JP5819869B2 - ベルト駆動機構、ベルト駆動装置、及びプーリー - Google Patents

Description

本発明は、ベルト駆動機構、ベルト駆動装置、及びプーリーに関する。

一般に、プリンターや複合機等のベルト駆動装置は、回転駆動力を伝達するための回転伝達機構としてベルト駆動機構を備えている。ベルト駆動機構は、駆動プーリーと、従動プーリーと、これらのプーリーに巻き掛けられた無端状のベルトとを有している。また、ベルトを剛性が高い金属材料によって形成することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献２には、ベルトの蛇行を抑制するために、該ベルトを支持するプーリーの傾きを制御することが教示されている。

特開２０１１−２４８３０３号公報 特開２０１１−１１８３２６号公報

しかし、ベルトの蛇行を生じさせる要因は、例えば、ベルトの伸びや、プーリーとベルトとの接触面の摩耗、及び、プーリーのミスアライメントなど多岐にわたる。

したがって、上記特許文献１に示すように、単にプーリーの外周面をクラウニング形状とするだけでは、走行中のベルトの蛇行を効果的に抑制することは難しい。

そこで、上記特許文献２に示すように、ベルトが蛇行しないようにプーリーの傾きをベルトの走行状況に応じて制御することも考えられる。しかし、かかる制御を実現するためには専用のコントローラーが必要になり、コスト増加を招くという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その主たる目的とするところは、ベルトの蛇行を防止することにある。

本発明に係るベルト駆動機構は、複数のプーリーと、上記複数のプーリーに巻き掛けられると共に金属材料からなるベルトとを備えている。そして、上記複数のプーリーのうち少なくとも１つのプーリーの外周面には、プーリー径方向の外側に膨らむ膨出部が全周に亘って形成されており、上記膨出部のプーリー径方向の線膨張係数は、該膨出部のプーリー幅方向において異なっており、上記膨出部は、プーリー幅方向の中央部において両端部よりもプーリー径方向の外側への膨出量が大きくなるように形成され、上記膨出部のプーリー径方向の線膨張係数は、該膨出部のプーリー幅方向の中央部において両端部よりも大きい。

本発明に係るベルト駆動装置は、上記ベルト駆動機構を備えている。

本発明に係るプーリーは、外周面にベルトが巻き掛けられるものである。そして、上記外周面には、プーリー径方向外側に膨らむとともにプーリー周方向に延びる膨出部が形成され、上記膨出部のプーリー径方向の線膨張係数は、該膨出部のプーリー幅方向において異なっており、上記膨出部は、プーリー幅方向の中央部において両端部よりもプーリー径方向の外側への膨出量が大きくなるように形成され、上記膨出部のプーリー径方向の線膨張係数は、該膨出部のプーリー幅方向の中央部において両端部よりも大きい。

本発明によれば、ベルトの蛇行を防止することができる。

本実施形態におけるベルト駆動装置としてのレーザープリンターの概略構成を示す断面図である。 本実施形態におけるベルト駆動機構及びベルト駆動装置の構成を示す正面図である。 ベルト駆動機構の構成を示す側面図である。 従動プーリー及びベルトの一部を拡大して示す、プーリー径方向から見た図である。 他の従動プーリーの一部を拡大して示す、プーリー径方向から見た図である。 図２のVI-VI線断面図である。 他の従動プーリーの一部を拡大して示す、プーリー径方向から見た図である。 他の実施形態を示す図６相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
《実施形態》

＜レーザープリンター＞

図１は、本実施形態におけるベルト駆動装置としてのレーザープリンター１の概略構成を示す断面図である。

レーザープリンター１は、図１に示すように、箱状のプリンター本体２と、手差し給紙部６と、カセット給紙部７と、画像形成部８と、定着部９と、排紙部１０とを備えている。そうして、レーザープリンター１は、プリンター本体２内の搬送路Ｌに沿って用紙を搬送しながら、不図示の端末等から送信される画像データに基づいて用紙に画像を形成するように構成されている。

