JP7073132B2

JP7073132B2 - 駆動装置及び画像形成装置

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Publication number: JP7073132B2
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Inventors: 悠介新川
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Description

本発明は、電子写真画像形成装置等に用いられる駆動源であるモータを含む駆動装置に関するものである。

複写機、プリンタ等の画像形成装置には、感光ドラム、定着ローラ、給紙ローラ等を回転駆動させるためのモータが設けられている。このモータの回転軸に取り付けられている駆動出力部材であるピニオンギアが回転することにより、ピニオンギアと噛み合う被駆動部材であるギアが駆動される駆動装置が用いられる。また、駆動装置は、印刷される画像の高画質化のために、感光ドラム等の画像形成部を精度良く回転駆動することが求められている。そのため、駆動出力部材であるピニオンギア等のギア精度を維持する必要がある。

このような状況下で、駆動装置の駆動出力部材であるピニオンギアにヘリカルギアを用いる場合がある。このとき、ピニオンギアは被駆動部材である被駆動ギアと噛み合うときに駆動の反力として、回転軸のスラスト方向に力を受ける。ピニオンギアにかかるスラスト力の方向が、モータの回転軸からピニオンギアが抜ける方向になる場合もある。この場合、ピニオンギアが回転軸から抜けないように固定する必要がある。

従来、駆動出力部材であるピニオンギアのギア精度を確保し、ギアを回転軸に固定する方法は、特許文献１に記載されているような技術がある。ピニオンギアのスラスト方向において、ギアの歯のない被歯切り領域で圧入し、ギアの歯がある歯切り領域で圧入しない構成にすることで、十分な圧入強度を確保しつつ、ギア精度が確保されることが開示されている。

特開２０１３－１５５７７９号公報

しかし、特許文献１では、駆動出力部材であるピニオンギアを回転軸に対し圧入するため、駆動装置のメンテナンス等でモータからピニオンギアを取り外して交換することが難しい。駆動出力部材であるピニオンギアのギアの歯が破損してピニオンギアのみを交換したい場合でも、モータごと交換する必要があり、メンテナンス性に課題を持っていた。

そこで、本発明は、
回転軸を有するモータと、
前記回転軸上に設けられ被駆動部材を駆動する駆動出力部材と、
前記回転軸上に固定され、前記駆動出力部材と係合し前記回転軸の回転運動で前記駆動出力部材を駆動する駆動伝達部材であって、前記回転軸に対して傾斜し、前記駆動出力部材を駆動するために前記駆動出力部材と係合する係合面を有する駆動伝達部材と、を備え
前記駆動出力部材は、前記被駆動部材を駆動する際に前記回転軸から抜ける方向に第１の力を前記被駆動部材から受け、
前記駆動出力部材は、前記駆動伝達部材の前記係合面により駆動される際に、前記第１の力とは反対の方向に第２の力を前記駆動伝達部材の前記係合面から受け、
前記第２の力は、前記第１の力と同じか前記第１の力よりも大きく、
前記回転軸から前記駆動出力部材を取り外すために必要な力は、前記回転軸から前記駆動伝達部材を取り外すために必要な力よりも小さい、
ことを特徴とする駆動装置を提供するものである。

また、本発明は、モータの回転軸に設けられた駆動出力部材と駆動伝達部材とを有する駆動装置や画像形成装置を提供するものである。

本発明によれば、駆動出力部材のメンテナンス性に優れた駆動装置などを提供することができる。

実施例１に係る駆動装置のピニオンギア付近の概略図実施例１に係る駆動装置の概略図実施例１に係る各要素の単部品の斜視図実施例１に係る駆動出力部材と駆動伝達部材との係合の模式図実施例２に係る駆動装置のベルトプーリー付近の概略図実施例３に係る駆動装置のピニオンギア付近の概略図実施例１に係るモータの断面図実施例４に係る各要素の単部品の斜視図実施例１に係る画像形成装置の概略図

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

本実施例に係る駆動装置の概略について、画像形成装置、特に電子写真式のレーザービームプリンターを例示して説明する。

（画像形成装置）
まず、駆動装置の説明の前に、レーザービームプリンターについて図９で説明をする。図９は、レーザービームプリンターである画像形成装置Ｓ全体の構成を示す断面図を示す。

電子写真方式を用いた画像形成部における画像形成プロセスは、例えば次のように行われる。まず、帯電手段により感光ドラム３４の表面を一様に所定の極性に帯電させた後、記録材に形成される画像の画像データに基づいて、レーザなどの露光手段３５によって感光ドラム３４上に潜像を形成する。

この潜像は、現像手段３３によって感光ドラム３４上に形成された潜像に対して、トナーが付着し、トナー像として現像して顕像化される。この状態では、感光ドラム３４は、トナー像を担持した状態である。

感光ドラム３４上に形成されたトナー像は、転写ローラ３７と感光ドラム３４とで形成される転写ニップまで搬送される。一方で、画像形成装置内に収納された記録材が、転写ニップまで搬送される。転写ニップにおいて、トナーの正規帯電極性とは逆極性の高電圧を印加し、記録材に対し、感光ドラム３４上のトナー像が転写される。

最後に、トナー像が転写された記録材は、定着装置３８まで搬送され、加熱及び加圧することで、記録材にトナー像が定着される。以上のプロセスにより、記録材に画像が形成される。

