(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通延在するボアを有すると共に該ボアを画成する面を有するハブを含むプラスチック歯車であり、その長さ方向の少なくとも一部に歯を有するプラスチック歯車と、
前記ハブにおける前記ボア内に配置されて前記プラスチック歯車を回転可能に支持する少なくとも１つの固定支持スタッドと、
前記少なくとも１つの固定支持スタッドが、当該固定支持スタッドと前記ボアの前記面との間の最小の公称間隙を実質的にゼロにまで低減すべく、前記ボアを画成する前記ハブの前記面と係合するに充分な径の外周上に少なくとも３つの相互に等角度間隔で離間させられたローブを有し、前記ローブの各々が当該固定支持スタッドの長さ方向に延在していることと、
前記少なくとも１つの固定支持スタッドにおける前記ローブの内の１つが、前記プラスチック歯車の前記ハブに対して作用する歯車反力の方向線上に実質的に存在するようにさせられていることと、を含む歯車機構。
【請求項２】
前記少なくとも１つの固定支持スタッドとして２つの固定支持スタッドを含み、前記ハブにおける前記ボアがその両端の内の一方でそれら２つの固定支持スタッドの内の一方を受け入れる、請求項１に記載の歯車機構。
【請求項３】
前記２つの固定支持スタッドの内の一方における前記ローブの内の１つが、前記プラスチック歯車の前記ハブに対して作用する第１歯車反力の方向線上に存在するようにさせられており、
前記２つの固定支持スタッドの内の他方における前記ローブの内の１つが、前記プラスチック歯車の前記ハブに対して作用する第２歯車反力の方向線上に存在するようにさせられている、請求項２に記載の歯車機構。
【請求項４】
前記固定支持スタッドの各々がプラスチック製である、請求項３に記載の歯車機構。
【請求項５】
前記プラスチック歯車が歯車列の出力歯車である、請求項４に記載の歯車機構。
【請求項６】
前記プラスチック歯車が歯車列の出力歯車である、請求項３に記載の歯車機構。
【請求項７】
前記プラスチック歯車が歯車列の出力歯車である、請求項２に記載の歯車機構。
【請求項８】
前記２つの固定支持スタッドの各々における前記ローブが相互に等角度間隔で離間させられている、請求項１に記載の歯車機構。
【請求項９】
前記少なくとも１つの固定支持スタッドにおける前記ローブの内の１つが、前記プラスチック歯車の前記ハブに対して作用する前記歯車反力の方向線上に存在するようにさせられている、請求項１に記載の歯車機構。
【請求項１０】
歯車支持機構であって、
少なくとも１つの固定金属支持プレートと、
前記支持プレートに支持された少なくとも１つの固定支持スタッドと、
貫通延在するボアを有すると共に該ボアを画成する面を有するハブを含んで、長さ方向の少なくとも一部に歯を有するプラスチック歯車であり、前記ボアが前記少なくとも１つの固定支持スタッドを受け入れて、該少なくとも１つの固定支持スタッドが当該プラスチック歯車を回転可能に支持できるように為すことから成るプラスチック歯車と、
前記少なくとも１つの固定支持スタッドが、当該固定支持スタッドと前記ボアの前記面との間における最小の公称間隙を実質的にゼロにまで低減すべく、前記ボアを画成する前記ハブの前記面と係合するに充分な径の外周上に相互に等角度間隔で離間させられた少なくとも３つのローブを有し、前記ローブの各々が当該固定支持スタッドの長さ方向に延在していることと、
前記少なくとも１つの固定支持スタッドにおける前記ローブの内の１つが、前記プラスチック歯車の前記ハブに対して作用する歯車反力の方向線上に存在するようにさせられていることと、を含む歯車支持機構。
【請求項１１】
実質的に平行する２つの金属支持プレートと、
前記支持プレートの各々がその上に前記固定支持スタッドを有することと、
前記ハブにおける前記ボアが、その両端の内の一方で前記支持プレートの内の一方における前記固定支持スタッドを受け入れると共に、その両端の内の他方で前記支持プレートの内の他方における前記固定支持スタッドを受け入れて、前記２つの支持プレートの間に前記プラスチック歯車を回転可能に支持することと、を含む、請求項１０に記載の歯車支持機構。
