(57)【要約】【課題】無端状のスチールベルトを駆動プーリ・従動プーリ間に循環走行自在に張架したスチールベルト駆動装置において、ベルトを安定走行させるとともに、ベルト駆動中の共鳴や共振による騒音の増大を解消する。【解決手段】スチールベルト１の幅方向両端部をゴム等の弾性材料で被覆した被覆部６を設け、駆動プーリ２および従動プーリ３では、その軸方向両端部に、ベルト走行時に上記被覆部６をガイドする鍔状凸部７を設ける。ベルト１が薄肉であっても、幅方向両端部が補強されているので、鍔状凸部６との擦れによるベルト変形や、クラック等に起因するベルト破断を防止できる。また、駆動プーリと従動プーリとの平行度や、プーリ外周部の振れを従来よりラフに規制してもベルトが脱落しないので、このスチールベルト駆動装置を安価に構成することができるし、ベルト端部と鍔状凸部７との擦れによる異音も発生しない。【選択図】　　　　図１
2004100854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状のスチールベルトを駆動プーリと従動プーリとの間に循環走行自在に張架したスチールベルト駆動装置において、スチールベルトの幅方向両端部を弾性材料で被覆した被覆部を設け、前記駆動プーリおよび従動プーリでは、その軸方向両端部の少なくとも一方に、前記スチールベルト両端の被覆部をガイドする鍔状凸部を設けることにより、走行時のスチールベルトが駆動プーリ、従動プーリのいずれからも脱落しないようにしたことを特徴とするスチールベルト駆動装置。
【請求項２】
前記駆動プーリおよび従動プーリでは、そのスチールベルトと接触する外周面のうち、前記スチールベルト両端の被覆部に対応する部位に、前記被覆部が回り込みできる逃げ溝を形成したことを特徴とする請求項１に記載のスチールベルト駆動装置。
【請求項３】
前記被覆部を形成する弾性材料がゴムまたは熱可塑性エラストマーであることを特徴とする請求項１または２に記載のスチールベルト駆動装置。
【請求項４】
前記被覆部は、スチールベルトの幅方向両端部に前記弾性材料を塗布したものであることを特徴とする請求項３に記載のスチールベルト駆動装置。
【請求項５】
前記被覆部は、前記弾性材料の溶液または分散液を吹きつけた後、乾燥することにより形成したものであることを特徴とする請求項４に記載のスチールベルト駆動装置。
【請求項６】
前記被覆部は、スチールベルトの幅方向両端部に前記弾性材料かなる被覆シートを貼付して形成したものであることを特徴とする請求項３に記載のスチールベルト駆動装置。
【請求項７】
無端状のスチールベルトを駆動プーリと従動プーリとの間に循環走行自在に張架したスチールベルト駆動装置において、前記駆動プーリおよび従動プーリでは、その軸方向両端部の少なくとも一方に、前記スチールベルトの両端部をガイドする鍔状凸部を設け、該鍔状凸部における前記スチールベルトの端部との対向面を弾性材料で被覆することにより、走行時のスチールベルトが駆動プーリ、従動プーリのいずれからも脱落しないようにしたことを特徴とするスチールベルト駆動装置。
【請求項８】
無端状のスチールベルトを駆動プーリと従動プーリとの間に循環走行自在に張架したスチールベルト駆動装置において、スチールベルトの内面側、かつその幅方向のほぼ中央部に適宜形状の凸部をスチールベルトの長手方向に複数、かつ相互間に適宜間隔をあけて設け、駆動プーリと従動プーリには、前記凸部が係合しうる溝を形成するとともに、スチールベルト走行時に常に駆動プーリの溝、従動プーリの溝の双方に前記凸部が係脱自在に係合するようにしたことを特徴とするスチールベルト駆動装置。
【請求項９】
前記凸部は、半球状凸部であることを特徴とする請求項８に記載のスチールベルト駆動装置。
【請求項１０】
