駆動装置及びこの駆動装置を備えた画像形成装置
【課題】動力源からの回転動力を伝達するギア列において、ギア同士の噛合による回転速度つまり角速度の変動を防止し、回転伝達される側のたとえば感光体ドラムなど被回転駆動体の作動への影響を有効に抑える駆動装置を提供する。
【解決手段】動力源モータ６からの回転動力を入力ギア３、中間ギア２、ドラムギア（出力ギア）１からなるギア列を介して感光体ドラム１０４などの回転体に回転伝達する。出力ギアと１つ手前のギアである中間ギア２との噛合による位相と、２つ手前のギアである入力ギア３との噛合による位相とが、出力ギアの角速度の変動による周波数振幅が最小となるように設定される。また、出力ギアと入力ギア３とが、それらの回転軸方向に相対する位置を常時一定に維持した状態で移動可能に構成されている。結果、ギア列のギア同士による噛み合いで発生する回転速度すなわち角速度変動を防止できる。
【解決手段】動力源モータ６からの回転動力を入力ギア３、中間ギア２、ドラムギア（出力ギア）１からなるギア列を介して感光体ドラム１０４などの回転体に回転伝達する。出力ギアと１つ手前のギアである中間ギア２との噛合による位相と、２つ手前のギアである入力ギア３との噛合による位相とが、出力ギアの角速度の変動による周波数振幅が最小となるように設定される。また、出力ギアと入力ギア３とが、それらの回転軸方向に相対する位置を常時一定に維持した状態で移動可能に構成されている。結果、ギア列のギア同士による噛み合いで発生する回転速度すなわち角速度変動を防止できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ装置、プリンタおよび複合機などの電子写真画像形成装置（以下、単に「画像形成装置」という）に関し、その画像形成装置に装着される駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置において感光ドラムや中間転写体などの像担持体を作動させる駆動装置は、モータなどの動力源から出力された回転を感光ドラムなどに伝達するギア列を構成したものが一般的である。ところで、ギア列を構成すると、ギア同士の噛み合いによって振動が発生し、その振動成分が影響して感光ドラムなどの回転に速度の変動が生じる場合がある。感光ドラムなどに回転変動が生じると画像が伸縮し、ピッチムラ（バンディング）を生じて画像上に現れてしまう問題がある。
【０００３】
ギア列の振動が原因で起こる感光ドラムなどの回転変動の解消にむけて、本出願人をはじめとする次の技術が提案されている。たとえば、ギア列が駆動入力側から順に入力ギアと、中間ギアと、そして出力ギアの３つの歯車からなっている場合、入力ギアと中間ギアとによる入力側の噛合位相と、中間ギアと出力ギアとによる出力側の噛合位相とを１／２位相で１８０°ずらして配置する。そうすることによってギア回転時の角速度の変動を相殺させ、出力側における回転変動を抑えるというものである（たとえば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
また、感光ドラムなどを回転駆動させる駆動装置のギア列にあっては特に、ギアに斜歯ギアを用いることで噛み合い長さ（噛み合い率）を大きくし、噛合振動を極力抑えて回転を円滑に伝達する機構を採用する場合が多い。斜歯ギアを用いた場合、噛合位相を１／２位相（角度１８０°）だけずらして回転変動つまり角速度の変動を低減するために、入力ギアと、中間ギアと、出力ギアの各ギア軸が成す軸角度を、中間ギアを基準にして回転方向に調整する機構が知られている。また、斜歯ギアが噛み合う回転軸方向への幅寸法の大小によってもギアの位相が変化する。その点に着目して、上記の軸角度調整機構に代わる技術として、斜歯ギアが回転軸方向に移動可能とし、噛合周波数による角速度の変動で位相を調整する装置が提案されている。さらに、斜歯ギアの回転軸方向の位置を規制するギア位置規制部材を設けた構造も提案もされている（たとえば、特許文献３参照）。
【０００５】
一方、プリンタや複写機の場合は特に、感光ドラムなど像担持体が寿命に達したら取替えできるようになっている。すなわち、感光ドラムなど像担持体を他のプロセス手段と一緒にユニット化し、そのユニットごと画像形成装置に装着または取り外しできるようにしてユニット内の機器や部材を交換可能としている。その場合、一般のユーザでもユニットを簡便に画像形成装置本体に着脱して交換できるような構造が求められる。
【０００６】
画像形成装置のさらなる小型化に伴い、画像形成装置本体に対してユニットを感光ドラムの回転軸線に対して直交する方向から着脱させる構造が多くなってきている。その場合、ギア列のギア同士を噛み合わせる連結方式として、ユニット挿入方向から見てギアを重なり合うように配置し、ユニット挿入動作に連動させて半ば自動的にギア同士を噛合させるいわゆるギアカップリング構造が知られている。しかしその場合、ギアの歯面に傷や打痕などが付き易く、また回転精度を低下させるなどといった問題がある。
【０００７】
かかるギア傷痕などの問題解消にむけて、出力ギアにカップリング接続機構の設けたつぎの構造が知られている。すなわち、画像形成装置本体に設けた動力源からの回転動力をギア列を介して出力ギアに伝達する構造にあって、出力ギア側に設けたカップリングなどの接続機構と一緒に出力ギアを回転軸方向に沿って移動させる。その出力ギアの移動は、装置本体カバーや転写ベルトユニットなどを開閉する操作に連動させることができる。出力ギアを移動させると、感光ドラムなどの回転体の端部に突き当たり、その突き当て位置にて出力ギアを位置決めする。出力ギアが位置決めされた時点で、ギア同士の噛合関係が成立してカップリング結合し、感光ドラムなどの回転を可能な状態にするものである。
【０００８】
以上数例の従来技術から明らかなように、感光ドラムなどの像担持体を高精度に回転させるには、斜歯ギアを用いてギア列を構成することが望ましいことがわかる。また同時に望まれるのは、入力ギアと中間ギアとによる入力側の噛合位相と、中間ギアと出力ギアとによる出力側の噛合位相とを１／２位相の角度１８０°でずらして配置することである。さらに、ユーザの利便性などを考慮すると、感光ドラムやプロセス手段で構成されるユニットを交換する際、その着脱は感光ドラムなどの回転軸線に対して直交する方向から行うのが好適である。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２６００１号公報
【特許文献２】特開２０００−３５２８５１号公報
【特許文献３】特開２００３−２４００６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ユニットをドラム回転軸線などに対して直交する方向から挿入して着脱する構造を採用すると、次なる新たな問題が提起される。すなわち、ギア列に斜歯ギアを用いた利点が十分に活かされないことである。また、入力ギアと中間ギアと出力ギアによってギア列を構成したような場合、入力側と出力側との噛み合いによる位相を１／２位相だけずらした位置に設定することの効果をあまり期待できない。それは、以下の理由からである。
【００１１】
理由の１つは、感光ドラムなどが回転するとき、現像プロセス手段などによる負荷などが影響し、感光ドラムなどに微小な回転軸方向への振動や位置の変化が生じるという問題である。そのため、入力ギアと中間ギアとによる入力側の噛合位相と、中間ギアと出力ギアとによる出力側の噛合位相との間の位相差に振動や位置変化を与えてしまう。結果、噛合位相を１／２位相だけずらして角速度の変動を相殺させても、出力側において角速度の変動を低減させるに十分な効果が得られない。
【００１２】
また、他の理由の１つとして、カップリング付き出力ギアを回転軸線方向に沿って移動させ、感光ドラムなどの回転体の端部に突き当てることで位置決めするという上記の構造についてである。この構造によれば、ユニット内の感光ドラムなど各機器には回転軸線方向への精度上のバラツキがあるが、それが影響して噛合位相を正確に１／２位相だけずらすという目標の１００％を達成できないという点である。
【００１３】
以上から、本発明の目的は、動力源からの回転動力を伝達するギア列において、ギア同士の噛合による回転速度つまり角速度の変動を防止し、回転伝達される側のたとえば感光ドラムなど被回転駆動体の作動への影響を有効に抑える駆動装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の目的は、かかる駆動装置を具備することで、画像の伸縮によるピッチムラの発生を抑え、安定した高画質画像を形成できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明に係る代表的な駆動装置は、動力源からの回転動力を２つ以上のギアからなるギア列を介して最終ギアである出力ギアに伝達する駆動装置であって、前記出力ギアと１つ手前のギアとの噛合による位相と、２つ手前のギアと前記１つ手前のギアとの噛合による位相とが、前記出力ギアの角速度の変動による周波数振幅が最小となるように設定され、前記出力ギアと前記２つ手前のギアとが、それらの回転軸方向に相対する位置を常時一定に維持した状態で移動可能に構成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
