行星齿轮单元和包括行星齿轮单元的图像形成装置的制作方法

专利名称：行星齿轮单元和包括行星齿轮单元的图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明的示例性方面一般涉及行星齿轮单元和包括该行星齿轮单元的图像形成装置。
背景技术：
相关领域的图像形成装置，如复印机、打印机、传真机和具有复印、打印和传真功能的两种或多种的多功能设备，典型地使用电子照相方法，根据图像数据在记录介质(例如，ー张纸等)上形成墨粉图像。在这种方法中，例如，充电器给图像载体(例如，光电导体)的表面充电；照射设备发出光束到光电导体的充电的表面上以根据图像数据在光电导体上形成静电潜像；显影设备用显影剂(例如，墨粉)显影静电潜像以在光电导体上形成墨粉图像；转印设备转印在光电导体上形成的墨粉图像到一张记录介质上；和定影设备施加热和压力至承载墨粉图像的纸张上以定影墨粉图像到该纸张上。承载定影的墨粉图像的纸张接着从图像形成装置中排出。图像形成装置中使用了许多旋转体。旋转体的例子包括但不限于光电导体；驱动诸如都包括在转印设备中的中间转印带和转印带的带元件的驱动辊；和输送纸张或类似物的输送辊。光电导体或中间转印带旋转速度的变化，例如，造成所得图像中不稳定或不均匀的图像密度。因此，光电导体或中间转印带以某ー频率周期性连续速度波动造成整个所得图像不均匀的图像密度，产生条纹或条帯。另外，光电导体的速度波动使写入系统的曝光线的次扫描位置发生位移并使墨粉图像从光电导体初次转印到中间转印带上后的次扫描位置发生位移。此外，中间转印带的速度波动使墨粉图像从中间转印带二次转印到纸张上后以及墨粉图像初次转印后的次扫描位置发生位移，从而产生条带。因此，光电导体和中间转印带的速度波动显著地降低图像质量。所以，这些体的稳定、持续驱动对于良好的成像是重要的，并因此一直需要从驱动源传输具有较少旋转波动的扭矩到被驱动的目标旋转体的机构，以满足高精度驱动旋转体的要求。通过注射成型熔化树脂制造的塑料齿轮已被用作驱动传输元件，其从驱动源传输扭矩到光电导体或中间转印带，其中每ー个都需要被精确驱动。因为它们更高的自润滑性能、运转时更低的噪音、更轻的重量、更优的耐腐蚀性和更容易大規模生产，塑料齿轮优于金属齿轮。但是，同吋，由于更低的耐久性、更低的尺寸精确度和更低的硬度，塑料齿轮劣于金属齿轮。为了使塑料齿轮获得足够的耐久性，已经提出使用行星齿轮机构。行星齿轮机构包括太阳轮，其通过来自驱动源的扭矩旋转；外齿轮，其具有向内的齿且与太阳轮同轴布置；和多个行星齿轮，其以相等间距沿着外齿轮的内周设置在外齿轮中，以分别啮合太阳轮和外齿轮。行星齿轮机构进一歩包括可旋转地支承行星齿轮的载体销轴和支承载体销轴并可与太阳轮和外齿轮同轴旋转的载体。当使用载体销轴作为支承轴时，来自驱动源的扭矩使太阳轮旋转，以便多个行星齿轮围绕它们自身的轴旋转。同时，多个行星齿轮围绕在外齿轮中的太阳轮旋转以使载体旋转。通过载体旋转产生的扭矩通过连接载体和旋转体的输出轴被传输至旋转体。因此，行星齿轮机构中多个行星齿轮的使用使旋转负荷分散(diversify),从而实现需要的耐久性。可旋转支承行星齿轮的每个载体销轴由在其两端的载体支承，以防止被作用到载体销轴上的力傾斜。具体地，每个载体销轴插入设置在载体输出端侧板的输出支承孔和设置在载体输入端侧板的输入支承孔两者中，从而在其两端被载体支承。由于它们的自润滑性能，塑料行星齿轮被载体销轴直接支承而不用球轴承或类似物，以相对于载体销轴可滑动旋转。为了获得需要的硬度和对行星齿轮的滑动性，每个载体销轴由金属形成。行星齿轮围绕太阳轮的公转在径向上推动载体销轴以通过载体销轴使载体旋转。因此，载体销轴和行星齿轮之间的接触压カ增加。结果，行星齿轮和载体销轴之间的摩擦力也増加，从而在载体的旋转方向上増加了施加到载体销轴上的力。运转负荷的増加也在载体旋转方向上増加了施加到载体销轴的力。因此，旋转载体销轴，从而可能降低行星齿轮机构的旋转精度。可想到的是，每个载体销轴的一端和为载体提供的支承载体销轴一端的每个载体孔的截面是D形，以便通过载体支承载体销轴而不旋转。但是，D形构造降低了行星齿轮的旋转精度。仔细研究之后，本发明的发明人已经发现，当载体销轴由支承孔支承以便载体销轴D形端的线性部分在载体旋转方向上布置在下游时，在行星齿轮机构的旋转期间载体销轴是倾斜的，从而降低行星齿轮的旋转精度。原因是，由于在由D形金属形成的载体销轴末端的加工过程中的精加工误差(finishing error),在载体销轴的D形端的线性部分和D形支承孔的线性部分之间产生了空隙。因此，当载体销轴由支承孔支承以便载体销轴的D形端的线性部分在载体旋转方向上布置在下游时，由行星齿轮围绕太阳轮的公转产生的力被施加到载体销轴并在支承孔中移动载体销轴的D形端，从而使载体销轴的D形端的线性部分和支承孔接触。結果，载体销轴倾斜，导致行星齿轮的旋转精度下降。

发明内容
