減速装置及び画像形成装置
【課題】ピッチ円直径の同軸誤差の積み上がりがなく回転伝達精度が高い減速装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】ベースとなる固定部材（ハウジング）１３に対して回転可能に設けられた入力軸（モータ軸）１１ａと、入力軸１１ａに設けられた太陽歯車１２と、太陽歯車１２に噛合う複数の遊星歯車と、前記複数の遊星歯車を自転自在かつ太陽歯車１２の周りに公転自在に支持するキャリア１５と、太陽歯車１２に対して同軸に設けられ固定部材１３に固定された固定内歯歯車１４と、を備える減速装置において、固定部材１３に、固定内歯歯車１４の歯先面と嵌合する凸部１３ｂを設ける。
【解決手段】ベースとなる固定部材（ハウジング）１３に対して回転可能に設けられた入力軸（モータ軸）１１ａと、入力軸１１ａに設けられた太陽歯車１２と、太陽歯車１２に噛合う複数の遊星歯車と、前記複数の遊星歯車を自転自在かつ太陽歯車１２の周りに公転自在に支持するキャリア１５と、太陽歯車１２に対して同軸に設けられ固定部材１３に固定された固定内歯歯車１４と、を備える減速装置において、固定部材１３に、固定内歯歯車１４の歯先面と嵌合する凸部１３ｂを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源の回転数を減速して像担持体に伝達する減速装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の分野において、モータ等の駆動源より減速手段を経て回転力を伝達する機構としては、歯車輪列を用いたもの、ウォームギヤを用いたもの、ベルト減速機構を用いたものなどが一般的に利用されている。画像形成装置における回転体には、感光体、中間転写体等の像担持体、記録材を搬送する記録材搬送部材、定着ローラなどがあるが、これらは、一般に、数十から百数十ｒｐｍで回転する。一方、回転体に回転力を伝達する駆動源の回転数は、一般に数千ｒｐｍであり、回転体に必要な回転数を得るためには、１／１０〜１／３０程度の減速比をもつ減速手段が必要となる。
【０００３】
また、近年では、画像形成装置の小型化が要求されている。装置を小型化するためには、構成する部品を小型化するだけでなく、装置内の回転体駆動機構の小型化が必要である。装置内の回転体駆動機構の小型化のために駆動源を小型化する方法があり、一般的に小型の駆動源としてＤＣモータを使用することが、低騒音、高効率の点で有利である。このＤＣモータを４０００ｒｐｍ程度の回転速度で定常運転し、減速手段で１／４０程度に減速することで、高効率で、負荷トルクが小さい運転ができ、低出力の小型のモータを使用することができる。従って、減速手段は高減速比であることに加えて、減速手段自体の小型化が要求される。
【０００４】
画像形成装置に用いられる減速手段としては、感光体へモータの回転をすべりなく減速するために歯車輪列の減速装置を用いるのが一般的である。しかし、歯車輪列の減速装置の小型化には以下の課題がある。高減速比のために多段の減速にすると、軸方向に大型化してしまう。一方、一段で減速比を大きくしようとすると、感光体軸に設けられる歯車は大型化してしまい、特にカラーの装置においては感光体の配置ピッチ内に収まらない問題が生じてしまう。
【０００５】
このように一般的に用いられている歯車輪列の減速装置は、歯車の歯数比、つまり、歯車の大きさの比によって減速比が決定されるため、小型化と高減速比との両方を達成することが非常に困難である。
【０００６】
上記課題に対し、遊星歯車を用いた減速装置の技術が知られている。
図８は遊星歯車を用いた減速装置の説明図である。図８において、遊星歯車機構１００は、駆動源の回転駆動力を受けて回転する太陽歯車（sun gear）１０１と、太陽歯車１０１と同軸上に配設された内歯歯車１０２と、太陽歯車１０１および内歯歯車１０２に噛み合う複数の遊星歯車（planetary gear）１０３と、遊星歯車１０３を回転自在に支持するとともに太陽歯車１０１および内歯歯車１０２と同軸上に回転自在に支持されたキャリア（planetary carrier）１０４とを備えている。この遊星歯車機構１００は、太陽歯車１０１を中心として、複数の遊星歯車１０３が自転しつつキャリア１０４により公転して減速を行うため、少ない段数で大きな減速比が得られること、比較的大きなトルクを伝達できること、入力軸と出力軸とを同軸上に配置できることなどの利点を有している。
【０００７】
また、遊星歯車機構のなかでも小型軽量で高減速比、大トルク伝達が可能なものとして、遊星差動歯車減速機構が知られている。この遊星差動歯車減速機構は、太陽歯車と、同軸上に設けられた互いに歯数の異なる固定内歯歯車及び回転内歯歯車と、それぞれの内歯歯車に噛み合う複数の２段構成遊星歯車と、キャリアとで構成されている。１段目の遊星歯車は太陽歯車と固定内歯歯車とに噛み合い、２段目の遊星歯車が回転内歯歯車と噛み合って差動減速する。さらに、複数の１段構成遊星歯車が、転位歯車を用いて歯数差を設けた固定内歯歯車と回転内歯歯車とに同時に噛み合う構成の遊星差動歯車減速機構も知られている。以上のような構成の遊星差動歯車減速機構では、複数の遊星歯車により荷重分担することで、大トルク伝達が可能となり、さらに差動減速することで高減速比が可能となる利点がある。
【０００８】
上記遊星差動歯車減速機構では、同軸上に設けられた太陽歯車、固定内歯歯車、回転内歯歯車、キャリアの同軸精度が悪いと、キャリアに支持された複数の遊星歯車が公転するときにかみ合い誤差が生じ回転伝達誤差になる。
【０００９】
図９は、上記遊星歯車機構１００において、内歯歯車１０３が太陽歯車１０１に対して図中下側に偏心し、太陽歯車軸心１０１ｃと内歯歯車軸心１０２ｃとの間にずれδが生じたときの各歯車のピッチ円直径（Pitch Circle Diameter、以下「Ｐ．Ｃ．Ｄ．」ともいう）の軌跡であるピッチ円の関係を示す説明図である。図９において、太陽歯車軸心１０１ｃと内歯歯車軸心１０２ｃとの間にずれδが生じた状態では、内歯歯車ピッチ円１０２Ｐと各遊星歯車ピッチ円１０３Ｐとが均等に接触せず、１つの遊星歯車１０３（図示の例では上側の歯車）の負担は大きくなり、他の２つの遊星歯車１０３の負担は小さくなるという不均衡が生じてしまう。つまり内歯歯車１０２が偏心した状態で太陽歯車１０１が回転すると、キャリア１０４に支持された複数の遊星歯車１０３が公転するときにかみ合い誤差が生じ回転伝達誤差になる。
【００１０】
上記遊星歯車機構１００では、１つの遊星歯車に加わるトルクＴ（Ｎ・ｍ）は、全体で伝達するトルク（Ｎ・ｍ）をＴ’、遊星歯車の数をｎ、分散係数をｋとすると、次の（１）式で表される。
Ｔ＝ｋ（Ｔ’／ｎ）・・・（１）
【００１１】
上記（１）式において、分散係数ｋとは、トルクを各遊星歯車にどれだけ均等に分散しているかを示す係数で、この値が小さいほど均一に分散され、より大きなトルクの伝達ができる。各遊星歯車の伝達トルクを均等に分散するためには、各部品の位置関係が正確に配置されていることが必要になる。特に、上記遊星差動歯車減速機構では、回転駆動力の入力から出力までの回転伝達精度を良くするために、歯車のピッチ円直径に対して各部品の同軸精度を確保する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来、各部品の同軸精度を確保する方法として、駆動源を固定する固定部材に対して太陽歯車を位置決めするとともに、固定内歯歯車の外形部の一部周面を位置決めする構成が開示されている（特許文献１参照）。また、キャリアを固定内歯歯車や回転内歯歯車の歯車以外の内周面と位置決めする構成が開示されている（特許文献２参照）。しかしながら、特許文献１及び特許文献２で開示された位置決めの構成では、ピッチ円直径の同軸誤差が積み上がるため、回転伝達精度が悪くなるという問題があった。このような回転伝達精度が悪い遊星歯車機構の減速装置で画像形成装置の感光体を回転駆動すると、例えばドットの位置ずれが発生し色ずれやバンディングの大きな画像が形成されてしまう。
