JPH10171194A

JPH10171194A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10171194A
Application number: JP8331032A
Authority: JP
Inventors: Hitoki Okuno; 仁樹奥野; Shinya Sakanashi; 真也坂梨; Masanori Yamamoto; 雅典山本
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1996-12-11
Filing date: 1996-12-11
Publication date: 1998-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】負荷に対する歯車の回転方向のねじれ強度等
を損なうことなく、噛み合い衝撃を小さくすることので
きる感光体駆動装置を有する画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体にモータからの回転を減速して伝
達する複数のギヤよりなる感光体駆動系の、ギヤの内の
少なくとも１つに、歯車本体部１ｂの回転方向のねじれ
剛性に対する歯部１ａの回転方向のたわみ剛性の比率を
小さくした防振用歯車１を用いたことにより、負荷に対
する歯車の回転方向のねじれ強度等を損なうことなく、
噛み合い衝撃を小さくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光体を用いる電
子写真方式の画像形成装置に関し、特に感光体にモータ
からの回転を減速して伝達する複数の歯車よりなる感光
体駆動系を有する画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像形成装置は、ファクシミリ
や複写機、プリンタ等各種の形態のものが提供されてい
る。これらの画像形成装置の感光体は、駆動モータから
ギヤ伝達によって回転駆動され、所定位置にて像形成さ
れる。ギヤの材料としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）
等の樹脂が一般的に使用されている。

【０００３】この感光体にレーザ光学系等によってデジ
タル方式の画像露光を行い画像を形成すると、感光体の
回転速度ムラ（感光体速度ムラ）により感光体上に形成
する画像にときとしてピッチムラが生じる。画質の向上
が望まれる現在これが問題となっている。感光体上に色
ごとに形成する画像を転写して合成し、カラー画像を形
成する場合はさらに色ズレが生じ、画質に大きく影響す
るので特に問題となる。

【０００４】従来の場合の感光体速度ムラの周波数スペ
クトルを図１２に示す。感光体速度ムラの要因のうち、
終段ギヤの１回転周期の成分と、終段ギヤの噛み合い振
動成分の影響が大きい。このうち、噛み合い振動成分を
小さくする方法として、フライホイールを感光体軸に取
り付けることが多い。

【０００５】しかし、小型のプリンタや複数の感光体を
同時に駆動するようなカラー複写機においては、設置ス
ペースや機械重量の制約から十分な大きさのフライホイ
ールを駆動軸に取り付けることが困難である。従って、
フライホイールを用いないで、噛み合いによる衝撃を小
さくするためには、例えば歯車を柔らかい材料で形成す
るか、あるいは、歯車の歯面に衝撃を減衰する部材を貼
り付けることにより、衝撃力を減衰させる方法が考えら
れる。

【０００６】また、別法として、歯車の剛性を上げて衝
撃による振動の振幅を小さくする例として、特開平５−
４５９５６号公報は、単に樹脂に強化繊維を入れると歯
車の摺動面が粗くなり面が削れるため、歯の内部を強化
繊維で強化した樹脂で形成して剛性を高め、表面を強化
繊維を入れない樹脂で形成している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成のう
ち、歯車を柔らかい材料で形成する場合は、噛み合い衝
撃は小さくなる。しかし、歯車の強度低下により、負荷
に対する歯車全体の回転方向のねじれが大きくなり、駆
動モータの回転が遅れて感光体に伝わるため、回転速度
制御がうまくいかないという問題がある。また、歯車の
歯面に衝撃を減衰する部材として、減衰効果の大きなゴ
ムを貼り付けた場合は、「変形が大きくなる」という問
題や「歯車摺動面の摩擦係数が大きいため、樹脂歯車や
金属歯車と噛み合わせたときは磨耗し易く、同種の歯車
同士を噛み合わせたときは歯車の表面がむしりとられ
る」という問題がある。従って、いずれも実用に耐えな
いものである。

【０００８】一方、強化繊維によって歯車の剛性を高め
た場合は、歯車の強化を目的として歯面の滑らかさを維
持するために表面には強化繊維を入れない２層構造をと
っていて、表面層は柔らかい樹脂部分となる。しかし、
この部分は薄い歯面表層に限られるため、その弾性変形
量は微小である。従って、この場合は噛み合い衝撃を小
さくするという効果はほとんど得られない。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、負荷に対する歯車の回
転方向のねじれ強度や歯形形状精度を損なうことなく、
また歯車摺動面の摩擦係数の増大を抑えて、しかも噛み
合い衝撃を小さくすることのできる感光体駆動系を有す
る画像形成装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、感光体にモー
タからの回転を減速して伝達する複数の歯車よりなる感
光体駆動系を有する画像形成装置において、前記歯車の
内の少なくとも１つに、歯車本体部の回転方向のねじれ
剛性に対する歯部の回転方向のたわみ剛性の比率を小さ
くした防振用歯車を用いたことを特徴とする。

