JP3632492B2 - 画像形成装置用ギア - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の外歯を備えるギアに関する。
【0002】
【従来の技術】
回転する感光体ドラムにレーザビームを照射して形成された静電潜像をトナーで顕在化した後、感光体ドラム上のトナー画像を用紙に転写するレーザビームプリンタが知られている。レーザビームプリンタの感光体ドラムの一端には、その外周に斜歯のギア歯が固定されており、この斜歯ギア歯と噛み合うギア列を介して感光体ドラムを駆動するようにしている。図5に示すように、感光体ドラム21の外周の斜歯ギアの歯21aには、軸82を中心として回転可能に設けられた2段ギア81の一方の歯81bが噛み合い、2段ギア81の他方の歯81aには不図示のギア列が噛み合う。そして、所定の駆動モータによってこのギア列を駆動することにより、感光体ドラム21を所定の速度で回転させている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記の2段ギア81は樹脂の射出成形により製造される。しかし、図5に示すような形状の2段ギア81の全体について良好な形状精度を得ることは困難である。例えば、図5に示すように歯81bの周囲の形状は歯81bを中心とする上下方向の対称性が悪い。このため、射出成形技術の分野でよく知られているように、歯81bの歯幅全体について良好な形状精度を確保することが困難となる。
【0004】
そして、2段ギア81の精度が不充分である場合には、感光体ドラム21に回転ムラを生じさせ、印刷画質を低下させてしまう。とくにパーソナルコンピュータ等から取り込んだ画像データに基づくイメージを印刷するような場合には、通常の文字を印字する場合に比べて感光体ドラム21の回転精度が画質に与える影響は大きい。
【0005】
本発明は、例えば、感光体ドラム等の被駆動体の回転精度を向上させることができるギアを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、斜歯からなる、第1の外歯(103a)および第2の外歯(103b)を備える画像形成装置用ギアにおいて、樹脂を射出成形して形成される、前記第1の外歯(103a)が形成された第1の部材(103A)と、樹脂を射出成形して形成される、前記第2の外歯(103b)が形成された第2の部材(103B)と、を備え、前記第1の部材(103A)の軸および前記第2の部材(103B)の軸は、同軸であり、前記第1の部材(103A)および前記第2の部材(103B)には、それぞれ相互に噛合する、前記第2の部材(103B)に形成された前記第2の外歯(103b)と噛合する斜歯から形成された内歯からなる第1の結合部(103d)および前記第2の外歯(103b)の一部からなる第2の結合部(103b)が形成され、前記第1の結合部(103d)および前記第2の結合部(103b)の結合面は、トルク伝達時に前記第1の部材(103A)および前記第2の部材(103B)が軸方向に互いに食い込み合うような向きの斜面に形成されていることを特徴とする。
【0007】
この発明では、第1の結合部(103d)および第2の結合部(103b)を介して第1の部材(103A)および第2の部材(103B)が接合されているので、第1の部材(103A)および第2の部材(103B)間の回転方向のガタを抑制できるとともに、射出形成時のヒケによって第1の外歯(103a)および第2の外歯(103b)の精度を悪化させることがない。したがって、被駆動体の回転精度を向上させることができる。
【0008】
請求項1に記載の複数部材からなるギアにおいて、請求項2のように、第1の外歯(103a)のピッチ円の径を第2の外歯(103b)のピッチ円の径よりも大きくしてもよい。
【0010】
請求項1のように、第1の結合部(103d)および第2の結合部(103b)の結合面は、トルク伝達時に第1の部材(103A)および第2の部材(103B)が軸方向に互いに食い込み合うような向きの斜面に形成されていてもよい。この場合には、トルク伝達時に第1の部材(103A)および第2の部材(103B)が軸方向に互いに食い込み合って両部材がガタなく接合されるので、被駆動体の回転精度を高めることができる。