【００１３】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ピッチ円直径の同軸誤差の積み上がりがなく回転伝達精度が高い減速装置及びこの減速装置を用いた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ベースとなる固定部材に対して回転可能に設けられた入力軸と、前記入力軸に設けられた太陽歯車と、前記太陽歯車に噛合う複数の遊星歯車と、前記複数の遊星歯車を自転自在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、前記太陽歯車に対して同軸に設けられ前記固定部材に固定された固定内歯歯車と、を備える減速装置であって、前記固定部材に、前記固定内歯歯車の歯先面と嵌合する凸部を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の減速装置において、前記固定内歯歯車と同軸上に回転可能に配置され、該固定内歯歯車に対して歯数差を有して前記遊星歯車と噛み合う回転内歯歯車を更に備え、前記回転内歯歯車の軸方向における外周面の一部を、前記固定内歯歯車の歯先面に回転自在に嵌合させたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の減速装置において、前記キャリアの外周面の軸方向における一部を、前記固定内歯歯車の歯先面に回転自在に嵌合させたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項２ないし４のいずれかに記載の減速装置において、前記固定内歯歯車の少なくとも前記回転内歯歯車および前記キャリアと嵌合する部位における歯先のエッジと、前記回転内歯歯車の少なくとも該キャリアと嵌合する部位における歯先のエッジを、面取り形状又はＲ形状にしたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項２ないし５のいずれかに記載の減速装置において、前記固定内歯歯車の少なくとも前記回転内歯歯車および前記キャリアと嵌合する部位における歯と歯との空間と、前記回転内歯歯車の少なくとも該キャリアと嵌合する部位における歯と歯との空間に、潤滑材を充填したことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の減速装置を、潜像担持体を駆動する駆動装置に用いたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の減速装置を、転写ベルトを駆動する駆動装置に用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、固定部材に設けられた凸部と固定内歯歯車の複数の歯先とを嵌合して固定内歯歯車を位置決め固定することで、固定内歯歯車のピッチ円に近く、しかもピッチ円と同心の歯先円で位置決めすることになるので、従来固定内歯歯車の外形部で位置決めしていた構成に比べ、固定部材に対する固定内歯歯車の位置決め精度が向上する。また、固定内歯歯車と同様に固定部材に対して位置決めされた入力軸に配設された太陽歯車との同軸精度も良くなり、ピッチ円直径の同軸誤差の積み上がりがなく、両歯車に噛み合って公転する遊星歯車との噛み合い誤差も小さくなり、高い回転精度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用した画像形成装置の概略正面図である。
【図２】図１に示した画像形成装置に備えられた感光体駆動装置の概略正面図である。
【図３】図２に示した感光体駆動装置の部分断面図である。
【図４】図３に示した感光体駆動装置の矢視Ｅ−Ｅ断面図である。
【図５】図３に示した感光体駆動装置の遊星差動歯車減速装置部分の一部の部品を省略した分解斜視図である。
【図６】固定内歯歯車の歯形形状を示す説明図であって、（ａ）は通常の歯先のエッジの形状を示し、（ｂ）は歯先のエッジを面取りした形状を示す説明図である。
【図７】図６に示した固定内歯歯車の歯と歯の間にグリスを充填した状態を示す説明図である。
【図８】従来技術の遊星歯車機構の説明図である。
【図９】図８に示した遊星歯車機構における太陽歯車の軸心と内歯歯車の軸心とのずれがある場合の各歯車のピッチ円の関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を、画像形成装置である電子写真方式のカラー複写機（以下、「複写機」という。）に適用した一実施形態について説明する。尚、本実施形態における複写機は、いわゆるタンデム式の画像形成装置であって、乾式二成分現像剤を用いた乾式二成分現像方式を採用したものである。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る複写機における画像形成部全体の概略構成図である。この複写機は、図示しない画像読取部から画像情報である画像データを受け取って画像形成処理を行う。この複写機には、図に示すように、イエロー（以下、「Ｙ」と省略する。）、マゼンタ（以下、「Ｍ」と省略する。）、シアン（以下、「Ｃ」と省略する。）、ブラック（以下、「Ｂｋ」と省略する。）の各色用の４個の回転体としての潜像担持体である感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが並設されている。これら感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、駆動ローラを含む回転可能な複数のローラに支持された無端ベルト状の中間転写ベルト５に接触するように、そのベルト移動方向に沿って並んで配置されている。また、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの周りには、それぞれ、帯電器２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋ、各色対応の現像装置９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｂｋ、クリーニング装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋ、除電ランプ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋ等の電子写真プロセス用部材がプロセス順に配設されている。
【００１９】
本実施形態に係る複写機でフルカラー画像を形成する場合、まず、図１に示すように、後述する感光体駆動装置により、感光体ドラム１Ｙを図中矢印の方向に回転駆動しながら帯電器２Ｙで一様帯電した後、図示しない光書込装置からの光ビームＬＹを照射して感光体ドラム１Ｙ上にＹ静電潜像を形成する。このＹ静電潜像は、現像装置９Ｙにより、現像剤中のＹトナーにより現像される。現像時には、現像ローラと感光体ドラム１Ｙとの間に所定の現像バイアスが印加され、現像ローラ上のＹトナーは、感光体ドラム１Ｙ上のＹ静電潜像部分に静電吸着する。
【００２０】
このように現像されて形成されたＹトナー像は、感光体ドラム１Ｙの回転に伴い、感光体ドラム１Ｙと中間転写ベルト５とが接触する１次転写位置に搬送される。この１次転写位置において、中間転写ベルト５の裏面には、１次転写ローラ６Ｙにより所定のバイアス電圧が印加される。そして、このバイアス印加によって発生した１次転写電界により、感光体ドラム１Ｙ上のＹトナー像を中間転写ベルト５側に引き寄せ、中間転写ベルト５上に１次転写する。以下、同様にして、Ｍトナー像、Ｃトナー像、Ｂｋトナー像も、中間転写ベルト５上のＹトナー像に順次重ね合うように１次転写される。
【００２１】
このように、中間転写ベルト５上に４色重なり合ったトナー像は、中間転写ベルト５の回転に伴い、２次転写ローラ７と対向する２次転写位置に搬送される。また、この２次転写位置には、図示しないレジストローラにより所定のタイミングで転写紙が搬送される。そして、この２次転写位置において、２次転写ローラ７により転写紙の裏面に所定のバイアス電圧が印加され、そのバイアス印加により発生した２次転写電界及び２次転写位置での当接圧により、中間転写ベルト５上のトナー像が転写紙上に一括して２次転写される。その後、トナー像が２次転写された転写紙は、定着ローラ対８により定着処理がなされた後に装置外に排出される。
【００２２】
次に、本発明の特徴部分である、減速手段としての遊星差動歯車減速装置を備える駆動手段としての減速機構付き駆動装置である感光体駆動装置について説明する。尚、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、同一構成の感光体駆動装置により回転駆動されているので、以下、感光体ドラム１Ｙを駆動する感光体駆動装置１０について説明する。
【００２３】
図２は、本実施形態における感光体ドラム１の軸方向一端部外方に設置される感光体駆動装置１０の概略図である。この感光体ドラム１は感光体ドラム軸１ａに固定され、感光体ドラム軸１ａがカップリング５０を介して感光体駆動装置１０の出力軸１９に連結されている。感光体駆動装置１０は本体側板６０に取り付けられており、その出力軸１９が回転することによって感光体ドラム１が回転する。
【００２４】
図３は本実施形態における感光体駆動装置１０の部分断面図である。また、図４は図３中の矢視Ｅ−Ｅ断面図であり、図５は感光体駆動装置１０の遊星差動歯車減速装置部分の一部の部品を省略して図示した分解斜視図である。
