JPH0926001A - 歯車伝動機構およびこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】入力側と出力側の歯車と中間歯車のそれぞれの
噛み合い部の歯が噛み合い始めるタイミングの位相をず
らすことによって、出力側の角速度の変動を可及的に低
減し得る歯車伝動機構を提供する。また、この歯車伝動
機構を用いて高画質の画像を形成し得る画像形成装置を
提供する。 【解決手段】歯車列の中で隣合う３つの歯車の入力側と
出力側の噛み合い部における歯の噛み合うタイミングを
ずらすことにより、入力側と出力側の噛み合い部の歯の
変形よる回転遅れの変化を相互に干渉させて出力側の歯
車の角速度の変動を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば互いに噛
み合う複数の歯車を有する歯車伝動機構及びこれを用い
た画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に駆動中の歯車間の歯の噛み合い
は、ある一組の歯が噛み合い始め、この一組の歯が噛み
合い中に次の一組の歯が噛み合い始め、所定の噛み合い
長さづつ次々に歯の噛み合いが連続して繰り返されてい
る。この噛み合い状態は、回転中常に一組の歯が噛み合
っているのではなくて、１組の歯が噛み合っている状態
と二組の歯が噛み合っている状態、あるいは３組以上の
歯が噛み合っている状態が存在し、噛み合っている歯の
数が、たとえば１歯→２歯→１歯・・というように周期
的に変化しながらトルクを伝達していることになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
技術をさらに発展させたものであり、その目的とすると
ころは、入力側と出力側の歯車と中間歯車のそれぞれの
噛み合い部の歯が噛み合い始めるタイミングの位相をず
らすことによって、出力側の角速度の変動を可及的に低
減し得る歯車伝動機構を提供することにある。

【０００４】また、この安定した歯車伝動機構を用いて
高画質の画像を形成し得る画像形成装置を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にあっては、複数の歯車が噛み合って歯車列
を構成している歯車伝動機構において、前記歯車列の中
で互いに隣合う３つの歯車のうち、入力側の歯車と出力
側の歯車の各歯がそれぞれ中間歯車の歯と噛み合うタイ
ミングをずらしたこと特徴とする。

【０００６】歯車の歯部はその負荷荷重によって微小変
形を生じるが、歯車の噛み合いは、たとえば１歯→２歯
→１歯と、その荷重を受ける歯数が連続的に変化するた
め、回転中において回転方向の変形量は一定にならな
い。

【０００７】そこで、本発明のように入力側と出力側の
噛み合い部において歯が噛み合うタイミングをずらして
おくことにより、入力側と出力側の変形量が同期して増
幅されることが無くなる。

【０００８】たとえば、中間歯車を同一モジュールで同
一歯数の２つの歯車を同一軸に固定した２段構造の場合
に、各歯車が入力側および出力側歯車と噛み合うタイミ
ングをずらしておく。

【０００９】入力側歯車と出力側歯車がそれぞれ相手歯
車と同じタイミングで噛み合い始める時の位相を同位相
としたときに、ほぼ１／２位相だけずらしておくことが
好ましい。ここで、１／２位相というのは、歯車の歯の
変形による回転遅れの変化の１サイクルの１／２の意味
である。すなわち、噛み合い状態は１歯→２歯→１歯・
・・と連続して周期的に変化することから、たとえば、
１歯噛み合い状態から次の１歯噛み合い状態までを１周
期とし、この間の位相の１／２だけずらしている。

【００１０】このようにすれば、「１歯噛み合い」と
「２歯噛み合い」が、常に入力側と出力側で補償し合う
ように働き、入力歯車に対する出力歯車の角速度変化を
ほぼ一定にできる。

【００１１】もちろん、噛み合いタイミングの位相のず
らし方としては、１／２位相に限定されるものではな
く、たとえば１／３，１／４等種々の値を設定すること
ができ、要するに入力側と出力側の噛み合いタイミング
をずらして、入力側と出力側で回転遅れの変化が同期し
ないようにすればよい。

【００１２】また、中間歯車が一段ギアの場合でも、入
力側及び出力側歯車に対する中間歯車の相対位置及び歯
数を変えることによって中間歯車と入力側および出力側
歯車と噛み合うタイミングをずらすことができる。

【００１３】入力側の歯車と出力側の歯車に対して同じ
タイミングで噛み合い始める時の位相を同位相との定義
のもとに、それぞれの噛み合いタイミングが１／２位相
ずれるようにすれば、「１歯噛み合い」と「２歯噛み合
い」が、常に入力側と出力側で補償し合うように働き、
入力歯車に対する出力歯車の角速度変化をほぼ一定にで
きる。