手差し給紙部６は、プリンター本体２の１つの側部に開閉可能に設けられた手差しトレイ４と、プリンター本体２の内部に回転可能に設けられた手差し用の給紙ローラー５とを有している。

カセット給紙部７は、プリンター本体２の底部に設けられている。カセット給紙部７は、互いに重ねられた複数の用紙を収容する給紙カセット１１と、給紙カセット１１内の用紙を１枚ずつ取り出すピックローラー１２と、取り出された用紙を１枚ずつ分離して搬送路Ｌへと送り出すフィードローラー１３及びリタードローラー１４とを備えている。

画像形成部８は、プリンター本体２内におけるカセット給紙部７の上方に設けられている。画像形成部８は、プリンター本体２内に回転可能に設けられた像担持体である感光ドラム１６と、感光ドラム１６の周囲に配置された帯電器１７と、現像部１８と、転写ローラー１９及びクリーニング部２０と、感光ドラム１６の上方に配置された光走査装置であるレーザースキャナユニット（ＬＳＵ）３０と、トナーホッパー２１とを備えている。感光ドラム１６は、ベルト駆動機構４０によって駆動制御される。そうして、画像形成部８は、手差し給紙部６又はカセット給紙部７から供給された用紙に画像を形成するようになっている。

尚、搬送路Ｌには、送り出された用紙を、一時的に待機させた後に所定のタイミングで画像形成部８に供給する一対のレジストローラー１５が設けられている。

定着部９は、画像形成部８の側方に配置されている。定着部９は、互いに圧接されて回転する定着ローラー２２及び加圧ローラー２３を備えている。そうして、定着部９は、画像形成部８で用紙に転写されたトナー像を当該用紙に定着させるように構成されている。

排紙部１０は、定着部９の上方に設けられている。排紙部１０は、排紙トレイ３と、排紙トレイ３へ用紙を搬送するための一対の排紙ローラー２４と、排紙ローラー対２４へ用紙を案内する複数の搬送ガイドリブ２５とを備えている。排紙トレイ３は、プリンター本体２の上部に凹状に形成されている。

レーザープリンター１が画像データを受信すると、画像形成部８において、感光ドラム１６が回転駆動されると共に、帯電器１７が感光ドラム１６の表面を帯電させる。

そして、画像データに基づいて、レーザー光がレーザースキャナユニット３０から感光ドラム１６へ出射される。感光ドラム１６の表面には、レーザー光が照射されることによって静電潜像が形成される。感光ドラム１６上に形成された静電潜像は、現像部１８で現像されることにより、トナー像として可視像となる。

その後、用紙は、転写ローラー１９により感光ドラム１６の表面に押し付けられる。そのことにより、用紙に感光ドラム１６のトナー像が転写される。トナー像が転写された用紙は、定着部９において定着ローラー２２と加圧ローラー２３とにより加熱及び加圧される。その結果、トナー像が用紙に定着する。

＜ベルト駆動機構＞

次に、上記レーザープリンター１に設けられたベルト駆動機構４０について説明する。図２は、本実施形態におけるベルト駆動機構４０の構成を示す正面図である。図３は、ベルト駆動機構４０の構成を示す側面図である。

図２及び図３に示すように、ベルト駆動機構４０は、複数のプーリー５０と、その複数のプーリー５０に巻き掛けられた無端状のベルト４５とを備えている。

複数のプーリー５０には駆動プーリー４２及び従動プーリー４３が含まれる。本実施形態のベルト駆動機構４０は、例えば１つの駆動プーリー４２と１つの従動プーリー４３とを有している。

ベルト駆動機構４０は、駆動プーリー４２を回転駆動するモーター４４を有している。モーター４４は保持部材４６によって保持されている。また、モーター４４の出力軸（図示省略）は、保持部材４６によって回転自在に支持されている。

