JP2010196728A - 歯車及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】補強部材による樹脂製の歯車本体の変形を抑制し、効率的に駆動を伝達すると共に回転剛性を高めることが可能な歯車及びそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１００の現像ユニット３ａ〜３ｄに配置された現像ローラ２１を駆動するための第２歯車４２は、樹脂製の歯車本体４５と、歯車本体４５のボス４５ｂの外周面に内周部としての嵌合穴４６ａが圧入されて歯車本体４５に装着される補強部材４６とを有している。歯車本体４５にはリム４５ｃから径方向中心側に向かって突出するリブ４５ｄが形成され、補強部材４６の外径はリム４６の内径よりも小さく形成され、補強部材４６の外周部におけるリブ４５ｄと対向する位置には、リブ４５ｄと周方向には当接可能であるが径方向には所定の隙間Ｄを隔てて当接が規制される切り欠き部４６ｃが形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、駆動を伝達するための歯車及びそれを利用した画像形成装置に関する。

従来、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置においては、種々の回転部材が使用されている。かかる回転部材を回転させるためには、駆動モータ（図示せず）等の駆動源から各回転部材へ駆動を伝達する必要がある。そのため、高速回転する駆動モータと連結する歯車から、減速比を大きくするために多段の歯車を配設し、各回転部材に至るまでに回転速度を減速している。

例えば、図９に示すように、駆動モータ（図示せず）と連結された歯車３１に歯車３２、さらに歯車３２に歯車３３が連結された場合、歯車３１が図の時計回りに回転（矢印方向）すると、歯車３２及び歯車３３に回転駆動が伝達され、歯車３２は図の反時計回りに回転（矢印方向）し、歯車３３は図の時計回りに回転（矢印方向）する。

一般に、歯車に伝達された駆動は、一の歯からリム、ウエブを伝わり、再び他の歯で次の歯車に伝達されるか、或いはウエブからボスを経由して回転軸に回転力として伝達される。このような歯車として、コスト、静音、簡易潤滑が可能等の理由で、樹脂製の歯車が用いられることが多い。

かかる樹脂製歯車は、歯やリムにおける音の吸収や回転伝達の安定性という点では金属製歯車よりも優れている。しかし、樹脂製歯車のウエブの剛性は、金属製歯車よりも低いため、回転剛性の点で金属製歯車に劣る傾向にある。特に、ウエブの内周部に形成されたボスに平行ピンを貫通させて回転軸と連結する場合、金属製歯車の方が応力集中によるウエブの撓みが少ないため、剛性が低下し難い。

そこで、歯車本体と、該歯車本体よりも機械的強度の大きい金属製の補強部材と、を有する歯車が用いられている。図１０（ａ）は従来の歯車に用いられる歯車本体及び補強部材を示す外観斜視図であり、図１０（ｂ）は、従来の歯車を組み立てた状態を示す外観斜視図である。図１０（ａ）に示すように、歯車３２は、樹脂製の歯車本体３５と、金属製の補強部材３６とから構成されている。

また、歯車本体３５は、円盤状のウエブ３５ａと、ウエブ３５ａの内周部に形成されたボス３５ｂと、ウエブ３５ａの外周部に形成され平歯やはすば等の歯（ここでは平歯）を有するリム３５ｃと、から構成されている。また、ウエブ３５ａは、ボス３５ｂ及びリム３５ｃよりも肉薄に形成されている。

補強部材３６は、歯車本体３５のウエブ３５ａに嵌め込まれるように略円形板状に形成され、補強部材３６の中心部には内周部としての嵌合穴３６ａが形成され、嵌合穴３６ａには、ボス３５ｂの外周面に対して圧入されるように突起部３６ａａが形成されている。補強部材３６の外周部には、リム３５ｃの内周面に対して圧入されるように突起部３６ｂが、周方向に所定の間隔を隔てて形成されている。そして、歯車本体３５のウエブ３５ａに補強部材３６を圧入することにより、補強部材３６の内周部及び外周部が歯車本体３５のボス３５ｂ及びリム３５ｃと嵌め合い、図１０（ｂ）に示すように歯車３２を組み立てることができる。

しかし、このように歯車本体に補強部材を嵌め込むと、歯車本体が補強部材の熱膨張等に起因して変形し、回転伝達力の変動が生じるおそれがある。そこで、例えば特許文献１には、円盤状の基板部の外周部に斜歯が形成された歯部を有する歯車本体と、基板部の少なくとも一方の側面に三箇所の接触部で接して固定されることで歯車本体を補強する補強部材と、を備えることにより、補強部材に起因する変形を抑えると共に、回転力を伝達する際の変形を抑制する方法が開示されている。

特開２００８−０１４４３８号公報

しかし、特許文献１のように歯車本体に補強部材をビス止めすると、ビス穴による真円度の低下等により歯車本体が変形するおそれがある。また、前述の補強部材３６を歯車本体３５に圧入すると、図１１の領域Ｓ１に示すように、リム３５ｃにおける突起部３６ｂの圧入部において、リム３５ｃが補強部材３６により径方向外側へ押圧されて変形し、歯の形状やピッチが変形する可能性がある。

