駆動力伝達装置及び画像形成装置
【課題】歯車の噛合い精度が良好であり、振動や回転変動の発生がない構造を廉価に達成する。
【解決手段】駆動力を発生する駆動力発生手段と、該駆動力により回転駆動される駆動歯車２２と、駆動力発生手段からの駆動力を駆動歯車２２に伝達する駆動軸２３とを有する駆動ユニットと、駆動歯車２２と噛み合って回転駆動する従動歯車３１と、該従動歯車３１を保持する従動軸３２と、該従動軸３２に固定された回転体とを有する従動ユニット３と、を備える駆動力伝達装置であって、駆動ユニットの駆動時における駆動軸２３及び従動軸３２の中心位置をそれぞれ点Ａ及び点Ｂとし、線分ＡＢが水平面となす角度をα、駆動歯車２２の圧力角をβとした場合、線分ＡＢの垂線に対して角度α−βだけ従動軸３２の回転方向と反対方向に傾いた線上に、駆動ユニットの非駆動時の従動軸３２の中心位置がある。
【解決手段】駆動力を発生する駆動力発生手段と、該駆動力により回転駆動される駆動歯車２２と、駆動力発生手段からの駆動力を駆動歯車２２に伝達する駆動軸２３とを有する駆動ユニットと、駆動歯車２２と噛み合って回転駆動する従動歯車３１と、該従動歯車３１を保持する従動軸３２と、該従動軸３２に固定された回転体とを有する従動ユニット３と、を備える駆動力伝達装置であって、駆動ユニットの駆動時における駆動軸２３及び従動軸３２の中心位置をそれぞれ点Ａ及び点Ｂとし、線分ＡＢが水平面となす角度をα、駆動歯車２２の圧力角をβとした場合、線分ＡＢの垂線に対して角度α−βだけ従動軸３２の回転方向と反対方向に傾いた線上に、駆動ユニットの非駆動時の従動軸３２の中心位置がある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成に用いる駆動力伝達装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な機械に駆動力の伝達手段として歯車が採用されており、特に、コピー機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置に多数の歯車が用いられている。コピー機などのＯＡ機器は、近年、高画質化・高速処理化が進み、それに伴い歯車などの駆動力伝達部品には高耐久性や高精度化が求められている。しかし、画像形成装置の高速処理化に伴い歯車をより高速回転させる必要が生じ、歯車同士が噛み合う際の振動や騒音の増大が問題となってきた。また、画像形成装置には、小型化や駆動モータの設置数の削減化の要求もあり、その要求を満足させるべく歯車の使用個数が増加しており、これも振動や騒音の増加の要因となっている。
また、画像形成装置は、消耗品の交換を容易にするためや、故障を発生し難くするために、ユニット化された現像装置や転写装置などを製品本体に装着する構成になっており、駆動モータで発生した駆動力は現像装置や転写装置などの従動ユニットへ伝達される必要があり、その駆動力伝達部品として歯車が用いられている。
【０００３】
そして、駆動モータから各従動ユニットへ駆動力が伝達される際に、製品本体に対して従動ユニットが傾いて配置されていたり、歯車の軸芯ズレが発生していたり、又は従動ユニットが所定位置からずれて配置されていたりすると、歯車の噛合いにズレが生じ、駆動力の伝達を十分に行うことができなくなったり、軸の回転が不安定になったりするなどし、振動や回転変動の発生に繋がるという問題があった。
より具体的には、軸の回転が不安定になり回転変動が起こると、現像ローラと感光体との間隔が変わり、現像ローラや感光体の回転周期に応じたピッチ状の濃度ムラ、すなわちバンディングが画像に発生するという問題があった。また、振動が従動ユニットに伝播すると、レンズやミラーなどに振動が発生し、ビーム位置の変動を引き起こす。このビーム位置の変動もバンディングの要因となる。このように、製品本体からユニットに的確に駆動力を伝達することができなくなれば、高画質な画像形成を行うことができない。
【０００４】
ところで、歯車の連結をスムーズに行う手段として、例えば特許文献１が知られている。特許文献１では、ユニット挿入の際に本体側の歯車に対してユニット側の歯車の軸芯を外側にずらし、歯幅方向で重なり合う位置から軸芯を本体側の歯車の軸芯に近づけ係合させることで、軸と歯車のクリアランスやその前後の歯車とのバックラッシュを小さくし、回転変動や振動を少なくしている。
特許文献２では、歯車の歯面にかかるラジアル方向の力の作用線方向に沿って複数の位置決め手段を設けることにより、歯車噛合い時に発生するラジアル方向の力の影響を受けることなく、歯面の位置精度を保つことができ、振動や回転変動の発生を防止することができる。
特許文献３では、歯車をやま歯歯車とすることにより、スラスト力を受けることなく回転可能であり。ユニットと歯車との摺接を防止している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３０４０３０号公報
【特許文献２】特開２０００−１４７８５２号公報
【特許文献３】特開平８−１６０８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示されている技術では、装着位置とは平行でない位置において着脱可能なユニットがガイドされているため、回転軸が傾くことが懸念される。回転軸が傾いた状態で歯車の噛合わせを行うと振動や回転変動の発生を抑えることができない。また、歯車噛合い時に発生するラジアル力によっても、回転軸が傾くことが懸念される。
また、特許文献２に開示されている技術では画像形成装置の長時間の使用により、位置決め手段に負荷がかかることになり、位置決め手段の倒れや欠けが懸念される。また、ラジアル力は歯車の圧力角の影響により、噛合い位置における接線方向から圧力角度分傾いた方向に力が発生する。このため、ラジアル方向の作用線上で位置決めしても、実際には圧力角度分ずれた方向に力がかかるため、歯車の噛合い精度の低下を招く。
また、特許文献３では、スラスト方向の力を打ち消し合う、やま歯歯車を使用することを提案しているが、やま歯歯車は形状が複雑であるため、成型加工が困難であり十分な歯車の形状精度を確保することができないという問題がある。また、歯車の形状精度を確保するためには特殊な加工方法や材質にする必要があるなどコストの面の課題がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、歯車の噛合い精度が良好であり、振動や回転変動の発生がない構造を廉価に達成することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の駆動力伝達装置は、駆動力を発生する駆動力発生手段と、該駆動力により回転駆動される駆動歯車と、前記駆動力発生手段からの駆動力を前記駆動歯車に伝達する駆動軸とを有する駆動ユニットと、前記駆動歯車と噛み合って回転駆動する従動歯車と、該従動歯車を保持する従動軸と、該従動軸に固定された回転体とを有する従動ユニットと、を備える駆動力伝達装置であって、前記駆動ユニットの駆動時における駆動軸及び従動軸の中心位置をそれぞれ点Ａ及び点Ｂとし、線分ＡＢが水平面となす角度をα、駆動歯車の圧力角をβとした場合、線分ＡＢの垂線に対して角度α−βだけ従動軸の回転方向と反対方向に傾いた線上に、前記駆動ユニットの非駆動時の従動軸の中心位置があることを特徴とする。
また、本発明の駆動力伝達装置は、さらに、前記駆動軸を前記駆動ユニットに固定する固定部材を有することを特徴とする。
