(57)【要約】【課題】回転ムラ及び並進方向の起振力を低減した歯車駆動伝達装置、及び画像形成装置を提供する。【解決手段】駆動モータの駆動軸の一端側の周面に形成され、駆動軸の他端側の周面で回転支持する軸受の位置と歯面の位置との関係が片持ちとなる駆動歯車と、駆動歯車で回転駆動される従動歯車と、を備えた歯車駆動系であって、駆動歯車の歯幅中央部における加振力の周波数と伝達特性との関係を示す振動特性曲線の減衰領域に、駆動歯車の回転速度と駆動歯車の歯数との積から求められるかみ合い周波数を設定した。【選択図】図３
2014095456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータの駆動軸の一端側の周面に形成され、前記駆動軸の他端側の周面で回転支持する軸受の位置と歯面の位置との関係が片持ちとなる駆動歯車と、前記駆動歯車で回転駆動される従動歯車と、を備えた歯車駆動系であって、
前記駆動歯車の歯幅中央部における加振力の周波数と伝達特性との関係を示す振動特性曲線の減衰領域に、前記駆動歯車の回転速度と前記駆動歯車の歯数との積から求められるかみ合い周波数を設定したことを特徴とする歯車駆動伝達装置。
【請求項２】
前記駆動軸の回転速度に関する並進振動応答を減衰領域に設定するため、歯車のモジュールを変えて前記かみ合い周波数を調整したことを特徴とする請求項１記載の歯車駆動伝達装置。
【請求項３】
前記駆動軸を支える玉軸受の予圧を変えて軸受剛性により、減衰領域を変化させたことを特徴とする請求項１または２記載の歯車駆動伝達装置。
【請求項４】
前記駆動軸を含む駆動モータの軸方向の取り付け位置を変えて、前記減衰領域を変化させたことを特徴とする請求項１から５の何れか一項記載の歯車駆動伝達装置。
【請求項５】
前記駆動軸の重心位置を変えて、前記減衰領域を変化させたことを特徴とする請求項１から４の何れか一項記載の歯車駆動伝達装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項記載の歯車駆動伝達装置を用いた画像形成装置であって、前記歯車駆動伝達装置は、画像形成に用いられる転写ベルトを駆動するベルト駆動用の歯車伝達装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１から５の何れか一項記載の歯車駆動伝達装置を用いた画像形成装置であって、前記歯車駆動伝達装置は、画像形成に用いられる回転体ドラムを駆動する回転体ドラム駆動用の歯車伝達装置であ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、歯車駆動伝達装置、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
精密機械製品である複写機やプリンタ等の画像形成装置には、歯車駆動伝達装置が
多用されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
特許文献１に記載の発明は、像担持体の駆動装置に関するものであり、具体的には、第１大摩擦ロールには、第２小摩擦ロールが接触して、摩擦によって回転力が伝達される。この第２小大摩擦ロールは第１大摩擦ロールより小径であるため、回転数が増速される。このとき、第２小大摩擦ロールより大径の第２大摩擦ロールも一体回転する。第２大摩擦ロールには、小径の第３小摩擦ロールが接触しており、回転数が増速されフライホイールと一体回転する。特許文献１に記載の発明は、このように構成することで、回転数を順次増速させフライホイールの回転速度を上げ、フライホイールの重量や外径を大きくすることなく、減衰力を大きくすることができる。
すなわち、特許文献１には、慣性体としてのフライホイールの重量、外径を大きくすることなく、増速して実質的な慣性量を大きくして、振動を減衰できる領域を広くする駆動装置が開示されている。
【０００３】
特許文献２に記載の発明は、画像形成装置に関するものであり、具体的には、感光ドラムのドラムギア軸は、ベアリングを用いて支持筐体に回転自在に支持される。モータは、支持筐体に固定され、駆動歯車の一例であるモーターギアは、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ドラムギアは、モーターギアとかみ合って感光ドラムと一体に回転する。ドラムギアに施すクラウニングの中心を感光ドラム側に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てドラムギア１２の片当たりを回避している。
すなわち、特許文献２には、ドラム駆動ギヤに非対称のクラウニング形状の歯面を形成し、駆動中のアライメント誤差変動を吸収させることで、歯面の片当たりをなくし、回転ムラを小さくすることが開示されている。
【０００４】
