(57)【要約】【課題】新たな構成部品を付加することなく、駆動ギヤと被伝達ギヤとの噛み合いによる振動に起因して発生する感光ドラムの回転むらによる悪影響を簡易な構成でもって的確に抑制することができる駆動伝達装置を提供する。【解決手段】感光ドラムの露光点Ｐと、駆動ギヤ４０と被伝達ギヤ２０との噛み合い点Ｑとのなす中心角θが下記条件式（式中のαは伝達ギヤの工具圧力角、βは駆動ギヤのねじれ角を示す）θ＝９０°±ｔａｎ−１（ｃｏｓα・ｃｏｓβ／ｓｉｎα）を満たすように設定する。【選択図】　　図３
2004109672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光により静電潜像が形成される感光ドラムを、そのドラムに取り付けられる被伝達ギヤに噛み合わせる駆動ギヤから回転力を伝達して回転させる駆動伝達装置において、
前記感光ドラムの露光点と、前記駆動ギヤと前記被伝達ギヤとの噛み合い点とのなす中心角θが、下記条件式（式中のαは伝達ギヤの工具圧力角、βは駆動ギヤのねじれ角を示す）
θ＝９０°±ｔａｎ−１（ｃｏｓα・ｃｏｓβ／ｓｉｎα）
を満たすように設定されていることを特徴とする駆動伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を利用したプリンタ、複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置に使用される感光ドラムをギア列を介して回転させる駆動伝達装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平８−２７２２６４号公報
【特許文献２】特開平１０−６３０５９号公報
【特許文献３】特開平１１−７３０６５号公報
【０００３】
電子写真方式を利用した画像形成装置では、円筒状（円柱状）の支持体の周面に感光層を形成してなる感光ドラムの表面を一様に帯電した後、そのドラム表面に露光装置から画像情報に基づく露光を行って静電潜像を形成し、その潜像を現像装置から供給される現像剤（トナー）で現像してトナー像として顕像化する。次いで、その感光ドラム上に形成されたトナー像を用紙に直接または中間転写体を介して転写するようになっている。
【０００４】
そして、このような感光ドラムを使用する画像形成装置では、その感光ドラムを駆動モータと接続されているギヤ列を介して回転させる駆動伝達装置を採用していることが多い。
【０００５】
すなわち、かかる駆動伝達装置は、図８に例示するように、感光ドラム１００（の回転軸１２０）を支持部材１５０に軸受け１６０を介して回転可能に支持したうえで、その感光ドラム１００の一端部に被伝達ギヤ１３０を取り付け、その被伝達ギヤ１３０に図示しない駆動モータの回転力がギヤ列等を介して伝達される駆動ギヤ１７０を噛み合わせた構成になっている。これにより、駆動モータを駆動させると、その駆動モータの回転力が最終的に駆動ギヤ１７０から被伝達ギヤ１３０を介して感光ドラム１００に伝達され、もって感光ドラム１００が所定の方向に一定の速度で回転することになる。図８ｂ中の点線Ｈは潜像を形成する露光時の光である。
【０００６】
ところで、この種の駆動伝達装置にあっては、例えば駆動ギヤ１７０や被伝達ギヤ１３０の負荷が増大すると、その両ギヤ１７０、１３０の噛み合いによる振動が感光ドラム１００に伝わってしまい、この結果、感光ドラム１００の回転むらとなって現れ、最終的に得られる画像中に縞状のむら（バンディング現象）が発生する問題がある。例えば、感光ドラムの回転方向に対して直行する方向（主走査方向）に等間隔にならぶ線像（ラダー）を形成した場合、その線の間隔が狭くなったり広くなったりしてばらついた画像として形成されるようになる。
【０００７】
ちなみに、従来においても、感光ドラム等の回転体における回転むらを抑える対策として、その回転体にフライホイールを取り付ける技術的手段や（例えば特許文献１、２参照）、２種の駆動モータの出力を合成し、その駆動軸を感光ドラムに直結する技術的手段（例えば特許文献３参照）が提案されている。
【０００８】