また、本発明の駆動力伝達装置は、さらに、前記固定部材は、線分ＡＢの垂線に対して角度α−β傾いた方向に沿って配置されていることを特徴とする。
また、本発明の駆動力伝達装置は、さらに、前記駆動歯車及び従動歯車はハス歯歯車であり、前記駆動ユニットの駆動時の従動軸の径方向と、従動歯車の径方向との角度差をλとした場合、前記駆動軸は駆動ユニットに対して角度λ傾けて固定されていることを特徴とする。
また、本発明の駆動力伝達装置は、さらに、前記従動軸は前記駆動ユニットに形成された長穴に挿通され、線分ＡＢの垂線に対して角度α−β傾いた方向に沿って前記長穴が配置されるように、駆動ユニットが組み立てられ、前記駆動ユニットの駆動時に従動軸が前記長穴の一端で移動が拘束された状態で、該従動軸の中心が点Ｂと一致することを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、上述のいずれかに記載の駆動力伝達装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記解決する手段としての駆動力伝達装置では、歯車の噛合い精度が良好であり、振動や回転変動の発生を抑止できる構造を廉価に達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１１】
図１は、本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。
図１に示すように、画像形成装置本体の内部において、矢印方向に無端移動する中間転写体Ｔを備え、その中間転写体Ｔの下部張架面に、４個の画像形成ユニットＬ１Ｙ、Ｌ１Ｃ、Ｌ１Ｍ、Ｌ１Ｋが配備されている。これら画像形成ユニットの番号に沿えたＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、扱うトナーの色と対応させているもので、Ｙはイエロー、Ｃはシアン、Ｍはマゼンタ、Ｋはブラックを意味している。画像形成ユニットに備えられ、中間転写体Ｔとともに回転する感光体Ｌ２に対向して中間転写体Ｔの内側にＲ１Ｙ、Ｒ１Ｃ、Ｒ１Ｍ、Ｒ１Ｋの転写ローラを沿えている。なお、被帯電体である感光体Ｌ２ＹからＬ２Ｋは同間隔で配置され、少なくとも画像形成時にはそれぞれ中間転写体Ｔとの張架部の一部と接触する。
図１において、画像形成装置の動作時に、不図示の駆動源により、矢印方向に回転するよう回転可能に支持された円筒状の感光体Ｌ２の周囲に、静電写真プロセスに従い帯電手段である帯電装置Ｌ３、現像装置Ｌ４、透明電極であるクリ−ニング部材Ｌ５、光源となる露光装置Ｌ６等の作像部材や中間転写体Ｔを介して転写ローラＲ１が配設されている。
感光体Ｌ２は、例えば直径３０〜１２０ｍｍ程度のアルミニウム円筒表面に光導電性物質である有機感光層（ＯＰＣ）を形成したものである。アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層を形成した感光体Ｌ２も採用可能である。またベルト状の感光体Ｌ２も採用できる。
【００１２】
露光装置Ｌ６は、各色毎の画像データ対応の光を、帯電装置Ｌ３で一様に帯電済みの各感光体Ｌ２の表面を走査し、静電潜像を形成する。露光装置はレーザ光とポリゴンミラーを用い、形成すべき画像データに応じて変調したビーム光によるレーザスキャン方式、又は発光素子としてＬＥＤ（発光ダイオード）アレイと結像素子の方式を採用できる。
帯電装置Ｌ３としてローラ帯電方式のほかに、感光体Ｌ２に非接触のチャージ方式も採用できる。
本実施例の現像は、トナーとキャリヤからなるン二成分現像剤を採用している現像方式である。負荷電の感光体Ｌ２に対しレーザビームにより各感光体Ｌ２の表面に形成された色毎の静電潜像は、感光体Ｌ２の帯電極性と同極性（マイナス極性）の所定の色のトナーで現像され、可視像となる反転現像が行われる。現像装置Ｌ４の構成の詳細説明については省略する。複数のローラＲ６、Ｒ７、Ｒ８により支持されて矢印方向に走行する、中間転写体Ｔが、感光体Ｌ２Ｙ、Ｌ２Ｃ、Ｌ２Ｍ、Ｌ２Ｋの上部に設けられている。この中間転写体Ｔは無端状で、各感光体Ｌ２の現像工程後の一部が接触するように張架、配置されている。また中間転写体Ｔの内周部には各感光体Ｌ２Ｙ、Ｌ２Ｃ、Ｌ２Ｍ、Ｌ２Ｋに対向させて１次転写ローラＲ１Ｙ、Ｒ１Ｃ、Ｒ１Ｍ、Ｒ１Ｋが設けられている。
中間転写体Ｔの外周部には、ローラＲ６に対向する位置にクリーニング装置Ｌ９が設けられている。このクリーニング装置Ｌ９は、中間転写体Ｔの表面に残留する不要なトナーや、紙粉などの異物を拭い去る。さらに、中間転写体Ｔの外周で、支持ローラの近傍には、２次転写ローラＲ５が設けてある。中間転写体Ｔと２次転写ローラＲ５の間に記録媒体（以下、用紙Ｐ）を通過させながら、２次転写ローラＲ５にバイアスを印加することで中間転写体Ｔが担持するトナー画像が用紙Ｐに転写される。２次転写ローラＲ５に印加される転写電流の極性は、トナーの極性と逆のプラス極性である。
【００１３】
画像形成装置Ｌの下側には、用紙を供給可能に収納した給紙装置Ｌ８が配備されており、確実に一枚だけが搬送ローラＲ２によりレジストローラＲ３に送られる。さらに、２次転写ローラＲ５を通過した用紙は記録体の搬送方向下流に備えられた定着装置Ｌ１０まで搬送される。
加熱手段を有する定着装置Ｌ１０はローラ内部にヒータを備えるタイプ、加熱されるベルトを走行させるベルト定着装置、また加熱の方式に誘導加熱を採用した定着装置Ｌ１０などが採用できる。定着装置Ｌ１０は、フルカラーとモノクロ画像、あるいは片面か両面かにより定着条件を制御したり、用紙Ｐの種類に応じて最適な定着条件となるよう、不図示の制御手段により制御される。定着後の用紙Ｐは、排紙ローラＲ４により、画像形成装置Ｌの上部に設けた排紙スタック部に排紙、スタックさせる。
未使用のトナーが収納された各色のトナーカートリッジＬ７Ｙ、Ｌ７Ｃ、Ｌ７Ｍ、Ｌ７Ｋが、着脱可能に感光体Ｌ２の上部の空間に収納される。図示しないモーノポンプやエアーポンプなどのトナー搬送手段により、各現像装置Ｌ４に必要に応じトナーを供給するようになっている。消耗の多いブラックトナー用のトナーカートリッジＬ７Ｋを、特に大容量としておくことも可能である。
【００１４】
上記の構成においてフルカラー画像を形成する動作について説明する。
本実施の形態では画像形成装置Ｌの構成から中間転写体Ｔに担持させた画像を用紙Ｐに、転写する場合は記録するべきデータが複数の頁になるケースでも、排紙スタック部上で頁が揃うように画像が用紙Ｐの下面に形成される。
画像形成装置１を稼動させると、中間転写体Ｔに接触している画像形成ユニットＬ１における感光体Ｌ２Ｙ、Ｌ２Ｃ、Ｌ２Ｍ、Ｌ２Ｋが回動する。まず、画像形成ユニットＬ１による画像形成から開始される。レーザとポリゴンミラー駆動の露光装置Ｌ６の作動により、イエロー用の画像データ対応の光が、帯電装置Ｌ３により一様帯電された感光体Ｌ２Ｙの表面に照射されて静電潜像が形成される。静電潜像は現像ローラによりイエロートナーで現像され、可視像となり、１次転写ローラＲ１の転写作用により感光体Ｌ２Ｙと同期して移動する中間転写体Ｔ上に静電的に１次転写される。このような潜像形成、現像、１次転写動作が感光体Ｌ２Ｃ、Ｌ２Ｍ、Ｌ２Ｋ側でもタイミングをとって順次同様に行われる。