また、上記駆動装置を具備する本発明の代表的な画像形成装置は、駆動装置に備わる前記出力ギアが、画像形成装置本体に備わって回転する像担持体に対して、またはその像担持体を回転させる回転駆動体に対して回転軸方向に位置決めされ、係合することによって回転が伝達されるように構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の駆動装置によれば、感光ドラムや中間転写体などの像担持体に対して回転動力を伝達する機構として最適であり、ギア列のギア同士による噛み合いで発生する回転速度すなわち角速度変動を防止できる。
【００１８】
また、本発明の画像形成装置によれば、上記駆動装置を画像形成装置に用いることで、画像の伸縮によるピッチムラのない高画質の画像を安定して形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る駆動装置とこれを具備する画像形成装置の好適な実施形態について、電子写真式プリンタを具体例として詳記する。
【００２０】
≪プリンタ構造≫
図１は、本実施形態のギア伝達機構を備えた駆動装置を具備するプリンタ本体の構成を示す。ポリゴンスキャナなどによって感光ドラム（像担持体）１０４の回転軸方向である主走査方向に振られたレーザ発光部１００から射出されたレーザ光１０１はミラー１０２などで光路を調整される。調整されたレーザ光１０１は、プロセスカートリッジ１０３内に像担持体として装着されている感光ドラム１０４上に到達する。感光ドラム１０４の転写材であるシート１０５を挟んで対向する位置には無端状ベルト（図示略）を配置することができる。
【００２１】
感光ドラム１０４は設定された回転速度で回転し、その感光ドラム１０４の表面に副走査方向（感光ドラム１０４の回転方向）への画像が形成される。すなわち、図示しないデータ入力装置の信号に基づいてレーザ光のＯＮ／ＯＦＦ、あるいは発光の強弱のコントロールによって任意の画像が潜像として形成される。
【００２２】
プリントされる用紙（転写材）などのシート１０５はカセット１０６に積載され、プリント信号に合わせて給紙ローラ１０７によって給紙され、搬送経路１０８を通って感光ドラム１０４近傍に導かれる。既に、潜像を有している感光ドラム１０４は所定の現像プロセスにより感光ドラム１０４上にトナー像が形成される。このトナー像を転写部１０９において用紙１０５上に転写され、定着器１１０にてトナー像が定着された後、排紙部１１１へと排紙される。
【００２３】
図２は、プロセスカートリッジ１０３をプリンタ本体に装着する過程を示す。プロセスカートリッジ１０３は、感光ドラム１０４と、この感光ドラム１０４に作用する現像プロセス手段を一体的にカートリッジ化したもので、ユーザ自身がプリンタ本体に簡便に着脱できるようになっている。着脱時、ユーザはプリンタ本体のカートリッジカバー１１２を開いて、プリンタ本体内部に設けた図示しないガイドレールに案内されてプロセスカートリッジ１０４を挿入する。
【００２４】
≪駆動機構≫
図３（ａ）〜（ｃ）は、動力源であるモータ６からの回転動力を感光ドラム１０４に伝達するための駆動機構としてギア伝達機構のギア列を示す。ギア列は、回転動力源であるモータ６と、モータ軸５に固定されたモータギア４と、モータギア４に噛合する入力ギア３と、中間ギア２と、ドラムギア１などで構成されている。ドラムギア１は最終ギアとして感光ドラム１０４に係合することで回転を伝達する。中間ギア２はそうしたドラムギア１と入力ギア３との間に入って両ギアに噛合している。したがって、本実施形態にあっては、ドラムギア１を「出力ギア」とした場合に、中間ギア２がその出力ギアの１つ手前で噛合するギアとして定義することができる。
【００２５】
後述の第１実施形態において説明するが、ドラムギア１は最終ギアとしての出力ギアであり、そのドラムギア１の１つ手前のギアが中間ギア２であり、２つ手前のギアが入力ギア３である場合、それらすべてのギアを斜歯ギアで形成することができる。
【００２６】
参考までに、それら斜歯ギアによるギア列の各噛合部では、回転軸方向の位置によって噛み合いによる周波数の速度変動位相が変化することがある。そのため、回転時に発生する回転体の軸方向の振動や位置変化によって出力ギアであるドラムギア１が回転軸方向に振動や位置変化することがある。それが原因して入力ギア３と中間ギア２との入力側の噛合位相と、中間ギア２と出力ギアであるドラムギア１との出力側噛合い位相が同期せず角速度変動が大きくなる場合がある。また、図３（ｂ）は、出力ギアであるドラムギア１が被駆動体である回転体、つまりこの場合は感光ドラム１０４の端部に突き当たって回転軸方向への位置決めがなされ、同時にカップリング係合される場合を示している。そうした場合、入力ギア３と出力ギアであるドラムギア１との回転軸方向の相対位置を常時一定に合わせておくことが困難となる。
【００２７】
そこで、本実施形態にあっては、入力ギア３とドラムギア１（出力ギア）との回転軸方向の相対位置を常時一定な状態を保ちつつ、ドラムギア１と入力ギア３とが回転軸方向に移動できる構成としており、これが骨子の１つとなる。
【００２８】
そのように入出力ギアを相対に移動可能な構成とすることで、入力ギア３と中間ギア２との入力側の噛合位相と、中間ギア２とドラムギア１（出力ギア）との出力側の噛合位相を同期させる。それによって、噛合位相を互いに打ち消しあった状態で回転を継続できるので、ギアの噛合周波数における角速度の変動振幅つまり周波数振幅を最小の状態で維持できるのである。
【００２９】
したがって、図３（ａ）に示すように、カートリッジカバー１１２を開く動作に連動して図示しないレバーが動作する。その結果、プロセスカートリッジ１０３内の感光ドラム１０４に回転を伝達するドラムギア１が回転軸方向の退避位置に所在しているので、プロセスカートリッジ１０３の挿入が可能な状態となる。
【００３０】
続いて、図３（ｂ）に示すように、カートリッジカバー１１２を閉じる動作に連動して上記図示しないレバーが動作する。それによって、ドラムギア１が回転軸方向の矢印で示す感光ドラム側に向かって移動する。ドラムギア１の移動によってこのドラムギア１に設けられている爪部（突起）７と、プロセスカートリッジ１０３内の感光ドラム１０４の回転軸方向の端部に設けられている爪部（突起）８とが係合する。その状態で感光ドラム１０４に回転を伝達できる状態になる。
【００３１】
図４（ａ），（ｂ）は、入力ギア３と中間ギア２との入口側の噛合状態、また中間ギア２とドラムギア１との出力側の噛合状態を示す。すなわち、入力ギア３と中間ギア２との噛合状態がギア回転とともに変化していく様子を示し、図中符号ｐで示す部分が噛合点である。
【００３２】
ギアの歯部は歯に受ける負荷荷重によって微小な変形を生じるが、噛み合いの状態によって荷重を受ける状態が連続的に変化するため、回転方向に角速度の変動が生じる。このことは中間ギア２とドラムギア１との噛合状態についても同様である。
【００３３】
また、図５（ａ）は、図３（ｃ）に示す入力ギア３と中間ギア２との噛合部Ｂと、中間ギア２とドラムギア１との噛合部Ａとの位相が同位相になった状態を模式的に表しているグラフである。また、図５（ｂ）は図３（ｃ）に示す入力ギア３と中間ギア２との噛合部Ｂと、中間ギア２とドラムギア１との噛合部Ａの位相を略１／２位相（１８０°）だけずらして配置し、噛合部Ａ，Ｂの二つの位相が互いに打ち消し合う相殺状態を模式的にあらわしている。図５（ａ），（ｂ）に示す符号ｅは、入力ギア３と中間ギア２との噛合部Ｂでの角速度の変化を表し、符号ｆは中間ギア２とドラムギア１との噛合部Ａでの角速度の変化を表す。また、符号ｇはそれらを合成したとき、すなわち入力ギア３に対するドラムギア１の角速度の変化を表している。図５（ａ）に示すように、同位相状態にあっては角速度の振幅が増幅されてドラムギア１の回転ムラが増大される。これに対して、図５（ｂ）に示すように、位相が打ち消し合う状態にあっては角速度の振幅が相殺されて、ドラムギア１のギアの噛合周波数における角速度変化をほぼ一定にすることができる。
【００３４】
以上に着目し、本実施形態においては、（１）ドラムギア１を高精度に回転させるためにギア列を斜歯ギアで構成する。（２）図５（ｂ）に示すように、入力ギア３と中間ギア２との入力側の噛合位相と、中間ギア２とドラムギア１との出力側の噛合位相とをほぼ１／２位相だけずらして配置する。それによって角速度の変動を相互に打ち消し合いさせて、出力側であるドラムギア１のギアの噛合周波数における角速度の変動振幅が最小となるように設定する。本実施形態の場合、出力ギアであるドラムギア１が回転軸方向に移動する構成の場合においても、上記入力側の噛合位相と出力側の噛合位相とをほぼ１／２位相の１８０°でずらして配置する。それによって角速度の変動を相互に打ち消し合わせている状態を保持できるようにする。
【００３５】
≪第１実施形態≫