画像形成部は、記録材に画像を形成するための部であり、少なくとも感光ドラム３４、帯電手段、現像手段３３、転写手段を有する。

トナー像転写後の感光ドラムには、極性の異なるトナーなどの付着物がわずかに残るため、転写ニップを通過した後の感光ドラムの表面はクリーニング手段３９などにより付着物が除去される。その後、次の画像形成に備えて待機する。

なお、本実施例の画像形成装置Ｓは、上記の感光ドラム３４と帯電手段と現像手段３３とクリーニング手段３９と、取手３６を一体化してプロセスカートリッジとしている。そしてこのプロセスカートリッジは、画像形成装置の筐体を含む装置本体に対し着脱可能に装着されている。なお、カートリッジとして一体化する構成は、上記のプロセスカートリッジに限られない。例えば、感光ドラムであるドラムとクリーニング手段とを一体化したドラムカートリッジ、現像ローラ等の現像手段と現像剤収容部とを一体化した現像カートリッジ、現像剤収容部を単独で着脱可能にしたトナーカートリッジなども挙げられる。

（駆動装置）
図２は実施例１に係る駆動装置の概略図である。

駆動装置１は、モータ１０と、モータ１０の回転軸に設けられている駆動出力部材であるピニオンギア１２と、を有している。駆動出力部材であるピニオンギア１２は、被駆動部材である被駆動ギア２を駆動する。図２においては、駆動出力ギア３のギア列が駆動される例を示している。駆動出力部材であるピニオンギア１２は、モータ１０の回転軸上に設けられている。被駆動部材である被駆動ギア２は、駆動出力部材であるピニオンギア１２と噛み合い、モータの回転軸の回転運動がピニオンギア１２を介して伝達される。被駆動部材である被駆動ギア２は、回転軸２ａに対し回転可能に回転軸上に設けられている。プロセスカートリッジを駆動する駆動出力ギア３は、減速ギア６を介して被駆動ギア２と噛み合い、駆動対象のプロセスカートリッジ４に取り付けられた感光ドラム５に一体的に取り付けられたギアである。つまり、感光ドラム５のシャフトに駆動出力ギア３が固定されている。

モータ１０が駆動されると、モータの回転軸１１及びピニオンギア１２が回転し、その回転力（トルク）は被駆動ギア２、減速ギア６、駆動出力ギア３を介して感光ドラム５に伝達され、感光ドラム５が回転駆動される。

本実施例では、駆動出力部材であるピニオンギア１２と、被駆動部材である被駆動ギア２はヘリカルギアである。また、被駆動ギア２と噛み合う減速ギア６の大ギアもヘリカルギアとなる。ピニオンギア１２はギアがねじれているため、ピニオンギア１２と被駆動ギア２が噛み合う時の駆動反力により、回転軸１１のスラスト方向に力を受ける。ピニオンギア１２の回転方向は、図２に示す方向で、図２のＡ方向は、ピニオンギア１２が回転軸１１から抜ける方向となっている。また、駆動出力部材であるピニオンギア１２のねじれ方向は左で、回転方向はモータ１０をピニオンギア１２側から見て、時計回りに設定する（図２）。

次に、駆動装置の構成について図１、図３、図７を用いて説明する。
図１は、実施例１に係る駆動装置のピニオンギア付近の概略図である。
図３は、実施例１に係る駆動装置の各要素の単部品の斜視図である。
図７は、実施例１に係るモータの断面図である。

（モータの構成）
図７に示すように、モータ１０は、ケース１３、マグネット１４、ロータ１５、回転軸１１、第１の軸受１６、第２の軸受１７、ブラシ１８等を有したＤＣブラシモータである。回転軸１１の外径はＤＣブラシモータのサイズにより変化するが、画像形成装置に使用するものは外径３ｍｍ程度のものが多い。

ケース１３は、モータ１０の外周部分を覆うように金属材料により形成された中空筒状のケースである。なおケース１３は、ケース本体（ステータ）１３ａと蓋（ブラケット）１３ｂとに分かれている。マグネット１４は、ケース本体１３ａの内周面に取り付けられた永久磁石である。ロータ１５は、鉄芯と巻線と整流子１９とを有した回転子である。回転軸１１は、モータ駆動力を出力する回転軸であり、ロータ１５は回転軸１１に取り付けられ、一体となって回転する。

第１の軸受１６は、ケース本体１３ａに取り付けられ、回転軸１１のピニオンギア１２を有している側を回転可能に支持している。第２の軸受１７は、蓋１３ｂに取り付けられ、ロータ１５を挟んで第１の軸受１６と反対側において回転軸１１を回転可能に支持している。第１の軸受１６、第２の軸受１７は共に焼結軸受であり、潤滑油が含浸されている。ブラシ１８は、蓋１３ｂに取り付けられ、整流子１９と接触し、ロータ１５に電力を供給する。またロータ１５は、第１の軸受１６、第２の軸受１７の間に、スラスト方向にガタを持って設置されている。