この結果、中間転写体Ｔ上には、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色トナー画像が、順次重なり合ったフルカラートナー画像として担持され、中間転写体Ｔとともに矢印の方向に移動される。同時に給紙装置Ｌ８のなかの給紙カセットから、記録に使われる用紙Ｐがその供給のための搬送ローラＲ２により繰り出され搬送される。用紙Ｐの先端がレジストローラＲ３タイミングをとってレジストローラＲ３が回転し、用紙Ｐを転写領域に搬送する。
【００１５】
中間転写体Ｔ上のこのフルカラートナー画像は、中間転写体Ｔと同期して搬送される用紙Ｐの上面に、２次転写ローラＲ５による転写作用を受けて転写される。２次転写ローラＲ５に与えられるバイアスは、トナーの帯電極性と逆のプラス極性である。２次転写ローラＲ５にトナーと同極性のバイアスを印加して行うことも可能である。
その後、中間転写体Ｔの表面が、クリーニング装置Ｌ９によりクリーニングされる。また１次転写を終了した画像形成ユニットＬ１における感光体Ｌ２Ｙ、Ｌ２Ｃ、Ｌ２Ｍ、Ｌ２Ｋの表面に残留するトナーは透明電極から印加された逆極性のバイアスと光源から透明電極を介して照射された光を受けて電荷注入され注入電荷と逆極性のバイアスを印加された回収ブラシにより、各感光体Ｌ２の表面から除去される。回収ブラシに回収されたトナーは作像終了後の一定のタイミングでブラシに回収時と逆のバイアスを印加することで感光体Ｌ２上に吐き出され、帯電装置Ｌ３を通過して現像装置Ｌ４に回収され再使用される。この時、帯電装置Ｌ３は感光体Ｌ２から離れていることが望ましい。
中間転写体Ｔに重ねられて担持されていたトナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置Ｌ１０に向け移送される。用紙Ｐ上に重ねられていた各色のトナーが定着装置Ｌ１０の熱による定着作用を受け、溶融、混色されて完全にカラー画像となる。制御手段で画像に応じて定着装置Ｌ１０の使用する電力を最適に制御する場合もある。定着されたトナーも用紙上で完全に固着するまでは、搬送路のガイド部材等にこすられ、画像が欠落したり、乱れたりすることがあるので定着後の搬送にも注意が必要である。その後、排紙ローラＲ４により排紙スタック部に、画像面が下向きとなって排紙される。排紙スタック部では後の頁の記録物が順次上に重ねられるようにスタックされるので、頁順が揃う。
【００１６】
〔第１実施形態〕
図２は、本発明の駆動力伝達装置の第１実施形態を模式的に示している。
図２に示すように、この駆動力伝達装置１は、駆動ユニット２と従動ユニット３とを備えている。これらのユニット２、３は不図示の製品本体にネジ止めなどにより固定されている。駆動ユニット２は、駆動力を発生する電気モータなどの駆動力発生手段２１と、該駆動力により回転駆動される駆動歯車２２と、駆動力発生手段２１からの駆動力を駆動歯車２２に伝達する駆動軸２３と、を備えている。駆動歯車２２には、第１実施形態では平歯車が用いられており、駆動軸２３に固定されている。従動ユニット３は、駆動歯車２２と噛み合って回転駆動する従動歯車３１と、該従動歯車３１を保持する従動軸３２と、該従動軸３２に固定された回転体３３とを備えている。
そして、駆動力発生手段２１で発生した駆動力は、駆動軸２３を介して駆動歯車２２に伝達される。この駆動歯車２２には従動歯車３１が噛み合っているため、駆動力は従動歯車３１に伝達され、さらに従動軸３２を介して回転体３３に伝達される。
【００１７】
この駆動力伝達装置１は、コピー機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置に適用される。この場合の回転体３３は、現像ローラとなる。回転駆動力を発生する駆動力発生手段２１は、不図示の電気回路により、回転数の設定が可能とされ、回転速度を自由に変化させることができる。
駆動歯車２２及び従動歯車３１には、多数の歯が歯車の周方向に沿って形成されており、歯数は歯車毎に任意に決められている。例えば、駆動歯車２２の歯数を５０歯とし、従動歯車３１の歯数を１００歯とすることができる。この場合、駆動歯車２２が２回転すると、従動歯車３１は１回転する。第１実施形態では、歯車同士を好適に噛み合わせるために、駆動歯車２２と従動歯車３１の歯の形状及び大きさは等しくされている。
図３は、駆動歯車２２と従動歯車３１とが噛み合った時の状態を示している。駆動歯車２２と駆動軸２３は同心円であり、従動歯車３１と従動軸３２も同心円である。もし同心円でない場合は、両歯車の軸に大きな負荷が加わり、回転変動が発生する。図３では、駆動ユニット２の駆動時における駆動軸２３及び従動軸３２の中心位置をそれぞれ点Ａ及び点Ｂとし、線分ＡＢが水平面となす角度をαとしている。
【００１８】
駆動歯車２２の回転駆動力を受けるには従動歯車３１の歯の接触面は、駆動歯車２２の径方向に沿うことが理想であるが、歯車の歯の形状には、図４に示すように、圧力角βがあるために理想の駆動力伝達を行うことができない。実際の回転時には、図５に示すように、従動歯車３１は円形状の歯車の接線方向に対して角度α−β傾いた方向に力Ｆを受けることになる。また、駆動歯車２２は反力Ｆ’を受けることになる。
このように駆動歯車２２及び従動歯車３１に力が加わるため、駆動軸２３と従動軸３２にも力が加わるが、ここでは簡略化して、図６に示すように、歯車を剛体と考え、歯車２２、３１に加わった力がそのまま軸２３、３２に加わると仮定する。そうすると、回転駆動時の従動歯車３１の位置は力Ｆにより理想位置からずれるため、歯車の噛合い状態にズレを生じ、十分な駆動力伝達が困難になり、振動や騒音、回転変動などの要因となる。コピー機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置では、回転体３３は現像ローラに該当するので、回転駆動時に現像ローラの軸が傾くことになる。すると、感光体との平行関係を保つことができなくなり、十分な現像機能を発揮することができず、画像には左右差のある濃度ムラが発生する。
【００１９】
そこで、本発明では、駆動ユニット２の駆動時において、図７に示すように、線分ＡＢの垂線に対して角度α−βだけ従動軸３２の回転方向に傾いた線上に、駆動ユニット２の非駆動時の従動軸３２の中心位置がある。このように、従動軸３２の中心位置を点Ｃに予め移動させておくことで、駆動ユニット２の駆動時に、従動軸３２の中心位置が最適な位置、すなわち点Ｂに移動し、両歯車２２、３１を理想の位置で噛み合わせることができ、歯車の噛合い精度が良好であり、振動や騒音、回転変動などを抑止した駆動力伝達を達成することができる。また、予め、従動歯車３１の位置を変更させておくだけでよいので、廉価である。
【００２０】
〔第２実施形態〕
図８は、本発明の駆動力伝達装置の第２実施形態を模式的に示している。
この第２実施形態は、第１実施形態と比べて、駆動ユニット２の駆動軸２３を固定部材２４で固定した点で異なる。固定部材２４としては、Ｌ字形の高剛性の部材が用いられる。例えば、ステンレスやアルミニウム合金を用いることができる。
このＬ字形の固定部材２４の長辺側の面が、駆動軸２３の端面と当接しており、駆動軸２３に反力Ｆ’が加わっても変形しないようにされている。なお、駆動軸２３の端面を押圧すると、回転駆動が抑制されるので、固定部材２４の組付けには、寸法的に十分に留意する必要がある。
このような構成にすることで、簡単な構成で駆動軸２３の変形が抑止され、振動や回転変動を抑制することができる。
【００２１】
〔第３実施形態〕
図９は、本発明の駆動力伝達装置の第３実施形態を模式的に示している。
