遊星歯車減速装置および画像形成装置
【課題】耐久性を向上することができる遊星歯車減速装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】１段目の遊星歯車機構３１の後段に２段目の遊星歯車機構３２を接続して、モータＭからの回転駆動力を１段目の遊星歯車機構３１および２段目の遊星歯車機構３２により減速させて、第２キャリア１９に設けた出力軸２０からドラム軸２７に伝達する遊星歯車減速装置において、第２太陽歯車１７の外径位置よりも、第１キャリアピン２５の中心側外径縁を内側にしたことを特徴とする。
【解決手段】１段目の遊星歯車機構３１の後段に２段目の遊星歯車機構３２を接続して、モータＭからの回転駆動力を１段目の遊星歯車機構３１および２段目の遊星歯車機構３２により減速させて、第２キャリア１９に設けた出力軸２０からドラム軸２７に伝達する遊星歯車減速装置において、第２太陽歯車１７の外径位置よりも、第１キャリアピン２５の中心側外径縁を内側にしたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遊星歯車減速装置および画像形成装置に関し、詳しくは、感光体ドラムを有する電子写真方式の画像形成装置の駆動伝達系に用いる遊星歯車減速装置およびこれを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による複写機やプリンタ等の画像形成装置では、回転する円筒状の像担持体（以下感光体ドラムという）の表面に静電潜像を形成し、形成した静電潜像にトナーを付着させて現像し、このトナー画像を無端状ベルト（以下転写ベルトという）に１次転写し、さらに記録紙上に２次転写し、定着して画像を得るようにしている。
【０００３】
ここで、高精度に一定速度で回転するべき感光体ドラムや一定速度に搬送するべき転写ベルトに速度変動が生じると出力された画像にジッタや濃度ムラが生じる。ある周波数で速度変動が継続すると画像全体に周期濃度ムラが生じ、縞模様のバンディングとして目視される。感光体ドラムの速度変動は書き込み系の露光ラインの副走査位置ずれを発生させる。同時に、転写ベルトへの１次転写時の副走査位置ずれを発生させる。転写ベルトの速度変動は、１次転写時と２次転写時の副走査位置ずれを発生させる。この速度変動に起因したバンディングにより画像品質が著しく低下してしまう。
【０００４】
このような高精度駆動が要求される感光体ドラムや転写ベルトの駆動伝達部には、溶融樹脂を射出することに成形されたプラスチックギヤが利用されている。プラスチックギヤは金属ギヤに比べて、自己潤滑性があり、使用時の騒音が低く、軽量化を図ることができ、耐腐食性が高く、量産性が高い点で優れている。一方、耐久性（耐磨耗性）、高剛性、高精度といった点が劣っている。
【０００５】
プラスチックギヤを用いても耐久性、剛性を高くするために、遊星歯車減速装置を駆動減速機として用いることが提案されている。遊星歯車減速装置は、同心状に配置した太陽歯車および内歯車と、これらの双方に噛合う複数の遊星歯車を有し、遊星歯車はキャリアによって回転支持され、自転および太陽歯車の回りに固定可能な状態となっている。出力軸の回転負荷を複数の遊星歯車が分散して伝達するため、歯車輪列の歯車装置よりも耐久性、伝達剛性に優れ、歯車の小型化が実現できる。例えば、小型化された駆動機構と駆動源であるモータを、感光体ドラムや転写ベルトの搬送ローラであるローラ部材の円筒内部に配置することで、大幅な小型化を実現する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
一般的に、複写機やプリンタ等の画像形成装置の感光体ドラムの駆動減速機において、歯車輪列の減速方式で使用される駆動モータ、および減速機は、回転精度、回転速度の要求仕様から以下の仕様のモータが使われている。方式：アウターロータ型ＤＣブラシレスモータ。モータ回転数：１０００ｒｐｍから２５００ｒｐｍ（但し、アウターロータ型ＤＣブラシレスモータの効率を考えれば、回転数は３０００ｒｐｍから５０００ｒｐｍの方が望ましい）。モータ軸径：φ６（モータ軸の歯車がφ６より大きくなる場合は、段付き軸に加工を施す）。モータのアウターロータ径：φ４０〜φ６０程度。減速機の減速比：１／１５〜１／２０程度。また、感光体ドラムの径は、φ３０〜φ６０が主流である。
【０００７】
一般的な２Ｋ−Ｈ型遊星歯車機構は、入力軸は太陽歯車に、出力軸（減速回転する）はキャリアにそれぞれ接続し、内歯歯車はケーシングに回転不能に固定され、複数の遊星歯車がキャリアに回転支持され、太陽歯車と内歯歯車に噛合う構成で、減速比は大きくできても、１／１０程度である。
【０００８】
しかし、２Ｋ−Ｈ型遊星歯車機構を２段にすることにより、減速機の減速比を１／２０〜１／４０に容易にでき、モータの効率の良い回転数での使用が可能となる。
【０００９】
また、遊星歯車減速装置は複数の遊星歯車に荷重分配されて駆動されるが、遊星歯車数は３個が均等に配分されて、回転精度も良いことが知られている。
【００１０】
さらに、遊星歯車減速装置の外形をモータの外形および感光体ドラムの外形相当、あるいは以下にすることによって、小型化のメリットが発揮できる。
【００１１】
また、近年、複写機、プリンタ、の印写速度の高速化が進み、駆動減速機の更なる高耐久が要求されるようになっている。また、高画質化のために、重合トナーが使用されることが多く、感光体ドラムのクリーニングブレード負荷の増加により、駆動減速機に対する負荷トルクが大きくなっている。
【００１２】
それに対して、遊星歯車減速装置を多段の高減速比にして、高効率なモータ回転数で使用することが考えられる。構成を簡素化するために各段の遊星歯車と噛み合う内歯歯車を共通化、各段の遊星歯車の共通化、太陽歯車も同じ歯数にて共通化するのが一般的である（例えば、特許文献２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、出力軸に近い最終段の遊星歯車機構に大きな負荷トルクがかかり、その中でも太陽歯車に最も大きな負荷トルクがかかることになる。したがって、特許文献２のような構成では、最終段の太陽歯車の磨耗が最も早く進行するため、耐久性を向上させるには不十分であった。
【００１４】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、耐久性を向上することができる遊星歯車減速装置および画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る遊星歯車減速装置は、第１太陽歯車と、前記第１太陽歯車と同軸上で配設された第１内歯歯車と、前記第１内歯歯車内に円周方向で等間隔に配設され前記第１太陽歯車と前記第１内歯歯車とに噛み合う複数の第１遊星歯車と、前記第１遊星歯車を第１キャリアピンで回転自在に支持するとともに前記第１太陽歯車および前記第１内歯歯車と同軸上で回転自在な第１キャリアと、からなる第１遊星歯車機構と、第２太陽歯車と、前記第２太陽歯車と同軸上で配設された第２内歯歯車と、前記第２内歯歯車内に円周方向で等間隔に配設され前記第２太陽歯車と前記第２内歯歯車とに噛み合う複数の第２遊星歯車と、前記第２遊星歯車を第２キャリアピンで回転自在に支持するとともに前記第２太陽歯車および前記第２内歯歯車と同軸上で回転自在な第２キャリアと、からなる第２遊星歯車機構と、を備え、前記第１遊星歯車機構の後段に前記第２遊星歯車機構を接続して、駆動源からの回転駆動力を前記第１遊星歯車機構および前記第２遊星歯車機構により減速させて、前記第２キャリアに設けた出力軸から回転体に伝達する遊星歯車減速装置において、前記第２太陽歯車の外径位置よりも、前記第１キャリアピンの中心側外径縁を内側にしたことを特徴とする。
【００１６】
この構成により、第２太陽歯車を大径にでき、耐久性を向上することができる。また、回転を精度良く伝達する効果、および量産性が良く簡易な構成にする効果もある。
【００１７】
また、本発明に係る遊星歯車減速装置は、前記出力軸の外径位置よりも、前記第２キャリアピンの中心側外径縁位置を内側にしたことを特徴とする。
【００１８】
この構成により、出力軸を大径にでき、ねじり剛性が高くなり、高負荷トルクに対しても対応可能となる。
【００１９】
また、本発明に係る遊星歯車減速装置は、前記第１太陽歯車を前記駆動源の駆動軸に直接歯切りして形成し、前記第１内歯歯車と前記第２内歯歯車とを共通の１つの部材から構成し、前記第１キャリアピンおよび前記第２キャリアピンを金属材料から構成するとともに、残りの他の部材を樹脂材料から構成したことを特徴とする。
【００２０】
この構成により、第１キャリアピンおよび第２キャリアピンの他の部材を樹脂材料から構成することで、樹脂成形によって低コストで大量生産が可能となる。
【００２１】
また、本発明に係る遊星歯車減速装置は、前記第２太陽歯車における前記第１キャリアピン側の端部に、凹形状のニゲ部を形成し、前記第２太陽歯車と前記第１キャリアピンとのオーバーラップ部に空間を設けたことを特徴とする。
【００２２】
この構成により、成型時の熱収縮に差が生じるなどの影響で第２太陽歯車の歯形精度が悪くなることを防止することができる。
【００２３】
また、本発明に係る遊星歯車減速装置は、前記出力軸における前記第２キャリアピン側の端部に、凹形状のニゲ部を形成し、前記出力軸と前記第２キャリアピンとのオーバーラップ部に空間を設けたことを特徴とする。
【００２４】
この構成により、歯形形状やスプライン形状の精度を悪化させることなく樹脂成形が可能となる。
【００２５】
また、本発明に係る遊星歯車減速装置は、前記第２遊星歯車の個数を、前記第１遊星歯車の個数よりも多くしたことを特徴とする。
【００２６】
この構成により、各第２遊星歯車にかかる負荷を小さくすることができる。
【００２７】
また、本発明に係る遊星歯車減速装置は、前記第１遊星歯車機構が前記第１遊星歯車を３個備えるとともに、前記第２遊星歯車機構が前記第２遊星歯車を４個備えることを特徴とする。
【００２８】
この構成により、各第２遊星歯車にかかる負荷を小さくすることができる。
【００２９】
また、本発明に係る遊星歯車減速装置は、前記第１キャリアおよび前記第２キャリアが、回転支持部を有さず、浮動回転を行うことを特徴とする。
【００３０】
この構成により、調心がより効果的に発揮されて、精度良く回転伝達される。
【００３１】
また、本発明に係る遊星歯車減速装置は、前記出力軸と前記回転体とをスプラインカップリングで連結したことを特徴とする。
【００３２】
この構成により、出力軸に対して回転体を容易に着脱することができる。
【００３３】
また、本発明に係る画像形成装置は、回転体を備えた画像形成装置において、前記回転体を駆動する駆動源と、前記駆動源の回転速度を減速して前記回転体へ伝達する減速手段とを備え、
前記減速手段として、請求項１乃至請求項９の何れかに記載の遊星歯車減速装置を備えたことを特徴とする。
【００３４】
この構成により、前記の遊星歯車減速装置を備える画像形成装置において、第２太陽歯車を大径にでき、耐久性を向上することができる。
【００３５】
