JP3638015B2 - 歯付ベルトおよび歯付ベルトを使用するベルト伝動装置 - Google Patents
歯付ベルトおよび歯付ベルトを使用するベルト伝動装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルトを使用したベルト伝動装置に関し、特に、歯付ベルトおよび歯付ベルトを使用したベルト伝動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、歯付ベルトを用いたベルト伝動装置は、ＯＡ機器（事務機器）などに適用されており、例えば、プリンタのキャリッジ駆動、紙送り、あるいは複写機の紙送りや感光ドラム駆動などに使用されている。プーリと噛み合うことによって掛け回される歯付ベルトは、平ベルトのようなすべりが生じないため、高精度の位置決めを行うのに適している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
歯付ベルトを使用する場合、歯付ベルトと歯付プーリとの噛み合いに起因してベルトの速度変動、すなわち速度ムラが生じる。この速度ムラにより、例えばプリンタや複写機の印字および画像形成において印字ムラ、画像ムラが生じる。このような速度ムラを抑えるため、通常、歯のピッチの縮小化（例えば、ピッチ１．５ｍｍ、２ｍｍなど）が計られる。
【０００４】
しかしながら、歯のピッチを小さくすると、ベルトにかかる負荷はピッチ縮小前と変わらないため、ジャンピング、すなわち歯とびが起こりやすくなる。ジャンピング防止能力を向上させる手段として、プーリ歯形をベルト歯形より小さくしたり、あるいは、プーリの歯先半径を小さくして噛み合い干渉を大きくしたりする方法があるが、そのような手段を採ると、逆に速度ムラが増大してしまう。
【０００５】
そこで本発明では、十分なジャンピング防止能力を維持しながら速度ムラを抑える歯付ベルトおよび歯付ベルトを使用したベルト伝動装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のベルト伝動装置は、少なくとも内周面にベルト歯と歯底部とが交互に形成される歯付ベルトと、歯付ベルトと噛み合うようにプーリ歯と歯溝部とが交互に形成され、歯付ベルトが掛け回される原動プーリおよび従動プーリとを備えたベルト伝動装置であり、歯付ベルトは原動プーリと従動プーリの周りに掛け回される。事務機器などにおいて実施される、本発明のベルト伝動装置に適用される歯付ベルトの歯形は、いわゆるＨＴＤ−II歯形（例えば、特開昭５９−８９８５２号公報参照）を基礎として改良された歯形であり、ベルト歯の断面形状は、３つの円弧からなる連続的な曲線であって、ベルト厚さ方向に沿ったベルト歯の中心線に対して線対称な複合円弧形状である。中心線を境にしてベルト歯の断面形状を分けた場合、ベルト歯の片側の輪郭線は、ベルト歯の歯元部分の凹型形状で第１の半径を有するとともにベルト歯の外部に第１曲率中心のある第１の円弧と、ベルト歯の歯元部分と歯先部分との間の凸型形状で第２の半径を有するとともに中心線に対して反対側に第２曲率中心のある第２の円弧と、ベルト歯の歯先部分の凸型形状で第３の半径を有するとともに中心線上に第３曲率中心のある第３の円弧とによって形成される。中心線Ｙを境に線対称であることから、ベルト歯の複合円弧形状は、一対の第１、第２および第３の円弧が連続的に繋がることによって形成される。ただし、ここでの円弧の凹凸形状は、ベルトの背面から見た凹凸を表す。また、第２の円弧は、ベルトが回されているときに負荷、すなわち圧力が重点的にかかるベルト歯の圧力面（ベルト歯の歯元と歯先の間にある表面部分）に対応する円弧である。
【０００７】