かかる場合、歯車３２が一の歯車（例えば図９の歯車３１）と精度良く噛合っても、もう一方の歯車（例えば図９の歯車３３）との噛合い精度が低下するおそれがある。さらに、樹脂製の歯車本体と金属製の補強部材との線膨張率の違いにより、補強部材が熱膨張等すると、歯車本体のビス止め部や圧入部が圧迫され、噛合い精度を低下させるどころか、クリープ破壊を起こす要因ともなり得る。

一方、このような歯車では、樹脂性歯車本体と金属製補強部材との接点において荷重（駆動）を伝達することが可能である。従って、荷重接点の配置は重要な問題となる。かかる荷重接点を回転中心から遠くすれば、小さい力で荷重を伝達することができ、駆動伝達効率を向上させることが可能となるため、歯車本体の変形量も少なくすることが可能となる。また、特にウエブを有する歯車においても歯車本体の回転剛性を高めることが可能となる。しかし、かかる問題に関し、特許文献１には何ら開示されていない。

本発明は、上記問題点に鑑み、補強部材による樹脂製の歯車本体の変形を抑制し、効率的に駆動を伝達すると共に回転剛性を高めることが可能な歯車及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、駆動を伝達するためのものであり、中心部に回転軸が嵌め込まれるボス部と、該ボスの外周方向に同心円状に形成され外周部に歯部を有するリム部と、前記ボス部及び前記リム部の間を連結する薄肉状のウエブ部とが一体に形成された樹脂製の歯車本体と、前記歯車本体に装着される補強部材と、を有する歯車であって、前記リム部の内周部には、周方向に所定間隔を隔て且つ径方向中心側に向かって突出部が形成されており、前記補強部材は、略円形平板状から成り、前記補強部材の中心部には、嵌合穴が形成され、該嵌合穴と前記ボスとの嵌め合いにより前記補強部材が歯車本体に装着され、前記補強部材の外径は前記リム部の内径よりも小さく且つ前記補強部材の外周面は前記リム部とは当接せず、前記補強部材の外周部における前記突出部と対向する位置には、前記突出部に対して前記周方向には当接可能であるが、前記径方向には前記突出部との間に所定の隙間が設けられて当接が規制される切り欠き部が形成されたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の歯車において、前記突出部及び切り欠き部は、前記径方向に延設され、且つ前記突出部の側面部に対して前記切り欠き部が周方向に一定の面で当接可能に形成されたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の歯車において、前記突出部及び切り欠き部は、前記歯車本体とは垂直方向に見て前記径方向を長手方向とする略矩形状に形成されたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の歯車において、前記歯車は、画像形成部に配置される像担持体、トナー担持体及びトナー供給部材の少なくとも１つに対して駆動を伝達するためのものであることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の歯車を備えた画像形成装置である。

本発明の第１の構成によれば、歯車本体のリム部の内周部に、周方向に所定間隔を隔て且つ径方向中心側に向かって突出部を形成し、補強部材を、略円形平板状から構成し、補強部材の中心部に嵌合穴を形成し、該嵌合穴と該補強部材の内周部とボス部との嵌め合いにより補強部材が歯車本体に装着されることとし、補強部材の外径をリム部の内径よりも小さく且つ補強部材の外周面がリム部とは当接しないよう構成し、補強部材の外周部における突出部と対向する位置に、突出部に対して周方向には当接可能であるが、径方向には突出部との間に所定の隙間が設けられて当接が規制される切り欠き部を形成することができる。

これにより、歯車本体のリム部及び突出部に対して径方向に補強部材を当接させないため、補強部材の圧入や熱膨張等による歯車本体の変形を防止することができる。また、切り欠き部が突出部に対して周方向には当接可能であるため、回転中心から遠い歯車本体の外周部で回転駆動を伝達することができ、効率的に駆動を伝達し、回転剛性も高めることができる。従って、補強部材による樹脂製の歯車本体の変形を抑制し、効率的に駆動を伝達すると共に歯車の回転剛性を高めることができる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の歯車において、突出部及び切り欠き部を、径方向に延設し、且つ突出部の側面部に対して切り欠き部が周方向に一定の面で当接可能に形成することにより、より確実に駆動を伝達することが可能となる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の歯車において、突出部及び切り欠き部を、歯車本体とは垂直方向に見て径方向を長手方向とする略矩形状に形成することにより、より確実に駆動を伝達すると共に、径方向の隙間をより十分に確保することが可能となる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第１〜第３のいずれかの構成の歯車において、歯車を、画像形成部に配置される像担持体、トナー担持体及びトナー供給部材の少なくとも１つに対して駆動を伝達するための歯車とすることにより、より高精度な噛合いが要求される画像形成部においても十分に高精度な駆動伝達を図ることができる。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第１〜第４のいずれかの構成の歯車を備えた画像形成装置とすることにより、画像ムラの抑制された画像形成を行うことが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る歯車が搭載されたタンデム型カラー画像形成装置の構成を示す概略図 本実施形態の歯車の画像形成部における配置を示す外観斜視図 本実施形態の歯車に用いられる歯車本体及び補強部材を示す外観斜視図 本実施形態の歯車が組み立てられた状態を示す外観斜視図 本実施形態の歯車におけるリブ及び切り欠き部周辺の構成を示す部分拡大側面図 本実施形態の歯車の連結状態を示す外観斜視図 本発明の第２実施形態に係る歯車のリブ及び切り欠き部周辺の構成を示す部分拡大側面図 本発明の第３実施形態に係る歯車のリブ及び切り欠き部周辺の構成を示す部分拡大側面図 従来の歯車の連結状態を示す側面図 従来の歯車を示す図であって、図１０（ａ）は歯車に用いられる歯車本体及び補強部材を示す外観斜視図であり、図１０（ｂ）は、歯車が組み立てられた状態を示す外観斜視図 従来の歯車本体の外周部に補強部材が圧入された状態を示す部分拡大斜視図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る歯車が搭載されたタンデム型カラー画像形成装置の構成を示す概略図である。画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（ブラック、マゼンタ、シアン及びイエロー）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりブラック、マゼンタ、シアン及びイエローの画像を順次形成する。

