(57)【要約】【課題】歯形部噛み合い時の騒音の少ない歯付きベルトを提供する。【解決手段】容器１０１、１０２内の反応前２成分に不活性ガスを浸透させ、金型１２０内で反応成形することにより、微細なセル構造の発泡構造体を備えた歯付きベルトを得る。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯部および背部の双方が微細なセル構造の発泡構造を備えることを特徴とする発泡歯付きベルト。
【請求項２】
前記歯付きベルトの材質が、ポリウレタン樹脂またはウレタン系エラストマーであることを特徴とする請求項１に記載の発泡歯付きベルト。
【請求項３】
反応前の２成分原材料に不活性ガスを浸透させ、これら２成分を混合し金型内で所定の温度および圧力下で反応させることによって、微細なセル構造の発泡構造を成形し得られたことを特徴とする請求項２に記載の発泡歯付きベルト。
【請求項４】
反応射出成形（ＲＩＭ成形）にて成形されたことを特徴とする請求項３に記載の発泡歯付きベルト。
【請求項５】
カーボン繊維またはカーボンビーズを充填したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の発泡歯付きベルト。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発泡歯付きベルトを用いたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発泡歯付きベルト及びインクジェット記録装置に関し、詳しくは不活性ガスを用いて成形時に主に金型内で樹脂を発泡させ、微細な独立セル構造の発泡構造体を成形した発泡歯付きベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
歯付きプーリなどを介してモータの駆動力または回転を伝達する歯付きベルトは、複写機、プリンター、自動改札機、両替機など記録媒体やカード類、紙幣などを搬送するためい用いられている。
【０００３】
図２はインクジェット記録装置の機構部を説明する斜視図であり、記録手段の搬送系に本発明に係わる歯付きベルトを用いている。
【０００４】
図２において、ＡＳＦユニット２の押圧版２１に積層された記録用紙は、不図示のばねの押圧力によって給紙ローラ２２に対して付勢されており、給紙命令に応じて回転する給紙ローラ２２により１枚づつ分離されながら給紙される。
【０００５】
ローラホルダ１３に保持されたピンチローラ１２は、不図示のばねにより搬送ローラ１１に付勢される。このピンチローラ１２は記録用紙を搬送ローラ１１に押圧することで搬送力を付与するものである。搬送ローラ１１は、不図示の搬送モータによって駆動され、ピンチローラ１２の押圧力による搬送力により記録用紙を搬送すると共に、記録ヘッドに対する記録用紙の被記録面の位置を規制するものである。
【０００６】
記録ヘッド４の吐出口と対向し、且つ該記録ヘッド４の矢印Ｓ方向に対する移動可能領域の全範囲にわたってプラテン１５が設けられている。このプラテン１５は記録ヘッドと記録用紙の被記録面との間隔を一定に保持し得るように記録用紙の位置を規制するものである。
【０００７】
ここにおける記録用紙の搬送は、記録ヘッド４の１走査毎に、間欠的に行われるものであり、その搬送量は、記録ヘッド４に設けられる複数のインク吐出口の上記記録用紙の搬送方向における配列長さに対応して行われる。また、搬送ローラ１１の搬送速度は給紙ローラ２２の搬送速度と略等しく設定してある。
【０００８】
記録ヘッド４と対向し、且つ該記録ヘッドよりも記録用紙の搬送方向下流側に排紙ローラ１６が配置されており、この排紙ローラ１６に対応して拍車１７が配置されており、前記１走査毎の搬送とその間の記録ヘッド４からのインク吐出によって記録用紙に記録が行われ、排紙ローラ１６により機外へ排紙され、排紙トレイユニット５上にストックされる。
【０００９】
記録ヘッド４はキャリッジユニット３に搭載され、ガイド軸３０に案内されながら矢印Ｓ方向に走査される。キャリッジユニット３への駆動源としてのキャリッジモータ３１の駆動力は、キャリッジモータに取付けられた駆動プーリ３２、歯付きベルト３３を介して伝達される。歯付きベルト３３は駆動プーリ３２と被動プーリ３４とに懸掛されており、ばね３５によって一定の張力を付与されることによりキャリッジモータ３１の駆動力をキャリッジユニット３に正確に伝えるように構成されている。キャリッジユニット３が移動する間、不図示のエンコーダがコードストリップ３６のスリットを読み取り、この位置をフィードバックしてキャリッジモータ３１の位置制御を行っている。
