(57)【要約】【課題】ベルトの走行安定性を確保しつつ、ベルト駆動制御の精度を高める。【解決手段】  ベルト駆動機構４０は、駆動プーリー４２及び従動プーリー４３を含む複数のプーリー５０と、複数のプーリー５０に巻き掛けられると共に金属材料からなるベルト４５とを備え、複数のプーリー５０の少なくとも１つにおける外周面の全体には膨出部５１が形成され、走行しているベルト４５の周長を一定に維持するようにベルト４５の周長を調整する周長調整手段５５をさらに備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動プーリー及び従動プーリーを含む複数のプーリーと、
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少なくとも１つにおける外周面の全体には、該プーリーの径方向外側へ膨らんだ膨出部が形成され、
走行している上記ベルトの周長を一定に維持するように該ベルトの周長を調整する周長調整手段をさらに備えている、ベルト駆動機構。
【請求項２】
請求項１に記載のベルト駆動機構において、
上記周長調整手段は、上記駆動プーリーに回転一体に連結されて上記ベルトを冷却する冷却ファンである、ベルト駆動機構。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のベルト駆動機構において、
上記ベルトの張力を一定に維持するための張力保持手段を備えている、ベルト駆動機構。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つに記載のベルト駆動機構において、
上記膨出部はクラウニング形状を有しており、
上記膨出部の曲率半径は、６０ｍｍ以上且つ１００ｍｍ以下である、ベルト駆動機構。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１つ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、上記複数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。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１つに記載のベルト駆動機構を備えている、ベルト駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト駆動機構及びベルト駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、例えば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。このようなベルト駆動機構には、高度なベルト駆動制御を行い得ることが求められていることから、剛性が高い金属材料によってベルトを形成することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ベルト駆動装置の一例であるレーザープリンターは感光ドラムを有し、感光ドラムの軸部材にはベルト駆動機構における従動プーリーの出力軸が連結されている。そうして、回転駆動力が駆動プーリーから金属ベルト及び従動プーリーを介して感光ドラムに伝達されることにより、感光ドラムは当該ベルト駆動機構によって回転制御される。
【０００４】
ところが、走行するベルトが蛇行したりプーリーから脱落したりすると、感光ドラム等の被駆動部材を精度よく回転制御することができない。これに対し、特許文献１には、プーリーの外周面をクラウニング形状にすることにより、ベルトの走行安定性を高めることが教示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２４８３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、プーリーの外周面をクラウニング形状にすると、プーリーとベルトとの接触面積が比較的小さくなるので、走行するベルトとプーリーとの接触部が発熱し易くなり、ベルト周長さが熱膨張によって長くなってしまう。このように、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、使用状況に応じてベルト周長さが変化するので、高精度にベルト駆動制御を行うことは難しい。
【０００７】
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、ベルトの走行安定性を確保しつつ、そのベルト駆動制御の精度を可及的に高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るベルト駆動機構は、駆動プーリー及び従動プーリーを含む複数のプーリーと、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、上記複数のプーリーの少なくとも１つにおける外周面の全体には、該プーリーの径方向外側へ膨らんだ膨出部が形成され、走行している上記ベルトの周長を一定に維持するように該ベルトの周長を調整する周長調整手段をさらに備えている。
