(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心部に軸穴を形成するボス部と、外周部に歯部を形成するリム部と、前記ボス部と前記リム部とを連結するウェブ部と、を有する歯車と、
前記軸穴に嵌め込まれる回転軸と、
前記回転軸が挿入される貫通孔を有し、前記歯車よりも剛性の高い補強部材と、を備え、
前記歯車は、
前記歯車の回転方向において前記補強部材を掛止する第一掛止部と、
前記歯車の回転軸線方向に突出する円筒部と、を有し、
前記回転軸は、
前記回転方向において前記補強部材を掛止する第二掛止部を有し、
前記補強部材は、
前記回転方向において前記第一掛止部に掛止される第一被掛止部と、
前記回転方向において前記第二掛止部に掛止される第二被掛止部と、を有し、
前記歯車の前記円筒部は、前記補強部材の前記貫通孔に嵌め込まれる、
歯車装置。
【請求項２】
前記貫通孔の内径は、前記円筒部の外径と実質的に同じである、請求項１に記載の歯車装置。
【請求項３】
中心部に軸穴を形成するボス部と、外周部に歯部を形成するリム部と、前記ボス部と前記リム部とを連結するウェブ部と、を有する歯車と、
前記軸穴に嵌め込まれる回転軸と、
前記回転軸が挿入される貫通孔と、外周当接面とを有する、前記歯車よりも剛性の高い補強部材と、を備え、
前記歯車は、
前記歯車の回転方向において前記補強部材を掛止する第一掛止部と
前記歯車の回転軸線方向に突出する円筒部と、を有し、
前記回転軸は、
前記回転方向において前記補強部材を掛止する第二掛止部を有し、
前記補強部材は、
前記回転方向において前記第一掛止部に掛止される第一被掛止部と、
前記回転方向において前記第二掛止部に掛止される第二被掛止部と、を有し、
前記補強部材の前記外周当接面は、前記歯車の前記円筒部に嵌め込まれる、
歯車装置。
【請求項４】
前記外周当接面の外径は、前記円筒部の内径と実質的に同じである、請求項３に記載の歯車装置。
【請求項５】
前記第一掛止部は、前記ボス部を中心として放射状に延びるリブであり、
前記第一被掛止部は、前記歯車側に突出して前記回転方向において前記リブに掛止される第一被掛止凸部である、
請求項１または請求項２に記載の歯車装置。
【請求項６】
前記第一掛止部は、前記ウェブ部に形成された掛止凹部であり、
前記第一被掛止部は、前記歯車側に突出して前記掛止凹部に挿入される第二被掛止凸部である、
請求項３または請求項４に記載の歯車装置。
【請求項７】
前記歯車は、樹脂製であり、前記ボス部を中心として放射状に延びるリブを更に有し、
前記掛止凹部は、前記歯車の同一半径上に複数形成され、
前記歯車の同一半径上に形成される前記掛止凹部の数は、前記リブの本数と前記歯車の射出成型を行うゲートの数との公約数である、
請求項６に記載の歯車装置。
【請求項８】
前記歯車は、樹脂製であり、
前記掛止凹部は、前記歯車の射出成型を行うゲートの位置よりも半径方向内側に形成されている、
請求項６または請求項７に記載の歯車装置。
【請求項９】
前記第二掛止部は、前記回転軸の回転軸線に直交する方向に突出する掛止凸部であり、
前記第二被掛止部は、前記掛止凸部が挿入される被掛止凹部である、
請求項１〜８の何れか一項に記載の歯車装置。
【請求項１０】
前記補強部材は、焼結金属である、
請求項１〜９の何れか一項に記載の歯車装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一項に記載の歯車装置を備え、
前記歯車装置は、感光体を回転駆動する歯車装置、または中間転写体を回転駆動する歯車装置である、
画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置では、駆動モータにより歯車装置を介して感光ドラム及び中間転写ベルトを一定速度で回転駆動している。感光体ドラム及び中間転写ベルトは、用紙が突入又は離脱する周期で衝撃的な負荷を受けることがある。例えば、二次転写部に用紙が突入すると、中間転写ベルトは衝撃的な負荷を受ける。また、この衝撃が中間転写ベルトを伝搬することで、感光体ドラムも衝撃的な負荷を受ける。このような衝撃は、中間転写ベルトの搬送ムラ又は感光体ドラムの回転ムラとなって、生成される画像に黒筋や白筋を生じさせるため、最小限度に抑える必要がある。
【０００３】
このような衝撃負荷への耐性を高める手段として、駆動モータから感光体ドラム又は中間転写ベルトへの回転剛性を強くすることが有効であり、特に、歯車の剛性向上を図ることが有効である。特許文献１〜３には、歯車に補強板を取り付けることで、歯車の剛性向上を図ることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５０１１３２５号公報
【特許文献２】特開２０１２−０９７７６０号公報
