動伝達部材に伝達する外歯歯車である請求項1から3いずれか1項に記載の駆動伝達装置。
  5. 前記伝達部の前記内歯部は、前記外歯歯車の外歯部と直接噛み合う請求項4記載の駆動伝達装置。
  6. 前記駆動伝達部材は、前記底部から前記の軸方向において前記伝達部とは反対方向に延びる環状の外周壁を有し、前記外周壁の径は前記伝達部の径よりも大きい請求項1から5いずれか1項に記載の駆動伝達装置。
  7. 前記外周壁は、その外周面に外歯部を有する請求項6記載の駆動伝達装置。
  8. 前記外歯部は、前記他部材を第一部材としたとき、それとは別部材である第二部材と噛み合う請求項7記載の駆動伝達装置。
  9. 前記第二部材は、前記駆動伝達部材の駆動力を被駆動体に伝達する外歯歯車である請求項8記載の駆動伝達装置。
  10. 前記駆動伝達部材は、前記底部から前記の軸方向において前記伝達部とは反対方向に延びる環状の外周壁を有し、
    前記外周壁にはその外周面にベルトが巻きつけられ、前記ベルトを介して駆動力を伝達する請求項1から6いずれか1項に記載の駆動伝達装置。
  11. 前記伝達部の前記内歯部が、複数の箇所で1または複数の他部材と噛み合い、該他部材うちの少なくとも二つが、前記軸部を挟んで配置される請求項1から10いずれか1項に記載の駆動伝達装置。
  12. 前記伝達部の前記内歯部が二つの他部材と噛み合い、該二つの他部材が、前記軸部を挟んで前記駆動伝達部材の径方向に略一直線状に配置されている請求項1から10いずれか1項に記載の駆動伝達装置。
  13. 請求項1から12いずれか1項に記載の駆動伝達装置を備えた画像形成装置。
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