この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム（像担持体）１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、駆動手段（図示せず）により図１において反時計回り（矢印方向）に回転しながら各画像形成部に隣接して移動する搬送ベルト５０によって搬送された用紙Ｐ上に順次転写され、さらに、定着部７において用紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される用紙Ｐは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ対１２ｂを介して各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄへと搬送される。搬送ベルト５０には誘電体樹脂製のシートが用いられ、そのフランジ部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。また、従動ローラ１０の上流側には搬送ベルト５０に付着したトナーを除去するためのクリーニングブレード１９が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び上方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を個別に露光するＬＥＤヘッド４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像ユニット（現像手段）３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング部５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。

ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いでＬＥＤヘッド４ａ〜４ｄによって光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像ユニット３ａ〜３ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄに対向配置された現像ローラ２１（トナー担持体、図２参照）を備えている。また、現像ユニット３ａ〜３ｄには、それぞれブラック、マゼンタ、シアン及びイエローの各色のトナーが補給装置（図示せず）によって所定量充填されている。

このトナーは、例えば正極性の磁性トナーであり、現像ユニット３ａ〜３ｄの現像ローラ２１から感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、ＬＥＤヘッド４ａ〜４ｄからの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。なお、感光体ドラム１ａ〜１ｄ及び現像ユニット３ａ〜３ｄの駆動伝達については後述する。

そして、搬送ベルト５０に所定の転写電圧で電界が付与された後、転写ローラ６ａ〜６ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のマゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックのトナー像が搬送ベルト５０に搬送された用紙Ｐ上に転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング部５ａ〜５ｄにより除去される。

搬送ベルト５０は、従動ローラ１０及び駆動ローラ１１に掛け渡されており、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１１の回転に伴い搬送ベルト５０が反時計回りに回転を開始すると、用紙Ｐがレジストローラ対１２ｂから所定のタイミングで画像形成部Ｐａ〜Ｐｄへ搬送され、各画像形成部において搬送ベルト５０とのニップ部において用紙Ｐ上に順次画像が転写され、フルカラー画像が形成される。トナー像が転写された用紙Ｐは定着部７へと搬送される。

定着部７に搬送された用紙Ｐは、定着ローラ対１３のニップ部（定着ニップ部）を通過する際に加熱及び加圧されてトナー像が用紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｐは、排出ローラ１５によって排出トレイ１７に排出される。

図２は、本実施形態の歯車の画像形成部における配置を示す外観斜視図である。なお、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色における感光体ドラム１ａ〜１ｄ及び現像ユニット３ａ〜３ｄの構成は全く同様であるため、図２では、感光体ドラム１ａ及び現像ユニット３ａについてのみ示した、以下、感光体ドラム１ａ及び現像ユニット３ａに適用される歯車について説明する。

図２に示すように、現像ユニット３ａには、現像ローラ２１と、現像ローラ２１に対し感光体ドラム１ａと反対側に対向配置された磁気ローラ（トナー供給部材）２２と、が設けられている。磁気ローラ２２表面には、磁力によりトナーが付着するようになっている。また、図中時計回りに回転する感光体ドラム１ａに対し、現像ローラ２２は反時計回り、磁気ローラ２３は時計回りに回転するようになっている。

感光体ドラム１ａ、現像ローラ２１及び磁気ローラ２２が回転し、磁気ローラ２２及び現像ローラ２１に図示しない電源からバイアスが印加されると、現像ユニット３ａ内において磁気ローラ２２表面に付着したトナーは、磁気ローラ２２及び現像ローラ２１間の電位差により現像ローラ２１表面に移動する。現像ローラ２１表面に移動したトナーは、現像ローラ２１及び感光体ドラム１ａ間の電位差により、感光体ドラム１ａ表面に移動する。これにより、前述の通り感光体ドラム１ａ上にトナー像が形成される。

感光体ドラム１ａは、図示しない駆動モータ等により駆動されるようになっており、駆動モータからの駆動が感光体ドラム１ａの回転軸に設けられた第１歯車４１を介して伝えられるようになっている。現像ローラ２１の回転軸には第２歯車（歯車）４２、磁気ローラ２２の回転軸には第３歯車４３が設けられており、第２歯車４２は第１歯車４１と連結され、第３歯車４３は第２歯車４２と連結されている。