【００１１】上記構成により、歯車の噛み合い衝撃は瞬
時的であるため、比較的剛性の低い歯部のたわみが進行
する間に終了してしまう。したがって、噛み合い衝撃は
歯部のたわみによって逃がされるが、歯車本体部には伝
わらない。一方、負荷は歯車に連続的にかかるため、歯
部のたわみと歯車本体のねじれとで分担することにな
る。しかし、負荷による歯車全体のねじれからみれば、
歯部のたわみは歯車本体部のねじれに比べて小さいた
め、歯車全体としてのねじれ量は歯車本体部強度で決ま
ってしまう。従って、歯車本体部の回転方向のねじれ剛
性さえ確保しておけば、歯部の回転方向のたわみ剛性を
低くしても負荷に対する歯車回転方向のねじれ強度を確
保できる。このことは、歯車本体部の回転方向のねじれ
剛性に対する歯部の回転方向のたわみ剛性の比率を小さ
くすることにより、噛み合い衝撃を小さくでき、しかも
この比率を小さくしても、負荷に対する歯車強度を維持
できることを意味する。ここに、歯車本体部のねじれと
は、歯車の噛み合いによる歯車本体部の回転方向の変形
をいい、歯部のたわみとは、上記歯車本体部の変形に対
する歯部の相対的な変形をいう。具体的には、（１）
前記防振用歯車の歯部を、歯幅方向の先細り形状とすれ
ば、歯車本体部のねじれ量はそのままで、歯部の先端側
がたわむことにより、噛み合い衝撃を逃がすことができ
る。

【００１２】（２）前記防振用歯車の歯部を、歯車本体
部よりも幅を小さくすれば、歯部の全体がたわむため、
そのたわみ量はさらに大きくなり、衝撃力を逃がす効果
も大きくなる。

【００１３】（３）前記防振用歯車の歯部に、歯幅方向
の穴を形成すれば、歯部をたわみ易くし、耐磨耗性を維
持しながら噛み合い衝撃を逃がすことができる。

【００１４】（４）前記防振用歯車の歯部を、歯車本体
部よりも柔らかい材料により形成してもよい。例えば前
記歯車本体部全体の材料を樹脂とし、前記歯部の材料
を、この歯車本体部の材料よりも柔らかい樹脂とすれ
ば、この場合も歯部をたわみ易くし、耐磨耗性を維持し
ながら噛み合い衝撃を逃がすことができる。

【００１５】（５）前記防振用歯車の歯元に、減衰部材
を埋設してもよい。例えば歯元に減衰部材を埋め込むス
ペースを削り、高歯にすることにより歯部をたわみ易く
して、耐磨耗性を維持しながら噛み合い衝撃を逃がし、
かつ歯部のたわみの支点で応力が集中する歯元稜部に埋
め込んだ減衰部材により、噛み合い衝撃エネルギを減衰
させることができる。前記減衰部材として、例えばゴム
を使用すれば、十分な減衰効果を得ることができる。

【００１６】（６）前記防振用歯車を、終段の歯車に用
いれば、より直接的に感光体の回転に働きかけて、その
速度ムラをさらに少なくすることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一実施の形態について説明し、本発明の理解に供す
る。なお、以下の実施の形態は本発明を具体化した一例
であって、本発明の技術的範囲を限定するものではな
い。

【００１８】図１は本実施の形態に係る感光体駆動系を
有するレーザプリンタの概略構成を示す縦断面図であ
る。図１に示すように、本実施の形態に係るプリンタ
（画像形成装置に相当）は、機枠体１１の図における左
側が正面になっている。この機枠体１１の底部側には機
枠体１１の後方に向けて下向きに傾斜したシート収容部
１２が内臓され、このシート収容部１２の上に記録シー
トが積層状態に保持される。シート収容部１２の先端部
は機枠体１１の外部にせり出せるようにしてあり、リー
ガルサイズ等の長い記録シートを保持する場合にシート
収容部の先端部をせり出させて対応することができる。