【００１０】
図１は歯付きベルト３３の基本的な構成を説明するための斜視図であり、本実施例で使用するウレタンゴム製歯付きベルトの場合、歯部３３１、背部３３２、心線３３３とで構成されている。心線の材質としては、アラミド繊維やグラスファイバーが用いられる。
【００１１】
クロロプレンゴム製歯付きベルトの場合上記構成に加え、歯面の耐久性を上げるために、歯形の表面を例えばナイロン(登録商標)製の帆布で覆うのが一般的である。
【００１２】
一般的に歯付きベルトは、その材質の違いによって以下のような特徴があるといわれる。ウレタンゴム製歯付きベルトは歯形の転写性がよく、製造工程が簡単、帆布が不要、色が付けられる、などの優位性があるが、逆に柔軟性、プーリとの噛み合い音に難がある。
【００１３】
一方クロロプレンゴム製歯付きベルトは、ウレタンゴム製歯付きベルトと比較してしなやかなので運転時の速度変動が少ない、多数個取りに好適、などの優位性があるが、耐久性、耐ジャンピング性に難があった。
【００１４】
上記不具合を改善するために、歯部を高剛性のウレタンエラストマーで構成し、背部を発泡ウレタンで構成しているものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−０２１９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながらこの構成では、柔軟性は改善されるものの、プーリと噛み合う歯ゴム部は従来のままであり、噛み合い時の騒音を解消することはできない。
【００１６】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、歯形の高転写性を維持しながら、柔軟性があり噛み合い時の騒音の少ない発泡歯付きベルト及びインクジェット記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる発泡歯付きベルトは、歯部および背部の双方が微細なセル構造の発泡構造を備えることを特徴とする。
【００１８】
この歯付きベルトの材質は、ポリウレタン樹脂またはウレタン系エラストマーが好適である。
【００１９】
歯付きベルトの材質としては、大別してウレタンゴムとクロロプレンゴムがあるが、クロロプレンゴムの場合、加硫前の圧延ゴムシートを金型にセットし、心線を巻きつけ、背部の圧延ゴムシートを巻きつけ、加硫工程に流す。つまり、加硫前にシート状に加工したゴム材が必要であり、以下に示す工程では発泡体を成形することができない。
【００２０】
すなわち、本発明に係わる発泡歯付きベルトは、反応前の２成分原材料に不活性ガスを浸透させ、これら２成分を混合し金型内で所定の温度および圧力下で反応させることによって、微細なセル構造の発泡構造を成形して得られることを特徴としている。
【００２１】
成形方法としては、反応射出成形（Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ、「ＲＩＭ成形」と略す）にて前記２成分を混合させ、金型内で反応させるとよい。
【００２２】
熱可塑性樹脂の微細発泡成形技術としては、米国のマサチューセッツ工科大学（Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。以下、「ＭＩＴ」と略す）が開発したマイクロセルラ・フォーム（ＭｉｃｒｏＣｅｌｌｕｌａｒ  Ｆｏａｍ。以下、「ＭＣＦ」と略す）が知られている。この成形方法によれば表皮は無発泡のスキン層を形成する一方で、内部は独立した微細な発泡セルで構成される。
【００２３】
ＭＩＴが出願したＭＣＦに関する特許のうち、セル構造の生成に関するものの一つは米国特許第４４７３６６５号明細書である。高分子材料に独立セルを生成する方法はクレーム６に記載されており、その内容は、
（ａ）高い圧力下の、材料のガラス転移温度より低温で、一定濃度のガスを材料に浸透させ、
（ｂ）成形可能なように溶融状態まで加熱し、
（ｃ）材料の中で核生成（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ）が起きないように十分に圧力を高くし、
（ｄ）材料にガスが過浸透し、非常に多くのセルが核生成を起こす状態まで温度と圧力を下げ、
