JPH11193860A

JPH11193860A - 樹脂製の歯車

Info

Publication number: JPH11193860A
Application number: JP9368853A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Fukuchi; 豊福地
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1997-12-29
Publication date: 1999-07-21
Also published as: US6181899B1

Abstract

(57)【要約】【課題】樹脂製の歯車の剛性を高めるべくリブを設
け、しかもそのリブによって速度変動が生じることを阻
止した歯車を提供する。【解決手段】歯車１４は、中央に位置するハブ部２５
と、ハブ部２５の半径方向外側に位置し、かつ外周面に
複数の歯２６が形成されたリング状部２７と、このリン
グ状部２７とハブ部２５を一体に連結するウェッブ２８
と、そのウェッブ２８の一方の面２８Ａと他方の面２８
Ｂに突設された第１のリブ２９Ａ及び第２のリブ２９Ｂ
を有し、第１のリブ２９Ａと第２のリブ２９Ｂを、歯車
の周方向に互いに位置をずらして配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中央に位置するハ
ブ部と、該ハブ部の半径方向外側に位置し、該ハブ部に
対してほぼ同心の円環状に形成され、かつ外周面に歯が
形成されたリング状部と、該リング状部と前記ハブ部を
一体に連結するウェッブとを有する樹脂製の歯車に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】少なくとも１つの樹脂製の歯車を有する
伝動装置によって、駆動モータの回転を被駆動体に伝達
することは従来より周知である。例えば、複写機、プリ
ンタ、ファクシミリ、又はその少なくとも２つの機能を
備えた複合機などとして構成される画像形成装置におい
ては、駆動モータの回転を、像担持体や、その像担持体
表面に当接しながら回転する作像要素として構成された
被駆動体に伝え、その像担持体表面にトナー像を形成し
ている。そのほか、印刷機、カメラ、ビデオデッキ、Ｃ
Ｄプレーヤ又はその他の各種機械装置においても、樹脂
製の歯車を用い、所定の被駆動体を駆動している。

【０００３】ところで、特に最近では、この種の歯車を
用いる各種機械装置の高速化に伴い、歯車が高速度で回
転され、当該歯車に大きな外力が加えられる傾向にあ
り、樹脂製の歯車に高い剛性と強度が要求されるように
なった。このため、ハブ部とリング状部をウェッブで一
体に連結しただけでは、樹脂製の歯車に要求される剛性
と強度を満足させることは困難となってきた。歯車のサ
イズと肉厚を大きく設定することにより、その剛性と強
度を高めることは可能であるが、このようにすれば歯車
のコストが上昇し、かかる歯車を用いた伝動装置が大型
化する欠点も免れない。

【０００４】そこで、樹脂製の歯車のウェッブの一方の
面の側と他方の面の側に、ハブ部からリング状部に向け
て延びるリブを当該ウェッブに一体に形成し、その歯車
の剛性を高める方法が考えられる。かかるリブを有する
樹脂製の歯車は、高い剛性と強度を有し、その寿命を高
めることが可能となる。

【０００５】ところが、本発明者の検討したところによ
ると、ウェッブの両面にリブを有する樹脂製の歯車は、
これを成形する際の「ひけ」現象によって、歯車の外径
が不均一となり、これによって当該歯車が回転したと
き、その速度に周期的な変動が発生し、これが被駆動体
の回転速度むらとして現われるおそれのあることが明ら
かとなった。

【０００６】一方、樹脂製の歯車は、射出成形によって
成形されることが多いが、或る本数のリブを有する樹脂
製の歯車を成形する成形型を、他の本数のリブを有する
樹脂製の歯車を成形する成形型に改造しなければならな
いことがある。その際、その成形型の改造に多大なコス
トがかかり、これにより、歯車の製造コストが上昇する
結果となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、剛性と強度を高めるべく、ウェッブの一方の面の側
と他方の面の側にリブを設けても、これによる悪影響を
最少限に抑えることができる樹脂製の歯車を提供するこ
とにある。

【０００８】本発明の第２の目的は、成形型を改造する
ときのコストを低減できる構成を持った樹脂製の歯車を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記第１の目
的を達成するため、冒頭に記載した形式の樹脂製の歯車
において、前記ウェッブの一方の面の側に位置している
と共に、前記ハブ部からリング状部に向けて延び、かつ
前記ウェッブに一体に形成された少なくとも１つの第１
のリブと、前記ウェッブの他方の面の側に位置している
と共に、前記ハブ部からリング状部に向けて延び、かつ
前記ウェッブに一体に形成された少なくとも１つの第２
のリブとを有し、前記第１のリブと第２のリブは、歯車
の周方向に互いに位置をずらして位置していることを特
徴とする歯車を提案する（請求項１）。

【００１０】また、上記請求項１に記載の歯車におい
て、前記第１及び第２のリブは、それぞれ複数本ずつ設
けられていると共に、第１のリブと第２のリブの本数が
等しく設定され、歯車の周方向において互いに隣り合う
第１のリブのなす角度が全てほぼ等しくなり、かつ歯車
の周方向において互いに隣り合う第２のリブのなす角度
が全てほぼ等しくなると共に、歯車の周方向において互
いに隣り合う第１のリブのなす角度のほぼ１／２の角度
位置に１つの第２のリブが位置するように、第１及び第
２のリブが配置されていると有利である（請求項２）。