また、本発明に係る画像形成装置は、前記回転体が、電子写真方式における静電潜像が形成される像担持体であることを特徴とする。
【００３６】
この構成により、回転体として像担持体を備える画像形成装置において、第２太陽歯車を大径にでき、耐久性を向上することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、耐久性を向上することができる遊星歯車減速装置および画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の画像形成部全体の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置を感光体ドラムの駆動に用いた状態を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置の具体的構成を示す部分断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置の各部材の径を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置の１段目の遊星歯車機構を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置の２段目の遊星歯車機構を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置の１段目の遊星歯車機構において、遊星歯車を４個配置しようとした場合を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置の１段目の遊星歯車機構を示す斜視図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置の２段目の遊星歯車機構を示す斜視図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置の断面図であり、第２太陽歯車の根本および出力軸の根本にニゲ部を形成した状態を示す図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置の第１キャリアの正面図である。
【図１２】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置を転写ベルトの駆動に用いた状態を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
初めに、図面を参照した説明に先立って、実施の形態の概要について説明する。
【００４０】
遊星歯車減速装置に用いられる歯車は量産性を考えると樹脂成型品が望ましいが、金属に比べて耐摩耗性、すなわち耐久性に劣る。
【００４１】
そこで、出願人は簡素な構成で耐久性を向上させるために、遊星歯車減速装置を以下のように構成した。
【００４２】
駆動源として、複写機やプリンタに最も多く使われて汎用性の高いモータ軸径がφ６のアウターロータ型ＤＣブラシレスモータを使用し、金属材質であるモータ軸に直接歯切りして第１太陽歯車として用いる。
【００４３】
耐久性の向上に関して、まず１つは、第１太陽歯車は金属材料になるので問題ない。次に、第１遊星歯車は数を増やすことが考えられるが、１段目の遊星歯車機構にかかる負荷トルクは小さいことと、太陽歯車にモータ軸φ６に歯切りすることを前提条件とすると、その周りに配置できる遊星歯車の数は３個が限度であること、また３個配置できれば遊星歯車にかかる荷重が均等に配分されて回転精度も良くなることから、遊星歯車の数を３個配置する。
【００４４】
最終段の遊星歯車機構に最も大きな負荷トルクがかかるが、遊星歯車機構を２段備える本実施の形態では２段目に最も大きな負荷トルクがかかることになる。その中でも回転中心にある第２太陽歯車に最も大きな負荷トルクがかかる。そこで第２太陽歯車の径を大きくするほど、歯にかかる力は小さくできるので、第１太陽歯車の歯数より第２太陽歯車の歯数が多くなるよう構成し、第２太陽歯車の径を大きくし、第２太陽歯車の出力軸を大径にした。さらに、第２遊星歯車の耐久性向上策として遊星歯車の数を３個から４個に増やして１個の遊星歯車にかかる負荷を小さくする構成とした。これは、第２太陽歯車の歯数を増やして径を大きくしたから可能となったことである。
【００４５】
本実施の形態では、第２太陽歯車の径を大きくする構成を、第１キャリアピンが第２太陽歯車の外径よりも中心方向に位置するようにしたことで達成している。
【００４６】
また、上記構成では第２太陽歯車の歯形部と第１キャリアピンの穴とが干渉するため、樹脂成形で量産する場合においては、成型時の熱収縮に差が生じるなどの影響により、第２太陽歯車の歯形精度が悪くなる。その解決策として、第２太陽歯車の根本部分にニゲ部を設ける構成とした。
【００４７】
以上のように、各歯車にかかる力を小さくして、歯の磨耗を小さく抑えることによって、耐久性の向上を達成した。
【００４８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００４９】
まず、構成について説明する。
【００５０】
図１は、画像形成装置の構成について説明する図である。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。）に適用した一実施の形態について説明する。なお、本実施の形態における画像形成装置は、いわゆるタンデム式の画像形成装置であって、乾式２成分現像剤を用いた乾式２成分現像方式を採用したものである。
【００５１】
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の画像形成部全体の概略構成図である。画像形成装置１００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。この画像形成装置１００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。
【００５２】
本実施の形態に係る画像形成装置１００でフルカラー画像を形成する場合、後述する駆動装置１０（図２参照）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で一様に帯電した後、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。
【００５３】
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。
【００５４】
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次転写電界および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。
【００５５】
図２は、遊星歯車減速装置を備える駆動装置の説明図である。
【００５６】
図１で説明した感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、以下に説明する遊星歯車減速装置が付いた駆動装置により回転駆動されている。各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋを駆動する駆動装置は、同一構成であるので、感光体ドラム１Ｙの駆動装置について説明する。なお、以下に説明する駆動装置は、中間転写ベルトの駆動ローラの駆動等にも適用可能である。
【００５７】
この感光体ドラム１Ｙの軸方向の端部には、その感光体ドラム１Ｙを回転支持するドラムフランジ１Ａとドラム軸２７が固定されている。感光体ドラム１Ｙと帯電器２Ｙ、現像装置９Ｙ、クリーニング装置４Ｙ、除電ランプ３Ｙ等を収容する感光体ドラムユニットＤＹに設置されたドラム軸受１Ｂにより回転支持されている。ドラム軸２７は、画像形成装置１００の本体側板５０の軸受によっても回転自在に支持されており、駆動側板５１に支持される遊星歯車減速装置３０の出力軸２０の回転力がジョイント（カップリング）によりドラム軸２７に伝達されるように構成されている。感光体ドラムユニットＤＹは、本体側板５０に対し脱着可能であり、装着の際には、図示しないレースガイドで所定の場所へ誘導される。上記のジョイントは、感光体ドラム１Ｙの交換を可能にするため、出力軸２０に対するドラム軸２７の着脱が容易な構成となっている。遊星歯車減速装置３０は、本体機構固定ネジ５２によって駆動側板５１に固定されている。また、内歯歯車１４は、内歯固定ネジ５３によってフランジ５４に回転不能に固定されており、フランジ５４の反対側にはモータＭが固定されている。このフランジ５４によって内歯歯車１４はモータ回転に対して、回転不能に固定される。モータＭおよび遊星歯車減速装置３０は、駆動装置１０を構成する。
【００５８】
図２において、感光体ドラムの着脱について説明する。
【００５９】
被駆動部材である感光体ドラム１Ｙの端部には、ドラムフランジ１Ａが固定されており、感光体ドラム１Ｙと一体で回転するようになっている。
【００６０】
ドラムフランジ１Ａは、感光体ドラム１Ｙを収容する感光体ドラムユニットＤＹに設置されたドラム軸受１Ｂにより回転支持されている。感光体ドラムユニットＤＹは、本体側板５０に対し脱着可能であり、装着の際には、図示しないレースガイドで所定の場所へ誘導される。
【００６１】
本体側板５０には、ドラム軸受１Ｂが挿入される浅い嵌合部５０Ａが設けられており、図示しない位置決めピンの２箇所で感光体ドラムユニットＤＹの位置が決定される。ドラム軸受１Ｂの支持部と本体側板５０とはインローで嵌合されることで、感光体ドラム１Ｙと駆動装置１０における遊星歯車減速装置３０との同軸精度が確保される。
【００６２】
ドラム軸２７のスプライン状の外歯２１（図３参照）と出力軸２０との嵌合部は、スプライン形状のため、感光体ドラムユニットＤＹをドラム軸２７方向に本体側板５０から引き出すだけで、第２キャリア１９の出力軸２０からドラム軸２７に形成されたスプライン状の外歯２１（連結部）の切り離しが可能となる。つまり、ドラム軸２７のスプライン状の外歯２１は、第２キャリア１９の出力軸２０に対して容易に着脱できる部材に相当していることになる。
【００６３】
図３は、具体的な遊星歯車減速装置について説明する図である。
【００６４】
図２に示す駆動装置に用いられる遊星歯車機構は、２Ｋ−Ｈ型の２段構成の遊星歯車機構が用いられており、その基本構成を図３に示す。
【００６５】
遊星歯車減速装置３０は、１段目の遊星歯車機構３１と２段目の遊星歯車機構３２とからなり、１段目の遊星歯車機構３１は、第１太陽歯車１２、第１遊星歯車１５、第１キャリア１６を備え、２段目の遊星歯車機構３２は、第２太陽歯車１７、第２遊星歯車１８、第２キャリア１９を備えている。また、１段目の遊星歯車機構３１と２段目の遊星歯車機構３２は、共通の１つの内歯歯車１４を備えている。すなわち、１段目の遊星歯車機構３１と２段目の遊星歯車機構３２は、１つの内歯歯車１４を共有している。
【００６６】
