回転体駆動装置及び画像形成装置
【課題】遊星歯車やそれを支持するキャリアに生ずる傾きを軽減することができる回転体駆動装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】本体側板１４に支持され回転駆動する太陽歯車２２と、その太陽歯車２２に噛み合う複数の遊星歯車２３と、その遊星歯車２３を自転自在に、かつ太陽歯車２２の周りに公転自在に支持するキャリア２５と、遊星歯車２３に噛み合う固定内歯歯車２７と可動内歯歯車３０とを有する遊星差動歯車減速機構を介して像担持体ドラム１を駆動する回転体駆動装置であり、遊星歯車２３の固定内歯歯車２７と可動内歯歯車３０がそれぞれ噛み合う噛み合い部２３Ａ，２３Ｂの間に、自転と公転に対して自在に支持する歯車軸受３１を設けている。
【解決手段】本体側板１４に支持され回転駆動する太陽歯車２２と、その太陽歯車２２に噛み合う複数の遊星歯車２３と、その遊星歯車２３を自転自在に、かつ太陽歯車２２の周りに公転自在に支持するキャリア２５と、遊星歯車２３に噛み合う固定内歯歯車２７と可動内歯歯車３０とを有する遊星差動歯車減速機構を介して像担持体ドラム１を駆動する回転体駆動装置であり、遊星歯車２３の固定内歯歯車２７と可動内歯歯車３０がそれぞれ噛み合う噛み合い部２３Ａ，２３Ｂの間に、自転と公転に対して自在に支持する歯車軸受３１を設けている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体等の回転体を駆動する回転体駆動装置及び該回転体駆動装置を用いる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはそれらの少なくとも２つの機能を有する複合機等の画像形成装置において、像担持体として例えばドラム状の感光体を用いている。この種の画像形成装置では、感光体ドラムを駆動する駆動装置には小型軽量で高減速比、大トルク伝達が可能な減速機を備えることが要望されている。
【０００３】
従来、小型軽量で高減速比、大トルク伝達が可能な減速機として遊星差動歯車減速機が知られている。この遊星差動歯車機構は一例が特許文献１に記載しており、特許文献１には太陽歯車を入力としてキャリアに回転自在に支持され、且つ太陽歯車に公転可能に支持された歯数の同じ遊星歯車に歯数の異なる２つの固定内歯歯車と可動内歯歯車とを同時に噛み合わせ、可動内歯歯車の回転を減速出力する構成の遊星差動歯車機構が開示されている。このとき、遊星歯車は歯数の異なる２段一体で構成し、それぞれに固定内歯歯車と可動内歯歯車を噛み合わせ、減速出力する構成になっている。この構成によって、太陽歯車で駆動する遊星歯車が固定内歯歯車に沿って、自転しながら公転することによって可動内歯歯車は、高減速比で大トルク伝達が可能となる。しかし、この機構の問題点の一つとして、遊星歯車が太陽歯車と固定内歯歯車と可動内歯歯車の３箇所から力を受けることにより、遊星歯車に撓みや傾きが生じること、また、遊星歯車を支持しているキャリアにも遊星歯車が受けた力によってねじれや傾きが発生することである。遊星歯車やキャリアに撓み、傾き、ねじれなどは生じると遊星歯車と噛み合う太陽歯車、固定内歯歯車、可動内歯歯車が片当たりを起こし、振動、騒音が発生し、太陽歯車の入力から可動内歯歯車の出力までの回転伝達精度や伝達効率が悪くなる。
【０００４】
この問題について、図９、図１０、図１１で説明する。
まず、図９は各歯車の配置と動きを説明する。
太陽歯車１００には、キャリア（図示せず）に３個等分配置された遊星歯車１０１が噛み合っている。太陽歯車１００と噛み合っている遊星歯車１０１は、また同時に固定内歯歯車１０３と可動内歯歯車１０４の双方に内接して噛み合って組み込まれている。回転方向は固定内歯歯車１０３と可動内歯歯車１０４の歯数の大小関係で異なる。歯数において固定内歯歯車１０３＜可動内歯歯車１０４の場合、入力の太陽歯車１００と出力の可動内歯歯車１０４は回転方向が同方向で、固定内歯歯車１０３＞可動内歯歯車１０４の場合、入力の太陽歯車１００と出力の可動内歯歯車１０４の回転方向は逆方向になる。また、それによって遊星歯車が可動内歯歯車から受ける力の方向も逆方向になる。
【０００５】
図１０は固定内歯歯車１０３＜可動内歯歯車１０４の場合の遊星歯車１０１に働く力関係を模式的に示す。Ｓを太陽歯車１００の基礎円、その外周に位置する円Ｐを遊星歯車１０１の基礎円、またその外周の円弧のＲを固定内歯歯車１０３の基礎円、Ｍを可動内歯歯車１０４の基礎円とすると、遊星歯車１０１の歯（歯面）に働く力の方向を各歯車の回転方向とともに方向矢印で示している。ａが太陽歯車１００から受ける力、ｂが固定内歯歯車１０３から受ける抗力、ｃが可動内歯歯車１０４から受ける抗力となる。これを遊星歯車１０１の幅方向で示したのが図１１である。図１１に示すように、固定内歯歯車１０３と可動内歯歯車１０４の噛み合い位置１０３Ａ，１０４Ａが軸方向に異なるため、遊星歯車１０１やそれを支持するキャリア１０２に撓みや傾きが発生することになる。そして、これら撓みや傾きに起因して振動や騒音が発生し、効率がよく、高精度な駆動伝達が得られないという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題に鑑み、遊星歯車やそれを支持するキャリアに生ずる傾きを軽減することができる回転体駆動装置及び画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するため、本体側板に支持され回転駆動する太陽歯車と、該太陽歯車に噛み合う複数の遊星歯車と、該遊星歯車を自転自在に、かつ前記太陽歯車の周りに公転自在に支持するキャリアと、前記遊星歯車にそれぞれ噛み合う固定内歯歯車と可動内歯歯車とを有する遊星差動歯車減速機構を介して回転体を駆動する回転体駆動装置において、前記遊星歯車における前記固定内歯歯車と噛み合う噛み合い部と前記可動内歯歯車と噛み合う噛み合い部との間に、前記自転かつ前記公転に対して自在に支持する歯車軸受を設けたことを特徴とする回転体駆動装置を提案する。