【請求項１２】
前記固定支持スタッドの内の一方における前記ローブの内の１つが、前記プラスチック歯車の前記ハブに対して作用する第１歯車反力の方向線上に存在するようにさせられており、
前記固定支持スタッドの内の他方における前記ローブの内の１つが、前記プラスチック歯車の前記ハブに対して作用する第２歯車反力の方向線上に存在するようにさせられている、請求項１１に記載の歯車支持機構。
【請求項１３】
前記固定支持スタッドの各々がプラスチック製である、請求項１２に記載の歯車支持機構。
【請求項１４】
前記プラスチック歯車が歯車列の出力歯車である、請求項１３に記載の歯車支持機構。
【請求項１５】
前記プラスチック歯車が歯車列の出力歯車である、請求項１２に記載の歯車支持機構。
【請求項１６】
前記プラスチック歯車が歯車列の出力歯車である、請求項１１に記載の歯車支持機構。
【請求項１７】
前記２つの固定支持スタッドの各々における前記ローブが相互に等角度間隔で離間させられている、請求項１１に記載の歯車支持機構。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの固定支持スタッドにおける前記１つのローブが、前記プラスチック歯車の前記ハブに対して作用する歯車反力の方向線上に存在するようにされている、請求項１０に記載の歯車支持機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
この発明は歯車機構に関し、より詳細には、少なくとも１つの固定支持スタッドに回転可能に支持された歯車であり、その固定支持スタッドの最大実効径との間に公称間隙を何等有することがないように、該固定支持スタッドを受け入れるボアを画成する内面を有しているハブを具備した歯車に関する。
【０００２】
発明の背景
Ｂｒｏｏｋｓ等の米国特許第５，７９９，５４８号には実質的に平行する２つの金属支持プレートが開示され、それらプレートの間に回転可能に支持されたプラスチック歯車が設けられている。それらプラスチック歯車の各々は対応するハブによって２つのプラスチック固定支持スタッド上に回転可能に支持され、それら２つのプラスチック固定支持スタッドの各々は２つの支持プレートの内の対応する１つからそれぞれ延出している。
【０００３】
公称間隙がそれら２つの固定支持スタッド各々の外面と歯車ハブの内面との間に設けられている。それら２つの固定支持スタッド各々の外面と歯車ハブの内部との間のこの公称間隙が増大すると、プラスチック歯車は増大された振動或はジッター(jitter）（不正確で震える回転）を被る。プラスチック歯車がレーザプリンタの感光体ドラム又は感光性ドラムの入力歯車と連結されて該ドラムを回転するための歯車列の出力歯車である場合、この振動或はジッターはドラムに振動をもたらして、レーザプリンタの印刷品質に影響する。
【０００４】
もし、振動或はジッターを減らして印刷品質を改善すべく、２つの固定支持スタッド各々の外面と歯車ハブの内面との間の公称間隙をゼロへ向けて低減させれば、それら２つの固定支持スタッド各々に対する歯車ハブの結合が生じ得る。これは、歯車ハブと２つの固定支持スタッド各々との許容誤差が公称間隙を超越し得るからである。
【０００５】
２つの固定支持スタッドの内の一方或は双方に対する歯車ハブの結合は、それら２つの固定支持スタッド上の歯車ハブを回転するために必要とされるトルクを増大することになる。歯車ハブの内面と固定支持スタッドの外周との間の公称間隙に関する減少に伴ってのトルクに関する増大の必要性に加えて、結合も歯車ハブと２つの固定支持スタッドとの過剰な摩耗を引き起こす。また結合は焼き付きをも引き起こし得る。それ故に、歯車ハブの内面と２つの固定支持スタッド各々の外面との間の公称間隙を低減するために、例えばそれら２つの固定支持スタッド各々の径を増大することは、歯車列によって駆動される感光体ドラムを有するレーザプリンタの印刷品質を改善するように、プラスチック歯車のジッター或は振動を低減する解決策ではない。
