(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持筐体に設けた軸受け部により回転自在に支持された感光体と、前記支持筐体に固定されたモータと、前記モータの駆動軸に配置された駆動歯車と、前記駆動歯車と噛み合って前記感光体と一体に回転する従動歯車とを備え、前記駆動歯車と前記従動歯車の少なくとも一方の歯面に、歯車厚み方向の両端に向かって次第に歯厚を薄くするクラウニングが施された画像形成装置において、
前記クラウニングは、歯面で最大加圧力を受ける歯車厚み方向の位置が前記感光体の駆動に伴って近付く側では、遠ざかる側よりも、歯車厚み方向の歯厚を薄くする割合を高めて施されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記クラウニングは、歯車厚み方向の両端における歯厚を等しくして、最大歯厚となる歯車厚み方向の位置を歯車厚み方向の中心位置よりも前記近付く側へ寄せて施されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記従動歯車は、前記駆動歯車からの減速比を１０以上として樹脂成形され、
前記駆動歯車は、前記モータの金属軸に直接形成され、
前記従動歯車のクラウニングは、前記最大歯厚となる歯車厚み方向の位置を、前記感光体の駆動に伴って前記駆動歯車に対して前記従動歯車が軸方向へ変形する反対側へ寄せて施されていることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記従動歯車のクラウニングは、前記最大歯厚となる歯車厚み方向の位置を、前記感光体の駆動に伴って前記駆動歯車と前記従動歯車の軸間距離が拡大する反対側へ寄せて施されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記駆動歯車は、前記モータから片持ち支持され、
前記従動歯車は、前記軸受け部を挟んだ前記感光体の反対側で片持ち支持されていることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記従動歯車を挟んで前記軸受け部と反対側となる片持ち端部に前記感光体と一体に回転するフライホィールが配置され、
前記従動歯車のクラウニングは、前記最大歯厚となる歯車厚み方向の位置を、歯面で最大加圧力を受ける歯車厚み方向の位置が前記フライホィールの重量によって近付く反対側へ寄せて施されていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記駆動歯車と前記従動歯車は、はすば歯車であって、
前記従動歯車のクラウニングは、前記最大歯厚となる歯車厚み方向の位置を、はすば歯車の歯面を通じて前記従動歯車が軸方向に付勢される反対側へ寄せて施されていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
支持筐体に回転自在に支持されてベルト部材を駆動する駆動ローラと、前記支持筐体に固定されたモータと、前記モータの駆動軸に配置された駆動歯車と、前記駆動歯車と噛み合って前記駆動ローラと一体に回転する従動歯車とを備え、前記駆動歯車と前記従動歯車の少なくとも一方の歯面に、歯車厚み方向の両端に向かって次第に歯厚を薄くするクラウニングが施された画像形成装置において、
前記クラウニングは、歯面で最大加圧力を受ける歯車厚み方向の位置が前記ベルト部材の駆動に伴って近付く側では、遠ざかる側よりも、歯車厚み方向の歯厚を薄くする割合を高めて施されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光ドラム又はベルトユニットをモータで駆動する画像形成装置、詳しくはモータの駆動力を感光体又はベルトユニットに伝達する歯車のクラウニングに関する。
【背景技術】
【０００２】
中間転写体又は記録材搬送体のベルトユニットに沿って現像色の異なる感光ドラムを配列したタンデム型の画像形成装置が実用化されている。画像形成装置では、タンデム型に限らず、感光ドラムに速度ムラが発生すると、感光ドラムに現像される走査線のピッチのむらが発生して画像品質が低下する。タンデム型の画像形成装置では、感光ドラム及びベルトユニットの回転速度ムラは、各色トナー像の位置合わせ誤差を拡大して色ずれを引き起す（特許文献１）。
【０００３】