この第３実施形態は、第２実施形態と比べて、固定部材の形状が相違する点で異なる。第２実施形態ではＬ字形の固定部材２４を用いたが、第３実施形態では棒状の固定部材２４Ａが駆動ユニット２の底面と側面とを結ぶように取り付けられ、トラス構造を形成している。また、固定部材２４Ａの傾きは、線分ＡＢの垂線に対して角度α−β傾いた方向に沿って配置されている。
このように配置すると、駆動ユニット２の駆動時に、駆動歯車２２に加わる反力Ｆ’の方向と固定部材２４Ａの長手方向とが同方向を向くため、固定部材２４Ａの撓みを抑止することができ、反力Ｆ’の影響による軸ズレを確実に防止することができる。なお、固定部材２４Ａの形状は、角材や丸棒、筒体など、種々の形状を採用することができる。
【００２２】
〔第４実施形態〕
図１０ないし図１３は、本発明の駆動力伝達装置の第４実施形態を説明するための図である。
この第４実施形態は、第１実施形態と比べて、歯車の形状が相違する点で異なる。第１実施形態では、駆動歯車２２及び従動歯車３１として、平歯車を用いた例について説明したが、第４実施形態の駆動歯車２２Ａ及び従動歯車３１Ａではハス歯歯車が用いられている。ハス歯歯車は平歯車と比べて伝達効率が高いが、歯が斜めに配置されているので、スラスト方向に沿った力が発生し、軸と歯車とが相互に摺動することがある。
【００２３】
図１０は、ハス歯歯車を噛み合わせた時の力の発生方向について示している。従動歯車３１Ａのハス歯は、ネジレ角がγである。ここで歯面にかかる力をＦａとした場合、ネジレ角γにより歯車には軸のスラスト方向にＦａｓｉｎγの力が加わる。図１１に示すように、駆動歯車２２Ａの駆動軸２３の中心位置である点Ａと、従動歯車３１Ａの従動軸３２の中心位置である点Ｂとを結ぶ線分ＡＢが、水平面に対して角度αの傾きを持つ場合には、従動歯車３１Ａの噛合わせ位置は従動軸３２より下側になる。図１２は、従動歯車３１Ａに軸のスラスト方向の力Ｆａｓｉｎγが働いた状態を示している。スラスト力Ｆａｓｉｎγにより従動歯車３１Ａは従動軸３２に対して角度λ傾くことになり、歯車の適切な噛合いが妨げられる。なお、従動軸３２に対する傾き角度λは、従動軸３２と従動歯車３１Ａとの隙間によって発生する。
そこで、第４実施形態では、図１３に示すように、駆動軸２３を駆動ユニット２に対して角度λ傾けて固定している。
このような構成にすると、駆動ユニット２の駆動時に、駆動歯車２２Ａと従動歯車３１Ａの噛合い時の歯の向きの角度差が解消され、振動や騒音、回転変動などが抑止される。
【００２４】
〔第５実施形態〕
図１４は、本発明の駆動力伝達装置の第５実施形態を模式的に示している。
この第５実施形態は、第１実施形態と比べて、ガイド板２５が設けられている点で異なる。このガイド板２５には両端が半円状の長穴２５ａが形成され、該長穴２５ａには従動軸３２が挿通されている。
この長穴２５ａは、駆動ユニット２の駆動時の従動軸３２の中心位置である点Ｂと、駆動ユニット２の非駆動時の従動軸３２の中心位置である点Ｃとの間を移動可能なように、線分ＡＢの垂線に対して角度α−β傾いた方向に沿って長穴２５ａが配置されるように、駆動ユニット２が組み立てられている。また、点Ｂの位置において、従動軸３２は長穴２５ａの一端で拘束されるように長穴２５ａは形成されている。
このように従動軸３２の位置を歯車回転時の従動歯車３１の歯面に加わる力によって所定位置からずれないように長穴２５ａの一端で従動軸３２を拘束することで、両歯車２２、３１を理想の位置で確実に噛み合わせることができ、歯車の噛合い精度が良好であり、振動や騒音、回転変動などが抑止される。また、駆動ユニット２の起動時に長穴２５ａをガイドとして従動軸３２が移動するため、駆動ユニット２の故障を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の駆動力伝達装置の第１実施形態を示す概略図である。
【図３】駆動歯車と従動歯車とが噛み合った状態を示す概略図である。
【図４】駆動歯車の圧力角を示す概略図である。
【図５】駆動歯車と従動歯車との噛合い時の歯車に加わる力を示す概略図である。
【図６】駆動歯車と従動歯車との噛合い時の歯車の軸に加わる力を示す概略図である。
【図７】駆動ユニット駆動前後における駆動軸の位置を示す概略図である。
【図８】本発明の駆動力伝達装置の第２実施形態を示す概略図である。
【図９】本発明の駆動力伝達装置の第３実施形態を示す概略図である。
【図１０】本発明の駆動力伝達装置の第４実施形態を説明するための図である。
【図１１】本発明の駆動力伝達装置の第４実施形態を説明するための図である。
【図１２】本発明の駆動力伝達装置の第４実施形態を説明するため図である。
【図１３】本発明の駆動力伝達装置の第４実施形態の要部を示す概略図である。
【図１４】本発明の駆動力伝達装置の第５実施形態の要部を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２６】
Ｌ 画像形成装置
Ｌ１ 画像形成ユニット
Ｌ２ 感光体
Ｌ３ 帯電装置
Ｌ４ 現像装置
Ｌ５ クリーニング装置
Ｌ６ 露光装置
Ｌ７ トナーカートリッジ
Ｌ８ 給紙装置
Ｌ９ クリーニング装置
Ｌ１０ 定着装置
Ｐ 用紙
Ｒ１ 転写ローラ
Ｒ２ 搬送ローラ
Ｒ３ レジストローラ
Ｒ４ 排紙ローラ
Ｒ５ ２次転写ローラ
Ｒ６〜Ｒ８ ローラ
１ 駆動力伝達装置
２ 駆動ユニット
２１ 駆動力発生手段
２２、２２Ａ 駆動歯車
２３ 駆動軸
２４、２４Ａ 固定部材
２５ ガイド板
２５ａ 長穴
３ 従動ユニット
３１、３１Ａ 従動歯車
３２ 従動軸
３３ 回転体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成に用いる駆動力伝達装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な機械に駆動力の伝達手段として歯車が採用されており、特に、コピー機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置に多数の歯車が用いられている。コピー機などのＯＡ機器は、近年、高画質化・高速処理化が進み、それに伴い歯車などの駆動力伝達部品には高耐久性や高精度化が求められている。しかし、画像形成装置の高速処理化に伴い歯車をより高速回転させる必要が生じ、歯車同士が噛み合う際の振動や騒音の増大が問題となってきた。また、画像形成装置には、小型化や駆動モータの設置数の削減化の要求もあり、その要求を満足させるべく歯車の使用個数が増加しており、これも振動や騒音の増加の要因となっている。
また、画像形成装置は、消耗品の交換を容易にするためや、故障を発生し難くするために、ユニット化された現像装置や転写装置などを製品本体に装着する構成になっており、駆動モータで発生した駆動力は現像装置や転写装置などの従動ユニットへ伝達される必要があり、その駆動力伝達部品として歯車が用いられている。
【０００３】
そして、駆動モータから各従動ユニットへ駆動力が伝達される際に、製品本体に対して従動ユニットが傾いて配置されていたり、歯車の軸芯ズレが発生していたり、又は従動ユニットが所定位置からずれて配置されていたりすると、歯車の噛合いにズレが生じ、駆動力の伝達を十分に行うことができなくなったり、軸の回転が不安定になったりするなどし、振動や回転変動の発生に繋がるという問題があった。