特許文献３に記載の発明は、歯車設計支援装置、歯車設計支援方法及び記録媒体に関するものであり、具体的には、駆動軸と被駆動軸間に設置された歯車伝達機構系をモデル化して、駆動軸の動作に対する被駆動軸の動的挙動を解析・算出する歯車設計支援装置において、歯車の基本諸元である諸元情報及び駆動条件情報を与える基本入力手段と、歯車の歯形誤差、歯筋誤差、累積ピッチ誤差、及び、歯溝の振れ、の形状誤差、並びに、歯車の基礎円中心、及び、回転軸中心、の偏心誤差、の情報を与える誤差入力手段と、基本入力手段と誤差入力手段で与えられた情報から歯車の基礎円中心と回転軸中心との偏心によって変化する作用線を求めて、作用線上で接触している歯対毎に力の釣り合い式を設定して運動方程式を生成する式導出手段と、時系列的に運動方程式を解く計算手段と、計算手段の計算した駆動軸と被駆動軸の動作結果を出力する出力手段と、を備えている。
すなわち、特許文献３には、歯車の取付偏心によって変化する作用線を逐次算出し、この作用線上での力の釣り合い方程式を解くことで、かみ合い周期の回転ムラと偏心による回転ムラを同時に算出することができることが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、摩擦ロールを用いてフライホイールを増速させ、その慣性効果を利用してかみ合い周期などの回転変動を低減する発明である。特許文献１に記載の発明は、増速フライホイールを付与することで回転方向の回転ムラを低減できる可能性はあるが、かみ合い時に発生する並進方向の振動は低減できないという問題がある。また、特許文献１に記載の発明は、多数の摩擦ロールやフライホイールという部材を加えるためにコスト面やスペース、製品の品質や生産量の面でも不利となる。
【０００６】
特許文献２に記載の発明は、アライメント誤差を吸収することで回転方向の回転ムラを低減することができる可能性はあるが、かみ合い時に発生する並進方向の振動は低減できるかは不明である。また、歯面形状に非対称のクラウニング形状を加工するために加工費の増大が懸念される。
【０００７】
特許文献３に記載の発明は、並進運動の影響を考慮できるように軸間変動量の値に応じた歯面位置変化量を求め、解析できるようにしたものである。解析により回転方向の回転ムラと並進方向の振動が予測できても、それを低減するためには多数の設計パラメータを調整する必要があり、設計に時間がかかるという問題がある。
【０００８】
ここで、製品の小型、軽量化、高速化が進んでくると安価で軽いプラスチック製の歯車が多用され、その動作条件も高速回転での使用となってくる。特に画像形成装置では、歯車駆動系周辺部にレーザー書き込み系などが配置され、歯車かみ合い時の起振力で書き込み系内部のミラーやレンズ等の部品が振動し、画像品質を劣化させる問題がある。回転方向の回転ムラだけでなく歯車周辺の並進方向の振動低減も重要な課題となってきている。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、回転ムラ及び並進方向の起振力を低減した歯車駆動伝達装置、及び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】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、駆動モータの駆動軸の一端側の周面に形成され、前記駆動軸の他端側の周面で回転支持する軸受の位置と歯面の位置との関係が片持ちとなる駆動歯車と、前記駆動歯車で回転駆動される従動歯車と、を備えた歯車駆動系であって、前記駆動歯車の歯幅中央部における加振力の周波数と伝達特性との関係を示す振動特性曲線の減衰領域に、前記駆動歯車の回転速度と前記駆動歯車の歯数との積から求められるかみ合い周波数を設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回転ムラ及び並進方向の起振力を低減できる歯車駆動伝達装置、及び画像形成装置の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係る歯車駆動伝達装置に用いられる駆動モータ歯車概要を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、図１に示した駆動モータ歯車の片持ち方式の駆動モータの並進振動モデルの一例を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した並進振動モデルの傾斜状態を示す図である。
【図３】図１に示した駆動モータ歯車におけるかみ合い歯面位置における振動特性曲線図の一例である。
【図４】モジュールを変更した場合の駆動モータ歯車におけるかみ合い歯面位置における振動特性曲線図の一例である。
【図５】軸受予圧と軸受剛性との関係を示す。
【図６】軸受剛性を大きくした場合の駆動モータ歯車におけるかみ合い歯面位置における振動特性曲線図の一例である。