【００１４】また、中間歯車を同一モジュールで整数倍
比の歯数を持つ大歯車と小２歯車を同一軸に固定した２
段構造とした場合でも、大小歯車と入力側および出力側
歯車と噛み合うタイミングをずらすことにより、入力側
と出力側の変形量が同期して増幅されることを低減する
ことにができる。

【００１５】小歯車と大歯車がそれぞれ入力側と出力側
の歯車と同じタイミングで噛み合い始める位相を同位相
と定義したときに、大小歯車のいずれかの位相をほぼ１
／２位相だけずらすことによって、入力側と出力側の角
速度の変動を相互に干渉させて出力側の角速度の変動を
低減できる。

【００１６】この場合には、歯数が違うので、大歯車側
と小歯車側の噛み合い部の歯の変形による回転遅れの変
化の周期が異なる。小歯車側の噛み合い部の変化の周期
の方が大歯車側の噛み合い部の変化の周期よりも整数倍
大きくなる。したがって、同位相とした場合に、同期す
るのは小歯車は１サイクル毎であるが、大歯車側は整数
倍サイクル毎となる。したがって、小歯車側あるいは大
歯車側を１／２位相だけずらしても、歯数が同一で歯の
変形による回転遅れの変化が完全に同一周期の場合のよ
うに完全にゼロにはできないが、大歯車の数サイクル毎
に同期する部分を減少させることができるので、全体と
して角速度の変動を低減することができる。

【００１７】中間歯車の大小歯車のモジュールが異なる
場合には、モジュールについても整数倍比としておくこ
とが効果的である。

【００１８】回転駆動される記録媒体を有し、該記録媒
体上に画像が形成される画像形成装置において、前記記
録媒体への駆動力伝達機構として上記歯車伝動機構を用
いれば、送りムラの生じない高品質の画像を得ることが
できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。

【００２０】図７は本発明の歯車伝動機構が適用される
プリンタ，複写機等の画像形成装置の主たる構成を示し
ている。すなわち、ポリゴンスキャナ等によって主走査
方向（感光ドラム１０４の軸方向）に振られたレーザ発
光部１００より射出されたレーザ光１０１はミラー１０
２等によって光路を調整され、カートリッジ１０３内に
ある記録媒体としての感光ドラム１０４上に到達する。

【００２１】感光ドラム１０４は所定の回転速度で回転
駆動され、これにより感光ドラム１０４表面に副走査方
向（感光ドラム１０４の回転方向）の画像の形成がなさ
れ、図示しないデータ入力装置の信号に従い、レーザ光
の０Ｎ／ＯＦＦ、あるいは発光の強弱のコントロールに
よって任意の画像が潜像として形成される。

【００２２】プリントされるべき用紙１０５はカセット
１０６に積載されており、プリント信号に合わせて給紙
ローラ１０７によって給紙され、搬送経路１０８を通っ
て感光ドラム１０４近傍に導かれる。既に、潜像を有し
ている感光ドラム１０４は所定の現像プロセスにより感
光ドラム１０４上にトナー像が形成される。

【００２３】このトナー像を転写部１０９において用紙
１０５上に転写され、定着器１１０にてトナー像が定着
された後、排紙部１１１へと排紙される。

【００２４】図８はモータから感光ドラムへの歯車伝動
機構を示したものである。

【００２５】すなわち、１０はモータであり、１はモー
タ軸１１に固定されたモータ軸ギア１２に噛み合う駆動
ギア、５は最終的な感光ドラム１０４の回転軸に固定さ
れる感光ドラムギアである。この駆動ギア１と感光ドラ
ムギア５の間に、減速ギア２，中間ギア３及びアイドラ
ギア４が介装されている。