【００１９】また記録シートの幅方向の位置を規制する
ために、シート収容部１２には幅規制板１３が設けら
れ、記録シートのシート収容部１２に対する装填を容易
に行えるように、前面カバー１４が機枠体１１に対して
開閉自在に取り付けてある。

【００２０】機枠体１１の中央部には、レーザビーム走
査光学系１５が備えられ、これの上部には後部が機枠体
１１の後端部にヒンジ部１６にて連結され、このヒンジ
部１６を中心に開閉自在な蓋部材１７が設けられ、これ
によってこのプリンタはいわゆるクラムシェルタイプの
構造となっており、この蓋部材１７の下には作像カート
リッジ１８が装填され、蓋部材１７の開閉によって着脱
できるようにしてある。

【００２１】シート収容部１２の上に載置された記録シ
ートは、給紙ローラ２１およびカム２２とこれらに接触
するピンチローラ２３とにより一枚ずつ送り出されてガ
イド部材に案内されながら搬送され、画像形成をうけた
後に蓋部材１７に形成された開口部２４から蓋部材１７
の上にプリンタの前方に向けて排出される。

【００２２】この画像形成は、前記搬送され排出される
記録シートに対し、作像カートリッジ１８の感光ドラム
（感光体）２５に形成したトナー像を、機枠体１１の側
に設けられた転写ローラ２６により転写し、記録シート
上の転写画像をつぎの定着ローラ２７、２８により熱融
着させることによりなされる。前記開口部２４の内側に
は、前記画像形成後の記録シートを機枠体１１外に確実
に送り出すために排紙ローラ対２９が設けられている。

【００２３】光学系ユニット１５は、図示しない半導体
レーザーとコリメートレンズとからなる光源からの光が
照射されるポリゴンミラー３１を有しており、さらに折
り返しミラー３２等の公知の部材を有している。この光
学系ユニット１５内には、シャッタ３３が回転自在に取
り付けられており、作像カートリッジ１８が所定の位置
に装填された場合には、シャッタ３３は図１に示される
ように、ミラー３２から離れ、蓋部材１７に連動したシ
ャッタ３３の開閉移動は図示しない部材によって達成さ
れる。

【００２４】作像カートリッジ１８の感光ドラム２５に
は、光学系ユニット１５からのレーザビームが照射され
ることにより、レーザビームが画像信号に応じて変調さ
れているのに対応した画像露光が行われ、静電潜像が形
成される。

【００２５】作像カートリッジ１８内にはまた、感光ド
ラム２５に隣接する現像スリーブ３４が設けられ、現像
スリーブ３４に対しては、トナータンク３５内に収容さ
れたトナーが羽部材３６の回転により、隔壁３７に形成
された窓部を通って供給される。

【００２６】現像スリーブ３４は、供給されたトナーに
より感光ドラム２５上に形成された静電潜像を現像して
顕像化したトナー像とし、記録シートに転写されるよう
にする。感光ドラム２５の転写後の表面に残るトナーは
図示しないクリーニングブレードにより除去されるよう
になっており、除去されたトナーを収容するために作像
カートリッジ１８内の上部には廃棄トナー用のタンク３
８が形成されている。

【００２７】また、感光ドラム２５の表面には帯電ブラ
シ３９が接触しており、この帯電ブラシ３９により感光
ドラム２５の表面が前記静電潜像を形成するために所定
の電位に帯電される。

【００２８】このような構造の作像カートリッジ１８
は、イメージカートリッジあるいはプロセスカートリッ
ジともいわれ、感光ドラム２５の寿命ないしトナーの使
い切りによって新しいものと交換される。

【００２９】感光ドラム２５は図１に示すメインモータ
４１によって駆動される。このための駆動機構は、図２
に示されるように、メインモータ４１に直結のモータギ
ア５２の回転が大小減速ギヤ５３、５４を介してアイド
ルギヤ５５に減速して伝達され、このアイドルギヤ５５
の回転が感光ドラムギヤ５６に伝達されるようになって
いる。ただし、各ギヤは、機枠体１１に固定した装置本
体フレーム５６に回転自在に支持されている。