噛み合いに起因する速度ムラは、ベルトが回されている間、ベルトの歯がプーリと噛み合う時の多角形作用によりベルトが振動することによって発生する。この速度ムラを解消するため、一般的に多角形作用を抑えるため小ピッチ化が計られる。事務機器などで使用される歯付ベルトのピッチは、３ｍｍ以下であり、１．５ｍｍ、１ｍｍのピッチの歯付ベルトなども使用されている。従来において、これら小ピッチのベルト歯の形状は、ピッチが大きい（５ｍｍ、８ｍｍなど）ベルト歯の歯形をそのまま縮小することによって形成されていた。しかしながら、ピッチを３ｍｍ以下、特に、ピッチを１．５ｍｍ〜１．０ｍｍの間、あるいは１ｍｍ以下まで縮めていくと、ベルト歯にかかる負荷に対応できず、歯とびが起こりやすくなる。すなわち、ジャンピング防止能力が低下する。
【０００８】
プリンタのキャリッジ等に使用される小ピッチの歯付ベルトにおいては、比較的負荷の小さい条件下で使用されるため、今まで歯とびについてはそれほど考慮されずに歯形が定められていた。しかしながら、ピッチが小ピッチ、特に１ｍｍ付近の極小ピッチに近づいてくると、歯とびが無視できなくなる。本発明の歯付ベルトの歯形は、小ピッチの歯が並ぶ歯付ベルトにおいて、歯とび防止を考慮して形成されたものである。ピッチが約３ｍｍ以下のベルト歯において、歯高さと歯幅との比を示す縦横比は、０．６９以上０．９０以下の範囲内のいずれかの値に定められる。ここで、歯底部のランドラインと平行であって一対の第１曲率中心の間を結ぶ直線とベルト歯の輪郭線との一対の交点間の距離を「歯幅」として規定し、また、ランドラインからベルト歯の歯先先端であるベルト歯頂点までの距離を「歯高さ」として規定する。
【０００９】
上記の一対の第１曲率中心を結ぶ直線は、ランドラインから第１の半径の距離までの位置にあり、歯幅は、この直線上に沿って歯幅が定められる。そのため、縦横比の値は、第１の円弧の形状に起因して変化することはほとんどなく、第２の円弧、第３の円弧形状によって変化する。本発明における縦横比は、上記の範囲（０．６９〜０．９０）を満たすように、主に第２の円弧、第３の円弧が所定の形状に定められる。ただし、縦横比の上限値０．９０は、連続的な線対称の複合円弧形状が形成可能であるときの限界値を示す。縦横比の値を、０．６９〜０．９０の範囲に定めた場合、第２の円弧、第３の円弧形状は、第２の半径と第３の半径との比（以下では、円弧比という）が１．９０〜５．００の範囲内に収まるように形成するのが好ましい。この円弧比の制限は、従来のＨＴＤ−II歯形の断面形状に比べて極端に異なった形状を排除し、従来の歯形によって得られる性能を失わないようにするため設定される。
【００１０】
従来の小ピッチである歯付ベルトの縦横比は、いずれも０．６９より小さい値であり、０．６５以下のものが多数である。これは、８ｍｍ、５ｍｍなどの比較的ピッチが大きいベルト歯の形状が高負荷、耐磨耗性（耐久性）を考慮して主に圧力面の形状等により定められ、縦横比をパラメータとして形状が定められておらず、そのような歯形を縮小することによって小ピッチベルト歯の断面形状を形成していることに起因する。本発明によれば、縦横比、すなわち歯幅に対する歯高さは、従来の歯形をピッチが等しくなるように縮小（あるいは拡大）したときの歯高さに比べて大きい。したがって、ベルト歯がジャンプ、すなわちベルト歯の歯先部分がプーリの歯先部分を乗り越えることが困難となり、小ピッチのベルト歯においてもジャンピング能力が低下せず、歯とびが抑えられる。なお、ベルト歯と噛み合うプーリ溝の形状に関しても、上記の縦横比を有するベルト歯と噛み合うように形状が定められている。
【００１１】