【０００６】
発明の概要
本発明の歯車機構は、歯車ハブが回転可能に支持される固定支持スタッドに対する該歯車ハブの結合を伴うことなく、プラスチック歯車のジッター或は振動を低減する上述の問題を満足のゆくように解決するものである。本発明の歯車機構はトルクに関する著しい増大或は著しく過剰な摩耗を回避するものである。
【０００７】
こうしたことは、プラスチック歯車が回転可能に取り付けられる固定支持スタッド各々の外周上に、好ましくは等角度間隔で離間される、少なくとも３つの角度離間されたローブを形成することによって成し遂げられる。これら３つのローブは、歯車ハブのボア径と比較して、僅かに小さいか、同等であるか、或は、僅かに大きいかの内の何れかの固定支持スタッド各々の実効的な径を作り出す。
【０００８】
理解して頂きたいことは、公称間隙は固定支持スタッド各々の外周と歯車ハブの内面との間でゼロとなるように設計されている。しかしながらプラスチック歯車及び固定支持スタッド各々の製造における許容誤差のために、その実効的な間隙でローブが歯車ハブの内面と係合するか、或は、該歯車ハブから僅かに離間されるかの内の何れかになり得る。
【０００９】
３つのローブ各々の歯車ハブの内面との係合はそれらローブ間にプラスチックの変形を生じさせる。この変形は、歯車ハブ内面によるローブ間におけるスペース内への突出を引き起こす。これら突出は、固定支持スタッド各々のローブ間における弧状部分の径が歯車ハブ内面の径と比較して充分に小さいために生じ得る。
【００１０】
この発明の目的は、プラスチック歯車における歯車ジッター或は振動を低減することである。
【００１１】
この発明の別の目的は、歯車列の出力歯車として機能しているプラスチック歯車における歯車ジッター或は振動を低減することである。
【００１２】
この発明の更なる目的は、パーソナルコンピュータで制御されるプリンタに使用される歯車列の出力歯車として機能しているプラスチック歯車における歯車ジッター或は振動を低減することである。
【００１３】
この発明の他の目的は、以下の記載及び図面、或は特許請求の範囲から容易に理解し得るであろう。
尚、添付図面は本発明の好適実施例を図示するものである。
【００１４】
好適実施例の詳細な説明
図面中、特に図１で参照されるように、第１固定支持スタッド１０が示されており、それは好ましくはプラスチックで形成されると共に、上述のＢｒｏｏｋｓ等の特許でより詳細に図示され且つ記載されているように金属支持プレート１１に成形されている。この固定支持スタッド１０は金属支持プレート１１上に成形されて、そこに複数のアンカー１３でアンカー固着されている。
【００１５】
固定支持スタッド１０はその外面１５から延出する少なくとも３つのローブ(lobe)１４を有する。これらローブ１４は、好ましくは、相互に等角度間隔で離間されている。
【００１６】
ローブ１４の各々は、周辺部の少なくとも一部の回りに歯１９を有するプラスチック歯車１８（図２参照）のハブ１７における内面１６と係合している。よって、この歯車ハブ１７を貫通するボア２０は当該歯車ハブ１７の内面１６によって画成されている。
【００１７】
理解して頂きたいことは、上述の３つのローブ１４が相互に等角度間隔で離間されている必要性はないことである。唯一の要件は、これら３つのローブ１４のプラスチック歯車１８における内面１６との係合が、内部に該プラスチック歯車１８の回転中心を有する三角形を形成することである。
【００１８】
図１に示されるようにこれらローブ１４は、隣接ローブ１４間で歯車ハブ１７の変形を作り出している。理解して頂けるように、歯車ハブ１７の変形は図示の明瞭化の目的で誇張されている。
【００１９】