ここでモータ１０の駆動時に、整流子１９と第２の軸受１７が接触すると、第２の軸受１７に含浸されているオイルが染み出して、整流子１９に入り込む。このとき、ブラシ１８と整流子１９の動作不良が発生する場合がある。この問題の対策の一つとして、駆動時にピニオンギア１２、回転軸１１がスラスト方向Ａに力を受けるようにする。これにより図７に示すように、ロータ１５は第１の軸受１６と接触し、整流子１９と第２の軸受１７の間には隙間を持たせることができる。その結果、整流子にオイルが入り込むことがなくなり、動作不良の懸念がなくなる。

（ピニオンギアの構成）
次に、駆動出力部材であるピニオンギア１２周りの構成について説明する。

図１（ａ）に示すように、モータ１０の回転軸１１には駆動伝達部材２０がケース１３とピニオンギア１２の間に設けられている。つまり、駆動出力部材であるピニオンギア１２が抜ける方向において、上流側から下流側に向かってケース１３、駆動伝達部材２０、ピニオンギア１２の順番に配置されている。駆動伝達部材２０は、モータ１０の回転軸１１の回転運動を駆動出力部材であるピニオンギア１２を駆動する力を伝達する役割を持っている。駆動伝達部材２０は、金属部品であり、例えば、鉄の焼結や、真鍮の切削で加工される。図３（ａ）に示すように、駆動伝達部材２０は、モータ１０の回転軸１１と嵌合する穴２２、ピニオンギアを駆動する係合部である突起部２１、ピニオンギアとスラスト方向に突き当たる突き当て面２３、外周部に回転止め部２４が設けられている。係合部である突起部２１は、穴２２の中心を円の中心として見た場合の円周方向でほぼ等間隔に、２つ設けられている。突起部は、駆動伝達部材の基板から回転軸線方向に突出している。また、それぞれの突起部２１には回転軸１１に対し傾斜した傾斜面である係合面２１ａを持っている。

ピニオンギア１２は、樹脂成型品であり、ギアに一般的に用いられているＰＯＭ（ポリアセタール）で成形されている。図３（ｂ）に示すように、ピニオンギア１２は、回転軸１１と嵌合する穴１２ｄと、ギアが形成されているギア部１２ａと、駆動伝達部１２ｂを備えている。駆動伝達部１２ｂには、駆動伝達部材２０とスラスト方向に突き当たる突き当て面１２ｅと、外周面に回転止め１２ｇを備えている。さらに、ピニオンギアの駆動伝達部１２ｂは、駆動伝達部材２０の突起部を収納する係合部である凹部１２ｆ、駆動伝達部材２０の係合面２１ａと係合する係合面１２ｃが設けられている。駆動伝達部材２０の突起部２１や係合面２１ａが円周方向にほぼ等間隔に２つ設けられているため、対応するピニオンギアの駆動伝達部１２ｂの凹部１２ｆと係合面１２ｃも円周方向にほぼ等間隔に２つ設けられている。ピニオンギア１２の駆動伝達部１２ｂを樹脂成形で形成する場合で、図３（ｂ）の上下方向を金型のキャビティ・コアの抜き方向とすると、係合面１２ｃは抜き方向に対し、アンダーカットとなる。そこで、係合面１２ｃを含む凹部１２ｆを形成する際に、回転駒を用いてアンダーカットの形状を作成する。もしくはスライド駒でスライド駒をスライドさせて係合面１２ｃを作成してもよい。

図１（ａ）に示すように、駆動伝達部材２０の係合面２１ａと、ピニオンギア１２の係合面１２ｃとが接触し係合することにより、駆動伝達部材２０からピニオンギア１２に回転力（トルク）が伝達される。駆動伝達部材２０がモータの回転軸の回転運動で回転し、駆動伝達部材２０が駆動出力部材であるピニオンギア１２と係合することによりピニオンギアが駆動される。ここで、駆動伝達部材２０の係合面２１ａとピニオンギア１２の係合面１２ｃとが接触する点を接触点や噛み合い点という。本実施例では、係合面２１ａと係合面１２ｃが係合しているとき係合面１２ｃは係合面２１ａとほぼ同一面となるように面を設定する。前述したように、本実施例のピニオンギア１２はヘリカルギアである。そこで、ピニオンギアの係合面１２ｃと駆動伝達部材２０の係合面２１ａとの傾斜する方向は、ピニオンギア１２のねじれ方向と同じ方向に設定している。

（駆動出力部材や駆動伝達部材のモータの回転軸への取り付け）
駆動伝達部材２０の回転軸１１に対する取り付けについては、駆動伝達部材２０の穴２２内径部を回転軸１１の外径部に圧入で取り付ける。圧入強度は、想定されるモータ１０の最大トルクより大きくする。これにより、駆動伝達部材２０は、モータの回転軸上に固定され、回転軸１１の回転運動である回転力（トルク）をピニオンギア１２に十分に伝達できるため、ピニオンギア１２を駆動できる。

ピニオンギア１２の回転軸１１に対する取り付けについては、ピニオンギア１２の穴１２ｄの内径寸法を、回転軸１１の外径寸法と同じかわずかに小さく設定する。これにより、穴１２ｄと回転軸１１の嵌合ガタがないように取り付けることができる。ピニオンギア１２は、回転軸上に設けられているが、回転軸から取り外すことが可能である。そのため、ピニオンギア１２が摩耗した場合に、ピニオンギアだけを取り外して新しいピニオンギアに交換することができ、モータごと交換する必要がなくなるため、メンテナンス性が向上する。