【０００８】
なお、本発明は、前記回転体が着脱可能なドラムで構成され、該ドラムのドラムフランジに前記可動内歯歯車を設け、前記ドラムを挿入する際、前記遊星歯車と前記可動内歯歯車が噛み合い、遊星差動歯車減速機構に入力された駆動力が前記ドラムに伝達されるとともに、前記ドラムが挿入されたときに、前記歯車軸受が前記ドラムフランジと嵌合して回転自在に支持すると有利である。
【０００９】
さらに、本発明は、前記キャリアは、本体側板と前記固定内歯歯車が形成された固定部材に跨って設けられた軸受と該固定部材に設けられた軸受とにより支持されると有利である。
【００１０】
さらにまた、本発明は、前記ドラムフランジに前記遊星差動減速機構と連結したときの偏角と偏芯を吸収する可動変形部を設けると有利である。
さらにまた、本発明は、前記可動変形部は前記ドラムフランジに複数のスリットを設けて構成すると有利である。
【００１１】
さらにまた、本発明は、前記可動変形部は前記ドラムフランジの中間部に板ばねを介して構成すると有利である。
さらにまた、本発明は、前記ドラムフランジには前記太陽歯車の軸が挿入される孔が形成され、前記ドラムを装着する際、該孔に前記太陽歯車の軸が挿入されながら前記可動内歯歯車と前記遊星歯車が噛み合うと有利である。
【００１２】
また、本発明は、上記目的を達成するため、前記回転体が像担持体ドラムであり、請求項１乃至７の何れかに記載の回転体駆動装置を用いて該像担持体ドラムを回転駆動することを特徴とする画像形成装置を提案する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、遊星差動歯車減速機構では遊星歯車が固定内歯歯車と可動内歯歯車から受ける抗力方向が異なる傾きを抑制することができ、低騒音、低振動、高効率、高精度回転が可能となる。さらに、像担持体ドラムフランジに設けた可動内歯歯車部で駆動伝達するので減速機と像担持体ドラムとのカップリングが不要となり、小型化、低コスト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る回転体駆動装置を示す断面説明図である。
【図３】図２のIII−III線に従う断面説明図である。
【図４】図２の像担持体ドラムを装着時の状態を示す断面説明図である。
【図５】遊星歯車の変形例を示す図である。
【図６】像担持体ドラムに設けた可動変形部を示す説明図である。
【図７】図６の可動変形部の拡大図である。
【図８】可動変形部の変形例を示す図である。
【図９】従来の遊星差動歯車減速機構を示す説明図である。
【図１０】遊星歯車に働く力を示す説明図である。
【図１１】遊星歯車の幅方向における働く力を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を用いて説明する。
図１は画像形成装置の一例を示す概略断面図である。ここに示した画像形成装置は、感光体より成る複数の像担持体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、これらの像担持体ドラムの周面に当接した無端ベルトより成る中間転写ベルト２を有している。中間転写ベルト２は支持ローラ３，４，５に巻きかけられていると共に、ガイドローラ６によって案内され、図示していない駆動装置によって矢印Ａ方向に回転駆動される。一方、各像担持体ドラム１Ｙ乃至１Ｋも後に詳述する駆動装置によって図１における反時計方向に回転駆動される。
【００１６】
各像担持体ドラム１Ｙ乃至１Ｋには、互いに異なる色のトナー像がそれぞれ形成され、図示した例では、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及び黒トナー像が各像担持体ドラム１Ｙ乃至１Ｋに形成される。各像担持体ドラムの表面に形成されたトナー像は、中間転写ベルト２の表面に転写される。
【００１７】
各像担持体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ上にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト２に転写する構成は、そのトナー像の色が異なるだけで、実質的に全て同一であるため、そのうちの１つの像担持体ドラム１Ｙにトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト２に転写する構成だけを説明する。図１に示すように、像担持体ドラム１Ｙが図１における反時計方向に回転駆動されるとき、帯電電圧を印加された帯電チャージャ７Ｙより成る帯電装置によって像担持体ドラム１Ｙが所定の極性に帯電される。帯電後の像担持体ドラム１Ｙには、図示していない光書き込み装置から出射する光変調されたレーザビームＬが照射され、これによって像担持体ドラム１Ｙに静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置８Ｙによってイエロートナー像として可視像化される。
【００１８】
中間転写ベルト２を挟んで、像担持体ドラム１Ｙと反対側に転写ローラ９Ｙより成る一次転写装置が配置され、この転写ローラ９Ｙに転写電圧が印加されることにより、像担持体ドラム１Ｙに形成されたトナー像が、矢印Ａ方向に回転する中間転写ベルト２上に転写される。トナー像転写後の像担持体ドラム１Ｙ上に付着する転写残トナーはクリーニング装置１０Ｙによって除去され、そして除電器１１Ｙによって残留電荷が除電され次の画像形成に備えられる。
【００１９】