前記凸部は、スチールベルトの「切り曲げ」で形成したものであることを特徴とする請求項８に記載のスチールベルト駆動装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載のスチールベルト駆動装置を感光体の回転駆動用および、転写ベルトの駆動用に配備したことを特徴とする電子写真方式の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無端状のスチールベルトを駆動プーリと従動プーリとの間に循環走行自在に張架したスチールベルト駆動装置に関する。本発明の駆動装置は、電子写真方式の画像形成装置等に有効に適用できるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のスチールベルトにあっては、これを駆動ローラと１本以上の従動ローラとに掛け渡し、機枠との間に介設したスプリングにより従動ローラに所要の力を加えて、無端ベルトを緊張するようになっている。
【０００３】
ところで、このようなものにあっては、各ローラの設置の際の僅かな傾斜や、搬送中の局部的な摩擦等によって無端ベルトに蛇行が生じて、該ベルトがその幅方向に偏位し、極端な場合には脱落する恐れがあった。一般の駆動ベルト、たとえば図８に示すような、弾性体ベルトに歯形が形成されたタイミングベルト２０を循環走行させるベルト駆動装置では、駆動プーリ３０の軸方向両端部に鍔付きの、すなわちフランジ状の寄り防止ガイド３１を設けることで、タイミングベルト２０走行時の、駆動プーリ３０からの脱落を防止している。
【０００４】
しかし、このようなガイドをスチールベルトに適用すると、スチールベルトそのものが薄い金属で構成されるため、鍔（凸部）との擦れによって容易に変形しやすく、精密な駆動が行えなくなるばかりか、クラック等の発生でベルトが破断する恐れがあった。さらには、金属ベルト端部とガイドとの擦れによる異音が不快感を与えるといった不具合もあった。
【０００５】
このような不具合を除去するために、従来ではベルトが掛かるプーリ間、特に回転中心軸間の平行度を精度良く構成すること、および外周振れを極力抑えるように外周面の高精度加工を行う（主に旋盤による）ことで、ベルトの寄りを駆動系全体で抑えるようにしていた。
【０００６】
しかしながら、以上の方法では、高精度加工による駆動系のコストが嵩む上、経時での変形または駆動条件の変動等によって、寄りに対しての安定したベルト駆動が行えないといった不具合があった。この問題は、正逆転駆動するような場合に顕著で、この種の駆動装置での経時安定性を維持することは難しかった。
【０００７】
一方で、スチールベルトは高張力を付与されて張架されるので、駆動中は、いわゆる共鳴現象（例えば、バイオリンの弦のようなメカニズムで音が増大する）により、通常のベルト駆動に比べて著しく騒音が増大する。これは、パルス駆動されるステッピングモータを駆動源としたときに顕著であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、従来のスチールベルト駆動における上記問題点を解決し、経時や摩耗等で駆動条件が変動してもベルトが安定して走行できる、低コストな構成のスチールベルト駆動ユニットを提供することにある。また本発明の目的は、さらに進んだ応用例として、スチールベルト構成特有の不具合、ベルト駆動中の共鳴や共振による騒音の増大を解消することができるスチールベルト駆動装置を供給することにある。
【０００９】
本発明は、循環走行時にスチールベルトの幅方向端部をガイドしてもベルトが変形しないガイド構造、またはベルト端部が擦れても劣化や異音が発生しないようなベルト構造等を安価な手段で実現するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、無端状のスチールベルトを駆動プーリと従動プーリとの間に循環走行自在に張架したスチールベルト駆動装置において、スチールベルトの幅方向両端部を弾性材料で被覆した被覆部を設け、前記駆動プーリおよび従動プーリでは、その軸方向両端部の少なくとも一方に、前記スチールベルト両端の被覆部をガイドする鍔状凸部を設けることにより、走行時のスチールベルトが駆動プーリ、従動プーリのいずれからも脱落しないようにしたことを特徴とするスチールベルト駆動装置である。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前記駆動プーリおよび従動プーリでは、そのスチールベルトと接触する外周面のうち、前記スチールベルト両端の被覆部に対応する部位に、前記被覆部が回り込みできる逃げ溝を形成したことを特徴とする請求項１に記載のスチールベルト駆動装置である。