図３において、駆動源であるモータ１１は、モータ軸１１ａとモータ軸１１ａと同心をなすボス１１ｂとを有しており、ボス１１ｂはモータ軸１１ａ側の側面から突き出た段差部を形成している。このボス１１ｂはリング形状をしており、モータフランジを削り出して一体で形成しても良く、あるいは別部材で形成したものをモータフランジに嵌め込んでもよい。モータ軸１１ａには太陽歯車１２が、モータ軸１１ａの軸心と同心となるように、且つ、図示しないキー等の回り止め手段により一体で回転するように固設されている。また、ボス１１ｂの内周面には図示しない軸受が配設されていてモータ軸１１ａを軸支し、外周面はモータ１１を固定する固定部材としてのハウジング１３のモータ取付孔１３ａとガタなく嵌合するはめあい寸法公差で形成されている。ハウジング１３のモータ取付孔１３ａの内周面もボス１１ｂとガタなく嵌合するはめあい寸法公差で形成されているので、モータ取付孔１３ａにボス１１ｂを嵌合させてモータ１１を取り付けた場合、太陽歯車１２と、モータ軸１１ａと、ボス１１ｂと、ハウジング１３のモータ取付孔１３ａとの軸心が一致した状態で位置決めされる。
【００２５】
また、ハウジング１３にはモータ１１を取付け固定する面とは反対側の面に、モータ取付孔１３ａと同心をなす環状の凸部１３ｂが形成されている（図５参照）。この環状の凸部１３ｂの外周面Ａと、固定内歯歯車１４の複数の歯先面１４ａとが嵌合して、固定内歯歯車１４はハウジング１３に位置決めされ、さらに図示しない４本のネジでモータ側からネジ止め固定される。このため、固定内歯歯車１４の歯幅のうちハウジング１３の凸部１３ｂと嵌合する嵌合部Ａ’の歯先面１４ａの歯先円直径と、凸部１３ｂの外周面Ａの外径とは、互いにガタなく嵌合するはめあい寸法公差が設定されている。望ましくは、しまりばめ若しくは中間ばめの嵌合とすることで、固定内歯歯車１４はハウジング１３により確実に位置決め固定される。これにより、固定内歯歯車１４は、固定内歯歯車１４のＰ．Ｃ．Ｄ．の軌跡であるピッチ円１４ｐに近く、しかもピッチ円１４ｐと同心である歯先面１４ａの歯先円１４ｂで位置決めされることになるので、従来固定内歯歯車１４の外形部で位置決めされていた構成に比べ、固定内歯歯車１４の軸心とハウジング１３のモータ取付孔１３ａで位置決めされたモータ軸１１ａ及び太陽歯車１２との間のピッチ円直径の同軸誤差の積み上がりがなく、同軸度誤差を小さくすることができる。
【００２６】
固定内歯歯車１４には歯先円を歯幅方向に延伸した円筒面を基準面として、さらにキャリア１５と回転内歯歯車１６とが同心状に嵌合して回転自在に支持されている。
キャリア１５は遊星歯車１７を遊星軸１８を介して回転自在に支持すると共に自身が回転する機能を有するもので、遊星軸１８の両端を支持する左右の側板１５ａ，ｂと、それら左右の側板１５ａ，ｂを繋ぐ３本の支柱１５ｃとで構成されている。また、本実施形態では、遊星歯車１７は２段構成で、１段目遊星歯車１７ａは太陽歯車１２と固定内歯歯車１４とに噛み合い、２段目遊星歯車１７ｂは回転内歯歯車１６と噛み合って一体で回転する。２段目遊星歯車１７ｂから回転自在に支持された回転内歯歯車１６へ動力が伝達されて回転する。
【００２７】
この回転内歯歯車１６には固定内歯歯車１４側の外周面に段差部１６ａが設けられ、段差部１６ａの外周面Bが固定内歯歯車１４の複数の歯先面１４ａの嵌合部Ｂ'に入れ子状に嵌合して回転自在に支持されている。段差部１６ａの外径と嵌合部Ｂ'の歯先面１４ａの歯先円直径とは、互いにガタなく、且つ回転自在に摺動できるはめあい寸法公差が設定されている。望ましくは、すきまばめのはめあい寸法公差が良い。これにより、回転内歯歯車１６は、固定内歯歯車１４のピッチ円１４ｐに近く、しかもピッチ円１４ｐと同心である歯先円１４ｂで位置決めされることになるので、ピッチ円直径の同軸誤差の積み上がりがなく、固定内歯歯車１４の軸心との同軸度誤差を小さくすることができる。
【００２８】
また、キャリア１５は、遊星軸１８を支持する一方の右側板１５ａの外周面Ｃを固定内歯歯車１４の複数の歯先面１４ａの嵌合部Ｃ’で、他方の左側板１５ｂの外周面Ｄを回転内歯歯車１６の複数の歯先面１６ｂの嵌合部Ｄ’で回転自在に支持されて嵌合している。キャリア１５の右側板１５ａの外周面Ｃの直径と嵌合部Ｃ’の歯先面１４ａの歯先円直径、及び、左側板１５ｂの外周面Ｄの直径と嵌合部Ｄ’の歯先面１６ｂの歯先円直径は、互いにガタなく、且つ回転自在に摺動できるはめあい寸法公差が設定されている。望ましくは、すきまばめのはめあい寸法公差が良い。これにより、キャリア１５は、一方の右側板１５ｂ側が固定内歯歯車１４のピッチ円１４ｐに近く、しかもピッチ円１４ｐと同心である歯先円１４ｂで位置決めされる。また、他方の左側板１５ｂ側が回転内歯歯車１６のＰ．Ｃ．Ｄ．の軌跡であるピッチ円に近く、しかもピッチ円と同心である歯先面１６ｂの歯先円で位置決めされる。よって、ピッチ円直径の同軸誤差の積み上がりがなく、固定内歯歯車１４の軸心と、キャリア１５の軸心と、回転内歯歯車１６の軸心との同軸度誤差を小さくすることができる。
【００２９】
遊星歯車１７は、本実施形態では図４に示すように３個で構成され、その間の空間部に支柱１５ｃが３箇所設けられている。このように遊星歯車１７を複数個で構成することによって歯車にかかる負荷を分散して、小さな遊星歯車で構成することが可能となる。
【００３０】
回転内歯歯車１６には同心状にフランジ部１９ａを有する出力軸１９が図示しない４本のネジでネジ止め固定されており、回転内歯歯車１６の回転が出力軸１９へ出力される。出力軸１９は軸受２０を介して減速機のケース２１に支持されており、ケース２１は固定内歯歯車１４に固定されている。図３において、出力軸１９のフランジ中心部１９ｂには軸受２２を設け、モータ軸１１ａの延伸させた先端部を回転自在に支持している。
【００３１】
遊星差動歯車減速機を構成する部品の材質として、少なくとも歯先面が摺動面となる固定内歯歯車１４と回転内歯歯車１６とは、摺動性の良い樹脂、例えば、ポリアセタールなどを用いることが望ましい。
【００３２】
以上のような構成により、固定内歯歯車１４、回転内歯歯車１６、キャリア１５及び太陽歯車１２の同軸精度が確保でき、良好な回転伝達精度が得られる。
【００３３】
図６は固定内歯歯車１４の歯形形状を示す説明図で、同図（ａ）は通常の歯形形状を示し、同図（ｂ）は歯幅方向の歯先のエッジを面取りした歯形形状を示す。固定内歯歯車１４の歯幅方向のうち、少なくとも回転内歯歯車１６と摺動する嵌合部Ｂ’、及びキャリア１５の右側板１５ａの外周面Ｃと摺動する嵌合部Ｃ’の歯幅方向の歯先面１４ａのエッジ１４ｃに同図（ｂ）に示すような面取りをしておくことにより、歯先エッジの引っかかりや、バリやかえりの発生がなく、滑らかな回転が可能となる。また、歯先面１４ａのエッジ１４ｃを面取りする構成に代えて、歯先面１４ａのエッジ１４ｃをＲ形状としても良く、これにより同様の効果が得られる。
また、固定内歯歯車１４の歯幅方向の全てのエッジ１４ｃに面取り又はＲ形状としておくことで、固定内歯歯車１４を転位歯車とした場合又は１段目遊星歯車１７ａの歯数が小さい場合に生じ得る、インボリュート干渉又はトロコイド干渉による歯先の干渉を防ぐことが可能となる。
【００３４】
また、回転内歯歯車１６の歯先のうち、少なくともキャリア１５の左側板１５ｂの外周面Ｄと摺動する嵌合部Ｄ’の歯幅方向の歯先面１６のエッジに面取り又はＲ形状にしてもよい。これにより、歯先エッジの引っかかりや、バリやかえりの発生がなく、滑らかな回転が可能となる。
また、回転内歯歯車１６の歯幅方向の全てのエッジに面取り又はＲ形状としておくことで、回転内歯歯車１６を転位歯車とした場合又は２段目遊星歯車１７ｂの歯数が小さい場合に生じ得る、インボリュート干渉又はトロコイド干渉による歯先の干渉を防ぐことが可能となる。
【００３５】
図７は固定内歯歯車１４の歯と歯の間の空間に潤滑剤としてグリスを充填した構成を示している。固定内歯歯車１４の歯幅方向のうち、少なくとも回転内歯歯車１６と摺動する嵌合部Ｂ’、及びキャリア１５の右側板１５ａの外周面Ｃと摺動する嵌合部Ｃ’の領域の歯と歯の間の空間Ｓをグリスで充填することによって、キャリア１５及び回転内歯歯車１６がより滑らかに回転することができる。
【００３６】
また、回転内歯歯車１６の歯幅方向のうち、少なくともキャリア１５の左側板１５ｂの外周面Ｄと摺動する嵌合部Ｄ’の領域の歯と歯の間の空間をグリスで充填することによって、回転内歯歯車１６がより滑らかに回転することができる。
【００３７】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００３８】
