(57)【要約】【課題】  駆動伝達時の応力値及び応力振幅が小さく、耐久寿命の長い駆動伝達機構及び該駆動伝達機構を備えた画像形成装置を得る。【解決手段】  軸部材１と歯車１０とからなる駆動伝達機構。軸部材１の軸端部分２には、断面Ｄ形状をなすように形成したカット面３及び係合溝部４が形成されている。歯車１０にはカット面３と係合する係合面１２を有する中心孔１１及び爪部を有するスナップフィット部１５及び切欠き１７が形成されている。歯車１０はその中心孔１１が軸端部分２に嵌合され、スナップフィット部１５の爪部が溝部４と係合することで抜け止めが図られる。スナップフィット部１５は、エッジ１１ａの基準位置Ａから回転方向Ｂに対して１３５°〜２７０°の範囲内に配置されている。【選択図】  図１
2006112467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸端部分に断面略Ｄ形状をなすように形成したカット面及び係合溝部を有する軸部材と、前記係合溝部と係合するスナップフィット部及び前記カット面と係合する中心孔を有する回転伝達用円環部材とを備えた駆動伝達機構において、
駆動力が作用する前記中心孔のエッジ部を回転中心に対する基準位置として、前記軸部材の回転方向に対して１３５°〜２７０°の範囲内に前記スナップフィット部を配置したこと、
を特徴とする駆動伝達機構。
【請求項２】
前記中心孔のエッジ部を回転中心に対する基準位置として、前記軸部材の回転方向に対して０°を超えて１３５°未満の範囲内及び２７０°を超えて３６０°未満の範囲内には前記スナップフィット部が配置されていないことを特徴とする請求項１に記載の駆動伝達機構。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の駆動伝達機構を備えた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、駆動伝達機構及び画像形成装置、特に、回転力伝達のために軸部材と該軸部材に嵌合された歯車などの回転伝達用円環部材とを備えた駆動伝達機構及び該駆動伝達機構を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、軸部材と歯車とを一体的に組み付けて回転力伝達機構を構成することは周知である。従来では、軸と歯車を平行ピンやＤカット面などを介して回転力を伝達するようにし、歯車の抜け止めはＥリングを併用していた。しかし、Ｅリングによる抜け防止構成は部品点数の増加によるコストアップだけでなく、組立ての手間、リサイクル時の分解の手間を要し、好ましいものではない。
【０００３】
そこで、この種の伝達機構においては、図６に示すように、軸部材３０の軸端部分に断面Ｄ形状をなすカット面３１と係合溝部３２を形成し、歯車４１の中心孔４２を軸端部分の断面形状と同じとして係合面４３を形成するとともに、スナップフィット部４４を形成した構成が採用されるに至った。係合面４３がカット面３１に係合することで両者が一体的に回転し、かつ、スナップフィット部４４が係合溝部３２に係合することで歯車４１の抜け止めが図られている。また、４６は駆動源側の歯車である。樹脂製の歯車４１にスナップフィット部４４を一体的に形成することはコスト上有利であり、近年では多用されている。
【０００４】
例えば、特許文献１，２には、いくつかの改善策を施してはいるが、基本的には図６に示したのと同様の駆動伝達機構が開示されている。
【０００５】
ところで、この種の駆動伝達機構において、図７に示すように、歯車４１のスナップフィット部４４の両脇に切欠き４５，４５が形成されているため、駆動伝達の際に引き裂き方向に応力が発生するという不具合を有している。
【０００６】
即ち、モデルケースとして、切欠き４５が一つの場合を想定して、歯車４１が１回転する場合の切欠き４５の配置変化と応力の変化について説明する。ここで、駆動中心Ｏから中心孔４２のエッジ部４２ａを結んだ直線Ｌの延長線上で歯車４１と駆動源側歯車４６が噛み合う位置を基準位置Ａとする。
【０００７】
切欠き４５の基準位置Ａから矢印Ｂ方向への配置の変化を図８に示し、該配置角度の変化に対する応力変動を図９に示す。
【０００８】
図９のグラフから明らかなように、歯車４６から基準位置Ａに一定のトルクが伝達されるとしても、切欠き４５の配置が０°〜１３５°の範囲、及び、２７０°〜３６０°の範囲であると、応力が大きく、歯車４１の強度特性の観点からスナップフィット部４４の根元部分に応力集中が生じるため、根元部分での塑性変形、疲労破壊に対する対策が必要となっている。