【特許文献３】特開２００８−０１４４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような歯車装置では、歯車の回転駆動力を回転軸に伝える必要がある。通常は、特許文献２に記載されているように、平行ピンを用いて歯車の回転駆動力を回転軸に直接伝えている。しかしながら、平行ピンを用いる場合、平行ピンと歯車との接触部の回転半径が小さいため、歯車に極めて大きな応力が発生する。このため、感光ドラム及び中間転写ベルトに上記のような衝撃負荷が入力されると、平行ピンと歯車との接触部で瞬間的な変形が発生し、結果として、中間転写ベルトの搬送ムラ又は感光体ドラムの回転ムラが生じる。しかも、歯車の軸穴に平行ピンを嵌め込むための溝を形成する必要があるため、歯車の軸穴を真円にすることができない。このため、歯車の噛合い精度が低下する。また、歯車を射出成形する場合、熱収縮による歯車の歪みが大きくなるため、歯車を高精度に製造することが難しくなる。
【０００６】
また、平行ピンではなくキーを用いて歯車の回転駆動力を回転軸に直接伝えることも考えられる。しかしながら、この場合も、歯車の軸穴を真円にすることができないため、上記の問題を解決することができない。
【０００７】
特許文献１及び３に記載の歯車装置では、歯車と回転軸との関係が考慮されていないため、上記問題を解決することができない。また、特許文献２及び３に記載の歯車装置では、補強板を歯車にネジ止めしているため、組み立て時に注意が必要であるとともに、歯車の精度の管理が難しいという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、歯車の剛性を向上させつつ歯車の精度を維持することができる歯車装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る歯車装置は、中心部に軸穴を形成するボス部と、外周部に歯部を形成するリム部と、ボス部とリム部とを連結するウェブ部と、を有する歯車と、軸穴に嵌め込まれる回転軸と、回転軸が挿入される貫通孔を有し、歯車よりも剛性の高い補強部材と、を備え、歯車は、歯車の回転方向において補強部材を掛止する第一掛止部、を有し、回転軸は、回転方向において補強部材を掛止する第二掛止部を有し、補強部材は、回転方向において第一掛止部に掛止される第一被掛止部と、回転方向において第二掛止部に掛止される第二被掛止部と、を有する。
【００１０】
本発明に係る歯車装置では、補強部材は、第一被掛止部において歯車の第一掛止部に掛止され、第二被掛止部において回転軸の第二掛止部に掛止される。つまり、歯車の回転駆動力は、補強部材を介して回転軸に伝えられるため、歯車の軸穴を真円にすることができる。また、歯車は、歯車よりも剛性の高い補強部材と一体的に回転する。これにより、歯車の剛性を向上させつつ歯車の精度を維持することができる。
【００１１】
第一掛止部は、ボス部を中心として放射状に延びるリブであり、第一被掛止部は、歯車側に突出して回転方向においてリブに掛止される第一被掛止凸部であってもよい。この歯車装置では、補強部材の第一被掛止凸部が歯車のリブに掛止されることで、歯車の回転駆動力が補強部材に伝達される。つまり、歯車の軸穴に、回転駆動力の伝達機能を持たせなくてもよい。これにより、軸穴を真円にすることができるため、歯車の精度を維持することができる。そして、リブはボス部を中心として放射状に延びるため、軸穴から離れた位置において、歯車の回転駆動力を補強部材に伝達することができる。これにより、歯車に作用する応力を低減して、歯車の精度を更に維持することができる。
【００１２】
また、第一掛止部は、ウェブ部に形成された掛止凹部であり、第一被掛止部は、歯車側に突出して掛止凹部に挿入される第二被掛止凸部であってもよい。この歯車装置では、補強部材の第二被掛止凸部が歯車のウェブ部に形成された掛止凹部に挿入されることで、歯車の回転駆動力が補強部材に伝達される。つまり、歯車の軸穴に、回転駆動力の伝達機能を持たせなくてもよい。これにより、軸穴を真円にすることができるため、歯車の精度を維持することができる。そして、掛止凹部は、歯車の任意の位置に形成することができるため、軸穴から離れた位置において、歯車の回転駆動力を補強部材に伝達することができる。これにより、歯車に作用する応力を低減することができる。
【００１３】
また、歯車は、樹脂製であり、ボス部を中心として放射状に延びるリブを更に有し、掛止凹部は、歯車の同一半径上に複数形成され、歯車の同一半径上に形成される掛止凹部の数は、リブの本数と歯車の射出成型を行うゲートの数との公約数であってもよい。この歯車装置では、掛止凹部が歯車の同一半径上に複数形成されるため、歯車に生じる応力を分散させることができる。しかも、歯車の同一半径上に形成される掛止凹部の数が、リブの本数とゲートの数との公約数であるため、歯車を射出成形する際の、熱収縮による歪みを小さくすることができる。これにより、歯車を高精度に製造することができる。