【００１２】
請求項３に係る発明は、前記被覆部を形成する弾性材料がゴムまたは熱可塑性エラストマー（制振性材料）であることを特徴とする請求項１または２に記載のスチールベルト駆動装置である。
【００１３】
請求項４に係る発明は、前記被覆部がスチールベルトの幅方向両端部に前記弾性材料を塗布したものであることを特徴とする請求項３に記載のスチールベルト駆動装置である。
【００１４】
請求項５に係る発明は、前記被覆部が前記弾性材料の溶液または分散液を吹きつけた後、乾燥することにより形成したものであることを特徴とする請求項４に記載のスチールベルト駆動装置である。
【００１５】
請求項６に係る発明は、前記被覆部がスチールベルトの幅方向両端部に前記弾性材料かなる被覆シートを貼付して形成したものであることを特徴とする請求項３に記載のスチールベルト駆動装置である。
【００１６】
請求項７に係る発明は、無端状のスチールベルトを駆動プーリと従動プーリとの間に循環走行自在に張架したスチールベルト駆動装置において、前記駆動プーリおよび従動プーリでは、その軸方向両端部の少なくとも一方に、前記スチールベルトの両端部をガイドする鍔状凸部を設け、該鍔状凸部における前記スチールベルトの端部との対向面を弾性材料で被覆することにより、走行時のスチールベルトが駆動プーリ、従動プーリのいずれからも脱落しないようにしたことを特徴とするスチールベルト駆動装置である。
【００１７】
請求項８に係る発明は、無端状のスチールベルトを駆動プーリと従動プーリとの間に循環走行自在に張架したスチールベルト駆動装置において、スチールベルトの内面側（プーリに接触する側）、かつその幅方向のほぼ中央部に適宜形状の凸部をスチールベルトの長手方向に複数、かつ相互間に適宜間隔をあけて設け、駆動プーリと従動プーリには、前記凸部が係合しうる溝を形成するとともに、スチールベルト走行時に常に駆動プーリの溝、従動プーリの溝の双方に前記凸部が係脱自在に係合するようにした（少なくとも１箇所の凸部が、最大ベルト巻き付け角に対して常に係合するような間隔でこれら凸部を設けた）ことを特徴とするスチールベルト駆動装置である。
【００１８】
請求項９に係る発明は、前記凸部を半球状凸部としたことを特徴とする請求項８に記載のスチールベルト駆動装置である。
【００１９】
請求項１０に係る発明は、前記凸部をスチールベルトの「切り曲げ」で形成したことを特徴とする請求項８に記載のスチールベルト駆動装置である。
【００２０】
請求項１１に係る発明は、請求項１〜１０のいずれかに記載のスチールベルト駆動装置を感光体の回転駆動用および、転写ベルトの駆動用に配備したことを特徴とする電子写真方式の画像形成装置である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
第１の実施の形態
図１はスチールベルト駆動装置の全体構造を示す概略斜視図、図２は図１の要部構造の一例を示す断面図、図３は図１の要部構造の別例を示す断面図である。このスチールベルト駆動装置は、たとえば電子写真方式による画像形成装置に配備される。
【００２２】
図１のスチールベルト駆動装置は、無端状のスチールベルト１（以下、単にベルトと記載することがある）を駆動プーリ２と従動プーリ３（以下、これらを単にプーリと記載することがある）との間に循環走行自在に張架したものである。本実施の形態では、駆動プーリ２および従動プーリ３について、スチールベルト１の幅方向両端部を弾性材料で被覆した被覆部６を設ける。また、駆動プーリ２および従動プーリ３では、その軸方向両端部に、スチールベルト両端の被覆部６をガイドする鍔状凸部（凸状ガイド）７を設ける。スチールベルト１は、被覆部６，６と鍔状凸部７との間に適宜間隔をあけた状態で張架する。
【００２３】
このスチールベルト駆動装置において鍔状凸部７は、スチールベルト１の循環走行を案内するガイド部材として機能するものである。すなわち、スチールベルト１が蛇行しても、被覆部６が鍔状凸部６に接触することにより駆動プーリ２、従動プーリ３からのベルト脱落を的確に阻止することができる。また、スチールベルト１が薄肉であっても、幅方向両端部が補強されているので上記鍔状凸部７との擦れによる変形や、クラック等に起因するベルトの破断を防止できる。また、駆動プーリと従動プーリとの平行度や、プーリ外周部の振れを従来よりラフに規制してもベルトが脱落しないので、このスチールベルト駆動装置を安価に構成することができる。さらには、ベルト端部と鍔状凸部７の擦れによる異音も発生しない。