複合円弧形状の中で縦横比が０．６９〜０．９０を満足する円弧形状はいくつも存在するが、従来のベルト歯の複合円弧断面形状をできるだけ利用し、かつ、ジャンピング防止能力のある縦横比のある断面形状に定めるため、以下のような方法によってベルト歯の断面形状を定めることが好ましい。すなわち、第１のピッチで並ぶベルト歯の断面形状を形成する好ましい方法として、まず、第１のピッチより大きい第２のピッチで並ぶ原形ベルト歯の断面形状であって、第１の円弧と相似関係にある歯元円弧と、曲率中心が原形ベルト歯のランドライン上にある圧力面円弧と、原形ベルト歯の中心線上に曲率中心点のある歯先円弧とによって形成される連続的な複合円弧形状を、相似関係を維持しながら第２ピッチが第１ピッチとなるまで縮小させる。この第２ピッチで並ぶ原形ベルト歯が並ぶ歯付ベルトを上記のＨＴＤ−II歯形に対応させた場合、原形ベルト歯の縦横比は、０．５０〜０．６８の範囲にある。
【００１２】
次に、この縮小したベルト歯の断面形状に基いて、本発明のベルト歯断面形状を形成する。まず、中心線上にあって歯高さを規定するベルト歯頂点の位置を、縮小された原形ベルト歯の頂点とは異なる所定の位置に定める。このときベルト歯頂点の位置は、原形ベルト歯の頂点より（ベルト背面から歯の頂点方向に向かって）高い位置に定められる。ベルト歯頂点の位置を定めると、ベルト歯頂点の位置に基いて第３の半径を所定の大きさに設定する。そして、設定された第３の半径による歯先円を定めたときに、縮小された歯元円弧と歯先円それぞれに接する円弧を規定する。この円弧が第２の円弧として定められ、また、３つの円弧の境界点となる２つの端点が定められることにより、縮小された歯元円弧の一部と歯先円弧の一部がそれぞれ第１の円弧、第３の円弧に定められる。ただし、縦横比が０．６９〜０．９０を満たすことを必要とする。
【００１３】
あるいは、原形ベルト歯が第１のピッチよりも小さい第２ピッチで並ぶ歯付ベルトを利用して、ベルト歯断面形状を形成するようにしてもよい。この場合、原形ベルト歯の断面形状を第１ピッチまで相似的に拡大する。
【００１４】
上述したように、小ピッチで並ぶベルト歯の断面形状を設計する場合、一般的には大きなピッチであるベルト歯の断面形状を縮小、あるいは拡大した形状に基いて歯形を決定する場合が多い。このとき、さらなる歯付ベルトの性能を上げるために歯形が改良される場合があるが、ジャンピング防止能力を低下させないように歯形を定めることはほとんど行われない。逆に、噛み合いに起因する速度ムラを抑えるためにジャンピング能力を低下させるような歯形を定めてしまう場合がある。一方、上記に示したやり方でベルト歯の断面形状を形成する場合、まず、ジャンピング防止能力に最も重要な因子となるベルト歯の頂点位置を変更する。したがって、従来の複合円弧形状を利用して、容易に本発明によるジャンピング防止能力の優れたベルト歯の断面形状が形成される。
【００１５】
さらに、原形ベルト歯の複合円弧形状を最大限利用して本発明のベルト歯の断面形状を規定するには、以下のようなやり方でベルト歯の断面形状を形成することが好ましい。すなわち、上記に示したように、まず、第１のピッチより大きい第２のピッチで並ぶ原形ベルト歯の断面形状を第１のピッチまで相似的に縮小する。つぎに、ベルト歯の中心線上にあって歯高さを規定するベルト歯頂点の位置を、縦横比の値を満たすように、縮小された原形ベルト歯の頂点とは異なる所定の位置に定める。そして、縮小された圧力面円弧と接するように、ベルト歯頂点の位置に従って第３の円弧となる円弧を規定する。この断面形状では、縮小された歯元円弧がそのまま第１の円弧となるとともに、縮小された圧力面円弧の一部が第２の円弧となるため、従来の歯形による性能が発揮される。あるいは、上述したように、原形ベルト歯が第１のピッチよりも小さい第２ピッチで並ぶ歯付ベルトを利用して、ベルト歯断面形状を形成するようにしてもよい。
【００１６】