【００１１】また、本発明は、上述の第２の目的を達成
するため、冒頭に記載した形式の樹脂製の歯車におい
て、前記ウェッブの一方の面の側と他方の面の側の少な
くとも一方の側に当該ウェッブと一体に形成された複数
のリブを設け、前記一方の面の側又は他方の面の側に設
けられた複数のリブは、前記ハブ部からリング状部に向
けて延びていると共に、歯車の周方向において互いに隣
り合うリブのなす角度が全てほぼ等しく設定され、かつ
Ｎを２以上の整数、ｎを１以上の整数としたとき、前記
一方の面の側又は他方の面の側に位置するリブの数をに設定したことを特徴とする歯車を提案する（請求項
３）。

【００１２】その際、上記請求項１乃至３に記載の歯車
が、駆動モータの回転を、像担持体に伝達する伝動装置
に用いられると有利である（請求項４）。

【００１３】また、上記請求項１乃至３に記載の歯車
が、駆動モータの回転を、像担持体の表面に当接しなが
ら回転する作像要素に伝達する伝動装置に用いられると
有利である（請求項５）。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に従って説明し、併せて樹脂製の歯車のウェッブの両面
に単にリブを設けるだけでは被駆動体に周期的な速度変
動が発生するおそれのあることを図面に即してより具体
的に明らかにする。

【００１５】図１は、本発明に係る樹脂製の歯車を有す
る伝動装置を採用した画像形成装置の一例を示す概略断
面図である。ここに示した画像形成装置はレーザプリン
タとして構成され、像担持体の一例であるドラム状の感
光体１が、画像形成装置本体のフレームに回転自在に支
持され、当該感光体１は、後述する伝動装置によって図
１における時計方向に回転駆動される。このとき、感光
体表面に圧接しながら反時計方向に回転駆動される帯電
ローラ２によって感光体表面が所定の極性に一様に帯電
され、その帯電面に、光書き込み装置３から出射する光
変調されたレーザ光Ｌが照射され、これによって感光体
表面に所定の静電潜像が形成される。この静電潜像は、
これが現像装置４を通るとき、トナー像として可視像化
される。

【００１６】一方、図示していない給紙装置から記録用
紙Ｐが給送され、この記録用紙Ｐは、レジストローラ対
５によって、所定のタイミングで転写位置６に送り込ま
れ、ここで感光体１上のトナー像が記録用紙上に転写さ
れる。転写位置６には、感光体１の表面に圧接しながら
駆動される転写ベルト７が配置され、その転写ベルト７
と感光体１との間の転写位置６に記録用紙Ｐが送り込ま
れ、このとき転写ベルト７と感光体１との間に形成され
た転写電界により、感光体１上のトナー像が記録用紙Ｐ
上に転写される。

【００１７】トナー像を転写された記録用紙Ｐは、転写
ベルト７によって図示していない定着装置へ送られ、こ
こでそのトナー像が記録用紙上に定着される。そのトナ
ー像の定着後、記録用紙は機外に排出され、図示してい
ない排紙トレイ上にスタックされる。

【００１８】トナー像転写後に感光体表面に付着する転
写残トナーはクリーニング装置８によって除去され、感
光体表面が清掃される。その後、感光体表面は除電ラン
プ９からの光によって除電作用を受ける。

【００１９】図２は、上述した感光体１を回転駆動する
駆動モータ１０と、その回転を感光体１に伝える伝動装
置の一例を示す部分断面平面図であり、図３はその伝動
装置の各要素の配置状態を説明する正面図である。

【００２０】駆動モータ１０は、画像形成装置本体のフ
レーム１１に固定されたブラケット１２に固定支持さ
れ、その出力歯車１３に、樹脂製の第１の歯車１４が噛
み合っている。この歯車１４は、ブラケット１２に固定
された軸１５に回転自在に支持され、樹脂製の第２の歯
車１６に噛み合っている。第２の歯車１６は、ブラケッ
ト１２にベアリングを介して回転自在に支持された軸１
７に固定され、この軸１７の一方の端部には、第２の歯
車１６と同心状のタイミングプーリ１８が固定されてい
る。このタイミングプーリ１８と、他のタイミングプー
リ１９には無端状のタイミングベルト２１が巻き掛けら
れていて、当該他のタイミングプーリ１９は、感光体１
を固定支持する支持軸２２に固定され、感光体１、その
支持軸２２及びタイミングプーリ１９は互いに同心状に
配置されている。支持軸２２の一方の端部側は２つのベ
アリング２３を介して感光体ホルダ２４に回転自在に支
持され、そのホルダ２４は画像形成装置本体のフレーム
１１に固定されている。また支持軸２２の図示していな
い他方の端部側も、図示していないベアリングを介して
フレーム１１に回転自在に支持されている。

【００２１】駆動モータ１０が作動し、その出力歯車１
３が回転すると、その回転は第１及び第２の歯車１４，
１６及び軸１７を介してタイミングプーリ１８に伝えら
れ、その回転がタイミングベルト２１、及びタイミング
プーリ１９及び支持軸２２を介して感光体１に伝えら
れ、感光体１が図１における時計方向に回転する。

【００２２】出力歯車１３は、例えばＳ４５Ｃ等の金属
によって構成されているが、第１及び第２の歯車１４，
１６は、前述のように樹脂成形品より成る。感光体１
は、これらの歯車１４，１６を介して回転駆動される被
駆動体の一例を構成する。また図２に示した伝動装置で
は樹脂製の歯車１４，１６が２つ設けられているが、１
個又は３個以上の樹脂製の歯車を用いて伝動装置を構成
することもでき、伝動装置は、駆動モータ１０の回転を
被駆動体に伝達する少なくとも１つの樹脂製の歯車１
４，１６を有している。