【図７】駆動モータ歯車に軸受剛性とネジ取付剛性とを加えた場合の説明図である。
【図８】駆動モータ歯車に軸受剛性とネジ取付剛性とを加えた場合の説明図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、駆動モータ歯車のかみ合い点の調整の説明図である。
【図１０】スペーサを使用する前のかみ合い点Ａにおける振動特性とスペーサを使用した後のかみ合い点Ｂにおける振動特性曲線の一例である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）に、駆動モータ歯車のロータヨーク厚の変更を加えた場合の説明図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）に、駆動モータ歯車のモータの磁石厚を変更した場合の説明図を示す。
【図１３】重心位置を変えた場合の駆動モータ歯車におけるかみ合い歯面位置における振動特性曲線図の一例である。
【図１４】図１に示した駆動モータ歯車を用いた画像形成装置の概略を示す。
【図１５】図１４に示した画像形成装置における中間転写ベルト駆動系の概念図の一例である。
【図１６】図１４に示した画像形成装置における感光体ドラム駆動系の概念図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に図面を参照して実施の形態を説明する。
＜目的について＞
ここで、本発明の主な目的は回転ムラ及び並進方向の起振力を低減した歯車駆動伝達装置、及び画像形成装置を提供することにあるが、以下に副次的な目的について述べる。
本発明の副次的な目的は、片持ち駆動歯車のかみ合い位置における並進振動を低減させ、回転ムラ及び並進方向の起振力を低減した歯車駆動伝達装置を提供することにある。その際、多数の部材を付与することなく、コスト面、スペース面、製品質量面で不利にならないようにするとともに、高精度な加工がなく、設計が簡単であることとする。
また、本発明の副次的な目的は、歯車かみ合い周波数と振動特性とにおける減衰領域への設定が簡単であることにある。
また、本発明の副次的な目的は、画像形成装置内の転写ベルト駆動用に用いられる歯車から発生する起振力を低減し、周辺ユニットに与える影響を抑えることで、高画像な印字品質を提供することにある。
また、本発明の副次的な目的は、画像形成装置内の感光体ドラム駆動用に用いられる歯車から発生する起振力を低減し、周辺ユニットに与える影響を抑えることで、高画像な印字品質を提供することにある。
【００１４】
＜実施形態について＞
［実施形態１］
実施形態１について説明する。
図１は、一実施形態に係る歯車駆動伝達装置に用いられる駆動モータ歯車の概要を示す断面図である。
駆動モータは、駆動軸８の一端側（図では右側）の周面で軸方向の例えば２箇所で回転支持する軸受７の位置と、駆動軸８の他端側（この場合左側）の周面に歯車歯面が形成された歯車形成部１の位置との関係が片持ちとなる駆動歯車が形成されている。
２はモータ本体、３は実装基板、４は磁石、５はロータヨーク、６は鉄心及び巻線からなるステータ、９は波ワッシャー、１０は止め輪である。
【００１５】
この片持ち方式の駆動軸の片側である一端側の周面に駆動トルクを伝達するための歯面を形成し、その反対側である他端側の周面に２つの玉軸受が配置されている。玉軸受７はアルミダイキャストなどで作られたモータ本体２によって支持され、駆動軸を自由に回転できるようになっている。モータ本体２には、モータ駆動用の回路基板である実装基板３と鉄心と巻き線コイルからなるステータ６が組みつけられている。
【００１６】
一方、駆動軸には、ロータヨーク５が組みつけられており、その内周にはステータ位置と対向する形で永久磁石（以下、磁石と表記）４が配置されている。この磁石４とステータ６との間の吸引力及び反発力で駆動軸にトルクを発生し、歯面に力を加えて回転駆動している。
この駆動軸８上の歯面には、破線で示す従動歯車２０を駆動するための駆動力が働く一方、従動歯車２０から受ける反作用の力も働く。駆動モータの駆動軸８と従動歯車２０の従動軸との間には、圧力角やねじれ角、負荷トルクに対応して軸間方向の距離を広げる方向に力が働く。
【００１７】
駆動モータは、ブラシ付きＤＣモータ、ブラシレスＤＣモータ、ステッピングモータ等の直流モータが挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではなく、交流モータであってもよい。
図２（ａ）は、図１に示した駆動モータ歯車の片持ち方式の駆動モータの並進振動モデルの一例を示す図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示した並進振動モデルの傾斜状態を示す図である。
Ｆ１、Ｆ２は加振点であり、Ｃは重心位置であり、１１は軸受バネである。
【００１８】
