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【発明の名称】 合成樹脂製歯車
【発明者】 【氏名】星野 高志

【氏名】黒田 光昭

【氏名】西 直人

【氏名】高野 一男

【氏名】山科 晋

【氏名】佐藤 格

【氏名】重森 幸友

【氏名】高山 誠一

【氏名】保苅 則雄

【氏名】田川 浩三

【氏名】西川 聰

【氏名】三田村 欣彦

【要約】 【課題】

【解決手段】金属製の軸に取り付けられる合成樹脂製の歯車において、前記合成樹脂製歯車の軸方向の少なくとも一端側にボス部を設けるとともに、前記ボス部の外周部に当該ボス部を締め付けるように作用する金属製の環状部材を設けるように構成して課題を解決した。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 金属製の軸に取り付けられる合成樹脂製の歯車において、前記合成樹脂製歯車の軸方向の少なくとも一端側にボス部を設けるとともに、前記ボス部の外周部に当該ボス部を締め付けるように作用する金属製の環状部材を設けたことを特徴とする合成樹脂製歯車。
【発明の詳細な説明】【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電子写真方式を応用したカラー複写機やレーザープリンタなどの画像形成装置に使用される駆動装置に関し、特に、画像形成装置の感光体ドラム等を回転させる回転軸に取付けられる最終段歯車の取付け構造を改良した画像形成装置の駆動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のカラー複写機やレーザープリンタなどの画像形成装置においては、感光体ドラムを駆動装置によって所定の速度で回転駆動し、当該感光体ドラムの一次帯電、画像露光、現像、転写工程を行うことにより、白黒又はカラーの画像を形成するように構成されている。特に、カラーの画像を形成するカラー画像形成装置においては、感光体ドラムの一次帯電、画像露光、現像工程を複数回繰り返し、感光体ドラム上に現像されるトナー像を、中間転写体上又は転写媒体上に順次多重に転写することにより、カラー画像を形成するように構成されている。
【0003】ところで、かかるカラー複写機やレーザープリンタなどの画像形成装置においては、感光体ドラムの回転軸に取り付ける合成樹脂製の歯車は、回転軸に対する内径のガタが大きいと、感光体ドラムに回転ムラが生じて、画像に濃淡の筋が現れたり、色ズレが生じるという問題点が生じる。そのため、上記合成樹脂製の歯車と感光体ドラムの回転軸との内径のガタを小さくするには、合成樹脂製歯車の内径と回転軸との嵌め合い隙間をできるだけ小さく設定する必要がある。
【0004】しかしながら、合成樹脂製の歯車は、樹脂の成型上の制限により、直径20mmの回転軸では、内径公差が0.1mm程度必要である。また、歯車の材質として良く用いられるPOMの線膨張率は、1℃あたり1×10-4程度なので、40℃温度が上がると、20(mm)×1×10-4(mm/℃)×40(℃)=0.08mmだけ、樹脂製歯車の内径が広がってしまう。そのため、合成樹脂製の歯車と感光体ドラムの回転軸との最大隙間は、0.1mm(内径公差)+0.08mm(熱膨張量)=0.18mmとなり、そのガタが回転ムラに与える影響が無視できなくなってくる。
【0005】そこで、一般的には、金型精度や成型条件を厳しき管理することによって、最大隙間を0.02mm程度に抑えるか、特開平6−130751号公報に開示されているように、樹脂製の歯車を金属製のフランジにねじ止めすることが行われている。
【0006】また、熱膨張の問題は、感光体ドラムとドラムフランジの結合における改良技術が既に提案されており、特開平5−88595号公報に開示されているように、線膨張率の異なるものを接着する方法、特開平7−132564号公報に開示されているように、線膨張率を合わせるような材質を用いる方法、特開平9−1265号公報に開示されているように、外側を加熱しておいて挿入する方法などが、既に提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上述したように、金型精度や成型条件を厳しき管理することによって、最大隙間を0.02mm程度に抑える方法では、樹脂製歯車を成型する金型の製造に、非常に高い精度が要求されるため、製造業者が限られ、製造コストが高価になるという問題点を有している。また、上記特開平6−130751号公報に開示されているように、樹脂製の歯車を金属製のフランジにねじ止めする方法では、部品点数が増加し、やはりコストが高くなるという問題点を有している。