【００２３】ここで、樹脂製の歯車１４，１６は、その
一方の歯車１４のみを図４乃至図７に示すように、その
中央に位置し、軸１５（図２）に支持される円筒状のハ
ブ部２５と、当該ハブ部２５の半径方向外側に位置し、
該ハブ部２５に対してほぼ同心の円環状に形成され、か
つ外周面に複数の歯２６が形成されたリング状部２７
と、そのリング状部２７とハブ部２５を一体に連結する
円板状のウェッブ２８とを有し、これらが一体に成形さ
れて樹脂製の歯車１４が構成されている。樹脂材料を、
例えば図示していない射出成形機によって成形すること
によって、歯車１４を形成する。また、この歯車１４の
ウェッブ２８の一方の面２８Ａの側と、その他方の面２
８Ｂの側に、それぞれ第１のリブ２９Ａと第２のリブ２
９Ｂがウェッブ２８と一体に成形されているが、これら
のリブ２９Ａ，２９Ｂについては後に詳しく説明する。

【００２４】第２の樹脂製の歯車１６も上述した第１の
樹脂製の歯車１４と同様に構成され、例えば射出成形機
によって成形された成形品より成る。

【００２５】ところで、先にも述べたように、図１乃至
図３に示した如き画像形成装置は、その高速化に伴い、
歯車１４，１６が高速度で回転され、当該歯車に大きな
外力が加えられる。これに対処するには、その各歯車１
４，１６のサイズや肉厚を大型化し、その剛性と強度を
高めればよいが、このようにすると、そのコストが上昇
すると共に、伝動装置全体の構造、ひいては画像形成装
置の構造が大型化する欠点を免れない。

【００２６】そこで、図４乃至図７に示した歯車１４に
おいては、前述のように、そのハブ部２５からリング状
部２７へ向けて半径方向に放射状に延びる適数の第１の
リブ２９Ａと第２のリブ２９Ｂが設けられ、これによっ
て歯車全体の剛性と強度を高めている。各リブ２９Ａ，
２９Ｂは、歯車１４のリング状部２７、ハブ部２５及び
ウェッブ２８に一体に形成され、そのウェッブ２８の各
面２８Ａ，２８Ｂから歯車１４の軸線方向に突出してい
る。このように歯車１４を構成すれば、歯車のサイズや
肉厚を徒らに大きくすることなく、その全体の剛性と強
度を高め、その寿命を伸ばすことができる。ところが、
単に、このようなリブ２９Ａ，２９Ｂを設けただけであ
ると、次のような問題が発生する。

【００２７】図１０乃至図１２に示す樹脂製の歯車１４
も、中央に位置する円筒状のハブ部２５と、そのハブ部
２５の半径方向外側に位置し、ハブ部２５に対してほぼ
同心の円環状に形成され、かつその外周面に歯２６が形
成されたリング状部２７と、そのリング状部２７とハブ
部２５を一体に連結する円板状のウェッブ２８と、その
ウェッブ２８の一方の面２８Ａの側に位置する第１のリ
ブ２９Ａと、他方の面２８Ｂの側に位置する第２のリブ
２９Ｂとを有し、各リブ２９Ａ，２９Ｂは、ウェッブ２
８、ハブ部２５及びリング状部２７に一体に形成されて
いると共に、ハブ部２５からリング状部２７に向けて放
射状に延びている。

【００２８】ここで、図１０乃至図１２に示した歯車１
４においては、図１３にも示すように、ウェッブ２８の
一方の面２８Ａの側に位置する各第１のリブ２９Ａと、
他方の面２８Ｂの側に位置する各第２のリブ２９Ｂが、
歯車１４の周方向に互いに位置をずらすことなく、同じ
周方向位置に設けられている。一方の面２８Ａの側の各
第１のリブ２９Ａの真裏側に、他方の面２８Ｂの側の各
第２のリブ２９Ｂがそれぞれ位置しているのである。従
って、図１３に示すように、一方の面２８Ａの側に形成
された１つの第１のリブ２９Ａと、他の面２８Ｂの側に
形成された１つの第２のリブ２９Ｂと、ウェッブ２８
は、ほぼ十字形をなしてクロスすることになる。

【００２９】図１０乃至図１２に示した歯車１４も、図
４乃至図７に示した歯車１４と同様に、樹脂材料を例え
ば射出成形機によって成形することにより製造される。
その際、この成形時の冷却過程での材料の不均一な内部
収縮により、各リブ２９Ａ，２９Ｂが形成された部分の
歯車外径が、他の部分に比べて小さくなる。これが「ひ
け」と称せられる現象である。図１に示した出力歯車１
３は金属材料を切削加工して製造したものであるが、か
かる歯車には、樹脂製歯車のような外径変化は現われな
い。

【００３０】ここで、本発明者の検討したところによる
と、図１０乃至図１３に示したように、ウェッブ２８の
一方の面２８Ａの側の第１のリブ２９Ａと、他方の面２
８Ｂの側の第２のリブ２９Ｂが、歯車１４の周方向に互
いに同じ位置に設けられていて、これらのリブ２９Ａ，
２９Ｂとウェッブ２８が十字形にクロスして位置してい
ると、樹脂材料を射出成形して歯車１４を製造すると
き、その樹脂材料の冷却時に４方向に「ひけ」を生じ、
その「ひけ」現象の発生が著しくなり、これによって、
各リブ２９Ａ，２９Ｂが形成された部分の歯車外径が、
他の部分に比べて大きく減少することが明らかとなっ
た。これによって歯車１４の外径がその周方向において
不均一となる。