図６および図７は、第１実施形態による駆動装置を示す。
【００３６】
図６において、駆動装置は、モータ取付板２１に動力源であるモータ６が配置され、モータ軸５に固定されたモータギア４と、モータ取付板２１と駆動側板２５に両端を固定された中間ギア１２の回転軸となる中間ギア軸２２とドラムギアユニット３０を備えている。 上記ドラムギアユニット３０は、２枚の側板３１，３２に入力ギア軸３３がこの両端部を固定されている。また、入力ギア軸３３上には入力ギア１３が回転可能に設けられ、２枚の側板３１，３２に軸支されてドラムギア１１の両端からボス１１ａ，１１ｂが突出しており、それらボス１１ａ，１１ｂを軸受３４ａ，３４ｂで支持している。
【００３７】
以上のモータギア４、入力ギア１３、中間ギア１２、ドラムギア１１はすべて斜歯ギアで形成されてギア列を構成している。
【００３８】
ドラムギアユニット３０の２枚の側板３１，３２には、中間ギア軸２２が嵌合する貫通孔３１ａ、３２ａが設けられている。また、ドラムギア１１の中心には片端をモータ取付板２１に固定のドラムギア軸２４が嵌合しており、回転軸方向への移動が可能に軸支されている。そのため、ドラムギアユニット３０は中間ギア軸２２とドラムギア軸２４に規制されつつ、回転軸方向への移動が可能となっている。このドラムギアユニット３０の回転軸方向への移動は、中間ギア１２に対する入力ギア１３の噛合状態と中間ギア１２に対するドラムギア１１の噛合状態との関係を保持したまま歯筋方向に移動することになる。
【００３９】
この第１実施形態において、駆動装置が回転駆動するとき、入力ギア１３とドラムギア１１は各々斜歯ギアの回転軸方向に働く力によって側板の方向へと付勢される。第１実施形態の場合、図３（ｃ）に示す回転方向に回転すると、感光ドラム方向に寄せられる。この入力ギア１３とドラムギア１１とが回転時に回転軸方向に寄せられた状態では、前述のように入力ギア１３と中間ギア１２との入力側の噛合位相と、中間ギア１２とドラムギア１１との出力側の噛合位相とを互いの角速度の変動を打ち消させるようにする。そのためほぼ１／２位相（角度１８０°）ずらした最良の状態に配置してある。
【００４０】
すなわち、図６および図７に示す状態において、入力ギア１３と中間ギア１２との噛合部Ｂの位相と、中間ギア１２とドラムギア１１との噛合部Ａの位相との関係を、ほぼ１／２位相である角度１８０°だけずらして配置する。その際、図５（ｂ）に示すように、互いの角速度の振幅を相殺させてドラムギア１１のギアの噛合周波数における角速度変化をほぼ一定になるようにしてある。
【００４１】
ドラムギア１１の両端から突き出ているボス１１ａ、１１ｂのうち、感光ドラム１０４側のボス１１ｂの端部には感光ドラム４４に係合して回転を伝達するために複数の爪形状に形成された突起３５が設けられている。また、ドラムギア１１の回転中心と感光ドラム４４の回転中心の軸心を芯合わせをするための半球状の突起３６が設けられている。
【００４２】
≪ドラムギアユニットの移動≫
そこで、図７に示すように、ユーザがカートリッジカバーなどを閉じる操作などすると、その動作に連動してドラムギアユニット３０が回転軸方向に沿って感光体ドラム４４側に移動する。そのドラムギアユニット３０の移動により、半球状の突起３６が感光ドラムの円筒部４６に嵌合することで自動的に軸心が芯出しされ、同時に半球状の突起３６の先端が円筒部の底面４７に突き当たることで回転軸方向に位置決めされる。そのようにしてドラムギア１１の複数の爪形状による突起３５と感光ドラム４４の軸方向端部に設けられた爪形状による部分４５とがカップリング係合される。
【００４３】
なお、ドラムギアユニット３０は、入力ギア１３と中間ギア１２との噛合部Ｂの位相と、中間ギア１２とドラムギア１１との噛合部Ａの位相とを互いの角速度の変動を打ち消し合わせた状態を保持したまま軸方向に移動し位置決めされる。その結果、ドラムギア１１は角速度の変動がほぼ一定になるように回転することができる。なお、ドラムギア１１の位置決めを感光ドラム端部への突き当てに限ることなく、無端状ベルトを駆動する回転体に対して位置決めする構造も可能である。
【００４４】
なお、この第１実施形態においては、図８に示すように、ギア列の各斜歯ギアの寄り方向に予圧を与えるようにバネ３７，３８を装着して構成でき、それによってギア寄せの効果をより高めることができる。
【００４５】
また、第１実施形態によれば、感光ドラム４４を内蔵したプロセスカートリッジをプリンタ本体に装着し、感光ドラム４４とドラムギア１１とを爪形状部分に係合させた状態でモータ６からの回転動力を伝達する。すると、感光ドラム４４が回転して現像プロセス手段などによる負荷などの影響で、感光ドラム４４が微小ながら回転軸方向に振動を生じる。しかし、前述の本実施形態の構成と作用によって、ドラムギア１１のギアの噛合周波数における角速度の変動振幅が最小となるような最良の状態を維持した回転が可能となる。
【００４６】
加えて、第１実施形態によれば、プロセスカートリッジをプリンタ本体に装着時、感光ドラム４４の位置精度が回転軸方向にバラツキがあったとしても、それに影響も受けることはない。
【００４７】
≪第２実施形態≫
つぎに、図９〜図１１は、本発明の駆動装置に係る第２実施形態を示す。
【００４８】
この第２実施形態においては、より効果的にギアを配置することで部品点数を削減することを目標とするものである。すなわち、図９および図１０に示すように、モータ取付板６８に片持ち固定されて入力ギア５３の回転軸となる入力ギア軸６７を有し、中間ギア５２の回転軸である中間ギア軸６７がモータ取付板６８と側板６９とを支持するように固定されている。また、モータ取付板６８と側板６９には軸受６４ａ，６４ｂによってドラムギア５１の両端から突出しているボス５１ａ，５１ｂが回転可能に軸支されている。ドラムギア５１の両端から突出しているボス５１ａ、５１ｂのうち、感光ドラム１０４側のボス１１ｂの端部には感光ドラム４４に係合して回転を伝達するために複数の爪形状による突起３５が設けられている。また、ドラムギア５１の回転軸心と感光ドラム４４の回転軸心の芯合わせをするための半球状の突起３６が設けられている。
【００４９】
以上の構成によって、ユーザがカートリッジカバーなどを閉じる操作を行うと、それに連動して、図１１に示すように、ドラムギア５１が回転軸方向に沿って感光ドラム４４側に移動する。そのドラムギア５１の移動で、半球状の突起３６が感光ドラム４４の円筒部４６に嵌合して芯合わせが行われると同時に、半球状の突起３６の先端が円筒部の底面４７に突き当たることで回転軸方向に位置決めされる。ドラムギア５１の複数の爪形状による突起３５と感光ドラム４４の軸方向端部に設けられた爪形状部分４５とがカップリング係合される。
【００５０】
また、ユーザによるカートリッジカバーなどを開ける操作に連動して、ドラムギア５１が回転軸方向に沿ってモータ６側に移動し、爪形状部分によるカップリング係合が離間する。それによりユーザは容易にプリンタ本体からプロセスカートリッジを取り外すことができる。
【００５１】
本実施形態にあっても、一連のギア列を構成するモータギア４と、入力ギア５３と、中間ギア５２と、ドラムギア５１の各ギアには斜歯ギアが用いられている。入力ギア５３とドラムギア５１の斜歯の捩れ方向は、ドラムギア５１に負荷を与えてモータ軸５を図１０中の矢印で示す方向に回転させたとき、入力ギア５３の回転軸方向に働く軸力とドラムギア５１の回転軸方向に働く軸力とが互いに向き合う方向に設定してある。また、入力ギア５３の斜歯の捩れ方向は右方向、ドラムギア５１の斜歯の捩れ方向は左方向になっている。また、中間ギア５２の斜歯の捩れ方向は入力ギア５３に噛合する左方向の領域５２ａと、ドラムギア５１に噛合する右方向の領域５２ｂとが一体となるよう構成されている。
【００５２】
また、入力ギア５３とドラムギア５１の各々には、互いに向き合う対向面に回転軸と同軸上の同心円で円環状による円滑な表面を有する突起７１，７３が設けられ、回転軸方向から見たとき、その円環形状が交差するように軸中心が配置されている。
【００５３】
それら入力ギア５３とドラムギア５１とが回転駆動時に回転軸方向に互いに寄った状態において、前述のように、入力ギア５３と中間ギア５２との入力側の噛合位相と、中間ギア５２とドラムギア５１との出力側の噛合位相とを互いの角速度の変動を相殺させる。すなわち、互いに打ち消し合わせるようにほぼ１／２位相で角度１８０°だけずらした最良の状態に配置してある。すなわち、図１０に示す状態において、入力ギア５３と中間ギア５２との噛合部Ｂの位相と、中間ギア５２とドラムギア５１との噛合部Ａの位相との関係を、ほぼ１／２位相ずらして配置する。図５（ｂ）に示すように、互いの角速度の振幅を相殺してドラムギア５１のギアの噛合周波数における角速度の変動をほぼ一定になるように維持する。
【００５４】
図１０において、ギア列が回転動作をすると斜歯ギアの受ける軸方向に働く力の作用によって、入力ギア５３とドラムギア５１とが回転軸方向に互いに寄り合い、互いの円環状の突起７１，７３どうしが接触し合いながら回転する。そして、ドラムギア５１が軸方向に移動した場合でも、入力ギア５３が軸方向に互いの円環状の突起７１，７３どうしが接触を保ちながら移動する。