上述したところと全く同様にして、図１に示した像担持体ドラム１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上にマゼンタトナー像、シアントナー像及び黒トナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像がイエロートナー像の転写された中間転写ベルト２上に順次重ねて転写され、中間転写ベルト２上に合成トナー像が形成される。トナー像転写後の各像担持体ドラム１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上の転写残トナーがクリーニング装置により除去されることも第１の像担持体ドラム１Ｙの場合と変わりはない。図１には、各像担持体ドラム１Ｍ，１Ｃ，１Ｋのまわりに設けられた各作像要素に対し、像担持体ドラム１Ｙのまわりに設けられた各作像要素の各符号に添えたＹの代りに、Ｍ，Ｃ，ＢＫを添えた符号を付してある。
【００２０】
一方、中間転写ベルト２が巻き掛けられた支持ローラのうちの最も下方に位置する支持ローラ５には、中間転写ベルト２を挟んで、二次転写装置の一例である転写ローラ１２が配置され、この転写ローラ１２と、支持ローラ５に巻き掛けられた中間転写ベルト部分との間に、例えば紙又は樹脂シートなどから成る記録媒体Ｐが矢印Ｂで示すように給送される。このとき、転写ローラ１２に所定の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト２上の合成トナー像が記録媒体Ｐ上に転写される。記録媒体Ｐにトナー像を転写した後の中間転写ベルト２上に付着する転写残トナーは、ベルトクリーニング装置（図示せず）によって除去される。また、トナー像を転写された記録媒体Ｐは、さらに図１における左方へ搬送され、定着装置１３を通るとき、トナー像が記録媒体Ｐ上に定着される。定着装置１３を通過した記録媒体は、図示していない排紙トレイ上に排出される。
【００２１】
図２は、上記像担持体ドラム１を駆動する本発明に係る回転体駆動装置を示す縦断面図、図３は図２のIII−III線に従う断面図である。
図２及び図３において、符号２０は像担持体ドラム１を駆動する駆動モータであり、該駆動モータ２０は像担持体ドラム１が本体側板１４の内側にあるとすると、その外側に固定されている。本実施形態の回転体駆動装置は駆動モータ２０の回転を、遊星差動歯車減速機構を介して像担持体ドラム１に大幅に減速させて伝達するように構成している。
【００２２】
その遊星差動歯車減速機構の構成は以下のようになっている。
駆動モータ２０のモータ軸２１には太陽歯車２２が固定され、太陽歯車２２の周りには複数、本実施形態では３個の遊星歯車２３が等分（１２０°毎）に配設され、太陽歯車２２と噛み合っている。遊星歯車２３は遊星歯車軸２４を介して回転自在にキャリア２５に支持さて、太陽歯車２２の周りを自転しながら公転する。また、遊星歯車２３は本体側板１４に固定された固定部材２６の内周側に設けられた固定内歯歯車２７と噛み合っており、遊星歯車２３は固定内歯歯車２７と噛み合いながら自転と同時に公転することにもなる。固定内歯歯車２７は軸受２８Ａを介して本体側板１４と位置出しされ、その軸受２８Ａはモータ２０ともボス部２９で同軸精度を出している。軸受２８Ａは本体側板１４と固定部材２６に跨って設けられており、キャリア２５はその軸受２８Ａと固定部材２６に設けられた軸受２８Ｂとの２箇所で片持ちで回転自在に支持されて同軸精度が出されている。このように、キャリア２５が２箇所で軸受２８Ａ，２８Ｂを介して支持されているので、キャリア２５にラジアル荷重がかかっても倒れが発生しない構成となっている。
【００２３】
遊星歯車２３は、像担持体ドラム１のドラムフランジ１５の内周面に設けられた可動内歯歯車３０とも噛み合っている。このように遊星歯車２３には固定内歯歯車２７と可動内歯歯車３０とが同時に噛み合っているので、遊星歯車２３がそれぞれの噛み合い部位で、同じモジュール、同じ歯数であれば、遊星歯車２３が固定内歯歯車２７の周りを１回転すると可動内歯歯車３０に固定内歯歯車２７との歯数差分の回転が伝達されることになる。
【００２４】
図２に示す回転体駆動装置では、遊星歯車２３の固定内歯歯車２７と噛み合う遊星歯車２３の歯部分２３Ａと、可動内歯歯車３０に噛み合う遊星歯車２３の歯部分２３Ｂにおいて同じ歯数になっている。そして、本実施形態の回転体駆動装置では遊星歯車２３の固定内歯歯車２７と噛み合う歯部分２３Ａと可動内歯歯車３０と噛み合う歯部分２３Ｂの中間部位に段差を設け、その中間部位に歯車軸受３１を配置している。キャリア２５は各遊星歯車間に支柱２５Ａが設けられており、歯車軸受３１はその支柱２５Ａに支持されている。
【００２５】
また可動内歯歯車３０はドラムフランジ１５と一体で設けられており、そのドラムフランジ１５は遊星歯車２３の中間部に設けられた歯車軸受３１と開口部で嵌合する構成になっている。図３を見ると判るように、遊星歯車２３が公転するときにはドラムフランジ１５の開口部の内側に沿って回転することになる。逆に、ドラムフランジ１５は３個の歯車軸受３１に支持されながら可動内歯歯車３０に減速された駆動伝達で回転することになり、さらにドラムフランジ１５に固定された像担持体ドラム１が回転する。このような構成により、遊星歯車３０と可動内歯歯車２３の同軸精度が維持され、噛み合いがスムーズに伝達される。
【００２６】
固定内歯歯車２７を設けた固定部材２６と可動内歯歯車３０を設けたドラムフランジ１５との隙間はシール材３２で遮断し、歯車伝達機構の内部にゴミなどが入り込まないようにしている。
【００２７】
図４において、像担持体ドラム１が挿入されるときについて説明する。
