(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向外方に形成された略円環状の歯部と、この歯部の回転中心を中心とするように半径方向内方に形成された軸支持部と、この軸支持部と前記歯部とを接続するウェブと、を備えた樹脂製ギヤにおいて、
前記ウェブには前記歯部と同心の周方向リブが形成され、
この周方向リブと前記歯部との間のウェブは、その外周端が略波形形状の断面で前記歯部に接続され、その内周端が略波形形状の断面で前記周方向リブに接続されるように、周方向断面形状が略波形形状に形成され、前記歯部及び前記周方向リブとの接続部において周方向に沿った剪断力を受けるようになっていることを特徴とする樹脂製ギヤ。
【請求項２】
前記請求項１の樹脂製ギヤと、この樹脂製ギヤを介して感光体を回転駆動する駆動手段とを備えた画像形成装置。
【請求項３】
半径方向外方に形成された略円環状の歯部と、この歯部の回転中心を中心とするように半径方向内方に形成された軸支持部と、この軸支持部と前記歯部とを接続するウェブと、を備えた樹脂製回転伝達手段において、
前記ウェブには前記歯部と同心の周方向リブが形成され、
この周方向リブと前記歯部との間のウェブは、その外周端が略波形形状の断面で前記歯部に接続され、その内周端が略波形形状の断面で前記周方向リブに接続されるように、周方向断面形状が略波形形状に形成され、前記歯部及び前記周方向リブとの接続部において周方向に沿った剪断力を受けるようになっていることを特徴とする樹脂製回転伝達手段。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機，プリンター，ファクシミリ，自動車用部品等の動力伝達機構に広く使用される樹脂製ギヤ及びこの樹脂製ギヤを介して感光体を駆動するように構成された複写機，プリンター，ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から複写機や自動車用部品等の動力伝達機構には、部品費用の低廉化，軽量化及び作動音の静粛化等を目的として樹脂製ギヤが使用されている。この樹脂製ギヤは、射出成形により所定の形状に形成されるが、使用目的に合致するような歯形精度と強度になるように、その形状が工夫されている。
【０００３】
（第１の従来例）
例えば、図９〜図１０に示す樹脂製ギヤ５０は、歯５１が形成された円環状の歯部５２と軸５３に嵌合されるボス（軸支持部）５４とを薄板状のウェブ５５で接続するような形状に形成されており、歯部５２に接続されるウェブ５５が薄いため、射出成形後におけるウェブ５５と歯部５２の接続部及びその近傍の半径方向内方への収縮変形量が少なく、歯形精度を高精度に成形することができる。尚、歯部５２に接続されるウェブ５５の肉厚が厚い場合は、ウェブ５５の体積が大きくなり、射出成形後におけるウェブ５５の半径方向内方への収縮変形量が大きくなるため、ウェブ５５と歯部との接続部及びその近傍部分がウェブ５５の収縮方向へ引っ張られるように変形し、歯部５２の変形量が大きくなり、歯５１の成形精度の低下が大きくなる。
【０００４】
一方、これらの図９〜図１０に示すような樹脂製ギヤ５０は、図１１のようなラジアル荷重ＷＲを受けた状態で動力伝達する場合、ラジアル荷重ＷＲを受けるウェブ５５の厚みが薄くて強度が低いため、図１１の点線で示すように楕円状に変形する量が大きくなり、回転伝達精度が低下する。又、図１０に示すような断面形状の樹脂製ギヤ５０がはすば歯車の場合、歯部５２及びウェブ５５にスラスト荷重ＷＳが作用することになるが、ウェブ５５の厚さが薄く、図１２の点線で示すようにスラスト荷重ＷＳの作用方向への撓み変形量が大きくなり、回転伝達精度が低下する。
【０００５】
（第２の従来例）
そこで、このような不具合を解消するため、図１３〜図１５に示すように、ウェブ５５の側面にボス５４と歯部５２を接続する半径方向リブ５６を形成し、ウェブ５５の剛性を高め、回転伝達精度を向上させるようにした樹脂製ギヤ５７が考えられた。しかし、このように、ボス５４と歯部５２を半径方向リブ５６で直接接続したような樹脂製ギヤ５７は、半径方向リブ５６と歯部５２との接続部及びその近傍の半径方向内方への収縮変形量（図１３及び図１４中の点線部分）が大きくなり、図１６に示すような歯５１の倒れ込みという現象を生じ、歯形精度が低下するという新たな不具合を招くことになった。
【０００６】
（第３の従来例）