歯車を駆動軸の中央に配置し、その駆動軸の両端を軸受支持する両持ち方式に比べ、片持ち方式は図２（ｂ）に示すように傾きやすいが、構成がシンプルとなるため、駆動モータの駆動軸に歯車を直接形成した駆動モータなどで多く用いられている。
特に図２（ａ）、（ｂ）に示すように歯面と軸受との位置関係が片持ちの場合、駆動軸８が傾きやすい。この駆動軸８の傾きによって歯面同士の片当たりでかみ合い周期の振動が大きくなる場合もある。この場合、歯幅全体ではなく、歯幅の一部のみかみ合う状態である。
【００１９】
また、歯面同士の片当たりがない場合でも、同時にかみ合う歯車の歯の枚数が変化したり、歯の形状誤差やかみ合う歯面の接触位置もしくは歯高さの変化に伴う歯面剛性が変動したりしてもかみ合い周歯数の振動が発生する。例えばかみ合い率が３．５の場合、同時にかみ合う歯の枚数は３枚か４枚である。このため、駆動軸８は歯面形成部を加振点とし、２つの軸受部（玉軸受）７をバネとして扱う並進振動モデルとして表すことができる（図２（ａ）、（ｂ）参照）。
並進振動モデルとは、駆動歯車の歯幅中央部位置に関してどのように軸間距離方向に振動するかをモデル化したものである。加振力とは歯車かみ合い時に発生するかみ合い周期の力変動であり、加振点は駆動歯車の歯幅中央を意味する。
このモデルでは、駆動軸、ロータヨーク、磁石から構成される回転体の重心位置が２つの軸受の間にある場合で、加振力の周波数ｆｍは、駆動軸の回転速度ω（回転／秒）と駆動軸の歯車の歯数Ｚ（歯）の積（ｆｍ＝ω×Ｚ）から求まる。この周波数をかみ合い周波数ｆｍとする。
なお、加振力の周波数と、かみ合い周波数とは同じものである。
【００２０】
図２（ａ）、（ｂ）に示す並進モデルで、加振力の周波数を小さな値から大きな値まで変化させて、そのときのかみ合い歯面位置（矢印の位置＝加振点）における並進変位Ｘを算出すると、図３のような振動特性が得られる。
なお、振動特性は、実験的に求める方法と解析的に求める方法とがある。実験的に求める方法は、駆動歯車歯幅中央位置に加振機をセットし、加振力に対する歯幅中央変位を測定する方法である。解析的に求める方法は、駆動軸慣性情報や重心位置、軸受剛性を与え、歯幅中央における振動伝達特性を計算で算出する方法である。
また、並進変位と並進振動変位とは同じものであり、駆動軸歯幅中央における軸間距離方向の変位のことである。
【００２１】
図３は、図１に示した駆動モータ歯車におけるかみ合い歯面位置における振動特性曲線図の一例である。
図３において、横軸は加振する周波数を示し、縦軸は加振力Ｆに対するかみ合い点の並進変位Ｘであり、伝達特性Ｘ／Ｆとなる。２つの共振点に対応する周波数と、かみ合い周波数ｆｍとが一致すると伝達特性は極大値となり、並進振動変位Ｘが大きな値を示す。
ここで、伝達特性は、振動特性のことを言う。また、２つの共振点は、振動特性曲線の極大点を指す。
この並進振動変位によって回転ムラも悪化するとともに、周辺部に影響を与える起振力も大きくなる。
【００２２】
その一方、変曲点間をハッチングした減衰領域にかみ合い周波数ｆｍを設定すると、並進振動変位は小さくすることができる。
ここで、減衰領域とは、周波数の低い領域で加振した場合の伝達特性の値と比較して、大きいか、小さいかで領域を判断することになる。例えば、図３の場合、曲線が伝達特性Ｘ／Ｆの軸と交わる切片の値が基準とする。つまり、この切片のよりも大きなところでは、振動が増幅され、この切片の値よりも小さいところでは振動が減衰と判断する。これにより、切片の値より小さい値を取ることが可能な領域を減衰領域とする。
これによって回転ムラや外部の影響を及ぼす起振力を小さくすることができる。特に、縦軸値で示されるレベルを小さくするほど、並進変位が小さくなるので効果が高い。
【００２３】
そこで、本実施形態では、かみ合い周波数がこの片持ちとなる駆動歯車の並進振動特性の減衰領域になるように設定する。
ここで、並進運動特性とは、駆動軸と従動軸との間の距離を示す方向、すなわち、駆動軸に直交する方向の運動特性である。この運動特性を採用したのは、歯車のかみ合いで振動を発生する力である起振力が軸間方向で最も大きく働くためである。歯車同士をＸＹ平面に配置し、回転軸をＺ方向とする。軸間方向とは、このＸＹ平面上で駆動側回転中心と従動側回転中心を通る直線方向になる。
【００２４】
ここで、かみ合い周波数を振動特性の減衰領域に含まれるようにすると、かみ合いで発生するかみ合い点での並進振動が抑えられるので、回転ムラや起振力を小さくすることができる。図３で使用する回転速度とその歯車歯数とから求めたかみ合い周波数がｆｍａの場合、振動特性は共振点付近であり、大きな並進振動となる。しかし、かみ合い周波数が減衰領域のｆｍｂの場合、並進振動を減衰させる領域となっており、加振力に対して並進振動は小さくなり、これに伴って回転ムラ、起振力を小さく抑えることができる。
【００２５】
［実施形態２］
実施形態２について説明する。