以上においてジャンピング防止能力を維持するためベルトの歯の断面形状を示したが、さらに、プーリにおけるプーリ歯、歯溝部の形状をジャンピング防止能力の優れた形状にするため、バックラッシ量は、０．０００ｍｍより大きく０．０２０ｍｍより小さい範囲のいずれかの値であることが好ましい。ここでは、ベルト歯における第２の円弧の中間地点（第１の円弧と第２の円弧の境界点と第２の円弧と第３の円弧の境界点との間）の接線と、プーリの歯溝部においてベルト歯の第２の円弧に対向する部分となるプーリ圧力面円弧との隙間をバックラッシの量として定義する。従来ではバックラッシ量を０．０２０ｍｍ以上としている場合が多く、バックラッシ量を小さくする、すなわちベルト歯の圧力面形状がより近似（密接）することでジャンピング防止能力が向上するとともに、速度ムラも減少する。０．００ｍｍ以下に定めない（ベルト歯を歯溝部より大きくしない）ため、バックラッシ量を小さくすることで速度ムラが増加することもない。最も好ましいバックラッシ量は、０．００５ｍｍである。
【００１７】
また、ベルト歯の歯高さを相対的に大きく、バックラッシ量を小さくしたことにより、プーリ歯の歯先部分とベルト歯の歯元部分が必要以上に干渉して速度ムラを増加させることがないようにするため、プーリ歯先半径から第１の半径を引いた値と第１の半径との比（以下では、歯元比という）が０．１以上であることが好ましい。ただし、プーリ歯先半径は、プーリ歯の歯先部分を形成する円弧の半径である。このような比に定めると、プーリ歯先円弧がより滑らかな（曲率が大きくない）曲線になる。
【００１８】
プーリの歯溝の深さは、上記の縦横比を有するベルト歯と噛み合うように形成されるが、ジャンピング防止能力を向上させるため、プーリ歯溝の深さがベルト歯高さ以上であることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を用いて本発明の実施形態であるベルト伝動装置について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施形態であるベルト伝動装置が利用されたプリンタのキャリッジ部分を示した側面図であり、図２は、そのキャリッジ部分を示した斜視図である。
【００２１】
プリンタ１０はキャリッジ部１２を備え、キャリッジ部１２にはインク射出口１１ａを有する印刷ヘッド１１が一体的に設けられている。キャリッジ部１２は、上下２本の平行なガイド棒１５によって支持されており、これらガイド棒１５の軸方向、すなわち矢印Ａ方向に沿って移動可能である。また、キャリッジ部１２は、２本のガイド棒１５の間に設けられた歯付ベルト３０に対して固定部材１７により固定されている。
【００２２】
エンドレスベルトである歯付ベルト３０は、２つのプーリ、すなわち駆動プーリ１６および従動プーリ１８の周りに掛け回されており、従動プーリ１８を駆動プーリ１６から離間する方向には、一定の張力が付勢ばね１９によって与えられている。駆動プーリ１６および従動プーリ１８は、プリンタ１０本体に対して回転可能に支持され、また、駆動プーリ１６はモータ１４により回転駆動される。
【００２３】
歯付ベルト３０の内周面、すなわち歯面には、ベルト歯部３４とベルト歯底部３２とが交互に形成されている。一方、駆動プーリ１６および従動プーリ１８の外周面には、ベルト歯部３４、ベルト歯底部３２に対応する寸法形状をしたプーリ歯溝部２４、プーリ歯部２２が交互に形成される。このベルト歯部３２、ベルト歯底部３４とプーリ歯部２２、プーリ歯溝部２４との噛み合いにより、歯付ベルト３０が回転する。歯付ベルト３０が回転すると、キャリッジ部１２は駆動プーリ１６と従動プーリ１８との間を往復運動し、これにより印刷用紙２１に印字される。なお、本実施形態におけるベルト歯部３４とベルト歯底部３２の表面は、ナイロン製の織布（図示せず）に覆われており、また、歯付ベルト３０の内部には、移動方向に沿ってアラミド繊維又はグラスファイバなどの心線（図示せず）が埋設されている。歯付ベルト３０の原料ゴムとしては、例えばクロロプレンゴム、水素添加ニトリルゴムあるいはウレタンエラストマー等が用いられる。