【００２６】このギア列の内、互いに噛み合う３つのギ
アの間に、本発明の歯車伝動機構が適用される。

【００２７】［第１の実施の形態］図１に本発明の歯車
伝動機構の第１の実施の形態が示されている。

【００２８】この第１の実施の形態は、図８に示したギ
ア列のうち最終段にある中間ギア３，アイドラギア４お
よび感光ドラムギア５の間に適用した例である。

【００２９】この実施の形態では、アイドラギア４が同
一モジュールで同一歯数の第１，第２アイドラギア４
ａ，４ｂを同一軸に固定した２段ギア構造となってい
る。そして、第１アイドラギア４ａと第２アイドラギア
４ｂがそれぞれ相手歯車となる中間ギア３および感光ド
ラムギア５と同じタイミングで噛み合い始める時の位相
を同位相として、第１，第２アイドラギア４ａ，４ｂの
位相をほぼ１／２位相ずらしたものである。ここで、１
／２位相というのは、第１，第２アイドラギア４ａ，４
ｂの噛み合い部における歯の変形による回転遅れの周期
的な変化の１サイクルの１／２の意味である。すなわ
ち、噛み合い状態は１歯→２歯→１歯・・・と連続して
周期的に変化することから、たとえば、１歯噛み合い状
態から次の１歯噛み合い状態までを１周期とし、この間
の位相の１／２だけずらしている。第１，第２アイドラ
ギア４ａ，４ｂの各歯の位置関係は、軸方向に投影する
と互いの歯と歯の間に歯が位置する関係にある。

【００３０】図１(ｂ)において、上半分が第２アイドラ
ギア４ｂ、下半分が第１アイドラギア４ａとの噛み合い
方を示している。

【００３１】駆動力は中間ギア３より歯部ａ−ａ´，ｂ
−ｂ´、ｃ−ｃ´と当り第１アイドラギア４ａに伝達さ
れ、第２アイドラギア４ｂから歯部ｄ´ーｄ，ｅ´−
ｅ，ｆ´ーｆと当り感光ドラムギア５に伝達される。

【００３２】このとき、第１，第２アイドラギア４ａ，
４ｂの歯の位相が１／２位相ずれているので、たとえ
ば、第１，第２アイドラギア４ａがａ−ａ´，ｂ−ｂ´
の２歯で噛み合っているときには、第２アイドラギア４
ｂがｄ−ｄ´の１歯で噛み合って駆動力が伝達され、
「１歯噛み合い」と「２歯噛み合い」が、常に入力側の
第１アイドラギア４ａと中間ギア３との噛み合い部、出
力側の第２アイドラギア４ｂと感光ドラムギア５との噛
み合い部で補償し合うように働き、感光ドラムギア５の
角速度変化をほぼ一定にできる。

【００３３】図２(ａ)は入力側と出力側の噛み合い部始
めが同位相になった時の角速度の変化（単位時間内に生
じたギアの歯の変形による回転遅れ）を模式的に表すグ
ラフ、図２（ｂ）は入力側と出力側の噛み合い始めを１
／２位相だけずらしたときの角速度の変化を表すグラフ
である。

【００３４】グラフ中のイ及びロは、入力側の中間ギア
３と第１アイドラギア４ａ、第２アイドラギア４ｂと出
力側の感光ドラムギア５を個別に評価したときの角速度
の変化をで示す。ハはそれを合成したとき、すなわち入
力側の中間ギア３に対する出力側の感光ドラムギア５の
角速度の変化を表している。

【００３５】図２(ａ)の同位相の場合には、入力側と出
力側角速度の変化が全く同期しているので振幅が増幅さ
れ回転ムラが増大する。これに対して、入力側と出力側
の噛み合い部の噛み合い始めのタイミングを１／２位相
ずらすことで、図２(ｂ)に示すように、一方の角速度が
増大するときは他方の角速度が減少する関係となり、合
成すると両者が相殺され、感光ドラムギア５の角速度変
化をほぼ一定にすることができる。

【００３６】したがって、感光ドラム１０４が一定の角
速度で回転駆動され、ピッチムラの無い高品質の画像を
形成することができる。

【００３７】通常、このような２段のアイドラギア４の
場合には、第１，第２アイドラギア４ａ，４ｂの位相関
係は特に意識して設定されない。本発明では、常に第
１，第２アイドラギア４ａ，４ｂの位相が、１／２位相
ずれるように製作される。

【００３８】上記噛み合いタイミングの位相のずらし方
としては、１／２位相に限定されるものではなく、たと
えば１／３，１／４等種々の値を設定することができ、
要するに入力側と出力側の噛み合いタイミングずらし
て、入力側と出力側で回転遅れの変化が同期しないよう
にすればよい。

【００３９】［第２の実施の形態］図３には本発明の第
２の実施の形態を示している。

【００４０】この第２の実施の形態は、図８中の、減速
ギア２，中間ギア３及びアイドラギア４の間に適用した
ものである。

【００４１】減速ギア２も２段ギア構成で、図示例では
歯数の多い第１減速ギア２ａと歯数の少ない第２減速ギ
ア２ｂを同一軸上に固定している。そして、入力側の第
２減速ギア２ｂと中間ギア３が噛み合い、出力側では中
間ギア３とアイドラギア４の第１ギア４ａに噛み合って
いる。