本実施形態では、使用する回転速度に関する並進振動応答を減衰領域にするため、歯車のモジュールを変えてかみ合い周波数を調整することとする。
ここで、歯車のモジュールとは、歯車の歯の大きさを示す基準であり、歯車のピッチ円の直径をミリメートルで表し、それを歯数で割った値である。歯車のモジュールは、ＪＩＳ（Japanese Industrial Standards）標準で定められた値を選択して使用される。例えば、減速比１／２となるような歯車、例えば、駆動側歯数が４０で、従動側歯数が８０で、モジュールｍが０．５の歯車を駆動側１０ｒｐｓで駆動するとかみ合い周波数ｆは、１０×４０＝４００Ｈｚとなる。ここで、モジュールｍを１．０に変更すると、歯のサイズが大きくなり、同じ直径とするために歯数は、駆動側歯数が２０で、従動側歯数が４０になり、かみ合い周波数ｆは１０×２０＝２００Ｈｚに変わる。同様な駆動条件、同一歯車の大きさでモジュールを調整することによりかみ合い周波数を調整し、減衰領域に設定することができる。
【００２６】
振動特性は、軸受剛性、軸受位置、駆動軸の慣性（質量、もしくは慣性モーメント）、重心位置で決定され、設計した条件では、伝達特性とかみ合い周波数との特性曲線の減衰領域に所定のかみ合い周波数に設定できない場合がある。そのようなときは、歯車のモジュールを調整することで簡単にかみ合い周波数の設定の変更ができる。
すなわち、図４に示すように、回転速度や軸受仕様などを変えなくても減衰領域を所定のかみ合い周波数に移動することができ、かみ合いで発生するかみ合い点での並進振動が抑えられるので、回転ムラ、起振力を減少させることができる。
図４は、モジュールを変更した場合の駆動モータ歯車におけるかみ合い歯面位置における振動特性曲線図の一例である。
例えば、駆動軸の回転速度ωを２０ｒｐｓとし、モジュールｍを０．５とし、歯数ｚを１５とするとｆｍ１は、２０×１５＝３００Ｈｚとなり増幅領域に位置することになる。駆動軸の回転速度ωを２０ｒｐｓとし、モジュールｍを０．３とし、歯数ｚを２５とするとｆｍ２は、２０×２５＝５００Ｈｚとなり減衰領域に位置することになる。
【００２７】
［実施形態３］
実施形態３について説明する。
本実施形態は、使用する回転速度に関する並進振動応答を、特性曲線の減衰領域に設定するため、歯車軸を支える玉軸受の予圧を変えて軸受剛性を調整することとする。
玉軸受の軸受剛性は、与える予圧に応じて変化するので、この予圧を調整することで振動特性の減衰領域を所定のかみ合い周波数に設定することができる。
このように、かみ合い周波数を固定しておきたい場合には、玉軸受の予圧を調整することで、減衰領域を動かすことが可能となる。
【００２８】
図５に、軸受予圧と軸受剛性との関係を示す。同図において横軸は玉軸受の予圧を示し、縦軸は玉軸受剛性を示す。
予圧を高くすることで軸受剛性が増加し、予圧を低くすると軸受剛性が低下する。予圧は、波ワッシャーのたわみ量、波ワッシャーの板厚やその外径、挟む枚数などを変えることで簡単に調整ができ、かみ合い周波数における振動特性を減衰領域に設定することができる。
【００２９】
図６は、軸受剛性を大きくした場合の駆動モータ歯車におけるかみ合い歯面位置における振動特性曲線図の一例である。
図６に示す振動特性は、図３と比べ、軸受剛性を上げることで、減衰領域が周波数の高い方にシフトしていることがわかる。このようにしてかみ合い周波数を減衰領域に設定することで、かみ合いで発生するかみ合い点での並進振動が抑えられるので、回転ムラや起振力を減少できる。
【００３０】
［実施形態４］
実施形態４について説明する。
本実施形態は、使用する回転速度に関する並進振動応答を減衰領域にするため、歯車軸を支える玉軸受の軸受剛性に駆動モータのネジ取付剛性を加えて調整することとする。
駆動モータはネジで締結されており、この取付ネジによるバネと軸受剛性のバネとの連結で駆動軸を支持している。取付剛性が軸受剛性に比べて極端に大きい場合、取付剛性を考慮しなくても問題ないが、そうでない場合、双方を考慮することで、より現実的な振動特性となり、減衰領域を精度よく求めることができる。
【００３１】
図７に、駆動モータ歯車に軸受剛性とネジ取付剛性とを加えた場合の説明図を示す。
Ｒ１は軸受バネの剛性、Ｒ２はネジ取付剛性、Ｆ３はかみ合い力であり、反作用による並進成分であり加振力でもある。
モータを取り付けるネジは一般に複数あるが、ここでの振動モデルは取付バネを２つとする。これは軸間方向と軸の傾く方向とを拘束するため、最低２つ必要となるからである。このような振動モデルを作製し、加振点における振動特性を算出する。この振動特性の減衰領域とかみ合い周波数とを重ねることで、かみ合いで発生するかみ合い点での並進振動が抑えられるので、回転ムラや起振力を小さくすることができる。
この実施例のように、振動モデルを細かく設定すると、より正確な減衰領域を特定することが可能となる。
【００３２】
［実施形態５］
実施形態５について説明する。