駆動プーリー４２は、モーター４４の上記出力軸に連結固定されている。
例えば、駆動プーリー４２は金属材料によって形成されている。一方、従動プーリー４３は、金属との摺動に耐え得る硬質の樹脂によって形成されている。

従動プーリー４３は、当該従動プーリー４３の回転軸である出力軸４７を有している。出力軸４７の一端側は、保持部材４６によって回転自在に支持されている。一方、出力軸４７の他端側には、感光ドラム１６の軸部材４８が連結されている。

こうして、モーター４４の駆動力は、駆動プーリー４２、ベルト４５、従動プーリー４３、従動プーリー４３の出力軸４７、及び感光ドラム１６の軸部材４８を介して、感光ドラム１６へ伝達される。そのことによって、感光ドラム１６はベルト駆動機構４０によりベルト駆動制御される。

ここで、ベルト４５は、金属材料によって形成されている。ベルト４５は、例えばマルテンサイト系やオーステナイト系等のステンレスによって形成することが好ましい。

図４は、従動プーリー４３及びベルト４５の一部を拡大して示す正面図である。図４に示すように、ベルト駆動機構４０は、ベルト４５の幅をＹとし、複数のプーリー５０における外周面の幅をＢとしたときに、Ｙ≧０．５Ｂの関係式を満たしている。言い換えれば、ベルト４５の幅Ｙは、プーリー５０における外周面の幅Ｂの半分以上の大きさを有している。

そして、複数のプーリー５０の少なくとも１つにおける外周面には、そのプーリー５０の径方向外側へ膨らむ膨出部５１が全周に亘って形成されている。本実施形態では、膨出部５１は、図２に示すように、例えば従動プーリー４３の外周面に形成されている。上記膨出部５１は、従動プーリー４３の外周面における幅方向の全体に亘って形成されている。

尚、膨出部５１は、例えば、図５に示すように、従動プーリー４３の外周面における幅方向の一部（例えば中央部）のみに形成するようにしてもよい。

膨出部５１はクラウニング形状を有している（図６参照）。膨出部５１のクラウニング形状は、膨出部５１における従動プーリー４３の幅方向（図６で左右方向）の中央側から該プーリー４３の幅方向の両側へ向かうに連れて徐々に膨出量が少なくなっている。言い換えると、上記クラウニング形状は、従動プーリー４３の幅方向の中央部が両端部に比べて該プーリー４３の径方向外側に膨らんだ凸形状とされている。詳しくは、上記クラウニング形状は、従動プーリー４３の径方向に沿った断面で見て、該プーリー４３の径方向外側に膨らむ円弧状とされている。膨出部５１は、図６に示すような形状に限らず、従動プーリー４３の幅方向一方側から他方側（図７の右側から左側）へ向かうに連れて徐々に膨出量が多くなるような形状であってもよい。尚、以下の説明において、「従動プーリー４３の幅方向」、「従動プーリー４３の径方向」をそれぞれ、単に、「プーリー幅方向」、「プーリー径方向」という。

図６に示すように、上記膨出部５１におけるプーリー幅方向の両端部（図６の二点鎖線で示す範囲）にはそれぞれコーティング部５２が形成されている。こうすることで、膨出部５１のプーリー径方向の線膨張係数が、該膨出部５１のプーリー幅方向の中央部において両端部よりも大きくなる。各コーティング部５２は、従動プーリー４３の母材を構成する樹脂に、表面処理の一例としてフッ素コーティング処理を施して形成されている。尚、この表面処理は、フッ素コーティング処理に限らず、例えば、テフロンコーティング処理等であってもよい。各コーティング部５２は、プーリー径方向に沿った断面で見て、膨出部５１おけるプーリー幅方向の中央位置（プーリー４３の幅方向の中央位置）を通る仮想線Lを挟んで線対称に配置されている。

以上の如く上記実施形態では、上記駆動機構４０は２つのプーリー４２，４３を備えており、このうち従動プーリー４３の外周面には、プーリー径方向の外側へ膨らむ膨出部５１が全周に亘って形成されている。膨出部５１は、プーリー幅方向の中央部において両端部よりもプーリー径方向の外側への膨出量が大きくなるように形成されている。