また、本発明は、中間転写体上に順次、各色のトナー像を重ね合わせて転写し、重ね合わされたトナー像を一括して記録媒体に転写するいわゆる中間転写方式の画像形成装置にも適用可能である。本発明は、１つの感光体ドラム上に順次各色のトナー像を形成して各色トナー像を順次重ね合わせてカラー画像を得るいわゆる１ドラム方式の画像形成装置にも適用可能である。本発明は、モノクロのみの画像形成が可能な画像形成装置にも適用可能である。
【００３９】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【００４０】
以上、本実施形態によれば、ベースとなる固定部材としてのハウジング１３に対して回転可能に設けられた入力軸としてのモータ軸１１ａと、モータ軸１１ａに設けられた太陽歯車１２と、太陽歯車１２に噛合う複数の遊星歯車１７と、複数の遊星歯車１７を自転自在かつ太陽歯車１２の周りに公転自在に支持するキャリア１５と、太陽歯車１２に対して同軸に設けられハウジング１３に固定された固定内歯歯車１４とを備えた減速装置において、ハウジング１３に、固定内歯歯車１４の複数の歯先面１４ａと嵌合する凸部１３ｂを設けている。これにより、固定内歯歯車１４は、固定内歯歯車１４のピッチ円直径の軌跡であるピッチ円に近くしかもピッチ円と同心である歯先面１４ａの歯先円で位置決めされることになるので、従来の固定内歯歯車１４の外形部で位置決めしていた構成に比べ、ハウジング１３に対する固定内歯歯車１４の位置決め精度が向上する。また、固定内歯歯車１４と同様にハウジング１３に対して位置決めされたモータ軸１１ａに配設された太陽歯車１２との同軸精度も良くなり、ピッチ円直径の同軸誤差の積み上がりがなく、両歯車に噛み合って公転する遊星歯車１７との噛み合い誤差も小さくなり、高い回転精度が得られる。
しかも、ハウジング１３の凸部１３ｂが嵌合して接触するのが、固定内歯歯車１４の比較的剛性の低い歯先であるため、その歯先の部分で振動を減衰させることができる。
【００４１】
また、本実施形態によれば、固定内歯歯車１４と同軸上に回転可能に配置され、固定内歯歯車１４に対して歯数差を有して遊星歯車１７と噛み合う回転内歯歯車１６を備え、回転内歯歯車１６の軸方向における外周面の一部を、固定内歯歯車１４の複数の歯先面１４ａに回転自在に嵌合させている。これにより、遊星差動歯車減速機構の構成となり、高減速比にすることができ、かつ、太陽歯車１２と固定内歯歯車１４と回転内歯歯車１６との同軸精度がよくなり、ピッチ円直径の誤差の積み上がりがなく、それぞれの歯車に噛み合って公転する遊星歯車１７との噛み合い誤差も小さくなり、高い回転精度が得られる。
【００４２】
また、本実施形態によれば、キャリア１５の軸方向における外周面の一部を、固定内歯歯車１４の複数の歯先面１４ａに回転自在に嵌合させている。これにより、キャリア１５と固定内歯歯車１４と回転内歯歯車１６と太陽歯車１２との同軸精度が良くなり、ピッチ円直径の誤差の積み上がりがなく、それぞれの両歯車に噛み合って公転する遊星歯車との噛み合い誤差も小さくなり、高い回転精度が得られる。
【００４３】
また、本実施形態によれば、キャリア１５の外周面のうち固定内歯歯車１４の複数の歯先面１４ａと嵌合していない部分のうちの少なくとも一部を、回転内歯歯車１６の複数の歯先面１６ｂに回転自在に嵌合させている。これにより、キャリア１５と固定内歯歯車１４と回転内歯歯車１６と太陽歯車１２の同軸精度がさらに良くなり、ピッチ円直径の誤差の積み上がりがなく、それぞれの両歯車に噛み合って公転する遊星歯車との噛み合い誤差も小さくなり、高い回転精度が得られる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、固定内歯歯車１４の少なくとも回転内歯歯車１６およびキャリア１５と嵌合する部位における歯先面１４ａ，１６ｂのエッジと、回転内歯歯車１６の少なくともキャリア１５と嵌合する部位における歯先面１４ａ，１６ｂのエッジを、面取り形状あるいはＲ形状にしている。これにより、固定内歯歯車１４と回転内歯歯車１６およびキャリア１５の摺動が滑らかになる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、固定内歯歯車１４の少なくとも回転内歯歯車１６およびキャリア１５と嵌合する部位における歯と歯との空間Ｓと、回転内歯歯車１６の少なくともキャリア１５と嵌合する部位における歯と歯との空間Ｓのそれぞれに、潤滑材を充填している。これにより、固定内歯歯車１４と回転内歯歯車１６及びキャリア１５との摺動が滑らかになる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、上記減速装置を、潜像担持体としての感光体ドラム１を駆動する感光体駆動装置１０に用いることにより、小型でありながら高トルクを安定して伝達でき、しかも感光体ドラム１の配置について設計上の自由度を向上させることができる。また、上記感光体ドラム１を駆動する減速装置におけるピッチ円直径の同軸誤差の積み上がりがなく、両歯車に噛み合って公転する遊星歯車１７との噛み合い誤差も小さくなり、感光体ドラム１の高い回転精度が得られるため、ドットの位置ずれの発生を抑制し、色ずれやバンディングのない良好な画像を形成することができる。
【００４７】
なお、上記実施形態において、上記減速装置を、駆動ローラを介して中間転写ベルト５を駆動する転写ベルト駆動装置に用いてもよい。この場合は、小型でありながら高トルクを安定して伝達し、中間転写ベルト５を安定して駆動することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ） 感光体ドラム
１０ 感光体駆動装置
１１ モータ
１１ａ モータ軸（入力軸）
１２ 太陽歯車
１３ ハウジング
１３ａ モータ取付孔
１３ｂ 環状の凸部
１４ 固定内歯歯車
１４ａ 歯先
１４ｂ 歯先円
１４ｃ エッジ
１４ｐ ピッチ円
１５ キャリア
１５ａ 右側板
１５ｂ 左側板
１５ｃ 支柱
１６ 回転内歯歯車
１６ａ 段差部
１６ｂ 歯先
１７ 遊星歯車
１７ａ １段目遊星歯車
１７ｂ ２段目遊星歯車
１８ 遊星軸
１９ 出力軸
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４９】
【特許文献１】特開２００７−７８０３５号公報
【特許文献２】特開２００３−１３０１４３号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源の回転数を減速して像担持体に伝達する減速装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の分野において、モータ等の駆動源より減速手段を経て回転力を伝達する機構としては、歯車輪列を用いたもの、ウォームギヤを用いたもの、ベルト減速機構を用いたものなどが一般的に利用されている。画像形成装置における回転体には、感光体、中間転写体等の像担持体、記録材を搬送する記録材搬送部材、定着ローラなどがあるが、これらは、一般に、数十から百数十ｒｐｍで回転する。一方、回転体に回転力を伝達する駆動源の回転数は、一般に数千ｒｐｍであり、回転体に必要な回転数を得るためには、１／１０〜１／３０程度の減速比をもつ減速手段が必要となる。
【０００３】
また、近年では、画像形成装置の小型化が要求されている。装置を小型化するためには、構成する部品を小型化するだけでなく、装置内の回転体駆動機構の小型化が必要である。装置内の回転体駆動機構の小型化のために駆動源を小型化する方法があり、一般的に小型の駆動源としてＤＣモータを使用することが、低騒音、高効率の点で有利である。このＤＣモータを４０００ｒｐｍ程度の回転速度で定常運転し、減速手段で１／４０程度に減速することで、高効率で、負荷トルクが小さい運転ができ、低出力の小型のモータを使用することができる。従って、減速手段は高減速比であることに加えて、減速手段自体の小型化が要求される。
【０００４】
画像形成装置に用いられる減速手段としては、感光体へモータの回転をすべりなく減速するために歯車輪列の減速装置を用いるのが一般的である。しかし、歯車輪列の減速装置の小型化には以下の課題がある。高減速比のために多段の減速にすると、軸方向に大型化してしまう。一方、一段で減速比を大きくしようとすると、感光体軸に設けられる歯車は大型化してしまい、特にカラーの装置においては感光体の配置ピッチ内に収まらない問題が生じてしまう。
【０００５】
このように一般的に用いられている歯車輪列の減速装置は、歯車の歯数比、つまり、歯車の大きさの比によって減速比が決定されるため、小型化と高減速比との両方を達成することが非常に困難である。
【０００６】
上記課題に対し、遊星歯車を用いた減速装置の技術が知られている。