次に、モータ１０の回転軸１１に駆動伝達部材２０が取りついた状態で、ピニオンギア１２をモータ１０に取り付ける組立方法について説明する。図４を用いて説明する。

図４は、実施例１に係る駆動出力部材であるピニオンギアと駆動伝達部材の係合部の模式図である。

まず初めに、図４（ａ）に示すように、駆動伝達部材２０の突起部２１とピニオンギアの凹部１２ｆの位相が合うように位置合わせする。この位相を維持して、ピニオンギア１２を回転軸１１に対し挿入する。その際、不図示の工具で駆動伝達部材２０の回転止め部２４を挟み（図３（ａ））、回転軸１１を固定する。ピニオンギア１２も、不図示の工具で回転止め部１２ｇを挟み（図３（ｂ））、ピニオンギア１２の位相を固定する。

ピニオンギア１２の突き当て面１２ｅと、駆動伝達部材２０の突き当て面２３が突き当たるまで、ピニオンギア１２を回転軸線方向に挿入する。ピニオンギア１２の突き当て面１２ｅと、駆動伝達部材２０の突き当て面２３とは、回転軸線方向に対して直交する位置関係にある。突き当て面１２ｅ、２３同士が突き当たると、次にピニオンギア１２の係合面１２ｃと、駆動伝達部材の係合面２１ａが突き当たるように、ピニオンギア１２を回転軸１１に対し回転させる。図４（ａ）に示すように、ピニオンギア１２側からモータ１０を見たときに、ピニオンギア１２を反時計回りに回転させる。図４（ｂ）に示すように、係合面１２ｃ、２１ａ同士が突き当たると、ピニオンギア１２の装着は完了する。

ピニオンギア１２を回転軸１１から取り外すには、上述した手順を後ろから遡ることで行うことができる。

次に、駆動装置１の動作時のピニオンギア１２周りの動作について説明する。

既に説明したように、駆動伝達部材２０は、モータ１０の回転軸１１に対し、十分な強度で圧入されている。一方、ピニオンギア１２は回転軸１１に対し、嵌合ガタがないように取り付けられているため、取り外すことができる。図１（ａ）に示すように、ピニオンギア１２と駆動伝達部材２０とは、スラスト方向はそれぞれの突き当て面１２ｅ、２３同士で突き当たっており、回転方向は、回転軸１１に対し傾斜したそれぞれの係合面１２ｃ、２１ａ同士で、突き当たっている。

図１（ｂ）は、ピニオンギア１２にかかる力を表している。モータ１０の回転軸１１の回転運動は、回転軸１１に対し十分な強度で圧入された駆動伝達部材２０に伝達される。つまり、モータ１０の回転軸１１が回転運動をすることにより、駆動伝達部材が駆動される。そして、駆動伝達部材２０の係合面２１ａと駆動出力部材のピニオンギアの係合面１２ｃとの接触点を通じて、駆動出力部材であるピニオンギア１２が駆動される。ピニオンギアの係合面１２ｃの駆動伝達部材２０の係合面２１ａを介してピニオンギアにかかる力Ｆ１は、回転軸を中心とした円の円周方向の力Ｆ１ｒと、スラスト方向（または回転軸線方向）の力Ｆ１ｓに分解される。ピニオンギアの係合面１２ｃと駆動伝達部材の係合面２１ａとの傾斜角をθとすると、Ｆ１、Ｆ１ｓ、Ｆ１ｒの関係は、次の式の関係になる。
Ｆ１ｓ＝Ｆ１ｓｉｎθ （１）
Ｆ１ｒ＝Ｆ１ｃｏｓθ （２）

本実施例のピニオンギア１２は、ヘリカルギアであり、ピニオンギア１２は被駆動ギア２と噛み合い、被駆動ギア２を駆動する力の反力（駆動反力）を受ける。駆動反力をＦ２とする。駆動反力Ｆ２も同様に、回転軸を中心とした円の円周方向の力Ｆ２ｒと、スラスト方向（または回転軸線方向）の力Ｆ２ｓに分解される。ピニオンギア１２のねじれ角をφとすると、Ｆ２、Ｆ２ｓ、Ｆ２ｒの関係は、次の式の関係になる。
Ｆ２ｓ＝Ｆ２ｓｉｎφ （３）
Ｆ２ｒ＝Ｆ２ｃｏｓφ （４）

円周方向の力Ｆ１ｒによって、駆動伝達部材２０から駆動出力部材であるピニオンギア１２に伝達されるトルクＴ１とする。また、円周方向の力Ｆ２ｒによって、ピニオンギア１２から被駆動ギア２に伝達されるトルクＴ２とする。この場合に、トルクの損失がないとするとＴ１とＴ２の大きさは同じ（Ｔ１＝Ｔ２）になる。ピニオンギア１２の係合面１２ｃ上の接触点からモータの回転軸の回転中心までの距離をＲ１（図３（ｂ））、ピニオンギア１２の噛み合いピッチ円半径をＲ２（図３（ｂ））とすると、Ｔ１，Ｔ２の関係は、次の式の関係になる。
Ｔ１＝Ｆ１ｒＲ１＝Ｆ２ｒＲ２＝Ｔ２（５）
式（５）に式（２）、（４）を代入すると、次の式の関係を導ける。
Ｆ１Ｒ１ｃｏｓθ＝Ｆ２Ｒ２ｃｏｓφ （６）