第１歯車４１が図中時計回りに回転すると、第１歯車４１から駆動を伝達された第２歯車４２が反時計回りに回転し、第２歯車４２が反時計回りに回転すると、第２歯車４２から駆動を伝達された第３歯車４３が時計回りに回転するようになっている。このように、第１歯車４１が受けた回転駆動（駆動）は、第２歯車４２及び第３歯車４３に伝達される。なお、ここでは第１歯車４１及び第３歯車４３は、図９に従来例として示す歯車と同様の構成のため、以下、第２歯車４２の構成について説明する。

図３は、本実施形態の歯車に用いられる歯車本体及び補強部材を示す外観斜視図であり、図４は、本実施形態の歯車が組み立てられた状態を示す外観斜視図であり、図５は、本実施形態の歯車におけるリブ及び切り欠き部周辺の構成を示す拡大側面図であり、図６は、本実施形態の歯車の連結状態を示す外観斜視図である。図２と共通する部分には共通する符号を付して説明を省略する。

図３に示すように、第２歯車４２は、樹脂製の歯車本体４５と、金属製の補強部材４６とから構成されている。歯車本体４５は、基板部としての略円盤状から成り薄肉状のウエブ（ウエブ部）４５ａを有しており、ウエブ４５ａの内周部にはボス（ボス部）４５ｂが形成されている。ボス部４５ｂには、現像ローラ２１（図２参照）の回転軸（図示しない）が嵌め込まれる。

ボス４５ｂの外周面には、後述するように補強部材４６の内周部に形成された突起部４６ａａが圧入されるようになっており、ボス４５ｂと突起部４６ａａとが嵌め合うことにより、図４に示すように補強部材４６が歯車本体４５に固定（装着）されるようになっている。一方、図３に示すように、ウエブ４５ａの外周部には、平歯（歯部）を有するリム（リム部）４５ｃが形成されており、リム４５ｃの内側部には、周方向に所定の第１の間隔（所定の間隔）を隔て且つ径方向中心側に向かってリブ（突出部）４５ｄが突設されている。

リブ４５ｄは、ウエブ４５ａ上に沿って形成され、ウエブ４５ａからウエブ４５ａとは垂直方向に対しても突出している。また、リブ４５ｄは、径方向を長手方向とする略平たい直方体状、すなわち、ウエブ４５ａとは垂直方向（歯車本体４５とは垂直方向）に見て径方向を長手方向とする略矩形状に形成されている。また、リブ４５ｄは、ここでは周方向に略等間隔に１２個形成されている。

金属製の補強部材４６は、略円形板状から成り、その外径は、歯車本体４５のリム４５ｃの内径よりも小さく形成されている。また、補強部材４６の外周面とリム４５ｃの内周面との間には、径方向に所定の第１の隙間Ｃ（図５参照）が形成されており、これにより、補強部材４６の外周面は、径方向にリム４５ｃと当接しないようになっている。加えて、補強部材４６の外径は、補強部材４６が熱膨張等しても径方向に補強部材４６の外周面がリム４６と当接しないような長さに設定されている。

補強部材４６の中心部には内周部としての嵌合穴４６ａが形成されており、嵌合穴４６ａには、周方向に所定の第２の間隔で突起部４６ａａが形成されている。突起部４６ａａは、歯車本体４５のボス４５ｂの外周面に対して圧入されるようになっている。そして、ボス４５ｂの外周面に突起部４６ａａが圧入されると、ボス４５ｄと嵌合穴４６ａが嵌め合い、補強部材４６が歯車本体４５に固定されるようになっている。このように、補強部材４６の内周部のみが歯車本体４５のボス４５ｂと嵌め合いで装着され、補強部材４６の外周面はリム４５ｃの内周部とは当接しないようになっている。

補強部材４６の外周部において、歯車本体４５に形成されたリブ４５ｄと対向する位置には、径方向に沿って切り欠き部４６ｃが形成されている。切り欠き部４６ｃは、補強部材４６とは垂直方向（図４において、歯車本体４５とは垂直方向）に見て径方向に沿い、且つ径方向を長手方向とする略矩形状に形成されている。切り欠き部４６ｃの周方向長さ（幅）は、リブ４５ｄの幅と略同じ長さとすることができ、切り欠き部４６ｃは、リブ４５ｄと周方向に当接可能となっている。

ここでは、図５に示すように、切り欠き部４６ｃの周方向長さ（幅）は、リブ４５ｄの幅よりも僅かに大きく設定され、リブ４５ｄの回転方向下流側端面（側面部）４５ｄａ及び上流側端面（側面部）４５ｄｂと、切り欠き部４６ｃの回転方向下流側端面４６ｃａ及び下流側端面４６ｃｂとの間に僅かな空間が設けられるようになっている。

補強部材４６を歯車本体４５に装着する際には、切り欠き部４６ｃの下流側及び上流側端面４６ｃａ、４６ｃｂのいずれかが、リブ４５ｄの下流側或いは上流側端面４５ｄａ、４５ｄｂと当接するように、切り欠き部４６ｃとリブ４５ｄとの位置を合わせて補強部材４６を歯車本体に装着することができる。この場合には、組立当初から切り欠き部４６ｃはリブ４５ｄの下流側及び上流側端面４５ｄａ、４５ｄｂと周方向に一定の面で当接している。