モータ軸２１が太陽歯車２０の軸となり、ドラムフランジ１５側に延び、ドラムフランジ１５の中心に設けられた孔１６と嵌合する構成となっている。孔１６の入り口側はテーパ状になっており、モータ軸２１の先端２１Ａも球状或いはテーパ状になって挿入されやすくなっている。図４に示すように、像担持体ドラム１が矢印方向から挿入されると、まずモータ軸２１がドラムフランジ１５の孔１６に入り込み、像担持体ドラム１はさらに挿入されると、モータ軸２１が孔１６に沿って案内されながら進み、同軸精度を維持しながら、可動内歯歯車３０と遊星歯車２３が噛み合っていく。
【００２８】
このように構成された回転体駆動装置は駆動源と像担持体ドラム１をカップリング等を介して駆動連結していないので、ドラムの軸線方向の長さを短くすることができ、装置のコンパクト化に寄与することができる。さらに、本発明では、その遊星差動歯車減速機構に、図５に示すように、遊星歯車２３の固定内歯歯車２７と噛み合う遊星歯車２３の歯部分２３Ａと、可動内歯歯車３０に噛み合う遊星歯車２３の歯部分２３Ｂにおいて歯数の異なる２段歯車の遊星歯車２３を用いて減速する構成においても適用することができる。
【００２９】
図６は、像担持体ドラム１が本体に装着されている状態を示す平面説明図である。
像担持体ドラム１の回転体駆動装置が設けられている本体側板１４奥側は、可動変形部が設けられたドラムフランジ１５を介して遊星差動歯車減速機構に支持されている。像担持体ドラム１の手前側はドラム軸が軸受１４Ｂを介して面板１４Ａに回転自在に支持され、その面板１４Ａは本体側板前の固定されている。像担持体ドラム１は面板１４Ａが本体側板前から外されることによって装置本体から着脱することができる。像担持体ドラム１が装着されたときに、減速機構と面板１４Ａの位置精度に誤差があると、図６の破線で示した像担持体ドラム１のように斜めで支持されることになる。そのような状態になるとドラムフランジ１５に設けられた可動内歯歯車３０と遊星歯車２３の噛み合いに片当たりが生じることになり、駆動伝達の精度が悪化する。
【００３０】
そこで、本実施形態ではドラムフランジ１５に可動変形部を設けて可動内歯歯車３０の遊星歯車２３に対する偏角や偏芯を吸収して片当たりを抑制するようにしている。そして、図７に示す可動変形部の具体的な構成としては、ドラムフランジ１５の一側とその反対側に交互のスリット１７を複数箇所設けて可動変形部として構成している。
【００３１】
図８に別の可動変形部はドラムフランジ１５を１５Ａと１５Ｂの２つの分割して、板ばね１８を介して連結されている。その板ばね１８は、各フランジ１５，Ａ１５Ｂのそれぞれ異なる箇所に設けられた凸部１９で固定されている。このように板ばね１８で連結することによって、可動変形部のねじり剛性が高い構成となり、可動変形部での回転が正確に伝達されることになる。
【００３２】
なお、上記実施形態において、本発明における回転体駆動装置を、像担持体ドラムを駆動する装置で説明したが、本発明における回転体駆動装置はその駆動される回転体が像担持体ドラムに限定されず、中間転写ベルトの駆動ローラ、現像ローラなどの回転体であってもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１ 像担持体ドラム
１５ ドラムフランジ
１６ 孔
１７ スリット
１８ 板ばね
２０ 駆動モータ
２２ 太陽歯車
２３ 遊星歯車
２５ キャリア
２７ 固定内歯歯車
３０ 可動内歯歯車
３１ 歯車軸受
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３４】
【特許文献１】特開２００７−２５５５１７号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体等の回転体を駆動する回転体駆動装置及び該回転体駆動装置を用いる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはそれらの少なくとも２つの機能を有する複合機等の画像形成装置において、像担持体として例えばドラム状の感光体を用いている。この種の画像形成装置では、感光体ドラムを駆動する駆動装置には小型軽量で高減速比、大トルク伝達が可能な減速機を備えることが要望されている。
【０００３】
従来、小型軽量で高減速比、大トルク伝達が可能な減速機として遊星差動歯車減速機が知られている。この遊星差動歯車機構は一例が特許文献１に記載しており、特許文献１には太陽歯車を入力としてキャリアに回転自在に支持され、且つ太陽歯車に公転可能に支持された歯数の同じ遊星歯車に歯数の異なる２つの固定内歯歯車と可動内歯歯車とを同時に噛み合わせ、可動内歯歯車の回転を減速出力する構成の遊星差動歯車機構が開示されている。このとき、遊星歯車は歯数の異なる２段一体で構成し、それぞれに固定内歯歯車と可動内歯歯車を噛み合わせ、減速出力する構成になっている。この構成によって、太陽歯車で駆動する遊星歯車が固定内歯歯車に沿って、自転しながら公転することによって可動内歯歯車は、高減速比で大トルク伝達が可能となる。しかし、この機構の問題点の一つとして、遊星歯車が太陽歯車と固定内歯歯車と可動内歯歯車の３箇所から力を受けることにより、遊星歯車に撓みや傾きが生じること、また、遊星歯車を支持しているキャリアにも遊星歯車が受けた力によってねじれや傾きが発生することである。遊星歯車やキャリアに撓み、傾き、ねじれなどは生じると遊星歯車と噛み合う太陽歯車、固定内歯歯車、可動内歯歯車が片当たりを起こし、振動、騒音が発生し、太陽歯車の入力から可動内歯歯車の出力までの回転伝達精度や伝達効率が悪くなる。
【０００４】
この問題について、図９、図１０、図１１で説明する。
まず、図９は各歯車の配置と動きを説明する。