【００２４】
上記被覆部６を形成する弾性材料としては、ゴムまたは熱可塑性エラストマー（制振性材料）が使用できる。この場合、スチールベルトの幅方向両端部に上記弾性材料を塗布して被覆部６を形成するが、具体的には、上記弾性材料の溶液または分散液をスチールベルトに吹きつけた後、乾燥することにより被覆部６を形成することができる。また、スチールベルトの幅方向両端部に上記弾性材料かなる被覆シートを貼付することにより被覆部６を形成しても良い。
【００２５】
図１においてスチールベルト１は駆動プーリ２、従動プーリ３間に張架され、従動プーリ３が図中の矢印方向に引っ張られることで、スチールベルト１に一定張力が与えられる。従動プーリ３は、常にスプリング等（図示せず）によって矢印方向に力が加えられても良い。また、ベルトがスチール製であるため経時による伸びが微少なので、力を付与した状態で固定しても良い。
【００２６】
駆動プーリ２は同軸に結合されたモータ４によって回転駆動され、同方向にプーリ径比の逆数で減速されて従動軸５に回転駆動力が伝達される。このスチールベルト駆動装置は、たとえば電子写真方式の画像形成装置に配備されるが、この場合、従動軸５の延長部上には、駆動ローラや感光体がカップリング等を介して結合される。または、延長された従動軸に搬送コロや感光体を直接結合することもできる（図略）。上記のように、スチールベルト１の両端部に被覆部６が設けられるが、スチールベルト１の全幅は、これが互いに対向する鍔状凸部７，７間に収まるように寸法管理される。
【００２７】
図１では鍔状凸部７を、駆動プーリ２および従動プーリ３についてその軸方向両側、すなわち軸方向上下両側に設けているが、以下のようにしても良い。
（１）図１において、駆動プーリ２の軸方向上側にのみ鍔状凸部７を、従動プーリ３の軸方向下側にのみ鍔状凸部７を、それぞれ設ける。
（２）図１において、駆動プーリ２の軸方向下側にのみ鍔状凸部７を、従動プーリ３の軸方向上側にのみ鍔状凸部７を、それぞれ設ける。
要は、循環走行するスチールベルト１が駆動プーリ２、従動プーリ３のいずれからも脱落しないようにすれば良い。
【００２８】
上記被覆部６に関しては、図２に示すようにベルトの幅方向両端部を別々に弾性材料で被覆することもできるし、図３のように、ベルト背面（プーリと接触する側と反対側の面）の全域を覆うように構成することもできる。いずれしても、結果としてベルトの幅方向両端部に被覆部６が形成されれば良い。
【００２９】
また、被覆部６を上記したゴム等の制振性材料で形成することで、スチールベルト駆動中の、いわゆる共鳴現象（例えば、バイオリンの弦のようなメカニズムで音が増大する）による、著しい騒音の増大を抑えることができる。
【００３０】
第２の実施の形態
図４に示すように被覆部６を厚肉にした場合、薄いベルト１の端部をより厚肉に被覆することができるため、被覆部６におけるベルト露出に起因する被覆ベルト製作上の歩留まり低下を防止でき、この被覆ベルトを低コストで製作することができる。
【００３１】
ところが、図２に示すブーリ形状のままにして被覆部６を厚肉にすると、被覆部６がプーリ２，３との接触面側に回り込む結果、ベルト走行時にベルト１とプーリ２，３との接触状態が変動したり、ベルト１の幅方向中央部がプーリ２または３の外周面（円筒面）から多少浮き上がったりすることがある。このような場合、ベルト走行速度の安定性が損なわれる。一方、上記被覆部６の回り込みを抑えるような被覆は、製作上困難となってコストが嵩むうえ、耐久性が低下して被覆のサイド部分（プーリの鍔状凸部に当接する箇所）がめくれ易くなる不具合がある。
【００３２】
そこで、図４に示す実施の形態は、被覆部６の回り込みが生じるプーリ外周面部位に逃げ溝８を設け、この回り込みを許容した構造とすることで、上記不具合を解消したものであり、回り込んだ被覆部がプーリ外周面に接触しないため、プーリの回転速度に悪影響を及ぼすこともないという利点がある。なお、この場合、ベルト駆動中のプーリ回転速度は図示した有効径Ｄによって決定される。