【００２４】
図３は、歯付ベルト３０の一部を示した断面図である。
【００２５】
図３に示すように、歯付ベルト３０のベルト歯部３４は円弧状の断面形状を有しており、歯付ベルト３０の外周面、すなわち背面３０Ｂから歯面３０Ｆの方向に沿った中心線Ｙを基準にして左右対称な形状である。線対称なベルト歯部３４の断面形状は、複数の円弧が連続的に繋がることによって形成されており、中心線Ｙを挟んでそれぞれ対になっている３つの円弧から構成される。ベルト歯部３４は、３ｍｍ以下の所定のピッチＰＴで並んでいる。
【００２６】
中心線Ｙを境にして片方の輪郭線（ベルト歯部３４の歯元部分の端点Ａ１から頂点である端点Ａ４まで）ＫＬについて説明すると、端点Ａ１から端点Ａ２の範囲にある第１の円弧ＢＣ１と、端点Ａ２から端点Ａ３の範囲にある第２の円弧ＢＣ２と、端点Ａ３と端点Ａ４の範囲にある第３の円弧ＢＣ３によって形成される。第１の円弧ＢＣ１は、曲率中心Ｃ１を中心とした第１の半径Ｒ１による凹状円弧であり、曲率中心Ｃ１はベルト歯部３４の外部にある。第２の円弧ＢＣ２は、曲率中心Ｃ２を中心とした第２の半径Ｒ２による凸状円弧であり、中心Ｃ２は中心線Ｙに対して反対側であってベルト歯底部３２の表面に沿ったランドラインＬＬ上に位置する。そして、第３の円弧ＢＣ３は、曲率中心Ｃ３を中心とした第３の半径Ｒ３による凸状円弧であり、曲率中心Ｃ３は中心線Ｙ上に位置する。ただし、各円弧の凹凸は、ベルト背面３０Ｂの側から見た形を示す。ベルト歯部３４の表面において、第１の円弧ＢＣ１は歯元部分の表面に、第３の円弧ＢＣ３は歯先部分の表面に対応する。また、第２の円弧ＢＣ２は、ベルト歯部３４のいわゆる圧力面部分に対応する。以下では、第１の半径Ｒ１を“ベルト歯元半径Ｒ１”、第２の半径Ｒ２を“圧力面半径Ｒ２”、第３の半径Ｒ３を“ベルト歯先半径Ｒ３”として表す。
【００２７】
ベルト歯部３４の高さｈは、ベルト歯底部３２からベルト歯部３４の頂点までの距離として規定され、中心線ＹとランドラインＬＬとの交点をＯとした場合、交点Ｏから中心線Ｙ上にある頂点（端点）Ａ４までの距離に相当する。一方、ベルト歯部３４の幅を定義するため、中心線Ｙに関して第１の円弧ＢＣ１の曲率中心Ｃ１に対称な位置にある点を「Ｃ１”」とし、曲率中心Ｃ１、Ｃ１”とを結ぶ線ＢＢＬを引く。線ＢＢＬとランドラインＬＬは実質的に平行関係にあり、線ＢＢＬとベルト歯部３４の輪郭線との交点をそれぞれ「ＡＡ」、「ＢＢ」と定めると、ＡＡからＢＢまでの距離がベルト歯部３４の幅ａとして定められる。本実施形態において、歯高さｈと歯幅ａとの比、すなわち縦横比「ｈ／ａ」は、以下の式を満たすように定められる。
０．６９ ≦ ｈ／ａ ≦ ０．９０ ・・・・（１）
【００２８】
図４は、実施化されている従来のベルト歯部（原形のベルト歯部）を有する歯付ベルトのベルト歯部断面形状と図３に示した本実施形態の歯付ベルトのベルト歯部断面形状とを合わせて示した断面図である。図４を用いて、本実施形態におけるベルト歯部の断面形状の特徴について説明する。
【００２９】
図４では、ピッチの大きさが本実施形態と異なるベルト歯部の断面形状が示されている。従来（以下では、原形という）のベルト歯部１３４は、図３に示した本実施形態のベルト歯部３４のピッチＰＴ（第１のピッチ）よりも大きいピッチＳＰ（第２のピッチ）で並んでおり、ベルト歯部１３４の断面形状は、ベルト歯部３４と同じように中心線Ｙ”に関して線対称であり、３つの円弧からなる連続的な複合曲線形状となっている。ここでは、３つの円弧を、それぞれ歯元円弧ＢＳＣ１、圧力面円弧ＢＳＣ２、歯先円弧ＢＳＣ３と表し、さらに、各円弧の半径を、それぞれ“歯元半径ＳＲ１”、“圧力面半径ＳＲ２”、“歯先半径ＳＲ３”と表す。また、３つの円弧の端点をそれぞれ端点ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３、ＳＡ４、各円弧の曲率中心をそれぞれＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３と表し、ベルト歯部１３４の高さ、幅をそれぞれ“ａ０”，“ｈ０”と表す。