太陽歯車１００には、キャリア（図示せず）に３個等分配置された遊星歯車１０１が噛み合っている。太陽歯車１００と噛み合っている遊星歯車１０１は、また同時に固定内歯歯車１０３と可動内歯歯車１０４の双方に内接して噛み合って組み込まれている。回転方向は固定内歯歯車１０３と可動内歯歯車１０４の歯数の大小関係で異なる。歯数において固定内歯歯車１０３＜可動内歯歯車１０４の場合、入力の太陽歯車１００と出力の可動内歯歯車１０４は回転方向が同方向で、固定内歯歯車１０３＞可動内歯歯車１０４の場合、入力の太陽歯車１００と出力の可動内歯歯車１０４の回転方向は逆方向になる。また、それによって遊星歯車が可動内歯歯車から受ける力の方向も逆方向になる。
【０００５】
図１０は固定内歯歯車１０３＜可動内歯歯車１０４の場合の遊星歯車１０１に働く力関係を模式的に示す。Ｓを太陽歯車１００の基礎円、その外周に位置する円Ｐを遊星歯車１０１の基礎円、またその外周の円弧のＲを固定内歯歯車１０３の基礎円、Ｍを可動内歯歯車１０４の基礎円とすると、遊星歯車１０１の歯（歯面）に働く力の方向を各歯車の回転方向とともに方向矢印で示している。ａが太陽歯車１００から受ける力、ｂが固定内歯歯車１０３から受ける抗力、ｃが可動内歯歯車１０４から受ける抗力となる。これを遊星歯車１０１の幅方向で示したのが図１１である。図１１に示すように、固定内歯歯車１０３と可動内歯歯車１０４の噛み合い位置１０３Ａ，１０４Ａが軸方向に異なるため、遊星歯車１０１やそれを支持するキャリア１０２に撓みや傾きが発生することになる。そして、これら撓みや傾きに起因して振動や騒音が発生し、効率がよく、高精度な駆動伝達が得られないという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題に鑑み、遊星歯車やそれを支持するキャリアに生ずる傾きを軽減することができる回転体駆動装置及び画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するため、本体側板に支持され回転駆動する太陽歯車と、該太陽歯車に噛み合う複数の遊星歯車と、該遊星歯車を自転自在に、かつ前記太陽歯車の周りに公転自在に支持するキャリアと、前記遊星歯車にそれぞれ噛み合う固定内歯歯車と可動内歯歯車とを有する遊星差動歯車減速機構を介して回転体を駆動する回転体駆動装置において、前記遊星歯車における前記固定内歯歯車と噛み合う噛み合い部と前記可動内歯歯車と噛み合う噛み合い部との間に、前記自転かつ前記公転に対して自在に支持する歯車軸受を設けたことを特徴とする回転体駆動装置を提案する。
【０００８】
なお、本発明は、前記回転体が着脱可能なドラムで構成され、該ドラムのドラムフランジに前記可動内歯歯車を設け、前記ドラムを挿入する際、前記遊星歯車と前記可動内歯歯車が噛み合い、遊星差動歯車減速機構に入力された駆動力が前記ドラムに伝達されるとともに、前記ドラムが挿入されたときに、前記歯車軸受が前記ドラムフランジと嵌合して回転自在に支持すると有利である。
【０００９】
さらに、本発明は、前記キャリアは、本体側板と前記固定内歯歯車が形成された固定部材に跨って設けられた軸受と該固定部材に設けられた軸受とにより支持されると有利である。
【００１０】
さらにまた、本発明は、前記ドラムフランジに前記遊星差動減速機構と連結したときの偏角と偏芯を吸収する可動変形部を設けると有利である。
さらにまた、本発明は、前記可動変形部は前記ドラムフランジに複数のスリットを設けて構成すると有利である。
【００１１】
さらにまた、本発明は、前記可動変形部は前記ドラムフランジの中間部に板ばねを介して構成すると有利である。
さらにまた、本発明は、前記ドラムフランジには前記太陽歯車の軸が挿入される孔が形成され、前記ドラムを装着する際、該孔に前記太陽歯車の軸が挿入されながら前記可動内歯歯車と前記遊星歯車が噛み合うと有利である。
【００１２】
また、本発明は、上記目的を達成するため、前記回転体が像担持体ドラムであり、請求項１乃至７の何れかに記載の回転体駆動装置を用いて該像担持体ドラムを回転駆動することを特徴とする画像形成装置を提案する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、遊星差動歯車減速機構では遊星歯車が固定内歯歯車と可動内歯歯車から受ける抗力方向が異なる傾きを抑制することができ、低騒音、低振動、高効率、高精度回転が可能となる。さらに、像担持体ドラムフランジに設けた可動内歯歯車部で駆動伝達するので減速機と像担持体ドラムとのカップリングが不要となり、小型化、低コスト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る回転体駆動装置を示す断面説明図である。
【図３】図２のIII−III線に従う断面説明図である。
【図４】図２の像担持体ドラムを装着時の状態を示す断面説明図である。
【図５】遊星歯車の変形例を示す図である。
【図６】像担持体ドラムに設けた可動変形部を示す説明図である。
【図７】図６の可動変形部の拡大図である。
【図８】可動変形部の変形例を示す図である。
【図９】従来の遊星差動歯車減速機構を示す説明図である。
【図１０】遊星歯車に働く力を示す説明図である。
【図１１】遊星歯車の幅方向における働く力を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を用いて説明する。
図１は画像形成装置の一例を示す概略断面図である。ここに示した画像形成装置は、感光体より成る複数の像担持体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、これらの像担持体ドラムの周面に当接した無端ベルトより成る中間転写ベルト２を有している。中間転写ベルト２は支持ローラ３，４，５に巻きかけられていると共に、ガイドローラ６によって案内され、図示していない駆動装置によって矢印Ａ方向に回転駆動される。一方、各像担持体ドラム１Ｙ乃至１Ｋも後に詳述する駆動装置によって図１における反時計方向に回転駆動される。