鉴于前述，本发明的说明性实施方式提供了新型行星齿轮单元，其防止载体销轴的旋转和由于载体销轴倾斜造成的行星齿轮旋转精度的下降。本发明的说明性实施方式进一歩提供了包括该行星齿轮单元的新型图像形成装置。在一种说明性实施方式中，行星齿轮单元包括太阳轮，其可通过来自驱动源的扭矩旋转；外齿轮，其与太阳轮同轴设置；多个行星齿轮，其以相等间距沿着外齿轮的内周设置在外齿轮中，以分别啮合太阳轮和外齿轮；载体销轴，其可旋转地支承多个行星齿轮的每一个；和载体，其可与太阳轮和外齿轮同轴旋转以支承载体销轴的两端。载体销轴的至少第一端在截面上由环形部分和线性部分构 成，以形成第一被支承部分。载体具有第一支承部分，其啮合或配合第一被支承部分，以支承第一被支承部分。第一支承部分被形成来将第一被支承部分的环形部分布置在载体旋转方向上线性部分的下游。在另ー种说明性实施方式中，图像形成装置包括图像载体、旋转地驱动图像载体的驱动单元、上述行星齿轮单元和在图像载体上形成图像的图像形成単元，所述行星齿轮単元与图像载体和驱动单元连接，以将来自驱动単元的被行星齿轮单元减小的扭矩传输到图像载体。从下面说明性实施方式的详细描述、附图和所附权利要求，本公开的其他特征和优点将变得更加明显。


当结合附图考虑时通过參考下面说明性实施方式的详细描述，本公开和其许多伴随优点变得更容易理解，因此将更容易获得对它们的更完全了解，其中
图I是竖向截面图，图解了根据说明性实施方式的图像形成装置构造的实例；图2是竖向截面图，图解了根据说明性实施方式的包括行星齿轮单元的驱动单元构造的实例；图3是图解了行星齿轮单元构造的实例的竖向截面图；图4A是透视图，图解了包括在行星齿轮单元中的第一载体的构造的实例；图4B是透视图，图解了包括在行星齿轮单元中的第二载体的构造的实例；图5A是示意图，图解了从输出侧看第一载体的构造的实例；图5B是示意图，图解了从输入侧看第一载体的构造的实例；图6是透视图，图解了根据说明性实施方式的第一载体销轴的构造的实例；图7A是示意图，图解了从输出侧看第二载体的构造的实例；图7B是示意图，图解了从输入侧看第二载体的构造的实例；图8是示意图，图解了输出支承孔和第一或第二载体销轴的输出端的啮合；图9是示意图，图解了当输出支承孔的线性部分设置在第一或第二载体的旋转方向的下游时，第一或第二载体销轴的输出端在输出支承孔中的运动；图10是透视图，图解了根据第一变型的第一或第二载体销轴的构造的实例；图11是竖向截面图，图解了使用图10中图解的载体销轴的第二载体的构造的实例；图12是透视图，图解了根据第二变型的第一载体的构造的实例；和图13A和13B分别是竖向截面图和不意图，图解了根据第三变型设置有轴向板的第二载体的构造的实例。
具体实施例方式在描述附图中图解的说明性实施方式时，为了清楚起见，使用具体的术语。但是，本专利说明书的公开不意图限于所选的具体术语，并且应当理解每个具体要素包括以相似方式起作用并获得相似结果的所有技术等同物。现參看附图，下面描述本发明的说明性实施方式。在稍后描述的比较实施例、说明性实施方式和示例性变型中，为了简单起见，相同的构造要素如具有相同功能的部件和材料将给予相同的參考数字，并且省略其重复的描述，除非另外地需要。现描述根据说明性实施方式的包括行星齿轮单元80的图像形成装置100的构造和操作。在本说明书中，图像形成装置100是使用中间转印系统的串联式电子照相复印机。图I是竖向截面图，图解了图像形成装置100的构造的实例。图像形成装置100包括设置在图像形成装置100下部的输纸装置200、设置在图像形成装置100上部的扫描仪300、设置在扫描仪300上方的自动送纸器(ADF)400等。在本说明性实施方式中是中间转印带10的图像载体基本上设置在图像形成装置100体部的中间。中间转印带10围绕第一、第二和第三支承棍14、15和16并在图I中沿顺时针方向旋转。在本说明性实施方式中，第三支承辊16是从动辊。将在中间转印带10上形成的墨粉图像转印到记录介质如ー张纸上之后，从中间转印带10除去残留墨粉的带清洁设备17设置在第二支承辊15对面，中间转印带10插入在它们中间。图像形成装置100进ー步包括设置在中间转印带10 —部分对面的图像形成部分20，所述中间转印带10 —部分在第一和第二支承辊14和15之间延伸。在图像形成部分20中，各自形成具体颜色即黄色(Y)、洋红色(M)、青色(C)或黒色⑷图 像的四个图像形成单元18Y、18M、18C和18K(下文统称为图像形成単元18)，沿着中间转印带10的旋转方向并排布置。在本说明性实施方式中为照射设备21的潜像形成单元设置在图像形成部分20的上方。第二转印设备22跨过中间转印带10设置在图像形成部分20的对面。在第二转印设备22中，输送纸张的第二转印带24围绕辊23a和23b。第二转印带24通过中间转印带10压向第三支承辊16。第二转印设备22将在中间转印带10上形成的墨粉图像转印到纸张上。将转印的墨粉图像定影到纸张上的定影设备25在纸张输送方向上提供在第二转印设备22的下游。在定影设备25中，压紧辊27压向定影带26。除了转印墨粉图像到纸张上的功能之外，第二转印设备22还具有输送在其上具有转印的墨粉图像的纸张到定影设备25的功能。代替第二转印带24，转印辊或不接触充电器可布置在第二转印设备22中。图像形成装置100进ー步包括与图像形成部分20平行设置在第二转印设备22和定影设备25下方的倒转单元28。倒转单元28将纸张倒转以便在纸张的两面上形成图像。为了使用图像形成装置100复制文件，首先将文件放在设置于ADF 400的文件台30上。当按下未显示的开始按钮时，位于ADF 400上的文件被输送至扫描仪300的接触玻璃32上，接着驱动扫描仪32。