(57)【要約】【課題】耐久性と強度を向上させたベルトを備える駆動伝達装置を提供する。【解決手段】駆動伝達装置３１は、駆動プーリー３５と従動プーリー３７とに巻き回された無端状のベルト３９を介して前記駆動プーリー３５の回転を前記従動プーリー３７に伝達する。前記駆動プーリー３５及び前記従動プーリー３７の少なくとも一方には、外周面に沿って径方向の外側に突出した膨出部４１が形成されている。前記ベルト３９は非磁性の金属ベルトであり、外周面の粗さが内周面の粗さよりも小さい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動プーリーと従動プーリーとに巻き回された無端状のベルトを介して前記駆動プーリーの回転を前記従動プーリーに伝達する駆動伝達装置であって、
前記駆動プーリー及び前記従動プーリーの少なくとも一方には、外周面に沿って径方向の外側に突出した膨出部が形成されており、
前記ベルトは非磁性の金属ベルトであり、外周面の粗さが内周面の粗さよりも小さいことを特徴とする駆動伝達装置。
【請求項２】
前記ベルトの外周面は、平均粗さＲａが０．１μｍよりも小さい鏡面であることを特徴とする請求項１に記載の駆動伝達装置。
【請求項３】
前記ベルトの内周面の平均粗さＲａは０．３μｍよりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動伝達装置。
【請求項４】
前記ベルトのビッカース硬度は４９０Ｈｖ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動伝達装置。
【請求項５】
前記ベルトの引張強さは１５００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動伝達装置。
【請求項６】
前記駆動プーリー又は前記従動プーリーの径は８ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の駆動伝達装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の駆動伝達装置によって回転する感光体ドラムを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
駆動プーリーと従動プーリーとに巻き回されて、前記駆動プーリーの回転を前記従動プーリーに伝達する無端状のベルトを製造する方法であって、
非磁性の金属材料を用いてスピニング加工によって無端状のベルト体を作成する工程と、
前記ベルト体を４２０℃以下の温度で低温焼鈍する工程と、
低温焼鈍された前記ベルト体の外周面を、平均粗さＲａが０．１μｍよりも小さくなるまでフィルム研磨する工程と、
を備えていることを特徴とするベルト製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルトを用いて駆動力を伝達する駆動伝達装置、駆動伝達装置を備える画像形成装置、及び、ベルト製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンターやコピー機等の画像形成装置には、像担持体として感光体ドラムが備えられている。感光体ドラムは回転軸を中心として回転するように設けられており、駆動伝達装置によってモーターから回転軸に回転力が伝達される。
【０００３】
特許文献１に記載されている駆動伝達装置は、モーターの出力軸に固定された駆動プーリーと、感光体ドラムの回転軸に固定された従動プーリーと、両プーリーに巻き回されるベルトと、を備え、モーターによって回転する駆動プーリーの回転力を、ベルトを介して従動プーリーに伝達して感光体ドラムを回転させるように構成されている。ベルトは、一般に、ＳＵＳなどの非磁性の金属材料で形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５９８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載されている駆動伝達装置において感光体ドラムを安定に回転させるためには、ベルトが十分な強度と耐久性とを備えることが必要である。強度や耐久性には、ベルトの表面粗さや硬度等の因子が大きく寄与する。上記特許文献１には、最適な表面粗さや硬度、その他の耐久性や強度に寄与する因子に関して具体的に示されておらず、強度と耐久性を備えるベルトを確実に形成することは困難である。
【０００６】