このような従来例の不具合を解消できる樹脂製ギヤ６０として、図１７〜図１８に示すものが本願出願人により開発された。これらの図に示す樹脂製ギヤ６０は、ウェブ５５の側面にボス５４と同心状に第１の周方向リブ６１が形成され、この第１の周方向リブ６１と歯部５２との間のウェブ５５の側面に第２の周方向リブ６２が歯部５２と同心状に形成され、更にボス５４と第１の周方向リブ６１及びこの第１の周方向リブ６１と第２の周方向リブ６２がそれぞれ径方向リブ６３，６４で接続されており、径方向リブ６４を歯部５２に接続することなく、ウェブ５５の剛性を高めるようになっている。従って、このような樹脂製ギヤ６０は、歯形精度が高精度で且つ回転伝達精度が高精度であり、精密機器に広く利用されている（特開平１０−２７８１２４号公報参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、カラープリンタやカラー複写機等の画像形成装置は、樹脂製ギヤ６０の僅かな回転伝達精度の誤差が色ずれとして現れる。そのため、色ずれを防止して、より一層鮮明な印刷を可能にするためには、樹脂製ギヤ６０の回転伝達精度（動的精度）を更に高精度化する必要がある。
【０００８】
又、近年のカラープリンターやカラー複写機等の画像形成装置は、デスクサイドに配置されて使用されることが多いため、作動時の振動や振動に起因する騒音を低減し、静粛な職場環境を維持し得るものであることが必要とされている。
【０００９】
そこで、本発明は、このような課題を解決できる樹脂製ギヤやこの樹脂製ギヤを使用する画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち、請求項１の発明に係る樹脂製ギヤは、半径方向外方に形成された略円環状の歯部と、この歯部の回転中心を中心とするように半径方向内方に形成された軸支持部と、この軸支持部と前記歯部とを接続するウェブと、を備えている。そして、前記ウェブには前記歯部と同心の周方向リブが形成されている。また、この周方向リブと前記歯部との間のウェブは、その外周端が略波形形状の断面で前記歯部に接続され、その内周端が略波形形状の断面で前記周方向リブに接続されるように、周方向断面形状が略波形形状に形成され、前記歯部及び前記周方向リブとの接続部において周方向に沿った剪断力を受けるようになっていることを特徴としている。
【００１１】
このような構成の本発明は、ウェブが周方向リブで補強されると共に、周方向リブと歯部との間のウェブの周方向断面形状が略波形形状に形成されることにより、ウェブの剛性アップが図られている。そのため、本発明は、ウェブの肉厚を厚くしなくても剛性を大きくすることができる。従って、本発明によれば、ウェブの剛性を大きくするために、歯形精度を損なうようなことがない。即ち、本発明は、歯部の形状精度（静的精度）を維持しながら回転伝達精度（動的精度）を向上させることが可能になる。しかも、本発明によれば、ウェブの剛性を大きくすることにより、振動を低減し、振動に起因する騒音を低減することが可能になる。
【００１２】
又、請求項２の発明に係る画像形成装置は、請求項１に係る発明の樹脂製ギヤと、この樹脂製ギヤを介して感光体を回転駆動する駆動手段とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
このような構成の画像形成装置は、駆動手段の回転が請求項１に係る発明の樹脂製ギヤを介して伝達され、感光体が高精度で回転駆動されるため、高精度の画像形成が行われると共に、静粛な画像形成が行われる。
【００１４】
請求項３の発明に係る樹脂製回転伝達手段は、半径方向外方に形成された略円環状の歯部と、この歯部の回転中心を中心とするように半径方向内方に形成された軸支持部と、この軸支持部と前記歯部とを接続するウェブと、を備えている。そして、前記ウェブには前記歯部と同心の周方向リブが形成されている。また、この周方向リブと前記歯部との間のウェブは、その外周端が略波形形状の断面で前記歯部に接続され、その内周端が略波形形状の断面で前記周方向リブに接続されるように、周方向断面形状が略波形形状に形成され、前記歯部及び前記周方向リブとの接続部において周方向に沿った剪断力を受けるようになっていることを特徴としている。ここで、樹脂製回転伝達手段は、樹脂製ギヤの他に、タイミングベルトに噛み合う歯を備えた樹脂製プーリを含むものである。
【００１５】