【００１６】
各像担持体ドラム１Ｙ乃至１Ｋには、互いに異なる色のトナー像がそれぞれ形成され、図示した例では、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及び黒トナー像が各像担持体ドラム１Ｙ乃至１Ｋに形成される。各像担持体ドラムの表面に形成されたトナー像は、中間転写ベルト２の表面に転写される。
【００１７】
各像担持体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ上にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト２に転写する構成は、そのトナー像の色が異なるだけで、実質的に全て同一であるため、そのうちの１つの像担持体ドラム１Ｙにトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト２に転写する構成だけを説明する。図１に示すように、像担持体ドラム１Ｙが図１における反時計方向に回転駆動されるとき、帯電電圧を印加された帯電チャージャ７Ｙより成る帯電装置によって像担持体ドラム１Ｙが所定の極性に帯電される。帯電後の像担持体ドラム１Ｙには、図示していない光書き込み装置から出射する光変調されたレーザビームＬが照射され、これによって像担持体ドラム１Ｙに静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置８Ｙによってイエロートナー像として可視像化される。
【００１８】
中間転写ベルト２を挟んで、像担持体ドラム１Ｙと反対側に転写ローラ９Ｙより成る一次転写装置が配置され、この転写ローラ９Ｙに転写電圧が印加されることにより、像担持体ドラム１Ｙに形成されたトナー像が、矢印Ａ方向に回転する中間転写ベルト２上に転写される。トナー像転写後の像担持体ドラム１Ｙ上に付着する転写残トナーはクリーニング装置１０Ｙによって除去され、そして除電器１１Ｙによって残留電荷が除電され次の画像形成に備えられる。
【００１９】
上述したところと全く同様にして、図１に示した像担持体ドラム１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上にマゼンタトナー像、シアントナー像及び黒トナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像がイエロートナー像の転写された中間転写ベルト２上に順次重ねて転写され、中間転写ベルト２上に合成トナー像が形成される。トナー像転写後の各像担持体ドラム１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上の転写残トナーがクリーニング装置により除去されることも第１の像担持体ドラム１Ｙの場合と変わりはない。図１には、各像担持体ドラム１Ｍ，１Ｃ，１Ｋのまわりに設けられた各作像要素に対し、像担持体ドラム１Ｙのまわりに設けられた各作像要素の各符号に添えたＹの代りに、Ｍ，Ｃ，ＢＫを添えた符号を付してある。
【００２０】
一方、中間転写ベルト２が巻き掛けられた支持ローラのうちの最も下方に位置する支持ローラ５には、中間転写ベルト２を挟んで、二次転写装置の一例である転写ローラ１２が配置され、この転写ローラ１２と、支持ローラ５に巻き掛けられた中間転写ベルト部分との間に、例えば紙又は樹脂シートなどから成る記録媒体Ｐが矢印Ｂで示すように給送される。このとき、転写ローラ１２に所定の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト２上の合成トナー像が記録媒体Ｐ上に転写される。記録媒体Ｐにトナー像を転写した後の中間転写ベルト２上に付着する転写残トナーは、ベルトクリーニング装置（図示せず）によって除去される。また、トナー像を転写された記録媒体Ｐは、さらに図１における左方へ搬送され、定着装置１３を通るとき、トナー像が記録媒体Ｐ上に定着される。定着装置１３を通過した記録媒体は、図示していない排紙トレイ上に排出される。
【００２１】
図２は、上記像担持体ドラム１を駆動する本発明に係る回転体駆動装置を示す縦断面図、図３は図２のIII−III線に従う断面図である。
図２及び図３において、符号２０は像担持体ドラム１を駆動する駆動モータであり、該駆動モータ２０は像担持体ドラム１が本体側板１４の内側にあるとすると、その外側に固定されている。本実施形態の回転体駆動装置は駆動モータ２０の回転を、遊星差動歯車減速機構を介して像担持体ドラム１に大幅に減速させて伝達するように構成している。
【００２２】
その遊星差動歯車減速機構の構成は以下のようになっている。
駆動モータ２０のモータ軸２１には太陽歯車２２が固定され、太陽歯車２２の周りには複数、本実施形態では３個の遊星歯車２３が等分（１２０°毎）に配設され、太陽歯車２２と噛み合っている。遊星歯車２３は遊星歯車軸２４を介して回転自在にキャリア２５に支持さて、太陽歯車２２の周りを自転しながら公転する。また、遊星歯車２３は本体側板１４に固定された固定部材２６の内周側に設けられた固定内歯歯車２７と噛み合っており、遊星歯車２３は固定内歯歯車２７と噛み合いながら自転と同時に公転することにもなる。固定内歯歯車２７は軸受２８Ａを介して本体側板１４と位置出しされ、その軸受２８Ａはモータ２０ともボス部２９で同軸精度を出している。軸受２８Ａは本体側板１４と固定部材２６に跨って設けられており、キャリア２５はその軸受２８Ａと固定部材２６に設けられた軸受２８Ｂとの２箇所で片持ちで回転自在に支持されて同軸精度が出されている。このように、キャリア２５が２箇所で軸受２８Ａ，２８Ｂを介して支持されているので、キャリア２５にラジアル荷重がかかっても倒れが発生しない構成となっている。