【０００９】
この構成によると、少なくとも１つのプーリーの外周面全体に膨出部が形成されているので、当該プーリーに巻き掛けられているベルトのプーリー幅方向への移動が膨出部により規制される結果、ベルトの蛇行やプーリーからの脱落が抑制される。
【００１０】
ここで、膨出部が形成されているプーリーとベルトとの接触面積は比較的小さくなるので、上記プーリーとベルトとの接触部が発熱することによりベルトの熱膨張を招く虞がある。しかし、上記構成によると、周長調整手段によってベルトの周長が一定に維持されるように当該ベルトの周長が調整されるので、ベルトの周長変化によるベルト駆動の制御性低下を防止できる。すなわち、上記構成によって、ベルトの走行安定性を確保しつつ、ベルト駆動制御の精度を高めることが可能になる。
【００１１】
上記周長調整手段は、上記駆動プーリーに回転一体に連結されて上記ベルトを冷却する冷却ファンであることが好ましい。
【００１２】
この構成によると、冷却ファンが駆動プーリーと一体に回転することによってベルトが冷却されるので、ベルトの熱膨張による周長変化が抑制される。このようにして、ベルトの周長が一定に維持されるように当該ベルトの周長が調整されるので、ベルト駆動制御の精度が高められることとなる。しかも、冷却ファンを駆動プーリーと一体に回転するように構成したので、簡単な構成によって冷却ファンを回転駆動することができる。
【００１３】
上記ベルト駆動機構は、上記ベルトの張力を一定に維持するための張力保持手段を備えていてもよい。この構成によると、張力保持手段によってベルトの張力が一定に維持されるため、ベルト駆動制御の精度性がより一層高められる。
【００１４】
上記膨出部はクラウニング形状を有しており、上記膨出部の曲率半径は、６０ｍｍ以上且つ１００ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
ここで、無端状の金属ベルトにおける側端部は機械的強度が比較的低いので、ベルトの走行中にそのベルト側端部がプーリーに接触し続けると、その側端部が破断する虞がある。膨出部の曲率半径が１００ｍｍよりも大きいと、膨出部がプーリーの幅方向におけるベルトの移動を適切に規制できないので、ベルトの側端部が膨出部におけるプーリー幅方向の中央部分に接触して破断し易くなってしまう。一方、膨出部の曲率半径が６０ｍｍ未満であると、その膨出部とベルトとの接触面積が小さくなりすぎて、適切にベルト駆動制御することが難しくなる。したがって、上述のように、クラウニング形状を有する上記膨出部の曲率半径は、６０ｍｍ以上且つ１００ｍｍ以下であることにより、ベルトの側端部の破断を抑制しつつ適切にベルト駆動制御することが可能となる。
【００１６】
上記ベルトの幅をＹとし、上記複数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ことが好ましい。この構成によると、ベルトを十分な接触面積でプーリーの膨出部に接触させて、ベルトのプーリー幅方向の移動を適切に規制することが可能になる。
【００１７】
また、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。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ベルトの走行安定性を確保しつつ、ベルト駆動制御の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本実施形態におけるベルト駆動装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図２は、本実施形態１におけるベルト駆動機構の構成を示す正面図である。
【図３】図３は、ベルト駆動機構の構成を示す側面図である。
【図４】図４は、従動プーリー及びベルトの一部を拡大して示す正面図である。
【図５】図５は、他の従動プーリーの一部を拡大して示す正面図である。
【図６】図６は、本実施形態２におけるベルト駆動機構の構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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１》
＜レーザープリンター＞
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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＞
【００３２】
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１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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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において保持されている。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。