スラスト方向の力Ｆ１ｓは、本実施例においてピニオンギアが抜ける方向であるＡ方向と反対の反対方向である。つまり、スラスト方向の力Ｆ１ｓは、ピニオンギア１２がモータの回転軸１１から抜けないように引き込む方向である。一方、スラスト方向の力Ｆ２ｓはＡ方向と同じ方向である。つまり、スラスト方向の力Ｆ２ｓはピニオンギア１２が回転軸１１から抜ける方向の力である。ピニオンギア１２が回転軸１１から抜けないようにするためには、２つのスラスト方向の力の関係がＦ１ｓ≧Ｆ２ｓとなっていれば良い。この条件において、式（１）、（３）を用いると次の式の関係が導ける。
Ｆ１ｓｉｎθ≧Ｆ２ｓｉｎφ （７）
また、式（６）をＦ２について解き、式（７）に代入すると、次の式の関係を導ける。
Ｒ２ｔａｎθ≧Ｒ１ｔａｎφ （８）

従って、Ｒ１とＲ２とが同じ場合、ピニオンギアの係合面１２ｃと駆動伝達部材の係合面２１ａとの傾斜角θを、ピニオンギア１２のねじれ角φと同じにすることで、式（８）を成り立たせることができる。また、Ｒ１とＲ２とが同じ場合、傾斜角θをピニオンギア１２のねじれ角φより大きくする（θ＞φ）ことで、式（８）を成り立たせることができる。つまり、ピニオンギア１２をモータの回転軸１１から抜けることなく保持することができる。例えば、ピニオンギア１２のねじれ角を２０°としたとき、ピニオンギアの係合面１２ｃと駆動伝達部材の係合面２１ａの傾斜角を４５°とすればよい。

一方、係合面１２ｃ上の接触点から回転軸の回転中心までの距離Ｒ１より、ピニオンギア１２のピッチ円半径Ｒ２が大きければ、係合面１２ｃと係合面２１ａとの傾斜角θと、ピニオンギア１２のねじれ角φを同じにしてもよい。この場合も、同様にピニオンギア１２を回転軸１１から抜けることなく保持することができる。

このときは係合面１２ｃと係合面２１ａとの傾斜角、ピニオンギア１２のねじれ角を共に２０°に設定できる。そのため、駆動伝達部材２０を焼結で制作する場合、２０°で傾斜した係合面２１ａを回転駒で成型することが可能となる。傾斜角を大きくすると、回転駒での成型の難易度が上がるため、焼結での制作が容易となる。

以上説明したように、ピニオンギア１２には、スラスト方向にピニオンギア１２が抜ける方向の力Ｆ２ｓと、スラスト方向にピニオンギア１２を引き込む方向の力Ｆ１ｓが働く。ピニオンギア１２のねじれ角や係合面１２ｃと係合面２１ａの傾斜角等の条件により、Ｆ１ｓ≧Ｆ２ｓとすることができ、ピニオンギア１２を、抜けずに回転軸１１に保持することができる。これにより、ピニオンギア１２を回転軸１１に圧入することなく、保持することが可能となり、メンテナンス性に優れた駆動装置を提供することができる。

傾斜した係合面２１ａと係合面１２ｃとを駆動伝達部材２０とピニオンギア１２にそれぞれ設けた。これにより、駆動伝達部材２０を回転軸線方向において、ピニオンギア１２の根本側に設置しているのにもかかわらず、駆動伝達部材２０をピニオンギア１２の抜け止めとして機能させることができている。また、ピニオンギア１２の駆動伝達部材２０に対するスラスト方向位置は、突き当て面１２ｅ、２３同士が接触し、また、係合面１２ｃ、２１ａ同士が接触することで位置が決まる。そのため、ピニオンギア１２は駆動伝達部材２０に対し、スラスト方向にガタが発生しない。従って、駆動時にトルク変動が生じた際にも、ピニオンギア１２がスラスト方向に移動することはないため、駆動対象（感光ドラム５）の回転方向の位置ずれを抑えることができる。

本実施例では、傾斜した係合面２１ａと係合面１２ｃとを駆動伝達部材２０とピニオンギア１２のそれぞれに設けたが、傾斜した係合面を片方だけにし、もう片方の係合面は平行ピン等の円柱形状にしても、同様の効果が得られる。また円柱形状以外の形状もありうる。

ピニオンギア１２と駆動伝達部材２０との係合面２１ａ、１２ｃは、１箇所のみでも機能する。本実施例のように２箇所設けてもよいし、さらに３箇所以上円周方向に設けてもよい。係合面を複数設けることで、駆動伝達部材２０からピニオンギア１２へのトルク伝達がより平滑に行われ、ピニオンギア１２がよりスムーズに駆動される。また、個々の係合面にかかる負荷を分散することができるため、係合面２１ａ、１２ｃのスラスト方向高さを低くすることができ、ピニオンギア１２と駆動伝達部材２０をスラスト方向において小型化できる。