【0008】また、特開平5−88595号公報に開示されているように、線膨張率の異なるものを接着する方法、特開平7−132564号公報に開示されているように、線膨張率を合わせるような材質を用いる方法、特開平9−1265号公報に開示されているように、外側を加熱しておいて挿入する方法などの場合には、いずれも手間やコストが掛かり、また再生使用のために分解することが困難であるという問題点を有している。
【0009】そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、加工コストの増加や生産性の低下を招くことなく、感光体ドラム等の回転変動を効果的に抑えることができ、高画質化が可能な画像形成装置の駆動装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的を達成するため、金属製の軸に取り付けられる合成樹脂製の歯車において、前記合成樹脂製歯車の軸方向の少なくとも一端側にボス部を設けるとともに、前記ボス部の外周部に当該ボス部を締め付けるように作用する金属製の環状部材を設けるように構成される。
【0011】なお、前記ボス部は、合成樹脂製歯車の軸方向の少なくとも一端側に設けられるが、両端側に設けるように構成しても良い。
【0012】
【作用】この発明に係る合成樹脂製歯車においては、合成樹脂製歯車の軸方向の少なくとも一端側にボス部を設けるとともに、前記ボス部の外周部に当該ボス部を締め付けように作用する金属製の環状部材を設けるように構成したので、温度が上がることによって合成樹脂製歯車の内径が広がるのを抑えることができるので、歯車の内径公差を厳しくすることなく、軸との嵌め合いガタを小さく保つことができる。さらに、接着や圧入に比べて締結力は小さいので、組み立て性や分解性に優れる。これは、レーザープリンタなどの感光体ドラム軸に取り付ける歯車のように、回転角伝達誤差を低減したい場合に特に有効である。
【0013】
【実施例】以下にこの発明を図示の実施例に基づいて説明する。
【0014】実施の形態1図2はこの発明の実施の形態1に係る合成樹脂製歯車を適用した画像形成装置としてのカラー電子写真複写機を示すものである。
【0015】図2において、1はカラー電子写真複写機の本体を示すものであり、このカラー電子写真複写機本体1の上部には、原稿2を1枚ずつ分離した状態で自動的に搬送する自動原稿搬送装置3と、当該自動原稿搬送装置3によって搬送される原稿2の画像を読み取る原稿読取装置4が配設されている。この原稿読取装置4は^プラテンガラス5上に載置された原稿2を光源6によって照明し、原稿2からの反射光像を、フルレートミラー7及びハーフレートミラー8、9及び結像レンズ10からなる縮小光学系を介してCCD等からなる画像読取素子11上に走査露光して、この画像読取素子11によって原稿2の色材反射光像を所定のドット密度(例えば、16ドット/mm)で読み取るようになっている。
【0016】上記原稿読取装置4によって読み取られた原稿2の色材反射光像は、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)(各8bit)の3色の原稿反射率データとして画像処理装置12に送られ、この画像処理装置12では、原稿2の反射率データに対して、シェーデイング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色/移動編集等の所定の画像処理が施される。
【0017】そして、上記の如く画像処理装置12で所定の画像処理が施された画像データは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(BK)(各8bit)の4色の原稿色材階調データとしてROS13(Raster Output Scanner)に送られ、このROS13では、原稿色材階調データに応じてレーザー光による画像露光が行われる。