【００５５】
結果、この第２実施形態によれば、入力ギア５３と中間ギア５２との噛合部Ｂの位相と、中間ギア５２とドラムギア５１との噛合部Ａの位相とを互いの角速度の変動を打ち消させた状態を維持できる。そのため、ドラムギア５１はギアの噛合周波数における角速度の変動をほぼ一定になるように回転することができる。
【００５６】
このとき、入力ギア軸５にモータ取付板６８と入力ギア５３との間に弾性部材として圧縮ばね（図示略）などを装着し、予圧を付与して付勢することで入力ギア５３とドラムギア５１とを確実に接触させることができる。
【００５７】
また、円環状の突起７１，７３どうしが摺接する面にグリスなどの潤滑油材を塗布すると、磨耗や接触を通して伝わる振動に対する影響を小さく抑えるのに効果がある。
【００５８】
感光ドラム４４などを内蔵したプロセスカートリッジをプリンタ本体に装着し、感光ドラム４４とドラムギア５１とを爪形状部分を係合させた状態でモータ６からの回転動力を伝達する。それによって感光ドラム４４が回転し、感光ドラム４４に作用する現像プロセス手段などによる負荷などの影響で感光ドラム４４が僅かながらも回転軸方向に沿って振動が生じる。その場合でも、ドラムギア５１の角速度の変動振幅が最小となるような最良の状態を維持した回転が可能となる。
【００５９】
なお、上記第１，第２実施形態のいずれにあっても中間ギアを多段ギアで構成することが可能である。図１２に示すように、第２実施形態の場合は中間ギアを多段ギア５４で構成すると、減速または増速するためのギア列が不要となり、装置小型化により一層寄与して、しかもコスト低減に有効である。その際、噛合部Ａ，Ｂにおける位相を歯形モジュールと歯数に応じてギアの噛合周波数における角速度の変動振幅が最小となるように設定すればよい。
【００６０】
ここで、図１３（ａ），（ｂ）は、図１２で示した中間ギアを多段ギアとした場合において噛合状態を模式的に表すグラフである。ここでは、中間ギア５４の大ギアの歯数を小ギアの２倍にしたものを例にしてある。この図中の符号ｅ、ｅ´は、入力ギア５３と中間５４ギアの大ギア部分との噛合部Ｂでの角速度の変化を表し、符号ｆ、ｆ´は中間ギア５４の小ギア部分とドラムギア５１との噛合い部Ａでの角速度の変化を表している。また、符号ｇ、ｇ´はそれらを合成したとき、すなわち入力ギア５３に対するドラムギア５１の角速度の変化を表している。図１３（ａ）は、入力ギア５３に対するドラムギア５１の角速度の変動振幅Ｌが、この駆動系においてのギアの噛合周波数における角速度の変動振幅が最大となる状態である。図１３（ｂ）は、入力ギア５３に対するドラムギア５１の角速度の変動振幅Ｌ´が、この駆動系においてのギアの噛合い周波数における角速度変動振幅が最小なる状態である。すなわち、この図１３（ｂ）に示す噛合位相の状態となるように噛合部の位相を設定することで好適な結果を実現することができる。
【００６１】
以上説明したように、上記各実施形態にあっては、回転伝達時に出力ギアの軸方向に加わる力の方向と出力ギアの２つ前に連なるギアの軸方向に加わる力の方向とを向かい合わせる。また、出力ギアの歯幅方向に設けた円環状の突起と出力ギアの２つ前に連なるギア歯幅方向に設けた円環状の突起とを互いに向き合わせ、接触しながら摺動回転するように構成する。それによって、部品点数を削減でき、累積誤差によって目標とすべき効果が半減するのを防ぎ、また、コスト低減も可能となる。また、出力ギアであるドラムギア１に噛合する１つ手前の中間ギア２を多段ギアにすることで、減速あるいは増速するためのギア列が不要となり装置を小型化するために有効であり、さらにはコストの低減となる。
【００６２】
以上、本発明について数例の実施形態を説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内でその他の実施態様、応用例、変形例、そしてそれらの組み合わせも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る画像形成装置本体の実施形態の構成を示す縦断面図。
【図２】同画像形成装置にプロセスカートリッジを装着する様子を示す縦断面図。
【図３】同図（ａ）〜（ｃ）はモータから感光ドラムへの示した歯車伝動機構を上面から見た図、モータから感光ドラムへの示した歯車伝動機構を上面から見た図、モータから感光ドラムへの示した歯車伝動機構を回転軸方向から見た図。
【図４】同図１（ａ），（ｂ）は入力ギアと中間ギアとのギアの噛合状態がギアの回転とともに変化する様子を示す図。
【図５】同図（ａ），（ｂ）は上記図３（ｃ）に示す噛合部Ｂと噛合部Ａとの位相が同位相の場合を示すグラフと、噛合部Ｂと噛合部Ａとの位相が同位相の場合と１／２位相をずらして位相を互いに打ち消しあった状態の場合とを対比して示すグラフ。
【図６】第１実施形態による駆動装置を上面から見て示す図。
【図７】同第１実施形態による駆動装置においてドラムギアと感光ドラムとが係合した状態を上面から見て示す図。
【図８】同第１実施形態による駆動装置において入力ギアとドラムギアとの寄り方向に予圧を与えるバネを設けた状態を示す図。
【図９】第２実施形態による駆動装置において上面から見て示す図。
【図１０】同第２実施形態による駆動装置を回転軸方向から見て示す図。
【図１１】同第２実施形態による駆動装置においてドラムギアと感光体ドラムとが係合した状態を上面から見て示す図。
【図１２】上記第２実施形態の駆動装置において中間ギアを多段ギアで構成した場合を示す図。
【図１３】同図（ａ），（ｂ）は、上記図１２に示す中間ギアが多段ギアである場合の噛合部Ｂと噛合部Ａとの位相の状態において角速度の変動振幅が最大となる場合を示すグラフと、同角速度の変動振幅が最小と成る場合を対比して示すグラフ。
【符号の説明】
【００６４】
１、１１、５１ ドラムギア
２、１２、５２ 中間ギア
３、１３、５３ 入力ギア
４ モータギア
５ モータ軸
６ モータ
７、３５ ドラムギア爪部（突起）
８、４５ 感光ドラム爪部（突起）
１１ａ、１１ｂ、５１ａ、５１ｂ ドラムギアボス
２１、６８ モータ取付板
２２、６７ 中間ギア軸
２４ ドラムギア軸
２５、６９ 駆動側板
３０ ドラムギアユニット
３１、３２ 側板
３１ａ、３２ａ 貫通孔
３３、６６ 入力ギア軸
３４ａ、３４ｂ、６４ａ、６４ｂ 軸受
３６ 半球状突起
３７、３８ バネ
４４ 感光体ドラム
４６ 円筒部
４７ 円筒部の底面
５２ａ 中間ギアのハス歯の捩れ左方向領域
５２ｂ 中間ギアのハス歯の捩れ右方向領域
５４ 多段ギア
７１ ドラムギアの円環状突起
７３ 入力ギアの円環状突起
１００ レーザ発光部
１０１ レーザ光
１０２ ミラー
１０３ プロセスカートリッジ
１０４ 感光ドラム
１０５ シート（転写材）
１０６ カセット
１０７ 給紙ローラ
１０８ 搬送経路
１０９ 転写部
１１０ 定着器
１１１ 排紙部
１１２ カートリッジカバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ装置、プリンタおよび複合機などの電子写真画像形成装置（以下、単に「画像形成装置」という）に関し、その画像形成装置に装着される駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置において感光ドラムや中間転写体などの像担持体を作動させる駆動装置は、モータなどの動力源から出力された回転を感光ドラムなどに伝達するギア列を構成したものが一般的である。ところで、ギア列を構成すると、ギア同士の噛み合いによって振動が発生し、その振動成分が影響して感光ドラムなどの回転に速度の変動が生じる場合がある。感光ドラムなどに回転変動が生じると画像が伸縮し、ピッチムラ（バンディング）を生じて画像上に現れてしまう問題がある。
【０００３】
ギア列の振動が原因で起こる感光ドラムなどの回転変動の解消にむけて、本出願人をはじめとする次の技術が提案されている。たとえば、ギア列が駆動入力側から順に入力ギアと、中間ギアと、そして出力ギアの３つの歯車からなっている場合、入力ギアと中間ギアとによる入力側の噛合位相と、中間ギアと出力ギアとによる出力側の噛合位相とを１／２位相で１８０°ずらして配置する。そうすることによってギア回転時の角速度の変動を相殺させ、出力側における回転変動を抑えるというものである（たとえば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
また、感光ドラムなどを回転駆動させる駆動装置のギア列にあっては特に、ギアに斜歯ギアを用いることで噛み合い長さ（噛み合い率）を大きくし、噛合振動を極力抑えて回転を円滑に伝達する機構を採用する場合が多い。斜歯ギアを用いた場合、噛合位相を１／２位相（角度１８０°）だけずらして回転変動つまり角速度の変動を低減するために、入力ギアと、中間ギアと、出力ギアの各ギア軸が成す軸角度を、中間ギアを基準にして回転方向に調整する機構が知られている。また、斜歯ギアが噛み合う回転軸方向への幅寸法の大小によってもギアの位相が変化する。その点に着目して、上記の軸角度調整機構に代わる技術として、斜歯ギアが回転軸方向に移動可能とし、噛合周波数による角速度の変動で位相を調整する装置が提案されている。さらに、斜歯ギアの回転軸方向の位置を規制するギア位置規制部材を設けた構造も提案もされている（たとえば、特許文献３参照）。