遊星歯車減速装置３０において、駆動源であるモータＭの回転軸Ｍ１に第１太陽歯車１２を直接歯切りし、この第１太陽歯車１２および内歯固定フランジ２４に固定された内歯歯車１４に噛み合う１段目の第１遊星歯車１５が、１段目の第１キャリア１６により支持されて第１太陽歯車１２の外周を公転するようになっている。第１遊星歯車１５は回転バランスとトルク分担のために同心状に３箇所が配置される。本実施の形態では、周方向で３等分された位置にそれぞれ第１遊星歯車１５が配置されている。各第１遊星歯車１５は、第１キャリア１６に設けられた第１キャリアピン２５に支持されて自転する。
【００６７】
第１遊星歯車１５は、第１太陽歯車１２と内歯歯車１４との噛合いにより、自転および公転回転し、第１遊星歯車１５を支持する第１キャリア１６は、第１太陽歯車１２の回転に対し減速回転し、１段目の減速比が獲得される。
【００６８】
次に、この第１キャリア１６の回転中心に設けられた第２太陽歯車１７が２段目の遊星歯車機構３２の入力となる。第１キャリア１６に回転支持部はなく、浮動回転を行うようになっている。すなわち、第１キャリア１６はケーシングに回動自在に浮動支持されている。
【００６９】
同様に、２段目の第２太陽歯車１７には２段目まで一体で形成された内歯歯車１４に噛み合う２段目の第２遊星歯車１８が２段目の第２キャリア１９により支持されて２段目の第２太陽歯車１７の外周を公転するようになっている。本実施の形態では、周方向で４等分された位置にそれぞれ第２遊星歯車１８が配置されている。各第２遊星歯車１８は、第２キャリア１９に設けられた第２キャリアピン２６に支持されて自転する。最終段に相当する２段目の第２キャリア１９には、円筒形状の出力軸２０が設けられており、出力軸２０の内面にはスプライン状の内歯２０Ａが形成されている。一方、ドラム軸２７には、スプライン状の内歯２０Ａに噛み合うようにスプライン状の外歯２１が形成されている。
【００７０】
２Ｋ−Ｈ型遊星歯車機構に用いられる１つのユニットは、太陽歯車（Ｓｕｎ Ｇｅａｒ）、遊星歯車（ＰｌａｎｅｔａｒＹ Ｇｅａｒ）、遊星歯車の公転運動を支持する遊星キャリア（ＰｌａｎｅｔａｒＹ Ｃａｒｒｉｅｒ）、内歯歯車（Ｏｕｔｅｒ Ｇｅａｒ）の４点の部品から構成されている。太陽歯車の回転、遊星歯車の公転（キャリアの回転）、外輪歯車の回転の３つの要素の内、１つを固定、１つを入力、１つを出力に接続する。それぞれ、どれを入出力・固定に割り当てるかによって、１つのユニットで複数の減速比や回転方向の切替えが可能である。
【００７１】
本実施の形態において対象とする２Ｋ−Ｈ型の２段構造は、複合遊星歯車機構（２個以上の２Ｋ−Ｈ型）に分類され、２個以上の２Ｋ−Ｈ型のそれぞれの３本の基本軸のうち２本の基本軸同士を結合し、残りの基本軸の１本を固定し、他の１軸を駆動軸または従動軸とする機構となる。
【００７２】
減速比に関しては、太陽歯車の歯数をＺａ、遊星歯車の歯数をＺｂ、内歯車の歯数をＺｃとした場合に、次の式で表される。なお、式中の添え字１、２は１段目、２段目を意味している。
【００７３】
減速比＝Ｚａ１ ／（Ｚａ１＋Ｚｃ１）×Ｚａ２ ／（Ｚａ２＋Ｚｃ２）
上述したモータＭの回転軸Ｍ１は、２個の軸受け（不図示）を介してモータ固定フランジ１３により支持されている。モータＭの回転軸Ｍ１を支持することでＤＣブラシレスモータの回転子であるアウター型ロータを支持することになる。モータ固定フランジ１３には、図示しないモータの固定子鉄心やモータ駆動回路基板２３等も設置されている。
【００７４】
内歯歯車１４を有する内歯固定フランジ２４は、モータ固定フランジ１３に対してネジ（不図示）によって固定されている。なお、図２のフランジ５４は、内歯固定フランジ２４とモータ固定フランジ１３の両方に相当するものであり、内歯固定フランジ２４とモータ固定フランジ１３とをフランジ５４として一体形成してもよい。
【００７５】
モータ固定フランジ１３は、十分な強度となるように５ｍｍ程度の金属板を用いている。モータＭの回転軸Ｍ１には第１太陽歯車１２が歯切りで形成されており、第１太陽歯車１２の軸と内歯歯車１４の軸との同軸精度を確保するために、内歯歯車１４とモータ固定フランジ１３はインローによる嵌合で位置決めされている。
【００７６】
内歯歯車１４におけるモータ固定フランジ１３と反対側の端部には、ネジによりエンドキャップ２２が締結されている。
【００７７】
エンドキャップ２２は、遊星減速機構を駆動側板に組付ける際に、内歯歯車１４内に設置されている第１遊星歯車１５、第２遊星歯車１８、第１キャリア１６、第２キャリア１９、および出力軸２０が内歯歯車１４から脱落するのを防止するための部材として用いられている。エンドキャップ２２と第２キャリア１９の出力軸２０には十分なクリアランスがあり、エンドキャップ２２は第２キャリア１９を回転支持しておらず、第２キャリア１９が浮動回転を行うようになっている。すなわち、第２キャリア１９はケーシングに回動自在に浮動支持されている。
【００７８】
上記のように、第２キャリア１９を浮動支持するとともに、出力部として出力軸２０の内面にスプライン状の内歯２０Ａを形成し、一方、ドラム軸２７に、スプライン状の内歯２０Ａに噛み合うように、スプライン状の外歯２１を形成してスプラインカップリングすることにより、調心がより効果的に発揮されて、精度良く回転伝達される。
【００７９】
以上の遊星歯車減速装置において、モータＭの回転軸Ｍ１に直接歯切りされた第１太陽歯車１２と、第１キャリアピン２５、第２キャリアピン２６は金属材料、例えばステンレス、炭素鋼などからなり、その他の第１遊星歯車１５、第１キャリア１６および一体で構成された第２太陽歯車１７、第２遊星歯車１８、第２キャリア１９および一体で構成された出力部のスプライン状の内歯２０Ａ、第１遊星歯車１５と第２遊星歯車１８と噛み合う共通歯車仕様でハウジングケースと一体で構成された内歯歯車１４は樹脂材料、例えばポリアセタールなどの成型品で構成されている。
【００８０】
図４は、発明の特徴部の構成について説明する図である。
【００８１】
図４は、図３の遊星歯車減速機構を拡大した図である。各構成歯車と各キャリアピンと出力軸の外径を以下の記号で表す。
【００８２】
Ｄｓ１：第１太陽歯車ピッチ円径。Ｄｐ１：第１遊星歯車ピッチ円径。Ｄｃｐ１：第１キャリアピン径。Ｄｓ２：第２太陽歯車ピッチ円径。ｍ：歯車のモジュール。Ｄｓｃ：出力軸径。Ｄｐ２：第２遊星歯車ピッチ円径。Ｄｃｐ２：第２キャリアピン径。
【００８３】
本実施の形態では、１段目の遊星歯車機構３１と２段目の第２太陽歯車１７を、下記の第１式の関係とした。
【００８４】
第１式：Ｄｓ２／２＋ｍ＞（Ｄｓ１＋Ｄｐ１）／２−Ｄｃｐ１／２
すなわち、第２太陽歯車１７の外径位置よりも第１キャリアピン２５の中心側外径縁の方が内側になる構成とした。換言すると、第２太陽歯車１７の外径を、第１キャリアピン２５の中心側外径縁より大きくした。このため、第２太陽歯車１７を大径にでき、耐久性を向上できる。
【００８５】
次に、２段目の遊星歯車機構３２と出力軸を、下記の第２式の関係とした。
【００８６】
第２式：Ｄｓｃ／２＜（Ｄｓ２＋Ｄｐ２）／２−Ｄｃｐ２／２
すなわち、第２キャリア１９に設けた出力軸２０の外径位置よりも第２キャリアピン２６の中心側外径縁の方が内側になる構成とした。換言すると、出力軸２０の外径を、第２キャリアピン２６の中心側外径縁より大きくした。このため、出力軸２０を大径にでき、ねじり剛性が高くなり、高負荷トルクに対しても対応可能となる。
【００８７】
図５、図６、図７は、１段目と２段目の遊星歯車の数と太陽歯車の径について説明する図である。
【００８８】
図５は、１段目の遊星歯車機構３１の各歯車の配置を示した図である。第１太陽歯車１２はモータＭの回転軸Ｍ１に直接歯切りしているので、外径がφ６ｍｍ以下となり、その回りに第１遊星歯車１５が３個等分に配置されている。これは、第１太陽歯車１２の外径が小さいので、仮に、図７に示すように、第１遊星歯車１５を４個配置しようとすると、第１遊星歯車１５同士が干渉して配置できないためである。
【００８９】
図６は、２段目の遊星歯車機構３２の各歯車の配置を示した図である。第２太陽歯車１７は第１太陽歯車１２より歯数を多くしているため、外径が第１太陽歯車１２より大きくなっている。したがって、第２遊星歯車１８はお互いが干渉することなく、４個等分に配置することができる。内歯歯車１４については１段目と２段目は共通となっている
図８、図９は、１段目と２段目のキャリアと遊星歯車構成について説明する図である。
【００９０】
キャリアピンにはキャリアを回転させるためのラジアル荷重が発生する。そのため、片持ち構造のキャリアは、キャリアピンの傾斜が発生しやすく、回転伝達精度を悪化させてしまう。一方、両持ちキャリア構造ではキャリアピンの傾斜は発生しにくい利点がある。特にキャリアの材質を樹脂した場合には、両軸持ち構造を採用することで高剛性化は顕著である。キャリアを樹脂で成形することは、射出成形によって低コストで大量生産が可能となる。
【００９１】
図８、図９において、第１キャリア１６および第２キャリア１９は、両軸持ちの構成となっている。
【００９２】
まず、図８において、第１キャリア１６は、第１遊星歯車１５を支持する第１キャリアピン２５の両端部をキャリア側板Ａとキャリア側板Ｂの２枚の側板で支持する構成となっている。１段目は遊星歯車が３個配置されており、キャリア側板Ａとキャリア側板Ｂとは３本のキャリア支柱２８によって固定されている。第１遊星歯車１５の公転回転が第１キャリア１６全体の回転となり、キャリア側板Ａの同軸上に一体で構成された第２太陽歯車１７に回転が伝達される。図４で説明した第１式の構成においては、第１キャリアピン２５と第２太陽歯車１７がオーバーラップしている構成となっている。
【００９３】
図９において、第２キャリア１９は、第１キャリア１６と同様の構成であるが、第２遊星歯車１８およびキャリア支柱２８の数が４個となっている。また第２キャリア１９のキャリア側板Ａの同軸上に一体で構成されたキャリア出力部には、スプライン状の内歯２０Ａが形成された出力軸２０が形成されている。図４で説明した第２式の構成においては、第２キャリアピン２６と出力軸がオーバーラップしている構成となっている。
【００９４】
図１０、図１１は、発明の特徴部の構成を説明する図である。
【００９５】
図１０について説明する。第２太陽歯車１７の第１キャリア１６側の根本部分（端部）の第１キャリアピン２５と重なっている領域に空間を構成する凹形状のニゲ部１７ａを設けている。ニゲ部１７ａは第２太陽歯車１７の根本部分の全周に渡って設けられているのが好ましい。
【００９６】
また、出力軸２０の第２キャリア１９側の根本部分（端部）の第２キャリアピン２６と重なっている領域に空間を構成するニゲ部２０ａを設けている。ニゲ部２０ａの空間は第２太陽歯車１７の根本部分の全周に渡って設けられているのが好ましい。
【００９７】
このように、第１キャリアピン２５や第２キャリアピン２６と干渉する根本部分（端部）をニゲることによって、歯形形状やスプライン形状の精度を悪化させることなく樹脂成形が可能となる。
【００９８】
図１１は、キャリアピンを支持するＵ溝の構成を示している。
【００９９】
第１キャリア１６は、第１キャリアピン２５を支持する支持部としてＵ字形状のＵ溝１６ａを形成することにより、樹脂成形するときの量産性が良くなる。具体的には、金型のスライドコアによりサイドから成型可能となる。なお、第２キャリア１９についても同様に構成することができる。