【００４２】そして、中間ギア３が入力側の第２減速ギ
ア２ｂ及び出力側の第１アイドラギア４ａに対して同じ
タイミングで噛み合い始める時の位相を同位相との定義
のもとに、それぞれの噛み合いタイミングが１／２位相
ずれるように、第２減速ギア２ｂ及び第１アイドラギア
４ａに対する中間歯車３の相対位置及び歯数を変えるこ
とによって、入力側と出力側の角速度の変動を相互に干
渉させて出力側の角速度の変動を低減するようになって
いる。

【００４３】たとえば、図４に示すように、入力側の第
２減速ギア２ｂと出力側の第１アイドラギア４ａをつな
ぐ際、中間ギア３の位置を変更することで、噛み合い位
置をずらすことができる。たとえば、Ａ１とＡ２の位相
が同一位相だったとすると、ギア径あるいは位置を変更
してＢ１，Ｂ２にすることで、たとえばＢ１側の噛み合
い始めに対してＢ２側の噛み合い始めを１／２位相ずら
すように、中間ギア３の歯数（位置）が適当になるよう
に設定する。

【００４４】このように設定することで、「１歯噛み合
い」と「２歯噛み合い」が、常に入力側の第２減速ギア
２ｂと中間ギア３、出力側の中間ギア３と第１アイドラ
ギア４ａとの噛み合い部で補償し合うように働き、出力
側の第１アイドラギア４ａの回転角速度が一定に保たれ
る。

【００４５】その他の位相のずれに関する事項は第１の
実施の形態での説明と同様である。

【００４６】［第３の実施の形態］図５には本発明の第
３の実施の形態を示している。

【００４７】この第３の実施の形態は、図８中の駆動ギ
ア１、減速ギア２及び中間ギア３間に適用したものであ
る。

【００４８】この駆動ギア１も、モータ軸ギア１２に噛
み合う大径の第１駆動ギア１ａと、減速ギア２の第１減
速ギア２ａに噛み合う小径の第２駆動ギア１ｂを同一軸
上に固定した２段ギア構成になっている。

【００４９】そして、減速ギア２の大径の第１減速ギア
２ａと、小径の第２減速ギア２ｂを同一モジュールで整
数倍比の歯数を持つ構造とし、入力側の第１減速ギア２
ａと相手の第２駆動ギア１ｂとの噛み合い部と、出力側
の小径の第２減速ギア２ｂと中間歯車３との噛み合い部
がそれぞれ同じタイミングで噛み合い始める位相を同一
位相と定義して、第１減速ギア２ａと第２減速ギア２ｂ
のうちいずれか、たとえば小径の第２減速ギア２ｂの位
相をほぼ１／２位相だけずらしている。

【００５０】また、大径の第１減速ギア２ａと小径の第
２減速ギア２ｂのモジュールも整数倍比の場合で歯数も
整数倍比に設定することが望ましい。

【００５１】この場合には、歯数が違うので、図６に示
すように、大径の第１減速ギア２ａ側と小径の第２減速
ギア２ａ側の噛み合い部の歯の変形による回転遅れの変
化の周期が異なる。小径の第２減速ギア２ａ側の噛み合
い部の変化の周期の方が大径の第１減速ギア２ａ側の噛
み合い部の変化の周期よりも整数倍大きくなる。したが
って、同位相とした場合は、図６(ａ)に示すように、同
期するのは小径の第２減速ギア２ａは１サイクル毎であ
るが、大径の第１減速ギア２ｂ側は整数倍サイクル毎と
なる。

【００５２】したがって、大径の第１減速ギア２ａ側を
１／２位相だけずらしても、歯数が同一で歯の変形によ
る回転遅れの変化が完全に同一周期の場合のように完全
にゼロにはできないが、小径の大２減速ギア２ｂの数サ
イクル毎に同期する部分を減少させることができので、
全体として角速度の変動を低減することができる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
歯車列の中で隣合う３つの歯車の入力側と出力側の噛み
合い部における歯の噛み合うタイミングをずらすことに
より、入力側と出力側の噛み合う歯の変形による回転遅
れの変化を干渉させて、出力側の歯車の角速度の変動を
低減することができる。

【００５４】中間歯車を同一モジュールで同一歯数の歯
車を同一軸に固定した２段構造の場合で、入力側と出力
側の歯車の位相角をほぼ１／２位相ずらせば、「１歯噛
み合い」と「２歯噛み合い」が、常に入力側と出力側で
補償し合うように働き、入力歯車に対する出力歯車の角
速度変化をほぼ一定にできる。