図８は遊星歯車を用いた減速装置の説明図である。図８において、遊星歯車機構１００は、駆動源の回転駆動力を受けて回転する太陽歯車（sun gear）１０１と、太陽歯車１０１と同軸上に配設された内歯歯車１０２と、太陽歯車１０１および内歯歯車１０２に噛み合う複数の遊星歯車（planetary gear）１０３と、遊星歯車１０３を回転自在に支持するとともに太陽歯車１０１および内歯歯車１０２と同軸上に回転自在に支持されたキャリア（planetary carrier）１０４とを備えている。この遊星歯車機構１００は、太陽歯車１０１を中心として、複数の遊星歯車１０３が自転しつつキャリア１０４により公転して減速を行うため、少ない段数で大きな減速比が得られること、比較的大きなトルクを伝達できること、入力軸と出力軸とを同軸上に配置できることなどの利点を有している。
【０００７】
また、遊星歯車機構のなかでも小型軽量で高減速比、大トルク伝達が可能なものとして、遊星差動歯車減速機構が知られている。この遊星差動歯車減速機構は、太陽歯車と、同軸上に設けられた互いに歯数の異なる固定内歯歯車及び回転内歯歯車と、それぞれの内歯歯車に噛み合う複数の２段構成遊星歯車と、キャリアとで構成されている。１段目の遊星歯車は太陽歯車と固定内歯歯車とに噛み合い、２段目の遊星歯車が回転内歯歯車と噛み合って差動減速する。さらに、複数の１段構成遊星歯車が、転位歯車を用いて歯数差を設けた固定内歯歯車と回転内歯歯車とに同時に噛み合う構成の遊星差動歯車減速機構も知られている。以上のような構成の遊星差動歯車減速機構では、複数の遊星歯車により荷重分担することで、大トルク伝達が可能となり、さらに差動減速することで高減速比が可能となる利点がある。
【０００８】
上記遊星差動歯車減速機構では、同軸上に設けられた太陽歯車、固定内歯歯車、回転内歯歯車、キャリアの同軸精度が悪いと、キャリアに支持された複数の遊星歯車が公転するときにかみ合い誤差が生じ回転伝達誤差になる。
【０００９】
図９は、上記遊星歯車機構１００において、内歯歯車１０３が太陽歯車１０１に対して図中下側に偏心し、太陽歯車軸心１０１ｃと内歯歯車軸心１０２ｃとの間にずれδが生じたときの各歯車のピッチ円直径（Pitch Circle Diameter、以下「Ｐ．Ｃ．Ｄ．」ともいう）の軌跡であるピッチ円の関係を示す説明図である。図９において、太陽歯車軸心１０１ｃと内歯歯車軸心１０２ｃとの間にずれδが生じた状態では、内歯歯車ピッチ円１０２Ｐと各遊星歯車ピッチ円１０３Ｐとが均等に接触せず、１つの遊星歯車１０３（図示の例では上側の歯車）の負担は大きくなり、他の２つの遊星歯車１０３の負担は小さくなるという不均衡が生じてしまう。つまり内歯歯車１０２が偏心した状態で太陽歯車１０１が回転すると、キャリア１０４に支持された複数の遊星歯車１０３が公転するときにかみ合い誤差が生じ回転伝達誤差になる。
【００１０】
上記遊星歯車機構１００では、１つの遊星歯車に加わるトルクＴ（Ｎ・ｍ）は、全体で伝達するトルク（Ｎ・ｍ）をＴ’、遊星歯車の数をｎ、分散係数をｋとすると、次の（１）式で表される。
Ｔ＝ｋ（Ｔ’／ｎ）・・・（１）
【００１１】
上記（１）式において、分散係数ｋとは、トルクを各遊星歯車にどれだけ均等に分散しているかを示す係数で、この値が小さいほど均一に分散され、より大きなトルクの伝達ができる。各遊星歯車の伝達トルクを均等に分散するためには、各部品の位置関係が正確に配置されていることが必要になる。特に、上記遊星差動歯車減速機構では、回転駆動力の入力から出力までの回転伝達精度を良くするために、歯車のピッチ円直径に対して各部品の同軸精度を確保する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来、各部品の同軸精度を確保する方法として、駆動源を固定する固定部材に対して太陽歯車を位置決めするとともに、固定内歯歯車の外形部の一部周面を位置決めする構成が開示されている（特許文献１参照）。また、キャリアを固定内歯歯車や回転内歯歯車の歯車以外の内周面と位置決めする構成が開示されている（特許文献２参照）。しかしながら、特許文献１及び特許文献２で開示された位置決めの構成では、ピッチ円直径の同軸誤差が積み上がるため、回転伝達精度が悪くなるという問題があった。このような回転伝達精度が悪い遊星歯車機構の減速装置で画像形成装置の感光体を回転駆動すると、例えばドットの位置ずれが発生し色ずれやバンディングの大きな画像が形成されてしまう。
【００１３】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ピッチ円直径の同軸誤差の積み上がりがなく回転伝達精度が高い減速装置及びこの減速装置を用いた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ベースとなる固定部材に対して回転可能に設けられた入力軸と、前記入力軸に設けられた太陽歯車と、前記太陽歯車に噛合う複数の遊星歯車と、前記複数の遊星歯車を自転自在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、前記太陽歯車に対して同軸に設けられ前記固定部材に固定された固定内歯歯車と、を備える減速装置であって、前記固定部材に、前記固定内歯歯車の歯先面と嵌合する凸部を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の減速装置において、前記固定内歯歯車と同軸上に回転可能に配置され、該固定内歯歯車に対して歯数差を有して前記遊星歯車と噛み合う回転内歯歯車を更に備え、前記回転内歯歯車の軸方向における外周面の一部を、前記固定内歯歯車の歯先面に回転自在に嵌合させたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の減速装置において、前記キャリアの外周面の軸方向における一部を、前記固定内歯歯車の歯先面に回転自在に嵌合させたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項２ないし４のいずれかに記載の減速装置において、前記固定内歯歯車の少なくとも前記回転内歯歯車および前記キャリアと嵌合する部位における歯先のエッジと、前記回転内歯歯車の少なくとも該キャリアと嵌合する部位における歯先のエッジを、面取り形状又はＲ形状にしたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項２ないし５のいずれかに記載の減速装置において、前記固定内歯歯車の少なくとも前記回転内歯歯車および前記キャリアと嵌合する部位における歯と歯との空間と、前記回転内歯歯車の少なくとも該キャリアと嵌合する部位における歯と歯との空間に、潤滑材を充填したことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の減速装置を、潜像担持体を駆動する駆動装置に用いたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の減速装置を、転写ベルトを駆動する駆動装置に用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、固定部材に設けられた凸部と固定内歯歯車の複数の歯先とを嵌合して固定内歯歯車を位置決め固定することで、固定内歯歯車のピッチ円に近く、しかもピッチ円と同心の歯先円で位置決めすることになるので、従来固定内歯歯車の外形部で位置決めしていた構成に比べ、固定部材に対する固定内歯歯車の位置決め精度が向上する。また、固定内歯歯車と同様に固定部材に対して位置決めされた入力軸に配設された太陽歯車との同軸精度も良くなり、ピッチ円直径の同軸誤差の積み上がりがなく、両歯車に噛み合って公転する遊星歯車との噛み合い誤差も小さくなり、高い回転精度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用した画像形成装置の概略正面図である。
【図２】図１に示した画像形成装置に備えられた感光体駆動装置の概略正面図である。
【図３】図２に示した感光体駆動装置の部分断面図である。
【図４】図３に示した感光体駆動装置の矢視Ｅ−Ｅ断面図である。
【図５】図３に示した感光体駆動装置の遊星差動歯車減速装置部分の一部の部品を省略した分解斜視図である。
【図６】固定内歯歯車の歯形形状を示す説明図であって、（ａ）は通常の歯先のエッジの形状を示し、（ｂ）は歯先のエッジを面取りした形状を示す説明図である。
【図７】図６に示した固定内歯歯車の歯と歯の間にグリスを充填した状態を示す説明図である。
【図８】従来技術の遊星歯車機構の説明図である。