【０１００】
図１２は、転写ベルトを駆動する遊星歯車減速装置について説明する図である。
【０１０１】
転写ベルト４１は、例えば、図１で説明した電子写真方式の画像形成装置１００が備える中間転写ベルト５に相当するものであり、駆動ローラ４２とその他複数の図示しない従動ローラおよびテンションローラに張架されおり、駆動ローラ４２の回転が、駆動ローラ４２と転写ベルト４１間のフリクションによって転写ベルト４１に伝達されて搬送される。
【０１０２】
駆動ローラ４２に設けられた駆動ローラ軸４３と遊星歯車減速装置３０の出力軸２０は、感光体ドラム１Ｙと同様にスプラインカップリング連結されており、モータＭの回転が遊星歯車減速装置３０で減速されて駆動ローラ４２へ伝達される。
【０１０３】
以上のように、本実施の形態に係る遊星歯車減速装置３０は、第１太陽歯車１２と、第１太陽歯車１２と同軸上で配設された内歯歯車１４と、内歯歯車１４内に円周方向で等間隔に配設され第１太陽歯車１２と内歯歯車１４とに噛み合う複数の第１遊星歯車１５と、第１遊星歯車１５を第１キャリアピン２５で回転自在に支持するとともに第１太陽歯車１２および内歯歯車１４と同軸上で回転自在な第１キャリア１６と、からなる１段目の遊星歯車機構３１と、第２太陽歯車１７と、第２太陽歯車１７と同軸上で配設された内歯歯車１４と、内歯歯車１４内に円周方向で等間隔に配設され第２太陽歯車１７と内歯歯車１４とに噛み合う複数の第２遊星歯車１８と、第２遊星歯車１８を第２キャリアピン２６で回転自在に支持するとともに第２太陽歯車１７および内歯歯車１４と同軸上で回転自在な第２キャリア１９と、からなる２段目の遊星歯車機構３２と、を備え、１段目の遊星歯車機構３１の後段に２段目の遊星歯車機構３２を接続して、モータＭからの回転駆動力を１段目の遊星歯車機構３１および２段目の遊星歯車機構３２により減速させて、第２キャリア１９に設けた出力軸２０からドラム軸２７に伝達する遊星歯車減速装置において、第２太陽歯車１７の外径位置よりも、第１キャリアピン２５の中心側外径縁を内側にしたことを特徴とする。
【０１０４】
この構成により、第２太陽歯車１７を大径にでき、耐久性を向上することができる。また、回転を精度良く伝達する効果、および量産性が良く簡易な構成にする効果もある。
【０１０５】
また、本実施の形態に係る遊星歯車減速装置３０は、出力軸２０の外径位置よりも、第２キャリアピン２６の中心側外径縁位置を内側にしたことを特徴とする。
【０１０６】
この構成により、出力軸２０を大径にでき、ねじり剛性が高くなり、高負荷トルクに対しても対応可能となる。
【０１０７】
また、本実施の形態に係る遊星歯車減速装置３０は、第１太陽歯車１２をモータＭの回転軸Ｍ１に直接歯切りして形成し、１段目の遊星歯車機構３１と２段目の遊星歯車機構３２とが共通の１つの内歯歯車１４を備え、第１キャリアピン２５および第２キャリアピン２６を金属材料から構成するとともに、残りの他の部材を樹脂材料から構成したことを特徴とする。
【０１０８】
この構成により、第１キャリアピン２５および第２キャリアピン２６の他の部材を樹脂材料から構成することで、樹脂成形によって低コストで大量生産が可能となる。
【０１０９】
また、本実施の形態に係る遊星歯車減速装置３０は、第２太陽歯車１７における第１キャリアピン２５側の端部に、凹形状のニゲ部１７ａを形成し、第２太陽歯車１７と第１キャリアピン２５とのオーバーラップ部に空間を設けたことを特徴とする。
【０１１０】
この構成により、成型時の熱収縮に差が生じるなどの影響で第２太陽歯車１７の歯形精度が悪くなることを防止することができる。
【０１１１】
また、本実施の形態に係る遊星歯車減速装置３０は、出力軸２０における第２キャリアピン２６側の端部に、凹形状のニゲ部２０ａを形成し、出力軸２０と第２キャリアピン２６とのオーバーラップ部に空間を設けたことを特徴とする。
【０１１２】
この構成により、歯形形状やスプライン形状の精度を悪化させることなく樹脂成形が可能となる。
【０１１３】
また、本実施の形態に係る遊星歯車減速装置３０は、第２遊星歯車１８の個数を、第１遊星歯車１５の個数よりも多くしたことを特徴とする。
【０１１４】
この構成により、各第２遊星歯車１８にかかる負荷を小さくすることができる。
【０１１５】
また、本実施の形態に係る遊星歯車減速装置３０は、１段目の遊星歯車機構３１が第１遊星歯車１５を３個備えるとともに、２段目の遊星歯車機構３２が第２遊星歯車１８を４個備えることを特徴とする。
【０１１６】
この構成により、各第２遊星歯車１８にかかる負荷を小さくすることができる。
【０１１７】
また、本実施の形態に係る遊星歯車減速装置３０は、第１キャリア１６および第２キャリア１９が、回転支持部を有さず、浮動回転を行うことを特徴とする。
【０１１８】
この構成により、調心がより効果的に発揮されて、精度良く回転伝達される。
【０１１９】
また、本実施の形態に係る遊星歯車減速装置３０は、出力軸２０とドラム軸２７とをスプラインカップリングで連結したことを特徴とする。
【０１２０】
この構成により、出力軸２０に対してドラム軸２７を容易に着脱することができる。
【０１２１】
また、本実施の形態に係る画像形成装置１００は、回転体としてのドラム軸２７を備えた画像形成装置において、ドラム軸２７を駆動する駆動源としてのモータＭと、モータＭの回転速度を減速して回転体へ伝達する減速手段とを備え、減速手段として、前述の遊星歯車減速装置３０を備えたことを特徴とする。
【０１２２】
この構成により、上記の遊星歯車減速装置３０を備える画像形成装置１００において、第２太陽歯車１７を大径にでき、耐久性を向上することができる。
【０１２３】
また、本実施の形態に係る画像形成装置１００は、回転体が、電子写真方式における静電潜像が形成されるドラム軸２７（これと一体回転する感光体ドラム１Ｙを含む）であることを特徴とする。
【０１２４】
この構成により、回転体としてドラム軸２７、感光体ドラム１Ｙを備える画像形成装置１００において、第２太陽歯車１７を大径にでき、耐久性を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
以上説明したように、本発明に係る遊星歯車減速装置および画像形成装置は、耐久性を向上することができるという効果を有し、感光体ドラムを有する電子写真方式の画像形成装置の駆動伝達系に用いる遊星歯車減速装置および画像形成装置として有用である。
【符号の説明】
【０１２６】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ 感光体ドラム（回転体）
１０ 駆動装置
１２ 第１太陽歯車
１３ モータ固定フランジ
１４ 内歯歯車（第１内歯歯車、第２内歯歯車）
１５ 第１遊星歯車
１６ 第１キャリア
１６ａ Ｕ溝
１７ 第２太陽歯車
１７ａ、２０ａ ニゲ部
１８ 第２遊星歯車
１９ 第２キャリア
２０ 出力軸
２０Ａ 内歯
２１ 外歯
２４ 内歯固定フランジ
２５ 第１キャリアピン
２６ 第２キャリアピン
２７ ドラム軸（回転体）
３０ 遊星歯車減速装置
３１ 遊星歯車機構（第１遊星歯車機構）
３２ 遊星歯車機構（第２遊星歯車機構）
１００ 画像形成装置
Ｍ モータ（駆動源）
Ｍ１ 回転軸（駆動軸）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２７】
【特許文献１】特開２００８−１５１８６８号公報
【特許文献２】特開２００１−１７３７３３号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遊星歯車減速装置および画像形成装置に関し、詳しくは、感光体ドラムを有する電子写真方式の画像形成装置の駆動伝達系に用いる遊星歯車減速装置およびこれを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による複写機やプリンタ等の画像形成装置では、回転する円筒状の像担持体（以下感光体ドラムという）の表面に静電潜像を形成し、形成した静電潜像にトナーを付着させて現像し、このトナー画像を無端状ベルト（以下転写ベルトという）に１次転写し、さらに記録紙上に２次転写し、定着して画像を得るようにしている。
【０００３】
ここで、高精度に一定速度で回転するべき感光体ドラムや一定速度に搬送するべき転写ベルトに速度変動が生じると出力された画像にジッタや濃度ムラが生じる。ある周波数で速度変動が継続すると画像全体に周期濃度ムラが生じ、縞模様のバンディングとして目視される。感光体ドラムの速度変動は書き込み系の露光ラインの副走査位置ずれを発生させる。同時に、転写ベルトへの１次転写時の副走査位置ずれを発生させる。転写ベルトの速度変動は、１次転写時と２次転写時の副走査位置ずれを発生させる。この速度変動に起因したバンディングにより画像品質が著しく低下してしまう。
【０００４】
このような高精度駆動が要求される感光体ドラムや転写ベルトの駆動伝達部には、溶融樹脂を射出することに成形されたプラスチックギヤが利用されている。プラスチックギヤは金属ギヤに比べて、自己潤滑性があり、使用時の騒音が低く、軽量化を図ることができ、耐腐食性が高く、量産性が高い点で優れている。一方、耐久性（耐磨耗性）、高剛性、高精度といった点が劣っている。
【０００５】
プラスチックギヤを用いても耐久性、剛性を高くするために、遊星歯車減速装置を駆動減速機として用いることが提案されている。遊星歯車減速装置は、同心状に配置した太陽歯車および内歯車と、これらの双方に噛合う複数の遊星歯車を有し、遊星歯車はキャリアによって回転支持され、自転および太陽歯車の回りに固定可能な状態となっている。出力軸の回転負荷を複数の遊星歯車が分散して伝達するため、歯車輪列の歯車装置よりも耐久性、伝達剛性に優れ、歯車の小型化が実現できる。例えば、小型化された駆動機構と駆動源であるモータを、感光体ドラムや転写ベルトの搬送ローラであるローラ部材の円筒内部に配置することで、大幅な小型化を実現する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
一般的に、複写機やプリンタ等の画像形成装置の感光体ドラムの駆動減速機において、歯車輪列の減速方式で使用される駆動モータ、および減速機は、回転精度、回転速度の要求仕様から以下の仕様のモータが使われている。方式：アウターロータ型ＤＣブラシレスモータ。モータ回転数：１０００ｒｐｍから２５００ｒｐｍ（但し、アウターロータ型ＤＣブラシレスモータの効率を考えれば、回転数は３０００ｒｐｍから５０００ｒｐｍの方が望ましい）。モータ軸径：φ６（モータ軸の歯車がφ６より大きくなる場合は、段付き軸に加工を施す）。モータのアウターロータ径：φ４０〜φ６０程度。減速機の減速比：１／１５〜１／２０程度。また、感光体ドラムの径は、φ３０〜φ６０が主流である。
【０００７】
一般的な２Ｋ−Ｈ型遊星歯車機構は、入力軸は太陽歯車に、出力軸（減速回転する）はキャリアにそれぞれ接続し、内歯歯車はケーシングに回転不能に固定され、複数の遊星歯車がキャリアに回転支持され、太陽歯車と内歯歯車に噛合う構成で、減速比は大きくできても、１／１０程度である。
【０００８】