【００３６】
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。
【００３７】
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におい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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。マルテンサイト系のステンレスにより形成されたベルト４５は、強い強度を有する。また、オーステナイト系のステンレスにより形成されたベルト４５は、高い靭性を有する。
【００４０】
ベルト４５の厚みは、２０μｍ以上且つ４０μｍ以下となっている。ここで、ベルト４５の厚みが２０μｍ未満であると、ベルト４５は回転負荷によって変形してしまう。一方、ベルト４５の厚みが４０μｍよりも大きいと、ベルト４５は走行時に加わる大きな曲げ応力に耐えられずに破断してしまう。よって、ベルト４５は、２０μｍ以上且つ４０μｍ以下の厚みとすることが好ましい。
【００４１】
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。
【００４２】
そして、複数のプーリー５０の少なくとも１つにおける外周面の全体には、そのプーリー５０の径方向外側へ膨らんだ膨出部５１が形成されている。例えば、図２に示すように、膨出部５１は、従動プーリー４３の外周面全体に形成されている。
【００４３】
例えば、膨出部５１はクラウニング形状を有している。本実施形態における膨出部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２で左右方向）中央側から従動プーリー４３の幅方向両側へ向かうに連れて徐々に突出量が少なくなっている。
【００４４】
尚、膨出部５１は、図２に示すような形状に限らず、他の従動プーリー４３の一部を拡大して示す図５のように、従動プーリー４３の幅方向一方側（図５において右側）から他方側（図５において左側）へ向かうに連れて徐々に突出量が多くなるような形状であってもよい。
【００４５】
ここで、無端状の金属ベルト４５における側端部は機械的強度が比較的低いので、ベルト４５の走行中にそのベルト４５の側端部が従動プーリー４３に接触し続けると、その側端部が破断する虞がある。膨出部５１の曲率半径が１００ｍｍよりも大きいと、膨出部５１が従動プーリー４３の幅方向におけるベルト４５の移動を適切に規制できないので、ベルト４５の側端部が膨出部５１におけるプーリー幅方向の中央部分に接触して破断し易くなってしまう。一方、膨出部５１の曲率半径が６０ｍｍ未満であると、その膨出部５１とベルト４５との接触面積が小さくなりすぎて、適切にベルト駆動制御することが難しくなる。したがって、膨出部５１の曲率半径は、６０ｍｍ以上且つ１００ｍｍ以下であることが好ましい。
【００４６】
さらに、ベルト駆動機構４０は、走行しているベルト４５の周長を一定に維持するように、そのベルト４５の周長を調整する周長調整手段５５を備えている。本実施形態における周長調整手段５５は、駆動プーリー４２に回転一体に連結されてベルト４５を冷却する冷却ファン５６である。冷却ファン５６は、ベルト４５を冷却することによってベルト４５の周長を調整する。
【００４７】
すなわち、モーター４４が駆動すると、冷却ファン５６及び駆動プーリー４２が一体にモーター４４の出力軸周りに回転する。そのことにより、モーター４４の駆動力は、駆動プーリー４２からベルト４５を介して従動プーリー４３に伝達されると共に、駆動プーリー４２から直接に冷却ファン５６に伝達される。そうして、従動プーリー４３を介して感光ドラム１６は回転制御される。一方、回転する冷却ファン５６は、図２に矢印Ａで示すように、モーター４４及び駆動プーリー４２側に送風を行う。そうして、ベルト４５は駆動プーリー４２の近傍で空冷されるので、熱膨張によるベルト周長さの増大が抑制される。
【００４８】
したがって、この実施形態によると、従動プーリー４３の外周面全体に膨出部５１が形成されているので、当該従動プーリー４３に巻き掛けられているベルト４５のプーリー幅方向への移動を膨出部５１により規制して、ベルト４５の蛇行やプーリーからの脱落を抑制することができる。
【００４９】
ここで、膨出部５１が形成されているプーリー５０とベルト４５との接触面積は比較的小さくなるので、プーリー５０とベルト４５との接触部が発熱することによりベルト４５の熱膨張を招く虞がある。しかし、本実施形態によると、周長調整手段５５である冷却ファン５６によってベルト４５の周長が一定に維持されるように当該ベルト４５の周長が調整されるので、ベルト４５の周長変化によるベルト駆動の制御性低下を防止できる。すなわち、ベルト４５の走行安定性を確保しつつベルト駆動制御の精度を高めることができる。
【００５０】