従って歯車ハブ１７の部分２１は、固定支持スタッド１０の外面１５と歯車ハブ１７の内面１６との間における３つのスペース２２の部分内に延出する。固定支持スタッド１０の外面１５は歯車ハブ１７の内面１６から比較的大きな間隙を伴って形成されて、そうした３つのスペース２２を提供している。これら３つのスペース２２の各々は相互に隣接しているローブ１４の間に延在している。
【００２０】
図２に示されるように第２の固定支持スタッド２３は、第１の固定支持スタッド１０を受け入れている端部とは反対側である、歯車ハブ１７のボア２０の反対端内に配置されている。この第２固定支持スタッド２３は、上述したＢｒｏｏｋｓ等の特許で図示され且つ記載されているように、第２の金属支持プレート２４上に取り付けられている。
【００２１】
図５に示されるように、この第２固定支持スタッド２３は第１固定支持スタッド１０に対して図１で示されたものと同一位置に複数のローブ１４を有する。これらローブ１４の各々は、第１固定支持スタッド１０及び第２固定支持スタッド２３の各々における長さ方向に延在している（図２参照）。
【００２２】
理解して頂きたいことは、これら第１固定支持スタッド１０及び第２固定支持スタッド２３の各々に対するプラスチック歯車１８の歯車反力がそれらスタッド各々の上でのローブ１４の角度位置を決定することである。即ち、第２固定支持スタッド２３上のローブ１４は、必ずしも第１固定支持スタッド１０上のローブ１４と同一位置にはない。
【００２３】
これら２つの固定支持スタッド１０及び２３は、所望に応じて、上述のＢｒｏｏｋｓ等の特許で図示され且つ記載されているように支持プレート１１及び１４上で食い違い配置され得る。しかしながらこれら２つの固定支持スタッド１０及び２３の食い違いは、本発明における満足な動作にとって必要なものではない。
【００２４】
図３は固定支持スタッド２５を図示しており、上述のＢｒｏｏｋｓ等の特許で図示され且つ記載されているように歯車ハブ１７の内面１６とその固定支持スタッド２５の外周との間には公称間隙がある。食い違いが存在する場合、固定支持スタッド２５は図３に示されるように、６時の位置から１２時の位置へ向かって減少する間隙を伴って配置される。
【００２５】
プラスチック歯車１８（図４参照）は、プラスチック配合物歯車２７及び２８を含む歯車列２６の一部である。プラスチック配合物歯車２７は、支持プレート１１によって支持されたモータ３２の金属シャフト３１で駆動される第１歯車３０を含む。
【００２６】
プラスチック配合物歯車２７は、プラスチック配合物歯車２８の第１歯車３４との係合を介して、該プラスチック配合物歯車２８を駆動する第２歯車を含む。プラスチック配合物歯車２８は、プラスチック歯車１８を回転させるべく該プラスチック歯車１８と係合する第２歯車３５を有する。プラスチック歯車１８は、歯車列２６の出力歯車であり、レーザプリンタの感光体ドラム３７と連結されたプラスチック歯車３６を駆動する。
【００２７】
唯一必要なことは、プラスチック歯車１８が本発明の歯車機構を利用して、感光体ドラム３７によってもたらされる印刷品質を改善することである。これは、プラスチック配合物歯車２７或は２８の歯車機構が、レーザプリンタの感光体ドラム３７によってもたらされる印刷品質に対して充分な効果を有することがないであろうからである。しかしながら理解して頂きたいことは、この歯車機構が必要に応じて歯車列の中の２つ以上の歯車で利用され得ることである。
【００２８】
第１固定支持スタッド１０上のローブ１４の内の１つは（図１参照）、プラスチック歯車１８と噛合している歯車３５及び３６（図４）によって作り出されて矢印３８によって識別される第１歯車反力と整合又は整列させられている。図１においてこれは第１固定支持スタッド１０上の１２時位置にあるローブ１４である。
【００２９】
歯車３５及び３６（図４参照）は、第２固定支持スタッド２３の４時位置にあるローブ１４に対して、矢印３９（図５参照）で識別される第２歯車反力を作り出している。それ故に、第１固定支持スタッド１０及び第２固定支持スタッド２３（図２参照）の各々はそのローブに対して作用する異なる歯車反力を有する。