複数の感光ドラムのそれぞれにモータを設けて、モータ軸に設けた歯車と感光ドラムの回転軸に設けた歯車との間で１段減速して感光ドラムを駆動するタンデム型の画像形成装置が実用化されている（特許文献１）。歯車の噛み合い段数を減らすことで、複数の歯車の誤差が累積加算して発生する感光ドラムの回転速度ムラが抑制されるからである。
【０００４】
近年、さらなる高画質化を達成するために、画像形成装置の感光ドラムには、さらなる微視的な回転速度変動の抑制が望まれている。歯車１枚ごとの噛み合わせの再現性を高めて、噛み合い周波数で発生するノイズ的な速度変動を抑制することが望まれている。噛み合い周波数で発生する微小な速度変動は、感光ドラムの回転ムラを発生して画像上のわずかな走査線ピッチムラとなって現れるからである。
【０００５】
特許文献１には、フルカラー画像形成装置の４個の感光ドラムにそれぞれ１段の歯車減速機構を付設して、個別のモータで駆動する構成が示される。ここでは、従動歯車の歯面に、歯車厚み方向の両端に向かって次第に歯厚を薄くするクラウニングが施されている。これにより、従動歯車の厚み方向の縁で駆動歯車と従動歯車が動力伝達を行う片当たりを回避して感光ドラムの回転ムラを軽減している（図６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２５８３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、画像形成装置の小型化、軽量化が進められた結果、特許文献１のように感光ドラムの駆動系を構成しても、感光ドラムの速度変動が大きくなる傾向にある。速度変動を軽減するためには、歯車減速機構の軸を太くする、支持筐体の板厚を増す、歯車を厚くして両持ち支持する等、機構全体の機械的剛性を高める方法がある。しかし、この場合、画像形成装置の小型化軽量化が妨げられ、部品コストの上昇を招いてしまう。
【０００８】
本発明は、モータと感光ドラムの間の歯車減速機構において、小型化軽量化を妨げることなく、感光ドラムの微小な速度変動を抑制して、出力画像の高画質化を実現できる画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の画像形成装置は、支持筐体に設けた軸受け部により回転自在に支持された感光体と、前記支持筐体に固定されたモータと、前記モータの駆動軸に配置された駆動歯車と、前記駆動歯車と噛み合って前記感光体と一体に回転する従動歯車とを備え、前記駆動歯車と前記従動歯車の少なくとも一方の歯面に、歯車厚み方向の両端に向かって次第に歯厚を薄くするクラウニングが施されたものである。そして、前記クラウニングは、歯面で最大加圧力を受ける歯車厚み方向の位置が前記感光体の駆動に伴って近付く側では、遠ざかる側よりも、歯車厚み方向の歯厚を薄くする割合を高めて施されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の画像形成装置によれば、歯車の厚み方向に非対称なクラウニング（図１０参照）を施すことによって、対称なクラウニング（図６参照）を施す場合よりも大きな傾き角度まで片当たりを回避できる。このため、剛性の低い軽量化された駆動機構を用いても歯車伝達の片当たりに伴う感光体の回転速度ムラを低減できる。
【００１１】
従って、モータと感光ドラムの間の歯車減速機構において、小型化軽量化を妨げることなく、感光ドラムの微小な速度変動を抑制して、出力画像の高画質化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】感光ドラムの駆動系の説明図である。
【図３】感光ドラムの駆動系の斜視図である。
【図４】クラウニングを施さない歯車伝達の説明図である。
【図５】対称クラウニングを施した従動歯車の斜視図である。
【図６】対称クラウニングを施した従動歯車の片当たりの説明図である。
【図７】片当たりを発生しないアライメント誤差範囲の測定結果である。
【図８】感光ドラムの駆動系の部分的な拡大図である。
【図９】非対称クラウンニングを施した従動歯車の斜視図である。
【図１０】非対称クラウンニングを施した従動歯車の片当たりの説明図である。
【図１１】実施例１による回転速度変動低減効果の測定結果の線図である。
【図１２】ドラムモータの負荷トルクの測定結果の説明図である。
【図１３】ドラムギアの変形量の説明図である。
【図１４】中間転写ユニットの構成の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、感光ドラムとモータの回転伝達系の歯車に、歯車厚み方向で非対象なクラウニング加工が施されている限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１４】