【００２３】
遊星歯車２３は、像担持体ドラム１のドラムフランジ１５の内周面に設けられた可動内歯歯車３０とも噛み合っている。このように遊星歯車２３には固定内歯歯車２７と可動内歯歯車３０とが同時に噛み合っているので、遊星歯車２３がそれぞれの噛み合い部位で、同じモジュール、同じ歯数であれば、遊星歯車２３が固定内歯歯車２７の周りを１回転すると可動内歯歯車３０に固定内歯歯車２７との歯数差分の回転が伝達されることになる。
【００２４】
図２に示す回転体駆動装置では、遊星歯車２３の固定内歯歯車２７と噛み合う遊星歯車２３の歯部分２３Ａと、可動内歯歯車３０に噛み合う遊星歯車２３の歯部分２３Ｂにおいて同じ歯数になっている。そして、本実施形態の回転体駆動装置では遊星歯車２３の固定内歯歯車２７と噛み合う歯部分２３Ａと可動内歯歯車３０と噛み合う歯部分２３Ｂの中間部位に段差を設け、その中間部位に歯車軸受３１を配置している。キャリア２５は各遊星歯車間に支柱２５Ａが設けられており、歯車軸受３１はその支柱２５Ａに支持されている。
【００２５】
また可動内歯歯車３０はドラムフランジ１５と一体で設けられており、そのドラムフランジ１５は遊星歯車２３の中間部に設けられた歯車軸受３１と開口部で嵌合する構成になっている。図３を見ると判るように、遊星歯車２３が公転するときにはドラムフランジ１５の開口部の内側に沿って回転することになる。逆に、ドラムフランジ１５は３個の歯車軸受３１に支持されながら可動内歯歯車３０に減速された駆動伝達で回転することになり、さらにドラムフランジ１５に固定された像担持体ドラム１が回転する。このような構成により、遊星歯車３０と可動内歯歯車２３の同軸精度が維持され、噛み合いがスムーズに伝達される。
【００２６】
固定内歯歯車２７を設けた固定部材２６と可動内歯歯車３０を設けたドラムフランジ１５との隙間はシール材３２で遮断し、歯車伝達機構の内部にゴミなどが入り込まないようにしている。
【００２７】
図４において、像担持体ドラム１が挿入されるときについて説明する。
モータ軸２１が太陽歯車２０の軸となり、ドラムフランジ１５側に延び、ドラムフランジ１５の中心に設けられた孔１６と嵌合する構成となっている。孔１６の入り口側はテーパ状になっており、モータ軸２１の先端２１Ａも球状或いはテーパ状になって挿入されやすくなっている。図４に示すように、像担持体ドラム１が矢印方向から挿入されると、まずモータ軸２１がドラムフランジ１５の孔１６に入り込み、像担持体ドラム１はさらに挿入されると、モータ軸２１が孔１６に沿って案内されながら進み、同軸精度を維持しながら、可動内歯歯車３０と遊星歯車２３が噛み合っていく。
【００２８】
このように構成された回転体駆動装置は駆動源と像担持体ドラム１をカップリング等を介して駆動連結していないので、ドラムの軸線方向の長さを短くすることができ、装置のコンパクト化に寄与することができる。さらに、本発明では、その遊星差動歯車減速機構に、図５に示すように、遊星歯車２３の固定内歯歯車２７と噛み合う遊星歯車２３の歯部分２３Ａと、可動内歯歯車３０に噛み合う遊星歯車２３の歯部分２３Ｂにおいて歯数の異なる２段歯車の遊星歯車２３を用いて減速する構成においても適用することができる。
【００２９】
図６は、像担持体ドラム１が本体に装着されている状態を示す平面説明図である。
像担持体ドラム１の回転体駆動装置が設けられている本体側板１４奥側は、可動変形部が設けられたドラムフランジ１５を介して遊星差動歯車減速機構に支持されている。像担持体ドラム１の手前側はドラム軸が軸受１４Ｂを介して面板１４Ａに回転自在に支持され、その面板１４Ａは本体側板前の固定されている。像担持体ドラム１は面板１４Ａが本体側板前から外されることによって装置本体から着脱することができる。像担持体ドラム１が装着されたときに、減速機構と面板１４Ａの位置精度に誤差があると、図６の破線で示した像担持体ドラム１のように斜めで支持されることになる。そのような状態になるとドラムフランジ１５に設けられた可動内歯歯車３０と遊星歯車２３の噛み合いに片当たりが生じることになり、駆動伝達の精度が悪化する。
【００３０】
そこで、本実施形態ではドラムフランジ１５に可動変形部を設けて可動内歯歯車３０の遊星歯車２３に対する偏角や偏芯を吸収して片当たりを抑制するようにしている。そして、図７に示す可動変形部の具体的な構成としては、ドラムフランジ１５の一側とその反対側に交互のスリット１７を複数箇所設けて可動変形部として構成している。
【００３１】
図８に別の可動変形部はドラムフランジ１５を１５Ａと１５Ｂの２つの分割して、板ばね１８を介して連結されている。その板ばね１８は、各フランジ１５，Ａ１５Ｂのそれぞれ異なる箇所に設けられた凸部１９で固定されている。このように板ばね１８で連結することによって、可動変形部のねじり剛性が高い構成となり、可動変形部での回転が正確に伝達されることになる。
【００３２】
なお、上記実施形態において、本発明における回転体駆動装置を、像担持体ドラムを駆動する装置で説明したが、本発明における回転体駆動装置はその駆動される回転体が像担持体ドラムに限定されず、中間転写ベルトの駆動ローラ、現像ローラなどの回転体であってもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１ 像担持体ドラム
１５ ドラムフランジ
１６ 孔
１７ スリット
１８ 板ばね
２０ 駆動モータ
２２ 太陽歯車
２３ 遊星歯車
２５ キャリア
２７ 固定内歯歯車
３０ 可動内歯歯車
３１ 歯車軸受
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３４】