【００３０】
これら２つの固定支持スタッド１０及び２３は歯車ハブ１７を支持するように示されてきたが、理解して頂きたいことは、所望に応じて唯一の固定支持スタッド４０（図６参照）のみが利用され得ることである。この固定支持スタッド４０は、固定支持スタッド１０及び２３（図２参照）が金属支持プレート１１及び２４にそれぞれ支持されているのと同じように、金属支持プレート４１から支持されることになる。
【００３１】
図７に示されるように、この固定支持スタッド４０上におけるローブ１４の内の１つは、プラスチック歯車１８と噛合している歯車３５及び３６（図４参照）によって作り出されて矢印４２によって識別される歯車反力と整合させられている。図７においてこれは２時位置のローブ１４である。
【００３２】
プラスチック歯車１８（図４参照）が歯車列２６の出力歯車として示されてきたが、理解して頂きたいことは、本発明がモータ３２のシャフト３１と歯車３６との間の唯一の歯車であるプラスチック歯車１８によって利用され得ることである。歯車列２６における各歯車は、好ましくは、商標ＤＥＬＲＩＮ（デルリン）として販売されているアセタール樹脂である。
【００３３】
更には、固定支持スタッド１０及び２３（図２参照）と固定支持スタッド４０（図６参照）とがプラスチック製、好ましくは、上述のＢｒｏｏｋｓ等の特許で記載され、且つ、商標名「Ｌｕｂｒｉｃｏｍｐ ＲＦＬ ４５３６」で、ＬＮＰ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｌａｓｔｉｃｓ, Ｉｎｃ．， Ｅｘｔｏｎ ＰＡによって販売されているプラスチックで形成される必要性はない。よってこれらの、固定支持スタッド１０及び２３（図２参照）と固定支持スタッド４０（図６参照）とは所望に応じて鋼で形成され得るが、それはより高価となるであろう。
【００３４】
第１固定支持スタッド１０、第２固定支持スタッド２３（図５参照）、並びに、固定支持スタッド４０（図７参照）の各々におけるローブ１４の内の１つが（図１参照）、それに対応する矢印３８（図１参照）、３９（図５参照）、並びに、４２（図７参照）の何れかで識別される歯車反力と整合状態で又は歯車反力の作用する方向線上に存在するように示されてきたが、理解して頂きたいことはローブ１４が、対応する矢印３８（図１参照）、３９（図５参照）、並びに、４２（図７参照）の矢印で識別された各歯車反力の何れかの側へ最大２０°シフトさせられ得ることであり、歯車の振動或はジッターの幾分かの低減を獲得し得ることである。それ故に、本願請求項で使用されるように、「実質的に整合させられ」とは、歯車反力の各側に対する最大２０°までの任意の整合を含む。
【００３５】
理解して頂きたいことは、２つの固定支持スタッド１０及び２３（図２参照）の各ローブ１４群におけるそれぞれの１つのローブ１４に対する歯車反力が共に、同一角度で整合させられる必要性はないことである。よって、それら２つの固定支持スタッド１０及び２３（図２参照）の内の一方の固定支持スタッドにおけるローブ１４群の内の１つのローブが歯車反力と整合させられ得ると共に、それら２つの固定支持スタッド１０及び２３（図２参照）の内の他方の固定支持スタッドにおけるローブ１４群の内の１つのローブがその歯車反力の何れかの側へ最大２０°までシフトさせられ得る。同様に、こうしたシフト量は２つの固定支持スタッド１０及び２３に対して相違させることができる。
【００３６】
しかしながら、第１固定支持スタッド１０におけるローブ１４の最も満足がゆき且つ効果的な位置は、図１に示されているように、それら３つのローブ１４の内の１つが矢印３８で識別される歯車反力と整合している位置である。同様に、第２固定支持スタッド２３（図５参照）におけるローブ１４の最も満足がゆき且つ効果的な位置は、図５に示されているように整合されられているローブ１４の内の１つでもたらされる。同じように、固定支持スタッド４０（図７参照）におけるローブ１４の最も満足がゆき且つ効果的な位置は、図７に示されているように整合されられているローブ１４の内の１つでもたらされる。