本発明は上記事情を考慮し、耐久性と強度を向上させたベルトを備える駆動伝達装置、この駆動伝達装置を備える画像形成装置及びベルトの製造方法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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の駆動伝達装置は、駆動プーリーと従動プーリーとに巻き回された無端状のベルトを介して前記駆動プーリーの回転を前記従動プーリーに伝達する駆動伝達装置であって、前記駆動プーリー及び前記従動プーリーの少なくとも一方には、外周面に沿って径方向の外側に突出した膨出部が形成されており、前記ベルトは非磁性の金属ベルトであり、外周面の粗さが内周面の粗さよりも小さいことを特徴とする。
【０００８】
本発明の駆動伝達装置において、前記ベルトの外周面は、平均粗さＲａが０．１μｍよりも小さい鏡面であることを特徴としてもよい。
【０００９】
本発明の駆動伝達装置において、前記ベルトの内周面の平均粗さＲａは０．３μｍよりも小さいことを特徴としてもよい。
【００１０】
本発明の駆動伝達装置において、前記ベルトのビッカース硬度は４９０Ｈｖ以上であることを特徴としてもよい。
【００１１】
本発明の駆動伝達装置において、前記ベルトの引張強さは１５００ＭＰａ以上であることを特徴としてもよい。
【００１２】
本発明の駆動伝達装置において、前記駆動プーリー又は前記従動プーリーの径は８ｍｍ以上であることを特徴としてもよい。
【００１３】
本発明の画像形成装置は、前記駆動伝達装置によって回転する感光体ドラムを備えていることを特徴とする。
【００１４】
本発明のベルト製造方法は、駆動プーリーと従動プーリーとに巻き回されて、前記駆動プーリーの回転を前記従動プーリーに伝達する無端状のベルトを製造する方法であって、非磁性の金属材料を用いてスピニング加工によって無端状のベルト体を作成する工程と、前記ベルト体を４２０℃以下の温度で低温焼鈍する工程と、低温焼鈍された前記ベルト体の外周面を、平均粗さＲａが０．１μｍよりも小さくなるまでフィルム研磨する工程と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ベルトを安定に循環走行させることができるので、感光体ドラムを長期間にわたって安定に回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構成を模式的に示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る駆動伝達装置を示す側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るベルト製造方法を示すフローチャートである。
【図４】表面粗さと繰返し折り曲げ回数との関係を示すグラフである。
【図５】引張強さと繰返し折り曲げ回数との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明の画像形成装置及び駆動伝達装置について説明する。
【００１８】
まず、図１を用いて、画像形成装置の全体の構成について説明する。図１は画像形成装置１の内部構成を模式的に示す正面図である。以下、図１における紙面手前側を画像形成装置１の正面側（前側）とし、左右の向きは画像形成装置１を正面から見た方向を基準として説明する。各図のＬ及びＲは、それぞれ左方向及び右方向を示す。
【００１９】
画像形成装置１の装置本体３には、用紙Ｓが収容される給紙カセット５と、給紙カセット５から用紙Ｓを送り出す給紙装置７と、用紙Ｓにトナー像を形成する画像形成部９と、トナー像を用紙Ｓに定着する定着装置１１と、用紙Ｓを排紙する排紙装置１３と、排紙された用紙Ｓが積載される排紙トレイ１５と、が備えられている。さらに、装置本体３には、給紙装置７から、画像形成部９と定着装置１１とを通って排紙装置１３に向かう用紙Ｓの搬送経路１７が形成されている。
【００２０】
画像形成部９には、感光体ドラム１９と、帯電装置２１と、露光装置２３と、現像装置２５と、転写ローラー２７と、クリーニング装置２９と、が備えられている。感光体ドラム１９は、後述する駆動伝達装置３１（図２参照）によって駆動されて、図１の時計回り方向に回転する。帯電装置２１と、現像装置２５と、転写ローラー２７と、クリーニング装置２９と、は感光体ドラム１９の周囲に、感光体ドラム１９の回転方向に沿って配置されている。
【００２１】