可选地，可打开ADF 400以设置接触玻璃32上的文件。接着关闭ADF400以将文件压向接触玻璃32。在这种情况下，按下开始按钮之后扫描仪300立即被驱动。接下来，驱动第一和第二载体33和34。从设置在第一载体33的光源发射到文件的光被从该文件上反射，并且这样反射的光被引导至第二载体34上，以使用设置在第二载体34上的反射镜进一歩反射光，以便光通过成像透镜35进入读取传感器36。結果，读取传感器36读取该文件的图像数据。同时，通过未显示的驱动源如驱动马达旋转地驱动第三支承辊16。因此，中间转印带10在图I中沿顺时针方向旋转，并且第一和第二支承辊14和15随着中间转印带10旋转而旋转。同吋，图像载体在图I中以逆时针方向旋转，在本说明性实施方式中，图像载体为分别设置在图像形成单元18的光电导体40Y、40M、40C和40K(下文统称为光电导体40)。根据图像数据，光从照射设备21引到被充电器2Y、2M、2C和2K(下文统称为充电器2)均匀充电的光电导体40的表面。因此，分别在光电导体40的表面上形成指定顔色的静电潜像。通过显影设备9Y、9M、9C和9K (下文统称为显影设备9)，用墨粉显影静电潜像，以便分别在光电导体40的表面上形成指定顔色的墨粉图像。应当注意，在本说明性实施方式中，在图像载体是光电导体40的情况下，在图像载体上形成图像的图像形成単元由充电器2、显影设备4和照射设备21组成。同时，在图像载体是中间转印带10的情况下，图像形成单元是图像形成部分20。在光电导体40的表面上如此形成的墨粉图像顺序转印到中间转印带10上并将ー个叠加到另ー个上，以在中间转印带10上形成单个全色墨粉图像。在形成上述全色墨粉图像的同吋，设置在输纸装置200的供纸辊42之一被选择性地旋转，以从ー个叠ー个设置在存纸柜43中的供纸盒44之一供纸。为每个供纸盒44设置的分离辊45 —张ー张地分离纸张，以输送每张纸到供纸路径46。纸张通过输送辊47经供纸路径46输送到ー对套准辊49。该对套准辊49临时停止纸张的输送。可选地，可从手动供纸盘51供纸。在这种情况下，旋转手动供纸辊50以供应储存在手动供纸盘51上的纸张。分离辊52 —张ー张地分离纸以经供纸路径53输送每张纸到ー对套准辊49，以便通过该对套准辊49临时停止纸张的输送。该对套准辊49与在中间转印带10上形成的全色墨粉图像同步旋转，以便全色墨粉图像通过第二转印设备22转印到在中间转印带10和第二转印设备22之间输送的纸张上。在其上具有转印的全色墨粉图像的纸张接着通过第二转印带24输送到定影设备25。在定影设备25中，施加热和压力以将全色墨粉图像定影到纸张上。转换拨(switching pick) 55改变纸张的输送方向，以便在其上具有定影的全色墨粉图像的纸张通过排出辊56被排出到排出盘57。在双面打印期间，转换拨55改变纸张的输送方向，以引导纸张到倒转单元28。通过倒转単元28倒转纸张并被再次引导至在中间转印带10和第二转印设备22之间形成的转印位置。因此，全色墨粉图像通过第二转印设备22从中间转印带10转印到纸张的背面。接着输送纸张到定影设备25，以将纸张背面上的全色墨粉图像以与上述相似的方式定影并通过排出辊56排出到排出盘57。全色墨粉图像从中间转印带10上被转印到纸张上之后，带清洁设备17从中间转印带10除去残留墨粉，以便准备下ー轮通过图像形成部分20进行的图像形成。尽管ー对套准辊49 一般是接地的，但是可选地，可向该对套准辊49施加偏压，以除去纸尘。在单色图像形成期间，光电导体40Y、40M和40C通过未显示的分离单元与中间转印带10分离并且那些光电导体40Y、40M和40C的驱动临时停止。因此，只有光电导体40K接触中间转印带10，以便在光电导体40K的表面上形成的黒色墨粉图像被转印到中间转印带10上。參考图2，现描述根据说明性实施方式的包括行星齿轮单元80的驱动单元I的构造和操作。图2是竖向截面图，图解了包括行星齿轮单元80的驱动单元I的构造的实例。每个具有相同构造的相应驱动単元I驱动光电导体40。所以，下文只显示ー个作为代表性例子的驱动单元I而没有每个表示墨粉顔色的后缀Y、C、M和K。应当注意，驱动单元I不仅可适用于光电导体40而且还可适用于旋转体，例如驱动中间转印带10的第三支承辊16。两个都旋转地支承光电导体40的滚筒凸缘40A和滚筒轴40C固定于光电导体40的轴向末端。滚筒轴40C由安装在光电导体单元4的滚筒轴承40B旋转地支承，所述光电导体单元4容纳光电导体40、充电器2、显影设备9、清洁设备、中和设备等。滚筒轴40C还 由设置在图像形成装置100的侧板150的轴承150A旋转地支承，以便将扭矩从由驱动侧板74支承的行星齿轮单元80的输出轴经圆柱形轴75输送到滚筒轴40C。滚筒单元4可分开地结合侧板150，并且一旦和侧板150结合，通过未显示的引导部件引导至预定位置。配置圆柱形轴75以便滚筒轴40C容易地和圆柱形轴75结合或分开，从而方便更换光电导体40。行星齿轮单元80用螺丝71固定于驱动侧板74。在行星齿轮单元80中，外齿轮84经外齿轮凸缘94用螺丝70固定于马达凸缘76，以便不可旋转，參考图3稍后描述所述外齿轮凸缘94。马达73固定于和固定外齿轮84的表面相反的马达凸缘76的表面。因此，外齿轮84固定于马达凸缘76并与马达73分开。用于驱动单元I的行星齿轮单元80具有2KH型两段结构，如在图3中所图解的。