【００１４】
また、歯車は、樹脂製であり、掛止凹部は、歯車の射出成型を行うゲートの位置よりも半径方向内側に形成されていてもよい。この歯車装置では、掛止凹部がゲートの位置よりも半径方向内側に形成されているため、歯車を樹脂成型する際に、溶融樹脂が掛止凹部周辺に流れ込みやすくなる。これにより、歯車を高精度に製造することができる。
【００１５】
また、第二掛止部は、回転軸の回転軸線に直交する方向に突出する掛止凸部であり、第二被掛止部は、掛止凸部が挿入される被掛止凹部であってもよい。この歯車装置では、補強部材の被掛止凹部に回転軸の回転軸線に直交する方向に突出する掛止凸部が挿入されるため、歯車の回転駆動力を回転軸に確実に伝えることができる。
【００１６】
また、補強部材は、焼結金属であってもよい。この回転歯車では、補強部材が焼結金属であるため、歯車の剛性を更に向上することができる。
【００１７】
また、補強部材は、中心部に貫通孔が形成され、歯車は、歯車の回転軸線方向に突出する円筒部を有し、円筒部は、貫通孔に嵌め込まれていてもよい。この回転歯車では、歯車の円筒部が補強部材の貫通孔に嵌め込まれることで、歯車に対する補強部材の位置を規制することができる。これにより、歯車装置全体の遊びを小さくすることができる。
【００１８】
また、補強部材は、中心部に貫通孔が形成され、回転軸は、貫通孔に嵌め込まれていてもよい。この回転歯車では、回転軸が補強部材の貫通孔に嵌め込まれることで、回転軸に対する補強部材の位置を規制することができる。これにより、歯車装置全体の遊びを小さくすることができる。
【００１９】
本発明に係る画像形成装置は、上記のいずれかの歯車装置を備え、歯車装置は、感光体を回転駆動する歯車装置である。本発明に係る画像形成装置では、感光体を回転駆動する歯車装置として、上記の歯車装置を備えるため、感光体の回転ムラを抑制することができる。これにより、生成される画像の品質を向上することができる。
【００２０】
本発明に係る画像形成装置は、上記のいずれかの歯車装置を備え、歯車装置は、中間転写体を回転駆動する歯車装置である。本発明に係る画像形成装置では、中間転写体を回転駆動する歯車装置として、上記の歯車装置を備えるため、中間転写体の回転ムラを抑制することができる。これにより、生成される画像の品質を向上することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、歯車の剛性を向上させつつ歯車の精度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】画像形成装置の感光体及び中間転写体を示す概略構成図である。
【図２】第１の実施形態の歯車装置の分解斜視図である。
【図３】図１に示す歯車の正面図である。
【図４】図３に示すＩＶ−ＩＶ線における歯車装置の断面図である。
【図５】第２の実施形態の歯車装置の分解斜視図である。
【図６】図５に示す歯車の正面図である。
【図７】図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線における歯車装置の断面図である。
【図８】図６に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における歯車装置の断面図である。
【図９】比較例の歯車の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２４】
［第１の実施形態］
図１は、画像形成装置の感光体及び中間転写体を示す概略構成図である。図１に示すように、画像形成装置１は、感光体２と、中間転写体３と、を備える。なお、画像形成装置１は、感光体２及び中間転写体３の他にも、画像形成装置として必要な様々な周知の構成を備える。
【００２５】
感光体２は、周面に画像（トナー）が形成されるドラム状の静電潜像担持体（感光体ドラム）であり、例えばＯＰＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ  ＰｈｏｔｏＣｏｎｄｕｃｔｏｒ）からなる。感光体２は、駆動モータ４により歯車装置１０ａを介して一定速度で回転駆動される。
【００２６】
中間転写体３は、感光体２に形成された画像を用紙に二次転写する。中間転写体３は、中間転写ベルト６と、一次転写ローラ（不図示）と、二次転写ローラ７と、二次転写バックアップローラ（不図示）と、を備える。中間転写ベルト６は、感光体２に形成された画像を用紙に転写するための無端ベルトである。一次転写ローラは、中間転写ベルト６を挟んで感光体２と対峙している。そして、一次転写ローラは、中間転写ベルト６に感光体２に形成された画像を一次転写する。二次転写ローラ７と二次転写バックアップローラとは、中間転写ベルト６を挟んで対峙している。二次転写ローラ７は、駆動モータ４により歯車装置１０ｂを介して一定速度で回転駆動される。そして、中間転写ベルト６と二次転写ローラ７との間に用紙が挿入されることで、中間転写ベルト６に一次転写された画像が二次転写される。