【0011】
請求項1のように、第2の部材(103B)の第2の結合部(103b)は、第2の部材(103B)に形成された第2の外歯(103b)の一部からなり、第1の部材(103A)の第1の結合部(103d)は、第2の外歯(103b)と噛合する内歯(103d)からなり、第2の外歯(103b)と内歯(103d)とを斜歯としてもよい。この場合には、内歯(103d)および第2の外歯(103b)はギアの歯であるため、第1の部材(103A)および第2の部材(103B)間で伝達可能なトルクを増大させることができるとともに、高精度にもかかわらず製造コストを低く抑えることができる。
【0012】
請求項1のように、第1の外歯を斜歯としてもよい。この場合には、第1の外歯(103a)を介するトルクの伝達精度を向上させることができるので、全体として被駆動体の回転制度を高めることができる。
【0013】
請求項1または請求項2に記載の画像形成装置用ギアにおいて、請求項3のように、画像形成装置の用紙搬送機構を構成するギア列に用いてもよい。
【0014】
請求項3に記載の画像形成装置用ギアにおいて、請求項4のように、画像形成装置の感光体ドラム(21)を駆動するギア列に用いてもよい。この場合には、感光体ドラム(21)の回転精度が向上するので、印刷画質を高めることができる。
【0015】
請求項4に記載の画像形成装置用ギアにおいて、請求項5のように、第2の外歯(103b)が感光体ドラム(21)の外周に形成されたギア(21a)と直接噛み合うようにしてもよい。この場合には、ギアの精度が印刷画像に与える影響が大きいため、画質の向上という点でとくに顕著な効果が発揮される。
【0016】
なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図4を用いて、本発明によるギアの一実施の形態について説明する。本実施の形態のギアは、レーザビームプリンタの感光体ドラムを駆動する駆動機構に用いられるものである。
【0018】
図1は、本実施の形態のギアが用いられるレーザビームプリンタの一例を示す断面図である。図1に示すように、レーザビームプリンタ1の下部には、積層された用紙を収納する給紙カセット10が装着される。給紙カセット10は着脱可能とされ、取手13を介して矢印Pの方向に引き出すことによりこれを取り出すことができる。給紙カセット10には、押圧ばね(不図示)により上方向に付勢された用紙押圧板(不図示)が設けられ、その用紙押圧板の上に積層された最上層の用紙が、プリンタ1の本体に設けられ矢印で示す方向に回転する給紙ローラ14に接触するように構成されており、分離パッド15の作用により用紙が1枚だけ分離されて給送される。
【0019】
給紙カセット10の上方には、図3に示すプロセスカートリッジ20が配置される。プロセスカートリッジ20も給紙カセット10と同様、着脱可能とされ、トナー交換に際して矢印Q方向に引き抜かれる。プロセスカートリッジ20は、用紙に接触してトナーを転写する感光体ドラム21、感光体ドラム21に対向する転写ローラ22およびコロナ放電を発生させて感光体ドラム21の表面を正電位に帯電させるスコロトロン型の帯電器28を備える感光体カートリッジ20Aと、トナーが蓄積される現像剤室24、感光体ドラム21にトナーを供給する現像ローラ25および現像ローラ25にトナーを供給する供給ローラ27を備える現像カートリッジ20Bとからなる。現像剤室24には、トナーを攪拌するためのアジテータ24aが設けられている。
【0020】
感光体カートリッジ20Aと現像カートリッジ20Bとは互いに分解可能とされているが、プロセスカートリッジ20をプリンタ1の本体から取り外す際には両者は一体の状態で引き出される。プリンタ1の正面には、回動軸33aにその下端が回動可能に取り付けられたカバー33が設けられており、カバー33を図1において時計回りに回動させてプリンタ1の正面を開放することにより、プロセスカートリッジ20を着脱することができる。
【0021】
図1に示すように、プロセスカートリッジ20と給紙カセット10との間には一対のレジストローラ31およびレジストローラ32がそれぞれ回転可能に取り付けられている。