しかし、２Ｋ−Ｈ型遊星歯車機構を２段にすることにより、減速機の減速比を１／２０〜１／４０に容易にでき、モータの効率の良い回転数での使用が可能となる。
【０００９】
また、遊星歯車減速装置は複数の遊星歯車に荷重分配されて駆動されるが、遊星歯車数は３個が均等に配分されて、回転精度も良いことが知られている。
【００１０】
さらに、遊星歯車減速装置の外形をモータの外形および感光体ドラムの外形相当、あるいは以下にすることによって、小型化のメリットが発揮できる。
【００１１】
また、近年、複写機、プリンタ、の印写速度の高速化が進み、駆動減速機の更なる高耐久が要求されるようになっている。また、高画質化のために、重合トナーが使用されることが多く、感光体ドラムのクリーニングブレード負荷の増加により、駆動減速機に対する負荷トルクが大きくなっている。
【００１２】
それに対して、遊星歯車減速装置を多段の高減速比にして、高効率なモータ回転数で使用することが考えられる。構成を簡素化するために各段の遊星歯車と噛み合う内歯歯車を共通化、各段の遊星歯車の共通化、太陽歯車も同じ歯数にて共通化するのが一般的である（例えば、特許文献２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、出力軸に近い最終段の遊星歯車機構に大きな負荷トルクがかかり、その中でも太陽歯車に最も大きな負荷トルクがかかることになる。したがって、特許文献２のような構成では、最終段の太陽歯車の磨耗が最も早く進行するため、耐久性を向上させるには不十分であった。
【００１４】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、耐久性を向上することができる遊星歯車減速装置および画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る遊星歯車減速装置は、第１太陽歯車と、前記第１太陽歯車と同軸上で配設された第１内歯歯車と、前記第１内歯歯車内に円周方向で等間隔に配設され前記第１太陽歯車と前記第１内歯歯車とに噛み合う複数の第１遊星歯車と、前記第１遊星歯車を第１キャリアピンで回転自在に支持するとともに前記第１太陽歯車および前記第１内歯歯車と同軸上で回転自在な第１キャリアと、からなる第１遊星歯車機構と、第２太陽歯車と、前記第２太陽歯車と同軸上で配設された第２内歯歯車と、前記第２内歯歯車内に円周方向で等間隔に配設され前記第２太陽歯車と前記第２内歯歯車とに噛み合う複数の第２遊星歯車と、前記第２遊星歯車を第２キャリアピンで回転自在に支持するとともに前記第２太陽歯車および前記第２内歯歯車と同軸上で回転自在な第２キャリアと、からなる第２遊星歯車機構と、を備え、前記第１遊星歯車機構の後段に前記第２遊星歯車機構を接続して、駆動源からの回転駆動力を前記第１遊星歯車機構および前記第２遊星歯車機構により減速させて、前記第２キャリアに設けた出力軸から回転体に伝達する遊星歯車減速装置において、前記第２太陽歯車の外径位置よりも、前記第１キャリアピンの中心側外径縁を内側にしたことを特徴とする。
【００１６】
この構成により、第２太陽歯車を大径にでき、耐久性を向上することができる。また、回転を精度良く伝達する効果、および量産性が良く簡易な構成にする効果もある。
【００１７】
また、本発明に係る遊星歯車減速装置は、前記出力軸の外径位置よりも、前記第２キャリアピンの中心側外径縁位置を内側にしたことを特徴とする。
【００１８】
この構成により、出力軸を大径にでき、ねじり剛性が高くなり、高負荷トルクに対しても対応可能となる。
【００１９】
また、本発明に係る遊星歯車減速装置は、前記第１太陽歯車を前記駆動源の駆動軸に直接歯切りして形成し、前記第１内歯歯車と前記第２内歯歯車とを共通の１つの部材から構成し、前記第１キャリアピンおよび前記第２キャリアピンを金属材料から構成するとともに、残りの他の部材を樹脂材料から構成したことを特徴とする。
【００２０】
この構成により、第１キャリアピンおよび第２キャリアピンの他の部材を樹脂材料から構成することで、樹脂成形によって低コストで大量生産が可能となる。
【００２１】
また、本発明に係る遊星歯車減速装置は、前記第２太陽歯車における前記第１キャリアピン側の端部に、凹形状のニゲ部を形成し、前記第２太陽歯車と前記第１キャリアピンとのオーバーラップ部に空間を設けたことを特徴とする。
【００２２】
この構成により、成型時の熱収縮に差が生じるなどの影響で第２太陽歯車の歯形精度が悪くなることを防止することができる。
【００２３】
また、本発明に係る遊星歯車減速装置は、前記出力軸における前記第２キャリアピン側の端部に、凹形状のニゲ部を形成し、前記出力軸と前記第２キャリアピンとのオーバーラップ部に空間を設けたことを特徴とする。
【００２４】
この構成により、歯形形状やスプライン形状の精度を悪化させることなく樹脂成形が可能となる。
【００２５】
また、本発明に係る遊星歯車減速装置は、前記第２遊星歯車の個数を、前記第１遊星歯車の個数よりも多くしたことを特徴とする。
【００２６】
この構成により、各第２遊星歯車にかかる負荷を小さくすることができる。
【００２７】
また、本発明に係る遊星歯車減速装置は、前記第１遊星歯車機構が前記第１遊星歯車を３個備えるとともに、前記第２遊星歯車機構が前記第２遊星歯車を４個備えることを特徴とする。
【００２８】
この構成により、各第２遊星歯車にかかる負荷を小さくすることができる。
【００２９】
また、本発明に係る遊星歯車減速装置は、前記第１キャリアおよび前記第２キャリアが、回転支持部を有さず、浮動回転を行うことを特徴とする。
【００３０】
この構成により、調心がより効果的に発揮されて、精度良く回転伝達される。
【００３１】
また、本発明に係る遊星歯車減速装置は、前記出力軸と前記回転体とをスプラインカップリングで連結したことを特徴とする。
【００３２】
この構成により、出力軸に対して回転体を容易に着脱することができる。
【００３３】
また、本発明に係る画像形成装置は、回転体を備えた画像形成装置において、前記回転体を駆動する駆動源と、前記駆動源の回転速度を減速して前記回転体へ伝達する減速手段とを備え、
前記減速手段として、請求項１乃至請求項９の何れかに記載の遊星歯車減速装置を備えたことを特徴とする。
【００３４】
この構成により、前記の遊星歯車減速装置を備える画像形成装置において、第２太陽歯車を大径にでき、耐久性を向上することができる。
【００３５】
また、本発明に係る画像形成装置は、前記回転体が、電子写真方式における静電潜像が形成される像担持体であることを特徴とする。
【００３６】
この構成により、回転体として像担持体を備える画像形成装置において、第２太陽歯車を大径にでき、耐久性を向上することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、耐久性を向上することができる遊星歯車減速装置および画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の画像形成部全体の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置を感光体ドラムの駆動に用いた状態を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置の具体的構成を示す部分断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置の各部材の径を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置の１段目の遊星歯車機構を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置の２段目の遊星歯車機構を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置の１段目の遊星歯車機構において、遊星歯車を４個配置しようとした場合を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置の１段目の遊星歯車機構を示す斜視図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置の２段目の遊星歯車機構を示す斜視図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置の断面図であり、第２太陽歯車の根本および出力軸の根本にニゲ部を形成した状態を示す図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置の第１キャリアの正面図である。
【図１２】本発明の一実施の形態に係る遊星歯車減速装置を転写ベルトの駆動に用いた状態を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
初めに、図面を参照した説明に先立って、実施の形態の概要について説明する。
【００４０】
遊星歯車減速装置に用いられる歯車は量産性を考えると樹脂成型品が望ましいが、金属に比べて耐摩耗性、すなわち耐久性に劣る。
【００４１】
そこで、出願人は簡素な構成で耐久性を向上させるために、遊星歯車減速装置を以下のように構成した。
【００４２】
駆動源として、複写機やプリンタに最も多く使われて汎用性の高いモータ軸径がφ６のアウターロータ型ＤＣブラシレスモータを使用し、金属材質であるモータ軸に直接歯切りして第１太陽歯車として用いる。
【００４３】
耐久性の向上に関して、まず１つは、第１太陽歯車は金属材料になるので問題ない。次に、第１遊星歯車は数を増やすことが考えられるが、１段目の遊星歯車機構にかかる負荷トルクは小さいことと、太陽歯車にモータ軸φ６に歯切りすることを前提条件とすると、その周りに配置できる遊星歯車の数は３個が限度であること、また３個配置できれば遊星歯車にかかる荷重が均等に配分されて回転精度も良くなることから、遊星歯車の数を３個配置する。
【００４４】
最終段の遊星歯車機構に最も大きな負荷トルクがかかるが、遊星歯車機構を２段備える本実施の形態では２段目に最も大きな負荷トルクがかかることになる。その中でも回転中心にある第２太陽歯車に最も大きな負荷トルクがかかる。そこで第２太陽歯車の径を大きくするほど、歯にかかる力は小さくできるので、第１太陽歯車の歯数より第２太陽歯車の歯数が多くなるよう構成し、第２太陽歯車の径を大きくし、第２太陽歯車の出力軸を大径にした。さらに、第２遊星歯車の耐久性向上策として遊星歯車の数を３個から４個に増やして１個の遊星歯車にかかる負荷を小さくする構成とした。これは、第２太陽歯車の歯数を増やして径を大きくしたから可能となったことである。
【００４５】
本実施の形態では、第２太陽歯車の径を大きくする構成を、第１キャリアピンが第２太陽歯車の外径よりも中心方向に位置するようにしたことで達成している。
【００４６】
また、上記構成では第２太陽歯車の歯形部と第１キャリアピンの穴とが干渉するため、樹脂成形で量産する場合においては、成型時の熱収縮に差が生じるなどの影響により、第２太陽歯車の歯形精度が悪くなる。その解決策として、第２太陽歯車の根本部分にニゲ部を設ける構成とした。