【００３７】
所望に応じて、４つ以上のローブ１４（図１参照）を採用することができる。しかしながらこの場合は３つのローブ１４を使用する場合程には満足のゆくものではないであろう。こうした４つよりも多くのローブ１４の数の増大は、歯車ハブ１７及びローブ１４の間の結合負荷をも不必要に増大することになる。
【００３８】
この発明の長所は、プリンタ、特にレーザプリンタの印刷品質が改善されることである。この発明の別の長所は歯車の振動或はジッターが減少することである。
【００３９】
以上、例示目的で本発明の好適実施例がその現行での最善の解釈に従って示され記載された。しかしながら明らかであろうことは、その各種パーツの構成及び構造における変更及び変形は本発明の精神及び範囲から逸脱すること無しに為され得ることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、２つの固定支持スタッドの内の一方と、その一方の固定支持スタッド上に回転可能に支持されたプラスチック歯車のハブとを示す、図２における１−１線に沿って切り取られた部分的な断面を含む端面図であり、その一方の固定支持スタッドはそうした歯車ハブの内面と係合する３つのローブを有して、該歯車ハブの変形を引き起こし、そうした変形が図示の明瞭化の目的で誇張されて示されている。
【図２】  図２は、図１及び図５の２つの固定支持スタッド及びプラスチック歯車を示す、図１における２−２線に沿って切り取られた断面図であり、そのプラスチック歯車のハブが２つの金属支持プレートに取り付けられた２つの固定支持スタッド上に回転可能に支持されている。
【図３】  図３は、図１の一方の固定支持スタッドと、そのスタッドとの間で間隙を有するプラスチック歯車のハブとの間の先行する関係を示す、図２における１−１線に沿って切り取られた断面を含む端面図である。
【図４】  図４は、図２の２つの金属支持プレートの内の一方に支持された歯車列の斜視図であり、レーザプリンタの感光体ドラムを駆動するその歯車列の出力歯車を伴っている。
【図５】  図５は、２つの固定支持スタッドの内の他方と、その他方の固定支持スタッド上に回転可能に支持された前記のプラスチック歯車ハブとを示す、図２における５−５線に沿って切り取られた部分的な断面を含む端面図であり、その他方の固定支持スタッドがその歯車ハブの内面と係合する３つのローブを有して、該歯車ハブの変形を引き起こしており、そうした変形が図示の明瞭化の目的で誇張されて示されている。
【図６】  図６は、単一固定支持スタッドに支持されたプラスチック歯車の断面図である。
【図７】  図７は、単一の固定支持スタッドと、その単一固定支持スタッド上に回転可能に支持されたプラスチック歯車ハブとを示す、図２における７−７線に沿って切り取られた部分的な断面を含む端面図であり、その単一固定支持スタッドはその歯車ハブの内面と係合する３つのローブを有して、該歯車ハブの変形を引き起こしており、そうした変形が図示の明瞭化の目的で誇張されて示されている。
【符号の説明】
１０，２３，２５，４０    固定支持スタッド
１１，２４，４１    金属支持プレート
１４    ローブ
１５    固定支持スタッド外面
１６    歯車ハブ内面
１７    歯車ハブ
１８    プラスチック歯車
２０    歯車ハブのボア
２２    スペース
２６    歯車列
３７    感光体ドラム
３８，３９，４２    歯車反力
【図１】
0003637487.tif 000002
【図２】
0003637487.tif 000003
【図３】
0003637487.tif 000004
【図４】
0003637487.tif 000005
【図５】
0003637487.tif 000006
【図６】
0003637487.tif 000007
【図７】
0003637487.tif 000008