【図９】図８に示した遊星歯車機構における太陽歯車の軸心と内歯歯車の軸心とのずれがある場合の各歯車のピッチ円の関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を、画像形成装置である電子写真方式のカラー複写機（以下、「複写機」という。）に適用した一実施形態について説明する。尚、本実施形態における複写機は、いわゆるタンデム式の画像形成装置であって、乾式二成分現像剤を用いた乾式二成分現像方式を採用したものである。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る複写機における画像形成部全体の概略構成図である。この複写機は、図示しない画像読取部から画像情報である画像データを受け取って画像形成処理を行う。この複写機には、図に示すように、イエロー（以下、「Ｙ」と省略する。）、マゼンタ（以下、「Ｍ」と省略する。）、シアン（以下、「Ｃ」と省略する。）、ブラック（以下、「Ｂｋ」と省略する。）の各色用の４個の回転体としての潜像担持体である感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが並設されている。これら感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、駆動ローラを含む回転可能な複数のローラに支持された無端ベルト状の中間転写ベルト５に接触するように、そのベルト移動方向に沿って並んで配置されている。また、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの周りには、それぞれ、帯電器２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋ、各色対応の現像装置９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｂｋ、クリーニング装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋ、除電ランプ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋ等の電子写真プロセス用部材がプロセス順に配設されている。
【００１９】
本実施形態に係る複写機でフルカラー画像を形成する場合、まず、図１に示すように、後述する感光体駆動装置により、感光体ドラム１Ｙを図中矢印の方向に回転駆動しながら帯電器２Ｙで一様帯電した後、図示しない光書込装置からの光ビームＬＹを照射して感光体ドラム１Ｙ上にＹ静電潜像を形成する。このＹ静電潜像は、現像装置９Ｙにより、現像剤中のＹトナーにより現像される。現像時には、現像ローラと感光体ドラム１Ｙとの間に所定の現像バイアスが印加され、現像ローラ上のＹトナーは、感光体ドラム１Ｙ上のＹ静電潜像部分に静電吸着する。
【００２０】
このように現像されて形成されたＹトナー像は、感光体ドラム１Ｙの回転に伴い、感光体ドラム１Ｙと中間転写ベルト５とが接触する１次転写位置に搬送される。この１次転写位置において、中間転写ベルト５の裏面には、１次転写ローラ６Ｙにより所定のバイアス電圧が印加される。そして、このバイアス印加によって発生した１次転写電界により、感光体ドラム１Ｙ上のＹトナー像を中間転写ベルト５側に引き寄せ、中間転写ベルト５上に１次転写する。以下、同様にして、Ｍトナー像、Ｃトナー像、Ｂｋトナー像も、中間転写ベルト５上のＹトナー像に順次重ね合うように１次転写される。
【００２１】
このように、中間転写ベルト５上に４色重なり合ったトナー像は、中間転写ベルト５の回転に伴い、２次転写ローラ７と対向する２次転写位置に搬送される。また、この２次転写位置には、図示しないレジストローラにより所定のタイミングで転写紙が搬送される。そして、この２次転写位置において、２次転写ローラ７により転写紙の裏面に所定のバイアス電圧が印加され、そのバイアス印加により発生した２次転写電界及び２次転写位置での当接圧により、中間転写ベルト５上のトナー像が転写紙上に一括して２次転写される。その後、トナー像が２次転写された転写紙は、定着ローラ対８により定着処理がなされた後に装置外に排出される。
【００２２】
次に、本発明の特徴部分である、減速手段としての遊星差動歯車減速装置を備える駆動手段としての減速機構付き駆動装置である感光体駆動装置について説明する。尚、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、同一構成の感光体駆動装置により回転駆動されているので、以下、感光体ドラム１Ｙを駆動する感光体駆動装置１０について説明する。
【００２３】
図２は、本実施形態における感光体ドラム１の軸方向一端部外方に設置される感光体駆動装置１０の概略図である。この感光体ドラム１は感光体ドラム軸１ａに固定され、感光体ドラム軸１ａがカップリング５０を介して感光体駆動装置１０の出力軸１９に連結されている。感光体駆動装置１０は本体側板６０に取り付けられており、その出力軸１９が回転することによって感光体ドラム１が回転する。
【００２４】
図３は本実施形態における感光体駆動装置１０の部分断面図である。また、図４は図３中の矢視Ｅ−Ｅ断面図であり、図５は感光体駆動装置１０の遊星差動歯車減速装置部分の一部の部品を省略して図示した分解斜視図である。
図３において、駆動源であるモータ１１は、モータ軸１１ａとモータ軸１１ａと同心をなすボス１１ｂとを有しており、ボス１１ｂはモータ軸１１ａ側の側面から突き出た段差部を形成している。このボス１１ｂはリング形状をしており、モータフランジを削り出して一体で形成しても良く、あるいは別部材で形成したものをモータフランジに嵌め込んでもよい。モータ軸１１ａには太陽歯車１２が、モータ軸１１ａの軸心と同心となるように、且つ、図示しないキー等の回り止め手段により一体で回転するように固設されている。また、ボス１１ｂの内周面には図示しない軸受が配設されていてモータ軸１１ａを軸支し、外周面はモータ１１を固定する固定部材としてのハウジング１３のモータ取付孔１３ａとガタなく嵌合するはめあい寸法公差で形成されている。ハウジング１３のモータ取付孔１３ａの内周面もボス１１ｂとガタなく嵌合するはめあい寸法公差で形成されているので、モータ取付孔１３ａにボス１１ｂを嵌合させてモータ１１を取り付けた場合、太陽歯車１２と、モータ軸１１ａと、ボス１１ｂと、ハウジング１３のモータ取付孔１３ａとの軸心が一致した状態で位置決めされる。
【００２５】
また、ハウジング１３にはモータ１１を取付け固定する面とは反対側の面に、モータ取付孔１３ａと同心をなす環状の凸部１３ｂが形成されている（図５参照）。この環状の凸部１３ｂの外周面Ａと、固定内歯歯車１４の複数の歯先面１４ａとが嵌合して、固定内歯歯車１４はハウジング１３に位置決めされ、さらに図示しない４本のネジでモータ側からネジ止め固定される。このため、固定内歯歯車１４の歯幅のうちハウジング１３の凸部１３ｂと嵌合する嵌合部Ａ’の歯先面１４ａの歯先円直径と、凸部１３ｂの外周面Ａの外径とは、互いにガタなく嵌合するはめあい寸法公差が設定されている。望ましくは、しまりばめ若しくは中間ばめの嵌合とすることで、固定内歯歯車１４はハウジング１３により確実に位置決め固定される。これにより、固定内歯歯車１４は、固定内歯歯車１４のＰ．Ｃ．Ｄ．の軌跡であるピッチ円１４ｐに近く、しかもピッチ円１４ｐと同心である歯先面１４ａの歯先円１４ｂで位置決めされることになるので、従来固定内歯歯車１４の外形部で位置決めされていた構成に比べ、固定内歯歯車１４の軸心とハウジング１３のモータ取付孔１３ａで位置決めされたモータ軸１１ａ及び太陽歯車１２との間のピッチ円直径の同軸誤差の積み上がりがなく、同軸度誤差を小さくすることができる。
【００２６】
固定内歯歯車１４には歯先円を歯幅方向に延伸した円筒面を基準面として、さらにキャリア１５と回転内歯歯車１６とが同心状に嵌合して回転自在に支持されている。
キャリア１５は遊星歯車１７を遊星軸１８を介して回転自在に支持すると共に自身が回転する機能を有するもので、遊星軸１８の両端を支持する左右の側板１５ａ，ｂと、それら左右の側板１５ａ，ｂを繋ぐ３本の支柱１５ｃとで構成されている。また、本実施形態では、遊星歯車１７は２段構成で、１段目遊星歯車１７ａは太陽歯車１２と固定内歯歯車１４とに噛み合い、２段目遊星歯車１７ｂは回転内歯歯車１６と噛み合って一体で回転する。２段目遊星歯車１７ｂから回転自在に支持された回転内歯歯車１６へ動力が伝達されて回転する。
【００２７】
この回転内歯歯車１６には固定内歯歯車１４側の外周面に段差部１６ａが設けられ、段差部１６ａの外周面Bが固定内歯歯車１４の複数の歯先面１４ａの嵌合部Ｂ'に入れ子状に嵌合して回転自在に支持されている。段差部１６ａの外径と嵌合部Ｂ'の歯先面１４ａの歯先円直径とは、互いにガタなく、且つ回転自在に摺動できるはめあい寸法公差が設定されている。望ましくは、すきまばめのはめあい寸法公差が良い。これにより、回転内歯歯車１６は、固定内歯歯車１４のピッチ円１４ｐに近く、しかもピッチ円１４ｐと同心である歯先円１４ｂで位置決めされることになるので、ピッチ円直径の同軸誤差の積み上がりがなく、固定内歯歯車１４の軸心との同軸度誤差を小さくすることができる。