【０００５】
一方、プリンタや複写機の場合は特に、感光ドラムなど像担持体が寿命に達したら取替えできるようになっている。すなわち、感光ドラムなど像担持体を他のプロセス手段と一緒にユニット化し、そのユニットごと画像形成装置に装着または取り外しできるようにしてユニット内の機器や部材を交換可能としている。その場合、一般のユーザでもユニットを簡便に画像形成装置本体に着脱して交換できるような構造が求められる。
【０００６】
画像形成装置のさらなる小型化に伴い、画像形成装置本体に対してユニットを感光ドラムの回転軸線に対して直交する方向から着脱させる構造が多くなってきている。その場合、ギア列のギア同士を噛み合わせる連結方式として、ユニット挿入方向から見てギアを重なり合うように配置し、ユニット挿入動作に連動させて半ば自動的にギア同士を噛合させるいわゆるギアカップリング構造が知られている。しかしその場合、ギアの歯面に傷や打痕などが付き易く、また回転精度を低下させるなどといった問題がある。
【０００７】
かかるギア傷痕などの問題解消にむけて、出力ギアにカップリング接続機構の設けたつぎの構造が知られている。すなわち、画像形成装置本体に設けた動力源からの回転動力をギア列を介して出力ギアに伝達する構造にあって、出力ギア側に設けたカップリングなどの接続機構と一緒に出力ギアを回転軸方向に沿って移動させる。その出力ギアの移動は、装置本体カバーや転写ベルトユニットなどを開閉する操作に連動させることができる。出力ギアを移動させると、感光ドラムなどの回転体の端部に突き当たり、その突き当て位置にて出力ギアを位置決めする。出力ギアが位置決めされた時点で、ギア同士の噛合関係が成立してカップリング結合し、感光ドラムなどの回転を可能な状態にするものである。
【０００８】
以上数例の従来技術から明らかなように、感光ドラムなどの像担持体を高精度に回転させるには、斜歯ギアを用いてギア列を構成することが望ましいことがわかる。また同時に望まれるのは、入力ギアと中間ギアとによる入力側の噛合位相と、中間ギアと出力ギアとによる出力側の噛合位相とを１／２位相の角度１８０°でずらして配置することである。さらに、ユーザの利便性などを考慮すると、感光ドラムやプロセス手段で構成されるユニットを交換する際、その着脱は感光ドラムなどの回転軸線に対して直交する方向から行うのが好適である。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２６００１号公報
【特許文献２】特開２０００−３５２８５１号公報
【特許文献３】特開２００３−２４００６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ユニットをドラム回転軸線などに対して直交する方向から挿入して着脱する構造を採用すると、次なる新たな問題が提起される。すなわち、ギア列に斜歯ギアを用いた利点が十分に活かされないことである。また、入力ギアと中間ギアと出力ギアによってギア列を構成したような場合、入力側と出力側との噛み合いによる位相を１／２位相だけずらした位置に設定することの効果をあまり期待できない。それは、以下の理由からである。
【００１１】
理由の１つは、感光ドラムなどが回転するとき、現像プロセス手段などによる負荷などが影響し、感光ドラムなどに微小な回転軸方向への振動や位置の変化が生じるという問題である。そのため、入力ギアと中間ギアとによる入力側の噛合位相と、中間ギアと出力ギアとによる出力側の噛合位相との間の位相差に振動や位置変化を与えてしまう。結果、噛合位相を１／２位相だけずらして角速度の変動を相殺させても、出力側において角速度の変動を低減させるに十分な効果が得られない。
【００１２】
また、他の理由の１つとして、カップリング付き出力ギアを回転軸線方向に沿って移動させ、感光ドラムなどの回転体の端部に突き当てることで位置決めするという上記の構造についてである。この構造によれば、ユニット内の感光ドラムなど各機器には回転軸線方向への精度上のバラツキがあるが、それが影響して噛合位相を正確に１／２位相だけずらすという目標の１００％を達成できないという点である。
【００１３】
以上から、本発明の目的は、動力源からの回転動力を伝達するギア列において、ギア同士の噛合による回転速度つまり角速度の変動を防止し、回転伝達される側のたとえば感光ドラムなど被回転駆動体の作動への影響を有効に抑える駆動装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の目的は、かかる駆動装置を具備することで、画像の伸縮によるピッチムラの発生を抑え、安定した高画質画像を形成できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明に係る代表的な駆動装置は、動力源からの回転動力を２つ以上のギアからなるギア列を介して最終ギアである出力ギアに伝達する駆動装置であって、前記出力ギアと１つ手前のギアとの噛合による位相と、２つ手前のギアと前記１つ手前のギアとの噛合による位相とが、前記出力ギアの角速度の変動による周波数振幅が最小となるように設定され、前記出力ギアと前記２つ手前のギアとが、それらの回転軸方向に相対する位置を常時一定に維持した状態で移動可能に構成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
また、上記駆動装置を具備する本発明の代表的な画像形成装置は、駆動装置に備わる前記出力ギアが、画像形成装置本体に備わって回転する像担持体に対して、またはその像担持体を回転させる回転駆動体に対して回転軸方向に位置決めされ、係合することによって回転が伝達されるように構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の駆動装置によれば、感光ドラムや中間転写体などの像担持体に対して回転動力を伝達する機構として最適であり、ギア列のギア同士による噛み合いで発生する回転速度すなわち角速度変動を防止できる。
【００１８】
また、本発明の画像形成装置によれば、上記駆動装置を画像形成装置に用いることで、画像の伸縮によるピッチムラのない高画質の画像を安定して形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る駆動装置とこれを具備する画像形成装置の好適な実施形態について、電子写真式プリンタを具体例として詳記する。
【００２０】
≪プリンタ構造≫
図１は、本実施形態のギア伝達機構を備えた駆動装置を具備するプリンタ本体の構成を示す。ポリゴンスキャナなどによって感光ドラム（像担持体）１０４の回転軸方向である主走査方向に振られたレーザ発光部１００から射出されたレーザ光１０１はミラー１０２などで光路を調整される。調整されたレーザ光１０１は、プロセスカートリッジ１０３内に像担持体として装着されている感光ドラム１０４上に到達する。感光ドラム１０４の転写材であるシート１０５を挟んで対向する位置には無端状ベルト（図示略）を配置することができる。
【００２１】
感光ドラム１０４は設定された回転速度で回転し、その感光ドラム１０４の表面に副走査方向（感光ドラム１０４の回転方向）への画像が形成される。すなわち、図示しないデータ入力装置の信号に基づいてレーザ光のＯＮ／ＯＦＦ、あるいは発光の強弱のコントロールによって任意の画像が潜像として形成される。
【００２２】
プリントされる用紙（転写材）などのシート１０５はカセット１０６に積載され、プリント信号に合わせて給紙ローラ１０７によって給紙され、搬送経路１０８を通って感光ドラム１０４近傍に導かれる。既に、潜像を有している感光ドラム１０４は所定の現像プロセスにより感光ドラム１０４上にトナー像が形成される。このトナー像を転写部１０９において用紙１０５上に転写され、定着器１１０にてトナー像が定着された後、排紙部１１１へと排紙される。
【００２３】
図２は、プロセスカートリッジ１０３をプリンタ本体に装着する過程を示す。プロセスカートリッジ１０３は、感光ドラム１０４と、この感光ドラム１０４に作用する現像プロセス手段を一体的にカートリッジ化したもので、ユーザ自身がプリンタ本体に簡便に着脱できるようになっている。着脱時、ユーザはプリンタ本体のカートリッジカバー１１２を開いて、プリンタ本体内部に設けた図示しないガイドレールに案内されてプロセスカートリッジ１０４を挿入する。
【００２４】
≪駆動機構≫
図３（ａ）〜（ｃ）は、動力源であるモータ６からの回転動力を感光ドラム１０４に伝達するための駆動機構としてギア伝達機構のギア列を示す。ギア列は、回転動力源であるモータ６と、モータ軸５に固定されたモータギア４と、モータギア４に噛合する入力ギア３と、中間ギア２と、ドラムギア１などで構成されている。ドラムギア１は最終ギアとして感光ドラム１０４に係合することで回転を伝達する。中間ギア２はそうしたドラムギア１と入力ギア３との間に入って両ギアに噛合している。したがって、本実施形態にあっては、ドラムギア１を「出力ギア」とした場合に、中間ギア２がその出力ギアの１つ手前で噛合するギアとして定義することができる。