この構成によると、走行中のベルト４５のプーリー幅方向への移動を膨出部５１によって規制することができる。

すなわち、従動プーリー４３に巻き掛けられたベルト４５は、膨出部５１における最も膨出量が大きい部分であるプーリー幅方向の中央部に接触する。そして、ベルト４５が走行中にプーリー幅方向に移動した場合には、膨出部５１におけるプーリー幅方向の中央部とベルト４５との接触部Ｃ（図６参照）において摩擦熱が生じる。この結果、膨出部５１におけるプーリー幅方向の中央部が熱膨張によりプーリー径方向の外側へと膨らむ。これにより、膨出部５１の凸化が促進されるので、ベルト４５のプーリー幅方向への移動を該膨出部５１により規制することができる。

また、上記実施形態では、上記膨出部５１のプーリー径方向の線膨張係数は、該膨出部５１のプーリー幅方向の中央部において両端部よりも大きくなっている。よって、走行中のベルト４５がプーリー幅方向に移動した際に、上記膨出部５１におけるプーリー幅方向の中央部の熱膨張量を両端部の熱膨張量に比べて格段に大きくすることができる。これにより、膨出部５１の凸化をより一層促進して、ベルト４５のプーリー幅方向への移動を該膨出部５１によって確実に規制することができる。よって、ベルトの蛇行を抑制することができる。

また、上記実施形態では、膨出部５１におけるプーリー幅方向の両端部にコーティング部５２を形成するようにしている。このコーティング部５２は、従動プーリー４３の母材を構成する樹脂にフッ素コーティング処理（表面処理の一例）を施して形成されている。

この構成によれば、膨出部５１のプーリー幅方向の両端部が、耐熱性に優れたフッ素樹脂によりコーティング（被覆）されるので、膨出部５１のプーリー径方向の線膨張係数を、該膨出部５１のプーリー幅方向の中央部において両端部よりも大きくすることができる。しかも、この構成によれば、従動プーリー４３の母材の表面にフッ素コーティング処理を施すだけでよいので、例えば、従動プーリー４３の母材を線膨張係数が異なる複数の樹脂で構成した場合に比べて、構造の簡素化を図るとともにコストを低減することができる。

また、上記実施形態では、上記膨出部５１は、複数のプーリー５０のうち従動プーリー４３の外周面にのみ形成されていて、駆動プーリー４２の外周面には形成されていない。

このように、駆動プーリー４２に比べてベルト４５の蛇行を生じ易い従動プーリー４３の外周面にのみ膨出部５１を形成することで、駆動プーリー４２と従動プーリー４３との双方の外周面に膨出部５１を形成する場合に比べてコスト低減を図りながら、ベルト４５の蛇行を確実に抑制することができる。

また、上記実施形態では、ベルト４５の幅Ｙと、従動プーリー４３における外周面の幅Ｂとが、Ｙ≧０．５Ｂの関係式を満たすことにより、ベルト４５を十分な接触面積で従動プーリー４３の膨出部５１に接触させることができる。よって、走行中のベルト４５がプーリー幅方向に移動した際に、ベルト４５と膨出部５１との接触部において適度に（ベルト４５の周長が大きく変化しない程度に）摩擦熱を発生させることができる。よって、この摩擦熱を利用して膨出部５１の凸化を促進し、これによって、ベルト４５のプーリー幅方向の移動を規制することができる。

また、上記レーザープリンター１は、上記ベルト駆動機構４０を備えているので、動力伝達時の振動が少ないというベルト駆動機構４０の利点を得ながら、ベルト４５の蛇行を抑制することができる。よって、駆動系の振動に起因したバンディングやジッタといった印刷不良の発生を防止しつつ、ベルト４５の蛇行に起因した駆動機構４０の作動不良を抑制することが可能となる。