このような構成の樹脂製回転伝達手段は、ウェブが周方向リブで補強されると共に、周方向リブと歯部との間のウェブの周方向断面形状が略波形形状に形成されることにより、ウェブの剛性アップが図られている。そのため、本発明は、ウェブの肉厚を厚くしなくても剛性を大きくすることができる。従って、本発明によれば、ウェブの剛性を大きくするために、歯部精度を損なうようなことがない。即ち、本発明は、歯部の形状精度（静的精度）を維持しながら回転伝達精度（動的精度）を向上させることが可能になる。しかも、本発明によれば、ウェブの剛性を大きくすることにより、振動を低減し、振動に起因する騒音を低減することが可能になる。即ち、本発明の樹脂製回転伝達手段は、静粛で高精度の動力伝達が可能になる。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。
【００１６】
（樹脂製ギヤ）
図１〜図３は、本発明の実施の形態に係る樹脂製ギヤ１を示すものである。これらの図に示すように、樹脂製ギヤ１は、例えばポリアセタール、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリブチレンテレフタレート等の樹脂材料を使用して射出成形したものであり、軸２に係合される軸穴３が形成された軸支持部４と、この軸支持部４の外表面から半径方向外方へ向けて形成されたウェブ５と、このウェブ５で前記軸支持部４に接続される略円環状の歯部６とを備えている。そして、歯部６の外周側には使用目的に合致した歯形形状の歯７が形成されている。
【００１７】
軸支持部４の外周側のウェブ５の両側には、略円環状の第１の周方向リブ８が歯部６と同心に形成されている。そして、この第１の周方向リブ８と歯部６との間のウェブ５の両側には、第１の周方向リブ８と同心に略円環状の第２の周方向リブ１０が形成されている。
【００１８】
又、軸支持部４と第１の周方向リブ８との間のウェブ５ａの両側面には、軸支持部４の外表面と第１の周方向リブ８の内周面とを接続する第１の径方向リブ１１が放射状に複数形成されている。そして、第２の周方向リブ１０と第１の周方向リブ８との間のウェブ５ｂの両側面には、第２の周方向リブ１０の内周面と第１の周方向リブ８の外周面とを接続する第２の径方向リブ１２が放射状に複数形成されている。
【００１９】
第２の周方向リブ１０と歯部６との間の最外周ウェブ５ｃは、周方向断面形状が滑らかな曲線の波形形状になるように形成されており、その肉厚が他のウェブ５ａ，５ｂの肉厚と同様に形成されている。このように最外周ウェブ５ｃが波形に形成された本実施の形態と最外周ウェブ５ｃが平板状に形成された従来例（図１７，図１８参照）とを比較すると、最外周ウェブ５ｃと歯部６との接続部面積及び最外周ウェブ５ｃと第２の周方向リブ１０との接続部面積が従来例よりも本実施の形態の方が大きく、本実施の形態の最外周ウェブ５ｃの方が従来例の最外周ウェブ５５よりも剛性が大きい。尚、本実施の形態は、その最外周ウェブ５ｃの肉厚が従来例の最外周ウェブ５５の肉厚と同一であっても、最外周ウェブ５ｃの剛性を従来例よりも大きくすることができるため、歯部６の精度低下を招来することなく、剛性アップを図ることが可能になる。
【００２０】
以上のように、本実施の形態の樹脂製ギヤ１は、最外周ウェブ５ｃの周方向断面形状が波形形状になるように形成されており、最外周ウェブ５ｃの肉厚を厚くすることなく最外周ウェブ５ｃの剛性を高めることができるため、歯部６を高精度に成形することができると共に、外力に対する変形（例えば、歯部６と軸支持部４の回転方向へのずれ量）を小さくすることができ、回転伝達精度を向上させることができる。
【００２１】
又、本実施の形態の樹脂製ギヤ１は、第１の周方向リブ８，第２の周方向リブ１０，第１の径方向リブ１１及び第２の径方向リブ１２でウェブ５（５ａ，５ｂ）の剛性を大きくすると共に、最外周ウェブ５ｃの周方向断面形状を波形形状にすることにより最外周ウェブ５ｃの剛性を大きくするようになっているため、回転伝達力に起因するねじり振動やスラスト力（回転軸線方向に作用する力であって、回転方向に直交する方向の力）に起因する曲げ振動を低減でき、これら振動に起因する騒音を低減することができる。
【００２２】
尚、本実施の形態の樹脂製ギヤ１は、平歯車，はすば歯車，ウォームホイール，傘歯車及び内歯歯車等に広く適用することができる。
【００２３】