【００３０】この回転の伝達のとき、各ギヤ間の回転の
伝達のために回転ムラが発生し、感光ドラム２５の回転
にも回転ムラが起こる。感光ドラム２５に回転ムラが起
きると、レーザビームが所定位置から感光ドラム２５に
書き込む位置にズレが生じ、単色の画像ではピッチムラ
として出てくる。また、カラー画像を形成する場合はさ
らに色ズレとなる。本実施の形態では、単色の画像とは
１つの感光体と１つの現像器によって得られる画像をい
い、またカラー画像とは１つの感光体と３つまたは４つ
の現像器、あるいは１つの感光体と１つの現像器との３
対または４対によって得られる画像をいう。カラー画像
の場合は少しの色ズレでも目立つので、特に問題とな
る。

【００３１】このピッチムラ等の対策として、本実施の
形態では、感光体駆動系を構成する各ギヤの内の少なく
とも１つに、歯車本体部の回転方向のねじれ剛性に対す
る歯部の回転方向のたわみ剛性の比率を小さくした防振
用歯車１〜５を用いる（図１では、一例としてドラムギ
ヤ５６に以下に詳述する防振用歯車２を用いた場合を示
している）。

【００３２】感光体駆動系の各ギヤは、メインモータ４
１の回転力を感光ドラム２５に伝達する間に、定常的な
負荷と瞬時的な噛み合い衝撃という２種類の力を受け
る。一方、ギヤの歯車本体部の回転方向のねじれと歯部
の回転方向のたわみとは、同時進行するのではなく、ま
ず比較的剛性の低い歯部のたわみの方から進行し、次い
で比較的剛性の高い歯車本体部のねじれ方の進行が始ま
ると考えられる。

【００３３】従って、ギヤが瞬時的な噛み合い衝撃を受
けた場合には、比較的剛性の低い歯部のたわみが進行す
る間に噛み合い衝撃が終了してしまい、比較的剛性の高
い歯車本体部のねじれは発生することはない。つまり、
この場合は、噛み合い衝撃は歯部のたわみによって逃が
されるが、歯車本体部には伝わらない。一方、負荷はギ
ヤに連続的にかかるため、歯部のたわみと歯車本体のね
じれとで分担することになる。しかし、負荷によるギヤ
全体のねじれからみれば、歯部のたわみは歯車本体部の
ねじれに比べて小さいため、ギヤ全体としてのねじれ量
は歯車本体部強度で決まってしまう。従って、歯車本体
部の回転方向のねじれ剛性さえ確保しておけば、歯部の
回転方向のたわみ剛性を低くしても負荷に対する歯車回
転方向のねじれ強度を確保できる。このことは、歯車本
体部の回転方向のねじれ剛性に対する歯部の回転方向の
たわみ剛性の比率を小さくすることにより、噛み合い衝
撃を小さくでき、しかもこの比率を小さくしても、負荷
に対するギヤ強度を維持できることを意味する。ここ
に、歯車本体部のねじれとは、ギヤの噛み合いによる歯
車本体部の回転方向の変形をいい、歯部のたわみとは、
上記歯車本体部の変形に対する歯部の相対的な変形をい
う。

【００３４】以下、本発明の特徴をなす防振用歯車の構
造を更に具体化する。

【００３５】（１）防振用歯車１では、図３に示すよう
に、歯部１ａは、その歯幅を歯元から歯先にかけて漸減
させた形状（歯幅ａ→ｂ）をなし、歯車本体１ｂ上に等
ピッチで隔設される。図中の破線部分は通常の歯形形状
（歯幅が一定値ａ）であり、歯部１ａの歯形形状を明ら
かにするために示したものである。歯部１ａの歯形形状
は、同図におけるような歯車本体１ｂの両端面に対して
等傾斜（θ₁＝θ₂）をなす直線的なものには限らず、
例えば一定の曲率を持たせてもよい。歯部１ａの先端部
の歯幅ｂは、歯部１ａがたわみ易くするためにできるだ
け小さくすることが望ましい。ただし、この歯幅ｂは、
歯部１ａが接線荷重により破損しないように次式（１）
を満たすのが好適である。