【００２７】
なお、感光体２を回転させる歯車装置１０ａと二次転写ローラ７を回転させる歯車装置１０ｂとは、寸法及び具体的な形状は異なるものの、基本構成は同じである。このため、以下の説明では、これらを歯車装置１０として纏めて説明する。
【００２８】
図２は、第１の実施形態の歯車装置の分解斜視図である。図３は、図２に示す歯車の正面図である。図４は、図３に示すＩＶ−ＩＶ線における歯車装置の断面図である。図２〜図４に示すように、歯車装置１０は、歯車１１と、回転軸１２と、補強部材１３と、を備える。
【００２９】
歯車１１は、駆動モータ４により回転駆動される部材である。なお、歯車装置１０（歯車１１）の回転方向を、回転方向Ｒといい、歯車装置１０（歯車１１）の回転軸線を、回転軸線Ｌという。歯車１１は、樹脂製であり、射出成型により、回転軸線Ｌを中心とした円板状に形成されている。歯車１１の素材としては、例えば、ポリアセタールが用いられる。歯車１１は、ボス部１４と、リム部１５と、ウェブ部１６と、リブ１７と、を有する。
【００３０】
ボス部１４は、歯車１１の半径方向中心部に位置する部位である。ボス部１４は、回転軸線Ｌを中心とした円筒状に形成されている。ボス部１４には、回転軸１２が嵌め込まれる軸穴１８が形成されている。軸穴１８は、歯車１１を貫通する穴であり、回転軸線Ｌを中心とした真円に形成されている。また、ボス部１４は、回転軸線Ｌ方向に突出する円筒部１９を有する。円筒部１９は回転軸線Ｌを中心とした円筒状に形成されている。円筒部１９の内径及び外径は、ボス部１４の内径及び外径と同じである。
【００３１】
リム部１５は、歯車１１の外周部に位置する部位である。リム部１５は、回転軸線Ｌを中心とした円筒状（円環状）に形成されている。つまり、リム部１５は、ボス部１４と同心円の関係となる。リム部１５の外周面には、歯部２０が形成されている。歯部２０は、駆動モータ４の出力軸に取り付けられた歯車と直接的または間接的に噛み合う部位である。
【００３２】
ウェブ部１６は、ボス部１４とリム部１５とを連結する部位である。ウェブ部１６は、ボス部１４及びリム部１５よりも薄肉の略円板状に形成されている。ウェブ部１６は、均一な厚さに形成されて、ボス部１４とリム部１５との間を隙間なく塞いでいる。
【００３３】
リブ１７は、回転方向Ｒにおいて補強部材１３を掛止する第一掛止部として機能する。具体的に説明すると、リブ１７は、歯車１１を補強する部位である。リブ１７は、ウェブ部１６の一方の面又はウェブ部１６の両面から突出している。リブ１７の断面形状は、特に限定されるものではなく、例えば、矩形状とすることができる。リブ１７は、円筒状リブ部２１と、放射状リブ部２２と、を有する。なお、本実施形態では、円筒状リブ部２１があるものとして説明するが、円筒状リブ部２１はなくてもよい。
【００３４】
円筒状リブ部２１は、ボス部１４とリム部１５との間において、回転軸線Ｌを中心とした円状に形成されている。つまり、円筒状リブ部２１は、ボス部１４及びリム部１５と同心円の関係となる。円筒状リブ部２１は、１又は複数本設けられている。
【００３５】
放射状リブ部２２は、回転方向Ｒにおいて補強部材１３を掛止する第一掛止部として機能する部位である。放射状リブ部２２は、ボス部１４（歯車１１の半径方向中心）を中心として放射状に延びている。つまり、放射状リブ部２２は、回転方向Ｒと直交する方向に延びている。円筒状リブ部２１が一本のみ設けられている場合は、放射状リブ部２２は、ボス部１４と円筒状リブ部２１、円筒状リブ部２１とリム部、とをそれぞれ連結する。円筒状リブ部２１が複数設けられている場合は、放射状リブ部２２は、更に隣り合う円筒状リブ部２１も連結する。なお、円筒状リブ部２１が無い場合は、放射状リブ部２２は、ボス部１４とリム部１５とを連結する。
【００３６】
回転軸１２は、感光体２又は二次転写ローラ７と連結されて、感光体２又は二次転写ローラ７を回転駆動する部材である。回転軸１２は、ロッド部２３と、掛止凸部２４と、を有する。
【００３７】
ロッド部２３は、感光体２又は二次転写ローラ７に連結されるとともに、歯車１１の軸穴１８に嵌め込まれる部位である。ロッド部２３は、外周面が真円の円棒状に形成されている。ロッド部２３の外径は、軸穴１８の内径と略同じである。このため、ロッド部２３が軸穴１８に嵌め込まれることで、回転軸１２に対する歯車１１の半径方向の位置が定まる。なお、ロッド部２３外径は、全長において軸穴１８の内径と略同じである必要はなく、少なくとも軸穴１８に嵌め込まれる部分において軸穴１８の内径と略同じであればよい。