【０００９】
また、応力が大きくなる範囲、即ち、スナップフィット部を４５°〜９０°の範囲に配置した場合（ケース１、図７（Ａ）参照）と、９０°〜１３５°の範囲に配置した場合（ケース２、図７（Ｂ）参照）のそれぞれについて、一定の駆動トルクで１回転させたときの応力変動を図１０に示す。図１０において、曲線Ｙ１はケース１を示し、曲線Ｙ２はケース２を示す。
【００１０】
このような応力の変動量について詳述すると、ケース１の場合は、最大で２０ＭＰａ程度の値になる。特に、画像形成装置の現像剤攪拌羽根など負荷が大きい駆動伝達期間に使用されると、応力の絶対値及び応力の変動振幅が大きくなり、装置の寿命よりも短い期間で歯車が破損することがある。
【特許文献１】特開平９−４３９６６号公報
【特許文献２】特開平１０−２２６４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明の目的は、駆動伝達時の応力値及び応力振幅が小さく、耐久寿命の長い駆動伝達機構及び該駆動伝達機構を備えた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】
【００１２】
以上の目的を達成するため、本発明に係る駆動伝達機構は、軸端部分に断面略Ｄ形状をなすように形成したカット面及び係合溝部を有する軸部材と、前記係合溝部と係合するスナップフィット部及び前記カット面と係合する中心孔を有する回転伝達用円環部材とを備えた駆動伝達機構において、駆動力が作用する中心孔のエッジ部を回転中心に対する基準位置として、軸部材の回転方向に対して１３５°〜２７０°の範囲内にスナップフィット部を配置したことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る駆動伝達機構においては、中心孔のエッジ部を回転中心に対する基準位置として、軸部材の回転方向に対して０°を超えて１３５°未満の範囲内及び２７０°を超えて３６０°未満の範囲内にはスナップフィット部が配置されていなくてもよい。
【００１４】
また、本発明に係る画像形成装置は、前記駆動伝達機構を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る駆動伝達機構において、本発明者らの知見によると、回転伝達用円環部材に設けるスナップフィット部を中心孔のエッジ部から０°〜１３５°の範囲、及び、２７０°〜３６０°の範囲であると、応力値が大きく、振幅も大きくなる。従って、スナップフィット部をこれら応力が大きくなる範囲内には配置することなく、１３５°〜２７０°の範囲内に配置することにより、駆動力に対する回転伝達用円環部材の強度が改善され、即ち、駆動伝達時の応力値及び振幅が小さく、耐久寿命が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る駆動伝達機構及び画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。
【００１７】
本発明の実施例１は、図１に示すように、軸部材１と歯車１０とで構成されている。軸部材１は軸端部分２に断面Ｄ形状をなすように形成したカット面３及び環状の係合溝部４が形成されている。
【００１８】
図２に示すように、歯車１０は、カット面３と係合する係合面１２を形成した中心孔１１を有し、中心孔１１の周部に爪部１６を有するスナップフィット部１５が形成され、かつ、スナップフィット部１５の両脇に切欠き１７，１７が形成されている。
【００１９】
歯車１０は中心孔１１を軸部材１の軸端部分２に圧入することで、スナップフィット部１５の爪部１６が溝部４に係合する（図３参照）。この状態において、カット面３と係合面１２とが係合することで歯車１０からの回転力が軸部材１に伝達され、かつ、爪部１６にて歯車１０の抜け止めが図られる。
【００２０】
歯車１０は、中心孔１１、スナップフィット部１５、爪部１６及び切欠き１７を一体成形したものである。その材料としては、ＡＢＳ、ＰＳ、ＰＣなどに代表される弾性を有する熱可塑性樹脂が最も適している。勿論、他の材料（金属材料や複合材料）についても、弾性、製造性、機械強度などの特性を満足すれば、使用することができる。軸部材１は樹脂や金属あるいは複合材料のいずれであってもよい。