【0018】上記カラー電子写真複写機本体1の内部には、色の異なる複数のトナー像を形成可能な画像形成手段Aが配設されている。この画像形成手段Aは、主として、静電潜像が形成される像担持体としての感光体ドラム17と、前記感光体ドラム17上に形成された静電潜像を現像して色の異なる複数のトナー像を形成可能な現像手段としてのロータリー方式の現像装置19とから構成されている。
【0019】上記ROS13は、図2に示すように、図示しない半導体レーザーを原稿再現色材階調データに応じて変調し、この半導体レーザーからレーザー光LBを階調データに応じて出射する。この半導体レーザーから出射されたレーザー光LBは、回転多面鏡14によって偏向走査され、f・θレンズ15及び反射ミラー16を介して像担持体としての感光体ドラム17上に走査露光される。
【0020】上記ROS13によってレーザー光LBが走査露光される感光体ドラム17は、図示しない駆動手段によって矢印方向に沿って所定の速度で回転駆動されるようになっている。この感光体ドラム17の表面は、予め一次帯電用のスコロトロン18によって所定の極性(例えば、マイナス極性)及び電位に帯電された後、原稿再現色材階調データに応じてレーザー光LBが走査露光されることによって静電潜像が形成される。上記感光体ドラム17上に形成された静電潜像は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(BK)の4色の現像器19Y、19M、19C、19BKを備えたロータリー方式の現像装置19によって、例えば、感光体ドラム17の帯電極性と同極性のマイナス極性に帯電したトナー(帯電色材)によって反転現像され、所定の色のトナー像となる。尚、上記感光体ドラム17上に形成されたトナー像は、必要に応じて転写前帯電器20によってマイナス極性の帯電を受け、電荷量が調整されるようになっている。
【0021】上記感光体ドラム17上に形成された各色のトナー像は、当該感光体ドラム17の下部に配置された中間転写体としての中間転写ベルト21上に、第1の転写手段としての1次転写ロール22によって多重に転写される。この中間転写ベルト21は、駆動ロール23、従動ロール24a、テンションロール24b及び2次転写手段の一部を構成する対向ロールとしてのバックアップロール25によって、感光体ドラム17の周速と同一の移動速度で矢印方向に沿って回動可能に支持されている。
【0022】上記中間転写ベルト21上には、形成する画像の色に応じて、感光体ドラム17上に形成されるイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(BK)の4色のすべて又はその一部のトナー像が、一次転写ロール22によって順次重ね合わせた状態で転写される。この中間転写ベルト21上に転写されたトナー像は、所定のタイミングで2次転写位置へと搬送される記録媒体としての記録用紙26上に、中間転写ベルト21を支持するバックアップロール25と、当該バックアップロール25に圧接する第2の転写手段の一部を構成する2次転写ロール27の圧接力及び静電吸引力によって転写される。上記記録用紙26は、図2に示すように、カラー電子写真複写機本体1内の下部に配置された複数の記録媒体収容部材としての給紙カセット28、29、30、31の何れかから、所定のサイズのものがフィードロール28a、29a、30a、31aによって給紙される。給紙された記録用紙26は、複数の搬送ロール32及びレジストロール33によって、所定のタイミングで中間転写ベルト21の2次転写位置まで搬送される。そして、上記記録用紙26には、上述したように、2次転写手段としてのバックアップロール25と2次転写ロール27とによって、中間転写ベルト21上から所定の色のトナー像が一括して転写されるようになっている。
【0023】また、上記中間転写ベルト21上から所定の色のトナー像が転写された記録用紙26は、中間転写ベルト21から分離された後、搬送ベルト34によって定着装置35へと搬送され、この定着装置35によって熱及び圧力でトナー像が記録用紙26上に定着され、片面複写の場合には、そのまま排紙トレイ36上に排出されてカラー画像の複写工程が終了する。