【００２８】
また、キャリア１５は、遊星軸１８を支持する一方の右側板１５ａの外周面Ｃを固定内歯歯車１４の複数の歯先面１４ａの嵌合部Ｃ’で、他方の左側板１５ｂの外周面Ｄを回転内歯歯車１６の複数の歯先面１６ｂの嵌合部Ｄ’で回転自在に支持されて嵌合している。キャリア１５の右側板１５ａの外周面Ｃの直径と嵌合部Ｃ’の歯先面１４ａの歯先円直径、及び、左側板１５ｂの外周面Ｄの直径と嵌合部Ｄ’の歯先面１６ｂの歯先円直径は、互いにガタなく、且つ回転自在に摺動できるはめあい寸法公差が設定されている。望ましくは、すきまばめのはめあい寸法公差が良い。これにより、キャリア１５は、一方の右側板１５ｂ側が固定内歯歯車１４のピッチ円１４ｐに近く、しかもピッチ円１４ｐと同心である歯先円１４ｂで位置決めされる。また、他方の左側板１５ｂ側が回転内歯歯車１６のＰ．Ｃ．Ｄ．の軌跡であるピッチ円に近く、しかもピッチ円と同心である歯先面１６ｂの歯先円で位置決めされる。よって、ピッチ円直径の同軸誤差の積み上がりがなく、固定内歯歯車１４の軸心と、キャリア１５の軸心と、回転内歯歯車１６の軸心との同軸度誤差を小さくすることができる。
【００２９】
遊星歯車１７は、本実施形態では図４に示すように３個で構成され、その間の空間部に支柱１５ｃが３箇所設けられている。このように遊星歯車１７を複数個で構成することによって歯車にかかる負荷を分散して、小さな遊星歯車で構成することが可能となる。
【００３０】
回転内歯歯車１６には同心状にフランジ部１９ａを有する出力軸１９が図示しない４本のネジでネジ止め固定されており、回転内歯歯車１６の回転が出力軸１９へ出力される。出力軸１９は軸受２０を介して減速機のケース２１に支持されており、ケース２１は固定内歯歯車１４に固定されている。図３において、出力軸１９のフランジ中心部１９ｂには軸受２２を設け、モータ軸１１ａの延伸させた先端部を回転自在に支持している。
【００３１】
遊星差動歯車減速機を構成する部品の材質として、少なくとも歯先面が摺動面となる固定内歯歯車１４と回転内歯歯車１６とは、摺動性の良い樹脂、例えば、ポリアセタールなどを用いることが望ましい。
【００３２】
以上のような構成により、固定内歯歯車１４、回転内歯歯車１６、キャリア１５及び太陽歯車１２の同軸精度が確保でき、良好な回転伝達精度が得られる。
【００３３】
図６は固定内歯歯車１４の歯形形状を示す説明図で、同図（ａ）は通常の歯形形状を示し、同図（ｂ）は歯幅方向の歯先のエッジを面取りした歯形形状を示す。固定内歯歯車１４の歯幅方向のうち、少なくとも回転内歯歯車１６と摺動する嵌合部Ｂ’、及びキャリア１５の右側板１５ａの外周面Ｃと摺動する嵌合部Ｃ’の歯幅方向の歯先面１４ａのエッジ１４ｃに同図（ｂ）に示すような面取りをしておくことにより、歯先エッジの引っかかりや、バリやかえりの発生がなく、滑らかな回転が可能となる。また、歯先面１４ａのエッジ１４ｃを面取りする構成に代えて、歯先面１４ａのエッジ１４ｃをＲ形状としても良く、これにより同様の効果が得られる。
また、固定内歯歯車１４の歯幅方向の全てのエッジ１４ｃに面取り又はＲ形状としておくことで、固定内歯歯車１４を転位歯車とした場合又は１段目遊星歯車１７ａの歯数が小さい場合に生じ得る、インボリュート干渉又はトロコイド干渉による歯先の干渉を防ぐことが可能となる。
【００３４】
また、回転内歯歯車１６の歯先のうち、少なくともキャリア１５の左側板１５ｂの外周面Ｄと摺動する嵌合部Ｄ’の歯幅方向の歯先面１６のエッジに面取り又はＲ形状にしてもよい。これにより、歯先エッジの引っかかりや、バリやかえりの発生がなく、滑らかな回転が可能となる。
また、回転内歯歯車１６の歯幅方向の全てのエッジに面取り又はＲ形状としておくことで、回転内歯歯車１６を転位歯車とした場合又は２段目遊星歯車１７ｂの歯数が小さい場合に生じ得る、インボリュート干渉又はトロコイド干渉による歯先の干渉を防ぐことが可能となる。
【００３５】
図７は固定内歯歯車１４の歯と歯の間の空間に潤滑剤としてグリスを充填した構成を示している。固定内歯歯車１４の歯幅方向のうち、少なくとも回転内歯歯車１６と摺動する嵌合部Ｂ’、及びキャリア１５の右側板１５ａの外周面Ｃと摺動する嵌合部Ｃ’の領域の歯と歯の間の空間Ｓをグリスで充填することによって、キャリア１５及び回転内歯歯車１６がより滑らかに回転することができる。
【００３６】
また、回転内歯歯車１６の歯幅方向のうち、少なくともキャリア１５の左側板１５ｂの外周面Ｄと摺動する嵌合部Ｄ’の領域の歯と歯の間の空間をグリスで充填することによって、回転内歯歯車１６がより滑らかに回転することができる。
【００３７】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００３８】
また、本発明は、中間転写体上に順次、各色のトナー像を重ね合わせて転写し、重ね合わされたトナー像を一括して記録媒体に転写するいわゆる中間転写方式の画像形成装置にも適用可能である。本発明は、１つの感光体ドラム上に順次各色のトナー像を形成して各色トナー像を順次重ね合わせてカラー画像を得るいわゆる１ドラム方式の画像形成装置にも適用可能である。本発明は、モノクロのみの画像形成が可能な画像形成装置にも適用可能である。
【００３９】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【００４０】
以上、本実施形態によれば、ベースとなる固定部材としてのハウジング１３に対して回転可能に設けられた入力軸としてのモータ軸１１ａと、モータ軸１１ａに設けられた太陽歯車１２と、太陽歯車１２に噛合う複数の遊星歯車１７と、複数の遊星歯車１７を自転自在かつ太陽歯車１２の周りに公転自在に支持するキャリア１５と、太陽歯車１２に対して同軸に設けられハウジング１３に固定された固定内歯歯車１４とを備えた減速装置において、ハウジング１３に、固定内歯歯車１４の複数の歯先面１４ａと嵌合する凸部１３ｂを設けている。これにより、固定内歯歯車１４は、固定内歯歯車１４のピッチ円直径の軌跡であるピッチ円に近くしかもピッチ円と同心である歯先面１４ａの歯先円で位置決めされることになるので、従来の固定内歯歯車１４の外形部で位置決めしていた構成に比べ、ハウジング１３に対する固定内歯歯車１４の位置決め精度が向上する。また、固定内歯歯車１４と同様にハウジング１３に対して位置決めされたモータ軸１１ａに配設された太陽歯車１２との同軸精度も良くなり、ピッチ円直径の同軸誤差の積み上がりがなく、両歯車に噛み合って公転する遊星歯車１７との噛み合い誤差も小さくなり、高い回転精度が得られる。
しかも、ハウジング１３の凸部１３ｂが嵌合して接触するのが、固定内歯歯車１４の比較的剛性の低い歯先であるため、その歯先の部分で振動を減衰させることができる。
【００４１】
また、本実施形態によれば、固定内歯歯車１４と同軸上に回転可能に配置され、固定内歯歯車１４に対して歯数差を有して遊星歯車１７と噛み合う回転内歯歯車１６を備え、回転内歯歯車１６の軸方向における外周面の一部を、固定内歯歯車１４の複数の歯先面１４ａに回転自在に嵌合させている。これにより、遊星差動歯車減速機構の構成となり、高減速比にすることができ、かつ、太陽歯車１２と固定内歯歯車１４と回転内歯歯車１６との同軸精度がよくなり、ピッチ円直径の誤差の積み上がりがなく、それぞれの歯車に噛み合って公転する遊星歯車１７との噛み合い誤差も小さくなり、高い回転精度が得られる。
【００４２】
また、本実施形態によれば、キャリア１５の軸方向における外周面の一部を、固定内歯歯車１４の複数の歯先面１４ａに回転自在に嵌合させている。これにより、キャリア１５と固定内歯歯車１４と回転内歯歯車１６と太陽歯車１２との同軸精度が良くなり、ピッチ円直径の誤差の積み上がりがなく、それぞれの両歯車に噛み合って公転する遊星歯車との噛み合い誤差も小さくなり、高い回転精度が得られる。
【００４３】