より具体的には、軸の回転が不安定になり回転変動が起こると、現像ローラと感光体との間隔が変わり、現像ローラや感光体の回転周期に応じたピッチ状の濃度ムラ、すなわちバンディングが画像に発生するという問題があった。また、振動が従動ユニットに伝播すると、レンズやミラーなどに振動が発生し、ビーム位置の変動を引き起こす。このビーム位置の変動もバンディングの要因となる。このように、製品本体からユニットに的確に駆動力を伝達することができなくなれば、高画質な画像形成を行うことができない。
【０００４】
ところで、歯車の連結をスムーズに行う手段として、例えば特許文献１が知られている。特許文献１では、ユニット挿入の際に本体側の歯車に対してユニット側の歯車の軸芯を外側にずらし、歯幅方向で重なり合う位置から軸芯を本体側の歯車の軸芯に近づけ係合させることで、軸と歯車のクリアランスやその前後の歯車とのバックラッシュを小さくし、回転変動や振動を少なくしている。
特許文献２では、歯車の歯面にかかるラジアル方向の力の作用線方向に沿って複数の位置決め手段を設けることにより、歯車噛合い時に発生するラジアル方向の力の影響を受けることなく、歯面の位置精度を保つことができ、振動や回転変動の発生を防止することができる。
特許文献３では、歯車をやま歯歯車とすることにより、スラスト力を受けることなく回転可能であり。ユニットと歯車との摺接を防止している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３０４０３０号公報
【特許文献２】特開２０００−１４７８５２号公報
【特許文献３】特開平８−１６０８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示されている技術では、装着位置とは平行でない位置において着脱可能なユニットがガイドされているため、回転軸が傾くことが懸念される。回転軸が傾いた状態で歯車の噛合わせを行うと振動や回転変動の発生を抑えることができない。また、歯車噛合い時に発生するラジアル力によっても、回転軸が傾くことが懸念される。
また、特許文献２に開示されている技術では画像形成装置の長時間の使用により、位置決め手段に負荷がかかることになり、位置決め手段の倒れや欠けが懸念される。また、ラジアル力は歯車の圧力角の影響により、噛合い位置における接線方向から圧力角度分傾いた方向に力が発生する。このため、ラジアル方向の作用線上で位置決めしても、実際には圧力角度分ずれた方向に力がかかるため、歯車の噛合い精度の低下を招く。
また、特許文献３では、スラスト方向の力を打ち消し合う、やま歯歯車を使用することを提案しているが、やま歯歯車は形状が複雑であるため、成型加工が困難であり十分な歯車の形状精度を確保することができないという問題がある。また、歯車の形状精度を確保するためには特殊な加工方法や材質にする必要があるなどコストの面の課題がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、歯車の噛合い精度が良好であり、振動や回転変動の発生がない構造を廉価に達成することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の駆動力伝達装置は、駆動力を発生する駆動力発生手段と、該駆動力により回転駆動される駆動歯車と、前記駆動力発生手段からの駆動力を前記駆動歯車に伝達する駆動軸とを有する駆動ユニットと、前記駆動歯車と噛み合って回転駆動する従動歯車と、該従動歯車を保持する従動軸と、該従動軸に固定された回転体とを有する従動ユニットと、を備える駆動力伝達装置であって、前記駆動ユニットの駆動時における駆動軸及び従動軸の中心位置をそれぞれ点Ａ及び点Ｂとし、線分ＡＢが水平面となす角度をα、駆動歯車の圧力角をβとした場合、線分ＡＢの垂線に対して角度α−βだけ従動軸の回転方向と反対方向に傾いた線上に、前記駆動ユニットの非駆動時の従動軸の中心位置があることを特徴とする。
また、本発明の駆動力伝達装置は、さらに、前記駆動軸を前記駆動ユニットに固定する固定部材を有することを特徴とする。
また、本発明の駆動力伝達装置は、さらに、前記固定部材は、線分ＡＢの垂線に対して角度α−β傾いた方向に沿って配置されていることを特徴とする。
また、本発明の駆動力伝達装置は、さらに、前記駆動歯車及び従動歯車はハス歯歯車であり、前記駆動ユニットの駆動時の従動軸の径方向と、従動歯車の径方向との角度差をλとした場合、前記駆動軸は駆動ユニットに対して角度λ傾けて固定されていることを特徴とする。
また、本発明の駆動力伝達装置は、さらに、前記従動軸は前記駆動ユニットに形成された長穴に挿通され、線分ＡＢの垂線に対して角度α−β傾いた方向に沿って前記長穴が配置されるように、駆動ユニットが組み立てられ、前記駆動ユニットの駆動時に従動軸が前記長穴の一端で移動が拘束された状態で、該従動軸の中心が点Ｂと一致することを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、上述のいずれかに記載の駆動力伝達装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記解決する手段としての駆動力伝達装置では、歯車の噛合い精度が良好であり、振動や回転変動の発生を抑止できる構造を廉価に達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１１】
図１は、本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。
図１に示すように、画像形成装置本体の内部において、矢印方向に無端移動する中間転写体Ｔを備え、その中間転写体Ｔの下部張架面に、４個の画像形成ユニットＬ１Ｙ、Ｌ１Ｃ、Ｌ１Ｍ、Ｌ１Ｋが配備されている。これら画像形成ユニットの番号に沿えたＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、扱うトナーの色と対応させているもので、Ｙはイエロー、Ｃはシアン、Ｍはマゼンタ、Ｋはブラックを意味している。画像形成ユニットに備えられ、中間転写体Ｔとともに回転する感光体Ｌ２に対向して中間転写体Ｔの内側にＲ１Ｙ、Ｒ１Ｃ、Ｒ１Ｍ、Ｒ１Ｋの転写ローラを沿えている。なお、被帯電体である感光体Ｌ２ＹからＬ２Ｋは同間隔で配置され、少なくとも画像形成時にはそれぞれ中間転写体Ｔとの張架部の一部と接触する。
図１において、画像形成装置の動作時に、不図示の駆動源により、矢印方向に回転するよう回転可能に支持された円筒状の感光体Ｌ２の周囲に、静電写真プロセスに従い帯電手段である帯電装置Ｌ３、現像装置Ｌ４、透明電極であるクリ−ニング部材Ｌ５、光源となる露光装置Ｌ６等の作像部材や中間転写体Ｔを介して転写ローラＲ１が配設されている。
感光体Ｌ２は、例えば直径３０〜１２０ｍｍ程度のアルミニウム円筒表面に光導電性物質である有機感光層（ＯＰＣ）を形成したものである。アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層を形成した感光体Ｌ２も採用可能である。またベルト状の感光体Ｌ２も採用できる。
【００１２】
露光装置Ｌ６は、各色毎の画像データ対応の光を、帯電装置Ｌ３で一様に帯電済みの各感光体Ｌ２の表面を走査し、静電潜像を形成する。露光装置はレーザ光とポリゴンミラーを用い、形成すべき画像データに応じて変調したビーム光によるレーザスキャン方式、又は発光素子としてＬＥＤ（発光ダイオード）アレイと結像素子の方式を採用できる。
帯電装置Ｌ３としてローラ帯電方式のほかに、感光体Ｌ２に非接触のチャージ方式も採用できる。