【００３０】
本実施形態では、ピッチＰＴより大きく、かつ最もピッチＰＴに近いピッチＳＰで並ぶベルト歯部１３４の断面形状を相似的に縮小したものを利用して、ベルト歯部３４の断面形状が規定される。図４では、原形のベルト歯部１３４を、ピッチＰＴまで相似関係を維持するように縮小したベルト歯部１３４”の断面形状が破線で示されている。この縮小したベルト歯部１３４”の断面形状において、原形のベルト歯部１３４における歯幅ａ０、歯元半径ＳＲ１、圧力面半径ＳＲ２、歯先半径ＳＲ３、端点ＳＡ１〜ＳＡ４、曲率中心ＳＣ１〜ＳＣ３に対応する部分を、それぞれ、歯幅ａ０”、歯元半径ＴＲ１、圧力面半径ＴＲ２、歯先半径ＴＲ３、端点ＴＡ１〜ＴＡ４、曲率中心ＴＣ１〜ＴＣ３と表す。
【００３１】
同一のピッチＰＴで表される本実施形態のベルト歯部３４と縮小された原形のベルト歯部１３４”とを比較して見てわかるように、ベルト歯部３４のベルト歯元半径Ｒ１、圧力面半径Ｒ２は、縮小されたベルト歯部１３４”の歯元半径ＴＲ１、圧力面半径ＴＲ２と等しく、端点Ａ１、Ａ２、曲率中心Ｃ２の位置は、それぞれ端点ＴＡ１、ＴＡ２、曲率中心ＴＣ２の位置と一致する。したがって、ベルト歯部３４の歯幅ａ０とベルト歯部１３４”の歯幅ａ０”は等しい。
【００３２】
一方、本実施形態のベルト歯部３４のベルト歯先半径Ｒ３の大きさおよびベルト歯先半径Ｒ３の曲率中心Ｃ３の位置は、ベルト歯部１３４”の歯先半径ＴＲ３およびその曲率中心ＴＣ３の位置と異なり、ベルト歯部３４の第２の円弧ＢＣ２と第３の円弧ＢＣ３の境界点である端点Ａ３の位置も、ベルト歯部１３４”の端点ＴＡ３と異なる。したがって、ベルト歯部３４の歯高さｈは、ベルト歯部１３４”の歯高さｈ０”より大きい。ここでは、歯高さの差を歯高差Δｈとして表す。
【００３３】
図４に示された従来のベルト歯部１３４は、いわゆるＨＴＤ−II歯形のベルト歯である。圧力面円弧ＳＲ２の曲率中心ＳＣ２はベルト歯部１３４のほぼランドラインＬＬ”上にあり、縦横比は０．６９より小さい値の範囲にある。また、歯元半径ＳＲ１の大きさは、ピッチＳＰに対しておよそ０．０５〜０．１５倍の範囲内の大きさとなる。本実施形態では、ベルト歯部３４の断面形状は、以下のように規定される。まず、従来のベルト歯部１３４をピッチＰＴまで相似関係を維持しながら縮小させたとき、歯高さがより大きくなるように、ベルト歯３４の頂点となる端点Ａ４の位置を頂点ＴＡ４の位置とは異なる位置に定める。ただし、頂点ＴＡ４は、縮小前の頂点ＳＡ４に対応する点である。そして、中心線Ｙ上に曲率中心Ｃ３があって、頂点Ａ４を通り、縮小された圧力面円弧ＢＳＣ２に接する円弧が規定される。この円弧が第３の円弧ＢＣ３となり、規定された円弧の半径がベルト歯先半径Ｒ３と定められる。縮小された歯元円弧ＢＳＣ１はそのまま第１の円弧ＢＣ１となっており、縮小された圧力面円弧ＢＳＣ２の一部もそのまま第２の円弧ＢＣ２となっている。端点Ａ３では、第２の円弧ＢＣ２、第３の円弧ＢＣ３は連続的につながっている。
【００３４】
このように、本実施形態では、（１）式を満たすように第３の円弧ＢＣ３の形状が様々な形に定められる。第３の円弧ＢＣ３を変えながらベルト歯部３４の断面形状が規定されるとき、圧力面半径Ｒ２とベルト歯先半径Ｒ３の比（円弧比）「Ｒ２／Ｒ３」の値は断面形状によって変わる。円弧比「Ｒ２／Ｒ３」が大きい場合、第３の円弧ＢＣ３、すなわち歯元部分の円弧が相対的に小さくなることを示し、逆に円弧比Ｒ２／Ｒ３が小さい場合、第３の円弧Ｒ３、すなわち歯先部分の円弧が相対的に大きくなることを示す。本実施形態では、縦横比ｈ／ａが０．６９〜０．９０の範囲にある条件において、円弧比Ｒ２／Ｒ３の範囲は、１．９０以上５．００以下の範囲に定められる。