【００３６】Ｗ＝Ｙｍｓｂ ……（１）ここに、Ｗはピッチ円上における基準許容接線荷重、Ｙ
は歯形係数、ｍはモジュール、ｓは材料の曲げ強さであ
る。

【００３７】具体的には、歯先の歯幅ｂは歯元の歯幅ａ
の２／３以下とするのが望ましい。

【００３８】その理由は次の通りである。歯部１ａのた
わみを図４（ａ）に示すような矩形断面を有する片持梁
の曲げの問題として取り扱うと、荷重Ｗ’により生じる
応力は固定端（歯元）に集中するため自由端（歯先）側
は梁全体の曲げ剛性に寄与しない余分な太さ（強度）を
持っていることになる（最適化された梁形状は固定端ほ
ど太くなっている）。この余分な太さを取り除いて、固
定端から自由端までの各断面における曲げモーメントを
等しくする形状は本来３次曲線で表される形状である
が、加工の便宜上近似的に図４（ｂ）のように表され
る。この形状になるまでは歯先を細くしても、たわみ量
はほとんど変化しないと考えられるため、衝撃によるエ
ネルギを歯部１ａで損失させる効果の改善はほとんど期
待できない。歯部１ａのたわみ量を歯先を細くすること
により大きくするには、上記形状よりさらに細くする必
要があるため、歯先の歯幅ｂは歯元の歯幅ａの２／３以
下とするのが望ましい。また、同様の理由により、歯先
の歯厚ｄについても、図４（ｂ）中に示したように、歯
元の歯厚ｃの２／３以下とするのが望ましい。

【００３９】この場合は、歯車本体部１ｂの回転方向の
ねじれ剛性は通常の歯車と略同一であるが、歯部１ａの
回転方向のたわみ剛性は通常の歯車よりも低くなるた
め、前者に対する後者の比率が小さくなる。従って、上
述したように歯車本体部１ｂのねじれ量はそのままで、
歯部１ａの先端部のみをたわませることにより、噛み合
い衝撃を逃がすことができる。

【００４０】（２）防振用歯車２では、図５に示すよう
に、歯部２ａは、その歯幅ｂを歯車本体部２ｂの歯幅ａ
よりも小となし、歯車本体２ｂ上に等ピッチで隔設され
る。

【００４１】図中の破線部分は通常の歯形形状であり、
歯部２ａの歯形形状を明らかにするために示したもので
あるが、歯部２ａの歯形形状は、同図におけるような歯
幅方向中央の直線的なものには限らず、例えば歯車のい
ずれかの端面寄りとしてもよい。歯部２ａの歯幅ｂ（こ
の場合は一定幅）は、歯部２ａがたわみ易くするために
できるだけ薄くすることが望ましい。ただし、歯部２ａ
の歯幅ｂは歯部２ａが接線荷重により破損しないよう
に、上記式（１）を満たす必要がある。

【００４２】具体的には、歯部２ａの歯幅ｂは歯車本体
部２ｂの歯幅ａの８０％以下とするのが望ましい。その
理由は次の通りである。歯部２ａの歪みによる損失エネ
ルギは系のばね定数と振幅の２乗に比例するので、この
損失エネルギは結局振幅の１乗に比例すると考えられ
る。例えば歯幅ｂが半分になれば、ばね定数は半分にな
る。一方、振幅は２倍になり振幅は２乗で効いているの
で、結果として損失エネルギを２倍にすることができ
る。エネルギ損失を少なくとも２０％以上大きくするた
めには歯部２ａの歯幅ｂを歯車本体部２ｂの歯幅ａの８
０％以下にする必要があり、従って、歯部２ａの歯幅ｂ
は歯車本体部２ｂの歯幅ａの８０％以下とするのが望ま
しい。

【００４３】この場合も、歯車本体部２ｂの回転方向の
ねじれ剛性は通常の歯車と略同一であるが、歯部２ａの
回転方向のたわみ剛性は通常の歯車よりも低くなるた
め、前者に対する後者の比率が小さくなる。従って、上
述したように歯車本体部２ｂのねじれ量はそのままで、
歯部２ａのみをたわませることにより、噛み合い衝撃を
逃がすことができる。ただし、この場合は、歯部２ａは
歯元から歯先にかけて全体がたわむため、そのたわみ量
は上記防振用歯車１の歯部１ａと比べてさらに大きくな
り、衝撃力を逃がす効果も大きくなる。

【００４４】（３）防振用歯車３では、図６に示すよう
に、歯部３ａは、歯幅方向に形成された内径φの円筒形
状の穴３ｂを少なくとも１つ有し、歯車本体２ｂ上に等
ピッチで隔設される。歯部３ａの穴３ｂは必ずしも貫通
穴である必要はなく歯部３ａの片面または両面からの非
貫通穴を形成してもよい。またその形状は同図における
ような円筒形状のものに限らず、例えば応力集中が起こ
らないように角部にアールを付けた断面矩形状であって
もよい。歯部３ａの穴３ｂの内径φは、歯部３ａがたわ
み易くするためにできるだけ大きくとることが望まし
い。ただし、この内径φは歯部３ａが接線荷重により破
損しないように、次式（２）を満たすのが好適である。