又、本実施の形態の樹脂製ギヤ１は、第１〜第２の周方向リブ８，１０及び第１〜第２の径方向リブ１１，１２でウェブ５（５ａ，５ｂ）を補強するように構成されているが、これに限られず、少なくとも歯部６と軸支持部４との間に補強用の周方向リブ（第１の周方向リブ８又は第２の周方向リブ１０）が形成され、この周方向リブと歯部６との間のウェブ５の周方向断面形状が波形形状になるように形成されたものであればよい。
【００２４】
又、本実施の形態の樹脂製ギヤ１は、図３に示すように、最外周ウェブ５ｃの周方向断面形状が滑らかな曲線の波形形状になるように形成されているが、これに限られず、図４又は図５に示すような周方向断面形状に最外周ウェブ５ｃを形成するようにしてもよい。
【００２５】
即ち、図４に示す第１の応用例は、最外周ウェブ５ｃの周方向断面形状が台形を所定の間隔で接続してなる略波形形状になっている。又、図５に示す第２の応用例は、最外周ウェブ５ｃの周方向断面形状が三角形を連続して接続してなる略波形形状になっている。
【００２６】
又、本実施の形態の樹脂製ギヤ１は、軸支持部４の軸穴３に軸２が嵌合される態様が例示されているが、軸支持部４に軸２を一体形成するようにしてもよい。
【００２７】
又、本実施の形態の樹脂製ギヤ１は、軸支持部４の軸穴３に軸２を相対回動可能な状態で嵌合する態様で使用するようにしてもよく、また、軸支持部４の軸穴３に軸２を相対回動できないように（即ち、軸と樹脂製ギヤが一体回動するように）嵌合する態様で使用してもよい。
【００２８】
更に、本実施の形態の樹脂製ギヤ１は、ウェブ５の両側面にそれぞれ第１〜第２の周方向リブ８，１０及び第１〜第２の径方向リブ１１，１２を形成する態様を例示したが、これに限られず、ウェブ５のいずれか一方の側面にのみ第１〜第２の周方向リブ８，１０及び第１〜第２の径方向リブ１１，１２を形成するようにしてもよい。
【００２９】
加えて、本実施の形態の樹脂製ギヤ１は、最外周ウェブ５ｃの周方向断面形状を略波形形状に形成し、最外周ウェブ５ｃの剛性を大きくすることができるため、その剛性が大きくなる分だけ他のウェブ５ａ，５ｂの肉厚よりも薄くしてもよい。
【００３０】
（画像形成装置）
図６は、上記実施の形態の樹脂製ギヤ１が使用されるカラー複写機（画像形成装置）２０を示すものである。
【００３１】
この図に示す画像形成装置２０は、給紙部２１から送り出されたシート材２２をシート搬送部２３によって感光体２４と転写ローラ２５の間に送り込み、感光体２４上に形成したカラー画像をシート材２２に転写した後、そのシート材２２を定着部２６の定着ローラ２７ａ，２７ｂ間に送り込み、シート材２２表面に形成されたカラー画像を定着させ、この定着作業終了後のシート材２２を排紙ローラ対２８で排紙トレイ３０上に排出するようになっている。
【００３２】
感光体２４は、図６中右回り方向（矢印方向）に回動させられるようになっており、周囲にクリーニングユニット３１，除電ランプ３２，帯電器３３，露光ユニット３４及びカラー現像ユニット３５が配置されている。この感光体２４は、例えば、図７に示すように、感光体ドラム３６の回転中心部に固定された感光体駆動用の軸２が前記実施の形態に係る樹脂製ギヤ１の軸支持部４に一体回動できるように係合されており、その樹脂製ギヤ１に連繋された駆動手段としてのモータ３７により回動させられ、その表面上にカラー現像ユニット３５のイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（ＢＫ）の４色のカラー像が重ねて形成されるようになっている。
【００３３】
このような構成の画像形成装置２０は、モータ３７の回転が上記実施の形態の樹脂製ギヤ１を介して円滑に且つ高精度に感光体２４に伝達されるため、感光体２４の回転角速度の変動が抑えられ、感光体２４上に作成される各色のカラー画像のずれが抑えられ、鮮明なカラー画像の印刷が可能になる。しかも、回転伝達に使用される上記実施の形態に係る樹脂製ギヤ１は、剛性が大きく、振動を低減できるため、振動に起因する騒音の発生を抑え、静粛な画像形成が可能になる。
【００３４】
尚、上記実施の形態において、感光体２４として感光体ドラム３６を例示したが、これに限られず、感光体２４として感光体ベルトを使用するようにしてもよい。即ち、図８に示すように、感光体ベルト３８の駆動用ローラ４０に前記実施の形態に係る樹脂製ギヤ１を一体回動できるように接続し、この樹脂製ギヤ１にモータ３７のギヤ（樹脂製ギヤ）４１を噛み合わせ、モータ３７の回転をギヤ４１，樹脂製ギヤ１を介して駆動用ローラ４０に伝達し、感光体ベルト３８を円滑且つ高精度に回動させるようにしてもよい。このような構成によっても上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