结果，广泛使用的外转子DC马达用于设定最佳减速比，从而实现高效和精确驱动控制。图3是竖向截面图，图解了 行星齿轮单元80的构造的实例。在普通2KH型行星齿轮机构中的每段包括太阳轮、多个行星齿轮、支承多个行星齿轮围绕太阳轮进行轨道运动或公转的载体、和具有向内齿的外齿轮。太阳轮的旋转、行星齿轮围绕太阳轮的公转(或载体的旋转)和外齿轮的旋转之一保持固定，并且两个其余要素(component)之ー是向行星齿轮机构提供功率的输入，而后ー个要素是从该机构接收功率的输出。取决于上述三个要素如何分配，实现多种减速比的设置和齿轮旋转和公转方向的转换。2KH型两段行星齿轮机构归类为具有多个2KH型行星齿轮机构的复合行星齿轮机构，并且多个2KH型行星齿轮机构的每个包括三个參考轴。三个參考轴的两个彼此连接而余下的參考轴保持固定。彼此连接的两个參考轴之一用作输入轴或输出轴。在行星齿轮单元80中用于第一段的第一太阳轮82，作为单个整合単元，提供给设置在马达73的输出轴Ml的行星齿轮单元80的输入轴。每个啮合第一太阳轮82和固定于外齿轮凸缘94的外齿轮84两者的第一行星齿轮85,由第一载体86支承，以分别围绕第一太阳轮82公转。第一行星齿轮85以相等间距沿着外齿轮84的内周布置在外齿轮84中，目的是使旋转平衡和扭矩分布均衡。在本说明性实施方式中，三个第一行星齿轮85以相等间距沿着外齿轮84的内周设置在外齿轮84中，如在图4A中所图解。图4A是透视图，图解了包括在行星齿轮单元80中的第一载体86的构造的实例。在啮合第一太阳轮82以围绕它们自身的轴旋转的同时，第一行星齿轮85还啮合外齿轮84以在外齿轮84中围绕第一太阳轮82公转。换句话说，每个第一行星齿轮85在内轨道中啮合第一太阳轮82以及在外轨道中啮合外齿轮84，同时围绕第一太阳轮82公转。可旋转地支承第一行星齿轮85的第一载体86通过第一行星齿轮85围绕第一太阳轮82的公转，以相对于第一太阳轮82的旋转减小的速度旋转，以便获得第一段的減速比。行星齿轮单元80的第二段包括设置在第一段的第一载体86的旋转中心的第二太阳轮87。因此，第二太阳轮87是在行星齿轮单元80中第二段的输入并通过第一载体86的旋转而旋转。没有旋转地支承第一载体86的支承体。所以，第一载体86漂浮地旋转。在啮合第二太阳轮87以围绕它们自身的轴旋转的同时，四个第二行星齿轮88还啮合在行星齿轮单元80中用于第一段和第二段两者的外齿轮84，以在外齿轮84中围绕第ニ太阳轮88公转。换句话说，每个第二行星齿轮88在内轨道中啮合第二太阳轮87以及在外轨道中啮合外齿轮84，同时围绕第二太阳轮87公转。可旋转地支承第二行星齿轮88的第二载体89通过第二行星齿轮88围绕第二太阳轮87的公转，以相对于第二太阳轮87的旋转减小的速度旋转，以便获得第二段的減速比。输出单元在第二段，即行星齿轮单元80的最后段，提供给第二载体89，并且在圆柱形轴75的内周形成花键内齿75a，如在图4B中所图解。图4B是透视图，图解了包括在行星齿轮单元80中的第二载体89的构造的实例。光电导体40的滚筒轴40C设置了花键外齿，以形成啮合圆柱形轴75的花键内齿75a的花键部分91。在本说明性实施方式中，花键部分91用作输出单元。通过下面公式I计算2KH型行星齿轮单元80中获得的減速比，其中第一和第二太阳轮82和87的每ー个的齿数量是Za，第一和第二行星齿轮85和88的每ー个的齿数量是Zb，并且外齿轮84的齿数量是Zc。下面公式I中后缀“I”和“ 2”分别指行星齿轮单元80
的第一段和第二段。[公式 I]减速比=ZalバZal+Zcl) XZa2/(Za2+Zc2)马达73的输出轴Ml由马达凸缘76经两个轴承支承，以支承为DC无刷马达转子的外型转子。马达73未显示的定子芯、马达驱动电路基片93等也设置在马达凸缘76。具有外齿轮84的外齿轮凸缘94用未显不的螺丝固定于马达凸缘76。可选地,夕卜齿轮凸缘94和马达凸缘76可一起形成为单个整合単元。马达凸缘76由具有约5mm厚的金属板形成以提供足够的强度。第一太阳轮82形成在马达73的输出轴Ml中。为了确保第一太阳轮82和外齿轮84精确的同轴对准，外齿轮84和马达凸缘76通过配合结构(mating structure)的哨合彼此相对布置。端盖92用未显示的螺丝设置在外齿轮84的与马达凸缘76相反的末端。当安装行星齿轮单元80到驱动侧板74时，端盖92防止每个设置在外齿轮84中的第一和第二行星齿轮85和88、第一和第二载体86和89以及圆柱形轴75从外齿轮84脱离。端盖92和圆柱形轴75之间有足够的间隙以便端盖92不旋转地支承第二载体89并且第二载体89漂浮地旋转。滚筒凸缘40A固定于光电导体40的末端并且可与光电导体40—起旋转。由设置在容纳光电导体40的滚筒单元4的滚筒轴承40B旋转地支承滚筒轴40C。如之前所描述，滚筒単元4可分开地结合图像形成装置100的侧板150并且当与侧板150结合时通过引导元件被引导至预定的位置。侧板150具有滚筒轴承40B插入其中的轴承150A,并且滚筒单元4通过两个未显示的定位销相对于侧板150布置。滚筒轴承40B的支承部分和侧板150使用配合结构彼此配合，以确保光电导体40和包括在驱动单元I中的行星齿轮单元80的轴向精确度。