本実施例の現像は、トナーとキャリヤからなるン二成分現像剤を採用している現像方式である。負荷電の感光体Ｌ２に対しレーザビームにより各感光体Ｌ２の表面に形成された色毎の静電潜像は、感光体Ｌ２の帯電極性と同極性（マイナス極性）の所定の色のトナーで現像され、可視像となる反転現像が行われる。現像装置Ｌ４の構成の詳細説明については省略する。複数のローラＲ６、Ｒ７、Ｒ８により支持されて矢印方向に走行する、中間転写体Ｔが、感光体Ｌ２Ｙ、Ｌ２Ｃ、Ｌ２Ｍ、Ｌ２Ｋの上部に設けられている。この中間転写体Ｔは無端状で、各感光体Ｌ２の現像工程後の一部が接触するように張架、配置されている。また中間転写体Ｔの内周部には各感光体Ｌ２Ｙ、Ｌ２Ｃ、Ｌ２Ｍ、Ｌ２Ｋに対向させて１次転写ローラＲ１Ｙ、Ｒ１Ｃ、Ｒ１Ｍ、Ｒ１Ｋが設けられている。
中間転写体Ｔの外周部には、ローラＲ６に対向する位置にクリーニング装置Ｌ９が設けられている。このクリーニング装置Ｌ９は、中間転写体Ｔの表面に残留する不要なトナーや、紙粉などの異物を拭い去る。さらに、中間転写体Ｔの外周で、支持ローラの近傍には、２次転写ローラＲ５が設けてある。中間転写体Ｔと２次転写ローラＲ５の間に記録媒体（以下、用紙Ｐ）を通過させながら、２次転写ローラＲ５にバイアスを印加することで中間転写体Ｔが担持するトナー画像が用紙Ｐに転写される。２次転写ローラＲ５に印加される転写電流の極性は、トナーの極性と逆のプラス極性である。
【００１３】
画像形成装置Ｌの下側には、用紙を供給可能に収納した給紙装置Ｌ８が配備されており、確実に一枚だけが搬送ローラＲ２によりレジストローラＲ３に送られる。さらに、２次転写ローラＲ５を通過した用紙は記録体の搬送方向下流に備えられた定着装置Ｌ１０まで搬送される。
加熱手段を有する定着装置Ｌ１０はローラ内部にヒータを備えるタイプ、加熱されるベルトを走行させるベルト定着装置、また加熱の方式に誘導加熱を採用した定着装置Ｌ１０などが採用できる。定着装置Ｌ１０は、フルカラーとモノクロ画像、あるいは片面か両面かにより定着条件を制御したり、用紙Ｐの種類に応じて最適な定着条件となるよう、不図示の制御手段により制御される。定着後の用紙Ｐは、排紙ローラＲ４により、画像形成装置Ｌの上部に設けた排紙スタック部に排紙、スタックさせる。
未使用のトナーが収納された各色のトナーカートリッジＬ７Ｙ、Ｌ７Ｃ、Ｌ７Ｍ、Ｌ７Ｋが、着脱可能に感光体Ｌ２の上部の空間に収納される。図示しないモーノポンプやエアーポンプなどのトナー搬送手段により、各現像装置Ｌ４に必要に応じトナーを供給するようになっている。消耗の多いブラックトナー用のトナーカートリッジＬ７Ｋを、特に大容量としておくことも可能である。
【００１４】
上記の構成においてフルカラー画像を形成する動作について説明する。
本実施の形態では画像形成装置Ｌの構成から中間転写体Ｔに担持させた画像を用紙Ｐに、転写する場合は記録するべきデータが複数の頁になるケースでも、排紙スタック部上で頁が揃うように画像が用紙Ｐの下面に形成される。
画像形成装置１を稼動させると、中間転写体Ｔに接触している画像形成ユニットＬ１における感光体Ｌ２Ｙ、Ｌ２Ｃ、Ｌ２Ｍ、Ｌ２Ｋが回動する。まず、画像形成ユニットＬ１による画像形成から開始される。レーザとポリゴンミラー駆動の露光装置Ｌ６の作動により、イエロー用の画像データ対応の光が、帯電装置Ｌ３により一様帯電された感光体Ｌ２Ｙの表面に照射されて静電潜像が形成される。静電潜像は現像ローラによりイエロートナーで現像され、可視像となり、１次転写ローラＲ１の転写作用により感光体Ｌ２Ｙと同期して移動する中間転写体Ｔ上に静電的に１次転写される。このような潜像形成、現像、１次転写動作が感光体Ｌ２Ｃ、Ｌ２Ｍ、Ｌ２Ｋ側でもタイミングをとって順次同様に行われる。
この結果、中間転写体Ｔ上には、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色トナー画像が、順次重なり合ったフルカラートナー画像として担持され、中間転写体Ｔとともに矢印の方向に移動される。同時に給紙装置Ｌ８のなかの給紙カセットから、記録に使われる用紙Ｐがその供給のための搬送ローラＲ２により繰り出され搬送される。用紙Ｐの先端がレジストローラＲ３タイミングをとってレジストローラＲ３が回転し、用紙Ｐを転写領域に搬送する。
【００１５】
中間転写体Ｔ上のこのフルカラートナー画像は、中間転写体Ｔと同期して搬送される用紙Ｐの上面に、２次転写ローラＲ５による転写作用を受けて転写される。２次転写ローラＲ５に与えられるバイアスは、トナーの帯電極性と逆のプラス極性である。２次転写ローラＲ５にトナーと同極性のバイアスを印加して行うことも可能である。
その後、中間転写体Ｔの表面が、クリーニング装置Ｌ９によりクリーニングされる。また１次転写を終了した画像形成ユニットＬ１における感光体Ｌ２Ｙ、Ｌ２Ｃ、Ｌ２Ｍ、Ｌ２Ｋの表面に残留するトナーは透明電極から印加された逆極性のバイアスと光源から透明電極を介して照射された光を受けて電荷注入され注入電荷と逆極性のバイアスを印加された回収ブラシにより、各感光体Ｌ２の表面から除去される。回収ブラシに回収されたトナーは作像終了後の一定のタイミングでブラシに回収時と逆のバイアスを印加することで感光体Ｌ２上に吐き出され、帯電装置Ｌ３を通過して現像装置Ｌ４に回収され再使用される。この時、帯電装置Ｌ３は感光体Ｌ２から離れていることが望ましい。
中間転写体Ｔに重ねられて担持されていたトナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置Ｌ１０に向け移送される。用紙Ｐ上に重ねられていた各色のトナーが定着装置Ｌ１０の熱による定着作用を受け、溶融、混色されて完全にカラー画像となる。制御手段で画像に応じて定着装置Ｌ１０の使用する電力を最適に制御する場合もある。定着されたトナーも用紙上で完全に固着するまでは、搬送路のガイド部材等にこすられ、画像が欠落したり、乱れたりすることがあるので定着後の搬送にも注意が必要である。その後、排紙ローラＲ４により排紙スタック部に、画像面が下向きとなって排紙される。排紙スタック部では後の頁の記録物が順次上に重ねられるようにスタックされるので、頁順が揃う。
【００１６】
〔第１実施形態〕
図２は、本発明の駆動力伝達装置の第１実施形態を模式的に示している。
図２に示すように、この駆動力伝達装置１は、駆動ユニット２と従動ユニット３とを備えている。これらのユニット２、３は不図示の製品本体にネジ止めなどにより固定されている。駆動ユニット２は、駆動力を発生する電気モータなどの駆動力発生手段２１と、該駆動力により回転駆動される駆動歯車２２と、駆動力発生手段２１からの駆動力を駆動歯車２２に伝達する駆動軸２３と、を備えている。駆動歯車２２には、第１実施形態では平歯車が用いられており、駆動軸２３に固定されている。従動ユニット３は、駆動歯車２２と噛み合って回転駆動する従動歯車３１と、該従動歯車３１を保持する従動軸３２と、該従動軸３２に固定された回転体３３とを備えている。
そして、駆動力発生手段２１で発生した駆動力は、駆動軸２３を介して駆動歯車２２に伝達される。この駆動歯車２２には従動歯車３１が噛み合っているため、駆動力は従動歯車３１に伝達され、さらに従動軸３２を介して回転体３３に伝達される。
【００１７】