【００３５】
図５は、原動プーリ１６あるいは従動プーリ１８において歯付ベルト３０と噛み合うプーリ歯溝部２４、プーリ歯部２２の断面形状を示した図である。図５では、ベルト歯部３４の輪郭線は破線で表され、原動プーリ１６（従動プーリ１８）の外周面の輪郭線は実線で表されている。
【００３６】
歯付ベルト３０のベルト歯部３４に対応した寸法形状を有する原動プーリ１６（従動プーリ１８）のプーリ歯溝部２４において、プーリ歯部２２の歯先面の輪郭線に沿った線を外周線ＯＬと定めると、ベルト歯部３４の中心線Ｙ上にある原点Ｏは外周線ＯＬ上に位置し、原点Ｏの位置でベルト歯部３４のランドラインＬＬと交差する。
【００３７】
プーリ歯溝部２４の断面形状は、ベルト歯部３４と係合する（噛み合う）ように定められている。また、歯付ベルト３０を原動および従動プーリ１６、１８と噛み合わせたとき、ベルト歯部３４において第２の円弧ＢＣ２に応じた圧力面とプーリ歯溝部２４におけるその圧力面に対応する伝動面との間には、所定量のバックラッシＢＬがある。ただし、バックラッシＢＬの値は、ベルト歯部３４の第２の円弧ＢＣ２における中間点での接線ＴＬと、その中間点に対応するプーリ歯溝部２４の輪郭線ＰＬ上の点ＰＡにおける接線ＨＬとの間の距離によって定められる。本実施形態では、バックラッシュＢＬの値は、次式に示す範囲内に定められる。たただし、バックラッシＢＬの大きさが０以下であることは、ベルト歯部３４の圧力面と歯溝部２４の動力面において、ベルト歯部３４の大きさがプーリ歯溝部２４の大きさ以上であることを意味する。
０．０００＜ ＢＬ ＜ ０．０２０ （ｍｍ） ・・・（２）
【００３８】
プーリ歯部２２の歯先部分における輪郭線は、ベルト歯部３４の歯元に対応した形状であって、曲率中心Ｃ４の半径Ｒ４による第４の円弧ＢＣ４によって形成される（以下では、この半径Ｒ４をプーリ歯先半径Ｒ４という）。本実施形態では、プーリ歯先半径Ｒ４からベルト歯元半径Ｒ１を引いた値とベルト歯元半径Ｒ１との比（歯元比）「（Ｒ４−Ｒ１）／Ｒ４」は、以下の式を満たす。
（Ｒ４−Ｒ１）／Ｒ４ ≧ ０．１０ ・・・・（３）
この式は、ベルト歯元半径Ｒ１に比べてプーリ歯先半径Ｒ４の値が相対的に大きいことを示し、プーリ歯部２２の歯先部分は比較的滑らかな（カーブがきつくない）曲線によって形成される。（２）式に従うことによってバックラッシＢＬは比較的小さい値に設定されるが、プーリ歯先部分が滑らかな曲線であるため、ベルト歯部３４とプーリ歯溝部２４とがベルトの歯元（プーリの歯先）部分において速度ムラを増加させるような干渉を起こす（当接する）ことがない。
【００３９】
また、本実施形態では、プーリ溝部２４の溝深さＰｈがベルト歯部３４の歯高さｈ以上となるように定められており、図４では、プーリ歯溝部２４の溝深さＰｈと歯高さｈは実質的に等しい。
【００４０】
次に、図６を用いて、第２の実施形態について説明する。ジャンピング防止能力を向上させる形状を定める場合、歯幅に対するベルト歯高さの大きさ、すなわち縦横比は重要なパラメータとなる。そこで、第２の実施形態では、縦横比がジャンピング防止効果をもつ範囲内に設定される条件の下で、第３の円弧の形状とともに第２の円弧の形状を変形させる。なお、第１の実施形態と対応する構成部分の符号はそのまま同じ符号が用いられる。
【００４１】
図６は、従来（原形）のベルト歯部の断面形状と第２実施形態のベルト歯部の断面形状とを比較した図である。なお、第２のプーリ１６、１８のプーリ歯溝部２４、プーリ歯部２２の形状は、第２の実施形態において定められるベルト歯部３４の断面形状に対応するよう形成されるとともに、第１の実施形態と同様、バックラッシ、プーリ歯先半径が（２）、（３）式を満たすように規定される。
