JP2872802B2 - ベルト駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、平ベルトの駆動装置、特に、電子写真方式
を用いた機器の感光体ベルト、転写搬送ベルト等のベル
ト駆動装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より、例えば電子写真装置において、装置の軽量
化及びコンパクト化を目的として、互いに略平行に配置
した複数本のローラ部材に、表面が感光層または誘電体
層に形成された平ベルトを掛け渡し、該平ベルトを感光
体ドラムの代わりに感光体ベルト、または転写搬送ベル
トとして用いることが知られている。

ところが、このような用途に用いられる平ベルトは、
プラスチックフィルムや金属箔等、伸びが小さくて強度
の高い材料を基材として形成される場合が多い。従っ
て、この種の平ベルトは、弾性変形し難いことから、各
関連部品の寸法誤差、ローラ部材の取付誤差、ベルト張
力のアンバランス、ベルト周長さの不均一などをベルト
自体の変形で吸収することができず、この結果、平ベル
トの走行寺に蛇行が発生し易いという問題があった。

しかし、このような電子写真装置では、正確な画像形
成を行うために、高精度、高解像度が要求されるので、
この平ベルトの蛇行を防止する必要がある。

そして、このような、ベルトの蛇行を防止するための
従来技術として、特開昭56−127501号公報や特開昭59−
205052号公報に示されるようにベルトに蛇行防止用のガ
イドを設けたり、特開昭57−60347号公報に示されるよ
うに規制部材を設けて平ベルトの蛇行を強制的に防止す
ることが提案されている。また、実開昭58−110609号公
報や実開昭64−48457号公報に示されるような複雑なメ
カニズム構造を用いて蛇行を修正するようにしたものも
ある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、特開昭56−127501号公報、特開昭59−
205052号公報及び特開昭57−60347号公報に示される構
成では、外的部材により平ベルトを強制的に受け止める
ようにしているから、平ベルトとローラ部材との組合わ
せの条件如何により機構として成立し得ない場合があ
る。即ち、平ベルトの蛇行に伴う寄り力が大きくなるほ
ど、ガイド及び規制部材の強度を増大させる必要があ
る。また、平ベルト自体の幅方向座屈強度を増大させる
必要があり、同時に平ベルト端部が損傷しないように端
部強度をも増大させる必要がある。従って、ベルト厚さ
が薄くなるほど上記方式の採用は困難となる。また、平
ベルトにガイドを設ける場合に、精度良くガイドを設け
る必要があり、特にシームレスベルトの場合では、この
ガイドを成形すること自体が非常に困難であった。

また、実開昭58−110609号公報、実開昭64−48457号
公報に示されるものでは、複雑なメカニズムを用いて蛇
行を修正するために、高価でしかも余分なスペースを必
要とし、装置全体としての大型化に繋るばかりでなく、
複雑な機構で部品点数が多く、それだけ故障発生要因部
が増加することになり、装置の信頼性が十分に確保され
ているとは言い難いものであった。

一方、２軸および３軸以上のベルト駆動装置において
は、ベルト及びローラ部材に取付け誤差があると、各ロ
ーラ部材ごとにベルトの作用力の方向および大きさが異
なり、ベルトは何れかのローラ部材で滑りを生じてい
た。この結果、この滑りを生じているローラ部材とベル
トとの摩擦係数が大きい場合、ベルト或いはローラ部材
が損傷するという問題があった。

また、各ローラ部材とベルトとの摩擦係数が小さい
と、ベルトを正確に走行させるためにベルト張力を大き
くする必要があり、ベルトの耐久性が劣るという問題が
あった。

更に、フィルム状のベルトと表面が円滑なローラ部材
とを組合せたベルト駆動装置にあっては、ベルト表面と
ローラ部材表面とが密着しているため、両者の摩擦力は
界面状態で決まることになる。そして、この界面状態は
温度や湿度の影響を大きく受けるので、摩擦力が温度や
湿度で大きく変化することになる。そこで、ローラ部材
のベルト接触面に凹凸を形成することが考えられるが、
これでは、伝達能力を高くすると、スラスト力も大きく
なり、ベルトの損傷等が生じるという問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもので、ローラ
部材及び平ベルトに複雑な加工を施すことなく損傷等を
防止すると共に、簡単な機構で且つ小スペースでもっ
て、安価にベルトの蛇行を防止することができるベルト
駆動装置を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明が講じた手段
は、短繊維を内含した弾性体でローラ部材を構成して、
平ベルトのスラスト方向移動を容易にし、平ベルトの蛇
行を修正するようにしたものである。