従って、感光ドラムを用いる画像形成装置であれば、タンデム型／１ドラム型、中間転写型／記録材搬送型／直接転写型の区別無く実施できる。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００１５】
なお、特許文献１に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。
【００１６】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ユニット５０に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
【００１７】
画像形成部ＰＹでは、感光ドラム１Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト５５に一次転写される。画像形成部ＰＭでは、感光ドラム１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト５５上のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部ＰＣ、ＰＫでは、それぞれ感光ドラム１Ｃ、１Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて、同様に中間転写ベルト５５上に順次重ねて一次転写される。
【００１８】
中間転写ベルト５５に担持された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐへ一括二次転写される。四色のフルカラートナー像を二次転写された記録材Ｐは、中間転写ベルト５５から曲率分離して定着装置４０へ送り込まれる。定着装置４０は、記録材Ｐを加熱加圧して表面にトナー像を定着させ、その後、記録材Ｐが機体外部へ排出される。
【００１９】
画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、実質的に同一に構成される。以下では、イエローの画像形成部ＰＹについて説明し、他の画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫについては、説明中の構成部材に付した符号の末尾のＹをＭ、Ｃ、Ｋに読み替えて説明されるものとする。
【００２０】
画像形成部ＰＹは、感光ドラム１Ｙの周囲に、コロナ帯電器２Ｙ、露光装置３Ｙ、現像装置４Ｙ、一次転写ローラ５Ｙ、ドラムクリーニング装置６Ｙを配置している。
【００２１】
感光ドラム１Ｙは、帯電極性が負極性の感光層をアルミニウムシリンダの基体上に形成して構成され、所定のプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。コロナ帯電器２Ｙは、感光ドラム１Ｙの表面を負極性の暗部電位ＶＤに一様に帯電する。露光装置３Ｙは、レーザービームを回転ミラーで走査して、感光ドラム１Ｙの表面に画像の静電像を書き込む。
【００２２】
現像装置４Ｙは、感光ドラム１Ｙに形成された静電像を反転現像してトナー像を形成する。一次転写ローラ５Ｙは、中間転写ベルト５５の内側面を押圧して感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト５５の間に一次転写部ＴＹを形成する。一次転写ローラ５Ｙに正極性の電圧を印加することにより、感光ドラム１Ｙに担持されたトナー像が中間転写ベルト５５へ一次転写される。ドラムクリーニング装置６Ｙは、感光ドラム１Ｙにクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト５５への一次転写を逃れて感光ドラム１Ｙに残った転写残トナーを回収する。
【００２３】
中間転写ベルト５５は、テンションローラ５２と駆動ローラ５４と対向ローラ５１に掛け渡して支持され、駆動ローラ５４に駆動されて所定のプロセススピードで矢印Ｒ２方向に回転する。
【００２４】
二次転写ローラ３３は、対向ローラ５１によって内側面を支持された中間転写ベルト５５に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。記録材カセット３０から引き出された記録材Ｐは、分離ローラ３１で１枚ずつに分離して、レジストローラ３２へ送り出される。レジストローラ３２は、停止状態で記録材Ｐを受け入れて待機させ、中間転写ベルト５５のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ記録材Ｐを送り出す。