しかし、これらの技術的手段は、新たな構成物品を追加しなければならなかったり、あるいは、その新たな構成物品の設置スペースを確保しなければならない。また、フライホイールを追加した場合であっても、回転むらを低減することはできるものの、ギヤの噛み合いによる特有の振動（後述する振動Ｍ）を抑えることは原理的に無理である。従って、いずれの技術的手段も、前記したようなギヤの噛み合いによる振動に起因して発生する感光ドラムの回転むらを低減することができない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、新たな構成部品を付加することなく、駆動ギヤと被伝達ギヤとの噛み合いによる振動に起因して発生する感光ドラムの回転むらによる悪影響を簡易な構成でもって的確に抑制することができる駆動伝達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】
本発明の駆動伝達装置は、露光により静電潜像が形成される感光ドラムを、そのドラムに取り付けられる被伝達ギヤに噛み合わせる駆動ギヤから回転力を伝達して回転させる駆動伝達装置において、前記感光ドラムの露光点と、前記駆動ギヤと前記被伝達ギヤとの噛み合い点とのなす中心角θが、下記条件式（式中のαは伝達ギヤの工具圧力角、βは駆動ギヤのねじれ角を示す）
θ＝９０°±ｔａｎ−１（ｃｏｓα・ｃｏｓβ／ｓｉｎα）
を満たすように設定されていることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態１に係る駆動伝達装置を示す概要図である。
【００１２】
この駆動伝達装置１は、電子写真方式を利用した画像形成装置に使用される感光ドラム１０を少なくともギヤ列を介して回転力を伝達して回転させるための装置である。感光ドラム１０は、円筒状の支持体の周面に感光層を形成したドラム本体を有し、そのドラム本体の両端部（例えばフランジ部）の中心から回転を支持するための軸１２、１３が突出形成された構造からなるものである。また、この感光ドラム１０は、その軸１２、１３が図示しない支持フレーム等に軸受けを介して回転可能に支持されている。図中の矢付き点線Ｈは、画像形成装置における図示しない露光装置から画像情報に基づいて感光ドラム１０の周面に走査露光される光Ｈである。
【００１３】
そして、この駆動伝達装置１は、感光ドラム１０の軸１２側の一端部に被伝達ギヤ２０を同軸状に取り付けたうえで、その被伝達ギヤ２０を回転駆動源である駆動モータ３０の駆動軸３１に取り付けられた駆動ギヤ４０と所定の位置で噛み合わせている。被伝達ギヤ２０および駆動ギヤ４０そのいずれもはすば歯車を使用しているが、他の種類の歯車（例えば平歯車等）を使用することも可能である。また、駆動ギヤ４０は、駆動モータ３０の駆動軸３１に直結されたものでなくてもよく、回転駆動源からの回転力を伝達するギヤ列等と噛み合うものであっても構わない。
【００１４】
このような駆動伝達装置１においては、駆動モータ３０を矢印Ｂ方向に回転駆動させることにより、その駆動モータ３０による回転力が駆動ギヤ４０から被伝達ギヤ２０を介して感光ドラム１０に伝達される。これにより、感光ドラム１０が、駆動モータ３０の回転速度や、駆動ギヤ４０と被伝達ギヤ２０の歯数比などの関係で定まる所定の速度で矢印Ａ方向に回転する。一方、このように回転する感光ドラム１０には、前述したとおりその周面に帯電処理後の露光により静電潜像が形成された後、その潜像が現像されたトナー像が形成される。その感光ドラム１０上のトナー像は、その感光ドラム１０の転写位置を接触して通過する図示しない用紙や中間転写体に転写される。
【００１５】
ところで、このような駆動伝達装置では、通常、図４や図５に例示するように、被伝達ギヤ２０と伝達ギヤ４０の歯の噛み合いにより、被伝達ギヤ２０の中心０１と駆動ギヤ４０の中心０２を結ぶ直線ＳＬと直交する方向に対して微小に往復運動するような噛み合い振動Ｍが発生する。
【００１６】
したがって、図４に示すように被伝達ギヤ２０と駆動ギヤ４０の噛み合い点Ｑが感光ドラム上の露光点Ｐに対して中心角で１８０°となる位置（対向位置）に設定されている場合には、上記ギヤの噛み合い振動Ｍの振動方向が露光点Ｐでの被伝達ギヤ２０ひいては感光ドラム１０の回転状態にダイレクトに悪影響を与えてしまう。つまり、かかる振動Ｍによって感光ドラム１０の露光点Ｐが図中の水平方向に微小に往復運動することになるため、露光により形成される静電潜像のドラム回転方向Ａにおける間隔にむらが生じてバンディング現象を誘発することになるのである。
【００１７】
ちなみに、露光の光Ｈは、図６に示すように、感光ドラム１０の周面上の垂直線（ドラムの直径の延長線）Ｇに対して所定の角度εだけ傾いた状態でドラム周面に照射されており、その角度εは一般的に５〜７°程度に設定されている。このため、その光Ｈは感光ドラム１０の周面に対してほぼ垂直に照射されているものと言える。それ故、その露光点Ｐにおいて感光ドラム１０が前記噛み合い振動Ｍの影響によって水平方向へ往復運動するように振動した場合には、バンディング現象の大きな発生要因になる。