また、リブ４５ｄが切り欠き部４６ｃの下流側及び上流側端面４６ｃａ、４６ｃｂの略中央に位置するように、切り欠き部４６ｃとリブ４５ｄとの位置を合わせて補強部材４６を歯車本体に装着することもできる。この場合、組立当初には、切り欠き部４６ｃの下流側及び下流側端面４６ｃａ、４６ｃｂのいずれも、リブ４５ｄの下流側及び上流側端面４５ｄａ、４５ｄｂと周方向に当接していない。

しかし、第２歯車４２が回転し、第１及び第３歯車４１、４３（図２及び図６参照）との間で回転駆動を伝達する際、周方向に樹脂製の歯車本体４５が捩れても、歯車本体４５よりも剛性の高い補強部材４６は捩れ難いため、切り欠き部４６の下流側若しくは上流側端面４６ｃａ、４６ｃｂは、リブ４６ｃの下流側若しくは上流側端面４６ｃａ、４６ｃｂと当接することが可能となる。

なお、第２歯車４２の回転時に、切り欠き部４６ｃの下流側若しくは上流側端面４６ｃａ、４６ｃｂのいずれがリブ４５ｄと当接するかは、第２歯車４２の回転速度や、歯車本体４５と補強部材４６との剛性の違い等によって異なる。

このように周方向に切り欠き部４６ｃとリブ４５ｄとが当接することにより、第２歯車４２が回転すると、歯車本体４５のリブ４５ｄから補強部材４６へ、補強部材４６から再びリブ４５ｄへと回転駆動を伝達することができる。

切り欠き部４６ｃの径方向長さは、切り欠き部４６ｃの底部４６ｃｃと、リブ４５ｄの先端部４５ｄｃとの間に径方向に所定の第２の隙間（所定の隙間）Ｄ（図５参照）が形成されるような長さに設定されている。また、補強部材４６が熱膨張等しても径方向に切り欠き部４６ｃがリブ４５ｄと当接しないような長さに設定されている。これにより、補強部材４６を歯車本体４５に装着しても、また装着後に補強部材４６が熱膨張しても、切り欠き部４６ｃとリブ４５ｄとが径方向に当接しないようになっている。

そして、リブ４５ｄと切り欠き部４６ｃとの位置を合わせ、補強部材４６の内周部に形成された突起部４６ａａをボス４５ｂの外周面に対して圧入することにより、図４に示すように、歯車本体４５に補強部材４６を装着して第２歯車４２を組み立てることができる。また、図６に示すように、第２歯車４２を、第１歯車４１及び第３歯車４３と連結することができる。

そして、図６の領域Ｓ２において第２歯車４２の一の歯が第１歯車４１と噛合い、第１歯車４１から回転駆動が伝達されて第２歯車４２が回転すると、第２歯車４２における歯車本体４５のリブ４５ｄから切り欠き部４６ｃを介して補強部材４６へ、さらに補強部材４６から再び切り欠き部４６ｃを介してリブ４５ｄへと回転駆動が伝達される。そして、領域Ｓ３において第２歯車４２の他の歯が第３歯車４３と噛合い、第２歯車４２から第３歯車４３に駆動を伝達することができる。

また、上述した図５に示すように、補強部材４６の外周面とリム４５ｃとの間には径方向に所定の第１の隙間Ｃが設けられ、リブ４５ｄの先端部４５ｄｃと切り欠き部４６ｃの底部４６ｃｃとの間には径方向に所定の第２の隙間Ｄが設けられている。従って、図４に示すように、第２歯車４２を組み立てると、補強部材４６の内周部は、歯車本体４５のボス４５ｂの外周面には圧入されるが、図５に示すように、外周部は、切り欠き部４６ｃが形成されていない部分も、切り欠き部４６ｃも、リム４５ｃ及びリブ４５ｂとは当接しない。

このように、歯車本体４５に補強部材４６を装着しても、リブ４５ｄ及びリム４５ｃは補強部材４６とは当接せず、径方向外側（図５のハッチング矢印）に押圧されないため、回転駆動の伝達に大きな影響を及ぼすウエブ４５ａの径方向の変形を抑制することができる。さらに、第２歯車４２の回転時等に補強部材４６が径方向外側に熱膨張等しても、リブ４５ｄ及びリム４５ｃと切り欠き部４６ｃとは径方向に当接しないため、補強部材４６の熱膨張による歯車本体４５の径方向の変形をも抑制することができる

また、組立当初から若しくは第２歯車４２の回転（図５の白抜き矢印）により、リブ４５ｄと切り欠き部４６ｃとが周方向に当接し、これらの間で回転駆動を伝達することが可能となる。これにより、回転中心から遠いウエブ４５ａの外周部で駆動を伝達する、すなわち荷重接点を回転中心から遠くすることができるため、小さい力で荷重（駆動）を伝達することができ、効率的に駆動を伝達することができる。また、第１及び第３歯車４１、４３（図６参照）からの負荷による変形を抑制することができ、第２歯車４２の回転剛性を高めることもできる。

従って、第２歯車４２では、補強部材４６による樹脂製の歯車本体４５の変形を抑制し、効率的に第１及び第３歯車４１、４３との間で駆動を伝達すると共に回転剛性を高めることができる。