【００４７】
以上のように、各歯車にかかる力を小さくして、歯の磨耗を小さく抑えることによって、耐久性の向上を達成した。
【００４８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００４９】
まず、構成について説明する。
【００５０】
図１は、画像形成装置の構成について説明する図である。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。）に適用した一実施の形態について説明する。なお、本実施の形態における画像形成装置は、いわゆるタンデム式の画像形成装置であって、乾式２成分現像剤を用いた乾式２成分現像方式を採用したものである。
【００５１】
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の画像形成部全体の概略構成図である。画像形成装置１００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。この画像形成装置１００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。
【００５２】
本実施の形態に係る画像形成装置１００でフルカラー画像を形成する場合、後述する駆動装置１０（図２参照）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で一様に帯電した後、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。
【００５３】
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。
【００５４】
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次転写電界および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。
【００５５】
図２は、遊星歯車減速装置を備える駆動装置の説明図である。
【００５６】
図１で説明した感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、以下に説明する遊星歯車減速装置が付いた駆動装置により回転駆動されている。各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋを駆動する駆動装置は、同一構成であるので、感光体ドラム１Ｙの駆動装置について説明する。なお、以下に説明する駆動装置は、中間転写ベルトの駆動ローラの駆動等にも適用可能である。
【００５７】
この感光体ドラム１Ｙの軸方向の端部には、その感光体ドラム１Ｙを回転支持するドラムフランジ１Ａとドラム軸２７が固定されている。感光体ドラム１Ｙと帯電器２Ｙ、現像装置９Ｙ、クリーニング装置４Ｙ、除電ランプ３Ｙ等を収容する感光体ドラムユニットＤＹに設置されたドラム軸受１Ｂにより回転支持されている。ドラム軸２７は、画像形成装置１００の本体側板５０の軸受によっても回転自在に支持されており、駆動側板５１に支持される遊星歯車減速装置３０の出力軸２０の回転力がジョイント（カップリング）によりドラム軸２７に伝達されるように構成されている。感光体ドラムユニットＤＹは、本体側板５０に対し脱着可能であり、装着の際には、図示しないレースガイドで所定の場所へ誘導される。上記のジョイントは、感光体ドラム１Ｙの交換を可能にするため、出力軸２０に対するドラム軸２７の着脱が容易な構成となっている。遊星歯車減速装置３０は、本体機構固定ネジ５２によって駆動側板５１に固定されている。また、内歯歯車１４は、内歯固定ネジ５３によってフランジ５４に回転不能に固定されており、フランジ５４の反対側にはモータＭが固定されている。このフランジ５４によって内歯歯車１４はモータ回転に対して、回転不能に固定される。モータＭおよび遊星歯車減速装置３０は、駆動装置１０を構成する。
【００５８】
図２において、感光体ドラムの着脱について説明する。
【００５９】
被駆動部材である感光体ドラム１Ｙの端部には、ドラムフランジ１Ａが固定されており、感光体ドラム１Ｙと一体で回転するようになっている。
【００６０】
ドラムフランジ１Ａは、感光体ドラム１Ｙを収容する感光体ドラムユニットＤＹに設置されたドラム軸受１Ｂにより回転支持されている。感光体ドラムユニットＤＹは、本体側板５０に対し脱着可能であり、装着の際には、図示しないレースガイドで所定の場所へ誘導される。
【００６１】
本体側板５０には、ドラム軸受１Ｂが挿入される浅い嵌合部５０Ａが設けられており、図示しない位置決めピンの２箇所で感光体ドラムユニットＤＹの位置が決定される。ドラム軸受１Ｂの支持部と本体側板５０とはインローで嵌合されることで、感光体ドラム１Ｙと駆動装置１０における遊星歯車減速装置３０との同軸精度が確保される。
【００６２】
ドラム軸２７のスプライン状の外歯２１（図３参照）と出力軸２０との嵌合部は、スプライン形状のため、感光体ドラムユニットＤＹをドラム軸２７方向に本体側板５０から引き出すだけで、第２キャリア１９の出力軸２０からドラム軸２７に形成されたスプライン状の外歯２１（連結部）の切り離しが可能となる。つまり、ドラム軸２７のスプライン状の外歯２１は、第２キャリア１９の出力軸２０に対して容易に着脱できる部材に相当していることになる。
【００６３】
図３は、具体的な遊星歯車減速装置について説明する図である。
【００６４】
図２に示す駆動装置に用いられる遊星歯車機構は、２Ｋ−Ｈ型の２段構成の遊星歯車機構が用いられており、その基本構成を図３に示す。
【００６５】
遊星歯車減速装置３０は、１段目の遊星歯車機構３１と２段目の遊星歯車機構３２とからなり、１段目の遊星歯車機構３１は、第１太陽歯車１２、第１遊星歯車１５、第１キャリア１６を備え、２段目の遊星歯車機構３２は、第２太陽歯車１７、第２遊星歯車１８、第２キャリア１９を備えている。また、１段目の遊星歯車機構３１と２段目の遊星歯車機構３２は、共通の１つの内歯歯車１４を備えている。すなわち、１段目の遊星歯車機構３１と２段目の遊星歯車機構３２は、１つの内歯歯車１４を共有している。
【００６６】
遊星歯車減速装置３０において、駆動源であるモータＭの回転軸Ｍ１に第１太陽歯車１２を直接歯切りし、この第１太陽歯車１２および内歯固定フランジ２４に固定された内歯歯車１４に噛み合う１段目の第１遊星歯車１５が、１段目の第１キャリア１６により支持されて第１太陽歯車１２の外周を公転するようになっている。第１遊星歯車１５は回転バランスとトルク分担のために同心状に３箇所が配置される。本実施の形態では、周方向で３等分された位置にそれぞれ第１遊星歯車１５が配置されている。各第１遊星歯車１５は、第１キャリア１６に設けられた第１キャリアピン２５に支持されて自転する。
【００６７】
第１遊星歯車１５は、第１太陽歯車１２と内歯歯車１４との噛合いにより、自転および公転回転し、第１遊星歯車１５を支持する第１キャリア１６は、第１太陽歯車１２の回転に対し減速回転し、１段目の減速比が獲得される。
【００６８】
次に、この第１キャリア１６の回転中心に設けられた第２太陽歯車１７が２段目の遊星歯車機構３２の入力となる。第１キャリア１６に回転支持部はなく、浮動回転を行うようになっている。すなわち、第１キャリア１６はケーシングに回動自在に浮動支持されている。
【００６９】
同様に、２段目の第２太陽歯車１７には２段目まで一体で形成された内歯歯車１４に噛み合う２段目の第２遊星歯車１８が２段目の第２キャリア１９により支持されて２段目の第２太陽歯車１７の外周を公転するようになっている。本実施の形態では、周方向で４等分された位置にそれぞれ第２遊星歯車１８が配置されている。各第２遊星歯車１８は、第２キャリア１９に設けられた第２キャリアピン２６に支持されて自転する。最終段に相当する２段目の第２キャリア１９には、円筒形状の出力軸２０が設けられており、出力軸２０の内面にはスプライン状の内歯２０Ａが形成されている。一方、ドラム軸２７には、スプライン状の内歯２０Ａに噛み合うようにスプライン状の外歯２１が形成されている。
【００７０】
２Ｋ−Ｈ型遊星歯車機構に用いられる１つのユニットは、太陽歯車（Ｓｕｎ Ｇｅａｒ）、遊星歯車（ＰｌａｎｅｔａｒＹ Ｇｅａｒ）、遊星歯車の公転運動を支持する遊星キャリア（ＰｌａｎｅｔａｒＹ Ｃａｒｒｉｅｒ）、内歯歯車（Ｏｕｔｅｒ Ｇｅａｒ）の４点の部品から構成されている。太陽歯車の回転、遊星歯車の公転（キャリアの回転）、外輪歯車の回転の３つの要素の内、１つを固定、１つを入力、１つを出力に接続する。それぞれ、どれを入出力・固定に割り当てるかによって、１つのユニットで複数の減速比や回転方向の切替えが可能である。
【００７１】
本実施の形態において対象とする２Ｋ−Ｈ型の２段構造は、複合遊星歯車機構（２個以上の２Ｋ−Ｈ型）に分類され、２個以上の２Ｋ−Ｈ型のそれぞれの３本の基本軸のうち２本の基本軸同士を結合し、残りの基本軸の１本を固定し、他の１軸を駆動軸または従動軸とする機構となる。
【００７２】
減速比に関しては、太陽歯車の歯数をＺａ、遊星歯車の歯数をＺｂ、内歯車の歯数をＺｃとした場合に、次の式で表される。なお、式中の添え字１、２は１段目、２段目を意味している。
【００７３】
減速比＝Ｚａ１ ／（Ｚａ１＋Ｚｃ１）×Ｚａ２ ／（Ｚａ２＋Ｚｃ２）
上述したモータＭの回転軸Ｍ１は、２個の軸受け（不図示）を介してモータ固定フランジ１３により支持されている。モータＭの回転軸Ｍ１を支持することでＤＣブラシレスモータの回転子であるアウター型ロータを支持することになる。モータ固定フランジ１３には、図示しないモータの固定子鉄心やモータ駆動回路基板２３等も設置されている。
【００７４】
内歯歯車１４を有する内歯固定フランジ２４は、モータ固定フランジ１３に対してネジ（不図示）によって固定されている。なお、図２のフランジ５４は、内歯固定フランジ２４とモータ固定フランジ１３の両方に相当するものであり、内歯固定フランジ２４とモータ固定フランジ１３とをフランジ５４として一体形成してもよい。
【００７５】
モータ固定フランジ１３は、十分な強度となるように５ｍｍ程度の金属板を用いている。モータＭの回転軸Ｍ１には第１太陽歯車１２が歯切りで形成されており、第１太陽歯車１２の軸と内歯歯車１４の軸との同軸精度を確保するために、内歯歯車１４とモータ固定フランジ１３はインローによる嵌合で位置決めされている。
【００７６】
内歯歯車１４におけるモータ固定フランジ１３と反対側の端部には、ネジによりエンドキャップ２２が締結されている。
【００７７】
エンドキャップ２２は、遊星減速機構を駆動側板に組付ける際に、内歯歯車１４内に設置されている第１遊星歯車１５、第２遊星歯車１８、第１キャリア１６、第２キャリア１９、および出力軸２０が内歯歯車１４から脱落するのを防止するための部材として用いられている。エンドキャップ２２と第２キャリア１９の出力軸２０には十分なクリアランスがあり、エンドキャップ２２は第２キャリア１９を回転支持しておらず、第２キャリア１９が浮動回転を行うようになっている。すなわち、第２キャリア１９はケーシングに回動自在に浮動支持されている。
【００７８】