【００２５】
後述の第１実施形態において説明するが、ドラムギア１は最終ギアとしての出力ギアであり、そのドラムギア１の１つ手前のギアが中間ギア２であり、２つ手前のギアが入力ギア３である場合、それらすべてのギアを斜歯ギアで形成することができる。
【００２６】
参考までに、それら斜歯ギアによるギア列の各噛合部では、回転軸方向の位置によって噛み合いによる周波数の速度変動位相が変化することがある。そのため、回転時に発生する回転体の軸方向の振動や位置変化によって出力ギアであるドラムギア１が回転軸方向に振動や位置変化することがある。それが原因して入力ギア３と中間ギア２との入力側の噛合位相と、中間ギア２と出力ギアであるドラムギア１との出力側噛合い位相が同期せず角速度変動が大きくなる場合がある。また、図３（ｂ）は、出力ギアであるドラムギア１が被駆動体である回転体、つまりこの場合は感光ドラム１０４の端部に突き当たって回転軸方向への位置決めがなされ、同時にカップリング係合される場合を示している。そうした場合、入力ギア３と出力ギアであるドラムギア１との回転軸方向の相対位置を常時一定に合わせておくことが困難となる。
【００２７】
そこで、本実施形態にあっては、入力ギア３とドラムギア１（出力ギア）との回転軸方向の相対位置を常時一定な状態を保ちつつ、ドラムギア１と入力ギア３とが回転軸方向に移動できる構成としており、これが骨子の１つとなる。
【００２８】
そのように入出力ギアを相対に移動可能な構成とすることで、入力ギア３と中間ギア２との入力側の噛合位相と、中間ギア２とドラムギア１（出力ギア）との出力側の噛合位相を同期させる。それによって、噛合位相を互いに打ち消しあった状態で回転を継続できるので、ギアの噛合周波数における角速度の変動振幅つまり周波数振幅を最小の状態で維持できるのである。
【００２９】
したがって、図３（ａ）に示すように、カートリッジカバー１１２を開く動作に連動して図示しないレバーが動作する。その結果、プロセスカートリッジ１０３内の感光ドラム１０４に回転を伝達するドラムギア１が回転軸方向の退避位置に所在しているので、プロセスカートリッジ１０３の挿入が可能な状態となる。
【００３０】
続いて、図３（ｂ）に示すように、カートリッジカバー１１２を閉じる動作に連動して上記図示しないレバーが動作する。それによって、ドラムギア１が回転軸方向の矢印で示す感光ドラム側に向かって移動する。ドラムギア１の移動によってこのドラムギア１に設けられている爪部（突起）７と、プロセスカートリッジ１０３内の感光ドラム１０４の回転軸方向の端部に設けられている爪部（突起）８とが係合する。その状態で感光ドラム１０４に回転を伝達できる状態になる。
【００３１】
図４（ａ），（ｂ）は、入力ギア３と中間ギア２との入口側の噛合状態、また中間ギア２とドラムギア１との出力側の噛合状態を示す。すなわち、入力ギア３と中間ギア２との噛合状態がギア回転とともに変化していく様子を示し、図中符号ｐで示す部分が噛合点である。
【００３２】
ギアの歯部は歯に受ける負荷荷重によって微小な変形を生じるが、噛み合いの状態によって荷重を受ける状態が連続的に変化するため、回転方向に角速度の変動が生じる。このことは中間ギア２とドラムギア１との噛合状態についても同様である。
【００３３】
また、図５（ａ）は、図３（ｃ）に示す入力ギア３と中間ギア２との噛合部Ｂと、中間ギア２とドラムギア１との噛合部Ａとの位相が同位相になった状態を模式的に表しているグラフである。また、図５（ｂ）は図３（ｃ）に示す入力ギア３と中間ギア２との噛合部Ｂと、中間ギア２とドラムギア１との噛合部Ａの位相を略１／２位相（１８０°）だけずらして配置し、噛合部Ａ，Ｂの二つの位相が互いに打ち消し合う相殺状態を模式的にあらわしている。図５（ａ），（ｂ）に示す符号ｅは、入力ギア３と中間ギア２との噛合部Ｂでの角速度の変化を表し、符号ｆは中間ギア２とドラムギア１との噛合部Ａでの角速度の変化を表す。また、符号ｇはそれらを合成したとき、すなわち入力ギア３に対するドラムギア１の角速度の変化を表している。図５（ａ）に示すように、同位相状態にあっては角速度の振幅が増幅されてドラムギア１の回転ムラが増大される。これに対して、図５（ｂ）に示すように、位相が打ち消し合う状態にあっては角速度の振幅が相殺されて、ドラムギア１のギアの噛合周波数における角速度変化をほぼ一定にすることができる。
【００３４】
以上に着目し、本実施形態においては、（１）ドラムギア１を高精度に回転させるためにギア列を斜歯ギアで構成する。（２）図５（ｂ）に示すように、入力ギア３と中間ギア２との入力側の噛合位相と、中間ギア２とドラムギア１との出力側の噛合位相とをほぼ１／２位相だけずらして配置する。それによって角速度の変動を相互に打ち消し合いさせて、出力側であるドラムギア１のギアの噛合周波数における角速度の変動振幅が最小となるように設定する。本実施形態の場合、出力ギアであるドラムギア１が回転軸方向に移動する構成の場合においても、上記入力側の噛合位相と出力側の噛合位相とをほぼ１／２位相の１８０°でずらして配置する。それによって角速度の変動を相互に打ち消し合わせている状態を保持できるようにする。
【００３５】
≪第１実施形態≫
図６および図７は、第１実施形態による駆動装置を示す。
【００３６】
図６において、駆動装置は、モータ取付板２１に動力源であるモータ６が配置され、モータ軸５に固定されたモータギア４と、モータ取付板２１と駆動側板２５に両端を固定された中間ギア１２の回転軸となる中間ギア軸２２とドラムギアユニット３０を備えている。 上記ドラムギアユニット３０は、２枚の側板３１，３２に入力ギア軸３３がこの両端部を固定されている。また、入力ギア軸３３上には入力ギア１３が回転可能に設けられ、２枚の側板３１，３２に軸支されてドラムギア１１の両端からボス１１ａ，１１ｂが突出しており、それらボス１１ａ，１１ｂを軸受３４ａ，３４ｂで支持している。
【００３７】
以上のモータギア４、入力ギア１３、中間ギア１２、ドラムギア１１はすべて斜歯ギアで形成されてギア列を構成している。
【００３８】
ドラムギアユニット３０の２枚の側板３１，３２には、中間ギア軸２２が嵌合する貫通孔３１ａ、３２ａが設けられている。また、ドラムギア１１の中心には片端をモータ取付板２１に固定のドラムギア軸２４が嵌合しており、回転軸方向への移動が可能に軸支されている。そのため、ドラムギアユニット３０は中間ギア軸２２とドラムギア軸２４に規制されつつ、回転軸方向への移動が可能となっている。このドラムギアユニット３０の回転軸方向への移動は、中間ギア１２に対する入力ギア１３の噛合状態と中間ギア１２に対するドラムギア１１の噛合状態との関係を保持したまま歯筋方向に移動することになる。
【００３９】
この第１実施形態において、駆動装置が回転駆動するとき、入力ギア１３とドラムギア１１は各々斜歯ギアの回転軸方向に働く力によって側板の方向へと付勢される。第１実施形態の場合、図３（ｃ）に示す回転方向に回転すると、感光ドラム方向に寄せられる。この入力ギア１３とドラムギア１１とが回転時に回転軸方向に寄せられた状態では、前述のように入力ギア１３と中間ギア１２との入力側の噛合位相と、中間ギア１２とドラムギア１１との出力側の噛合位相とを互いの角速度の変動を打ち消させるようにする。そのためほぼ１／２位相（角度１８０°）ずらした最良の状態に配置してある。
【００４０】
すなわち、図６および図７に示す状態において、入力ギア１３と中間ギア１２との噛合部Ｂの位相と、中間ギア１２とドラムギア１１との噛合部Ａの位相との関係を、ほぼ１／２位相である角度１８０°だけずらして配置する。その際、図５（ｂ）に示すように、互いの角速度の振幅を相殺させてドラムギア１１のギアの噛合周波数における角速度変化をほぼ一定になるようにしてある。
【００４１】
ドラムギア１１の両端から突き出ているボス１１ａ、１１ｂのうち、感光ドラム１０４側のボス１１ｂの端部には感光ドラム４４に係合して回転を伝達するために複数の爪形状に形成された突起３５が設けられている。また、ドラムギア１１の回転中心と感光ドラム４４の回転中心の軸心を芯合わせをするための半球状の突起３６が設けられている。
【００４２】
≪ドラムギアユニットの移動≫
そこで、図７に示すように、ユーザがカートリッジカバーなどを閉じる操作などすると、その動作に連動してドラムギアユニット３０が回転軸方向に沿って感光体ドラム４４側に移動する。そのドラムギアユニット３０の移動により、半球状の突起３６が感光ドラムの円筒部４６に嵌合することで自動的に軸心が芯出しされ、同時に半球状の突起３６の先端が円筒部の底面４７に突き当たることで回転軸方向に位置決めされる。そのようにしてドラムギア１１の複数の爪形状による突起３５と感光ドラム４４の軸方向端部に設けられた爪形状による部分４５とがカップリング係合される。
【００４３】