また、樹脂よりも重い金属製の補強部材４６を歯車本体４５に装着することにより、第２歯車４２の全体重量が増加し、慣性力を大きくすることができる。かかる慣性力は、補強部材４６の金属種類によって異なる。従って、補強部材４６の材質としては、成形し易さや強度（剛性）の他、慣性力等も考慮して適宜設定することができ、例えば鉄、鋼、ＳＵＳ（ステンレス）、ＳＥＣＣ（電気亜鉛メッキ鋼板）等を用いることができる。

なお、リブ４５ｄの数量、配置及び周方向長さは、補強部材４６との回転駆動の伝達精度、伝達効率、リブ４５ｄの強度や歯車本体４５の成形の容易さ、或いは補強部材４６における切り欠き部４６ｃの成形し易さや強度等を考慮して適宜設定することができる。

また、リブ４５ｄの径方向長さは、リブ４５ｄが周方向に切り欠き部４６ｃと当接可能であり、両者間で回転駆動を伝達可能であれば特に限定されない。しかし、リブ４５ｄの径方向長さが長くなれば、切り欠き部４６ｃとの当接面積が大きくなり回転駆動の伝達精度や伝達効率が向上する一方、その分切り欠き部４６ｃも径方向に長くなるため補強部材４６の強度が低下するおそれ等がある。

これに対し、リブ４５ｄの径方向長さが短くなれば、その分切り欠き部４６ｃを径方向に短くできるため補強部材４６の強度が増加する一方、切り欠き部４６ｄとの当接面積が小さくなり回転駆動の伝達精度や伝達効率が低下するおそれがある。従って、例えばかかる観点を考慮してリブ４５ｄの径方向長さを適宜設定することができ、例えばリブ４５ｄの径方向長さを周方向長さよりも長くなるよう設定することができる。

また、補強部材４６の外径は、歯車本体４５のリム４５ｃの内径よりも小さく、リム４５ｃと径方向に当接せず、加えて切り欠き部４６ｃがリブ４５ｄと周方向に当接可能であれば特に限定されない。ここで、補強部材４６の外径が小さ過ぎると、第１の隙間Ｃ（図５参照）が大きくなり、切り欠き部４６ｃとリブ４５ｄとの間の当接面（回転駆動の伝達部）が径方向中心側に移動するため、回転駆動伝達の精度や効率が低下するおそれがある。加えて、リブ４５ｄを径方向に長く形成する必要がある。

これに対し、補強部材４６の外径が大き過ぎると、第１の隙間Ｃが小さくなり、補強部材４６の熱膨張により補強部材４６がリム４５ｃと当接し、歯車本体４６が変形するおそれがある。従って、例えばかかる観点を考慮して補強部材４６の外径を適宜設定することができる。

また、ここでは上記した図５に示す通り、リブ４５ｄの下流側及び上流側端面４５ｄａ、４５ｄｂと、切り欠き部４６ｃの下流側及び下流側端面４６ｃａ、４６ｃｂとの間に僅かな空間が設けられているため、切り欠き部４６ｃのリブ４５ｄに対する圧入をより回避することができると共に、周方向の熱膨張による影響も緩和することができる。

しかし、補強部材４６の歯車本体４５への装着時、リブ４５ｄの下流側及び上流側端面４５ｄａ、４５ｄｂのいずれもが切り欠き部４６ｃの下流側及び上流側端部４６ｃａ、４６ｃｂと当接する（圧入される場合も含む）場合であっても、かかる当接がリブ４５ｄと切り欠き部４６ｃとの間の回転駆動伝達の精度に及ぼす影響は小さい。また、かかる装着後、補強部材４６が周方向に熱膨張しても、同様に回転駆動伝達の精度に及ぼす影響は小さい。

従って、ここではリブ４５ｄと切り欠き部３６ｃとの間に周方向に僅かな空間を設けたが、かかる空間は特に設ける必要はなく、リブ４５ｄの下流側及び上流側端面４５ｄｂ、４５ｄｃのいずれもが切り欠き部４６ｃの下流側及び上流側端面４５ｄｂ、４５ｄｃと当接する構成とすることもできる。

ここで、切り欠き部４６ｃの幅がリブ４５ｄの幅よりも大き過ぎると、リブ４５ｄとの間の周方向の空間が大きくなり、第２歯車４２が回転しても切り欠き部４６ｃとリブ４５ｄとが当接せず両者間で安定して駆動を伝達できないおそれがある。従って、例えばかかる観点や、切り欠き部４６ｃのリブ４５ｄに対する周方向の当接と回転精度との関係等を考慮して、切り欠き部４５ｄの幅を適宜設定することができる。

また、切り欠き部４６ｃの径方向長さは、リブ４５ｄの径方向長さに応じて切り欠き部４６ｃとリブ４５ｄとの間に第２の隙間Ｄ（図５参照）が形成されるよう適宜設定することができる。第２の隙間Ｄが小さすぎると熱膨張等により切り欠き部４６ｃとリブ４５ｄとが周方向に当接するおそれがあり、大きすぎると補強部材４６の強度に影響を及ぼすばかりかスペースの無駄が生じるおそれもある。従って、例えばかかる観点を考慮して、切り欠き部４６ｃの径方向長さ及び第２の隙間Ｄを適宜設定することができる。