モータの回転軸１１の外径が３ｍｍ程度と小さい場合、駆動伝達部材を取り付けるために、回転軸１１に横穴を空けたり、ローレット形状を作成したり、ＩカットやＤカット形状を作成することがある。しかし、このような加工をすると、モータの回転軸１１の強度低下や、軸振れが懸念される。そのため、モータの回転軸を加工せず、回転運動を伝達するのに十分な強度の圧入で駆動伝達部材を回転軸に取り付けるのがよい。

ピニオンギア１２の回転軸１１に対する取り付けについては、ピニオンギア１２の穴１２ｄの内径寸法を、回転軸１１の外径寸法と同じかわずかに小さく設定し、穴１２ｄと回転軸１１の嵌合ガタがないように取り付けている。嵌合ガタをなくすことで、ピニオンギア１２と被駆動ギア２の間の伝達誤差を抑えることができる。

また、穴１２ｄ内径と回転軸１１外径の径差は、圧入する場合の径差より小さくすることができる。これにより、ピニオンギア１２を回転軸１１に取り付ける（取り外す）ときの力を、圧入の場合に比べて小さく抑えることができる。これにより、メンテナンス性を良くすることができる。さらに、ピニオンギア１２を回転軸１１に装着した状態でのギアの変形を抑えることができ、ギア精度悪化を抑えることが可能となる。

回転軸１１の回転運動を、駆動伝達部材２０を介してピニオンギア１２に伝達する構成をとっているため、ピニオンギア１２は回転軸１１に対し、圧入する必要がない。つまり、モータの回転軸１１から直接回転運動をピニオンギア１２に伝える必要がない。そのため、ピニオンギア１２に使用する材質には、圧入強度等の制約が不要となり、材質の自由度が上がる。そこで、樹脂材料を使用することも可能となる。ギアとして一般に使用されているＰＯＭ（ポリアセタール）を使用すると、金属製のピニオンギア１２と比較して、被駆動ギア２との噛み合い伝達誤差を抑えることができ、また駆動音を下げることも可能となる。

駆動伝達部材２０に回転止め部２４を設けることで、ピニオンギア１２をモータ１０に取り付け・取り外すときに、回転軸１１を直接工具で固定することなく、回転軸１１を固定することができる。回転軸１１を直接工具で固定すると、軸振れが悪化し、モータ１０の回転ムラ等が懸念されるが、その懸念がなくなる。

本実施例は、外径が３ｍｍ程度の小径の回転軸を持つようなＤＣブラシモータにおいても、ピニオンギア１２のメンテナンス性に優れた駆動装置を提供することができる。また、ＤＣブラシレスモータ、ステッピングモータ等の別の種類のモータにおいても実施可能である。

本実施例では、モータ１０の回転軸１１にかかるスラスト力の方向は、整流子１９と第２の軸受１７が接触しないように決めたが、モータ１０自身の別の構造上の制約により、決まる場合もある。また、被駆動ギア２等の駆動系の下流側のギアのスラスト力の方向が制約を受け、結果的に回転軸１１にかかるスラスト力の方向が決まる場合もある。

本実施例では画像形成装置を例示して説明を行ったが、画像形成装置に限らず、各種機械器具に本発明の駆動装置を適用してもよい。

図５は、実施例２に係る駆動装置のベルトプーリー付近の概略図である。

ここではその特徴的な部分だけを示し、その他の構成および作用については実施例１と同一なので、その説明は省略する。

図５に示すように、モータ１１０の回転軸１１１には駆動伝達部材１２０を介してベルトプーリー１３０が取り付けられている。このため、モータの回転軸の回転運動によって、駆動伝達部材１２０が駆動される。駆動伝達部材１２０は、駆動出力部材であるベルトプーリー１３０と係合し、駆動出力部材であるベルトプーリー１３０を駆動する。また、駆動出力部材であるベルトプーリー１３０には無端ベルト１５０が取り付けられ、ベルトプーリー１３０はモータから伝達された回転運動によって無端ベルト１５０を駆動する。

ベルトプーリー１３０は、プーリー部１３０ａと駆動伝達部１３０ｂに分かれており、プーリー部１３０ａの両端部にフランジ１３０ｈ（先端側）、１３０ｉ（根本側）が設けられている。無端ベルト１５０には、寄り力が発生する。寄り力が根本側方向に発生した場合、無端ベルト１５０はフランジ１３０ｉと突き当たる位置まで移動し、寄り力Ｆ３が発生する。駆動伝達部材１２０はベルトプーリー１３０をスラスト力Ｆ１ｓで回転軸１１１から抜けないように引き込んでいるため、ベルトプーリー１３０には合計Ｆ３＋Ｆ１ｓの力で引き込む力が働いている。そのため、ベルトプーリー１３０は回転軸１１１から抜けることなく、保持されている。