在滚筒轴40C和圆柱形轴75彼此配合的配合部分处,滚筒轴40C和圆柱形轴75分别具有花键形状，即花键部分91和花键内齿75a。因此，光电导体40的滚筒轴40C通过简单地在光电导体40的轴方向上从侧板150拉出滚筒单元4，可与设置在第二载体89的圆柱形轴75分开。换句话说，滚筒轴40C用作输出单元的花键部分91容易地与第二载体89结合或分开。花键齿轮的结合用于将滚筒轴40C与设置在第二载体89的输出行星齿轮单元80扭矩的圆柱形轴75结合，从而进一歩降低由行星齿轮的偏心误差造成的旋转波动。結果，光电导体40的旋转速度波动显著降低，从而提供高质量的图像。如在图4A中所图解，第一载体86在每个载体销轴81的两端通过两个侧板支承第ー载体销轴81，其每个支承第一行星齿轮85，所述两个侧板即更靠近光电导体40布置的输出侧板86a和与输出侧板86a相 对布置并更靠近马达73的输入侧板86b。输出和输入侧板86a和86b分别通过三个载体支承86c彼此固定,所述三个载体支承86c提供在三个第一行星齿轮85之间。第一行星齿轮85围绕第一太阳轮82的公转使第一载体86旋转，以输送扭矩至同轴设置在第一载体86的输出侧板86a的第二太阳轮87。如在图4B中所图解，第二载体89具有与如在图4A中所图解的第一载体86相同的构造，除了提供了四个第二行星齿轮88、四个第二载体销轴83和四个载体支承89c。另夕卜，圆柱形轴75同轴设置在第二载体89的输出侧板89a。应当注意，在图4B中，參看数字89b指第二载体89的输入侧板。在每个第一和第二载体销轴81和83中产生用于使第一和第二载体86和89旋转的径向上的载荷。当姆个第一和第二载体销轴81和83仅在其一端被支承时,第一和第二载体销轴81和83因为径向上的载荷容易倾斜，从而降低扭矩的精确输送。尤其，当第一和第二载体销轴81和83分别所固定的第一和第二载体86和89由树脂形成时，第一和第二载体销轴81和83容易傾斜。在本说明性实施方式中，每个第一和第二载体销轴81和83在其两端支承，如上所述。因此，即使当第一和第二载体86和89由树脂形成时，第一和第ニ载体销轴81和83被防止傾斜，从而精确输送扭矩。另外，使用注射成型形成树脂的第一和第二载体86和89以降低的成本实现了大規模生产。图5A是示意图，图解了从输出侧板86a看第一载体86构造的实例。图5B是示意图，图解了从输入侧板86b看第一载体86构造的实例。图6是图解了第一载体销轴81构造的实例的透视图。如在图5A中所图解,第一载体86的输出侧板86a具有三个以相等间距在第一载体86旋转方向上布置的D形第一支承部分，其在本说明性实施方式中是三个输出支承孔86d。每个载体销轴81的第一被支承部分分别插入支承孔86d，所述第一被支承部分在本说明性实施方式中是每个第一载体销轴81的输出端。每个D形输出支承孔86d的环形部分的顶端在第一载体86的旋转方向上位于最下游侧，并且每个D形输出支承孔86d的线性部分位于最上游侧。如在图5B中所图解，第一载体86的输入侧板86b具有在第一载体86旋转方向上以相等间距布置的三个第二支承部分，其在本说明性实施方式中为输入支承孔86e。在本说明性实施方式中为每个第一载体销轴81输入端的第二被支承部分被分别插入输入支承孔86e,以由输入支承孔86e支承。每个输入支承孔86e具有直径稍微比第一载体销轴81的直径大的环形。可选地，为了防止第一载体销轴81从输入支承孔86e的脱落并增强位置精度，使用输入支承孔86e的紧密配合公差，第一载体销轴81可分别配合入输入支承孔86e。如在图6中所图解，考虑到必要的硬度和对第一行星齿轮85的滑动性，每个第一载体销轴81为圆柱形并且由金属形成。因此，即使当第一载体销轴81在径向上被第一行星齿轮85压制时可防止第一载体销轴81的弯曲和变形，并且第一行星齿轮85围绕它们自身的轴精确旋转。具体地，切割金属圆棒，并且经历无心磨削的金属棒外周不再加工即使用，或进行车削以实现需要的精度。使用铣床为每个第一载体销轴81的输出端提供截断，以便输出端的截面为D形。另外，根据需要，第一载体销轴81被镀覆或淬火。每个第一载体销轴81的D形输出端被插入输入支承孔86e并且在轴向上移动以啮合输出支承孔86d。
图7A是示意图，图解了从输出侧板89a看第二载体89构造的实例。图7B是示意图，图解了从输入侧板89b看第二载体89构造的实例。以与第一载体86相似的方式，在第二载体89的输出侧板89a上形成以支承每个第二载体销轴83输出端的四个输出支承孔89d的每ー个也具有D形截面，如在图7A中所图解。每个D形输出支承孔89d环形部分的顶端位于第二载体89旋转方向的最下游侧。如在图7B中所图解，在第二载体89的输入侧板89b上形成以支承每个第二载体销轴83的输入端的四个输入支承孔89e的每ー个也以与第一载体86相似的方式具有环形。应当注意，第二载体销轴83具有与在图6中所图解的第一载体销轴81相同的结构。