【００３１】図１４は、図１０乃至図１２に示したよう
に、ウェッブ２８の一方の面２８Ａの側と他方の面２８
Ｂの側のそれぞれに６本ずつのリブ２９Ａ，２９Ｂを形
成した樹脂製の歯車１４の１周Ｓを横軸にとり、その歯
車１４の歯先円の偏心状態を縦軸によって示した噛み合
い試験の一結果例を示す。この図の凹凸状態から判るよ
うに、歯車１４の外径は、ウェッブ２８の各面の側のリ
ブの数だけ、そのリブに対応して変化する。この例では
６個の大きな凹凸が現われている。

【００３２】このように、歯車１４の成形精度が低下す
ると、これによって、歯車１４が回転したとき、その歯
車１４に速度変動、すなわち回転むらが発生する。この
速度変動が発生する原因は必ずしも明らかでないが、次
のように推測することができる。

【００３３】図１５は、図１０乃至図１２に示した樹脂
製の歯車１４のリング状部２７とその外周面に形成され
た歯２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃを模式的に示す説明図であ
り、その２つの歯２６Ｂ，２６Ｃの間のリング状部２７
に、表裏１本ずつのリブ２９Ａ，２９Ｂの一端が一体に
接続されているものとする。図１５では、説明を判りや
すくするため、歯２６Ｂと２６Ｃの間を、実際よりも大
きく拡大して示してある。かかる樹脂製の歯車１４は、
その成形時の「ひけ」現象によって、リブ２９Ａ，２９
Ｂの接続されたリング状部２７の部分が歯車中心側に比
較的大きく沈み込む。このため、リブ２９Ａ，２９Ｂの
左側に位置する歯２６Ｂは右側に倒れ込み、右側に位置
する歯２６Ｃは左側に倒れ込む。

【００３４】図１５における符号２６Ｄは、歯車１４に
噛み合う相手歯車の歯を示しており、その噛み合い部で
の通常の圧力角をα₀とすると、右側に倒れ込んだ歯２
６Ｂの場合の圧力角はα₁（＞α₀）となり、左側に倒れ
た歯２６Ｃの場合の圧力角α₂（＜α₀）となる。各圧力
角での角速度をω₀（α₀のとき）、ω₁（α₁のとき）、
ω₂（α₂のとき）とすると、圧力角が大きくなれば角速
度は小さくなり、圧力角が小さくなれば角速度が大きく
なるので、リブ２９Ａ，２９Ｂの周辺では、ω₁＜ω₀＜
ω₂の関係が成り立ち、リブ２９Ａ，２９Ｂが歯車１４
の中心側から放射状に延び、これらが等間隔に配置され
ていたとすると、歯車１４の速度変動（角速度の増減）
が周期的に現われる。

【００３５】上述のようにして、歯車１４の回転時に周
期的な速度変動が発生するのであるが、さらに、図２に
示した如き駆動モータ１０は、通常、その１回転につき
１回の速度変動を生じ、このときの速度変動の周波数
と、樹脂製の歯車１４の上述した速渡変動の周波数が一
致し、その振動波形の山と山、また谷と谷同士が互いに
一致すると、感光体１に伝えられる速度変動は特に大き
くなり、感光体１が激しく速度変動するようになる。こ
のように感光体１が速度変動を起こすと、感光体表面に
形成されるトナー像に濃度のむら（ジター）を生じ、そ
の画質が著しく劣化する。

【００３６】例えば、駆動モータ１０が１８００rpmで
回転するものとすると、その１回転につき１回生じる速
度変動の周波数は、１８００rpm÷６０秒＝３０Ｈｚと
なる。一方、駆動モータ１０の出力歯車１３の歯数を１
０、これに噛み合う樹脂製の歯車１４の歯数が７０であ
ると仮定し、その歯車１４のウェッブ２８の各面２８
Ａ，２８Ｂの側に、図１０乃至図１２に示した如きリブ
２９Ａ，２９Ｂをそれぞれ７本ずつ（図１０乃至図１２
では６本）放射状に等間隔に設けたとすると、そのリブ
２９Ａ，２９Ｂによる歯車１４の速度変動の周波数は、
１８００rpm×（１０／７０）×（１／６０秒）×７＝
３０Ｈｚとなる。そして、上述した２つの速度変動の振
動波形の山と山、及び谷と谷が一致すると、感光体１に
生じる速度変動は、駆動モータ１０の速度変動に、図１
０乃至図１２に示した歯車１４のリブ２９Ａ，２９Ｂに
より生じる速度変動を加えたものとなり、著しく大きな
速度変動が感光体に生じることになる。

【００３７】そこで、本例の伝動装置に用いられる樹脂
製の歯車１４，１６は、その一方の歯車１４を示した図
４乃至図７に関連して先にも説明したように、ウェッブ
２８の一方の面２８Ａの側に位置していると共に、ハブ
部２５からリング状部２７に向けて延び、かつハブ部２
５とリング状部２７とウェッブ２８とに一体に形成され
た第１のリブ２９Ａと、ウェッブ２８の他方の面２８Ｂ
の側に位置していると共に、ハブ部２５からリング状部
２７に向けて延び、かつハブ部２５とリング状部２７と
ウェッブ２８とに一体に形成された第２のリブ２９Ｂと
を有し、第１のリブ２９Ａと第２のリブ２９Ｂは、歯車
の周方向に互いに位置をずらして位置している。