【００３３】
第３の実施の形態
第１、第２の実施の形態ではベルト１に被覆部６を設けているが、これに替えて図５に示すように、プーリ２，３に被覆部６を設けても同等の効果を発揮できる。上記被覆部６は、鍔状凸部７の内面に、たとえば上記したものと同様の弾性材料からなるシートを貼着することで設けることができる。この構造では、スチールベルト１の構成は従来のものと同様で良いから、低コストに構成できる。また、スチールベルトが薄肉であっても、接触相手が弾性材料からなるため、鍔状凸部との擦れによる変形や、クラック等の発生によるベルトの破断を防止でき、ベルト蛇行によるプーリからの脱落を、この鍔状凸部によって的確に阻止することができるなど、図２または図３の構造による場合と同様の効果が得られる。
【００３４】
第４の実施の形態
図６のスチールベルト駆動装置では、ベルト１の内面側（プーリに接触する側）、かつその幅方向のほぼ中央部に半球状凸部９をベルトの長手方向に複数、かつ相互間に適宜間隔をあけて設ける。また、駆動プーリ２および従動プーリ３には、上記凸部９が係合しうる溝１０を形成するとともに、ベルト走行時に常に駆動プーリ２の溝１０、従動プーリ３の溝１０の双方に半球状凸部９が係脱自在に係合するように構成する。すなわち凸部９を、最大ベルト巻き付け角に対して、少なくとも１箇所が常に当接するような間隔で設ける。これによって、ベルト走行中は絶えずこの凸部９が嵌合溝１０に収まるので、蛇行によるベルトの脱落を良好に阻止することができる。
【００３５】
第５の実施の形態
図７および図８は、図６の半球状凸部９に替えて、切り曲げ１２をスチールベルト１のベルト進行方向と直交する方向に、かつ、このベルトで形成されるループ内に向くように設けるとともに、プーリ２，３の外周面に、この切り曲げ１２が嵌脱しうる嵌合溝１４を形成したものである。切り曲げ１２の上下両側面に面取り１３を施すことで、切り曲げ１２を嵌合溝１４に対し、より的確に嵌脱することができる。図８において符号１２ａは切り曲げ加工で生じた開口である。
【００３６】
例えば駆動力が高く、強度が要求される箇所では厚肉のスチールベルトが必要となるが、このような場合でも、ベルト進行方向と直交する方向の切り曲げ１２を設ければ、スチールベルト１をプーリ２，３に巻き付ける際に抵抗とならず、スムーズな巻き付けおよび、滑らかなベルト走行駆動が行える。この切り曲げ１２もまた、最大ベルト巻き付け角に対して、少なくとも１箇所が常に当接するような相互間間隔で設ける。これによって、蛇行に起因するプーリからのベルト脱落を良好に阻止することができる。また、ベルトに対する必要最小限の加工でベルト脱落を抑えることが可能になる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば以下の効果が得られる。
請求項１の発明では、スチールベルトが薄肉であっても、幅方向両端部が補強されるので駆動プーリ、従動プーリそれぞれの鍔状凸部との擦れによる変形や、クラック等の発生に起因するベルト破断を防止できるし、蛇行によるプーリからのベルト脱落を、この鍔状凸部によって的確に阻止することができる。また、ベルトが掛装される駆動プーリ、従動プーリ相互の平行度や、プーリ外周部の振れを従来よりラフに規制してもベルトが脱落しないので、スチールベルト駆動装置を安価に構成することができる。さらには、ベルト端部とガイドの擦れによる異音も発生しない。
【００３８】
請求項２に係る発明では、薄いベルトの端部をより厚肉に被覆することができるため、被覆部におけるベルト露出に起因する被覆ベルト製作上の歩留まり低下を防止でき、この被覆ベルトを低コストで製作することができる。また、回り込んだ被覆部がプーリと接触しないので、プーリの回転速度に悪影響を及ぼすこともない。
【００３９】
請求項３に係る発明ではベルト走行中の、いわゆる共鳴現象（例えばバイオリンの弦のようなメカニズムで音が増大する）による騒音の増大を抑えることができる。
【００４０】
請求項４〜６の発明では、請求項１〜３に係るスチールベルトを簡単な工程で大量生産でき、安価に提供することができる。
【００４１】