【００２５】
記録材Ｐが二次転写部Ｔ２を搬送される過程で、二次転写ローラ３３に正極性の直流電圧が印加されることにより、フルカラートナー像が中間転写ベルト５５から記録材Ｐへ二次転写される。
【００２６】
＜歯車伝達機構＞
図２は感光ドラムの駆動系の説明図である。図３は感光ドラムの駆動系の斜視図である。
【００２７】
図２に示すように、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、それぞれのドラム駆動部９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋによって個別に回転駆動される。ドラム駆動部９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、共通に構成され、歯車伝達機構におけるクラウニングも同様に実施されているため、以下では、モータ駆動機構９Ｙについて説明する。
【００２８】
感光体の一例である感光ドラム１Ｙのドラムギア軸１０は、ベアリング１８を用いて支持筐体１６に回転自在に支持される。モータ１３は、支持筐体１６に固定され、駆動歯車の一例であるモーターギア１４は、モータの駆動軸１４に直接形成されている。従動歯車の一例であるドラムギア１２は、モーターギア１４と噛み合って感光ドラム１Ｙと一体に回転する。感光ドラム１Ｙのドラムギア軸１０の片持ち支持された先端に、慣性で回転速度変動を軽減するフライホイール１５が連結されている。
【００２９】
図３に示すように、ドラムモータ１３が作動すると、モーターギア１４が矢印Ｒ１３方向に回転する。モーターギア１４とドラムギア１２が噛み合って、モーターギア１４の回転がドラムギア１２に伝達される。モーターギア１４から伝達された回転駆動力により、ドラムシャフト１０と感光ドラム１Ｙとドラムギア１２とフライホイール１５とが一体となって矢印Ｒ１２方向に回転する。
【００３０】
モーターギア１４は、モータ１３の出力軸を直接に切削加工して形成されている。ギア諸元は、外径９ｍｍ、モジュール０．６、圧力角２０°、歯数１２、はすば歯車のネジレ角２０°である。
【００３１】
ドラムギア１２は、金属製の軸受け部の周囲に射出成形で樹脂製のギア部を形成している。ギア諸元は、外径１２４ｍｍ、厚み１８ｍｍ、モジュール０．６、圧力角２０°、歯数１９２、はすば歯車のネジレ角２０°である。はすば歯車の歯面の傾きは図の実線１２Ｌの方向に傾いている。ドラムギア１２の円板部分は、厚み６ｍｍまで肉厚を減らして軽量化を図っている。
【００３２】
ところで、画像形成装置１００における高画質化を妨げる要因として、感光ドラム１Ｙを駆動するモーターギア１４とドラムギア１２の噛み合いにより発生する噛み合い伝達誤差により、感光ドラム１Ｙに回転速度ムラが発生する。そして、その回転速度ムラが出力画像上に走査線のピッチムラとなって現れるという問題がある。
【００３３】
そこで、モータ１３と感光ドラム１Ｙの回転軸の間の歯車伝達機構においては、歯車の噛み合いによるトルク伝達を連続的にして回転速度ムラを抑制するために、はすば歯車を採用している。
【００３４】
また、歯車伝達系の減速比を１０以上にして、モータを高速度回転させることで、出力トルクムラを軽減している。減速比を大きくするほど、好ましくは１０以上の減速比とすることで、感光ドラムの回転速度に対するモータの回転ムラの影響を軽減できる。
【００３５】
また、歯車伝達系において定常的又は偶発的に発生する軸平行度及び歯面の噛み合い平行度の誤差を吸収するために、従動歯車と駆動歯車の少なくとも一方にクラウニングを施している。ドラムギア１２の歯面に、歯車厚み方向の両端に向かって次第に歯厚を薄くするクラウニングが施されている。ドラムギア１２をクラウニングギアにすることで、歯車厚み方向の端部に圧力集中する片当たりが回避され、モーターギア１４とドラムギア１２の噛み合い伝達誤差が低減される。ドラムギア１２は、クラウン量７０μｍのクラウニングギアである。
【００３６】
＜クラウニングギア＞
図４はクラウニングを施さない歯車伝達の説明図である。図５は対称クラウニングを施した従動歯車の斜視図である。図６は対称クラウニングを施した従動歯車の片当たりの説明図である。図７は片当たりを発生しないアライメント誤差範囲の測定結果である。
【００３７】