具体的に、請求項１に係る発明が講じた手段は、ま
ず、平ベルトと、該平ベルトが掛け渡されて、該平ベル
トが走行する複数本のローラ部材とを備えたベルト駆動
装置を前提としている。

そして、上記複数本のローラ部材のうち少なくとも１
本のローラ部材は、ローラ支持部材によって平ベルトに
張力が作用する所定の作用方向に両端部が引張されると
共に、該両端部がベルト張力の変動によって該ベルト張
力の作用方向に移動自在に支持されて蛇行調整ローラ部
材に構成されている。更に、上記複数本のローラ部材の
うち少なくとも１本のローラ部材は、真円体に形成され
て平ベルトが接触して走行する平行部と、該平行部の両
端に連続して形成され、平ベルトの蛇行時に該平ベルト
が接触し、外側に向って大径となるテーパ部とを備えて
いる。加えて、該テーパ部付きローラ部材における平行
部とテーパ部との表面は、短繊維を内含し且つ該短繊維
が表面に露出している弾性体で構成されたものである。

また、上記請求項１記載のベルト駆動装置において、
請求項２に係る発明が講じた手段は、短繊維がローラ部
材の半径方向を基準として所定角度に配向されており、
請求項３に係る発明が講じた手段は、短繊維がアラミド
繊維である構成としている。

また、上記請求項１〜３のうち何れか１の記載のベル
ト駆動装置において、請求項４に係る発明が講じた手段
は平ベルトが感光体ベルト又は転写搬送ベルトである構
成としている。

（作用） 上記の構成により、請求項１〜３に係る発明では、平
ベルトは駆動側ローラ部材の回転により複数のローラ部
材間を走行する。特に、請求項４に係る発明では、感光
体ベルト又は転写搬送ベルトが走行することになる。そ
して、該平ベルトが蛇行すると、少なくとも１つのロー
ラ部材はテーパ部を備えた蛇行調整ローラ部材に形成さ
れているので、上記平ベルトの側端部がテーパ部に乗り
上げることになる。

一方、上記蛇行調整ローラ部材の平行部とテーパ部と
の表面は短繊維内含弾性体で構成されているので、平ベ
ルトとの摩擦係数が小さく、該平ベルトのスラスト方向
移動が容易になっており、該平ベルトとの摩擦係数が小
さく、該平ベルトの端部がテーパ部に乗り上げると、該
端部側の張力が増大し、蛇行調整ローラ部材の一端が変
位し、平ベルトは蛇行方向と反対側に移動し、平ベルト
の蛇行が自動的に修正されることになる。

（発明の効果） 従って、請求項１〜４に係る発明によれば、上記蛇行
調整ローラ部材を構成し、少なくとも１本のローラ部材
の平行部とテーパ部との表面を短繊維内含弾性体で構成
すると共に、該ローラ部材にテーパ部を形成したため
に、平ベルトが蛇行すると、蛇行側の平ベルト端部の張
力が増大し、且つローラ部材に対する摩擦係数が小さい
ので、蛇行が自動的に確実に修正されることになり、平
ベルトを安定して走行させることができ、特に、電子写
真装置に適用した場合、確実な画像形成を行うことがで
きる。

また、従来のようにガイド部材などを設けていないの
で、平ベルトの損傷がなく、長寿命化を図ることができ
る。また、簡単な構成でもって蛇行を修正することがで
きるので、各種の装置に適用することができる。