また、ここでは、リブ４５ｄ及び切り欠き部４６ｃを径方向に延設し、且つリブ４５ｄの下流側及び上流側端面４５ｄａ、４５ｄｂに対して、切り欠き部４６ｃの下流側及び上流側端面４６ｃａ、４６ｃｂを、その当接面（一定の面）により当接可能としたため、リブ４５と切り欠き部４６ｃとの間で、より確実に回転駆動を伝達することができる。

さらに、リブ４５ｄ及び切り欠き部４６ｃを略矩形状に形成したため、これらの当接面が径方向に沿って配置され、かかる当接面とは垂直方向（接線方向と略平行）に回転駆動を伝達することができる。これにより、回転駆動をより確実に効率的に伝達することができる。また、径方向に所定の隙間Ｄをより十分に確保することも可能となる。しかし、リブ４５ｄ及び切り欠き部４６ｃの形状等は、上記に特に限定されるものではない。

図７は、本発明の第２実施形態に係る歯車のリブ及び切り欠き部周辺の構成を示す部分拡大側面図である。図１〜図６と共通する部分には共通する符号を付して説明を省略する。本実施形態では、図７に示すように、リブ４５ｄの先端部４５ｄｃ及び切り欠き部４６ｃの底部４６ｃｃの周方向両端部に面取りを施し、リブ４５ｄ及び切り欠き部４６ｃの形状を、ウエブ４５ａとは垂直方向（歯車本体４５とは垂直方向）に見て略Ｕ字状に形成することとした。その他の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

本実施形態により、リブ４５ｄの下流側及び上流側端面４５ｄａ、４５ｄｂに対して切り欠き部４６ｃを周方向に一定の面により当接可能としつつ、リブ４５ｄの先端部４５ｄｃの周方向両端部が切り欠き部４６ｃの下流側及び上流側端面４６ｃａ、４６ｃｂと当接することを回避することができる。これにより、リブ４５ｄの先端部４５ｄｃの周方向両端部が切り欠き部４６ｃと周方向に当接して削れることを防止できるため、異物の発生や変形、磨耗等を防止することもできる。

図８は、本発明の第３実施形態に係る歯車のリブ及び切り欠き部周辺の構成を示す部分拡大側面図である。図１〜図６と共通する部分には共通する符号を付して説明を省略する。本実施形態では、図８に示すように、リブ４５ｄ及び切り欠き部４６ｃの幅が径方向中心に向かう程小さくなるようにリブ４５ｄの下流側及び上流側端面４５ｄａ、４５ｄｂ及び切り欠き部４６ｃの上流側及び下流側端面４６ｃａ、４６ｃｂを傾斜させ、リブ４５ｄ及び切り欠き部４６ｃの形状を、ウエブ４５ａとは垂直方向（歯車本体４５とは垂直方向）に見て略台形状に形成することした。

本実施形態により、リブ４５ｄの下流側及び上流側端面４５ｄａ、４５ｄｂに対して切り欠き部４６ｃを周方向に一定の面により当接可能とすることができる。なお、本実施形態では、リブ４５ｄと切り欠き部４６ｃとの当接面は、径方向と略平行とはならないため、回転駆動の伝達方向も径方向とは垂直方向とはならない。その他の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

上記各実施形態では、リブ４５ｄの下流側及び上流側端面４５ｄａ、４５ｄｂに対して切り欠き部４６ｃの下流側及び上流側端面４６ｃａ、４６ｃｂを、周方向に一定の面で当接可能としたが、面接触のみならず線接触により当接することも可能である。また、ここでは、画像形成部Ｐａの現像ローラ２１に配置された第２歯車４２ついて説明したが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄにも画像形成部Ｐａと全く同様の現像ローラ２１がそれぞれ配置されており、これら現像ローラ２１にも第２歯車４２と全く同様の構成の歯車が配置されている。

その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記各実施形態では、第２歯車４２の歯車本体４５のリム４５ｃに平歯を形成したが、歯の形状は特に限定されるものではなく、その他、リム４５ｃに、はすばを形成することもできる。また、歯車本体４５を２段歯車とすることもできる。

また、上記各実施形態では、歯車本体４５のリム４５ｃにリブ４５ｄ、補強部材４６の外周部に切り欠き部４６ｃを形成したが、その他、これらに加え、歯車本体４５のボス４５ｂの外周面に上記と同様のリブ４５ｄ、補強部材４６の内周部の嵌合穴４６ａに突出部４６ａａに代えて上記と同様の切り欠き部４６ｃを形成することもできる。かかる場合、ボス４５ｂに形成されたリブ４５ｄの側面部に対して補強部材４６の内周部に形成された切り欠き部４６ｃを圧入することにより、両者間において径方向には所定の間隔を設けつつ補強部材４６を歯車本体４５に装着することができる。

また、上記各実施形態では、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに配置され、感光体ドラム１ａ〜１ｄを駆動するための第１歯車４１、現像ローラ２１を駆動するための第２歯車４２、及び磁気ローラ２２を駆動するための第３歯車４３のうち、第２歯車４２に本発明を適用したため、より高精度な噛合いが要求される画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいても十分に高精度な駆動伝達を図ることができ、画像ムラを抑制することができる。

特に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに用いられる、歯数の少なく回転ムラが生じ易い第２歯車４２に本発明を適用したため、より効果的である。さらに、第２歯車４２と同様に歯数の少ない第１歯車４１及び第３歯車４３にも本発明を適用すれば、一層高精度な回転駆動伝達が可能となる。しかし、本発明の歯車は、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに用いられる歯車に特に限定されるものではなく、その他の歯車に対しても適用することができる。