【００３８】
掛止凸部２４は、回転方向Ｒにおいて補強部材１３を掛止する第二掛止部として機能する。具体的に説明すると、掛止凸部２４は、ロッド部２３から突出している。ロッド部２３に対する掛止凸部２４の突出方向は、回転軸１２の回転軸線に直交する方向である。掛止凸部２４としては、例えば、ロッド部２３を貫通して両端部がロッド部２３から突出する棒状の平行ピンを採用してもよく、ロッド部２３の外周面から突出する矩形板状のキーを採用してもよい。
【００３９】
補強部材１３は、歯車１１を補強するとともに、歯車１１の回転駆動力を回転軸１２に伝達する部材である。補強部材１３は、歯車１１よりも剛性の高い素材で形成されている。補強部材１３は、例えば、金属紛体が焼結された焼結金属により形成されている。補強部材１３は、貫通孔２５と、被掛止凹部２６と、第一被掛止凸部２７と、を有する。
【００４０】
貫通孔２５は、回転軸１２が挿入されるとともに、歯車１１のボス部１４が嵌め込まれる部位である。貫通孔２５は、補強部材１３の中心部に形成されている。貫通孔２５は、略真円に形成されており、補強部材１３を貫通している。つまり、補強部材１３は回転軸線Ｌを中心とした円筒状に形成されており、その内側の穴が、貫通孔２５となる。貫通孔２５の内径は、歯車１１の円筒部１９が貫通孔２５に嵌め込まれるように、円筒部１９の外径と略同じである。このため、円筒部１９が貫通孔２５に嵌め込まれることで、歯車１１に対する補強部材１３の半径方向の位置が定まる。
【００４１】
被掛止凹部２６は、回転方向Ｒにおいて掛止凸部２４に掛止される第二被掛止部として機能する。具体的に説明すると、被掛止凹部２６は、回転軸１２の掛止凸部２４に対応して設けられている。被掛止凹部２６は、掛止凸部２４が挿入されるように、貫通孔２５から補強部材１３の半径方向外方に延びている。被掛止凹部２６の形状は、回転方向Ｒにおいて掛止凸部２４に掛止され得る形状であれば、如何なる形状であってもよい。例えば、被掛止凹部２６は、掛止凸部２４の外形に対応した矩形状であってもよい。また、被掛止凹部２６は、補強部材１３を貫通してもよく、補強部材１３を貫通していなくてもよい。そして、被掛止凹部２６に、回転軸１２の掛止凸部２４が挿入されることで、被掛止凹部２６は、回転方向Ｒにおいて掛止凸部２４に掛止される。
【００４２】
第一被掛止凸部２７は、回転方向Ｒにおいて放射状リブ部２２に掛止される第一被掛止部として機能する。具体的に説明すると、第一被掛止凸部２７は、回転軸線Ｌに沿って歯車１１側に突出している。第一被掛止凸部２７の形状は、特に限定されないが、例えば、補強部材１３の外周面に沿った円弧板状に形成することができる。第一被掛止凸部２７の回転方向Ｒの端面は、放射状リブ部２２と面接触する形状であることが好ましい。例えば、第一被掛止凸部２７及び放射状リブ部２２の回転方向Ｒの端面は、回転軸線Ｌに平行な線と、回転軸線Ｌを中心として放射状に延びる線と、により成される平面とすることができる。
【００４３】
第一被掛止凸部２７は、回転軸線Ｌを中心とした同一円上に複数設けられている。第一被掛止凸部２７は、円筒部１９が貫通孔２５に嵌め込まれた際に放射状リブ部２２に対応する位置であって、回転方向Ｒにおいて等間隔となる位置に設けられている。第一被掛止凸部２７の回転方向Ｒにおける長さは、回転方向Ｒにおいて隣り合う放射状リブ部２２の間隔よりも短い。
【００４４】
そして、ロッド部２３が軸穴１８に嵌め込まれるとともに、円筒部１９が貫通孔２５に嵌め込まれている。これにより、歯車１１、回転軸１２及び補強部材１３が半径方向において位置決めされている。なお、回転軸１２は、所定位置で回転するように、画像形成装置１に回転自在に保持されている。また、掛止凸部２４が、被掛止凹部２６に挿入されているとともに、第一被掛止凸部２７が、回転方向Ｒにおいて隣り合う放射状リブ部２２の間に挿入されて、回転方向Ｒにおいて放射状リブ部２２に掛止されている。これにより、歯車１１の回転駆動力が、補強部材１３を介して回転軸１２に伝達される。
【００４５】
ここで、比較例の歯車装置について説明する。図９は、比較例の歯車の正面図である。図９に示すように、比較例の歯車装置１０１では、平行ピン１０２により歯車１０３の回転駆動力を回転軸１０４に直接伝達している。つまり、歯車１０３の軸穴１０５には、平行ピン１０２が挿入されて、回転方向Ｒに平行ピン１０２を掛止する被掛止用凹部１０６が形成されている。また、歯車１０３のウェブ部１０７には、被掛止用凹部１０６を囲むリブ１０８が設けられている。
【００４６】