【００５５】また、入力側及び出力側歯車に対する中間
歯車の相対位置及び歯数を変えて入力側と出力側の噛み
合いタイミングを１／２位相ずらすことによっても、
「１歯噛み合い」と「２歯噛み合い」が、常に入力側と
出力側で補償し合うように働き、入力歯車に対する出力
歯車の角速度変化をほぼ一定にできる。

【００５６】また、中間歯車を同一モジュールで整数倍
比の歯数を持つ大歯車と小２歯車を同一軸に固定した２
段構造とした場合、あるいはモジュール及び歯数共に整
数倍比の場合でも、大小歯車のいずれかの位相をほぼ１
／２位相だけずらすことによって、入力側と出力側の角
速度の変動を相互に干渉させて出力側の角速度の変動を
低減できる。

【００５７】さらに、画像形成装置の記録媒体への駆動
力伝達機構として本発明の歯車伝動機構を用いれば、送
りムラの生じた画像を解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１の実施の形態に係る歯車伝
動機構を示す図である。

【図２】図２(ａ)，(ｂ)は図１の同一位相の場合と本願
発明の１／２位相をずらした場合を対比して示すグラフ
である。

【図３】図３は本発明の第２の実施の形態の説明図であ
る。

【図４】図４は図３の調整方法の説明図である。

【図５】図５は本発明の第３及び第４の実施の形態の説
明図である。

【図６】図６は図５の場合の角速度変動状態を示す図で
ある。

【図７】図７は本発明の車伝動機構が適用される画像形
成装置の概略構成図である。

【図８】図８は図７の感光ドラムの駆動部に適用される
歯車伝動機構を示す図である。

【符号の説明】

１ 駆動ギア １ａ 第１駆動ギア １ｂ 第２駆動ギア ２ 減速ギア ２ａ 第１減速ギア ２ｂ 第２減速ギア ３ 中間ギア ４ アイドラギア ４ａ 第１アイドラギア ４ｂ 第２アイドラギア ５ 感光ドラムギア １０ モータ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の歯車が噛み合って歯車列を構成して
   いる歯車伝動機構において、 前記歯車列の中で互いに隣合う３つの歯車のうち、入力
   側の歯車と出力側の歯車の各歯がそれぞれ中間歯車の歯
   と噛み合うタイミングをずらしたこと特徴とする歯車伝
   動機構。
2. 【請求項２】中間歯車を同一モジュールで同一歯数の２
   つの歯車を同一軸に固定した２段構造とし、各歯車が入
   力側および出力側歯車と噛み合うタイミングをずらした
   ことを特徴とする請求項１に記載の歯車伝動機構。
3. 【請求項３】２段構造の中間歯車の各歯車が入力側およ
   び出力側歯車と同じタイミングで噛み合い始める時の位
   相を同位相としたときに、入力側と出力側の歯車の位相
   をほぼ１／２位相ずらしたことを特徴とする請求項１に
   記載の歯車伝動機構。
4. 【請求項４】入力側及び出力側歯車に対する中間歯車の
   相対位置及び歯数を変えることによって、入力側の歯車
   と出力側の歯車の各歯がそれぞれ中間歯車と噛み合うタ
   イミングをずらしたことを特徴とする請求項１に記載の
   歯車伝動機構。
5. 【請求項５】中間歯車が入力側の歯車と出力側の歯車に
   対して同じタイミングで噛み合い始める時の位相を同位
   相としたときに、それぞれの噛み合いタイミングが１／
   ２位相ずれるように、前記入力側及び出力側歯車に対す
   る中間歯車の相対位置及び歯数を変えることを特徴とす
   る請求項４に記載の歯車伝動機構。
6. 【請求項６】中間歯車を同一モジュールで整数倍比の歯
   数を持つ大歯車と小２歯車を同一軸に固定した２段構造
   とし、 小歯車と大歯車がそれぞれ入力側および出力側の歯車と
   噛み合うタイミングをずらしたことを特徴とする請求項
   １に記載の歯車伝動機構。
7. 【請求項７】中間歯車の大歯車と小歯車が入力側及び出
   力側の歯車と同じタイミングで噛み合い始める位相を同
   位相としたときに、大小歯車のいずれかの位相をほぼ１
   ／２位相だけずらすことを特徴とする請求項６に記載の
   歯車伝動機構。
8. 【請求項８】大歯車と小歯車のモジュールについても整
   数倍比である請求項６または７に記載の歯車伝動機構。
9. 【請求項９】回転駆動される記録媒体を有し、該記録媒
   体上に画像が形成される画像形成装置において、 前記記録媒体への駆動力伝達機構として請求項１乃至８
   のうちいずれか一の請求項に記載の歯車伝動機構を用い
   たことを特徴とする画像形成装置。