さらに、周長調整手段５５を冷却ファン５６によって構成することにより、ベルト４５が冷却ファン５６によって冷却されるので、ベルト４５の熱膨張による周長変化を適切に抑制することができる。よって、冷却ファン５６によってベルト４５の周長を好適に調整することができる。
【００５１】
しかも、冷却ファン５６を駆動プーリー４２と一体に回転するように構成したので、冷却ファン５６を駆動するための駆動手段をモーター４４と別個に用意する必要がなく、装置構成の複雑化を回避することができる。
【００５２】
さらにまた、膨出部５１がクラウニング形状を有して膨出部５１の曲率半径を６０ｍｍ以上とすることにより、膨出部５１とベルト４５との接触面積を十分に確保できるので、適切にベルト駆動制御することできる。加えて、上記膨出部５１の曲率半径を１００ｍｍ以下とすることにより、膨出部５１が従動プーリー４３の幅方向におけるベルト４５の移動を適切に規制するので、ベルト４５の側端部が膨出部５１におけるプーリー幅方向の中央部分に接触し難くして、ベルト４５側端部の破断を防止することができる。
【００５３】
すなわち、クラウニング形状を有する膨出部５１の曲率半径を６０ｍｍ以上且つ１００ｍｍ以下とすることにより、ベルト４５の側端部の破断を抑制しつつ適切にベルト駆動制御できる。
【００５４】
さらに、ベルト４５の幅Ｙと、プーリー５０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プーリー５０の膨出部５１に接触させることができるので、ベルト４５のプーリー幅方向の移動を適切に規制できる。
【００５５】
また、本実施形態における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、ベルト駆動機構４０におけるベルト４５の走行安定性が確保されると共にベルト駆動制御の精度が高められる結果、高精度な画像形成が可能となる。
《実施形態２》
【００５６】
図６は、本実施形態２におけるベルト駆動機構４０の構成を示す側面図である。尚、以降の実施形態では、図１〜図３と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５７】
図６に示すように、本実施形態２のベルト駆動機構４０は、上記実施形態１のベルト駆動機構４０において、ベルト４５の張力を一定に維持するための張力保持手段５８をさらに備えている。
【００５８】
張力保持手段５８は、例えば複数のプーリー５０の軸間距離を増減変化させることによって、ベルト４５の張力を調整するように構成されている。すなわち、張力保持手段５８は、ベルト４５の張力が所定値よりも小さくなったときに駆動プーリー４２と従動プーリー４３との軸間距離を大きくする一方、ベルト４５の張力が所定値よりも大きくなったときに駆動プーリー４２と従動プーリー４３との軸間距離を小さくする。
【００５９】
したがって、この実施形態２によると、上記実施形態１と同様に、従動プーリー４３に膨出部５１を形成してベルト４５の走行安定性を確保しつつベルト４５の周長変化によるベルト駆動の制御性低下を防止できる。そのことに加え、張力保持手段５８によってベルト４５の張力が一定に維持されるため、ベルト駆動制御の精度性をより一層高めることができる。
《その他の実施形態》
【００６０】
膨出部５１は、複数のプーリー５０の少なくとも１つの外周面全体に形成すればよいので、例えば駆動プーリー４２にのみ膨出部５１を形成してもよく、駆動プーリー４２及び従動プーリー４３の双方に膨出部５１を形成してもよい。
【００６１】
周長調整手段は、走行しているベルト４５の周長を一定に維持するようにベルトの周長を調整する構成であればよいため、ベルト４５の走行条件に応じて冷却ファン５６以外の他の構成としてもよい。例えば、環境温度が低くてベルト４５が収縮するような場合には、ベルト４５を加熱するヒーター等の加熱手段を周長調整手段としてもよい。
【００６２】
また、実施形態２において、張力保持手段５８は、プーリー５０の軸間距離を増減する構成に限らず、ベルト４５を押圧するテンションローラー等によって構成してもよい。
【００６３】
また、本実施形態では、ベルト駆動装置の一例として、レーザープリンター１等の画像形成装置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他のベルト駆動装置としてもよい。その他、本発明に係るベルト駆動装置は、ベルト駆動を行う電子機器に適用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上説明したように、本発明は、ベルト駆動機構及びベルト駆動装置について有用である。
【符号の説明】
【００６５】
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
５５  周長調整手段
５６  冷却ファン
５８  張力保持手段
【図１】
2014159866.tif 000003
【図２】
2014159866.tif 000004
【図３】
2014159866.tif 000005
【図４】
2014159866.tif 000006
【図５】
2014159866.tif 000007
【図６】
2014159866.tif 000008