このように、歯車装置１０１では、軸穴１０５に被掛止用凹部１０６が形成されるため、軸穴１０５を真円にすることができない。このため、歯車１０３の噛合い精度が低下する。また、歯車１０３を射出成形する場合、熱収縮による歯車１０３の歪みが大きくなるため、歯車１０３を高精度に製造することが難しくなる。また、ウェブ部１０７及びリブ１０８は、平行ピン１０２の回転駆動力によりせん断荷重を受けるため、歯車１０３の精度を維持することができない。また、平行ピン１０２と歯車１０３との接触は、理想的には線接触であるが、実際には点接触になるため、応力集中が過大となる。しかも、平行ピン１０２と歯車１０３とが点接触する位置は、回転半径の小さい位置であるため、接触力が大きくなる。このため、歯車１０３の精度を維持することができない。
【００４７】
これに対して、本実施形態に係る歯車装置１０では、補強部材１３は、第一被掛止凸部２７において歯車１１の第一被掛止凸部２７に掛止され、被掛止凹部２６において回転軸１２の掛止凸部２４に掛止される。つまり、歯車１１の回転駆動力は、補強部材１３を介して回転軸１２に伝えられるため、歯車１１の軸穴１８を真円にすることができる。また、歯車１１は、歯車１１よりも剛性の高い補強部材１３と一体的に回転する。これにより、歯車１１の剛性を向上させつつ、歯車１１の精度を維持することができる。
【００４８】
また、補強部材１３の第一被掛止凸部２７が歯車の放射状リブ部２２に掛止されることで、歯車１１の回転駆動力が補強部材１３に伝達される。つまり、歯車１１の軸穴１８に、回転駆動力の伝達機能を持たせなくてもよい。これにより、軸穴１８を真円にすることができるため、歯車１１の精度を維持することができる。そして、放射状リブ部２２はボス部１４を中心として放射状に延びるため、軸穴１８から離れた位置において、歯車１１の回転駆動力を補強部材１３に伝達することができる。これにより、歯車１１に作用する応力を低減して、歯車の精度を更に維持することができる。
【００４９】
また、補強部材１３の被掛止凹部２６に回転軸１２の回転軸線Ｌに直交する方向に突出する掛止凸部が挿入されるため、歯車１１の回転駆動力を回転軸１２に確実に伝えることができる。
【００５０】
また、補強部材１３が焼結金属であるため、歯車１１の剛性を更に向上することができる。
【００５１】
また、歯車１１の円筒部１９が補強部材１３の貫通孔２５に嵌め込まれることで、歯車１１に対する補強部材１３の位置を規制することができる。これにより、歯車装置１０全体の遊びを小さくすることができる。
【００５２】
そして、本実施形態に係る画像形成装置１では、感光体２を回転駆動する歯車装置１０ａとして、上記の歯車装置１０を備えるため、感光体２の回転ムラを抑制することができる。これにより、生成される画像の品質を向上することができる。
【００５３】
また、本実施形態に係る画像形成装置１では、二次転写ローラ７を回転駆動する歯車装置１０ｂとして、上記の歯車装置１０を備えるため、中間転写ベルト６の回転ムラを抑制することができる。これにより、生成される画像の品質を向上することができる。
【００５４】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、基本的に第１の実施形態と同様であるが、歯車装置における歯車及び補強部材の一部のみ第１の実施形態と相違する。このため、以下の説明では、第１の実施形態と相違する点のみを説明し、第１の実施形態と同様の説明を省略する。
【００５５】
図５は、第２の実施形態の歯車装置の分解斜視図である。図６は、図５に示す歯車の正面図である。図７は、図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線における歯車装置の断面図である。図８は、図６に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における歯車装置の断面図である。図５〜図８に示すように、歯車装置４０は、歯車４１と、回転軸１２と、補強部材４３と、を備える。
【００５６】
歯車４１は、基本的に第１の実施形態の歯車４１と同様であり、円筒部がボス部ではなく円筒状リブ部に設けられている点、ウェブ部に掛止凹部が形成されている点のみ、第１の実施形態の歯車４１と相違する。具体的に説明すると、歯車４１は、第１の実施形態のボス部１４、ウェブ部１６及びリブ１７のそれぞれに対応するボス部４４、ウェブ部４６及びリブ４７と、第１の実施形態と同様のリム部１５と、を有する。
【００５７】
ボス部４４は、第１の実施形態の円筒部１９が形成されていない点を除き、第１の実施形態のボス部１４と同様である。
【００５８】