【0022】
プロセスカートリッジ20の上方には、レーザビームを射出するレーザ発生器(不図示)、回転駆動されるポリゴンミラー(6面体ミラー)41、レンズ群42、反射ミラー43、反射ミラー44、レンズ45および反射ミラー46を備えるレーザスキャナユニット40が取り付けられている。図2に示すように、ポリゴンミラー41によって振られたレーザビームLは、レンズ42、反射ミラー43,44、レンズ45および反射ミラー46を介して感光体ドラム21に照射され、感光体ドラム21の表面に静電潜像が形成される。
【0023】
プロセスカートリッジ20の左方には、用紙上にトナーを定着させるための定着ユニット50が設けられている。定着ユニット50は転写された用紙上のトナーを加熱溶融させるための加熱ローラ51と、加熱ローラ51に対向して配置され、給送される用紙を加熱ローラ51に向けて押圧する押圧ローラ52と、一対の搬送ローラ53,54とを備える。
【0024】
図1において搬送ローラ53,54の左方には、必要に応じて用紙の向きを反転させるためのシュータ61が回動軸62の周りに回動可能に取り付けられている。また、回動軸62の右方には、シュータ61に沿って搬送された用紙を支持するとともに、その用紙をプリンタ1の上面に形成された排紙トレイ70に排出するための一対の排紙ローラ72,73が取り付けられている。
【0025】
図2はプリンタ1の給送機構を示す図、図3はその一部断面図である。図2および図3に示すように、DCモータMの出力軸にはモータギア101が取り付けられ、モータギア101は2段ギア102の歯102aと噛み合い、ギア102の歯102bは、本発明に係るギアである2段ギア103に形成された斜歯の外歯103aと噛み合う。ギア103に形成された斜歯の外歯103bは感光体ドラム21の外周に形成された斜歯のギアの歯21aと噛み合う。これによって、モータMを駆動しモータギア101を図2において反時計回り方向に回転させることにより、感光体ドラム21を図1および図2において時計回り方向に回転させることができる。
【0026】
なお、ギア103の外歯103aは、ギア105およびギア106を介してヒートローラ51に取り付けられたギア51aに噛合されており、これによりモータMの駆動力がヒートローラ51に伝達される。また、不図示のギア列を介して、ギア106は排紙ローラ65に噛み合っている。このため、モータMによってモータギア101を反時計回り方向に回転駆動すると、ヒートローラ51および排紙ローラ72が、それぞれ所定方向に回転する。
【0027】
外歯103aに対して、ギア108,109を介して噛み合うギア110は、現像カートリッジ20Bの駆動ギア(不図示)と結合される。この駆動ギアは、現像カートリッジ20Bに設けられたギア列(不図示)を介して、軸24c、現像ローラ25および供給ローラ27にそれぞれ噛み合っている。このため、モータギア101を反時計回り方向に回転駆動すると、現像ローラ25および供給ローラ27が、それぞれ矢印で示す所定方向に回転する。
【0028】
さらに2段ギア103の外歯103aには、給紙ローラ14およびレジストローラ32に向けてモータMの駆動力を伝達する給紙機構部120のギア列が噛み合っている。給紙機構120の詳細については省略するが、給紙ローラ14およびレジストローラ32の回転/停止が給紙機構部120により制御される。
【0029】
次に、用紙の給送動作について説明する。給紙ローラ14を所定のタイミングで回転させると、給紙カセット10から用紙が1枚ずつ排出される。この用紙はガイド35の作用により反転されて、レジストローラ31およびレジストローラ32によりその先端の位置調整がなされた後、感光体ドラム21および転写ローラ22の間へ搬送される。
【0030】
一方、帯電器28によって帯電された感光体ドラム21の表面には、レーザスキャナユニット40から射出されたレーザ光が照射されて静電潜像が形成される。感光体ドラム21上の静電潜像が現像ローラ25に対向するとき、供給ローラ27および現像ローラ25を介して搬送されたトナーがこの静電潜像を顕在化させ、そのトナー像が感光体ドラム21および転写ローラ22の間を通る用紙に転写される。