本実施形態は、使用する回転速度に関する前記並進振動応答を減衰領域に設定するため、歯車軸を支える玉軸受の軸受剛性に駆動モータが組みつけられる板金の剛性も加えて調整することとする。製品の駆動系は、板金状の側板に駆動モータが取り付けられる場合が多く、この板金曲げ剛性によるバネと軸受剛性のバネとの連結で駆動軸を支持している。
板金曲げ剛性が軸受剛性に比べて極端に大きい場合、板金曲げ剛性を考慮しなくても問題ないが、そうでない場合、双方を考慮することで、より現実的な振動特性となり、減衰領域を精度よく求めることができる。
【００３３】
図８に、駆動モータ歯車に軸受剛性とネジ取付剛性とを加えた場合の説明図を示す。
Ｒ３は軸受バネ剛性、Ｒ４は板金剛性、Ｆ４はかみ合い力であり、反作用による並進成分であり加振力でもある。
モータを取り付ける側板形状は多種多様あるが、ここでの振動モデルは取付バネを２つとする。これは軸間方向と駆動軸の傾く方向とを拘束するため、最低２つ必要となるからである。このような振動モデルを作製し、加振点における振動特性を算出する。この振動特性の減衰領域とかみ合い周波数とを重ねることで、かみ合いで発生するかみ合い点での並進振動が抑えられるので、回転ムラや起振力を減少させることができる。
【００３４】
［実施形態６］
実施形態６について説明する。
図９（ａ）、（ｂ）は、駆動モータ歯車のかみ合い点の調整の説明図である。
２０は従動歯車であり、２１はスペーサである。
実施形態６は、使用する回転速度に関する振動特性の減衰領域に設定するため、駆動モータの軸方向の取り付け位置を変えて歯面中央位置を調整することとする。加振点でもある歯面のかみ合い位置を変えることで振動伝達特性も変化するので、図９（ａ）、（ｂ）のように取付時にスペーサなど組み込むだけで簡単に軸方向の位置が調整できる。
【００３５】
図１０に、スペーサを使用する前のかみ合い点Ａにおける振動特性とスペーサを使用した後のかみ合い点Ｂにおける振動特性曲線の一例を示す。スペーサの使用とは、駆動モータと駆動モータを固定するための側板との間にスペーサを挿入することをいう。つまり、重心位置と加振点の距離が広がったため、振動伝達特性が変化した。
振動を抑制する減衰領域が変化することが確認できる。これを利用して、かみ合い周波数での振動特性を減衰領域に設定できる。その結果、かみ合いで発生するかみ合い点での並進振動が抑えられるので、回転ムラや起振力を減少させることができる。
【００３６】
［実施形態７］
実施形態７について説明する。
図１１（ａ）、（ｂ）に、駆動モータ歯車のロータヨーク厚５ｂの変更を加えた場合の説明図を示す。
５ａはヨーク板厚が薄い場合を示し、５ｂはヨーク板厚が厚い場合を示す。
実施形態７は、使用する回転速度に関する並進振動応答を減衰領域にするため、駆動モータヨークの板厚を変えて、駆動軸の重心位置を調整することとする（図１１（ａ）、（ｂ））。この駆動軸の重心位置を変えることで振動特性は図１３のように変化する。ちょうどかみ合い周波数に対応するところを減衰領域に設定されるように、モータヨークの板厚を変えて、重心位置を調整する。その結果、かみ合いで発生するかみ合い点での並進振動が抑えられるので、回転ムラ及び起振力を小さくすることができる。
駆動軸の重心位置が図面で右側に移動すると、振動特性曲線が左側、つまり、減衰領域の周波数が低い方に移動する。
駆動軸の重心位置が図面で左側に移動すると、振動特性曲線が右側、つまり、減衰領域の周波数が高い方に移動する。
【００３７】
［実施形態８］
実施形態８について説明する。
実施形態８は、使用する回転速度に関する並進振動応答を減衰領域に設定するため、駆動モータの磁石の板厚を変えて駆動軸の重心位置を調整することとする。
図１２（ａ）、（ｂ）に、駆動モータ歯車の駆動モータの磁石の板厚を変更した場合の説明図を示す。
【００３８】
図１３に、重心位置を変えた場合の駆動モータ歯車におけるかみ合い歯面位置における振動特性曲線図の一例を示す。
図１３に示すように、駆動軸の重心位置によって振動特性が変化する。そこで、この重心位置を調整するために駆動モータの磁石の板厚を変え、駆動モータヨークの板厚を変える。その結果、かみ合いで発生するかみ合い点での並進振動が抑えられるので、回転ムラや起振力を減少させることができる。
【００３９】
［実施形態９］
実施形態９について説明する。
実施形態９において、歯車駆動伝達装置は、画像形成に用いられる中間転写ベルトを駆動するベルト駆動用の歯車伝達装置であることとする。
図１４に、図１に示した駆動モータ歯車を用いた画像形成装置の概略を示す。
１００は画像形成装置、１０１は書き込み系、１０２は感光体ドラム、１０３は中間転写ベルト、１０４は従動ローラ、１０５は駆動ローラ、１０６は加圧ローラ、１０７は二次転写ローラ、１０８は給紙装置、１０９は定着部を示す。