《その他の実施形態》
上記実施形態では、膨出部５１を従動プーリー４３の外周面にのみ形成するようにしているが、これに限ったものではなく、例えば、従動プーリー４３の外周面に加えて、駆動プーリー４２の外周面にさらに形成するようにしてもよい。これにより、ベルト４５の蛇行をより一層確実に抑制することができる。

また、上記実施形態では、膨出部５１のプーリー径方向の線膨張係数をプーリー幅方向において異ならせるために、膨出部５１のプーリー幅方向の両端部にコーティング部５２を形成するようにしているが、これに限ったものではなく、例えば、従動プーリー４３を、図８に示すように、線膨張係数が異なる３つの樹脂材４３a,４３ｂ,４３ｃで形成するようにしてもよい。この場合、中央の樹脂材４３ｂのプーリー径方向の線膨張係数を、その両側の樹脂材４３a,４３ｃのプーリー径方向の線膨張係数に比べて大きくすればよい。また、両樹脂材４３a,４３ｂのプーリー径方向の線膨張係数は互いに等しいことが好ましい。

また、上記実施形態では、プーリー５０の母材を樹脂材で構成しているが、これに限ったものではなく、例えば金属で構成してもよい。

また、上記実施形態では、ベルト駆動装置の一例として、レーザープリンター１について説明したが、本発明に係るベルト駆動装置は、これに限らず、例えばパチンコ台等のベルト駆動装置としてもよい。その他、ベルト駆動を行う電子機器に適応できることは言うまでもない。

以上説明したように、本発明は、ベルト駆動機構、ベルト駆動装置、及びプーリーについて有用である。

１ レーザープリンター（ベルト駆動装置）
４０ ベルト駆動機構
４２ 駆動プーリー
４３ 従動プーリー
４５ ベルト
５０ プーリー
５１ 膨出部

Claims (7)

1. 複数のプーリーと、
   上記複数のプーリーに巻き掛けられると共に金属材料からなるベルトとを備えたベルト駆動機構であって、
   上記複数のプーリーのうち少なくとも１つのプーリーの外周面には、プーリー径方向の外側に膨らむ膨出部が全周に亘って形成されており、
   上記膨出部のプーリー径方向の線膨張係数は、該膨出部のプーリー幅方向において異なっており、
   上記膨出部は、プーリー幅方向の中央部において両端部よりもプーリー径方向の外側への膨出量が大きくなるように形成され、
   上記膨出部のプーリー径方向の線膨張係数は、該膨出部のプーリー幅方向の中央部において両端部よりも大きい、ベルト駆動機構。
2. 請求項１記載のベルト駆動機構において、
   上記膨出部の両端部には表面処理が施されている、ベルト駆動機構。
3. 請求項１又は２に記載のベルト駆動機構において、
   上記複数のプーリーは、駆動プーリーと従動プーリーとを含み
   上記膨出部は、上記従動プーリーの外周面に形成されている、ベルト駆動機構。
4. 請求項３記載のベルト駆動機構において、
   上記膨出部はさらに、上記従動プーリーの外周面に加えて、上記駆動プーリーの外周面にも形成されている、ベルト駆動機構。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のベルト駆動機構において、
   上記ベルトの幅をＹとし、上記少なくとも１つのプーリーにおける外周面の幅をＢとしたときに、Ｙ≧０．５Ｂの関係式を満たしている、ベルト駆動機構。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のベルト駆動機構を備えている、ベルト駆動装置。
7. 外周面にベルトが巻き掛けられるプーリーであって、
   上記外周面には、プーリー径方向外側に膨らむと共にプーリー周方向に延びる膨出部が形成され、
   上記膨出部のプーリー径方向の線膨張係数は、該膨出部のプーリー幅方向において異なっており、
   上記膨出部は、プーリー幅方向の中央部において両端部よりもプーリー径方向の外側への膨出量が大きくなるように形成され、
   上記膨出部のプーリー径方向の線膨張係数は、該膨出部のプーリー幅方向の中央部において両端部よりも大きい、プーリー。

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