給紙装置７によって給紙カセット５から給紙された用紙Ｓは、搬送経路１７に沿って画像形成部９に搬送される。画像形成部９において、感光体ドラム１９は駆動伝達装置３１によって駆動されて回転しながら、まず、帯電装置２１によって所定の表面電位に帯電する。その後、露光装置２３によって露光されて、感光体ドラム１９に静電潜像が形成される。次に、現像装置２５によって静電潜像がトナー像に現像される。トナー像は、転写ローラー２７によって搬送された用紙Ｓに定着する。トナー像が定着された用紙Ｓは搬送経路１７に沿って定着装置１１に送られ、定着装置１１でトナー像が用紙Ｓに定着される。トナー像が定着された用紙Ｓは排紙装置１３からされて排紙トレイ１５に積載される。感光体ドラム１９の表面に残留したトナーは、クリーニング装置２９で除去される。
【００２２】
次に、図２を参照して、駆動伝達装置３１について説明する。図２は駆動伝達装置の側面図である。
【００２３】
駆動伝達装置３１は、駆動源としてのモーター３３と、駆動プーリー３５と、従動プーリー３７と、両プーリー３５及び３７に巻き回されるベルト３９と、を備えている。
【００２４】
モーター３３は、装置本体３の側板３ａに固定されている。モーター３３の出力軸３３ａは、側板３ａを貫通して装置本体３の内側に突出している。
【００２５】
本実施形態では、モーター３３の出力軸３３ａが駆動プーリー３５を兼ねている。駆動プーリー３５は、非磁性材料で形成されている。駆動プーリー３５（出力軸３３ａ）の径は、８ｍｍ以上である。あるいは、出力軸３３ａとは別に駆動プーリー３５を準備して、この駆動プーリー３５をモーター３３の出力軸３３ａに固定してもよい。
【００２６】
従動プーリー３７は、感光体ドラム１９の回転軸１９ａの端部に固定されている。従動プーリー３７は、非磁性材料で形成され、駆動プーリー３５（モーター３３の出力軸３３ａ）よりも大きい径を有している。従動プーリー３７の外周面に沿って、従動プーリー３７の径方向の外側に突出する膨出部４１が形成されている。膨出部４１は、従動プーリー３７の厚さ方向の中央部が両端部よりも径方向の外側に突出したクラウン状を有している。
【００２７】
ベルト３９は、シームレスの無端状ベルトである。ベルトは、ＳＵＳ３０４（オーステナイト系ステンレス）等の、非磁性の金属材料で形成されている。ベルト３９の製造方法については後述する。ベルト３９のビッカース硬度は、４９０Ｈｖ以上である。あるいは、ベルト３９の引張強さは、１５００ＭＰａ以上である。また、ベルト３９の外周面は、平均粗さＲａが０．１μｍ以下の鏡面であり、内周面の平均粗さＲａは、０．３μｍ以下である。
【００２８】
ベルト３９は、駆動プーリー３５と従動プーリー３７とに巻き回されている。従動プーリー３７の外周面には膨出部４１が形成されているので、従動プーリー３７に巻き回される際、ベルト３９はこの膨出部４１の最大外径部に主に接触する。
【００２９】
上記構成を有する駆動伝達装置３１において、モーター３３が回転すると、駆動プーリー３５が回転して、ベルト３９を介して従動プーリー３７が回転する。これにより、従動プーリー３７が固定された回転軸１９ａが回転して感光体ドラム１９が回転する。
【００３０】
上記説明したように、本発明の駆動伝達装置３１によれば、ベルト３９の外周面の平均粗さが、内周面の平均粗さよりも小さい。具体的には、ベルト３９の外周面は、平均粗さＲａが０．１μｍ以下の鏡面であり、ベルト３９の内周面は、平均粗さＲａが０．８μｍ以下である。このため、両プーリー３５及び３７に巻き回された際に、外周面においては強い引張り応力を発揮し、内周面には圧縮応力を残留させて丸まりやすくなっている。したがって、ベルト３９を安定に循環走行させることができる。さらに、ベルト３９のビッカース硬度が４９０Ｈｖ以上であるので、高い強度が得られ、感光体ドラム１９を回転させる際の負荷応力よって塑性変形するようなことがない。したがって、感光体ドラム１９を長期間にわたって安定に回転させることができる。
【００３１】
また、従動プーリー３７の外周面に沿って膨出部４１が形成されているので、従動プーリー３７の厚さ方向へのベルト３９のずれを規制することができる。つまり、ベルト３９は、膨出部４１の最大外径部（外周面の厚さ方向における中央部）に主に接触する。すると、ベルト３９と膨出部４１の最大外径部との間に摩擦熱が発生し、この熱によって、膨出部４１の最大外径部はさらに径方向の外側へ膨らむ。これにより、ベルト３９と膨出部４１との間の摩擦力がさらに高まるので、従動プーリー３７の厚さ方向へのベルト３９のずれを規制することができる。なお、駆動プーリー３５にも、従動プーリー３７と同様に、外周面に沿って膨出部を形成してもよい。