第一和第二载体86和89由树脂形成，并且使用注射成型或类似方法，侧板86a和86b或89a和89b和载体支承86c或89c分别与第一或第二载体86或89 —起形成为单个整合単元。输出支承孔86d或89d和输入支承孔86e或89e都通过设置在模子的单个中心销形成。因此，输出支承孔86d或89d和输入支承孔86e或89e精确地形成，以便连接每个输出支承孔86d或89d和输入支承孔86e或89e的中心的线与第一或第二载体86或89的轴平行。因为第一或第二行星齿轮85或88在其轴上靠着第一或第二载体销轴81或83滑动地旋转，在第一和第二行星齿轮85和88旋转方向上，在第一和第二载体销轴81和83上产生カ。另外，第一或第二行星齿轮85或88围绕第一或第二太阳轮82或87的公转在径向上推动第一或第二载体销轴81或83，以使第一或第二载体86或89经由第一或第二载体销轴81或83旋转。因此，第一载体销轴81和第一行星齿轮85之间或第二载体销轴83和第二行星齿轮88之间的接触压カ增加，从而增加了它们之间的摩擦力。因此，使第一或第二载体销轴81或83旋转的力増加，可能导致第一或第二载体销轴81或83的旋转。第一或第二载体销轴81或83的旋转改变第一或第二行星齿轮85或88和第一或第二载体销轴81或83之间的滑动阻カ以及第一或第二行星齿轮85或88在其轴上的旋转速度，从而可能降低旋转精度。但是，在本说明性实施方式中，姆个第一和第二载体销轴81和83的输出端和输出支承孔86d和89d的截面为D形，从而防止第一和第二载体销轴81和83的旋转。结果，行星齿轮单元80精确地旋转。现描述每个第一和第二载体销轴81和83的D形输出端的加工精确度。形成每个第一和第二载体销轴81和83的金属圆棒经历无心磨削以便精确提供每个第一和第二载体销轴81和83的外径。可选地，车削可用于实现第一和第二载体销轴81和83的高精确加工。即使考虑由于大規模生产的质量变化，无心磨削和车削二者可降低精加工误差至不大于ΙΟμπι。但是，用于为每个第一和第二载体销轴81和83的输出端提供截断的铣削不能实现如车削ー样精确的加工。因此，在每个第一和第二载体销轴81和83的D形输出端的环形部分的中心和线性部分81a或83a之间的距离h存在精加工误差，如在图8中所图解。结果，考虑到由于大規模生产的质量变化，每个第一或第二载体销轴81或83的D形输出端的环形部分的顶端和线性部分81a或83a之间的距离L相差约50 μ m。在每个输出支承孔86d和89d的形状与每个第一和第二载体销轴81和83的输出端具有基本上相同的尺寸，以使每个第一和第二载体销轴81和83的输出端分别配合进入输出支承孔86d和89d的情况下，每个第一和第二载体销轴81和83的输出端可不被插入输出支承孔86d和89d。所以，在本说明性实施方式中，考虑线性部分81a或83a精加工误差的最大尺寸，确定每个输出支承孔86d和89d的尺寸，以使每个第一和第二载体销轴81和83的输出端分别与输出支承孔86d和89d宽松啮合。結果，每个第一和第二载体销轴81和83的输出端被确保分别插入输出支承孔86d和89d。但是，在这种情况下，分别在每个第一或第ニ载体销轴81或83的D形输出端中的线性部分81a或83a和每个输出支承孔86d或89d的线性部分之间形成作为误差的空隙e，如在图8中所图解。第一和第二行星齿轮85和88通过与固定外齿轮84的啮合反作用力分别围绕第一和第二太阳轮82和87公转，并且使第一和第二行星齿轮85和88公转的カ经第一和第ニ载体销轴81和83被输送至第一和第二载体86和89,以分别使第一和第二载体86和89旋转。结果，力在第一和第二行星齿轮85和88公转方向上(或第一和第二载体86和89的旋转方向上)施加到第一和第二载体销轴81和83。此时，当D形输出支承孔86d和89d的线性部分分别在第一和第二载体86和89的旋转方向上位于下游时，第一和第二载体销 轴81和83的输出端沿着在图9中箭头D所指示的方向朝着D形输出支承孔86d和89d的线性部分移动。因此，第一和第二载体销轴81和83傾斜，从而降低第一和第二行星齿轮85和88的旋转精度。第一和第二载体销轴81和83的输出端在输出支承孔86d和89d中的移动量根据线性部分81a和83a的精加工误差而变化。相对而言，第一和第二载体销轴81和83的输入端被精确形成为圆形并且很少分别在输入支承孔86e和89e中移动。即使当第一和第二载体销轴81和83的输入端在输入支承孔86e和89e中移动时,输入端的移动量基本上不变。因此，由于线性部分81a和83a精加工误差引起的第一和第二载体销轴81和83输出端的移动量的波动使第一和第二载体销轴81和83倾斜线性部分81a和83a精加工误差的量，从而降低第一和第二行星齿轮85和88和行星齿轮单元80的旋转精度。在本说明性实施方式中，提供输出支承孔86d和89d以支承第一和第二载体销轴81和83，以便第一和第二载体销轴81和83的D形输出端的线性部分81a和83a分别与第一和第二载体86和89的旋转方向垂直地布置。结果，第一和第二载体销轴81和83的D形输出端的环形部分顶端分别在第一和第二载体86和89旋转方向上位于最下游侧，如在图5A和7A中所图解。具体地，每个D形输出支承孔86d和89的环形部分顶端在第一和第ニ载体86和89旋转方向上位于最下游侧。因此，输出支承孔86d和89d支承第一和第二载体销轴81和83的输出端，以便每个第一和第二载体销轴81和83的D形输出端的环形部分顶端分别在第一和第二载体86和89的旋转方向上位于最下游侧。结果，在第一和第ニ行星齿轮85和88分别围绕太阳轮82和87公转期间，力在由图8中箭头C所指示的方向上施加到第一和第二载体销轴81和83。