なお、ドラムギアユニット３０は、入力ギア１３と中間ギア１２との噛合部Ｂの位相と、中間ギア１２とドラムギア１１との噛合部Ａの位相とを互いの角速度の変動を打ち消し合わせた状態を保持したまま軸方向に移動し位置決めされる。その結果、ドラムギア１１は角速度の変動がほぼ一定になるように回転することができる。なお、ドラムギア１１の位置決めを感光ドラム端部への突き当てに限ることなく、無端状ベルトを駆動する回転体に対して位置決めする構造も可能である。
【００４４】
なお、この第１実施形態においては、図８に示すように、ギア列の各斜歯ギアの寄り方向に予圧を与えるようにバネ３７，３８を装着して構成でき、それによってギア寄せの効果をより高めることができる。
【００４５】
また、第１実施形態によれば、感光ドラム４４を内蔵したプロセスカートリッジをプリンタ本体に装着し、感光ドラム４４とドラムギア１１とを爪形状部分に係合させた状態でモータ６からの回転動力を伝達する。すると、感光ドラム４４が回転して現像プロセス手段などによる負荷などの影響で、感光ドラム４４が微小ながら回転軸方向に振動を生じる。しかし、前述の本実施形態の構成と作用によって、ドラムギア１１のギアの噛合周波数における角速度の変動振幅が最小となるような最良の状態を維持した回転が可能となる。
【００４６】
加えて、第１実施形態によれば、プロセスカートリッジをプリンタ本体に装着時、感光ドラム４４の位置精度が回転軸方向にバラツキがあったとしても、それに影響も受けることはない。
【００４７】
≪第２実施形態≫
つぎに、図９〜図１１は、本発明の駆動装置に係る第２実施形態を示す。
【００４８】
この第２実施形態においては、より効果的にギアを配置することで部品点数を削減することを目標とするものである。すなわち、図９および図１０に示すように、モータ取付板６８に片持ち固定されて入力ギア５３の回転軸となる入力ギア軸６７を有し、中間ギア５２の回転軸である中間ギア軸６７がモータ取付板６８と側板６９とを支持するように固定されている。また、モータ取付板６８と側板６９には軸受６４ａ，６４ｂによってドラムギア５１の両端から突出しているボス５１ａ，５１ｂが回転可能に軸支されている。ドラムギア５１の両端から突出しているボス５１ａ、５１ｂのうち、感光ドラム１０４側のボス１１ｂの端部には感光ドラム４４に係合して回転を伝達するために複数の爪形状による突起３５が設けられている。また、ドラムギア５１の回転軸心と感光ドラム４４の回転軸心の芯合わせをするための半球状の突起３６が設けられている。
【００４９】
以上の構成によって、ユーザがカートリッジカバーなどを閉じる操作を行うと、それに連動して、図１１に示すように、ドラムギア５１が回転軸方向に沿って感光ドラム４４側に移動する。そのドラムギア５１の移動で、半球状の突起３６が感光ドラム４４の円筒部４６に嵌合して芯合わせが行われると同時に、半球状の突起３６の先端が円筒部の底面４７に突き当たることで回転軸方向に位置決めされる。ドラムギア５１の複数の爪形状による突起３５と感光ドラム４４の軸方向端部に設けられた爪形状部分４５とがカップリング係合される。
【００５０】
また、ユーザによるカートリッジカバーなどを開ける操作に連動して、ドラムギア５１が回転軸方向に沿ってモータ６側に移動し、爪形状部分によるカップリング係合が離間する。それによりユーザは容易にプリンタ本体からプロセスカートリッジを取り外すことができる。
【００５１】
本実施形態にあっても、一連のギア列を構成するモータギア４と、入力ギア５３と、中間ギア５２と、ドラムギア５１の各ギアには斜歯ギアが用いられている。入力ギア５３とドラムギア５１の斜歯の捩れ方向は、ドラムギア５１に負荷を与えてモータ軸５を図１０中の矢印で示す方向に回転させたとき、入力ギア５３の回転軸方向に働く軸力とドラムギア５１の回転軸方向に働く軸力とが互いに向き合う方向に設定してある。また、入力ギア５３の斜歯の捩れ方向は右方向、ドラムギア５１の斜歯の捩れ方向は左方向になっている。また、中間ギア５２の斜歯の捩れ方向は入力ギア５３に噛合する左方向の領域５２ａと、ドラムギア５１に噛合する右方向の領域５２ｂとが一体となるよう構成されている。
【００５２】
また、入力ギア５３とドラムギア５１の各々には、互いに向き合う対向面に回転軸と同軸上の同心円で円環状による円滑な表面を有する突起７１，７３が設けられ、回転軸方向から見たとき、その円環形状が交差するように軸中心が配置されている。
【００５３】
それら入力ギア５３とドラムギア５１とが回転駆動時に回転軸方向に互いに寄った状態において、前述のように、入力ギア５３と中間ギア５２との入力側の噛合位相と、中間ギア５２とドラムギア５１との出力側の噛合位相とを互いの角速度の変動を相殺させる。すなわち、互いに打ち消し合わせるようにほぼ１／２位相で角度１８０°だけずらした最良の状態に配置してある。すなわち、図１０に示す状態において、入力ギア５３と中間ギア５２との噛合部Ｂの位相と、中間ギア５２とドラムギア５１との噛合部Ａの位相との関係を、ほぼ１／２位相ずらして配置する。図５（ｂ）に示すように、互いの角速度の振幅を相殺してドラムギア５１のギアの噛合周波数における角速度の変動をほぼ一定になるように維持する。
【００５４】
図１０において、ギア列が回転動作をすると斜歯ギアの受ける軸方向に働く力の作用によって、入力ギア５３とドラムギア５１とが回転軸方向に互いに寄り合い、互いの円環状の突起７１，７３どうしが接触し合いながら回転する。そして、ドラムギア５１が軸方向に移動した場合でも、入力ギア５３が軸方向に互いの円環状の突起７１，７３どうしが接触を保ちながら移動する。
【００５５】
結果、この第２実施形態によれば、入力ギア５３と中間ギア５２との噛合部Ｂの位相と、中間ギア５２とドラムギア５１との噛合部Ａの位相とを互いの角速度の変動を打ち消させた状態を維持できる。そのため、ドラムギア５１はギアの噛合周波数における角速度の変動をほぼ一定になるように回転することができる。
【００５６】
このとき、入力ギア軸５にモータ取付板６８と入力ギア５３との間に弾性部材として圧縮ばね（図示略）などを装着し、予圧を付与して付勢することで入力ギア５３とドラムギア５１とを確実に接触させることができる。
【００５７】
また、円環状の突起７１，７３どうしが摺接する面にグリスなどの潤滑油材を塗布すると、磨耗や接触を通して伝わる振動に対する影響を小さく抑えるのに効果がある。
【００５８】
感光ドラム４４などを内蔵したプロセスカートリッジをプリンタ本体に装着し、感光ドラム４４とドラムギア５１とを爪形状部分を係合させた状態でモータ６からの回転動力を伝達する。それによって感光ドラム４４が回転し、感光ドラム４４に作用する現像プロセス手段などによる負荷などの影響で感光ドラム４４が僅かながらも回転軸方向に沿って振動が生じる。その場合でも、ドラムギア５１の角速度の変動振幅が最小となるような最良の状態を維持した回転が可能となる。
【００５９】
なお、上記第１，第２実施形態のいずれにあっても中間ギアを多段ギアで構成することが可能である。図１２に示すように、第２実施形態の場合は中間ギアを多段ギア５４で構成すると、減速または増速するためのギア列が不要となり、装置小型化により一層寄与して、しかもコスト低減に有効である。その際、噛合部Ａ，Ｂにおける位相を歯形モジュールと歯数に応じてギアの噛合周波数における角速度の変動振幅が最小となるように設定すればよい。
【００６０】
ここで、図１３（ａ），（ｂ）は、図１２で示した中間ギアを多段ギアとした場合において噛合状態を模式的に表すグラフである。ここでは、中間ギア５４の大ギアの歯数を小ギアの２倍にしたものを例にしてある。この図中の符号ｅ、ｅ´は、入力ギア５３と中間５４ギアの大ギア部分との噛合部Ｂでの角速度の変化を表し、符号ｆ、ｆ´は中間ギア５４の小ギア部分とドラムギア５１との噛合い部Ａでの角速度の変化を表している。また、符号ｇ、ｇ´はそれらを合成したとき、すなわち入力ギア５３に対するドラムギア５１の角速度の変化を表している。図１３（ａ）は、入力ギア５３に対するドラムギア５１の角速度の変動振幅Ｌが、この駆動系においてのギアの噛合周波数における角速度の変動振幅が最大となる状態である。図１３（ｂ）は、入力ギア５３に対するドラムギア５１の角速度の変動振幅Ｌ´が、この駆動系においてのギアの噛合い周波数における角速度変動振幅が最小なる状態である。すなわち、この図１３（ｂ）に示す噛合位相の状態となるように噛合部の位相を設定することで好適な結果を実現することができる。
【００６１】
以上説明したように、上記各実施形態にあっては、回転伝達時に出力ギアの軸方向に加わる力の方向と出力ギアの２つ前に連なるギアの軸方向に加わる力の方向とを向かい合わせる。また、出力ギアの歯幅方向に設けた円環状の突起と出力ギアの２つ前に連なるギア歯幅方向に設けた円環状の突起とを互いに向き合わせ、接触しながら摺動回転するように構成する。それによって、部品点数を削減でき、累積誤差によって目標とすべき効果が半減するのを防ぎ、また、コスト低減も可能となる。また、出力ギアであるドラムギア１に噛合する１つ手前の中間ギア２を多段ギアにすることで、減速あるいは増速するためのギア列が不要となり装置を小型化するために有効であり、さらにはコストの低減となる。
【００６２】