【００３８】第１のリブ２９Ａと第２のリブ２９Ｂは、
それぞれ少なくとも１つ設けられていればよいが、図４
乃至図７に示した例では第１のリブ２９Ａと第２のリブ
２９Ｂがそれぞれ６本ずつ設けられ、これらのリブ２９
Ａ，２９Ｂがハブ部２５からリング状部２７に向けて、
歯車１４の半径方向に放射状に延びている。このように
第１のリブ２９Ａと第２のリブ２９Ｂの本数が等しく、
しかも歯車１４の周方向において互いに隣り合う第１の
リブ２９Ａのなす角度θ１（図６）が全て等しく、３６
０°／６＝６０°となっている。これは第２のリブ２９
Ｂも全く同様で、歯車１４の周方向において互いに隣り
合う第２のリブ２９Ｂのなす角度θ１（図７）も全て等
しく、６０°となっている。しかも、歯車１４の周方向
において互いに隣り合う第１のリブ２９Ａのなす角度θ
１の１／２の角度位置に１つの第２のリブ２９Ｂが位置
し、互いに隣り合う第１のリブ２９Ａと第２のリブ２９
Ｂは、３０°の角度θ２をなして位置している。前述の
ように第１のリブ２９Ａと第２のリブ２９Ｂの数は適数
設定でき、各リブを１２本ずつ設けたときは、上述の角
度θ１は３０°、θ２は１５°となる。

【００３９】上述のように第１のリブ２９Ａと第２のリ
ブ２９Ｂを歯車１４の周方向に互いに位置をずらして配
置すると、１つの第１のリブ２９Ａ、１つの第２のリブ
２９Ｂ及びウェッブ２８が、図１３に示すように十字形
にクロスすることはなく、図８に示すように、各リブ２
９Ａ，２９Ｂとウェッブ２８が互いにほぼＴ字形をなし
てクロスすることになる。このように各リブ２９Ａ，２
９Ｂを配置すると、歯車を射出成形によって製造すると
き、各リブ２９Ａ，２９Ｂの形成された部分の「ひけ」
は非常に小さくなり、リブ２９Ａ，２９Ｂの接続された
リング状部２７の部分が歯車の中心側に大きく沈み込む
ことを阻止できる。従って、各リブ２９Ａ，２９Ｂが形
成された部分の歯車外径が、他の部分に比べて大きく減
少することを阻止でき、これにより、図１０乃至図１２
に示した歯車１４に比べて、歯車の外径をその周方向に
おいて均一にすることができる。

【００４０】また、図４乃至図７に示した歯車１４と、
図１０乃至図１２に示した歯車１４は、共にウェッブ２
８の各面に６本ずつの第１及び第２のリブ２９Ａ，２９
Ｂを有し、その本数は同じであるが、図４乃至図７に示
した歯車１４では、各第１のリブ２９Ａと各第２のリブ
２９Ｂが歯車の周方向に３０°ずつ角度をずらして位置
しているので、この歯車１４が回転したときの速度変動
の周波数を、図１０乃至図１２に示した歯車の速度変動
周波数の２倍にすることができ、その速度変動量の大き
さ自体も大幅に小さくすることができる。

【００４１】図４乃至図７に示した歯車１４の噛み合い
試験結果の一例を示す図９から判るように、成形時の
「ひけ」によるリング状部の沈み込みによる外径変化、
すなわち速度変動が、歯車の１回転で１２回現われてい
るが、その変化量はいずれもわずかである。歯車１４の
１回転で１回生じる緩やかな速度変動はみられるが、こ
の速度変動は、樹脂製の歯車を製造する上で通常みられ
るものであり、リブ２９Ａ，２９Ｂに基因したものでは
ない。

【００４２】また、図４乃至図７に示した歯車１４のよ
うに、第１及び第２のリブ２９Ａ，２９Ｂをそれぞれ複
数本ずつ設けると共に、第１のリブ２９Ａと第２のリブ
２９Ｂの本数を等しく設定し、歯車１４の周方向におい
て互いに隣り合う第１のリブ２９Ａのなす角度θ１を全
てほぼ等しくし、かつ歯車１４の周方向において互いに
隣り合う第２のリブ２９Ｂのなす角度θ１を全てほぼ等
しくすると共に、歯車１４の周方向において互いに隣り
合う第１のリブ２９Ａのなす角度θ１のほぼ１／２の角
度位置に１つの第２のリブ２９Ｂが位置するように、第
１及び第２のリブ２９Ａ，２９Ｂを配置すると、その歯
車１４の回転を安定させ、その速度変動をより確実に抑
制できる。第１及び第２のリブ２９Ａ，２９Ｂを歯車１
４の中心から放射状に延ばすと、その効果をより確実な
ものとすることができる。

【００４３】また、前述のように、第１及び第２のリブ
２９Ａ，２９Ｂは、少なくとも１本ずつ設けられるもの
であるが、図３乃至図７に例示したように、ウェッブ２
８の一方の面２８Ａの側と、ウェッブ２８の他方の面２
８Ｂの側とに、複数本ずつの第１及び第２のリブ２９
Ａ，２９Ｂを設け、その本数を増大すると次のような利
点が得られる。