また、上記各実施形態では、例えば、カラー印刷用の直接転写方式のタンデム型画像形成装置について示したが、他の画像形成装置に適用することもでき、特に限定されるものではない。例えば、中間転写方式のタンデム型画像形成装置や、カラー複写機、モノクロ印刷用のモノクロプリンタやモノクロ複写機等にも適用することが可能である。さらに、画像形成装置以外の精密機器、電子機器等の駆動伝達にも適用することが可能である。

本発明は、駆動を伝達するためのものであり、中心部に回転軸が嵌め込まれるボス部と、該ボスの外周方向に同心円状に形成され外周部に歯部を有するリム部と、前記ボス部及び前記リム部の間を連結する薄肉状のウエブ部とが一体に形成された樹脂製の歯車本体と、前記歯車本体に装着される補強部材と、を有する歯車であって、前記リム部の内周部には、周方向に所定間隔を隔て且つ径方向中心側に向かって突出部が形成されており、前記補強部材は、略円形平板状から成り、前記補強部材の中心部には、嵌合穴が形成され、該嵌合穴と前記ボスとの嵌め合いにより前記補強部材が歯車本体に装着され、前記補強部材の外径は前記リム部の内径よりも小さく且つ前記補強部材の外周面は前記リム部とは当接せず、前記補強部材の外周部における前記突出部と対向する位置には、前記突出部に対して前記周方向には当接可能であるが、前記径方向には前記突出部との間に所定の隙間が設けられて当接が規制される切り欠き部が形成されたものである。

これにより、補強部材の圧入や熱膨張等による歯車本体の変形を防止すると共に、歯車本体の外周部で回転駆動を伝達することができるため、補強部材による樹脂製の歯車本体の変形を抑制し、効率的に駆動を伝達すると共に歯車の回転剛性を高めることができる。また、突出部及び切り欠き部を、径方向に延設し、且つ突出部の側面部に対して切り欠き部が周方向に一定の面で当接可能に形成することにより、より確実に駆動を伝達することが可能となる。

また、突出部及び切り欠き部を、歯車本体とは垂直方向に見て径方向を長手方向とする略矩形状に形成することにより、より確実に駆動を伝達すると共に、径方向の隙間をより十分に確保することが可能となる。また、歯車を、画像形成部に配置される像担持体、トナー担持体及びトナー供給部材の少なくとも１つに対して駆動を伝達するための歯車とすることにより、より高精度な噛合いが要求される画像形成部においても十分に高精度な駆動伝達を図ることができる。また、上記歯車を備えた画像形成装置とすることにより、画像ムラの抑制された画像形成を行うことが可能となる。

Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ 現像ユニット（現像装置）
２１ 現像ローラ（トナー担持体）
２２ 磁気ローラ（トナー供給部材）
４１ 第１歯車
４２ 第２歯車（歯車）
４３ 第３歯車
４５ 歯車本体
４５ａ ウエブ（ウエブ部）
４５ｂ ボス（ボス部）
４５ｃ リム（リム部）
４５ｄ リブ（突出部）
４５ｄａ 下流側端面（側面部）
４５ｄｂ 上流側端面（側面部）
４５ｄｃ 先端部
４６ 補強部材
４６ａ 嵌合穴
４６ａａ 突起部
４６ｃ 切り欠き部
４６ｃａ 下流側端面
４６ｃｂ 上流側端面
４６ｃｃ 底部
１００ 画像形成装置

Claims (5)

1. 駆動を伝達するためのものであり、中心部に回転軸が嵌め込まれるボス部と、該ボスの外周方向に同心円状に形成され外周部に歯部を有するリム部と、前記ボス部及び前記リム部の間を連結する薄肉状のウエブ部とが一体に形成された樹脂製の歯車本体と、前記歯車本体に装着される補強部材と、を有する歯車であって、
   前記リム部の内周部には、周方向に所定間隔を隔て且つ径方向中心側に向かって突出部が形成されており、
   前記補強部材は、略円形平板状から成り、
   前記補強部材の中心部には、嵌合穴が形成され、該嵌合穴と前記ボスとの嵌め合いにより前記補強部材が歯車本体に装着され、
   前記補強部材の外径は前記リム部の内径よりも小さく且つ前記補強部材の外周面は前記リム部とは当接せず、
   前記補強部材の外周部における前記突出部と対向する位置には、前記突出部に対して前記周方向には当接可能であるが、前記径方向には前記突出部との間に所定の隙間が設けられて当接が規制される切り欠き部が形成されたことを特徴とする歯車。
2. 前記突出部及び切り欠き部は、前記径方向に延設され、且つ前記突出部の側面部に対して前記切り欠き部が周方向に一定の面で当接可能に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の歯車。
3. 前記突出部及び切り欠き部は、前記歯車本体とは垂直方向に見て前記径方向を長手方向とする略矩形状に形成されたことを特徴とする請求項２に記載の歯車。
4. 前記歯車は、画像形成部に配置される像担持体、トナー担持体及びトナー供給部材の少なくとも１つに対して駆動を伝達するためのものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の歯車。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の歯車を備えた画像形成装置。

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