第一和第二载体销轴81和83的D形输出端的环形部分被精确加工，其中环形部分的半径R具有较小的尺寸误差。所以，即使当考虑第一和第二载体销轴81和83的输出端中环形部分的最大精加工误差，确定输出支承孔86d和89d的环形部分的半径尺寸时,在第一和第二载体销轴81和83的环形部分和输出支承孔86d和89d中环形部分之间分别仅存在稍微的空隙。结果，在图8中箭头C所指示的方向上施加到第一和第二载体销轴81和83的カ很少移动第一和第二载体销轴81和83的输出端。因此，第一和第二载体销轴81和83被防止倾斜,从而使第一和第二行星齿轮85和88精确旋转。此外，在本说明性实施方式中，输出支承孔86d和89d为D形，并且第一和第二载体销轴81和83通过分别从输入支承孔86e和89e插入第一和第二载体销轴81和83而被设置在第一和第二载体86和89。第一载体86的输出侧板86a具有从其突出的输出单元——即第二太阳轮87——以输出第一载体86的扭矩。第二载体89的输出侧板89a也具有从其突出的输出单元——即圆形轴75——以输出第二载体89的扭矩。因此，当第一和第二载体销轴81和83被配置为分别从输出侧板86a和89a插入第一和第二载体86和89吋，从输出侧板86a和89a突出的输出单元可防止第一和第二载体销轴81和83分别插入第一和第二载体86和89。相对而言,在本说明性实施方式中，第一和第二载体销轴81和83被配置为分别从输入侧板86b和89b插入第一和第二载体86和89。因此,与第一和第ニ载体销轴81和83配置为分别从输出侧板86a和89a插入的情况相比,第一和第二载体销轴81和83的安装是方便的。图10是透视图，图解了根据第一变型的第一或第二载体销轴181或183构造的实例。图11是竖向截面图，图解了使用在图10中所图解的第二载体销轴183的第二载体89构造的实例。在图10中图解的第一或第二载体销轴181或183在其输出端具有台阶部分181b 或183b，以减小输出端的直径。输出端被铣削成D形。图10中參看数字181a和183a分别指第一和第二载体销轴181和183的D形输出端的线性部分。如在图11中所图解，当第二载体销轴183插入第二载体89的输出和输入支承孔89d和89e时，第二载体销轴183的台阶部分183b与第二载体89的输出侧板89a接触，从而在轴向上布置第二载体销轴183。另外，姆个第一和第二载体销轴181和183的输出端减小的直径有利于第一和第ニ载体销轴181和183分别插入输入支承孔86e和89e。此外，输出支承孔86d和89d比输入支承孔86e和89e小。所以，用于形成输出支承孔86d和89d和输入支承孔86e和89e的模子中心销具有这样的形状，其中用于形成输出支承孔86d和89d的部分与用于形成输入支承孔86e和89e的部分相比具有减小的直径。因此，一旦移去模子中心销，模子中心销对每个输入支承孔86e和89e内周的滑动载荷可被减小，从而增加模子中心销的耐久性。图12是透视图，图解了根据第二变型的第一载体186构造的实例。根据第二变型的第一载体186具有支承第一载体销轴81的U形槽。具体地，啮合第一载体销轴81的U形啮合槽186d和186e在第一载体186的旋转方向上以相等间距在三个位置分别设置在第一载体186的输出侧板186a和输入侧板186b中。啮合槽186d和186e啮合每个支承第一行星齿轮85的第一载体销轴81，以便每个第一载体销轴81由第一载体186在其两端支承。应当注意，图12中的參看数字186c指三个位置上设置在第一行星齿轮85之间的载体支承，并且第二载体89可具有与在图12中所图解的相同构造。图13A和13B是竖向截面图和示意图，分别图解了根据第三种变型的第二载体89构造的实例。在第三种变型中，第二载体89进ー步包括在本变型中为环形轴向板95的制动器，其防止第二载体销轴183从输出支承孔89d脱落。应当注意，在图13中所图解的构造中使用在图10中图解的第二载体销轴183。另外，第一载体86可具有与在图13A和13B中图解的第二载体89相同的构造。当每个第二行星齿轮88具有螺旋结构时，第二载体销轴183由于作用于第二行星齿轮88的推力容易从第二载体89脱落。当该推力在扭矩输出方向上作用于第二行星齿轮88时，第二载体销轴183的输出端中的台阶部分183b接触第二载体89的输出侧板89a，以便第二载体销轴183在推力方向上的移动被限制，从而防止第二载体销轴183从第二载体89脱落。但是，当推力在扭矩输出方向上作用于第二行星齿轮88时，第二载体销轴183的输出端可从输出支承孔89d脱落。所以，如在图13A和13B中所图解的，环形轴向板95与第ニ载体销轴183的输入端相对布置，以防止第二载体销轴183从第二载体89的输出支承孔89d脱落。加工环形轴向板95以叠加到第二载体销轴183的输入端并固定于第二载体89的输入侧板89b。轴向板95可用螺丝、胶或通过热堵缝固定于输入侧板89b。在图13A和13B中所图解的实例中，轴向板95通过热堵缝固定于输入侧板89b。具体地，由树脂形成的第二载体89在两个不同的位置具有树脂螺栓891，以通过热堵缝固定轴向板95。另外，两个插入孔分别设置在轴向板95，与螺栓891相対。螺栓891被插入插入孔以将轴向板95固定于输入侧板89b。接着从轴向板95突出的螺栓891通过加热熔化，以形成旋锻部分892，以便轴向板95通过热堵缝固定于输入侧板89b。