【００３２】
また、プーリーの径が小さいほど、引っ張り応力が高くなり、ベルト３９の耐久性が悪くなる。そこで、両プーリー３５及び３７の径を８ｍｍ以上とすることで、ベルト３９の耐久性の劣化を規制できる。
【００３３】
次に、ベルト３９の製造方法について、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００３４】
まず、ステップＳ１で、ＳＵＳ３０４等の非磁性の金属材料を準備し、この金属材料を円筒状の素管に加工する。次に、ステップＳ２において、円筒状の素管をスピニング加工して、厚さ３０μｍに塑性変形させる。スピニング加工とは、素管を回転させながら、外周面に複数のローラーを押し付けて一定の厚さに塑性変形させる加工である。
【００３５】
そして、ステップＳ３で、スピニング加工した素管を所定の幅に切断して、シームレスのベルト体を形成する。
【００３６】
次に、ステップＳ４で、このベルト体を、４２０℃以下の温度で低温焼鈍する。このように低温焼鈍することで、ビッカース硬度が４９０Ｈｖ以上に硬化する。また、一般に、このような低温焼鈍によってベルトの表面は茶褐色に変色する。ただし、非酸化環境下で低温焼鈍した場合は、必ずしも茶褐色には変色しない。
【００３７】
次に、ステップＳ５で、焼鈍されたベルト体の外周面をフィルム研磨して、平均粗さＲａが０．１μｍ以下の鏡面に加工する。
【００３８】
さらに、ステップＳ６で、焼鈍されたベルト体の内周面を、平均粗さＲａが０．３μｍ以下に加工する。この場合、フィルム研磨する必要はない。
【００３９】
次に、表面粗さ及び硬度と耐久性との関係について、実験結果に基づいて説明する。硬度は引張強さと相関があることが一般的に知られているので、表面粗さと耐久性の関係と、引張強さと耐久性の関係と、について、図４及び図５のグラフを参照して説明する。
【００４０】
まず、図４のグラフを参照して、表面粗さと耐久性との関係について説明する。グラフの横軸は、試験片の繰返し折り曲げ回数（回）を示し、縦軸は表面粗さＲｚ（μｍ）を示す。繰返し折り曲げ回数が多いほど、耐久性が良いことを示す。図４は、対応する表面粗さＲｚの試験片に破断（試験片の端面の破れ）が観察された繰返し折り曲げ回数を、菱形でプロットしたグラフである。
【００４１】
図４のグラフからわかるように、表面粗さＲｚが小さいほど、繰返し折り曲げ回数が多くなっている。つまり、表面粗さＲｚが小さいほど耐久性が高いことがわかる。
【００４２】
次に、図５のグラフを参照して、引張強さを耐久性との関係について説明する。グラフの横軸は、試験片の繰返し折り曲げ回数（回）を示し、縦軸は引張強さ（ＭＰａ）を示す。図５は、対応する表面粗さＲｚの試験片に破断（試験片の端面の破れ）が観察されなかった繰返し折り曲げ回数を菱形でプロットし、対応する表面粗さＲｚの試験片に破断が観察された繰返し折り曲げ回数を四角でプロットしたグラフである。
【００４３】
図５のグラフから、引張強さが高い場合は、繰返し折り曲げ回数が増えても破断が観測されないことがわかる。つまり、引張強さ、すなわち、硬度が高いほど耐久性が高いことがわかる。
【００４４】
上記の実験結果により、本実施形態のように、ベルト３９のビッカース硬度を４９０Ｈｖ以上とすることで、高い強度と耐久性とが得られることが確認される。さらに、ベルト３９の外周面を平均粗さＲａが０．１μｍ以下の鏡面とし、ベルト３９の内周面の平均粗さＲａを０．８μｍ以下とすることで、高い耐久性が得られることが確認される。
【００４５】
上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る駆動伝達装置、画像形成装置及びベルト製造方法における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４６】
１  プリンター（画像形成装置）
１９  感光体ドラム
３１  駆動伝達装置
３５  駆動プーリー
３７  従動プーリー
３９  ベルト
４１  膨出部
【図１】
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【図２】
2020064111.tif 000004
【図３】
2020064111.tif 000005
【図４】
2020064111.tif 000006
【図５】
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