【0024】一方、両面複写の場合には、第1面(表面)にカラー画像が形成された記録用紙26を、そのまま排紙トレイ36上に排出せずに、図示しない反転ゲートによって下向きに搬送方向が変更され、3つのロールが圧接されたトリロール37及び反転ロール38によって、反転通路39へと一旦搬送される。そして、上記記録用紙26は、今度は逆転する反転ロール38によって両面用通路40へと搬送され、この両面用通路40に設けられた搬送ロール41によってレジストロール33まで一旦搬送されて停止する。記録用紙26は、中間転写ベルト21上のトナー像と同期して、再度レジストロール33によって搬送が開始され、当該記録用紙26の第2面(裏面)に対してトナー像の転写・定着工程が行われた後、排出トレイ36上に排出されるようになっている。
【0025】なお、図2中、42は転写工程が終了した後の感光体ドラム17の表面から残留トナーや紙粉等を除去するためのクリーニング装置、43は中間転写ベルト21の清掃を行うための中間転写ベルト用クリーナー、44は手差しトレイをそれぞれ示している。
【0026】図3は上記カラー電子写真複写機の画像形成手段Aを示す構成図である。
【0027】このカラー電子写真複写機では、上述したように、感光体ドラム17の表面が一次帯電用のスコロトロン18によって所定の電位に一様に帯電された後、当該感光体ドラム17の表面には、ROS13によって所定の色に対応した画像が露光され、静電潜像が形成される。上記感光体ドラム17の表面に各色に対応して形成された静電潜像は、対応する色の現像器19Y、19M、19C、19BKによって現像され、当該感光体ドラム17の表面には、所定の色のトナー像Tが形成される。
【0028】例えば、上記感光体ドラム17上に形成された静電潜像がイエロー色に対応したものであれば、この静電潜像は、イエロー色の現像器19Yによって現像され、感光体ドラム17上には、イエロー色のトナー像Tが形成される。また、他のマゼンタ色、シアン色、ブラック色についても、同様のプロセスによって対応する色のトナー像Tが、感光体ドラム17上に順次形成される。
【0029】上記感光体ドラム17上に順次形成された各色のトナー像Tは、感光体ドラム17と中間転写ベルト21とが接触する1次転写位置において、感光体ドラム17上から中間転写ベルト21の表面に転写される。この1次転写位置には、中間転写ベルト21の裏面側に半導電性の1次転写用のバイアスロール22が配設されており、中間転写ベルト21は、1次転写用のバイアスロール22によって感光体ドラム17の表面に接触するようになっている。1次転写用のバイアスロール22には、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加され、感光体ドラム17上に形成されたトナー像Tは、中間転写ベルト21上に圧接力及び静電吸引力によって転写される。
【0030】単色の画像を形成する場合は、中間転写ベルト21上に1次転写された所定の色のトナー像Tが、直ちに記録用紙26上に2次転写されるが、複数色のトナー像Tを重ね合わせたカラー画像を形成する場合には、感光体ドラム17上への所定色のトナー像Tの形成、並びにトナー像Tの中間転写ベルト21上への1次転写の工程が、所定の色数分だけ繰り返される。
【0031】例えば、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(BK)の4色のトナー像Tを重ね合わせたフルカラーの画像を形成する場合、感光体ドラム17上には、その一回転毎にイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(BK)の各色のトナー像Tが順次形成され、これらの4色のトナー像は、順次中間転写ベルト21上に重ね合わせた状態で1次転写される。
【0032】その際、上記中間転写ベルト21は、最初に1次転写されたイエロー色の未定着トナー像Tを保持したまま、感光体ドラム17と同期した周期で回動し、当該中間転写ベルト21上には、位置検知センサー45によって決められた所定の位置に、その一回転毎にマゼンタ色、シアン色及びブラック色の未定着トナー像Tが、イエロー色の未定着トナー像Tに順次重ね合わされた状態で転写される。
【0033】このようにして中間転写ベルト21に1次転写された未定着トナー像Tは、中間転写ベルト21の回転に伴って、記録用紙26の搬送経路に面した2次転写位置へと搬送される。
