JP4000204B2

JP4000204B2 - 歯車及び歯車支持機構

Info

Publication number: JP4000204B2
Application number: JP05783797A
Authority: JP
Inventors: 朗文間宮
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1997-03-12
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2017-03-12
Also published as: JPH10252864A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばプリンター等に適用される歯車及び歯車支持機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歯車列を備えた駆動装置及び歯車列を備えた駆動装置を有する画像形成装置及びプロセスカートリッジ（画像形成装置の一部を構成する複数の部品を予め組み立てて一体化し着脱容易にした部品）には、歯車が使用されている。この歯車の中には、量産性に優れ、かつ低コスト及び低騒音である等の種々の理由からモールド歯車（型で成形された歯車）が使用されている。
【０００３】
複写機、プリンター等において、一つの駆動源（モータ）で画像形成工程を行う各装置（例えば、現像ロール等）を駆動させるものがある。この現像ロールを駆動させる際、その負荷トルクが大きくなり、現像ロールを駆動させるギヤが変形するという問題があった。そのため、現像ロールに関連する動力伝達装置等の歯車は、その剛性を高める必要がある。
【０００４】
また、画像形成装置の場合には、画像上に歯車の噛み合いピッチで発生するいわゆるピッチむらが発生し、画像品質を著しく低下させる。即ち、このピッチむら等による回転むらは、モータ等の動力源側の歯車から蓄積されて伝わり、画像形成工程を行う各装置側の歯車の回転がより不安定となることに起因するものである。従って、動力伝達装置等の歯車は、その精度を高める必要がある。
【０００５】
ここで、歯車（ギヤ）の剛性を高めるため、ギヤにリブを一体形成するものがある。即ち、図７に示すように、従来のモールドギヤ８０は、円筒状の軸受け部８０Ａと，この軸受け部８０Ａの外周面中央から径方向外方へ向かって突設されたリブ８２と，このリブ８２に連結されたリム部８４と，このリム部８４の外周面に形成された歯８０Ｂとを有する。
【０００６】
このモールドギヤ８０を成形する際（冷却の際）には、リム部８４の中央がリブ８２等の収縮によって軸受け部８０Ａの軸心Ｐ側へ引っ張られ、図７Ｂに示すように、歯面が略Ｖ字状に歪み変形（俗に、「ヒケ」という）する。そのため、リム部８４を形成することにより、モールドギヤ８０の歯８０Ｂの歯面精度が悪くなる。従って、ヒケが生じたモールドギヤ８０では、安定したギヤの回転を得ることができなかった。
【０００７】
一方、従来では、歯車の材料と形状とによって歯車の剛性及び精度を高めていた。即ち、図５に示すような歯車（ギヤ）６０が提案されていた。図５に示すように、ギヤ６０は、円柱状に形成されており、その軸心Ｐ側に円筒状の軸受け部（ボス部）６２が形成されている。この軸受け部６２は、その長手方向がギヤ６０の軸心Ｐに沿っている。軸受け部６２の軸心Ｐ側には、円形の孔６２Ａが形成されている。
【０００８】
ギヤ６０の外周面にはリム部６４が形成されており、リム部６４の外周面には歯６６が軸心Ｐを中心にして放射状に形成されている。これらの歯６６は、その長手方向がギヤ６０の軸心Ｐに沿っており、かつギヤ６０の一端側を除いて形成されている。
【０００９】
図５に示すように、軸受け部６２とリム部６４とは、ギヤ６０の一端側に連結部（リブ）６８を介して連結されており、この連結部６８は軸心Ｐと直交する方向に配置されている。図５Ａに示すように、ギヤ６０には、その軸心Ｐを中心にして放射状の複数の放射部７０が連結部６８と一体的に形成されている。図５Ｂに示すように、これらの放射部７０は、その他端側の軸受け部６２から連結部６８側のリム部６４へ向かうにようにテーパー状に切欠かれている。即ち、図５に示すように、放射部７０は所定の間隔をもって形成されており、放射部７０間は肉抜きされて空洞となっている。
【００１０】
図６に示すように、ベース７２に取付けられた軸７４には、図５に示すギヤ６０が回転可能に取付けられている。図６Ｂに示すように、ギヤ６０のベース７２側の歯６６と駆動ギヤ７６とが噛み合っている。また、図６Ａに示すように、ギヤ６０の歯６６と被駆動ギヤ７８とが噛み合っている。
【００１１】