４つの各色の感光体ドラム（Ｋ；ブラック、Ｍ；マゼンタ、Ｃ；シアン、Ｙ；イエロー）を配置し、色ごとに書き込み、現像などを行い、その単色トナー画像を図示しない１次転写装置により中間転写材である中間転写ベルトに順次転写する。転写後、この中間転写ベルト上の画像をローラで構成された２次転写装置により、給紙装置から破線で示す搬送経路に沿って送られてきた転写紙に一括転写し、トナーを紙に定着する定着部を経由して出力される。中間転写ベルトは、駆動ローラと従動ローラとの間に掛け渡されており、中間転写ベルトは加圧ローラによって２次転写装置方向に加圧されている。
この中間転写ベルト上での速度ムラや周辺部にある書き込み系への振動は、画像品質に直接影響を与えるものであり、重要な課題となっている。
【００４０】
図１５に、図１４に示した画像形成装置における中間転写ベルト駆動系の概念図の一例を示す。
４１はベルト用歯車、４２、４３は側板、４４、４５は軸受、４６はモータ、４７は駆動歯車、１０３は中間転写ベルト、１０５は中間転写ベルト駆動ローラを示す。
図１５に示す本実施形態の内容を活用することで、駆動ローラを駆動する歯車での回転ムラを低減することや、かみ合い時に発生する起振力を小さくすることができ、画像品質の低下を防ぐことができる。
【００４１】
［実施形態１０］
実施形態１０について説明する。
本実施形態における歯車駆動伝達装置は、画像形成に用いられる感光体ドラムを駆動するドラム駆動用の歯車伝達装置であることとする。
各色の感光体ドラムの回転速度は、数ｒｐｓ（回転／秒）の低速となっており、歯車減速機を用いて駆動するのが一般的である。なお、減速機を用いないダイレクト駆動モータでは、モータサイズが大きくコスト面などで不利である。この感光体ドラム上での回転ムラや周辺部にある書き込み系への振動は、画像品質に直接影響を与えるものであり、重要な課題となっている。
図１６は、図１４に示した画像形成装置における感光体ドラム駆動系の概念図の一例である。
３０は感光体ドラム、３１はドラム用歯車、３２、３３は側板、３４、３５は軸受、３６はモータ、３７は駆動歯車を示す。
本実施形態における図１６に示す内容を活用することで、感光体ドラムを駆動する歯車での回転ムラを低減したり、かみ合い時に発生する起振力を小さくしたりすることができ、画像品質の低下を防ぐことができる。
【００４２】
＜作用効果について＞
（１）本実施形態によれば、駆動歯車は、駆動モータの駆動軸を軸方向の２箇所で回転支持する軸受の位置と歯面の位置関係とが片持ちとなる。駆動歯車と、従動歯車とで構成される歯車駆動系において、歯車の回転速度と歯数との積から求められるかみ合い周波数での駆動歯車の歯幅中央部の並進振動応答を減衰領域に設定する。このようにすることで、傾きやすい片持ち駆動軸のかみ合い位置における並進振動が抑制されることになる。軸間方向の振動は、駆動歯車の歯面と従動歯車の歯面とに伝わり回転ムラや外部を揺らす起振力となるが、本実施形態の歯車駆動伝達装置により抑制されて減少する。
その結果、多数の部材を付与することなく、コスト面、スペース面、製品質量面で不利にならないようにするとともに、高精度な加工を要求することなく、設計する際には簡単となり、回転ムラ及び並進方向の起振力を低減した歯車駆動伝達装置を提供できる。
【００４３】
（２）本実施形態によれば、使用する回転速度に関する並進振動応答を減衰領域にするため、歯車のモジュールを変えてかみ合い周波数を調整することで、歯車の大きさを変えることなく、かみ合い周波数を効果的に調整することとなる。その結果、歯車かみ合い周波数と振動特性とにおける減衰領域への設定が簡単に行え、片持ち駆動歯車のかみ合い位置における並進振動を低減させ、回転ムラ及び並進方向の起振力を低減できる。
【００４４】
（３）本実施形態によれば、使用する回転速度に関する並進振動応答を減衰領域にするため、歯車軸を支える玉軸受の予圧を変えて軸受剛性を調整することができる。この結果、片持ち駆動歯車軸の振動特性における減衰領域が周波数軸上でシフトするとともに縦軸値のレベルも操作することとなる。
その結果、歯車かみ合い周波数と振動特性における減衰領域への設定が簡単に行え、片持ち駆動歯車のかみ合い位置における並進振動を低減させ、回転ムラ、及び並進方向の起振力を低減できる。
【００４５】
（４）本実施形態によれば、使用する回転速度に関する並進振動応答を減衰領域にするため、歯車軸を支える玉軸受の軸受剛性に駆動モータのネジ取付剛性を加えて調整することで、軸受剛性と取付剛性を考慮した振動特性が得られる。すなわち減衰領域とかみ合い周波数を合わせることとなる。
その結果、振動特性をより正確に求められ、この減衰領域を利用して、片持ち駆動歯車のかみ合い位置における並進振動を低減させ、回転ムラ及び並進方向の起振力を低減できる。
【００４６】
（５）本実施形態によれば、使用する回転速度に関する並進振動応答を減衰領域にするため、歯車軸を支える玉軸受の軸受剛性に駆動モータが組みつけられる板金の剛性も加えて調整することができる。この結果、軸受剛性と板金の剛性とを考慮した振動特性が得られ、これの減衰領域とかみ合い周波数を合わせることとなる。