上記のように、第２キャリア１９を浮動支持するとともに、出力部として出力軸２０の内面にスプライン状の内歯２０Ａを形成し、一方、ドラム軸２７に、スプライン状の内歯２０Ａに噛み合うように、スプライン状の外歯２１を形成してスプラインカップリングすることにより、調心がより効果的に発揮されて、精度良く回転伝達される。
【００７９】
以上の遊星歯車減速装置において、モータＭの回転軸Ｍ１に直接歯切りされた第１太陽歯車１２と、第１キャリアピン２５、第２キャリアピン２６は金属材料、例えばステンレス、炭素鋼などからなり、その他の第１遊星歯車１５、第１キャリア１６および一体で構成された第２太陽歯車１７、第２遊星歯車１８、第２キャリア１９および一体で構成された出力部のスプライン状の内歯２０Ａ、第１遊星歯車１５と第２遊星歯車１８と噛み合う共通歯車仕様でハウジングケースと一体で構成された内歯歯車１４は樹脂材料、例えばポリアセタールなどの成型品で構成されている。
【００８０】
図４は、発明の特徴部の構成について説明する図である。
【００８１】
図４は、図３の遊星歯車減速機構を拡大した図である。各構成歯車と各キャリアピンと出力軸の外径を以下の記号で表す。
【００８２】
Ｄｓ１：第１太陽歯車ピッチ円径。Ｄｐ１：第１遊星歯車ピッチ円径。Ｄｃｐ１：第１キャリアピン径。Ｄｓ２：第２太陽歯車ピッチ円径。ｍ：歯車のモジュール。Ｄｓｃ：出力軸径。Ｄｐ２：第２遊星歯車ピッチ円径。Ｄｃｐ２：第２キャリアピン径。
【００８３】
本実施の形態では、１段目の遊星歯車機構３１と２段目の第２太陽歯車１７を、下記の第１式の関係とした。
【００８４】
第１式：Ｄｓ２／２＋ｍ＞（Ｄｓ１＋Ｄｐ１）／２−Ｄｃｐ１／２
すなわち、第２太陽歯車１７の外径位置よりも第１キャリアピン２５の中心側外径縁の方が内側になる構成とした。換言すると、第２太陽歯車１７の外径を、第１キャリアピン２５の中心側外径縁より大きくした。このため、第２太陽歯車１７を大径にでき、耐久性を向上できる。
【００８５】
次に、２段目の遊星歯車機構３２と出力軸を、下記の第２式の関係とした。
【００８６】
第２式：Ｄｓｃ／２＜（Ｄｓ２＋Ｄｐ２）／２−Ｄｃｐ２／２
すなわち、第２キャリア１９に設けた出力軸２０の外径位置よりも第２キャリアピン２６の中心側外径縁の方が内側になる構成とした。換言すると、出力軸２０の外径を、第２キャリアピン２６の中心側外径縁より大きくした。このため、出力軸２０を大径にでき、ねじり剛性が高くなり、高負荷トルクに対しても対応可能となる。
【００８７】
図５、図６、図７は、１段目と２段目の遊星歯車の数と太陽歯車の径について説明する図である。
【００８８】
図５は、１段目の遊星歯車機構３１の各歯車の配置を示した図である。第１太陽歯車１２はモータＭの回転軸Ｍ１に直接歯切りしているので、外径がφ６ｍｍ以下となり、その回りに第１遊星歯車１５が３個等分に配置されている。これは、第１太陽歯車１２の外径が小さいので、仮に、図７に示すように、第１遊星歯車１５を４個配置しようとすると、第１遊星歯車１５同士が干渉して配置できないためである。
【００８９】
図６は、２段目の遊星歯車機構３２の各歯車の配置を示した図である。第２太陽歯車１７は第１太陽歯車１２より歯数を多くしているため、外径が第１太陽歯車１２より大きくなっている。したがって、第２遊星歯車１８はお互いが干渉することなく、４個等分に配置することができる。内歯歯車１４については１段目と２段目は共通となっている
図８、図９は、１段目と２段目のキャリアと遊星歯車構成について説明する図である。
【００９０】
キャリアピンにはキャリアを回転させるためのラジアル荷重が発生する。そのため、片持ち構造のキャリアは、キャリアピンの傾斜が発生しやすく、回転伝達精度を悪化させてしまう。一方、両持ちキャリア構造ではキャリアピンの傾斜は発生しにくい利点がある。特にキャリアの材質を樹脂した場合には、両軸持ち構造を採用することで高剛性化は顕著である。キャリアを樹脂で成形することは、射出成形によって低コストで大量生産が可能となる。
【００９１】
図８、図９において、第１キャリア１６および第２キャリア１９は、両軸持ちの構成となっている。
【００９２】
まず、図８において、第１キャリア１６は、第１遊星歯車１５を支持する第１キャリアピン２５の両端部をキャリア側板Ａとキャリア側板Ｂの２枚の側板で支持する構成となっている。１段目は遊星歯車が３個配置されており、キャリア側板Ａとキャリア側板Ｂとは３本のキャリア支柱２８によって固定されている。第１遊星歯車１５の公転回転が第１キャリア１６全体の回転となり、キャリア側板Ａの同軸上に一体で構成された第２太陽歯車１７に回転が伝達される。図４で説明した第１式の構成においては、第１キャリアピン２５と第２太陽歯車１７がオーバーラップしている構成となっている。
【００９３】
図９において、第２キャリア１９は、第１キャリア１６と同様の構成であるが、第２遊星歯車１８およびキャリア支柱２８の数が４個となっている。また第２キャリア１９のキャリア側板Ａの同軸上に一体で構成されたキャリア出力部には、スプライン状の内歯２０Ａが形成された出力軸２０が形成されている。図４で説明した第２式の構成においては、第２キャリアピン２６と出力軸がオーバーラップしている構成となっている。
【００９４】
図１０、図１１は、発明の特徴部の構成を説明する図である。
【００９５】
図１０について説明する。第２太陽歯車１７の第１キャリア１６側の根本部分（端部）の第１キャリアピン２５と重なっている領域に空間を構成する凹形状のニゲ部１７ａを設けている。ニゲ部１７ａは第２太陽歯車１７の根本部分の全周に渡って設けられているのが好ましい。
【００９６】
また、出力軸２０の第２キャリア１９側の根本部分（端部）の第２キャリアピン２６と重なっている領域に空間を構成するニゲ部２０ａを設けている。ニゲ部２０ａの空間は第２太陽歯車１７の根本部分の全周に渡って設けられているのが好ましい。
【００９７】
このように、第１キャリアピン２５や第２キャリアピン２６と干渉する根本部分（端部）をニゲることによって、歯形形状やスプライン形状の精度を悪化させることなく樹脂成形が可能となる。
【００９８】
図１１は、キャリアピンを支持するＵ溝の構成を示している。
【００９９】
第１キャリア１６は、第１キャリアピン２５を支持する支持部としてＵ字形状のＵ溝１６ａを形成することにより、樹脂成形するときの量産性が良くなる。具体的には、金型のスライドコアによりサイドから成型可能となる。なお、第２キャリア１９についても同様に構成することができる。
【０１００】
図１２は、転写ベルトを駆動する遊星歯車減速装置について説明する図である。
【０１０１】
転写ベルト４１は、例えば、図１で説明した電子写真方式の画像形成装置１００が備える中間転写ベルト５に相当するものであり、駆動ローラ４２とその他複数の図示しない従動ローラおよびテンションローラに張架されおり、駆動ローラ４２の回転が、駆動ローラ４２と転写ベルト４１間のフリクションによって転写ベルト４１に伝達されて搬送される。
【０１０２】
駆動ローラ４２に設けられた駆動ローラ軸４３と遊星歯車減速装置３０の出力軸２０は、感光体ドラム１Ｙと同様にスプラインカップリング連結されており、モータＭの回転が遊星歯車減速装置３０で減速されて駆動ローラ４２へ伝達される。
【０１０３】
以上のように、本実施の形態に係る遊星歯車減速装置３０は、第１太陽歯車１２と、第１太陽歯車１２と同軸上で配設された内歯歯車１４と、内歯歯車１４内に円周方向で等間隔に配設され第１太陽歯車１２と内歯歯車１４とに噛み合う複数の第１遊星歯車１５と、第１遊星歯車１５を第１キャリアピン２５で回転自在に支持するとともに第１太陽歯車１２および内歯歯車１４と同軸上で回転自在な第１キャリア１６と、からなる１段目の遊星歯車機構３１と、第２太陽歯車１７と、第２太陽歯車１７と同軸上で配設された内歯歯車１４と、内歯歯車１４内に円周方向で等間隔に配設され第２太陽歯車１７と内歯歯車１４とに噛み合う複数の第２遊星歯車１８と、第２遊星歯車１８を第２キャリアピン２６で回転自在に支持するとともに第２太陽歯車１７および内歯歯車１４と同軸上で回転自在な第２キャリア１９と、からなる２段目の遊星歯車機構３２と、を備え、１段目の遊星歯車機構３１の後段に２段目の遊星歯車機構３２を接続して、モータＭからの回転駆動力を１段目の遊星歯車機構３１および２段目の遊星歯車機構３２により減速させて、第２キャリア１９に設けた出力軸２０からドラム軸２７に伝達する遊星歯車減速装置において、第２太陽歯車１７の外径位置よりも、第１キャリアピン２５の中心側外径縁を内側にしたことを特徴とする。
【０１０４】
この構成により、第２太陽歯車１７を大径にでき、耐久性を向上することができる。また、回転を精度良く伝達する効果、および量産性が良く簡易な構成にする効果もある。
【０１０５】
また、本実施の形態に係る遊星歯車減速装置３０は、出力軸２０の外径位置よりも、第２キャリアピン２６の中心側外径縁位置を内側にしたことを特徴とする。
【０１０６】
この構成により、出力軸２０を大径にでき、ねじり剛性が高くなり、高負荷トルクに対しても対応可能となる。
【０１０７】
また、本実施の形態に係る遊星歯車減速装置３０は、第１太陽歯車１２をモータＭの回転軸Ｍ１に直接歯切りして形成し、１段目の遊星歯車機構３１と２段目の遊星歯車機構３２とが共通の１つの内歯歯車１４を備え、第１キャリアピン２５および第２キャリアピン２６を金属材料から構成するとともに、残りの他の部材を樹脂材料から構成したことを特徴とする。
【０１０８】
この構成により、第１キャリアピン２５および第２キャリアピン２６の他の部材を樹脂材料から構成することで、樹脂成形によって低コストで大量生産が可能となる。
【０１０９】
また、本実施の形態に係る遊星歯車減速装置３０は、第２太陽歯車１７における第１キャリアピン２５側の端部に、凹形状のニゲ部１７ａを形成し、第２太陽歯車１７と第１キャリアピン２５とのオーバーラップ部に空間を設けたことを特徴とする。
【０１１０】
この構成により、成型時の熱収縮に差が生じるなどの影響で第２太陽歯車１７の歯形精度が悪くなることを防止することができる。
【０１１１】
また、本実施の形態に係る遊星歯車減速装置３０は、出力軸２０における第２キャリアピン２６側の端部に、凹形状のニゲ部２０ａを形成し、出力軸２０と第２キャリアピン２６とのオーバーラップ部に空間を設けたことを特徴とする。
【０１１２】
この構成により、歯形形状やスプライン形状の精度を悪化させることなく樹脂成形が可能となる。
【０１１３】
また、本実施の形態に係る遊星歯車減速装置３０は、第２遊星歯車１８の個数を、第１遊星歯車１５の個数よりも多くしたことを特徴とする。
【０１１４】
この構成により、各第２遊星歯車１８にかかる負荷を小さくすることができる。
【０１１５】
また、本実施の形態に係る遊星歯車減速装置３０は、１段目の遊星歯車機構３１が第１遊星歯車１５を３個備えるとともに、２段目の遊星歯車機構３２が第２遊星歯車１８を４個備えることを特徴とする。
【０１１６】
この構成により、各第２遊星歯車１８にかかる負荷を小さくすることができる。
【０１１７】
また、本実施の形態に係る遊星歯車減速装置３０は、第１キャリア１６および第２キャリア１９が、回転支持部を有さず、浮動回転を行うことを特徴とする。