なお、ギヤ６０は、オイルやフッ素などを含有したもので成形されている。また、駆動ギヤ７６は図示しないモータと噛み合う歯車列のギヤと噛み合っており、被駆動ギヤ７８は図示しない現像ロールを回転させる歯車列のギヤと噛み合っている。そして、図示しないモータが回転して駆動ギヤ７６が回転すると、この回転がギヤ６０を介して被駆動ギヤ７８に伝達される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したように、歯車は、その材料及び形状により歯車の剛性を高めていた。しかし剛性を高めるための材料は、成形しずらく、精度が出しにくい。また、ギヤ６０の内、その放射部７０間の空洞部分（剛性の低い部分）と駆動ギヤ７６及び被駆動ギヤ７８とを噛み合わせているので、噛み合い精度の確保が困難であった。
【００１３】
本発明は上記事実を考慮し、高剛性及び高精度の歯車及び歯車支持機構を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の歯車は、歯車列を備えた駆動装置を有する画像形成装置又はプロセスカートリッジに適用され、型で成形された樹脂製の歯車であって、円筒状のリム部の外周面に歯が形成され、内周面の半径が前記リム部の肉厚よりも大きく、該リム部の内周面は、軸心から放射状に設けられた補強部の間に空洞が形成された軸に回転可能に支持されることを特徴とする。
【００１５】
請求項１記載の歯車は、歯車列を備えた駆動装置を有する画像形成装置又はプロセスカートリッジに適用される。歯車は、型で成形された円筒状の樹脂製で、外周面には歯が形成され、内周面の半径が肉厚よりも大きいリム部を有している。このリム部は、軸心から放射状に設けられた補強部の間に空洞が形成された軸に回転可能に支持される。すなわち、円筒状のリム部の内周面に挿入され、補強部によって空洞が形成された軸の周りを、リム部が回転可能とされている。
従って、請求項１記載の歯車によれば、歯車の回転時に、補強部によって空洞が形成された軸の外周面が、歯車に設けられた円筒状のリム部の内周面を支持するので歯車の剛性及び歯面の精度が高まる。これにより、歯車の変形が防止され、画像形成の場合等において、歯車の噛み合いによって発生するピッチむらを防止することができる。
【００１６】
請求項２記載の歯車支持機構は、円筒状のリム部の外周面に歯が形成され、内周面の半径が前記リム部の肉厚よりも大きく、このリム部の内周面を軸受け部とする歯車と、歯車列を備えた駆動装置を有する画像形成装置又はプロセスカートリッジに適用され、型で成形された樹脂製の歯車の歯車支持機構であって、この歯車のリム部を嵌合し支持するボス部が突設され、このボス部の前記リム部の内周面に対向する面に潤滑材を保持する保持部が形成されると共に、軸心から放射状に設けられた補強部の間に空洞が形成された軸と、を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の歯車支持機構によれば、保持部に潤滑材例えばグリース等が保持されているので、潤滑材によって歯車が円滑に回転する。即ち、請求項２記載の歯車支持機構によれば、リム部の内周面とボス部の外周面との摩擦が少なくなり、騒音などが防止される。
【００１８】
請求項３記載の歯車支持機構は、円筒状のリム部の外周面に歯が形成され、内周面の半径が前記リム部の肉厚よりも大きく、このリム部の内周面を軸受け部とする歯車と、歯車列を備えた駆動装置を有する画像形成装置又はプロセスカートリッジに適用され、型で成形された樹脂製の歯車の歯車支持機構であって、この歯車のリム部を嵌合し支持するボス部が突設され、軸心から放射状に設けられた補強部の間に空洞が形成された軸と、を有し、前記歯車の歯と、この歯と噛み合う噛合歯車との軸方向の噛合部分に対応する前記軸のボス部で前記リム部を支持することを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の歯車支持機構によれば、歯車が回転されても、歯車のリム部の内周面が、軸心から放射状に設けられた補強部の間に空洞が形成された軸の外周面に支持されるので、歯車の変形が防止される。即ち、請求項３記載の歯車支持機構によれば、歯車と噛合歯車との噛み合わせ時において歯車の歯面に負荷が加わっても、リム部を歯車の歯の内周側に形成しかつ補強部によって空洞が形成された軸の外周面が歯車のリム部の内周面を支持しているので、剛性及び精度が高まる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図４を参照して、本発明に係る一実施形態の歯車及びこの歯車を使用した歯車支持機構に関する構成について説明する。図１は歯車支持機構の斜視図、図２は図１に対応する状態の歯車支持機構の断面図、図３は図１に示す歯車の噛み合い状態を示す断面図、図４は図３の４−４線の断面図である。なお、図面中、矢印ＲＷは右方向を、矢印ＬＷは左方向を示す。