その結果、振動特性をより正確に求められ、この減衰領域を利用して、片持ち駆動歯車のかみ合い位置における並進振動を低減させ、回転ムラ、及び並進方向の起振力を低減できる。
【００４７】
（６）本実施形態によれば、使用する回転速度に関する並進振動応答を減衰領域にするため、駆動モータの軸方向の取り付け位置を変えて歯面中央位置を調整することで、
片持ち駆動歯車軸の振動特性における減衰領域が周波数軸上でシフトするとともにその縦軸値のレベルも操作することとなる。
その結果、歯車かみ合い周波数と振動特性における減衰領域への設定が簡単に行え、片持ち駆動歯車のかみ合い位置における並進振動を低減させ、回転ムラ及び並進方向の起振力を低減できる。
【００４８】
（７）本実施形態によれば、使用する回転速度に関する並進振動応答を減衰領域にするため、駆動モータヨークの板厚を変えて重心位置を調整することで片持ち駆動歯車軸の振動特性における減衰領域が周波数軸上でシフトする。これとともにその縦軸値のレベルも操作することとなる。
その結果、歯車かみ合い周波数と振動特性における減衰領域への設定が簡単に行え、片持ち駆動歯車のかみ合い位置における並進振動を低減させ、回転ムラ及び並進方向の起振力を低減できる。
【００４９】
（８）本実施形態によれば、使用する回転速度に関する並進振動応答を減衰領域にするため、駆動モータの磁石の板厚を変えて重心位置を調整することで片持ち駆動歯車軸の振動特性における減衰領域が周波数軸上でシフトする。これとともにその縦軸値のレベルも操作することとなる。
その結果、歯車かみ合い周波数と振動特性における減衰領域への設定が簡単に行え、片持ち駆動歯車のかみ合い位置における並進振動を低減させ、回転ムラ及び並進方向の起振力を低減できる。
【００５０】
（９）本実施形態によれば、画像形成装置の転写ベルトを駆動するベルト駆動用の歯車伝達装置に用いることにより、かみ合い周波数が振動特性の減衰領域となり、歯面並進振動に伴う回転ムラと外部に影響を及ぼす起振力とを小さくすることができる。
その結果、画像形成装置内の転写ベルト駆動用に用いられる歯車から発生する起振力を低減し、周辺ユニットに与える影響を抑えることで高画像な印字品質を提供ができる。
【００５１】
（１０）本実施形態によれば、画像形成に用いられる回転体ドラムを駆動するドラム駆動用の歯車伝達装置であることでかみ合い周波数が振動特性の減衰領域となり、歯面並進振動に伴う回転ムラと外部に影響を及ぼす起振力を小さくすることとなる。
その結果、画像形成装置内の感光体ドラム駆動用に用いられる歯車から発生する起振力を低減し、周辺ユニットに与える影響を抑えることで高画像な印字品質を提供ができる。
【００５２】
なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１    歯面形成部
２    モータ本体
３    実装基板
４、４ａ、４ｂ    磁石
５、５ａ、５ｂ    ロータヨーク
６    ステータ
７    軸受
８    駆動軸
９    波ワッシャー
１０    止め輪
１１    軸受バネ
２０    従動歯車
２１    スペーサ
１００    画像形成装置
１０１    書き込み系
１０２    感光体
１０３    中間転写ベルト
１０４    従動ローラ
１０５    駆動ローラ
１０６    加圧ローラ
１０７    二次転写ローラ
１０８    給紙装置
１０９    定着部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５４】
【特許文献１】特開２００１−１３４１３８号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２１１６４号公報
【特許文献３】特許第４０３８０５２号公報
【図１】
2014095456.tif 000003
【図２】
2014095456.tif 000004
【図３】
2014095456.tif 000005
【図４】
2014095456.tif 000006
【図５】
2014095456.tif 000007
【図６】
2014095456.tif 000008
【図７】
2014095456.tif 000009
【図８】
2014095456.tif 000010
【図９】
2014095456.tif 000011
【図１０】
2014095456.tif 000012
【図１１】
2014095456.tif 000013
【図１２】
2014095456.tif 000014
【図１３】
2014095456.tif 000015
【図１４】
2014095456.tif 000016
【図１５】
2014095456.tif 000017
【図１６】
2014095456.tif 000018