リブ４７は、円筒状リブ部に円筒部が設けられている点を除き、第１の実施形態のリブ４７と同様である。リブ４７は、第１の実施形態の円筒状リブ部２１に対応する円筒状リブ部４８と、第１の実施形態と同様の放射状リブ部２２と、を有する。円筒状リブ部４８は、円筒状リブ部２１と同様に、ボス部４４とリム部１５との間において、回転軸線Ｌを中心とした円状に形成されている。そして、円筒状リブ部４８は、回転軸線Ｌ方向に突出する円筒部４９を有する。円筒部４９は、円筒状リブ部４８と同様に、回転軸線Ｌを中心とした円筒状に形成されている。なお、円筒状リブ部４８が複数設けられている場合は、円筒部４９は、何れかの円筒状リブ部４８にのみ設けられている。この場合、円筒部４９は、最も半径方向内側の円筒状リブ部４８（回転軸線Ｌに最も近い円筒状リブ部４８）にのみ設けられることが好ましい。
【００５９】
ウェブ部４６は、掛止凹部５０が形成されている点を除き、第１の実施形態のウェブ部１６と同様である。
【００６０】
掛止凹部５０は、ウェブ部４６を貫通する貫通孔である。掛止凹部５０は、リブ４７が形成されていない位置に形成されている。つまり、掛止凹部５０は、円筒部４９が設けられた円筒状リブ部４８とボス部４４との間であって、回転方向Ｒにおいて隣り合う放射状リブ部２２の間に形成されている。円筒状リブ部４８が複数設けられている場合は、半径方向において最も内側の円筒状リブ部４８とボス部４４との間、又は、半径方向において隣り合う円筒状リブ部４８の間に形成されている。
【００６１】
また、掛止凹部５０は、歯車４１の同一半径上に複数形成されている。つまり、回転軸線Ｌを中心とした一つの円上に、複数の掛止凹部５０が形成されている。歯車４１の同一半径上に形成される掛止凹部５０の数は、掛止凹部５０と同一半径上に設けられた放射状リブ部２２の数と、歯車４１の射出成型を行うゲート（不図示）の数と、の公約数である。例えば、掛止凹部５０と同一半径上に設けられた放射状リブ部２２の数が“６”であり、ゲートの数が“２”である場合は、掛止凹部５０の数を“２”とすることができる。ゲートは、射出成型をする際に、溶融樹脂を金型の空洞内に流入させる流入路である。
【００６２】
また、掛止凹部５０は、歯車４１の射出成型を行うゲートの位置よりも半径方向内側に形成されている。通常、ゲートを複数設ける場合は、金型の空洞内に溶融樹脂が均一に流れ込むように、これらのゲートを、歯車４１の半径方向中心を中心とした同一円上に配置する。また、ゲートの位置に対して半径方向外側よりも半径方向内側の方が、溶融樹脂が流れ込みやすくなる。そこで、ゲートの位置よりも半径方向内側に、掛止凹部５０を形成する。
【００６３】
補強部材４３の基本的な機能及び素材は、第１の実施形態の補強部材１３と同様である。補強部材４３は、貫通孔５１と、外周当接面５２と、被掛止凹部５３と、第二被掛止凸部５４と、を有する。
【００６４】
補強部材４３は、回転軸線Ｌを中心とした円筒状に形成されており、その内側の穴が貫通孔５１となり、その外周面が外周当接面５２となる。貫通孔５１は、回転軸１２が挿入される貫通孔である。外周当接面５２は、歯車４１の円筒部４９が嵌め込まれる部位である。外周当接面５２の外径は、外周当接面５２が円筒部４９に嵌め込まれるように、円筒部４９の内径と略同じである。このため、外周当接面５２が円筒部４９に嵌め込まれることで、歯車４１に対する補強部材４３の半径方向の位置が定まる。
【００６５】
被掛止凹部５３は、回転方向Ｒにおいて掛止凸部２４に掛止される第二被掛止部として機能する。具体的に説明すると、被掛止凹部５３は、回転軸１２の掛止凸部２４に対応して設けられている。被掛止凹部５３は、掛止凸部２４が挿入されるように、貫通孔５１から補強部材４３の半径方向外方に延びている。被掛止凹部５３の形状は、回転方向Ｒにおいて掛止凸部２４に掛止され得る形状であれば、如何なる形状であってもよい。例えば、補強部材４３が薄肉の円筒状である場合は、被掛止凹部５３は、補強部材４３の端部を回転軸線Ｌ方向に沿って切り欠いた切り欠きとしてもよい。そして、被掛止凹部５３に、回転軸１２の掛止凸部２４が挿入されることで、回転方向Ｒにおいて掛止凸部２４に掛止される。
【００６６】
第二被掛止凸部５４は、回転方向Ｒにおいて放射状リブ部２２に掛止される第一被掛止部として機能する。具体的に説明すると、第二被掛止凸部５４は、回転軸線Ｌに沿って歯車４１側に突出している。第二被掛止凸部５４の突出長さは、補強部材４３が歯車４１のリブ４７に当接した際に、第二被掛止凸部５４が掛止凹部５０に挿入される長さである。第二被掛止凸部５４の形状は、特に限定されないが、例えば、補強部材４３の外周面に沿った円弧板状に形成することができる。第二被掛止凸部５４の回転方向Ｒの端面は、掛止凹部５０を形成するウェブ部４６と面接触する形状であることが好ましい。
【００６７】
第二被掛止凸部５４は、回転軸線Ｌを中心とした同一円上に複数設けられている。各第二被掛止凸部５４は、外周当接面５２が円筒部４９に嵌め込まれた際に掛止凹部５０に対応する位置に設けられている。
【００６８】