請求項７の発明では、スチールベルトとして従来と同様構造のものを採用できる。また、スチールベルトが薄肉であっても、接触相手が弾性材料からなるため、鍔状凸部との擦れによる変形や、クラック等の発生によるベルトの破断を防止でき、ベルト蛇行によるプーリからの脱落を、この鍔状凸部によって的確に阻止することができるなど、請求項１の発明による場合と同様の優れた効果が得られる。なお、鍔状凸部におけるスチールベルト端部との対向面を弾性材料で被覆するには、たとえば、この弾性材料からなるシートを上記対向面に貼着すれば良い。
【００４２】
請求項８の発明では、スチールベルト走行時の寄り防止ガイドとしての溝を駆動プーリ、従動プーリそれぞれの外周面のうち、プーリの軸方向ほぼ中央部に形成したので、スチールベルト走行時の擦れによるベルト変形や、クラック等の発生によるベルト破断を防止できる。また、所定の凸部と溝との係合によって、ベルトの蛇行に起因するプーリからのベルト脱落を確実に阻止することができる。また、ベルトが掛装される駆動プーリ、従動プーリ相互の平行度や、プーリ外周部の振れを従来よりラフに規制してもベルトが脱落しないので、スチールベルト駆動装置を安価に構成することができる。さらには、ベルト端部とガイドの擦れによる異音も発生しない。
【００４３】
請求項９，１０の発明では、スチール製シートを加工することで、所定構造のスチールベルトを簡単・安価に作製することができる。また、請求項１０の発明では、駆動力が高く、強度が要求される使用箇所での厚いスチールベルトにも対応することができる。
【００４４】
請求項１１の発明では、請求項１〜１０のいずれかに記載のスチールベルト駆動装置を感光体の回転駆動用および、転写ベルトの駆動用に配備した電子写真方式の画像形成装置としたので、画像形成工程において、スチールベルト駆動装置から異音や騒音が発生することがなくなるし、感光体や転写ベルトを安定した速度で駆動することができて良質の画像を歩留り良く形成することができるうえ、スチールベルト駆動装置のメンテナンスが容易になるなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るスチールベルト駆動装置の全体構造を示す概略斜視図である。
【図２】図１の要部構造の一例を示す断面図である。
【図３】図１の要部構造の別例を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るスチールベルト駆動装置の要部構造を示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るスチールベルト駆動装置の要部構造を示す断面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係るスチールベルト駆動装置の全体構造を示す概略斜視図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態に係るスチールベルト駆動装置の全体構造を示す概略斜視図である。
【図８】図７の要部拡大図である。
【図９】従来例に係るもので、弾性体ベルトに歯形が形成されたタイミングベルトおよび、その駆動装置の要部構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１：スチールベルト
２：駆動プーリ
３：従動プーリ
４：モータ
５：従動軸
６：被覆部
７：鍔状凸部（凸状ガイド）
８：逃げ溝
９：半球状凸部
１０：嵌合溝
１２：切り曲げ
１２ａ：開口
１３：面取り
１４：嵌合溝
２０：タイミングベルト
３０：駆動プーリ
３１：寄り防止ガイド
【図１】
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【図２】
2004100854.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004100854.tif 000008
【図７】
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【図８】
2004100854.tif 000010
【図９】
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