一方、寄り力が先端側方向に発生した場合、無端ベルト１５０はフランジ１３０ｈと突き当たる位置まで移動し、寄り力Ｆ４が発生する。上で述べたように、駆動伝達部材１２０はベルトプーリー１３０をスラスト力Ｆ１ｓで回転軸１１１から抜けないように引き込んでいるため、ベルトプーリー１３０には差し引きＦ１ｓ－Ｆ４の力で引き込む力が働いている。そこで、想定される寄り力Ｆ４の最大値と駆動伝達部材１２０による引き込み力Ｆ１ｓとを同じ値にすることで、ベルトプーリー１３０は回転軸１１１から抜けることなく、保持することが可能となる。同様に、想定される寄り力Ｆ４の最大値よりも駆動伝達部材１２０による引き込み力Ｆ１ｓを大きくすることで、ベルトプーリー１３０は回転軸１１１から抜けることなく、保持することが可能となる。安全面を考慮すると、Ｆ１ｓ＞Ｆ４が好ましい。Ｆ１ｓの大きさは、駆動伝達部材１２０の係合部の一部である係合面１２１ａとベルトプーリー１３０の係合部の一部である係合面１３０ｃの回転軸１１１に対する角度θを変化させることで、調整可能である。駆動伝達部材の係合部の一部である係合面１２１ａは、回転軸からプーリーが抜ける方向と交差する面である。交差することにより係合面で抜ける方向に動くギアを抑えることができる。

本実施例では、実施例１と異なり、駆動出力部材であるベルトプーリー１３０に、ベルトプーリーが抜ける方向であるＡ方向の力が常にかかっているわけではない。つまり、実施例１では、駆動出力部材にＡ方向の荷重が常にかかる構成であり、駆動出力部材がモータの回転軸から抜けないようにＡ方向と反対の反対方向の荷重を駆動出力部材に常にかける必要がある。実施例２では、駆動出力部材にＡ方向の荷重がかからない場合があり、このような形態でも有効である点を示した実施例である。

図６は、実施例３に係る駆動装置のピニオンギア付近の概略図である。

ここでは、特徴的な部分だけを示し、その他の構成および作用については実施例１と同一なので、その説明は省略する。

図６に示すように、駆動伝達部材２２０と駆動出力部材であるピニオンギア２１２にそれぞれ抜け止め部２２５、２１２ｈを設ける。駆動出力部材であるピニオンギア２１２にスラスト方向の力Ｆ２ｓがＡ方向にかかるとき、ピニオンギア２１２は回転軸２１１上をＡ方向に移動する。この移動は、駆動伝達部材２２０とピニオンギア２１２の抜け止め部２２５、２１２ｈがお互いに接触する位置まで移動して止まる。抜け止め部によりピニオンギア２１２はこれ以上抜けることなく、回転軸２１１に保持することが可能となる。駆動伝達部材２２０の抜け止め部は、フック形状であり、ピニオンギア２１１の抜け止め部をフックすることにより、ピニオンギアが抜けることを防止している。フック形状は、駆動伝達部材の基板からモータの回転軸線方向に突出した第１突出部と、突出部の先端から回転軸の回転円の半径方向に突出する第２突出部を有する。そのため、ピニオンギアの抜け止め部は、駆動伝達部材の抜け止め部のフック形状に対応した凹部を有している。

実施例１の抜け止め部を用いない場合に対し、駆動伝達部材２２０のスラスト方向長さは、抜け止め部２２５の分だけ長くなる。そのため、駆動出力部材であるピニオンギア２１２の駆動伝達部２１２ｂが、実施例１の駆動伝達部１２ｂより大きくなる。このため、ギア部２１２ａは回転軸２１１の先端側に移動するものの、ピニオンギア２１２は抜けずに回転軸２１１に保持することができる。これにより、駆動伝達部材２２０を回転軸２１１に圧入し、ピニオンギア２１２を回転軸２１１に圧入することなく、保持することが可能となり、メンテナンス性に優れた駆動装置を提供することができる。

図８は、実施例４に係る駆動装置の各要素の単部品の斜視図である。

図８（ａ）に示すように、駆動伝達部材３２０に突起部３２１として外歯のヘリカルギア３２６を設ける。また図８（ｂ）に示すように、駆動出力部材であるピニオンギア３１２の駆動伝達部３１２ｂに、凹部３１２ｆとして内歯のヘリカルギア３１２ｉを設ける。

内歯のヘリカルギア３１２ｉを第１ヘリカルギアとして、外歯のヘリカルギアを第２ヘリカルギアとする。

外歯の前記ヘリカルギア３２６は、内歯の前記ヘリカルギア３１２ｉと、歯数・ねじれ方向・ねじれ角等のギアの諸元を同じに設定している。外歯のヘリカルギア３２６と内歯のヘリカルギア３１２ｉが噛み合い、ギア歯面３２１ａ、３１２ｃ同士が係合することで、モータの回転軸に取り付けられた駆動伝達部材３２０は、駆動出力部材であるピニオンギア３１２を駆動する。

ここで、駆動伝達部材３２０の外歯のヘリカルギア３２６のねじれ方向は、ピニオンギア３１２のギア部３１２ａのヘリカルギアと同じねじれ方向に設定してもよい。また、ねじれ角については、外歯のヘリカルギア３２６は、ピニオンギア３１２のギア部３１２ａのヘリカルギアより大きく設定してもよい。

これにより、ピニオンギア３１２と被駆動ギアの噛み合いにより、駆動反力としてスラスト方向の抜け力が働く場合、外歯のヘリカルギア３２６と内歯のヘリカルギア３１２ｉが噛み合う。噛み合うことにより、駆動伝達部材３２０がピニオンギア３１２を引き込む力が抜け力と同じかそれよりも大きいため、ピニオンギア３１２がモータの回転軸から抜けることなく保持できる。