また、本実施形態によれば、キャリア１５の外周面のうち固定内歯歯車１４の複数の歯先面１４ａと嵌合していない部分のうちの少なくとも一部を、回転内歯歯車１６の複数の歯先面１６ｂに回転自在に嵌合させている。これにより、キャリア１５と固定内歯歯車１４と回転内歯歯車１６と太陽歯車１２の同軸精度がさらに良くなり、ピッチ円直径の誤差の積み上がりがなく、それぞれの両歯車に噛み合って公転する遊星歯車との噛み合い誤差も小さくなり、高い回転精度が得られる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、固定内歯歯車１４の少なくとも回転内歯歯車１６およびキャリア１５と嵌合する部位における歯先面１４ａ，１６ｂのエッジと、回転内歯歯車１６の少なくともキャリア１５と嵌合する部位における歯先面１４ａ，１６ｂのエッジを、面取り形状あるいはＲ形状にしている。これにより、固定内歯歯車１４と回転内歯歯車１６およびキャリア１５の摺動が滑らかになる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、固定内歯歯車１４の少なくとも回転内歯歯車１６およびキャリア１５と嵌合する部位における歯と歯との空間Ｓと、回転内歯歯車１６の少なくともキャリア１５と嵌合する部位における歯と歯との空間Ｓのそれぞれに、潤滑材を充填している。これにより、固定内歯歯車１４と回転内歯歯車１６及びキャリア１５との摺動が滑らかになる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、上記減速装置を、潜像担持体としての感光体ドラム１を駆動する感光体駆動装置１０に用いることにより、小型でありながら高トルクを安定して伝達でき、しかも感光体ドラム１の配置について設計上の自由度を向上させることができる。また、上記感光体ドラム１を駆動する減速装置におけるピッチ円直径の同軸誤差の積み上がりがなく、両歯車に噛み合って公転する遊星歯車１７との噛み合い誤差も小さくなり、感光体ドラム１の高い回転精度が得られるため、ドットの位置ずれの発生を抑制し、色ずれやバンディングのない良好な画像を形成することができる。
【００４７】
なお、上記実施形態において、上記減速装置を、駆動ローラを介して中間転写ベルト５を駆動する転写ベルト駆動装置に用いてもよい。この場合は、小型でありながら高トルクを安定して伝達し、中間転写ベルト５を安定して駆動することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ） 感光体ドラム
１０ 感光体駆動装置
１１ モータ
１１ａ モータ軸（入力軸）
１２ 太陽歯車
１３ ハウジング
１３ａ モータ取付孔
１３ｂ 環状の凸部
１４ 固定内歯歯車
１４ａ 歯先
１４ｂ 歯先円
１４ｃ エッジ
１４ｐ ピッチ円
１５ キャリア
１５ａ 右側板
１５ｂ 左側板
１５ｃ 支柱
１６ 回転内歯歯車
１６ａ 段差部
１６ｂ 歯先
１７ 遊星歯車
１７ａ １段目遊星歯車
１７ｂ ２段目遊星歯車
１８ 遊星軸
１９ 出力軸
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４９】
【特許文献１】特開２００７−７８０３５号公報
【特許文献２】特開２００３−１３０１４３号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースとなる固定部材に対して回転可能に設けられた入力軸と、
前記入力軸に設けられた太陽歯車と、
前記太陽歯車に噛合う複数の遊星歯車と、
前記複数の遊星歯車を自転自在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、
前記太陽歯車に対して同軸に設けられ前記固定部材に固定された固定内歯歯車と、を備える減速装置であって、
前記固定部材に、前記固定内歯歯車の歯先面と嵌合する凸部を設けたことを特徴とする減速装置。
【請求項２】
請求項１に記載の減速装置において、
前記固定内歯歯車と同軸上に回転可能に配置され、該固定内歯歯車に対して歯数差を有して前記遊星歯車と噛み合う回転内歯歯車を更に備え、
前記回転内歯歯車の軸方向における外周面の一部を、前記固定内歯歯車の歯先面に回転自在に嵌合させたことを特徴とする減速装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の減速装置において、
前記キャリアの軸方向における外周面の一部を、前記固定内歯歯車の歯先面に回転自在に嵌合させたことを特徴とする減速装置
【請求項４】
請求項３に記載の減速装置において、
前記キャリアの外周面のうち前記固定内歯歯車の歯先面と嵌合していない部分の少なくとも一部を、前記回転内歯歯車の歯先面に回転自在に嵌合させたことを特徴とする減速装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかに記載の減速装置において、
前記固定内歯歯車の少なくとも前記回転内歯歯車および前記キャリアと嵌合する部位における歯先のエッジと、前記回転内歯歯車の少なくとも該キャリアと嵌合する部位における歯先のエッジを、面取り形状又はＲ形状にしたことを特徴とする減速装置。
【請求項６】
請求項２ないし５のいずれかに記載の減速装置において、
前記固定内歯歯車の少なくとも前記回転内歯歯車および前記キャリアと嵌合する部位における歯と歯との空間と、前記回転内歯歯車の少なくとも該キャリアと嵌合する部位における歯と歯との空間に、潤滑材を充填したことを特徴とする減速機構。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の減速装置を、潜像担持体を駆動する駆動装置に用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれかに記載の減速装置を、転写ベルトを駆動する駆動装置に用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
ベースとなる固定部材に対して回転可能に設けられた入力軸と、
前記入力軸に設けられた太陽歯車と、
前記太陽歯車に噛合う複数の遊星歯車と、
前記複数の遊星歯車を自転自在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、
前記太陽歯車に対して同軸に設けられ前記固定部材に固定された固定内歯歯車と、を備える減速装置であって、
前記固定部材に、前記固定内歯歯車の歯先面と嵌合する凸部を設けたことを特徴とする減速装置。
【請求項２】
請求項１に記載の減速装置において、
前記固定内歯歯車と同軸上に回転可能に配置され、該固定内歯歯車に対して歯数差を有して前記遊星歯車と噛み合う回転内歯歯車を更に備え、
前記回転内歯歯車の軸方向における外周面の一部を、前記固定内歯歯車の歯先面に回転自在に嵌合させたことを特徴とする減速装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の減速装置において、
前記キャリアの軸方向における外周面の一部を、前記固定内歯歯車の歯先面に回転自在に嵌合させたことを特徴とする減速装置
【請求項４】
請求項３に記載の減速装置において、
前記キャリアの外周面のうち前記固定内歯歯車の歯先面と嵌合していない部分の少なくとも一部を、前記回転内歯歯車の歯先面に回転自在に嵌合させたことを特徴とする減速装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかに記載の減速装置において、
前記固定内歯歯車の少なくとも前記回転内歯歯車および前記キャリアと嵌合する部位における歯先のエッジと、前記回転内歯歯車の少なくとも該キャリアと嵌合する部位における歯先のエッジを、面取り形状又はＲ形状にしたことを特徴とする減速装置。
【請求項６】
請求項２ないし５のいずれかに記載の減速装置において、
前記固定内歯歯車の少なくとも前記回転内歯歯車および前記キャリアと嵌合する部位における歯と歯との空間と、前記回転内歯歯車の少なくとも該キャリアと嵌合する部位における歯と歯との空間に、潤滑材を充填したことを特徴とする減速機構。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の減速装置を、潜像担持体を駆動する駆動装置に用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれかに記載の減速装置を、転写ベルトを駆動する駆動装置に用いた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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２１７３６３（Ｐ２０１０−２１７３６３Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６２５３８（Ｐ２００９−６２５３８）
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【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３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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