以上、本発明について数例の実施形態を説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内でその他の実施態様、応用例、変形例、そしてそれらの組み合わせも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る画像形成装置本体の実施形態の構成を示す縦断面図。
【図２】同画像形成装置にプロセスカートリッジを装着する様子を示す縦断面図。
【図３】同図（ａ）〜（ｃ）はモータから感光ドラムへの示した歯車伝動機構を上面から見た図、モータから感光ドラムへの示した歯車伝動機構を上面から見た図、モータから感光ドラムへの示した歯車伝動機構を回転軸方向から見た図。
【図４】同図１（ａ），（ｂ）は入力ギアと中間ギアとのギアの噛合状態がギアの回転とともに変化する様子を示す図。
【図５】同図（ａ），（ｂ）は上記図３（ｃ）に示す噛合部Ｂと噛合部Ａとの位相が同位相の場合を示すグラフと、噛合部Ｂと噛合部Ａとの位相が同位相の場合と１／２位相をずらして位相を互いに打ち消しあった状態の場合とを対比して示すグラフ。
【図６】第１実施形態による駆動装置を上面から見て示す図。
【図７】同第１実施形態による駆動装置においてドラムギアと感光ドラムとが係合した状態を上面から見て示す図。
【図８】同第１実施形態による駆動装置において入力ギアとドラムギアとの寄り方向に予圧を与えるバネを設けた状態を示す図。
【図９】第２実施形態による駆動装置において上面から見て示す図。
【図１０】同第２実施形態による駆動装置を回転軸方向から見て示す図。
【図１１】同第２実施形態による駆動装置においてドラムギアと感光体ドラムとが係合した状態を上面から見て示す図。
【図１２】上記第２実施形態の駆動装置において中間ギアを多段ギアで構成した場合を示す図。
【図１３】同図（ａ），（ｂ）は、上記図１２に示す中間ギアが多段ギアである場合の噛合部Ｂと噛合部Ａとの位相の状態において角速度の変動振幅が最大となる場合を示すグラフと、同角速度の変動振幅が最小と成る場合を対比して示すグラフ。
【符号の説明】
【００６４】
１、１１、５１ ドラムギア
２、１２、５２ 中間ギア
３、１３、５３ 入力ギア
４ モータギア
５ モータ軸
６ モータ
７、３５ ドラムギア爪部（突起）
８、４５ 感光ドラム爪部（突起）
１１ａ、１１ｂ、５１ａ、５１ｂ ドラムギアボス
２１、６８ モータ取付板
２２、６７ 中間ギア軸
２４ ドラムギア軸
２５、６９ 駆動側板
３０ ドラムギアユニット
３１、３２ 側板
３１ａ、３２ａ 貫通孔
３３、６６ 入力ギア軸
３４ａ、３４ｂ、６４ａ、６４ｂ 軸受
３６ 半球状突起
３７、３８ バネ
４４ 感光体ドラム
４６ 円筒部
４７ 円筒部の底面
５２ａ 中間ギアのハス歯の捩れ左方向領域
５２ｂ 中間ギアのハス歯の捩れ右方向領域
５４ 多段ギア
７１ ドラムギアの円環状突起
７３ 入力ギアの円環状突起
１００ レーザ発光部
１０１ レーザ光
１０２ ミラー
１０３ プロセスカートリッジ
１０４ 感光ドラム
１０５ シート（転写材）
１０６ カセット
１０７ 給紙ローラ
１０８ 搬送経路
１０９ 転写部
１１０ 定着器
１１１ 排紙部
１１２ カートリッジカバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源からの回転動力を２つ以上のギアからなるギア列を介して最終ギアである出力ギアに伝達する駆動装置であって、
前記出力ギアと１つ手前のギアとの噛合による位相と、２つ手前のギアと前記１つ手前のギアとの噛合による位相とが、前記出力ギアの角速度の変動による周波数振幅が最小となるように設定され、
前記出力ギアと前記２つ手前のギアとが、それらの回転軸方向に相対する位置を常時一定に維持した状態で移動可能に構成されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記出力ギアと前記２つ手前のギアとが互いに作用しつつ回転軸方向への相対位置を常時一定に維持できるよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
回転伝達時に前記出力ギアの回転軸に働く力の方向と、前記２つ手前のギアの回転軸方向に働く力の方向とが対向しており、前記出力ギアの歯幅方向に設けた円環状の突起と前記２つ手前のギアの歯幅方向に設けた円環状の突起とが向き合って摺接して回転可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記出力ギアと、前記１つ手前のギアと、前記２つ手前のギアとが斜歯ギアでなっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記２つ手前のギアが、前記動力源から回転動力を受ける入力ギアであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記１つ手前のギアは、中間ギアとして多段ギアでなっていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の駆動装置。
【請求項７】
前記請求項１乃至６のいずれか１項に記載の駆動装置が装着され、該駆動装置に備わる前記出力ギアが、画像形成装置本体に備わって回転する像担持体に対して、またはその像担持体を回転させる駆動体に対して回転軸方向に位置決めされ、係合することによって回転が伝達されるように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記駆動体が転写材を挟んで前記像担持体に対向する無端状ベルトを駆動させる回転体である場合に、その回転体に対して前記出力ギアが回転軸方向に位置決めされかつ係合して回転伝達されることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項１】
動力源からの回転動力を２つ以上のギアからなるギア列を介して最終ギアである出力ギアに伝達する駆動装置であって、
前記出力ギアと１つ手前のギアとの噛合による位相と、２つ手前のギアと前記１つ手前のギアとの噛合による位相とが、前記出力ギアの角速度の変動による周波数振幅が最小となるように設定され、
前記出力ギアと前記２つ手前のギアとが、それらの回転軸方向に相対する位置を常時一定に維持した状態で移動可能に構成されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記出力ギアと前記２つ手前のギアとが互いに作用しつつ回転軸方向への相対位置を常時一定に維持できるよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
回転伝達時に前記出力ギアの回転軸に働く力の方向と、前記２つ手前のギアの回転軸方向に働く力の方向とが対向しており、前記出力ギアの歯幅方向に設けた円環状の突起と前記２つ手前のギアの歯幅方向に設けた円環状の突起とが向き合って摺接して回転可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記出力ギアと、前記１つ手前のギアと、前記２つ手前のギアとが斜歯ギアでなっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記２つ手前のギアが、前記動力源から回転動力を受ける入力ギアであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記１つ手前のギアは、中間ギアとして多段ギアでなっていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の駆動装置。
【請求項７】
前記請求項１乃至６のいずれか１項に記載の駆動装置が装着され、該駆動装置に備わる前記出力ギアが、画像形成装置本体に備わって回転する像担持体に対して、またはその像担持体を回転させる駆動体に対して回転軸方向に位置決めされ、係合することによって回転が伝達されるように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記駆動体が転写材を挟んで前記像担持体に対向する無端状ベルトを駆動させる回転体である場合に、その回転体に対して前記出力ギアが回転軸方向に位置決めされかつ係合して回転伝達されることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【図４】
【図７】
【図１１】
【図１３】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図７】
【図１１】
【図１３】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−６９４７６（Ｐ２００９−６９４７６Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３７７９６（Ｐ２００７−２３７７９６）
【出願日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]