そして、ロッド部２３が軸穴１８に嵌め込まれるとともに、外周当接面５２が円筒部４９に嵌め込まれている。これにより、歯車４１、回転軸１２及び補強部材４３が半径方向において位置決めされている。また、第二被掛止凸部５４、が掛止凹部５０に挿入されて、回転方向Ｒにおいて放射状リブ部２２に掛止されている。これにより、歯車４１の回転駆動力が、補強部材４３を介して回転軸１２に伝達される。
【００６９】
このように、本実施形態では、補強部材４３の第二被掛止凸部５４が歯車４１のウェブ部４６に形成された掛止凹部５０に挿入されることで、歯車４１の回転駆動力が補強部材４３に伝達される。つまり、歯車４１の軸穴１８に、回転駆動力の伝達機能を持たせなくてもよい。これにより、軸穴１８を真円にすることができるため、歯車４１の精度を維持することができる。そして、掛止凹部５０は、歯車４１の任意の位置に形成することができるため、軸穴１８から離れた位置において、歯車４１の回転駆動力を補強部材４３に伝達することができる。これにより、歯車４１に作用する応力を低減することができる。
【００７０】
また、掛止凹部５０が歯車４１の同一半径上に複数形成されるため、歯車４１に生じる応力を分散させることができる。しかも、歯車４１の同一半径上に形成される掛止凹部５０の数が、掛止凹部５０と同一半径上に設けられた放射状リブ部２２の本数とゲートの数との公約数であるため、歯車４１を射出成形する際の、熱収縮による歪みを小さくすることができる。これにより、歯車４１を高精度に製造することができる。
【００７１】
また、掛止凹部５０がゲートの位置よりも半径方向内側に形成されているため、歯車４１を樹脂成型する際に、溶融樹脂が掛止凹部５０周辺に流れ込みやすくなる。これにより、歯車４１を高精度に製造することができる。
【００７２】
また、補強部材４３の被掛止凹部５３に回転軸１２の回転軸線に直交する方向に突出する掛止凸部２４が挿入されるため、歯車４１の回転駆動力を回転軸１２に確実に伝えることができる。
【００７３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００７４】
例えば、上記実施形態では、第一掛止部、第二掛止部、第一被掛止部及び第二被掛止部の具体的な構成を例示して説明したが、第一掛止部と第一被掛止部とが互いに回転方向Ｒにおいて掛止され、第二掛止部と第二被掛止部とが互いに回転方向Ｒにおいて掛止されれば、如何なる構成であってもよい。
【００７５】
また、上記実施形態では、補強部材は、歯車に対して位置決めされるものとして説明したが、回転軸にのみ又は回転軸にも位置決めされるものとしてもよい。例えば、補強部材は、中心部に貫通孔が形成され、回転軸は、貫通孔に嵌め込まれるものとしてもよい。この回転歯車では、回転軸が補強部材の貫通孔に嵌め込まれることで、回転軸に対する補強部材の位置を規制することができる。これにより、歯車装置全体の遊びを小さくすることができる。
【００７６】
また、第１の実施形態では、リブとして円筒状リブ部及び放射状リブ部を有するものとして説明したが、円筒状リブを有しなくてもよい。第２の実施形態では、歯車はリブを有するものとして説明したが、リブを有しなくてもよい。
【００７７】
また、歯車の素材は、樹脂に限定されるものではなく、金属などの他の素材であってもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１…画像形成装置、２…感光体、３…中間転写体、４…駆動モータ、６…中間転写ベルト、７…二次転写ローラ、１０…歯車装置、１０ａ…歯車装置、１０ｂ…歯車装置、１１…歯車、１２…回転軸、１３…補強部材、１４…ボス部、１５…リム部、１６…ウェブ部、１７…リブ、１８…軸穴、１９…円筒部、２０…歯部、２１…円筒状リブ部、２２…放射状リブ部（第一掛止部、リブ）、２３…ロッド部、２４…掛止凸部（第二掛止部）、２５…貫通孔、２６…被掛止凹部（第二被掛止部）、２７…第一被掛止凸部（第一被掛止部）、４０…歯車装置、４１…歯車、４３…補強部材、４４…ボス部、４６…ウェブ部、４７…リブ、４８…円筒状リブ部、４９…円筒部、５０…掛止凹部（第一掛止部）、５１…貫通孔、５２…外周当接面、５３…被掛止凹部、５４…第二被掛止凸部（第一被掛止部）、１０１…歯車装置、１０２…平行ピン、１０３…歯車、１０４…回転軸、１０５…軸穴、１０６…被掛止用凹部、１０７…ウェブ部、１０８…リブ、Ｌ…回転軸線、Ｒ…回転方向。
【図１】
0006389710.tif 000002
【図２】
0006389710.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0006389710.tif 000006
【図６】
0006389710.tif 000007
【図７】
0006389710.tif 000008
【図８】
0006389710.tif 000009
【図９】
0006389710.tif 000010