【0034】そして、この記録用紙26は、前述したように、所定の給紙カセット28、29、30、31からフィードロール28a、29a、30a、31aによって給紙され、搬送ロール32によってレジストロール33まで搬送され、レジストロール33によって所定のタイミングで、2次転写ロール27と中間転写ベルト21とのニップ部間に給送される。
【0035】また、2次転写位置における中間転写ベルト21の裏面側には、2次転写ロール27の対向電極をなすバックアップロール25が配設されている。2次転写位置では、所定のタイミングで半導電性の2次転写ロール27が中間転写ベルト21に圧接し、当該バックアップロール25にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加することにより、中間転写ベルト21上に転写された未定着トナー像Tは、前記2次転写位置において記録用紙26上に静電的に2次転写される。
【0036】この実施の形態では、図3に示すように、2次転写ロール27にトナーの帯電極性と同極性の電圧を直接印加するのではなく、当該2次転写ロール27に中間転写ベルト21を介して圧接するバックアップロール25に、バイアスロール46によって転写バイアス電圧印加手段としての転写バイアス用高圧電源47から、トナーの帯電極性と同極性の電圧を印加するように構成されている。しかし、2次転写ロール27にトナーの帯電極性と同極性の電圧を直接印加するように構成しても勿論よい。
【0037】そして、未定着トナー像が転写された記録用紙26は、中間転写ベルト21から剥離され、2次転写部の下流に配置された電極部材48、案内板49および搬送ベルト34によって定着装置35に送り込まれ、未定着トナー像Tの定着処理がなされる。
【0038】一方、未定着トナー像Tの2次転写が終了した中間転写ベルト21は、中間転写ベルト用クリーナー44によって残留トナーが除去される。
【0039】図4は上記感光体ドラムを回転駆動するための画像形成装置の駆動装置の一実施例を示すものである。
【0040】図4において、1は前記各感光体ドラムを示すものであり、感光体ドラム1は、駆動用ステッピングモータ45と、この駆動用ステッピングモータ45の駆動軸に固着されたピニオン歯車46と、このピニオン歯車46と歯合する第1の中間歯車47と、この第1の中間歯車47と同じ軸に固着された第2の中間歯車48と、この第2の中間歯車48と歯合する感光体ドラム1の回転軸49に固着された最終段プラスチック歯車50とによって回転駆動されるようになっている。
【0041】図において、51は感光体ドラム1の回転軸49を軸支するベアリングを示している。
【0042】また、上記感光体ドラム1の回転軸49には、ロータリーエンコーダからなる回転変動検出器52が取り付けられており、この回転変動検出器52は、ステッピングモータ制御回路53に接続されている。このステッピングモータ制御回路53は、回転変動検出器52の検出結果及び予めメモリに記憶されている感光体ドラム1の回転変動に関するデータに基づいて、感光体ドラム1の回転速度が一定となるようにステッピングモータ駆動回路54を介してステッピングモータ45を回転駆動するようになっている。
【0043】ところで、この実施例では、合成樹脂製歯車の軸方向の少なくとも一端側にボス部を設けるとともに、前記ボス部の外周部に当該ボス部を締め付けるように作用する金属製の環状部材を設けるように構成されている。
【0044】すなわち、上記感光体ドラム1の回転軸49には、図1に示すように、ハスバ歯車からなる最終段の合成樹脂製歯車としてのプラスチック歯車50が取付けられている。このプラスチック歯車50は、例えば、POM等の合成樹脂によって、射出成型などにより形成されている。この最終段プラスチック歯車50は、その軸方向の一端側にボス部50aが一体的に設けられており、当該ボス部50aは、バネ性を有するSUSや鋼鉄等からなる締め付けクランプ55によって、ネジ56で回転軸49に締めつけられるようになっている。このとき、上記最終段プラスチック歯車50の内径は、想定される最低温度で回転軸49との隙間がほとんど”0”となるように設定されている。
【0045】こうすることにより、温度が上昇しても、金属製の締め付けクランプ55の熱膨張率は、合成樹脂に比べて非常に小さいので、当該締め付けクランプ55によって、最終段プラスチック歯車50のボス部50aが熱膨張により拡径するのが防止乃至抑制され、当該最終段プラスチック歯車50のボス部50aの内周と回転軸49との間に生じる取り付けガタを小さく保つことができる。