【００２３】
図１及び図２に基づき、歯車及びこの歯車を使用した歯車支持機構の構成を説明する。図１及び図２に示すように、歯車（ギヤ）１０は、モールド（型で成形すること）歯車であって、プラスチック等の合成樹脂で成形されている。
【００２４】
ギヤ１０は、円筒状のリム部１２を備え、このリム部１２の外周面には歯１４が軸心Ｐを中心にして放射状に形成されている。これらの歯１４は、その長手方向がギヤ１０の軸心Ｐに沿っており、かつギヤ１０の一端縁（右縁）の手前まで形成されている。
【００２５】
なお、ギヤ１０の一端側には、円筒状の圧入部１３が形成されており、この圧入部１３に例えば図示しない感光体ドラムの一端を圧入し、ギヤ１０が回転すると感光体ドラムも回転する。
【００２６】
図２に示すように、ギヤ１０には、その右端に対応する部位に側壁１６がリム部１２に連結するように形成されている。なお、側壁１６は、リブではなく、ギヤ１０が支持されるために必ずしも必要なものではない。また、側壁１６は、必ずしも円板状でなくても良く、環状等としても良い。
【００２７】
そして、リム部１２の内周面１２Ａに後述する軸２０のボス部２０Ａが挿入され、リム部１２の内周面１２Ａが軸受け部となる。
【００２８】
図示しないが、本実施形態のギヤ１０は、１個の駆動源（モータ）でプリンターの画像形成工程を行う各装置（プロセスカートリッジを含む）のギヤ，及び現像ロールを駆動させる動力伝達装置のギヤに適用される。
【００２９】
なお、ここで、プロセスカートリッジとは、画像形成装置の一部を構成する複数の部品を予め組み立てて一体化し着脱容易にした部品のことで、具体的には光ビームが照射されることで静電潜像が形成される感光体ドラムと，この感光体ドラムを帯電させる帯電ローラと，感光体ドラムに形成された静電潜像を顕象化する現像器と，感光体ドラム上に残留したトナーをかき取り回収スペースに回収するクリーニングブレードとから成っている。
【００３０】
動力伝達装置の現像ロール側のベース（複数のギヤの支軸又はモータのモータ軸等が固定されている取付板）１８には、図２に示すような軸２０がプラスチック等の合成樹脂で一体成形されている。なお、このベース１８をプロセスカートリッジのハウジングとし、このハウジングに軸２０を一体形成しても良い。
【００３１】
図１に示すように、軸２０には円柱状のボス部２０Ａが突設されており、このボス部２０Ａの外周面２０Ｂとギヤ１０のリム部１２の内周面１２Ａとが当接し（図３及び図４参照）、ギヤ１０が軸２０に軸支される。なお、本実施形態の軸２０の左端形成（図示しないが感光体ドラムの右端に固定された支軸の右端形状）をくさび状などとし、この軸２０の左端部（支軸の右端部）を図示しない装置本体の係止部（この係止部は軸又は支軸の形状に対応した切欠状となっている）に係止させることによってプロセスカートリッジが装置本体に位置決めされるようにする。このような構成にすると、プロセスカートリッジの位置決めが容易となる。
【００３２】
ボス部２０Ａには、そのギヤ１０のリム部１２の内周面１２Ａに対向する外周面２０Ｂに周方向に沿う保持部としての溝２０Ｃ（環状又は螺旋状）が複数本（本実施形態では３本）が所定間隔をもって形成されている。これらの溝２０Ｃは潤滑材２２例えばグリース等を保持するためのものであり、潤滑材２２によってギヤ１０が円滑に回転する（リム部１２の内周面１２Ａとボス部２０Ａの外周面２０Ｂとの摩擦を少なくし、騒音などを防止する）。なお、本発明の保持部は、溝に代えて対数の小凹部としても良い。
【００３３】
図１に示すように、軸２０には、複数本（本実施形態では４本）の補強部２０Ｄが放射状即ち軸心Ｐを通る状態で所定角度（４５°）をもって形成されている。なお、補強部２０Ｄ間は、空洞２０Ｅとなっている。また、図２に示すように、溝２０Ｃに対応するボス部２０Ａの内周面は軸心Ｐ側に向かって段状に突設している。
【００３４】
図４に示すように、ギヤ１０を軸２０に取付けるには、ギヤ１０の内周面１２Ａを軸２０のボス部２０Ａに挿入する。この後は、図示しないストッパによってギヤ１０が軸２０に対する軸心Ｐ方向への抜けが防止される。なお、ギヤ１０が軸２０に取付けられた状態では、軸２０のボス部２０Ａ右側面がギヤ１０の側壁１６に当接している。
【００３５】
ギヤ１０のベース１８側の歯１４と噛合歯車としての駆動ギヤ２４とが噛み合っている。また、図３に示すように、ギヤ１０の歯１４と噛合歯車としての被駆動ギヤ（例えば、現像ロールを駆動させるギヤ）２６とが噛み合っている。なお、駆動ギヤ２４は図示しないモータと噛み合う歯車列のギヤと噛み合っており、被駆動ギヤ２６は図示しない現像ロールを回転させる歯車列のギヤと噛み合っている。