図４中、（ａ）はギアの噛み合い、（ｂ）は部分Ａの拡大図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面の噛み合い状態の説明図、（ｄ）は歯面に小さな傾きが発生して片当たりが発生した状態の説明図である。図６中、（ａ）は対称クラウニング、（ｂ）は歯面に傾きが無い状態、（ｃ）は歯面に小さな傾きが発生した状態、（ｄ）は歯面に大きな傾きが発生した状態である。
【００３８】
図４の（ａ）に示すように、クラウニングが施されていない駆動歯車Ｇ１と従動歯車Ｇ２とが部分Ａで噛み合って駆動力を伝達している場合を考える。
【００３９】
図４の（ｂ）に示すように、ギアの歯はインボリュート曲線を描いており、ギアの歯の変形が無いとすると、理論上は１点で接触する。このため、部分Ａの断面Ｂ−Ｂを取り出すと、図４の（ｃ）のように、駆動歯車Ｇ１と従動歯車Ｇ２の歯面が線接触している。ただし、実際は、圧力を受けて変形するので、ある範囲で接触しており、これを接触面積と呼ぶ。図４の（ｃ）のような方向で観察した図を噛み合うギアの歯スジ模式図と呼ぶ。
【００４０】
図５に示すように、従動歯車Ｇ２にクラウニングを施すことで、特許文献１に示されるように、このような片当たりに起因するトルクムラ、回転速度ムラが軽減される。
【００４１】
図６の（ａ）に示すように、クラウニングが施された従動歯車Ｇ２は、歯スジが膨らみを持つクラウニングギアである。
【００４２】
図５の（ｂ）に示すように、歯スジが直線の駆動歯車Ｇ１と歯スジが膨らみを持つ従動歯車Ｇ２とを噛み合わせている場合、駆動歯車Ｇ１と従動歯車Ｇ２の間に小さな傾きが発生しても片当たり状態にはならないで済む。このため、クラウニングギアは、噛み合い伝達誤差を低減する効果がある。
【００４３】
すなわち、画像形成装置では、駆動歯車Ｇ１と従動歯車Ｇ２とがアライメント誤差を持つ場合がある。アライメント誤差とは、噛み合う駆動歯車Ｇ１と従動歯車Ｇ２のそれぞれの軸の倒れ、歯車の厚み方向の変形、軸と歯車の内径のガタなどにより、噛み合う歯車の歯スジが、平行でなくなることである。
【００４４】
図４の（ｄ）に示すように、クラウニングが施されず、歯スジが直線の場合、わずかなアライメント誤差が発生しても、噛み合う歯車が点接触で駆動トルクを伝達する片当たり状態となる。歯スジが直線の駆動歯車Ｇ１と従動歯車Ｇ２の間にわずかな傾きが発生しても、歯車厚み方向の歯面の縁のみが接触する片当たり状態となる。片当たり状態が発生すると、駆動歯車Ｇ１と従動歯車Ｇ２の歯面の接触面積が不安定になり、ギアの噛み合い伝達誤差が増大する。伝達トルクと伝達回転速度に歯車の噛み合いピッチ周期のトルクムラ、回転速度ムラが発生する。
【００４５】
図６の（ｃ）に示すように、歯スジが直線の駆動歯車Ｇ１とクラウニングが施されて歯スジが曲線の従動歯車Ｇ２とを噛み合わせている場合、アライメント誤差が発生した場合でも、片当たり状態にはならいで済む。矢印で示すように、従動歯車Ｇ２の厚み方向の中間位置でトルク伝達が行われ、加圧による面接触の接触面積が安定するため、噛み合い伝達誤差は、図４の（ｄ）に示す歯スジが直線の歯車同士の場合ほどには増大しない。
【００４６】
図６の（ｃ）に示すように、アライメント誤差がある一定以下の場合、クラウニングギアは片当たりせず、噛み合い伝達誤差はそれほど増大しない。クラウニングギアが片当たりせず、噛み合い伝達誤差低減効果を発揮できるアライメント誤差の領域を、アライメント誤差許容領域と呼ぶ。
【００４７】
図６の（ｄ）に示すように、クラウニングギアの伝達誤差低減能力には限界が有る。クラウニングで吸収できないほどの大きなアライメント誤差が発生すると、矢印で示すように、片当たりが発生してしまう。大きなアライメント誤差が発生した場合は、クラウニングギアでも片当たりが発生し、クラウニングによる噛み合い伝達誤差低減効果が十分発揮されない。
【００４８】
アライメント誤差許容領域は、クラウニングギアの膨らみ量（クラウン量）を大きくすることで広くなる。しかし、一方で、クラウン量を大きくすると歯面の加圧接触面積が小さくなり、噛み合い伝達誤差が増大する。クラウニングギアは、接触点を中心とする広がりを持った範囲が圧縮変形して面接触している。面接触の面積が大きいほどトルク伝達は円滑になり、トルク変動、速度変動も小さくなる。このため、クラウニング量を大きくすると、接触点を中心とする接触の広がりが狭くなって、伝達トルク変動、速度変動が増えてしまう。そのため、クラウン量は、できるだけ小さく決定することが望ましい。図６では理解を容易にするために歯厚の変化を誇張して示しているが、実際には数μｍ／ｍｍ程度の歯厚差に過ぎない。