この駆動力伝達装置１は、コピー機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置に適用される。この場合の回転体３３は、現像ローラとなる。回転駆動力を発生する駆動力発生手段２１は、不図示の電気回路により、回転数の設定が可能とされ、回転速度を自由に変化させることができる。
駆動歯車２２及び従動歯車３１には、多数の歯が歯車の周方向に沿って形成されており、歯数は歯車毎に任意に決められている。例えば、駆動歯車２２の歯数を５０歯とし、従動歯車３１の歯数を１００歯とすることができる。この場合、駆動歯車２２が２回転すると、従動歯車３１は１回転する。第１実施形態では、歯車同士を好適に噛み合わせるために、駆動歯車２２と従動歯車３１の歯の形状及び大きさは等しくされている。
図３は、駆動歯車２２と従動歯車３１とが噛み合った時の状態を示している。駆動歯車２２と駆動軸２３は同心円であり、従動歯車３１と従動軸３２も同心円である。もし同心円でない場合は、両歯車の軸に大きな負荷が加わり、回転変動が発生する。図３では、駆動ユニット２の駆動時における駆動軸２３及び従動軸３２の中心位置をそれぞれ点Ａ及び点Ｂとし、線分ＡＢが水平面となす角度をαとしている。
【００１８】
駆動歯車２２の回転駆動力を受けるには従動歯車３１の歯の接触面は、駆動歯車２２の径方向に沿うことが理想であるが、歯車の歯の形状には、図４に示すように、圧力角βがあるために理想の駆動力伝達を行うことができない。実際の回転時には、図５に示すように、従動歯車３１は円形状の歯車の接線方向に対して角度α−β傾いた方向に力Ｆを受けることになる。また、駆動歯車２２は反力Ｆ’を受けることになる。
このように駆動歯車２２及び従動歯車３１に力が加わるため、駆動軸２３と従動軸３２にも力が加わるが、ここでは簡略化して、図６に示すように、歯車を剛体と考え、歯車２２、３１に加わった力がそのまま軸２３、３２に加わると仮定する。そうすると、回転駆動時の従動歯車３１の位置は力Ｆにより理想位置からずれるため、歯車の噛合い状態にズレを生じ、十分な駆動力伝達が困難になり、振動や騒音、回転変動などの要因となる。コピー機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置では、回転体３３は現像ローラに該当するので、回転駆動時に現像ローラの軸が傾くことになる。すると、感光体との平行関係を保つことができなくなり、十分な現像機能を発揮することができず、画像には左右差のある濃度ムラが発生する。
【００１９】
そこで、本発明では、駆動ユニット２の駆動時において、図７に示すように、線分ＡＢの垂線に対して角度α−βだけ従動軸３２の回転方向に傾いた線上に、駆動ユニット２の非駆動時の従動軸３２の中心位置がある。このように、従動軸３２の中心位置を点Ｃに予め移動させておくことで、駆動ユニット２の駆動時に、従動軸３２の中心位置が最適な位置、すなわち点Ｂに移動し、両歯車２２、３１を理想の位置で噛み合わせることができ、歯車の噛合い精度が良好であり、振動や騒音、回転変動などを抑止した駆動力伝達を達成することができる。また、予め、従動歯車３１の位置を変更させておくだけでよいので、廉価である。
【００２０】
〔第２実施形態〕
図８は、本発明の駆動力伝達装置の第２実施形態を模式的に示している。
この第２実施形態は、第１実施形態と比べて、駆動ユニット２の駆動軸２３を固定部材２４で固定した点で異なる。固定部材２４としては、Ｌ字形の高剛性の部材が用いられる。例えば、ステンレスやアルミニウム合金を用いることができる。
このＬ字形の固定部材２４の長辺側の面が、駆動軸２３の端面と当接しており、駆動軸２３に反力Ｆ’が加わっても変形しないようにされている。なお、駆動軸２３の端面を押圧すると、回転駆動が抑制されるので、固定部材２４の組付けには、寸法的に十分に留意する必要がある。
このような構成にすることで、簡単な構成で駆動軸２３の変形が抑止され、振動や回転変動を抑制することができる。
【００２１】
〔第３実施形態〕
図９は、本発明の駆動力伝達装置の第３実施形態を模式的に示している。
この第３実施形態は、第２実施形態と比べて、固定部材の形状が相違する点で異なる。第２実施形態ではＬ字形の固定部材２４を用いたが、第３実施形態では棒状の固定部材２４Ａが駆動ユニット２の底面と側面とを結ぶように取り付けられ、トラス構造を形成している。また、固定部材２４Ａの傾きは、線分ＡＢの垂線に対して角度α−β傾いた方向に沿って配置されている。
このように配置すると、駆動ユニット２の駆動時に、駆動歯車２２に加わる反力Ｆ’の方向と固定部材２４Ａの長手方向とが同方向を向くため、固定部材２４Ａの撓みを抑止することができ、反力Ｆ’の影響による軸ズレを確実に防止することができる。なお、固定部材２４Ａの形状は、角材や丸棒、筒体など、種々の形状を採用することができる。
【００２２】
〔第４実施形態〕
図１０ないし図１３は、本発明の駆動力伝達装置の第４実施形態を説明するための図である。
この第４実施形態は、第１実施形態と比べて、歯車の形状が相違する点で異なる。第１実施形態では、駆動歯車２２及び従動歯車３１として、平歯車を用いた例について説明したが、第４実施形態の駆動歯車２２Ａ及び従動歯車３１Ａではハス歯歯車が用いられている。ハス歯歯車は平歯車と比べて伝達効率が高いが、歯が斜めに配置されているので、スラスト方向に沿った力が発生し、軸と歯車とが相互に摺動することがある。
【００２３】
図１０は、ハス歯歯車を噛み合わせた時の力の発生方向について示している。従動歯車３１Ａのハス歯は、ネジレ角がγである。ここで歯面にかかる力をＦａとした場合、ネジレ角γにより歯車には軸のスラスト方向にＦａｓｉｎγの力が加わる。図１１に示すように、駆動歯車２２Ａの駆動軸２３の中心位置である点Ａと、従動歯車３１Ａの従動軸３２の中心位置である点Ｂとを結ぶ線分ＡＢが、水平面に対して角度αの傾きを持つ場合には、従動歯車３１Ａの噛合わせ位置は従動軸３２より下側になる。図１２は、従動歯車３１Ａに軸のスラスト方向の力Ｆａｓｉｎγが働いた状態を示している。スラスト力Ｆａｓｉｎγにより従動歯車３１Ａは従動軸３２に対して角度λ傾くことになり、歯車の適切な噛合いが妨げられる。なお、従動軸３２に対する傾き角度λは、従動軸３２と従動歯車３１Ａとの隙間によって発生する。
そこで、第４実施形態では、図１３に示すように、駆動軸２３を駆動ユニット２に対して角度λ傾けて固定している。
このような構成にすると、駆動ユニット２の駆動時に、駆動歯車２２Ａと従動歯車３１Ａの噛合い時の歯の向きの角度差が解消され、振動や騒音、回転変動などが抑止される。
【００２４】
〔第５実施形態〕
図１４は、本発明の駆動力伝達装置の第５実施形態を模式的に示している。
この第５実施形態は、第１実施形態と比べて、ガイド板２５が設けられている点で異なる。このガイド板２５には両端が半円状の長穴２５ａが形成され、該長穴２５ａには従動軸３２が挿通されている。
この長穴２５ａは、駆動ユニット２の駆動時の従動軸３２の中心位置である点Ｂと、駆動ユニット２の非駆動時の従動軸３２の中心位置である点Ｃとの間を移動可能なように、線分ＡＢの垂線に対して角度α−β傾いた方向に沿って長穴２５ａが配置されるように、駆動ユニット２が組み立てられている。また、点Ｂの位置において、従動軸３２は長穴２５ａの一端で拘束されるように長穴２５ａは形成されている。