【００１８】
このことから、上述したようなギヤの噛み合い振動Ｍによる露光点Ｐでの悪影響を回避するためには、理論上は、図７に例示するように、被伝達ギヤ２０と駆動ギヤ４０の噛み合い点Ｑを感光ドラム上の露光点Ｐに対して中心角で±９０°となる位置（Ｑ２）に配置することが好ましい。すなわち、この噛み合い点Ｑを位置Ｑ２に設定することにより、噛み合い振動Ｍの振動方向が感光ドラム１０の露光点Ｐにおいてほぼ上下方向（水平方向に対しては垂直方向）の振動となるように作用するため、感光ドラム１０の回転方向におけるむらが発生しにくくなり、この結果、静電潜像の間隔むらも発生しにくくなると推測されるためである。
【００１９】
しかし、噛み合うギヤ２０、４０として平歯歯車を使用した場合には、上記噛み合い点Ｑを露光点Ｐから中心角で±９０°となる位置Ｑ２に設定するとバンディング現象の発生を有効に抑えられることもあるが、噛み合うギヤ２０、４０としてはすば歯車等の他種の歯車を使用した場合には、その噛み合い点Ｑを上記位置Ｑ２に設定したときでもバンディング現象の発生をほとんど防止することができない。
【００２０】
そこで、本発明者らは、上記駆動伝達装置１に関して以下の考察を行った。
【００２１】
すなわち、感光ドラム１０上の露光点Ｐが最上部にある駆動伝達装置であって被伝達ギヤ２０および駆動ギヤ４０としてはすば歯車を使用した場合に、その噛み合い点Ｑにおける水平方向（図面の左右方向）に対する駆動系の力学的作用を可能な限り小さくまたは解消させるための条件について求めた。
【００２２】
はじめに、図２ａに示すように、噛み合い点Ｑにおける被伝達ギヤ２０は、駆動ギヤ４０から力Ｆｎを受ける。この力Ｆｎは、その力Ｆｎと両ギヤ２０、４０の中心０１、０２を結ぶ直線ＳＬに対する垂直線とのなす角度（工具圧力角）をαとすると、下記の式で表すようなギヤ２０のピッチ円Ｊに対する接線に沿う接線方向力Ｆ１とギヤ２０の半径に沿う半径方向力Ｆｒとに分解される。
Ｆ１＝Ｆｎ・ｃｏｓα　　…（１）
Ｆｒ＝Ｆｎ・ｓｉｎα　　…（２）
【００２３】
また、接線方向力Ｆ１は、図２ｂに例示するように、被伝達ギヤ２０のはす歯２１のねじれ角度がβである場合、回転駆動力に相当する接線力Ｆｕとギヤ２０の軸線Ｇに沿う軸方向力Ｆａに分解すると、前記（１）式を利用した下記式で表される。図２ｂ中において２１ａは、噛み合い点Ｑとなるはす歯部分を示す。
Ｆｕ＝Ｆ１・ｃｏｓβ　　…（３）
Ｆａ＝Ｆ１・ｓｉｎα　　…（４）
【００２４】
上記（３）、（４）はＦ１の（１）式を代入すると、以下のとおりになる。
Ｆｕ＝Ｆｎ・ｃｏｓα・ｃｏｓβ　　…（５）
Ｆａ＝Ｆｎ・ｃｏｓα・ｓｉｎα　　…（６）
【００２５】
続いて、上記（５）式で表される力Ｆｎと上記（２）　で表される半径方向力Ｆｒは、図３に示すように、被伝達ギヤ２０と駆動ギヤ４０の噛み合い点Ｑを始点とした力としてそれぞれ作用する（図示される）ものである。したがって、はすば歯車のギヤ２０、４０の噛み合い点においては、駆動伝達時に、この２つの力Ｆｎ、Ｆｒが発生していることになる。なお、図３において各ギヤ２０、４０を示す円は、その各ピッチ円とみなしてもよい。
【００２６】
また、その噛み合い点Ｑにおける力Ｆｕと半径方向力Ｆｒの水平方向（図中の左右方向）成分Ｆｕｖ，Ｆｒｖは、露光点Ｐからドラム回転方向Ａ下流側に対して中心角で９０°ずれた位置Ｋと噛み合い点Ｑとのなす中心角をδとした場合、下記式で表される。
Ｆｕｖ＝Ｆｕ・ｃｏｓδ＝Ｆｎ・ｃｏｓα・ｃｏｓβ・ｃｏｓδ　　…（７）
Ｆｒｖ＝Ｆｒ・ｓｉｎδ＝Ｆｎ・ｓｉｎα・ｓｉｎδ　　　　　　…（８）
【００２７】
そして、噛み合い振動Ｍは、この噛み合い点Ｑにおける水平方向成分の力Ｆｕｖ，Ｆｒｖが発生要因とみられるため、この力がつり合うか相殺されれば、噛み合い振動の発生を防止できるものと推測される。しかも、その水平方向成分の力がつり合うときの角度δが、ギヤ２０とギヤ４０の噛み合い点Ｑとして設定すべき位置に相当するものと推測される。このことから、水平方向成分の力Ｆｕｖ，Ｆｒｖが等しくなるとき（Ｆｕｖ＝Ｆｒｖ）の角度δを上記（７）、（８）から求めると、以下のようになる。
【００２８】
Ｆｕｖ＝Ｆｒｖは、Ｆｎ・ｃｏｓα・ｃｏｓβ・ｃｏｓδ＝Ｆｎ・ｓｉｎα・ｓｉｎδとなるため、これをδについて解くと、
δ＝ｔａｎ−１（ｃｏｓα・ｃｏｓβ／ｓｉｎα）　　…（９）
となる。