【００４４】前述のように、リブ２９Ａ，２９Ｂの数が
増えると、その歯車の回転時のリブに基因した速度変動
周波数を高めることができる。しかも図４乃至図７に示
した歯車１４のように、第１及び第２のリブ２９Ａ，２
９Ｂの位置を歯車の周方向にずらすことによって、歯車
の速度変動周波数を特に高めることができる。リブ２９
Ａ，２９Ｂの本数が増えるに従って、各リブによる歯車
１４の外径の変化、すなわち図１４における凹凸がはっ
きりしなくなり、これによって歯車の速度変動が小さく
なるのである。

【００４５】一方、図２に示した駆動モータ１０の１回
転に生じる速度変動の周波数は、例えば、前述のように
３０Ｈｚであり、この速度変動の振動波形と、リブ２９
Ａ，２９Ｂに基因する歯車の速度変動の振動波形の山と
山、谷と谷が一致すると、感光体１に大きな速度変動が
生じることも先に説明した通りである。

【００４６】ここで、前述のように、リブ２９Ａ，２９
Ｂの数を増大すると、これに基因する歯車の速度変動の
周波数を、駆動モータ１０の速度変動の周波数（例えば
３０Ｈｚ）よりもはるかに高いものにすることができ
る。これにより、両振動波形の山と山、谷と谷が一致す
る不具合を回避でき、感光体１の速度変動を小さく抑え
ることができる。

【００４７】しかも、第１及び第２のリブ２９Ａ，２９
Ｂの数を増すと、前述のように、そのリブに基因する歯
車の速度変動の大きさ自体を小さくすることができ、こ
れによっても感光体１の速度変動を効果的に抑えること
ができるのである。

【００４８】このように、第１及び第２のリブ２９Ａ，
２９Ｂを歯車の周方向に互いに位置をずらして配置した
前述の歯車において、そのリブ２９Ａ，２９Ｂによって
生じる歯車の速度変動周波数が、駆動モータ１０の回転
によって生じる速度変動周波数よりも大きくなるよう
に、第１及び第２のリブ２９Ａ，２９Ｂの本数を設定す
ることにより、被駆動体、図２の例では感光体１の速度
変動を効果的に抑えることができる。

【００４９】また図４乃至図７に示した歯車１４におい
ては、そのウェッブ２８の各面２８Ａ，２８Ｂから歯車
１４の軸線方向に突出する高さＨが一定となっている
が、図１６に示すように、ウェッブ２８の一方の面２８
Ａと他方の面２８Ｂから歯車１４の軸線方向に突出する
第１及び第２のリブ２９Ａ，２９Ｂの高さＨを、ハブ部
２５とリング状部２７に隣接するリブ部分において高
く、その中間部分３０において低く設定することもでき
る。図１６に示した例では、その各リブ２９Ａ，２９Ｂ
の中間部分３０において、当該リブ２９Ａ，２９Ｂの高
さがゼロとなっていて、該リブ２９Ａ，２９Ｂが、ハブ
部側の部分とリング状部２７の側の部分とに二分されて
いる。中間部分３０ではリブ２９Ａ，２９Ｂが存在しな
い状態となっていて、リブ２９Ａ，２９Ｂの中央部が台
形状に肉抜き状態となっているのである。図１６に示し
た歯車１４の他の構成は、図４乃至図７に示した歯車１
４と変りはない。

【００５０】リブ２９Ａ，２９Ｂを図１６に示したよう
に形成すると、樹脂製の歯車１４を射出成形によって製
造するときに、「ひけ」現象の発生をより一層効果的に
抑えることができ、リブ２９Ａ，２９Ｂの接続されたリ
ング状部２７の部分が歯車の中心側に大きく沈み込むこ
とをより一層効果的に抑えることができる。

【００５１】以上のように、図４乃至図８及び図１６に
示した歯車１４は、第１及び第２のリブ２９Ａ，２９Ｂ
を設けることによって、その剛性が高められ、当該歯車
１４を高速作動する画像形成装置に支障なく用いること
ができ、しかもその第１のリブ２９Ａと第２のリブ２９
Ｂを歯車の周方向に位置をずらして配置することによっ
て、感光体１の速度変動を抑えることができる。第２の
歯車１６も、図４乃至図８及び図１６に例示した歯車１
４と全く同様に構成することができる。

【００５２】ところで、図４乃至図７及び図１０乃至図
１２に示した歯車１４は、ウェッブ２８の各面２８Ａ，
２８Ｂにそれぞれリブ２９Ａ，２９Ｂが設けられている
が、図１７に示した歯車１４は、ウェッブ２８の一方の
面の側２８Ａにだけリブ２９Ａが設けられ、他方の面の
側にはリブは設けられていない。このような歯車は、い
ずれの場合も、射出成形によって成形される。そして、
その成形型には、図１７に鎖線で示した円Ｃに沿って等
分された２つ以上のゲートＧが設けられ、その各ゲート
Ｇを通して溶融した樹脂材料が成形型内に流し込まれ、
歯車１４が成形されるのが普通である。図１７に示した
例では、円Ｃの全周を３等分した各位置に合計３個のゲ
ートＧが位置している。

【００５３】ここで、図１７に示した如き歯車１４のリ
ブ２９Ａの数は、先にも説明したように、図２に示した
駆動モータ１０の速度変動周波数と、リブ２９Ａに基因
する歯車の速度変動周波数が一致しないように定めるこ
とが望ましい。両周波数が一致すると、その両振動波形
の山と山、谷と谷が一致して感光体に大きな速度変動が
発生するおそれがあるからである。これは、図４乃至図
７及び図１０乃至図１２に示した歯車１４の場合も変り
はない。