【００３６】
本実施形態においては、図示しないモータが回転して駆動ギヤ２４が回転すると、この回転がギヤ１０を介して被駆動ギヤ２６に伝達される。本実施形態においては、ギヤ１０が駆動ギヤ２４によって回転されても、ギヤ１０のリム部１２の内周面１２Ａが軸２０の外周面２０Ｂに支持されるので、ギヤ１０の変形が防止される。即ち、本実施形態においては、図６に示す従来例と異なり、空洞部分（剛性の低い部分）がないので、ギヤ１０と被駆動ギヤ２６との噛み合わせ状態が強固となり、その精度が高まる。
【００３７】
従って、本実施形態によれば、ギヤ１０と被駆動ギヤ２６との噛み合わせ時においてギヤ１０の歯面（歯１４）に負荷が加わっても、リム部１２をギヤ１０の歯１４の内周側に形成しかつ軸２０の外周面２０Ｂがギヤ１０のリム部１２の内周面１２Ａを支持しているので、剛性及び精度が高まる。
【００３８】
なお、本実施形態のギヤ１０及び軸２０は、プラスチック等の合成樹脂で成形したのものであるが、本発明は鉄，アルミニウム等の金属を溶解させたダイカスト等の方法で形成しても良い。また、本実施形態の軸２０は、ベース１８と一体形成されたものであるが、本発明は別体のベースに対して別体の軸を取付ける構成のものであっても良い。さらに、本発明のギヤ１０及び軸２０で構成される歯車支持機構は、歯車列を備えた駆動装置又は歯車列を備えた駆動装置を有する画像形成装置又はプロセスカートリッジ等の歯車支持機構に適用できる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、高剛性及び高精度の歯車及び歯車支持機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態における歯車支持機構の斜視図である。
【図２】図１に対応する状態の歯車支持機構の断面図である。
【図３】図１に示す歯車の噛み合い状態を示す断面図である。
【図４】図３の４−４線断面図である。
【図５】従来例の歯車を示す図で、図５（Ａ）は歯車の一方の軸心側から見た側面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の５Ｂ−５Ｂ線断面図である。
【図６】従来例の歯車支持機構を示す図で、図６（Ａ）は歯車支持機構の一方の軸心側から見た側面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線断面図である。
【図７】従来例の歯車を示す図で、図７（Ａ）は歯車の一方の軸心側から見た側面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）の７Ｂ−７Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
１０ギヤ（歯車）
１２リム部
１２Ａリム部の内周面
１４歯
２０軸
２０Ａボス部
２０Ｂボス部の外周面
２０Ｃ溝（保持部）
３２潤滑材
２４駆動ギヤ（噛合歯車）
２６被駆動ギヤ（噛合歯車）

Claims

歯車列を備えた駆動装置を有する画像形成装置又はプロセスカートリッジに適用され、型で成形された樹脂製の歯車であって、円筒状のリム部の外周面に歯が形成され、内周面の半径が前記リム部の肉厚よりも大きく、該リム部の内周面は、軸心から放射状に設けられた補強部の間に空洞が形成された軸に回転可能に支持されることを特徴とする歯車。
円筒状のリム部の外周面に歯が形成され、内周面の半径が前記リム部の肉厚よりも大きく、このリム部の内周面を軸受け部とする歯車と、歯車列を備えた駆動装置を有する画像形成装置又はプロセスカートリッジに適用され、型で成形された樹脂製の歯車の歯車支持機構であって、
この歯車のリム部を嵌合し支持するボス部が突設され、このボス部の前記リム部の内周面に対向する面に潤滑材を保持する保持部が形成されると共に、軸心から放射状に設けられた補強部の間に空洞が形成された軸と、を有することを特徴とする歯車支持機構。
円筒状のリム部の外周面に歯が形成され、内周面の半径が前記リム部の肉厚よりも大きく、このリム部の内周面を軸受け部とする歯車と、歯車列を備えた駆動装置を有する画像形成装置又はプロセスカートリッジに適用され、型で成形された樹脂製の歯車の歯車支持機構であって、
この歯車のリム部を嵌合し支持するボス部が突設され、軸心から放射状に設けられた補強部の間に空洞が形成された軸と、を有し、
前記歯車の歯と、この歯と噛み合う噛合歯車との軸方向の噛合部分に対応する前記軸のボス部で前記リム部を支持することを特徴とする歯車支持機構。