又、上記実施の形態は、感光体２４の駆動用に本発明に係る樹脂製ギヤ１を使用する態様を例示したが、これに限られず、給紙部２１の給紙ローラ２１ａ，シート搬送部２３のレジストローラ２３ａ，カラー現像ユニット３５の現像ローラ３５ａ〜３５ｄ，定着ローラ２７ａ，２７ｂ等の駆動用ギヤ又は回転伝達用のアイドルギヤ等として本発明に係る樹脂製ギヤ１を適宜使用することができる。更に、上記実施の形態に限られず、中間転写体を使用する構成の画像形成装置（図示せず）の場合には、中間転写体の駆動用に本発明に係る樹脂製ギヤ１を使用することができる。
【００３６】
又、前記実施の形態に係る樹脂製ギヤ１は、上記のように、複写機，プリンター，ファクシミリ等の画像形成装置２０に使用する態様を例示したが、これに限られず、インクジェットプリンターや自動車部品及びその他の精密機械等に広く適用することができ、円滑且つ高精度の回転伝達が可能になる。
【００３７】
又、本発明は、ギヤに限られず、タイミングベルトに噛み合う歯を備えた樹脂製回転伝達手段としての樹脂製プーリに適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の樹脂製ギヤは、歯部に接続されるウェブの周方向断面形状が略波形形状になるように形成されており、ウェブの肉厚を厚くすることなくウェブの剛性を高めることができるため、歯部を高精度に成形することができると共に、外力に対する変形（例えば、歯部と軸支持部の回転方向へのずれ量）を小さくすることができ、回転伝達精度を向上させることができる。
【００３９】
又、本発明の樹脂製ギヤは、周方向リブでウェブの剛性を大きくすると共に、周方向リブと歯部との間のウェブの周方向断面形状を略波形形状にすることにより、ウェブの剛性を大きくするようになっているため、回転伝達力に起因するねじり振動やスラスト力（回転軸線方向に作用する力であって、回転方向に直交する方向の力）に起因する曲げ振動を低減でき、これら振動に起因する騒音を低減することができる。
【００４０】
又、本発明の画像形成装置は、上記のような本発明の樹脂製ギヤを介して感光体に回転を伝達するようになっているため、感光体を円滑に且つ高精度で回動することができ、色ずれ等の不具合を招来することなく、高精度の画像形成が可能になると共に、静粛な画像形成が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る樹脂製ギヤの正面図である。
【図２】図１に示す樹脂製ギヤのＡ−Ａ線に沿って切断して示す断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿って切断して示す拡大断面図である。
【図４】本発明の樹脂製ギヤの第１応用例を示す図（図３に対応する図）である。
【図５】本発明の樹脂製ギヤの第２応用例を示す図（図３に対応する図）である。
【図６】本発明の樹脂製ギヤを使用した画像形成装置の概略構成図である。
【図７】感光体ドラムの駆動機構を示す図である。
【図８】感光体ベルトの駆動機構を示す図である。
【図９】第１の従来例を示す樹脂製ギヤの正面図である。
【図１０】図９のＣ−Ｃ線に沿って切断して示す樹脂製ギヤの断面図である。
【図１１】第１の従来例に係る樹脂製ギヤのラジアル荷重による変形例を示す正面図である。
【図１２】第１の従来例に係る樹脂製ギヤのスラスト荷重による変形例を示す断面図である。
【図１３】第２の従来例に係る樹脂製ギヤの正面図である。
【図１４】図１３の一部を拡大して示す図である。
【図１５】図１３のＤ−Ｄ線に沿って切断して示す樹脂製ギヤの断面図である。
【図１６】第２の従来例に係る樹脂製ギヤの歯の変形状態を拡大して示す図である。
【図１７】第３の従来例に係る樹脂製ギヤの正面図である。
【図１８】図１７のＥ−Ｅ線に沿って切断して示す樹脂製ギヤの断面図である。
【符号の説明】
１……樹脂製ギヤ、４……軸支持部、５……ウェブ、６……歯部、８……第１の周方向リブ、１０……第２の周方向リブ、２０……カラー複写機（画像形成装置）、２４……感光体、３７……モータ（駆動手段）
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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