【００４５】Ｗ＝Ｙｓｂ（ｍ−φ） ……（２）ここに、Ｗはピッチ円上における基準許容接線荷重、Ｙ
は歯形係数、ｍはモジュール、ｓは材料の曲げ強さ、ｂ
は歯部の歯幅である。すなわち、上記（２）式は穴３ｂ
がピッチ円上にあると仮定したものであるが、実用上は
この計算で十分であると考えられ、穴３ｂがピッチ円か
らかけ離れた位置に形成される場合または穴３ｂが複数
形成される場合にのみ適当な補正を行えばよい。

【００４６】一方、穴３ｂの位置はピッチ円半径と歯元
半径との間の任意の位置が望ましい。その理由は以下の
通りである。噛み合いによる応力は、歯部３ａのピッチ
円半径上の接触面と歯元とに集中するため、主にピッチ
円半径上の応力集中を減衰させるにはピッチ円半径上に
穴３ｂを配置し、主に歯元の応力集中を減衰させるには
歯元半径以上に穴３ｂを配置するのが有効である。従っ
て、穴３ｂの位置はピッチ円半径と歯元半径との間の任
意の位置が望ましい。

【００４７】この場合も、歯車本体部３ｃの回転方向の
ねじれ剛性は通常の歯車と略同一であるが、歯部３ａの
回転方向のたわみ剛性は通常の歯車よりも低くなるた
め、前者に対する後者の比率が小さくなる。従って、上
述したように歯車本体部３ｃのねじれ量はそのままで、
歯部３ａのみをたわませることにより、噛み合い衝撃を
逃がすことができる。ただし、この場合は、歯部３ａの
歯面を上記防振用歯車１歯部１ａや上記防振用歯車２の
歯部２ａと比べて大きくとれるため、負荷を分散させて
耐磨耗性を維持しながら噛み合い衝撃を逃がすことがで
きる。

【００４８】（４）防振用歯車４は、図７（ａ）および
そのＡ−Ａ断面である図７（ｂ）に示すように、歯形形
状自体は基本的には通常の歯車と同様であるが、歯部４
ａを歯車本体部４ｂよりも柔らかい材料により形成した
点で通常の歯車と異なる。例えば、歯車本体部４ｂ全体
の材料が樹脂（例えばＰＯＭに強化繊維を入れたもの）
であり、かつ歯部４ａの材料がこの歯車本体部４ｂの材
料よりも柔らかい樹脂（例えばＰＯＭそのもの）であ
る。その製造は、例えば次のようにして行う。まず歯車
本体部４ｂの全体をＰＯＭに強化繊維を入れた樹脂によ
り形成し、歯車本体部４ｂとは別個に、ＰＯＭ単体によ
り歯部４ａを形成する。この際、図７（ａ）におけるよ
うに、隣接する歯部４ａの歯元同士を連結させて環状に
一体形成する。そして、図７（ｂ）におけるように、こ
の環状部分４ｃの内周面を歯車本体４ｂの外周面に嵌め
込み、接着等することにより、防振用歯車４が完成す
る。このように、歯部４ａに環状部分４ｃを形成したの
は、歯部４ａと歯車本体部４ｂとの剥離防止対策として
広い接着面を確保するためである。歯部４ａの材料は、
歯部３ａがたわみ易くするためにできるだけ柔らかいも
のが望ましい。ただし、歯部４ａの材料の曲げ強さｓ’
は歯部４ａが接線荷重により破損しないように、次式
（３）を満たすのが好適である。

【００４９】Ｗ＝Ｙｍｓ’ｂ ……（３）ここに、Ｗはピッチ円上における基準許容接線荷重、Ｙ
は歯形係数、ｍはモジュール、ｂは歯部の歯幅である。

【００５０】具体的には、歯部４ａの材料のヤング率は
歯車本体部４ｂのヤング率の８０％以下とするのが望ま
しい。その理由は次の通りである。歯部４ａの歪みによ
る損失エネルギは系のばね定数と振幅の２乗に比例する
ので、この損失エネルギは結局振幅の１乗に比例すると
考えられる。例えば歯部４ａのヤング率が半分になれ
ば、ばね定数は半分になる。一方、振幅は２倍になり振
幅は２乗で効いているので、結果として損失エネルギを
２倍にすることができる。エネルギ損失を少なくとも２
０％以上大きくするためには歯部４ａの材料のヤング率
を歯車本体部４ｂのヤング率の８０％以下にする必要が
あり、従って、歯部４ａの材料のヤング率は歯車本体部
４ｂのヤング率の８０％以下とするのが望ましい。