【特許文献１】特開２００７−２５５５１７号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体側板に支持され回転駆動する太陽歯車と、該太陽歯車に噛み合う複数の遊星歯車と、該遊星歯車を自転自在に、かつ前記太陽歯車の周りに公転自在に支持するキャリアと、前記遊星歯車にそれぞれ噛み合う固定内歯歯車と可動内歯歯車とを有する遊星差動歯車減速機構を介して回転体を駆動する回転体駆動装置において、
前記遊星歯車における前記固定内歯歯車と噛み合う噛み合い部と前記可動内歯歯車と噛み合う噛み合い部との間に、前記自転かつ前記公転に対して自在に支持する歯車軸受を設けたことを特徴とする回転体駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転体駆動装置において、前記回転体が着脱可能なドラムで構成され、該ドラムのドラムフランジに前記可動内歯歯車を設け、前記ドラムを挿入する際、前記遊星歯車と前記可動内歯歯車が噛み合い、遊星差動歯車減速機構に入力された駆動力が前記ドラムに伝達されるとともに、前記ドラムが挿入されたときに、前記歯車軸受が前記ドラムフランジと嵌合して回転自在に支持することを特徴とする回転体駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の回転体駆動装置において、前記キャリアは、本体側板と前記固定内歯歯車が形成された固定部材に跨って設けられた軸受と該固定部材に設けられた軸受とにより支持されることを特徴とする回転体駆動装置。
【請求項４】
請求項２に記載の回転体駆動装置において、前記ドラムフランジに前記遊星差動減速機構と連結したときの偏角と偏芯を吸収する可動変形部を設けたことを特徴とする回転体駆動装置。
【請求項５】
請求項４に記載の回転体駆動装置において、前記可動変形部は前記ドラムフランジに複数のスリットを設けて構成したことを特徴とする回転体駆動装置。
【請求項６】
請求項４に記載の回転体駆動装置において、前記可動変形部は前記ドラムフランジの中間部に板ばねを介して構成したことを特徴とする回転体駆動装置。
【請求項７】
請求項２、４乃至６の何れかに記載の回転体駆動装置において、前記ドラムフランジには前記太陽歯車の軸が挿入される孔が形成され、前記ドラムを装着する際、該孔に前記太陽歯車の軸が挿入されながら前記可動内歯歯車と前記遊星歯車が噛み合うことを特徴とする回転体駆動装置。
【請求項８】
前記回転体が像担持体ドラムであり、請求項１乃至７の何れかに記載の回転体駆動装置を用いて該像担持体ドラムを回転駆動することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
本体側板に支持され回転駆動する太陽歯車と、該太陽歯車に噛み合う複数の遊星歯車と、該遊星歯車を自転自在に、かつ前記太陽歯車の周りに公転自在に支持するキャリアと、前記遊星歯車にそれぞれ噛み合う固定内歯歯車と可動内歯歯車とを有する遊星差動歯車減速機構を介して回転体を駆動する回転体駆動装置において、
前記遊星歯車における前記固定内歯歯車と噛み合う噛み合い部と前記可動内歯歯車と噛み合う噛み合い部との間に、前記自転かつ前記公転に対して自在に支持する歯車軸受を設けたことを特徴とする回転体駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転体駆動装置において、前記回転体が着脱可能なドラムで構成され、該ドラムのドラムフランジに前記可動内歯歯車を設け、前記ドラムを挿入する際、前記遊星歯車と前記可動内歯歯車が噛み合い、遊星差動歯車減速機構に入力された駆動力が前記ドラムに伝達されるとともに、前記ドラムが挿入されたときに、前記歯車軸受が前記ドラムフランジと嵌合して回転自在に支持することを特徴とする回転体駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の回転体駆動装置において、前記キャリアは、本体側板と前記固定内歯歯車が形成された固定部材に跨って設けられた軸受と該固定部材に設けられた軸受とにより支持されることを特徴とする回転体駆動装置。
【請求項４】
請求項２に記載の回転体駆動装置において、前記ドラムフランジに前記遊星差動減速機構と連結したときの偏角と偏芯を吸収する可動変形部を設けたことを特徴とする回転体駆動装置。
【請求項５】
請求項４に記載の回転体駆動装置において、前記可動変形部は前記ドラムフランジに複数のスリットを設けて構成したことを特徴とする回転体駆動装置。
【請求項６】
請求項４に記載の回転体駆動装置において、前記可動変形部は前記ドラムフランジの中間部に板ばねを介して構成したことを特徴とする回転体駆動装置。
【請求項７】
請求項２、４乃至６の何れかに記載の回転体駆動装置において、前記ドラムフランジには前記太陽歯車の軸が挿入される孔が形成され、前記ドラムを装着する際、該孔に前記太陽歯車の軸が挿入されながら前記可動内歯歯車と前記遊星歯車が噛み合うことを特徴とする回転体駆動装置。
【請求項８】
前記回転体が像担持体ドラムであり、請求項１乃至７の何れかに記載の回転体駆動装置を用いて該像担持体ドラムを回転駆動することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２１０７８５（Ｐ２０１０−２１０７８５Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５５０８５（Ｐ２００９−５５０８５）
【出願日】平成２１年３月９日（２００９．３．９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月９日（２００９．３．９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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