【００５４】上述した考えに従って、画像形成装置の設
計時に歯車１４のリブの数が設定され、かかるリブ数の
歯車を製造できる成形型が製造される。ところが、その
設計途中で、伝動装置中にフライホイールが追加される
などして、駆動モータ１０の速度変動により生じる感光
体の速度変動周波数が変わることがある。このような場
合には、歯車１４に設けるリブ２９Ａの数も変更しなけ
ればならないため、先に製造された成形型を改造しなけ
ればならない。その際、成形型のゲートＧの数までも変
えなければならないとすれば、その型改造費用が大幅に
上昇する。

【００５５】そこで、図１７に示したように、成形型の
ゲートＧが、円Ｃ上に等分されて２個以上設けられてい
るという点に着目し、ＮをゲートＧの数に相当する２以
上の整数とし、ｎを１以上の整数としたとき、図１７に
示したように歯車１４のウェッブ２８の一方の面２８Ａ
に設けられた等分されたリブ２９Ａの数をに設定する。このようにすれば、リブ２９Ａの数が変更
されたときも、成形型のゲートＧを変えることなく、成
形型を一部変更するだけで、リブ数変更後の歯車をその
まま製造することができる。

【００５６】例えば、図１７に示すようにゲートＧの数
が３個で、Ｎ＝３であるとき、図１７に示したようにウ
ェッブ２８の一方の面２８Ａの側に形成されるリブ２９
Ａの本数が６本となるように、Ｎ＝３、ｎ＝２に設定し
たとする。すなわちのリブ２９Ａを有する歯車１４を製造できる成形型を製
造するのである。この歯車１４が２００rpm回転する
と、そのリブ２９Ａに基因する速度変動周波数は２００
rpm×６本÷６０秒＝２０Ｈｚである。

【００５７】ところが、その後の伝動装置の変更で、駆
動モータ１０の速度変動による感光体の速度変動が出や
すい周波数帯が、例えば３０Ｈｚから２０Ｈｚに変わっ
たとすると、この周波数は、上述した歯車のリブに基因
する速度変動周波数と一致し、これによって感光体の速
度変動が大きくなるおそれがある。

【００５８】そこで、このような場合には、先のにおけるｎの値を２から３に変更し、リブの数＝３・２
²＝１２本に変更する。この歯車の速度変動周波数は２
００rpm×１２本÷６０秒＝４０Ｈｚであり、感光体１
の速度変動の出やすい周波数２０Ｈｚと大きく相違す
る。そして、このような歯車であれば、図１７に示した
円Ｃ上に等分された３個のゲートを有する成形型を、そ
のゲートの数を変更せず、他の一部を改造するだけで製
造することができる。前述の式中のｎの数を１増やす
（又は減らす）だけであれば、リブの本数は２倍（又は
半分）になるだけで、最初の成形型をわずかに変更する
だけでよく、型改造コストを下げることができるのであ
る。

【００５９】上述した構成は、図１７に示したように、
ウェッブ２８の一方の面２８Ａの側にだけリブ２９Ａを
設けた歯車にも、また図４乃至図１７及び図１０乃至図
１２に示したように一方の面２８Ａと他方の面２８Ｂの
両方にリブ２９Ａ，２９Ｂを設けた歯車にも適用でき、
少なくとも一方のウェッブ面に等分されたリブを有する
歯車であれば全てに適用できる。

【００６０】すなわち、中央に位置するハブ部２５と、
該ハブ部２５の半径方向外側に位置し、該ハブ部２５に
対してほぼ同心の円環状に形成され、かつ外周面に歯２
６が形成されたリング状部２７と、該リング状部２７と
前記ハブ部２５を一体に連結するウェッブ２８とを有す
る樹脂製の歯車であって、そのウェッブ２８の一方の面
２８Ａの側と他方の面２９Ｂの側の少なくとも一方の側
に当該ウェッブ２８と一体に形成された複数のリブ２９
Ａ，２９Ｂが設けられ、一方の面２８Ａの側又は他方の
面２８Ｂの側に設けられた複数のリブ２９Ａ，２９Ｂ
が、ハブ部２５からリング状部２７に向けて延びている
と共に、歯車の周方向において互いに隣り合うリブ２９
Ａ又は２９Ｂのなす角度θ１が全てほぼ等しく設定され
た歯車であれば、上記構成を適用できる。かかる歯車に
おいて、Ｎを２以上の整数、ｎを１以上の整数としたと
き、一方の面２８Ａの側又は他方の面２８Ｂの側に位置
するリブ２９Ａ，２９Ｂの数をに設定するのである。

【００６１】以上の例では、駆動モータ１０の回転を、
像担持体の一例である感光体１に伝達する伝動装置に、
本発明に係る樹脂製の歯車１４，１６を用いた場合を説
明した。これにより、感光体の速度変動を効果的に低減
することができる。

【００６２】一方、感光体１には、帯電ローラ２や転写
ベルト７などの作像要素が圧接しながら回転しており、
かかる作像要素に速度変動が生じたときも、感光体１に
速度変動が生じ、これによって感光体上に形成されるト
ナー像に濃度むらができるおそれがある。

【００６３】従って、前述の本発明に係る樹脂製の歯車
１４，１６を、帯電ローラ２や転写ベルト７を駆動する
伝動装置に利用すると、これらの要素の速度変動、ひい
ては感光体の速度変動を抑え、ここに形成されるトナー
像の画質を高めることができる。駆動モータの回転を、
像担持体の表面に当接しながら回転する作像要素に伝達
する伝動装置に用いるのである。