１０モータ
１１回転軸
１２駆動出力部材
２０駆動伝達部材
Ａ駆動出力部材のスラスト方向

Claims

回転軸を有するモータと、
前記回転軸上に設けられ被駆動部材を駆動する駆動出力部材と、
前記回転軸上に固定され、前記駆動出力部材と係合し前記回転軸の回転運動で前記駆動出力部材を駆動する駆動伝達部材であって、前記回転軸に対して傾斜し、前記駆動出力部材を駆動するために前記駆動出力部材と係合する係合面を有する駆動伝達部材と、を備え
前記駆動出力部材は、前記被駆動部材を駆動する際に前記回転軸から抜ける方向に第１の力を前記被駆動部材から受け、
前記駆動出力部材は、前記駆動伝達部材の前記係合面により駆動される際に、前記第１の力とは反対の方向に第２の力を前記駆動伝達部材の前記係合面から受け、
前記第２の力は、前記第１の力と同じか前記第１の力よりも大きく、
前記回転軸から前記駆動出力部材を取り外すために必要な力は、前記回転軸から前記駆動伝達部材を取り外すために必要な力よりも小さい、
ことを特徴とする駆動装置。
回転軸を有するモータと、
前記回転軸上に設けられ、被駆動部材を駆動するヘリカルギア部を有する駆動出力部材と、
前記回転軸上に固定され、前記駆動出力部材と係合し前記回転軸の回転運動で前記駆動出力部材を駆動する駆動伝達部材であって、前記回転軸に対して傾斜し、前記駆動出力部材を駆動するために前記駆動出力部材と係合する係合面を有する駆動伝達部材と、を備え、
前記回転軸から前記駆動出力部材を取り外すために必要な力は、前記回転軸から前記駆動伝達部材を取り外すために必要な力よりも小さく、
前記係合面の前記駆動出力部材と接触する接触点と回転軸までの距離をＲ１、前記係合面と回転軸とがなす角をθ、前記ヘリカルギア部のピッチ円半径をＲ２、前記ヘリカルギア部のねじれ角をφとした場合に、以下の関係の式が成り立つことを特徴とする駆動装置。
Ｒ２ｔａｎθ≧Ｒ１ｔａｎφ
前記回転軸の軸線方向について、前記駆動伝達部材は前記駆動出力部材と前記モータの間に配置されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
回転軸を有するモータと、
前記回転軸上に設けられ被駆動部材を駆動する駆動出力部材と、
前記回転軸上に固定され、前記駆動出力部材と係合し前記回転軸の回転運動で前記駆動出力部材を駆動する駆動伝達部材と、を備え
前記駆動出力部材は、被駆動部材を駆動する際に前記回転軸から抜ける方向に荷重を前記被駆動部材から受け、
前記回転軸から前記駆動出力部材を取り外すために必要な力は、前記回転軸から前記駆動伝達部材を取り外すために必要な力よりも小さく、
前記駆動伝達部材は、前記回転軸の軸線方向について前記モータと前記駆動出力部材の間に位置し、前記駆動出力部材が前記回転軸から抜けることを防止するための抜け止め部を有することを特徴とする駆動装置。
前記駆動伝達部材は、複数の前記係合面を有することを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
前記駆動出力部材はヘリカルギア部を有し、
前記ヘリカルギア部の噛み合いピッチ円半径を、前記係合面と前記駆動出力部材との接触点から前記回転軸の回転中心までの距離より大きくし、
前記ヘリカルギア部のねじれ角と前記係合面の傾斜角とを同じにしたことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
前記抜け止め部は、フック形状であることを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
回転軸を有するモータと、
前記回転軸上に設けられ、被駆動部材を駆動する第１ヘリカルギア部と、第２ヘリカルギア部とを有する駆動出力部材と、
前記駆動出力部材の前記第２ヘリカルギア部と係合する、前記第１ヘリカルギア部と同じ方向にねじれた第３ヘリカルギア部を有し、前記回転軸上に固定され前記回転軸の回転運動で前記駆動出力部材を駆動する駆動伝達部材と、を備え、
前記駆動出力部材は、前記被駆動部材を駆動する際に前記回転軸から抜ける方向に荷重を前記被駆動部材から受け、
前記回転軸から前記駆動出力部材を取り外すために必要な力は、前記回転軸から前記駆動伝達部材を取り外すために必要な力よりも小さく、
前記駆動伝達部材の前記第３ヘリカルギア部のねじれ角は、前記駆動出力部材の前記第１ヘリカルギア部のねじれ角よりも大きいことを特徴とする駆動装置。
前記第２ヘリカルギア部は内歯であり、前記第３ヘリカルギア部は外歯である、
ことを特徴とする請求項８に記載の駆動装置。
前記駆動伝達部材は、前記回転軸に圧入で取り付けられていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の駆動装置。
前記駆動出力部材は、前記回転軸に嵌合ガタをなくして取り付けられていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の駆動装置。
前記駆動出力部材は、樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の駆動装置。
前記駆動伝達部材は、回転止め形状を設けられていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の駆動装置。
前記モータはＤＣブラシモータであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の駆動装置。
記録材に画像を形成する画像形成部と、
請求項１から１４のいずれか１項に記載の駆動装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。
トナー像を担持する感光ドラムと、
感光ドラムを駆動する請求項１から１４のいずれか１項に記載の駆動装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。