【００５１】この場合も、歯車本体部４ｂの回転方向の
ねじれ剛性は、ＰＯＭに強化繊維を入れた樹脂で全体を
成形された通常の歯車と略同一であるが、ＰＯＭ単体よ
りなる柔らかい樹脂で形成された歯部４ａの回転方向の
たわみ剛性は通常の歯車よりも低くなるため、前者に対
する後者の比率が小さくなる。従って、上述したように
歯車本体部４ｂのねじれ量はそのままで、歯部４ａのみ
をたわませることにより、噛み合い衝撃を逃がすことが
できる。ただし、この場合は、負荷に対する歯車のねじ
れ強度は歯車本体部４ｂにより確保しながら、歯部４ａ
は積極的にたわませることにより、噛み合いにおける衝
撃力を吸収させるため、柔らかい樹脂が使われる範囲は
歯部４ａ全体にわたらなければならない。かかる点で柔
らかい樹脂が使われるのは、歯面表層に限定される従来
技術と本質的に異なる。また、この場合は、歯部４ａの
歯面を上記防振用歯車１の歯部１ａや上記防振用歯車２
の歯部２ａと比べて大きくとれるため、負荷を分散させ
て耐磨耗性を維持しながら噛み合い衝撃を逃がすことが
できる。

【００５２】（５）防振用歯車５では、図８に示すよう
に、歯部５ａの歯元５ｂに減衰部材５ｃを埋設する。例
えば歯元５ｂを削り、高歯にすることにより一定のスペ
ースを設け、このスペースに減衰部材５ｃを埋め込む。
歯部５ａの歯元５ｂを削り量は、歯部５ａがたわみ易く
するためにできるだけ大きくとることが望ましい。ただ
し、歯部５ａの高さｈ_fは歯部５ａが接線荷重により破
損しないように、次式（４）を満たすのが好適である。

【００５３】 σ＝６Ｐｈ_fｃｏｓω／（ｂｓ_f ²） ……（４）ここに、σは許容応力、Ｐは歯面法線荷重、ωは歯面法
線荷重方向の歯厚方向に対する角度、ｂは歯部の歯幅、
ｓ_fは最大の曲げモーメントがかかる断面における歯厚
である（図９参照）。すなわち、上記（４）式は歯車の
歯形形状を、減衰部材５ｃを埋め込んでいない状態での
放物線梁とみなし、歯部５ａの高さｈ_fをこの梁の長さ
として求めるものである。

【００５４】この場合も、歯車本体部５ｄの回転方向の
ねじれ剛性は通常の歯車と略同一であるが、歯部５ａの
回転方向のたわみ剛性は通常の歯車よりも低くなるた
め、前者に対する後者の比率が小さくなる。従って、上
述したように歯車本体部５ｄのねじれ量はそのままで、
歯部５ａのみをたわませることにより、噛み合い衝撃を
逃がすことができる。ただし、この場合は、例えば上記
のように高歯にすることにより歯部５ａをたわみ易くし
て、耐磨耗性を維持しながら噛み合い衝撃を逃がし、か
つ歯部５ａのたわみの支点で応力が集中する歯元５ｂの
稜部に埋め込んだ減衰部材５ｃにより、噛み合い衝撃エ
ネルギを減衰させるものであるため、上記防振用歯車１
〜４に比べて一層大きな減衰効果が得られる。減衰部材
５ｃとしては、例えばゴムが好適である。

【００５５】なお従来技術では、歯部表面に減衰部材を
貼り付けることが考えられたのに対し、本実施の形態で
は、歯元５ｂに減衰部材５ｃを埋め込んでいる。その理
由は、歯面精度を維持するために減衰性の大きなゴムを
歯面に取り付ける構成は実用的とはいえず、歯面精度を
確保できる範囲（弾性係数２００ｋｇｆ／ｃｍ²）で、
減衰部材を表面に貼り付けるよりも、応力集中部に減衰
性の大きなゴムを歯元５ｂに埋め込む方が減衰効果が大
きいためである。

【００５６】（６）防振用歯車１〜５を、終段の歯車
（図２における感光ドラムギヤ５６）に用いれば、より
直接的に感光ドラム２５の回転に働きかけて、その速度
ムラをさらに少なくすることができる。