【００４９】
図７に示すように、モジュール０．５、歯数９６、圧力角２０°、ネジレ角２０°、歯幅１０ｍｍ、クラウン量３０μｍのクラウニングギア同士を噛み合わせてアライメント誤差許容領域を測定した。軸の平行度の傾きが±２０ｍｉｎを超えると、片当たりが発生して噛み合い伝達誤差が急激に低下している。このため、クラウン量３０μｍのクラウニングギアの軸の平行度のアライメント誤差許容領域は、±２０ｍｉｎ程度であることが分かる。
【００５０】
図３に示すように、はすば歯車のドラムギア１２に回転負荷が掛かる場合、感光ドラム１Ｙの駆動に伴って定常的なアライメント誤差が発生する。ドラムギア１２とモーターギア１４は、ネジレ角２０°のはすば歯車である。はすば歯車は、歯面が斜めに噛み合っているため、回転トルク伝達時、ドラムギア１２のトルク伝達部に矢印Ｒ１０方向のスラスト力が発生する。定常的なスラスト力により直径が大きくて比較的に剛性の小さいドラムギア１２が倒れるように変形して、歯面が傾いた状態となる。この状態を中心にして駆動中のアライメント誤差変動が発生する。
【００５１】
また、片持ちされたドラムギア１２とモーターギア１４に荷重が掛かる場合、ドラムギア軸１０とモーターギア１４に定常的なアライメント誤差が発生する。ドラムギア１２とモーターギア１４は、いずれも片持ち支持されているため、トルク伝達に伴って自由端側の軸間距離が拡大する方向に噛み合わせ歯面が傾いた状態となる。この状態を中心にして駆動中のアライメント誤差変動が発生する。なお、モーターギア１４そのものは剛性が高くても、モータ１３を取り付けたフレームの撓みによってモーターギア１４に定常的なアライメント誤差が発生する。
【００５２】
そして、これらのアライメント誤差がアライメント誤差許容領域を超える状態では、図６の（ｄ）に示すように、クラウニングギアの噛み合い伝達誤差低減効果が十分発揮されない。以下の実施例では、これらの定常的なアライメント誤差に対して、クラウニングギアのアライメント誤差許容範囲をオフセットすることにより、駆動中のアライメント誤差変動を吸収し、片当たりを回避している。
【００５３】
＜実施例１＞
図８は感光ドラムの駆動系の部分的な拡大図である。図９は非対称クラウンニングを施した従動歯車の斜視図である。図１０は非対称クラウンニングを施した従動歯車の片当たりの説明図である。図１１は実施例１による回転速度変動低減効果の測定結果の線図である。なお、図９、図１０では、理解を容易にするために、実際のはすば歯車とは異なる平歯車を用いて非対称クラウニングを示している。
【００５４】
図８に示すように、クラウニングを施したドラムギア１２とクラウニングを施していないモーターギア１４とが噛み合って、モータ１３のトルクをドラムギア軸１０に伝達している。実施例１では、後述する解析の結果、ドラムギア１２の歯面で最大加圧力を受ける歯車厚み方向の位置が感光ドラム１Ｙの駆動に伴って近付く側は、感光ドラム１Ｙ側であることが判明した。
【００５５】
このため、ドラムギア１２の感光ドラム１Ｙ側では、フライホイール１５側よりも、歯車厚み方向の歯厚を薄くする割合を高めるように、歯車厚み方向で非対称なクラウニングを施している。クラウニングの中心位置（クラウニングセンサＣＣ）を歯車厚み方向の中心位置よりも感光ドラム１Ｙへ近付く側へ寄せている。
【００５６】
図９に示すように、ドラムギア１２の歯面に歯車厚み方向で非対称のクラウニングが施されている。ドラムギア１２の定常的なアライメント誤差に対して、ドラムギア１２のクラウニングによるアライメント誤差許容領域を矢印Ｄ方向にオフセットすることで、噛み合い伝達誤差低減能力を発揮させている。ドラムギア１２の最小クラウニング位置（最大歯厚の位置）は、歯車厚み方向の中心よりも矢印Ｄ方向に３ｍｍずらせている。
【００５７】
図６の（ａ）に示す歯車厚み方向に対称なクラウニングの場合、図６の（ｄ）に示すように、大きなアライメント誤差が発生すると、矢印で示すように接触位置が歯車厚み方向の縁に達して片当たり状態となる。これに対して、図１０の（ａ）に示す歯車厚み方向に非対称なクラウニングの場合、図１０の（ｄ）に示すように、大きなアライメント誤差が発生しても、接触位置が歯車厚み方向の中間位置に収まって片当たり状態が回避される。
【００５８】