また、上記テーパ部付きローラ部材において、スラス
ト方向の摩擦係数が小さくなるので、該ローラ部材の変
位量、つまり、ひねり量を小さくして蛇行修正を行うこ
とができると共に、滑りによる損傷等を防止することが
できることから、ベルトの長寿命化を図ることができ
る。更に、摩擦力が平ベルトとローラ部材との界面状態
の影響、つまり、温度や湿度の影響を受け難くなること
から、環境安定性を向上させることができる。更にま
た、針状体を内含しているので、グリップ力が作用し、
小さなベルト張力でもって高伝動能力化を図ることがで
きる。

また、テーパ部の短繊維を小径側に向って配向する
と、平ベルトは大径側に蛇行し難く、且つ小径側に移動
し易くなり、蛇行を少なくしてその蛇行を迅速に修正す
ることができる。

一方、短繊維をアラミド繊維としているので、短繊維
を確実に露出させることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図に示すように、１はベルト駆動装置であって、
電子写真装置に設けられている。そして、該ベルト駆動
装置１は、駆動側ローラ部材２と従動側ローラ部材３と
の間に感光体ベルト４が掛け渡されて構成されている。

上記感光体ベルト４は、幅広の平ベルトで構成されて
おり、図示しないが、該感光体ベルト４は、基材の表面
に感光体層が積層形成されてなり、該感光体ベルト４で
電子写真装置における感光体として機能している。ま
た、上記感光体ベルト４の基材としては、例えば、２軸
延伸ポリエステルが用いられており、引張弾性率が200k
g/mm²以上に設定されている。

上記駆動側ローラ部材２は、大径の弾性体ローラ21に
小径の駆動軸22が嵌合固定されて成り、該弾性体ローラ
21はEPDM系架橋ゴムで形成される一方、上記駆動軸22の
両端部が、図示しないが、固定部材に回転自在に支持さ
れている。そして、上記駆動軸22の一端には駆動モータ
23が連係されている。

一方、上記従動側ローラ部材３は、本発明の特徴とす
るローラ部材であって、第２図に示すように、大径のロ
ーラ本体31に小径の従動軸32が嵌合固定されて構成され
ている。そして、該ローラ本体31は、略均一径で真円体
の平行部33の両端部にテーパ部34,34が連接されて成
り、該テーパ部34は、外側に向って大径となるテーパ状
に形成されている。

更に、上記平行部33及びテーパ部34の表面であるベル
ト接触面は、本発明の特徴として、短繊維35を内含した
弾性体36で構成されている。そして、この弾性体36はゴ
ム組成物の他、熱可塑性エラストマなどで構成されてい
る。一方、上記短繊維35は、PET,ナイロン，アラミド，
綿，セルロースなど有機繊維や、炭素繊維などの無機繊
維の他、炭化ケイ素、酸化鉄、チタン酸塩などの無機針
状フィラーで構成されている。

更に、上記短繊維35は、長さが１〜10mmに形成される
一方、上記弾性体36の表面に露出して設けられると共
に、ローラ部材３の半径方向に配向（Ｚ配向）されてい
る。その上、例えば、上記短繊維35は、平行部33におい
ては弾性体36表面にほぼ直角に配向され、テーパ部34,3
4においては小径側（内側）に向ってやや傾斜する方向
に配向されている。

そして、上記弾性体36によって感光体ベルト４に対す
る摩擦係数を小さくしてスラスト力を低下させると共
に、所定のグリップ力を有するようにしている。また、
上記テーパ部34は、上記感光体ベルト４が蛇行すると、
ベルト端部がテーパ部34に乗り上げて蛇行を修正するよ
うに構成されている。

一方、上記従動側32の両端部はローラ支持部材5,5に
よって支持されており、該ローラ支持部材５は、軸受51
と、該軸受51に取付けられたスプリング52とを備えると
共に、図示しないが、上記従動軸32に挿入される長孔等
を有する固定支持材を備えて構成されている。

そして、該ローラ支持部材５は、感光体ベルト４に張
力が作用する作用方向、つまり、従動側ローラ部材３が
駆動側ローラ部材２に対して離接する方向に従動軸32の
端部を移動自在に支持して上記従動側ローラ部材３が蛇
行調整ローラ部材に構成されている。更に、上記軸受51
は従動軸32に回転自在に外嵌されており、また、上記ス
プリング52は、一端が固定部材に取付けられ、上記感光
体ベルト４に張力が作用するように従動軸32を張力の作
用方向、つまり、駆動側ローラ部材２より離れる方向に
引張している。