【0031】
トナー像が転写された用紙は、次に加熱ローラ51および押圧ローラ52の間を通過するが、このとき用紙上のトナー像に熱と圧力が加えられることにより、トナー像が用紙に定着される。
【0032】
さらに用紙は搬送ローラ53,54の間を通って、シュータ61に沿って搬送され、次いで排紙ローラ72,73の間から排紙トレイ70に印刷面を下に向けて(フェイスダウンで)排出される。
【0033】
次に、図4を参照して、本実施の形態のギアである2段ギア103の詳細について説明する。図4は図3の一部拡大図であり、2段ギア103の軸心に沿う断面を示している。図4に示すように、ギア103はそれぞれ射出成形により形成された樹脂部材103Aおよび樹脂部材103Bからなる。部材103Aには、金属製の軸201が貫通する円柱状の貫通孔103cと、感光体ドラム21の外周に形成されたギアの歯21aに噛み合う上述した斜歯の外歯103aと、部材103Aを部材103Bに対して接合するための斜歯の内歯103dとが形成されている。部材103Bには、軸201が貫通する円柱状の貫通孔103eと、感光体ドラム21の歯21aに噛み合う上述の斜歯の外歯103bとが形成されている。図4に示すように、外歯103aのピッチ円は外歯103bのピッチ円よりも大径である。
【0034】
図4に示すように、部材103Aの内歯103dと部材103Bの外歯103bとは「A」の範囲で互いに噛み合っており、これにより部材103Aと部材103Bとが互いに接合されている。
【0035】
図4に示すように、部材103Aの外歯103aの部分の形状および部材103Bの外歯103bの部分の形状は、いずれも図4における上下方向の対称性が良好なものとされているので、射出成形時の樹脂の圧力が均一となり、外歯103aおよび外歯103bの精度を向上させることができる。
【0036】
本実施の形態では、部材103Aの内歯103dおよび部材103Bの外歯103bを斜歯とし、これらを噛み合わせることにより部材103Aおよび部材103Bを接合しているので、内歯103dおよび外歯103bの精度を上げることによって、回転方向のガタが極めて小さい状態でトルクを伝達することができる。
【0037】
また、部材103Aの内歯103dおよび部材103Bの外歯103bの斜歯の向きは、モータMの駆動力を感光体ドラム21に伝達する場合に、部材103Aおよび部材103Bの間に作用するトルクによって部材103Aおよび部材103Bが軸201に沿って互いに食い込み合うような方向に設定されている。このため、部材103Aおよび部材103Bは、軸201の方向に互いにずれ、ないしはガタがない状態で接合される。
【0038】
さらに、歯車どうしの噛み合いを利用して部材103Aおよび部材103Bを接合しているので、射出成形時の樹脂のヒケによる外歯103aおよび外歯103bの歯型への影響を排除することができる。すなわち、部材103Aおよび部材103Bに、両者を結合するための何らかの結合部を設けた場合には、その結合部の形状によってはヒケによって外歯103aあるいは外歯103bの形状に悪影響を及ぼすが、本実施の形態ではギアの歯(内歯103dおよび外歯103b)を結合部として利用しているので、このような悪影響を及ぼすことがない。
【0039】
また、ギアの歯(内歯103dおよび外歯103b)を噛み合わせて部材103Aおよび部材103Bを接合しているので、伝達できる最大トルクは歯車の強度に相当するものとなり、部材103Aおよび部材103B間で容易に大トルクを伝達することができる。さらに、ギアの歯はその形状精度が高い割に安価に製造可能であるため、製造コスト面で有利である。
【0040】
ところで、感光体ドラム21の回転ムラが画質に与える影響は回転ムラの周期(印刷物上での移動速度ムラのピッチ)によって異なる。そして現状では、プロセスカートリッジに使用されている通常の感光体ドラムの径は、そのドラムに噛み合うギア(2段ギア103に相当するギア)の精度の影響を比較的受けやすい値に設定されている。したがって、本実施の形態のように、本発明のギアを感光体ドラムに噛み合うギアとして使用する場合には、印刷画質の向上に著しい効果を発揮する。