図１１に示すように、最小クラウニング位置（最大歯厚の位置）を図８の矢印Ｄ方向に３ｍｍずらしたクラウニングギアのドラムギア１２を持つ画像形成装置１００で回転速度ムラ低減効果を確認した。画像形成装置１００で４走査線ピッチで２走査線幅の等幅横線画像を出力し、感光ドラム１Ｙでレーザー反射光を測定して横線トナー像のピッチ間隔を測定し、そのデータを離散フーリエ変換したグラフが図１１である。
【００５９】
図１１の（ａ）は、最小クラウニング位置が歯車厚み方向の中心にあるドラムギア１２を用いた比較例の測定結果である。図１１の（ｂ）は、最小クラウニング位置を図８のＤ方向に３ｍｍずらしたドラムギア１２を用いた実施例１の測定結果である。
【００６０】
図１１の（ｂ）の実施例１では、図１１の（ａ）の比較例に比較して、ドラムギア１２とモーターギア１４の噛み合い周波数である２１６Ｈｚのピッチムラが、低減されていることが判明した。感光ドラム１Ｙは毎秒０．８９回転するため、ドラムギア１２の歯数１９２から２１６Ｈｚである。丸で囲んで示す噛み合い周波数２１６Ｈｚにおける走査線のピッチムラは、比較例の０．４５μｍから実施例１の０．３μｍへ、約３割低減されている。
【００６１】
＜オフセット量の検討結果＞
図１２はドラムモータの負荷トルクの測定結果の説明図である。図１３はドラムギアの変形の説明図である。
【００６２】
最小クラウニング位置（最大歯厚の位置）のオフセット量を決定するために行った検討を示す。ドラムギア１２は、ネジレ角２０°のはすば歯車なので、モーターギア１４のトルクによりスラスト力（軸方向へ付勢する力）が発生して、ドラムギア１２がフライホィール１５側へ倒れるように変形して、歯面の定常アライメント誤差が発生する。
【００６３】
図１２に示すように、４０秒間、画像形成装置１００を作動させて、ドラムモータ１３の負荷トルクを測定した結果、０．０９Ｎｍ（約９ｋｇｆ・ｍｍ）の負荷トルクが掛かっていた。これをドラムギア１２に掛かるスラスト力ｆに変換すると次式となる。
【００６４】
【数１】
0005489828.tif 000002
【００６５】
有限要素解析を用いてドラムギア１２にスラスト力８Ｎ（約８．０×１０−１ｋｇｆ）の力をかけた際の倒れ変形量を算出した結果、図１３の（ａ）に示すように、軸方向に４．０４×１０−２ｍｍの倒れが発生する事が判明した。従って、図１３の（ｂ）に示すように、クラウニングギアの最小クラウニング位置（最大歯厚の位置）は、歯車厚み方向の片方の側にずらせている。歯車厚み方向の中心から、はすば歯車がドラムギア１２に作用するスラスト荷重発生方向と反対方向（ドラムギア１２が軸方向に変形する反対側）にずらせている。
【００６６】
はすば歯車に起因するドラムギア１２の倒れによって発生する定常アライメント誤差（歯面のネジレ角）δは次式となる。
【００６７】
【数２】
0005489828.tif 000003
【００６８】
なお、モーターギア１４の倒れ量は、ドラムギア１２の倒れ量に対して、無視できるほど小さいので、詳細は省略する。モーターギア１４は、金属なので、樹脂に比較してヤング率が約１００倍あり、スラスト力の作用点が回転中心に近いため、倒れる方向のモーメントもごく小さいからである。
【００６９】
次に、ドラムギア１２とモーターギア１４は、いずれも片持ち支持されているため、両者の噛み合い圧力角によって、軸同士の自由端側が軸間距離が広がる方向に倒れ、定常アライメント誤差が発生する。各ギア軸に掛かる力ｆは次式となる。
【００７０】
【数３】
0005489828.tif 000004
【００７１】
有限要素解析を用いてドラムギア軸１０およびモーターギア１４に離間する方向の倒れ力８Ｎ（８．００×１０−１ｋｇｆ）を掛けた際の倒れを算出した。その結果、ドラムギア軸１０の倒れは１．６０×１０−３ｍｍ、モーターギア１４の倒れは１．４６×１０−３ｍｍであることが判明した。
【００７２】
両者の倒れにより発生する定常アライメント誤差（歯面のネジレ角）δは、次式で計算される。
【００７３】
【数４】
0005489828.tif 000005
【００７４】
次に、ドラムギア軸１０にはフライホイール１５の重量が掛かっているので、ドラムギア軸はギア軸間が狭まる方向に倒れ、定常アライメント誤差（歯面のネジレ角）が発生する。
【００７５】
有限要素解析を行いてドラムギア軸１０にフライホイール１５の荷重を掛けた際の倒れを算出した。その結果、ドラムギア軸１０は、８．４８×１０−３ｍｍ倒れていることが判明した。
【００７６】
ドラムギア軸１０の倒れにより発生する定常アライメント誤差（歯面のネジレ角）δは次式となる。
【００７７】
【数５】
0005489828.tif 000006