次に、上記ベルト駆動装置１の動作について蛇行修正
動作と共に説明する。

先ず、感光体ベルト４が両ローラ部材2,3に掛け渡さ
れた状態においては従動側ローラ部材３がスプリング5
2,52によって駆動側ローラ部材２より離れる方向に引張
られているので、感光体ベルト４に所定の張力が作用し
ている。

この状態において、駆動モータ23を駆動すると、駆動
側ローラ部材２が回転して感光体ベルト４が両ローラ部
材2,3間を走行する。

この感光体ベルト４の走行時において、該感光体ベル
ト４が蛇行すると、例えば、第１図Ａ方向に蛇行する
と、感光体ベルト４はＡ方向側の端部がテーパ部34に乗
り上げることになる。そして、従動側ローラ部材３にお
けるＡ方向側の端部が駆動側ローラ部材２に近接する方
向にやや変位する一方、感光体ベルト４におけるＡ方向
側の端部はスプリング52のバネ力によって従動軸32が引
張られているので、張力が付加され、該感光体ベルト４
には蛇行方向と反対側（Ａ方向と反対側）への力が生
じ、蛇行が修正される。

特に、平行部33及びテーパ部34の表面であるベルト接
触面は短繊維内含弾性体36で構成し、摩擦係数が小さく
スラスト力が小さく、しかも、短繊維35が内側に配向さ
れているので、上記感光体ベルト４は蛇行方向と反対側
に確実に移動し、蛇行が修正されることになる。更に、
上記短繊維内含弾性体36としているので、従動側ローラ
部材３は小さなベルト張力でもって伝動能力を高く維持
している。

ここで、上記従動側ローラ部材３における弾性体36の
具体例を詳述すると、短繊維35はアラミド繊維であっ
て、長さが１〜6mmで、繊維径が1mm以下、好ましくは１
〜100μｍであり、クロロプレンゴム80容量％に対して
短繊維35が20容量％で配合されている。

次に、上記従動側ローラ部材３の製造工程について説
明すると、先ず、第３図（ａ）に示すように、短繊維35
を厚さ方向に配向した未加硫のゴムシート36aを形成す
る。一方、第３図（ｂ）に示すように、テーパ部を備え
たローラ基材3aを形成し、このローラ基材3aに上記ゴム
シート36aを短繊維35の配向性が崩れないように巻き付
け、加硫加工し、表面をバフ加工等で研磨し、短繊維35
を露出させて、従動側ローラ部材３を得る。

また、第４図に示すように、テーパ部材34の短繊維35
の配向方向をやや内側にする場合には、ゴムシート36a
を平行部33とテーパ部34とで別個に成形し、ローラ基材
3aに巻き付けることになる。

従って、上記従動側ローラ部材３にテーパ部34,35を
形成し、ベルト接触面を短繊維内含弾性体36で構成した
ために、感光体ベルト４が蛇行すると、蛇行側のベルト
端部の張力が増大し、且つ従動側ローラ部材３に対する
摩擦係数が小さいので、蛇行が自動的に確実に修正され
ることになる、感光体ベルト４を安定して走行させるこ
とができ、特に、電子写真装置に適用した場合、確実な
画像形成を行うことができる。

また、従来のようにガイド部材などを設けていないの
で、感光体ベルト４の損傷がなく、長寿命化を図ること
ができる。また、簡単な構成でもって蛇行を修正するこ
とができるので、電子写真装置に容易に適用することが
できる。

また、上記従動側ローラ部材３において、スラスト方
向の摩擦係数が小さくなるので、該ローラ部材３の変位
量、つまり、ひねり量を小さくして蛇行修正を行うこと
ができると共に、滑りによる損傷等を防止することがで
きることから、ベルトの長寿命化を図ることができる。
更に、摩擦力が感光体ベルト４と従動側ローラ部材３と
の界面状態の影響、つまり、温度や湿度の影響を受け難
くなることから、環境安定性を向上させることができ
る。更にまた、上記短繊維内含弾性体36で形成している
ので、感光体ベルト４のグリップ力を有することから、
ベルト張力を大きくすることなく高伝動能力化を図るこ
とができる。