尽管在图13A和13B中所图解的实例中，在两个位置上被固定于输入侧板89b，但可选地，轴向板95可在第二载体销轴183之间的共四个位置被固定于输入侧板89b。 第二载体销轴183从第二载体89的输入侧板89b突出以接触轴向板95，如在图13A中所图解。因此，可通过轴向板95防止第二载体销轴183在推力方向上的移动，从而为第二载体89提供第二载体销轴183而在推力方向上没有松动。另外，为第二载体89提供轴向板95防止第二载体销轴183在轴向板95上滑动。因此，确保第二载体89旋转。因此，根据说明性实施方式，行星齿轮单元80的使用可精确驱动图像载体如光电导体40和中间转印带10，从而提供更高质量的图像。在本公开和所附权利要求的范围内不同说明性实施方式的要素和/或特征可彼此结合和/或彼此替换。虽然这样描述了说明性实施方式，但显然可对它们以多种方式进行改变。这种举例不应被认为脱离本发明的范围，并且所有对本领域技术人员显而易见的这些意图包括在权利要求的范围内。组成元件的数量和它们的位置、形状等不限于用于实施在附图中图解的方法的任何结构。
权利要求
1.行星齿轮单元，其包括 太阳轮，其通过来自驱动源的扭矩可旋转； 外齿轮，其与所述太阳轮同轴布置； 多个行星齿轮，其以相等间距沿着所述外齿轮的内周布置在所述外齿轮中，以分别啮合所述太阳轮和所述外齿轮； 载体销轴，其可旋转地支承所述多个行星齿轮的每ー个，所述载体销轴的至少第一端在截面上由环形部分和线性部分构成，以形成第一被支承部分；和 载体，其与所述太阳轮和所述外齿轮可同轴旋转，以支承所述载体销轴的两端，所述载体具有第一支承部分，其啮合或配合所述第一被支承部分以支承所述第一被支承部分，所述第一支承部分被形成来将所述第一被支承部分的所述环形部分布置在所述载体的旋转方向上所述线性部分的下游。
2.根据权利要求I所述的行星齿轮单元，其中所述第一支承部分支承所述第一被支承部分，以将所述第一被支承部分的所述线性部分与所述载体的旋转方向垂直地布置。
3.根据权利要求I所述的行星齿轮单元，其中 所述载体销轴由金属形成；并且 所述多个行星齿轮和所述载体由树脂形成。
4.根据权利要求I所述的行星齿轮单元，其中 所述第一支承部分在截面上是由环形部分和线性部分构成的孔；并且 所述第一支承部分的所述环形部分在所述载体的旋转方向上设置在最下游侧。
5.根据权利要求4所述的行星齿轮单元，其中所述第一支承部分的所述环形部分的顶端在所述载体的旋转方向上设置在最下游侧。
6.根据权利要求5所述的行星齿轮单元，其中 所述载体进ー步包括由孔形成的第二支承部分并且相对于所述第一支承部分设置，所述第二支承部分支承所述载体销轴的相对于所述第一端的第二端；并且 所述载体销轴被从所述第二支承部分在轴向上插入，以安装所述第一被支承部分到所述第一支承部分。
7.根据权利要求6所述的行星齿轮单元，其中支承所述第一被支承部分的所述第一支承部分设置在所述载体的输出侧。
8.根据权利要求6所述的行星齿轮单元，进ー步包括相对于所述载体销轴的所述第二端设置的制动器，以防止所述载体销轴从所述载体脱落。
9.根据权利要求8所述的行星齿轮单元，其中所述载体销轴的所述第二端接触所述制动器。
10.根据权利要求I所述的行星齿轮单元，其中所述载体销轴的所述第一被支承部分具有减小直径的台阶部分。
11.图像形成装置，其包括 图像载体； 驱动单元，其可旋转地驱动所述图像载体； 行星齿轮单元，其与所述图像载体和所述驱动单元连接，以从所述驱动单元输送被所述行星齿轮单元减小的扭矩至所述图像载体，所述行星齿轮单元包括太阳轮，其通过所述扭矩可旋转； 外齿轮，其与所述太阳轮同轴布置； 多个行星齿轮，其以相等间距沿着所述外齿轮的内周布置在所述外齿轮中，以分别啮合所述太阳轮和所述外齿轮； 载体销轴，其可旋转地支承所述多个行星齿轮的每ー个，所述载体销轴的至少第一端在截面上由环形部分和线性部分构成，以形成第一被支承部分；和 载体，其与所述太阳轮和所述外齿轮可同轴旋转，以支承所述载体销轴的两端，所述载体具有啮合或配合所述第一被支承部分以支承所述第一被支承部分的第一支承部分，所述第一支承部分被形成来将所述第一被支承部分的所述环形部分布置在所述载体的旋转方向上所述线性部分的下游；和 图像形成単元，其在所述图像载体上形成图像。
12.根据权利要求11所述的图像形成装置，其中所述行星齿轮单元设置为两段。
全文摘要
本发明的名称是行星齿轮单元和包括行星齿轮单元的图像形成装置。行星齿轮单元包括太阳轮，其通过来自驱动源的扭矩可旋转；外齿轮，其与太阳轮同轴布置；多个行星齿轮，其以相等间距沿着外齿轮的内周布置在外齿轮中，以啮合太阳轮和外齿轮；载体销轴，其可旋转地支承多个行星齿轮的每一个；和载体，其与太阳轮和外齿轮可同轴旋转，以支承载体销轴的两端。载体销轴的至少第一端由环形部分和线性部分构成，以形成第一被支承部分。载体包括第一支承部分，其支承第一被支承部分并且被形成来将第一被支承部分的环形部分布置在载体旋转方向上线性部分的下游。
文档编号G03G15/00GK102628491SQ201210021408
公开日2012年8月8日 申请日期2012年1月31日 优先权日2011年2月1日
发明者前田康广, 宫胁胜明, 岩田信夫, 松田裕道, 清水圭祐, 渡边哲夫 申请人:株式会社理光