【００７８】
上記３つの定常アライメント誤差を打ち消すために必要な最小クラウニング位置（最大歯厚の位置）の歯車厚み方向の中心からのオフセット量Σを合計すると、図８のＤ方向を正として次式となる。
【００７９】
【数６】
0005489828.tif 000007
【００８０】
以上の結果から、上述したように最小クラウニング位置を図８のＤ方向に３ｍｍずらした。そして、図１１を参照して説明したように、噛み合い周波数２１６Ｈｚにおける走査線のピッチムラが約３割低減する効果が得られた。
【００８１】
＜実施例２＞
図１４は中間転写ユニットの構成の説明図である。
【００８２】
図１４に示すように、中間転写ユニット５０の支持筐体５６にはテンションローラ５２と駆動ローラ５４とが回転自在に支持され、ベルト部材の一例である中間転写ベルト５５を駆動する駆動ローラ５４は、モータ駆動機構５７によって駆動される。モータ駆動機構５７は、モータ６３のモーターギア６４をローラ軸６０に固定したローラギア６２に噛み合わせて、モータ６３の出力トルクをローラ軸６０に伝達して駆動ローラ５４を回転させる。
【００８３】
ローラ軸６０は、ベアリング６８を用いて支持筐体５６に回転自在に支持される。モータ６３は、支持筐体５６に固定され、駆動歯車の一例であるモーターギア６４は、モータの駆動軸に直接形成されている。従動歯車の一例であるローラギア６２は、モーターギア６４と噛み合って駆動ローラ５４と一体に回転する。
【００８４】
モータ６３の出力軸から削り出して形成されたモーターギア６４にはクラウニングが施されず、樹脂成形により形成されたローラギア６２にクラウニングが施してある。そして、ローラギア６２の最小クラウニング位置（最大歯厚の位置）は、歯車厚み方向の中心よりもモータ６３方向にずらせてある。
【００８５】
モーターギア６４のギア諸元は、外径１０ｍｍ、モジュール０．６、圧力角２０°、歯数１２、はすば歯車のネジレ角３０°である。
【００８６】
ローラギア１２のギア諸元は、外径４３ｍｍ、厚み１０ｍｍ、モジュール０．６、圧力角２０°、歯数６０、はすば歯車のネジレ角３０°である。
【００８７】
＜実施例３＞
実施例１では画像形成装置の筐体構造に取り付けた感光ドラムの回転速度変動の抑制について説明した。しかし、本発明は、プロセスカートリッジの筐体構造に取り付けた感光ドラムの駆動部にも応用できる。いずれにせよ、上述した解析手法を用いて定常アライメント誤差量を見積り、その見積り結果に応じたクラウニングセンタのシフト量を決定すればよい。
【００８８】
また、樹脂成形の場合、クラウニングを材料から削り出す必要がないため、非対称のクラウニングを施した歯車を安価に製造できる。また、樹脂材料の歯車は、金属軸に比較してヤング率が低いため、圧縮変形による接触面積が大きくなってトルク伝達の速度変動が小さくて済む。しかし、金属軸の歯車に非対称のクラウニングを施してもかまわない。噛み合う歯車の少なくとも一方に非対称のクラウニングを施すことにより、速度変動ノイズが抑制される。
【符号の説明】
【００８９】
ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ  画像形成部
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ  感光ドラム
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ  コロナ帯電器
３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ  露光装置
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ  現像装置
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ  一次転写ローラ
９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ  ドラム駆動部
５４  駆動ローラ、５５  中間転写ベルト
１０  ドラムシャフト、１２  ドラムギア
１３  モータ、１４  モーターギア
１５  フライホイール
１６  クラウニングギアの歯
１７  ギアの歯スジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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