また、上記テーパ部34,34における短繊維35を小径側
（平行部33側）に向って配向すると、感光体ベルト４が
外側に向って蛇行し難くなると同時に、内側には容易に
移動することになり、蛇行量を少なくして、その蛇行を
迅速に修正することができる。

一方、上記短繊維35をアラミド繊維とすると、耐熱性
が良好となることから、加工時の抜けを防止することが
でき、弾性体36より確実に露出させることができると共
に、感光体ベルト４の滑りをよくすることができる。

第５図は他の従動側ローラ部材3bを示しており、該従
動側ローラ部材3bは、緩やかに湾曲する２つのテーパ部
34a,34aより形成され、逆クラウン形状に形成されたも
のであり、弾性体36などは前実施例と同様である。

尚、本実施例は、電子写真装置について説明したが、
本発明は、転写搬送装置など各種の装置に適用してもよ
く、その際、平ベルトは転写搬送ベルトを構成する。

また、本実施例は、従動側ローラ部材３を１本とした
が、複数本設けてもよく、その際、短繊維内含弾性体36
を有するローラ部材は少なくとも１本のローラ部材に設
ければよく、また、テーパ部付きローラ部材と蛇行調整
ローラ部材とは別個であってもよい。

また、上記平ベルトは、ニッケル、ステンレス等の金
属薄板の他、PET、PES、PEEK、アラミド、ポリイミドな
どのプラスチックフィルムで形成してもよく、また、シ
ームレスベルトやジョイントベルトであってもよい。

また、駆動側ローラ部材２は弾性体ローラ21に限られ
るものではない。

また、短繊維35は、ローラ部材３の長手方向にやや傾
斜する方向に配向されていてもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示しており、第１図はベルト
駆動装置の全体斜視図、第２図は従動側ローラ部材の正
面図である。第３図（ａ）及び（ｂ）は従動側ローラ部
材の製造工程を示すゴムシートおよび従動側ローラ部材
の斜視図、第４図は他の製造工程を示す従動側ローラ部
材の斜視図である。第５図は他の従動側ローラ部材を示
す正面図である。 １……ベルト駆動装置、２……駆動側ローラ部材、3,3b
……従動側ローラ部材（蛇行調整ローラ部材）、４……
感光体ベルト（平ベルト）、５……ローラ支持部材、33
……平行部、34,34a……テーパ部、35……短繊維、36…
…弾性体、52……スプリング。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−165159（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−73284（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−110609（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B65H 5/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平ベルトと、該平ベルトが掛け渡されて、
   該平ベルトが走行する複数本のローラ部材とを備えたベ
   ルト駆動装置において、 上記複数本のローラ部材のうち少なくとも１本のローラ
   部材は、ローラ支持部材によって平ベルトに張力が作用
   する所定の作用方向に両端部が引張されると共に、該両
   端部がベルト張力の変動によって該ベルト張力の作用方
   向に移動自在に支持されて蛇行調整ローラ部材に構成さ
   れ、 上記複数本のローラ部材のうち少なくとも１本のローラ
   部材は、真円体に形成されて平ベルトが接触して走行す
   る平行部と、該平行部の両端に連続して形成され、平ベ
   ルトの蛇行時に該平ベルトが接触し、外側に向って大径
   となるテーパ部とを備える一方、 該テーパ部付きローラ部材における平行部とテーパ部と
   の表面は、短繊維を内含し且つ該短繊維が表面に露出し
   ている弾性体で構成されていることを特徴とするベルト
   駆動装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のベルト駆動装置において、
   短繊維は、ローラ部材の半径方向を基準として所定角度
   に配向されていることを特徴とするベルト駆動装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載のベルト駆動装置にお
   いて、短繊維はアラミド繊維であることを特徴とするベ
   ルト駆動装置。
4. 【請求項４】請求項1,2又は３記載のベルト駆動装置に
   おいて、平ベルトは感光体ベルト又は転写搬送ベルトで
   あることを特徴とするベルト駆動装置。