このように従動軸３２の位置を歯車回転時の従動歯車３１の歯面に加わる力によって所定位置からずれないように長穴２５ａの一端で従動軸３２を拘束することで、両歯車２２、３１を理想の位置で確実に噛み合わせることができ、歯車の噛合い精度が良好であり、振動や騒音、回転変動などが抑止される。また、駆動ユニット２の起動時に長穴２５ａをガイドとして従動軸３２が移動するため、駆動ユニット２の故障を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の駆動力伝達装置の第１実施形態を示す概略図である。
【図３】駆動歯車と従動歯車とが噛み合った状態を示す概略図である。
【図４】駆動歯車の圧力角を示す概略図である。
【図５】駆動歯車と従動歯車との噛合い時の歯車に加わる力を示す概略図である。
【図６】駆動歯車と従動歯車との噛合い時の歯車の軸に加わる力を示す概略図である。
【図７】駆動ユニット駆動前後における駆動軸の位置を示す概略図である。
【図８】本発明の駆動力伝達装置の第２実施形態を示す概略図である。
【図９】本発明の駆動力伝達装置の第３実施形態を示す概略図である。
【図１０】本発明の駆動力伝達装置の第４実施形態を説明するための図である。
【図１１】本発明の駆動力伝達装置の第４実施形態を説明するための図である。
【図１２】本発明の駆動力伝達装置の第４実施形態を説明するため図である。
【図１３】本発明の駆動力伝達装置の第４実施形態の要部を示す概略図である。
【図１４】本発明の駆動力伝達装置の第５実施形態の要部を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２６】
Ｌ 画像形成装置
Ｌ１ 画像形成ユニット
Ｌ２ 感光体
Ｌ３ 帯電装置
Ｌ４ 現像装置
Ｌ５ クリーニング装置
Ｌ６ 露光装置
Ｌ７ トナーカートリッジ
Ｌ８ 給紙装置
Ｌ９ クリーニング装置
Ｌ１０ 定着装置
Ｐ 用紙
Ｒ１ 転写ローラ
Ｒ２ 搬送ローラ
Ｒ３ レジストローラ
Ｒ４ 排紙ローラ
Ｒ５ ２次転写ローラ
Ｒ６〜Ｒ８ ローラ
１ 駆動力伝達装置
２ 駆動ユニット
２１ 駆動力発生手段
２２、２２Ａ 駆動歯車
２３ 駆動軸
２４、２４Ａ 固定部材
２５ ガイド板
２５ａ 長穴
３ 従動ユニット
３１、３１Ａ 従動歯車
３２ 従動軸
３３ 回転体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力を発生する駆動力発生手段と、該駆動力により回転駆動される駆動歯車と、前記駆動力発生手段からの駆動力を前記駆動歯車に伝達する駆動軸とを有する駆動ユニットと、
前記駆動歯車と噛み合って回転駆動する従動歯車と、該従動歯車を保持する従動軸と、該従動軸に固定された回転体とを有する従動ユニットと、
を備える駆動力伝達装置であって、
前記駆動ユニットの駆動時における駆動軸及び従動軸の中心位置をそれぞれ点Ａ及び点Ｂとし、線分ＡＢが水平面となす角度をα、駆動歯車の圧力角をβとした場合、線分ＡＢの垂線に対して角度α−βだけ従動軸の回転方向に傾いた線上に、前記駆動ユニットの非駆動時の従動軸の中心位置がある
ことを特徴とする駆動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動力伝達装置において、
前記駆動軸を前記駆動ユニットに固定する固定部材を有する
ことを特徴とする駆動力伝達装置。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動力伝達装置において、
前記固定部材は、線分ＡＢの垂線に対して角度α−β傾いた方向に沿って配置されている
ことを特徴とする駆動力伝達装置。
【請求項４】
請求項１に記載の駆動力伝達装置において、
前記駆動歯車及び従動歯車はハス歯歯車であり、
前記駆動ユニットの駆動時の従動軸の径方向と、従動歯車の径方向との角度差をλとした場合、
前記駆動軸は駆動ユニットに対して角度λ傾けて固定されている
ことを特徴とする駆動力伝達装置。
【請求項５】
請求項１に記載の駆動力伝達装置において、
前記従動軸は前記駆動ユニットに形成された長穴に挿通され、線分ＡＢの垂線に対して角度α−β傾いた方向に沿って前記長穴が配置されるように、駆動ユニットが組み立てられ、
前記駆動ユニットの駆動時に従動軸が前記長穴の一端で移動が拘束された状態で、該従動軸の中心が点Ｂと一致する
ことを特徴とする駆動力伝達装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の駆動力伝達装置を備える
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
駆動力を発生する駆動力発生手段と、該駆動力により回転駆動される駆動歯車と、前記駆動力発生手段からの駆動力を前記駆動歯車に伝達する駆動軸とを有する駆動ユニットと、
前記駆動歯車と噛み合って回転駆動する従動歯車と、該従動歯車を保持する従動軸と、該従動軸に固定された回転体とを有する従動ユニットと、
を備える駆動力伝達装置であって、
前記駆動ユニットの駆動時における駆動軸及び従動軸の中心位置をそれぞれ点Ａ及び点Ｂとし、線分ＡＢが水平面となす角度をα、駆動歯車の圧力角をβとした場合、線分ＡＢの垂線に対して角度α−βだけ従動軸の回転方向に傾いた線上に、前記駆動ユニットの非駆動時の従動軸の中心位置がある
ことを特徴とする駆動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動力伝達装置において、
前記駆動軸を前記駆動ユニットに固定する固定部材を有する
ことを特徴とする駆動力伝達装置。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動力伝達装置において、
前記固定部材は、線分ＡＢの垂線に対して角度α−β傾いた方向に沿って配置されている
ことを特徴とする駆動力伝達装置。
【請求項４】
請求項１に記載の駆動力伝達装置において、
前記駆動歯車及び従動歯車はハス歯歯車であり、
前記駆動ユニットの駆動時の従動軸の径方向と、従動歯車の径方向との角度差をλとした場合、
前記駆動軸は駆動ユニットに対して角度λ傾けて固定されている
ことを特徴とする駆動力伝達装置。
【請求項５】
請求項１に記載の駆動力伝達装置において、
前記従動軸は前記駆動ユニットに形成された長穴に挿通され、線分ＡＢの垂線に対して角度α−β傾いた方向に沿って前記長穴が配置されるように、駆動ユニットが組み立てられ、
前記駆動ユニットの駆動時に従動軸が前記長穴の一端で移動が拘束された状態で、該従動軸の中心が点Ｂと一致する
ことを特徴とする駆動力伝達装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の駆動力伝達装置を備える
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１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−１０３８４０（Ｐ２００９−１０３８４０Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７４４５２（Ｐ２００７−２７４４５２）
【出願日】平成１９年１０月２２日（２００７．１０．２２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２２日（２００７．１０．２２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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