（ｅ）核生成が起きた後、２〜２５μｍの気泡（ｖｏｉｄｓ）が生成された発泡高分子材料が出来るよう、セルが成長しないように、すぐに材料の温度を下げる。
というものである。その他、ガスが不活性ガス（ｎｏｎ−ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｇａｓ）であること、材料に浸透させるガスの量が１〜４ｃｃ／ｇであること、生成される気泡の比率（ｆｒａｃｔｉｏｎ）を５〜３０％とすること、なども提案されている。
【００２４】
従来の発泡成形法としては化学的発泡（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｂｌｏｗｉｎｇ）や物理的発泡（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｂｌｏｗｉｎｇ）などがあるが、これら成形法による成形品は発泡セルが１００μｍ以上と大きく、結果として材料強度を落としてしまっていた。
【００２５】
上記ＭＣＦ成形法の応用として、特開平１０−０５８４６２号公報に所謂ＭＣＦ−ＲＩＭプロセス技術が開示されている。これにより、均一かつ微細なセル径をもつウレタン発泡体を製造することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の実施形態によれば、使用状態に応じた発泡状態の発泡ベルトを得ることができることにより、騒音の少ない快適なベルト駆動系を実現することができる。
【００２７】
更に、インクミストや紙粉の付着も防止することができ、更に快適なベルト駆動系を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【実施例】
【００２９】
（第１の実施形態）
図３は本発明の第１の実施形態に係る歯付きベルトの製造装置の全体構成を説明する概要図であり、図４の（ａ）から（ｃ）は、図３の金型の構成を説明する断面図である。
【００３０】
１３０は超臨界流体発生装置（超臨界流体＝Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｆｌｕｉｄ。以下、「ＳＣＦ装置」と略す）であり、不活性ガスボンベ１３１からガス供給管１３２を通じて供給される不活性ガスを超臨界状態とし、ガス供給管１３３、１３４を通じて第一ＣＳＦ浸透容器１０１、第二ＣＳＦ浸透容器１０２に送り込む。
【００３１】
本実施例における不活性ガスとしては、例えば二酸化炭素ガスを用いることができる。図５は、温度と圧力における二酸化炭素の相変化状態を示す図である。二酸化炭素の場合、臨界温度が３１．１℃と比較的常温に近いため、少しの温度上昇と７．３８ＭＰａ（７２．８気圧）以上の高圧をかけることにより、超臨界状態の二酸化炭素を作り出すことができる。
【００３２】
１０１、１０２はともにＣＳＦ浸透容器であり、ＣＳＦ装置１３０で生成された超臨界状態の二酸化炭素を原材料に浸透させる。本実施例において、ベルト材料はポリウレタン樹脂であり、ＣＳＦ浸透装置１０１、１０２内の原材料成分はそれぞれイソシアネート成分とポリエーテル系ポリオール成分である。イソシアネート成分とポリエーテル系ポリオール成分は、それぞれ不図示の原料タンクから供給され、その供給量に応じてＣＳＦ装置１３０から超臨界状態の二酸化炭素が供給される。２つの原材料成分と超臨界状態の二酸化炭素の供給量と供給時期は同期されており、原材料成分に対し常に一定比率の超臨界ガスを浸透させるように設定している。これにより発泡状態の安定した発泡成形体を得ることができる。この比率は発泡径、発泡密度に関連付けられるものであるが、歯形噛み合い時の騒音によって任意に設定されるものであり、製品の固有振動数、駆動系の固有振動数、モータの駆動周波数、ベルト張力などの要因を考慮する必要がある。
【００３３】
超臨界ガスが浸透したイソシアネート成分とポリエーテル系ポリオール成分は、それぞれ第一材料供給管１０３、第二材料供給管１０４を通じて材料混合機１１０により、注型管１２２１を通じて金型１２０内に供給される。
【００３４】
図４の（ｃ）に示すように、歯付きベルトの金型は内型１２１、外型１２２、下板１２３、上板１２４から成り、これらで構成される空間がキャビティとなる。内型１２１には歯型部１２１１が形成されており（図４の（ａ）参照）、先端部にはベルト心線３３３の位置決めとなるノーズ１２１２がある（図４の（ｂ）参照）。
【００３５】