【０１１８】
この構成により、調心がより効果的に発揮されて、精度良く回転伝達される。
【０１１９】
また、本実施の形態に係る遊星歯車減速装置３０は、出力軸２０とドラム軸２７とをスプラインカップリングで連結したことを特徴とする。
【０１２０】
この構成により、出力軸２０に対してドラム軸２７を容易に着脱することができる。
【０１２１】
また、本実施の形態に係る画像形成装置１００は、回転体としてのドラム軸２７を備えた画像形成装置において、ドラム軸２７を駆動する駆動源としてのモータＭと、モータＭの回転速度を減速して回転体へ伝達する減速手段とを備え、減速手段として、前述の遊星歯車減速装置３０を備えたことを特徴とする。
【０１２２】
この構成により、上記の遊星歯車減速装置３０を備える画像形成装置１００において、第２太陽歯車１７を大径にでき、耐久性を向上することができる。
【０１２３】
また、本実施の形態に係る画像形成装置１００は、回転体が、電子写真方式における静電潜像が形成されるドラム軸２７（これと一体回転する感光体ドラム１Ｙを含む）であることを特徴とする。
【０１２４】
この構成により、回転体としてドラム軸２７、感光体ドラム１Ｙを備える画像形成装置１００において、第２太陽歯車１７を大径にでき、耐久性を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
以上説明したように、本発明に係る遊星歯車減速装置および画像形成装置は、耐久性を向上することができるという効果を有し、感光体ドラムを有する電子写真方式の画像形成装置の駆動伝達系に用いる遊星歯車減速装置および画像形成装置として有用である。
【符号の説明】
【０１２６】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ 感光体ドラム（回転体）
１０ 駆動装置
１２ 第１太陽歯車
１３ モータ固定フランジ
１４ 内歯歯車（第１内歯歯車、第２内歯歯車）
１５ 第１遊星歯車
１６ 第１キャリア
１６ａ Ｕ溝
１７ 第２太陽歯車
１７ａ、２０ａ ニゲ部
１８ 第２遊星歯車
１９ 第２キャリア
２０ 出力軸
２０Ａ 内歯
２１ 外歯
２４ 内歯固定フランジ
２５ 第１キャリアピン
２６ 第２キャリアピン
２７ ドラム軸（回転体）
３０ 遊星歯車減速装置
３１ 遊星歯車機構（第１遊星歯車機構）
３２ 遊星歯車機構（第２遊星歯車機構）
１００ 画像形成装置
Ｍ モータ（駆動源）
Ｍ１ 回転軸（駆動軸）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２７】
【特許文献１】特開２００８−１５１８６８号公報
【特許文献２】特開２００１−１７３７３３号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１太陽歯車と、前記第１太陽歯車と同軸上で配設された第１内歯歯車と、前記第１内歯歯車内に円周方向で等間隔に配設され前記第１太陽歯車と前記第１内歯歯車とに噛み合う複数の第１遊星歯車と、前記第１遊星歯車を第１キャリアピンで回転自在に支持するとともに前記第１太陽歯車および前記第１内歯歯車と同軸上で回転自在な第１キャリアと、からなる第１遊星歯車機構と、
第２太陽歯車と、前記第２太陽歯車と同軸上で配設された第２内歯歯車と、前記第２内歯歯車内に円周方向で等間隔に配設され前記第２太陽歯車と前記第２内歯歯車とに噛み合う複数の第２遊星歯車と、前記第２遊星歯車を第２キャリアピンで回転自在に支持するとともに前記第２太陽歯車および前記第２内歯歯車と同軸上で回転自在な第２キャリアと、からなる第２遊星歯車機構と、を備え、
前記第１遊星歯車機構の後段に前記第２遊星歯車機構を接続して、駆動源からの回転駆動力を前記第１遊星歯車機構および前記第２遊星歯車機構により減速させて、前記第２キャリアに設けた出力軸から回転体に伝達する遊星歯車減速装置において、
前記第２太陽歯車の外径位置よりも、前記第１キャリアピンの中心側外径縁を内側にしたことを特徴とする遊星歯車減速装置。
【請求項２】
前記出力軸の外径位置よりも、前記第２キャリアピンの中心側外径縁位置を内側にしたことを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車減速装置。
【請求項３】
前記第１太陽歯車を前記駆動源の駆動軸に直接歯切りして形成し、
前記第１内歯歯車と前記第２内歯歯車とを共通の１つの部材から構成し、
前記第１キャリアピンおよび前記第２キャリアピンを金属材料から構成するとともに、残りの他の部材を樹脂材料から構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の遊星歯車減速装置。
【請求項４】
前記第２太陽歯車における前記第１キャリアピン側の端部に、凹形状のニゲ部を形成し、前記第２太陽歯車と前記第１キャリアピンとのオーバーラップ部に空間を設けたことを特徴とする請求項３に記載の遊星歯車減速装置。
【請求項５】
前記出力軸における前記第２キャリアピン側の端部に、凹形状のニゲ部を形成し、前記出力軸と前記第２キャリアピンとのオーバーラップ部に空間を設けたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の遊星歯車減速装置。
【請求項６】
前記第２遊星歯車の個数を、前記第１遊星歯車の個数よりも多くしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の遊星歯車減速装置。
【請求項７】
前記第１遊星歯車機構が前記第１遊星歯車を３個備えるとともに、前記第２遊星歯車機構が前記第２遊星歯車を４個備えることを特徴とする請求項６に記載の遊星歯車減速装置。
【請求項８】
前記第１キャリアおよび前記第２キャリアが、回転支持部を有さず、浮動回転を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の遊星歯車減速装置。
【請求項９】
前記出力軸と前記回転体とをスプラインカップリングで連結したことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の遊星歯車減速装置。
【請求項１０】
回転体を備えた画像形成装置において、
前記回転体を駆動する駆動源と、前記駆動源の回転速度を減速して前記回転体へ伝達する減速手段とを備え、
前記減速手段として、請求項１乃至請求項９の何れかに記載の遊星歯車減速装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記回転体が、電子写真方式における静電潜像が形成される像担持体であることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１】
第１太陽歯車と、前記第１太陽歯車と同軸上で配設された第１内歯歯車と、前記第１内歯歯車内に円周方向で等間隔に配設され前記第１太陽歯車と前記第１内歯歯車とに噛み合う複数の第１遊星歯車と、前記第１遊星歯車を第１キャリアピンで回転自在に支持するとともに前記第１太陽歯車および前記第１内歯歯車と同軸上で回転自在な第１キャリアと、からなる第１遊星歯車機構と、
第２太陽歯車と、前記第２太陽歯車と同軸上で配設された第２内歯歯車と、前記第２内歯歯車内に円周方向で等間隔に配設され前記第２太陽歯車と前記第２内歯歯車とに噛み合う複数の第２遊星歯車と、前記第２遊星歯車を第２キャリアピンで回転自在に支持するとともに前記第２太陽歯車および前記第２内歯歯車と同軸上で回転自在な第２キャリアと、からなる第２遊星歯車機構と、を備え、
前記第１遊星歯車機構の後段に前記第２遊星歯車機構を接続して、駆動源からの回転駆動力を前記第１遊星歯車機構および前記第２遊星歯車機構により減速させて、前記第２キャリアに設けた出力軸から回転体に伝達する遊星歯車減速装置において、
前記第２太陽歯車の外径位置よりも、前記第１キャリアピンの中心側外径縁を内側にしたことを特徴とする遊星歯車減速装置。
【請求項２】
前記出力軸の外径位置よりも、前記第２キャリアピンの中心側外径縁位置を内側にしたことを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車減速装置。
【請求項３】
前記第１太陽歯車を前記駆動源の駆動軸に直接歯切りして形成し、
前記第１内歯歯車と前記第２内歯歯車とを共通の１つの部材から構成し、
前記第１キャリアピンおよび前記第２キャリアピンを金属材料から構成するとともに、残りの他の部材を樹脂材料から構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の遊星歯車減速装置。
【請求項４】
前記第２太陽歯車における前記第１キャリアピン側の端部に、凹形状のニゲ部を形成し、前記第２太陽歯車と前記第１キャリアピンとのオーバーラップ部に空間を設けたことを特徴とする請求項３に記載の遊星歯車減速装置。
【請求項５】
前記出力軸における前記第２キャリアピン側の端部に、凹形状のニゲ部を形成し、前記出力軸と前記第２キャリアピンとのオーバーラップ部に空間を設けたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の遊星歯車減速装置。
【請求項６】
前記第２遊星歯車の個数を、前記第１遊星歯車の個数よりも多くしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の遊星歯車減速装置。
【請求項７】
前記第１遊星歯車機構が前記第１遊星歯車を３個備えるとともに、前記第２遊星歯車機構が前記第２遊星歯車を４個備えることを特徴とする請求項６に記載の遊星歯車減速装置。
【請求項８】
前記第１キャリアおよび前記第２キャリアが、回転支持部を有さず、浮動回転を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の遊星歯車減速装置。
【請求項９】
前記出力軸と前記回転体とをスプラインカップリングで連結したことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の遊星歯車減速装置。
【請求項１０】
回転体を備えた画像形成装置において、
前記回転体を駆動する駆動源と、前記駆動源の回転速度を減速して前記回転体へ伝達する減速手段とを備え、
前記減速手段として、請求項１乃至請求項９の何れかに記載の遊星歯車減速装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記回転体が、電子写真方式における静電潜像が形成される像担持体であることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−９２９３６（Ｐ２０１２−９２９３６Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４２３０４（Ｐ２０１０−２４２３０４）
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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