【0046】そのため、上記最終段プラスチック歯車50の製造精度を大幅に高くしたり、構成が複雑となることがないので、加工コストの増加や生産性の低下を招くことなく、感光体ドラム等の回転変動を効果的に抑えることができ、高画質化が可能な画像形成装置の駆動装置を提供することができる。
【0047】実施の形態2図5及び図6はこの発明の実施の形態2を示すものであり、前記実施の形態1と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態2では、締め付けリングを予め歯車のボス部に一体的に設けるように構成されている。
【0048】すなわち、この実施の形態2では、最終段プラスチック歯車50のボス部50aを、回転軸49に取り付ける際に、締め付けリング60を最終段プラスチック歯車50のボス部50aの外周に外装するのではなく、予め環状の締め付けリング60を最終段プラスチック歯車50のボス部50aにアウトサート成型することで、環状の締め付けリングを最終段プラスチック歯車50のボス部50aに一体的に設けるように構成されている。なお、図5中、61は回り止め用のキー部を示している。
【0049】また、この実施の形態2でも、上記最終段プラスチック歯車50の内径は、想定される最低温度で回転軸49との隙間がほとんど”0”となるように設定されている。
【0050】こうすることにより、最終段プラスチック歯車50のボス部50aを、回転軸49に取り付ける際に、締め付けリング60をネジ止めする必要がなく、その分だけ操作性が向上する。しかも、上記実施の形態1の締め付けクランプ55と同様に、締め付けリング60によって最終段プラスチック歯車50のボス部50aが熱膨張により拡径するのが防止乃至抑制され、当該最終段プラスチック歯車50のボス部50aの内周と回転軸49との間に生じる取り付けガタを小さく保つことができる。
【0051】図7は上記実施の形態2の変形例を示すものであり、最終段プラスチック歯車50のボス部50aに、1つ又は複数のスリット62を設けるように構成したものである。
【0052】こうすることによって、最終段プラスチック歯車50のボス部50aの温度上昇による膨張量が大きい場合であっても、当該ボス部50aの熱膨張に伴う応力を、スリット62によって周方向に逃がすことができ、ボス部50aにアウトサートされた締め付けリング60によって、当該ボス部50aが破損するのを確実に防止することができる。
【0053】なお、合成樹脂製歯車の回り止めは、キーとキー溝によるものや、D形の軸とD形の孔によるものや、軸にローレットをきるものなど、どんな方法でも構わない。
【0054】また、前記実施の形態では、駆動装置として、図4に示すように構成したものを用いた場合について説明したが、当該駆動装置としては、図8に示すように、1つのDCブラシレスモータで、感光体ドラム1と駆動ロール23の双方を駆動するように構成したものを用いてもよい。さらに、合成樹脂製歯車としては、図9に示すように、必要に応じて適宜肉抜きを施したものを用いても良い。
【0055】
【発明の効果】この発明は、以上の構成及び作用よりなるもので、加工コストの増加や生産性の低下を招くことなく、感光体ドラム等の回転変動を効果的に抑えることができ、高画質化が可能な合成樹脂製歯車を提供することができる。
【0056】また、温度が上がることによって合成樹脂製歯車の内径が広がるのを抑えることができるので、歯車の内径公差を厳しくすることなく、軸との嵌め合いガタを小さく保つことができる。さらに、接着や圧入に比べて締結力は小さいので、組み立て性や分解性に優れる。これは、レーザープリンタなどの感光体ドラム軸に取り付ける歯車のように、回転角伝達誤差を低減したい場合に特に有効である。
【出願人】 【識別番号】000005496
【氏名又は名称】富士ゼロックス株式会社
【出願日】 平成11年9月14日(1999.9.14)
【代理人】 【識別番号】100087343
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 智廣 (外3名)
【公開番号】 特開2001−82580(P2001−82580A)
【公開日】 平成13年3月27日(2001.3.27)
【出願番号】 特願平11−260364