【００５７】本実施の形態に係るプリンタの性能を確認
するため、本発明者らは防振用歯車２をプリンタの感光
体駆動系に終段ギヤとして組み込んで使用した場合（図
１参照）を代表例として従来例との比較を行った。すな
わち、図１０に従来例として噛み合い振動周波数３１８
Ｈｚを有する感光体駆動系の回転ムラの時間波形と周波
数スペクトルとを示し、さらに図１１に従来例と同じ駆
動系において、最終段の歯車の歯部の歯幅を半分にした
場合（防振用歯車２）の感光体駆動系の回転ムラの時間
波形と周波数スペクトルとを示した。両図を比較するこ
とにより、歯部２ａの歯幅ｂを従来のものの半分にして
歯部２ａの剛性を歯車本体部２ｂの剛性よりも低くした
ことにより、振動エネルギ（電圧変換値）が従来例の１
６０ｍＶから本プリンタの１３０ｍＶに減少しているこ
とが分かる。

【００５８】なお、上記防振用歯車１〜５はいずれも平
歯車に適用した場合を示したが、他の種類の歯車、例え
ば図２における減速ギヤ５３のようなハスバ歯車に適用
してもよい。また上記防振用歯車１〜５の組合せ適用
や、さらには１つの歯車に上記防振用歯車１〜５の構造
を併せ持たせることもできる。

【００５９】

【発明の効果】以上の説明のとおり、本願発明によれ
ば、負荷に対する歯車の回転方向のねじれ強度や歯形形
状精度を損なうことなく、また歯車摺動面の摩擦係数の
増大を抑えて、しかも噛み合い衝撃を小さくすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る感光体駆動系を有
するプリンタの概略構成を示す縦断面図である。

【図２】プリンタの感光体駆動系を示す平面図である。

【図３】防振用歯車１の概略構造図である。

【図４】防振用歯車１の構造に関する説明図である。

【図５】防振用歯車２の概略構造図である。

【図６】防振用歯車３の概略構造図である。

【図７】防振用歯車４の概略構造図である。

【図８】防振用歯車５の概略構造図である。

【図９】防振用歯車５の歯部形状の説明図である。

【図１０】従来の歯車を使用した場合における噛み合い
周波数３１８Ｈｚ付近での回転速度ムラとその周波数ス
ペクトルとを示す説明図である。

【図１１】防振用歯車２を使用した場合における噛み合
い周波数３１８Ｈｚ付近での回転速度ムラとその周波数
スペクトルとを示す説明図である。

【図１２】従来の歯車を使用した場合における回転速度
ムラとその周波数スペクトルとを示す説明図である。

【符号の説明】

１防振用歯車１ａ歯部１ｂ歯車本体部２防振用歯車２ａ歯部２ｂ歯車本体部３防振用歯車３ａ歯部３ｂ穴３ｃ歯車本体部４防振用歯車４ａ歯部４ｂ歯車本体部５防振用歯車５ａ歯部５ｂ歯元５ｃ減衰部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体にモータからの回転を減速して伝
達する複数の歯車よりなる感光体駆動系を有する画像形
成装置において、前記歯車の内の少なくとも１つに、歯車本体部の回転方
向のねじれ剛性に対する歯部の回転方向のたわみ剛性の
比率を小さくした防振用歯車を用いたことを特徴とする
画像形成装置。
【請求項２】前記防振用歯車の歯部を、歯幅方向の先
細り形状としたことを特徴とする請求項１記載の画像形
成装置。
【請求項３】前記防振用歯車の歯部を、歯車本体部よ
りも幅を狭くしたことを特徴とする請求項１記載の画像
形成装置。
【請求項４】前記防振用歯車の歯部に、歯幅方向の穴
を形成したことを特徴とする請求項１記載の画像形成装
置。
【請求項５】前記防振用歯車の歯部を、歯車本体部よ
りも柔らかい材料により形成したことを特徴とする請求
項１記載の画像形成装置。
【請求項６】前記歯車本体部全体の材料が樹脂であ
り、かつ前記歯部の材料がこの歯車本体部の材料よりも
柔らかい樹脂である請求項４記載の画像形成装置。
【請求項７】前記防振用歯車の歯元に、減衰部材を埋
設したことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項８】前記減衰部材がゴムである請求項７記載
の画像形成装置。
【請求項９】前期防振用歯車が、終段の歯車である請
求項１〜８のいずれか一項に記載の画像形成装置。