【００２１】
本実施例１において、歯車１０に形成したスナップフィット部１５はエッジ部１１ａを回転中心に対する基準位置Ａとして軸部材１の回転方向Ｂに対して１８０°〜２２５°の範囲内に配置されている。
【００２２】
本発明の実施例２は、図４に示すように、歯車１０に形成したスナップフィット部１５はエッジ部１１ａを回転中心に対する基準位置Ａとして軸部材１の回転方向Ｂに対して２２５°〜２７０°の範囲内に配置したものである。他の構成は図１〜図３に示した実施例１と同じ構成であり、図４において図１〜図３と同じ部材、部分には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２３】
実施例１，２において、歯車１０を基準位置Ａから一定の駆動トルクで回転駆動させたときの応力変動を図５に示す。図５において、曲線Ｘ１は実施例１を示し、曲線Ｘ２は実施例２を示す。図５に示す曲線Ｘ１，Ｘ２（本発明例）と図１０に示した曲線Ｙ１，Ｙ２（従来例）とを比較すると明らかなように、本発明例のほうが、応力値及び応力振幅ともに小さく、これにて歯車１０の耐久寿命が向上する。
【００２４】
ちなみに、図５に示した応力は有限要素法を用いて計算したものであり、実施例１，２の構成において、歯車１０の径を１５ｍｍ、材料をポリプラスチック社製のＰＯＭ（Ｍ９０Ｓ）とし、軸部材１の径を５ｍｍ、材料をＨＩＰＳとし、駆動トルクは３０Ｎ・ｍｍとした。なお、図１０に示した応力も同様のモデルを採用した。
【００２５】
前記実施例１，２に示した駆動伝達機構は、軸部材１にスクリュー９を形成することによって、画像形成装置の現像ユニット内に設置される現像剤の攪拌羽根として使用される。他に、トナーの攪拌／搬送羽根や用紙搬送系のローラ軸などとして使用することも可能であり、幅広い用途に適用することができる。
【００２６】
また、画像形成装置としては、モノクロ／カラーの複写機やプリンタ、ファクシミリ、これらの複合機のいずれであってもよい。
【００２７】
（他の実施例）
なお、本発明に係る駆動伝達機構及び画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。
【００２８】
例えば、回転伝達用円環部材におけるスナップフィット部やその切欠き、爪部の詳細な形状は任意である。また、回転伝達用円環部材としては、前記歯車以外にプーリなどであってもよく、歯車の場合、その外周面には平歯やはす歯などが形成される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る駆動伝達機構の実施例１を示す分解斜視図である。
【図２】前記実施例１における歯車を示す斜視図である。
【図３】前記実施例１の断面図である。
【図４】本発明に係る駆動伝達機構の実施例２における歯車を示す斜視図である。
【図５】前記実施例１，２での歯車の基準位置からの回転角度に対する応力変動を示すグラフである。
【図６】従来の駆動伝達機構を示す分解斜視図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ）ともに図６に示した駆動伝達機構の歯車を示す斜視図である。
【図８】駆動伝達機構の歯車において切欠きの配置角度の変化を示す説明図である。
【図９】切欠きの配置角度に対する応力変動を示すグラフである。
【図１０】図７（Ａ），（Ｂ）に示した従来の歯車の基準位置からの回転角度に対する応力変動を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
１…軸部材
２…軸端部分
３…カット面
４…係合溝部
９…スクリュー
１０…歯車
１１…中心孔
１１ａ…エッジ部
１５…スナップフィット部
１６…爪部
１７…切欠き
【図１】
2006112467.tif 000003
【図２】
2006112467.tif 000004
【図３】
2006112467.tif 000005
【図４】
2006112467.tif 000006
【図５】
2006112467.tif 000007
【図６】
2006112467.tif 000008
【図７】
2006112467.tif 000009
【図８】
2006112467.tif 000010
【図９】
2006112467.tif 000011
【図１０】
2006112467.tif 000012