【００６４】また本発明に画像形成装置以外の各種装置
機械に使用される樹脂製の歯車にも広く適用できるもの
である。

【００６５】

【発明の効果】請求項１に記載の歯車によれば、リブに
よってその剛性と強度を高めることができると共に、ウ
ェッブの各面の側に設けられたリブの位置を、歯車の周
方向にずらしたため、その歯車の成形時の「ひけ」現象
により、歯車の外径が不均一となる不具合を効果的に抑
え、その歯車の回転時の速度変動を抑制することができ
る。

【００６６】請求項２に記載の歯車によれば、上記効果
をより一層確実なものにし、安定状態で歯車を回転させ
ることができる。

【００６７】請求項３に記載の歯車によれば、リブの数
が変更されたときも、これを製造する成形型の改造を最
小に抑え、その型改造費用の増大を阻止できる。

【００６８】請求項４に記載の歯車によれば、像担持体
の速度変動を抑え、ここに形成されるトナー像の画質劣
化を効果的に抑えることができる。

【００６９】請求項５に記載の歯車によれば、上記請求
項４と同様に、像担持体の速度変動を抑え、ここに形成
されるトナー像の画質劣化を効果的に抑えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の一例を示す概略断面図である。

【図２】図１に示した画像形成装置に用いられる伝動装
置を示す部分断面平面図である。

【図３】図２に示した伝動装置の各要素の配置状態を説
明する図である。

【図４】樹脂製歯車の一例を示す斜視図である。

【図５】図４に示した歯車の断面図である。

【図６】図５の矢印Ａ側から見た図である。

【図７】図５の矢印Ｂ側から見た図である。

【図８】図４乃至図７に示した歯車の第１のリブと第２
のリブとウェッブの位置関係を示す断面図である。

【図９】図４乃至図７に示した歯車の噛み合い試験結果
の一例を示す図である。

【図１０】ウェッブの各面に設けられた第１及び第２の
リブが周方向にずれていない歯車の断面図である。

【図１１】図１０の矢印Ａ１側から見た図である。

【図１２】図１０の矢印Ｂ１側から見た図である。

【図１３】図１０乃至図１２に示した歯車の第１のリブ
と第２のリブとウェッブの位置関係を示す断面図であ
る。

【図１４】図１０乃至図１２に示した歯車の噛み合い試
験結果の一例を示す図である。

【図１５】図１０乃至図１２に示した歯車の不具合を説
明する図である。

【図１６】リブの高さが異なる歯車の断面図である。

【図１７】歯車と、これを成形する成形型のゲートとの
位置関係を説明する図である。

【符号の説明】

１０駆動モータ１４歯車１６歯車２５ハブ部２６歯２７リング状部２８ウェッブ２８Ａ一方の面２８Ｂ他方の面２９Ａリブ２９Ｂリブ θ１角度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中央に位置するハブ部と、該ハブ部の半
径方向外側に位置し、該ハブ部に対してほぼ同心の円環
状に形成され、かつ外周面に歯が形成されたリング状部
と、該リング状部と前記ハブ部を一体に連結するウェッ
ブとを有する樹脂製の歯車において、前記ウェッブの一
方の面の側に位置していると共に、前記ハブ部からリン
グ状部に向けて延び、かつ前記ウェッブに一体に形成さ
れた少なくとも１つの第１のリブと、前記ウェッブの他
方の面の側に位置していると共に、前記ハブ部からリン
グ状部に向けて延び、かつ前記ウェッブに一体に形成さ
れた少なくとも１つの第２のリブとを有し、前記第１の
リブと第２のリブは、歯車の周方向に互いに位置をずら
して位置していることを特徴とする歯車。
【請求項２】前記第１及び第２のリブは、それぞれ複
数本ずつ設けられていると共に、第１のリブと第２のリ
ブの本数が等しく設定され、歯車の周方向において互い
に隣り合う第１のリブのなす角度が全てほぼ等しくな
り、かつ歯車の周方向において互いに隣り合う第２のリ
ブのなす角度が全てほぼ等しくなると共に、歯車の周方
向において互いに隣り合う第１のリブのなす角度のほぼ
１／２の角度位置に１つの第２のリブが位置するよう
に、第１及び第２のリブが配置されている請求項１に記
載の歯車。
【請求項３】中央に位置するハブ部と、該ハブ部の半
径方向外側に位置し、該ハブ部に対してほぼ同心の円環
状に形成され、かつ外周面に歯が形成されたリング状部
と、該リング状部と前記ハブ部を一体に連結するウェッ
ブとを有する樹脂製の歯車において、前記ウェッブの一
方の面の側と他方の面の側の少なくとも一方の側に当該
ウェッブと一体に形成された複数のリブを設け、前記一
方の面の側又は他方の面の側に設けられた複数のリブ
は、前記ハブ部からリング状部に向けて延びていると共
に、歯車の周方向において互いに隣り合うリブのなす角
度が全てほぼ等しく設定され、かつＮを２以上の整数、
ｎを１以上の整数としたとき、前記一方の面の側又は他
方の面の側に位置するリブの数をに設定したことを特徴とする歯車。
【請求項４】駆動モータの回転を、像担持体に伝達す
る伝動装置に用いられる請求項１乃至３に記載の歯車。
【請求項５】駆動モータの回転を、像担持体の表面に
当接しながら回転する作像要素に伝達する伝動装置に用
いられる請求項１乃至３に記載の歯車。