内型１２１にベルト心線３３３を螺旋状に巻きつけた状態で金型をくみ上げ、前述のように注型管１２２１から混合された原材料成分を加圧充填する。原材料成分は上板１２４の脱気口１２４１から充填を行い、流出した時点で脱気口ふた１２５（図３参照）により脱気口１２４１を閉め、成形を行う。
【００３６】
成形温度、圧力などは、上述の原材料成分と超臨界ガスとの比率同様、発泡径、発泡密度に関連付けられるものである。したがって、所望の発泡形態に応じて任意に設定されるものである。
【００３７】
上記成形終了後、外型をはずした状態で成形体の後硬化を行い、ベルトの物性を安定させる。一定時間経過後、ベルト原反を内型から取り外し、規定の幅に切断して製品となる。
【００３８】
このようにして得られた発泡歯付きベルトは、図２に示すインクジェット記録装置に用いることができる。図に示すように、歯付きベルト３３は駆動プーリ３２と被動プーリ３４とに懸掛されており、キャリッジモータ３１の駆動力によって回転駆動される。このとき、歯付きベルトの歯は各プーリと噛み合うが、ベルト内の気泡の持つ減衰効果により、噛み合い時の騒音を低減することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
上記の第１の実施形態では、不活性ガスを原材料成分であるイソシアネート成分とポリエーテル系ポリオール成分とに浸透させる場合について説明したが、材料混合機１１０で不活性ガスを浸透させてもよい。
【００４０】
しかしながらこの方法では、前記第１の実施形態と比較して、イソシアネート成分とポリエーテル系ポリオール成分との反応と、不活性ガスの浸透との関係を制御できない、すなわち発泡を好適に制御しにくいとおう難点がある。一方、ＣＳＦ浸透容器と材料混合機を兼ねることができるため、設備的に安価に構成できるというメリットもある。
【００４１】
（第３の実施形態）
インクジェット記録装置に用いる歯付きベルトにおいては、上記の第１の実施形態で得られる歯付き発泡ベルトに、充填材としては、カーボン繊維またはカーボンビーズを加えてもよい。
【００４２】
インクジェット記録装置の内部は、記録ヘッドの吐出時や吐出インクが記録用紙から跳ね返って発生するインクミストが浮遊している場合が多い。このインクミストは電荷を帯びているため、ベルトなど体積抵抗率の低い物質に付着する傾向があった。カーボン繊維やカーボンビーズなどの導電性物質を充填材としてベルトに加えることにより、ベルトにインクが付着するのを低減でき、更に、インクとともに付着する記録用紙の紙粉の付着も低減することができる。これにより、送り精度の高いベルト搬送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明を適用した歯付きベルトの構成を示す斜視図である。
【図２】図１の歯付きベルトを用いたインクジェット記録装置の機構部を説明する斜視図である。
【図３】図１の歯付きベルトの、製造装置の全体構成を説明する概要図である。
【図４】図３の金型の構成を説明する断面図である。
【図５】圧力と温度による二酸化炭素の相変化状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  画像形成装置
２  ＡＳＦユニット
３  キャリッジユニット
４  記録ヘッド
５  排紙トレイユニット
１１  搬送ローラ
１２  ピンチローラ
１３  ローラホルダ
１５  プラテン
１６  排紙ローラ
１７  拍車
２１  押圧板
２２  給紙ローラ
３０  ガイド軸
３１  キャリッジモータ
３２  駆動プーリ
３３  歯付きベルト
３４  被動プーリ
３５  ばね
３６  コードストリップ
１０１  第一ＣＳＦ浸透容器
１０２  第二ＣＳＦ浸透容器２
１０３  第一材料供給管
１０４  第二材料供給管
１１０  材料混合器
１２０  金型
１２１  内型
１２２  外型
１２３  下板
１２４  上板
１２５  脱気口ふた
１３０  超臨界流体発生装置（ＳＣＦ装置）
１３１  不活性ガスボンベ
１３２  ガス供給管
１３３  ガス供給管
１３４  ガス供給管
３３１  ベルト歯部
３３２  ベルト背部
３３３  ベルト心線
１２１１  歯形部
１２１２  ノーズ
１２２１  注型管
１２４１  脱気口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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