【００２９】
したがって、駆動ギヤ４０と被伝達ギヤ２０との噛み合い点Ｑと、感光ドラム１０の露光点Ｐとの関係は、図３より、その両者がなす中心角θが、前述の露光点Ｐから中心角で９０°ずれた位置Ｋから上記水平成分の力がつり合う角度δを加味した値になれば良いことがわかる。そして、その中心角θは以下の式で表される。なお、９０°に対して「±」を付すのは、その９０°の位置Ｋを挟んで対称となる位置どうしであれば、同じ結果となるからである。
θ＝９０°±ｔａｎ−１（ｃｏｓα・ｃｏｓβ／ｓｉｎα）　　…（１０）
【００３０】
よって、本実施の形態１のような駆動伝達装置１においては、露光点Ｐにおける噛み合い振動の影響による水平方向の振動を少なくするためには、露光点Ｐと噛み合い点Ｑとのなす中心角θが上記式（１０）を満たすように設定すればよい。
【００３１】
次に、上記駆動伝達装置１を用いて以下の条件で確認のための試験を行った。
【００３２】
感光ドラム１０として外径が３０ｍｍφのものを使用した。被伝達ギヤ２０として歯数が７０、モジュールｍが０．４、工具圧力角αが２０ｄｅｇ（°）、ねじれ角βが１８．４４２ｄｅｇのものを使用した。また、駆動ギヤ２０として歯数が１４０、モジュールｍが０．４、工具圧力角αが２０ｄｅｇ（°）、ねじれ角βが１８．４４２ｄｅｇのものを使用した。
【００３３】
この場合、露光点Ｐと、ギヤ２０とギヤ４０の噛み合い点Ｑとの位置関係は、前記式（１０）から上記露光点Ｐと噛み合い点Ｑのなす中心角θが「２０．９９ｄｅｇ」と「１５９．００ｄｅｇ」となることから、その中心角θを満たすように設定した。
【００３４】
この設定下で前記した線像（ラダー）を形成し、その得られた画像について観察したところ、バンディング現象はほとんど発生していなかった。比較のため、上記中心角θが９０°となるように設定して同じ画像形成を行ったところ、バンディング現象の発生が認められた。
【００３５】
なお、上記条件式（１０）で得られる中心角θは２点のみであるが、その実際の設定に際しては、ギヤ等の部品公差や取り付け公差を考慮して、その式から算出されたθの値に対して−２０〜＋２０°程度の角度だけずれた位置に配置してもバンディング現象の低減効果が得られ、許容されるものである。
【００３６】
また、上記駆動伝達装置１においてそのギヤ２０、４０として平歯歯車を使用した場合でも、同様に、前記条件式（１０）で算出される中心角θに設定することが可能である。その場合、ねじれ角βは０°、工具圧力角αは２０°となる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の駆動伝達装置によれば、新たな構成部品を付加することなく、駆動ギヤと被伝達ギヤとの噛み合いによる振動に起因して発生する感光ドラムの回転むらを簡易な構成でもって的確に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る駆動伝達装置を示すものであり、（ａ）はその要部を示す概略上面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｙ方向から見たときのギヤと露光点との状態を示す概略側面図。
【図２】（ａ）は被伝達ギヤにおける各力成分の状態を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の被伝達ギヤのはす歯面からみた各力成分の状態を示す説明図。
【図３】露光点とギヤの噛み合い点となす中心角や各力成分の状態を示す説明図。
【図４】露光点とギヤの噛み合い点の位置関係や噛み合い振動の発生について示す説明図。
【図５】ギヤの噛み合い状態を示す説明図。
【図６】露光の光の照射状態を示す説明図。
【図７】露光点とギヤの噛み合い点との位置関係の理論上の好ましい構成例を示す説明図。
【図８】従来の駆動伝達装置を示すものであり、（ａ）はその要部を示す概略正面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｙ方向から見たときのギヤの状態を主に示す概略側面図。
【符号の説明】
１…駆動伝達装置、１０…感光ドラム、２０…被伝達ギヤ、４０…伝達ギヤ、Ｐ…露光点、Ｑ…噛み合い点。
【図１】
2004109672.tif 000003
【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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