【0041】
本実施の形態では、本発明のギアをプリンタ(画像形成装置)の感光体ドラムに噛み合うギアに適用した例を示しているが、一方で感光体ドラム21は転写ローラ22との間で用紙を搬送する機能も有するものであり、本発明のギアを画像形成装置における用紙搬送機構の一部に適用した例でもある。本発明のギアは、画像形成装置等の搬送機構を構成するギア列のギアとして用いることもできるし、他のすべての機構に用いることもできる。
【0042】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、第1の結合部および第2の結合部を介して第1の部材および第2の部材が接合されているので、第1の部材および第2の部材間の回転方向のガタを抑制できるとともに、射出形成時のヒケによって第1の外歯および第2の外歯の精度を悪化させることがない。したがって、被駆動体の回転精度を向上させることができる。
【0043】
請求項1の発明によれば、トルク伝達時に第1の部材および第2の部材が軸方向に互いに食い込み合って両部材がガタなく接合されるので、被駆動体の回転精度を高めることができる。
【0044】
請求項1の発明によれば、内歯および第2の外歯はギアの歯であるため、第1の部材および第2の部材間で伝達可能なトルクを増大させることができるとともに、高精度にもかかわらず製造コストを低く抑えることができる。
【0045】
請求項1の発明によれば、第1の外歯を介するトルクの伝達精度を向上させることができるので、全体として被駆動体の回転制度を高めることができる。
【0046】
請求項4の発明によれば、感光体ドラムの回転精度が向上するので、印刷画質を高めることができる。
【0047】
請求項5の発明によれば、ギアの精度が印刷画像に与える影響が大きいため、画質の向上という点でとくに顕著な効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態のギアが適用されるレーザビームプリンタの断面図。
【図2】図1のプリンタの駆動機構を示す図。
【図3】各ギアの軸を通る断面における図2の一部断面図。
【図4】図3の一部拡大図。
【図5】従来のギアを示す断面図。
【符号の説明】
21 感光体ドラム
103 2段ギア
103A 樹脂部材
103B 樹脂部材
103a 外歯
103b 外歯
103d 内歯
Claims (5)
- 斜歯からなる、第1の外歯および第2の外歯を備える画像形成装置用ギアにおいて、
樹脂を射出成形して形成される、前記第1の外歯が形成された第1の部材と、
樹脂を射出成形して形成される、前記第2の外歯が形成された第2の部材と、を備え、
前記第1の部材の軸および前記第2の部材の軸は、同軸であり、
前記第1の部材および前記第2の部材には、それぞれ相互に噛合する、前記第2の部材に形成された前記第2の外歯と噛合する斜歯から形成された内歯からなる第1の結合部および前記第2の外歯の一部からなる第2の結合部が形成され、前記第1の結合部および前記第2の結合部の結合面は、トルク伝達時に前記第1の部材および前記第2の部材が軸方向に互いに食い込み合うような向きの斜面に形成されていることを特徴とする画像形成装置用ギア。 - 前記第1の外歯のピッチ円の径は前記第2の外歯のピッチ円の径よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置用ギア。
- 画像形成装置の用紙搬送機構を構成するギア列に用いられるものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像形成装置用ギア。
- 画像形成装置の感光体ドラムを駆動するギア列に用いられるものであることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置用ギア。
- 前記第2の外歯が前記感光体ドラムの外周に形成されたギアと直接噛み合うことを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置用ギア。
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