【００４２】
図６では、ピッチＳＰのベルト歯部１３４の形状を相似的に縮小させたピッチＰＴのベルト歯部１３４”の断面形状が示されており、第２実施形態のベルト歯部３４の断面形状の１つが２点鎖線で示されている。ジャンピング防止能力を向上させる歯の断面形状、すなわち第１、第２、第３の円弧の形状を定めるため、まず歯高さｈを定める。このとき、縦横比ｈ／ａは、第１の実施形態と同様に、（１）式を満たす値に定められる。すなわち、０．６９以上０．９０以下の範囲内の値である。歯高さｈは、従来のベルト歯部１３４を縮小したときの歯高さｈ０”よりも大きくすればよいが、このとき、歯高さｈの上限値が定められる。上限値は、複合円弧形状が形成されるための限界値であり、これ以上大きいとそれぞれ対になっている３つの円弧によってベルト歯部３４の断面形状を構成することができない。さらに、図６に示したベルト歯部３４の歯高さｈは、原動および従動プーリ１６、１８の歯溝部２４の成形を考慮して上限値が定められており、ベルト歯部３４の頂点Ａ４の位置は、原形のベルト歯部１３４の頂点ＳＡ４と同じ位置に定められる。このとき、歯高さｈは、原形のベルト歯部１３４の歯高さｈ０と等しい。
【００４３】
ジャンピング防止能力が主に歯高さｈによって左右されることを考慮すれば、ベルト歯部３４の歯形は、図６に示した形状以外の断面形状であって、始点Ａ１を通って歯高さｈの頂点Ａ４を通る任意の連続的な複合円弧形状であればよい。ただし、プーリ歯溝部２４との噛み合いを考慮し、また、従来のＨＴＤ−II歯形を基にしてベルト歯部３４の断面形状を形成するため、ベルト歯元半径Ｒ１、すなわち第１の円弧ＢＣ１は実質的に変化させないのが好ましい。したがって、圧力面半径Ｒ２とベルト歯先半径Ｒ３に応じた第２の円弧ＢＣ２および第３の円弧ＢＣ３の形状を変化させることによって様々なベルト歯部３４の断面形状が定められる。言い換えれば、圧力面半径Ｒ２とベルト歯先半径Ｒ３との比を変えることにより、様々な断面形状が規定される。このとき、第１の円弧ＢＣ１および第２の円弧ＢＣ２の境界となる端点Ａ２と第２の円弧ＢＣ２と第３の円弧ＢＣ３の境界となる端点Ａ３の位置は、第２および第３の円弧ＢＣ２、ＢＣ３の形状によって変わる。
【００４４】
そこで、本実施形態では、第３の円弧ＢＣ３の形状を優先的に決めるため、まずベルト歯先半径Ｒ３を所定の大きさに定め、そのベルト歯先半径Ｒ３に基いて第１、第２および第３の円弧ＢＣ１、ＢＣ２、ＢＣ３を形成する。ただし、３つの円弧ＢＣ１、ＢＣ２、ＢＣ３を形成する際、端点Ａ２では、第１の円弧ＢＣ１および第２の円弧ＢＣ２は連続的に接する（端点Ａ２において接線が規定される）ことが必要であり、端点Ａ３においても第２の円弧ＢＣ２および第３の円弧ＢＣ３が連続的に接することを満足させる必要がある。このような条件を満たすため、縮小された歯元円弧ＢＳＣ１と、第３の円弧の曲率中心Ｃ３を中心として歯先半径Ｒ３を有するここでは図示しない円（以下では、歯先円という）とに接するように、第２の円弧ＢＣ２が定められる。第２の円弧が規定されることにより、端点Ａ２、Ａ３の位置が定められ、縮小された歯元円弧ＢＳＣ１の一部となる第１の円弧ＢＣ１と、歯先円の一部となる第３の円弧ＢＣ３も定められる。このような仕方で形成される複合的円弧形状では、第３の円弧ＢＣ３における曲率中心Ｃ３の位置は中心線Ｙに沿って所定の位置に定められるが、圧力面半径Ｒ２の曲率中心Ｃ２の位置は、第１の実施形態と異なり、ランドラインＬＬ上の位置に限定されない。第２の曲率中心Ｃ２は、中心線Ｙに関して反対側領域のいずれかの位置に定められる。
【００４５】
第２、第３の円弧ＢＣ２、ＢＣ３を変えながらベルト歯部３４の断面形状が規定されるとき、第１の実施形態と同じように、圧力面半径Ｒ２とベルト歯先半径Ｒ３の比（円弧比）「Ｒ２／Ｒ３」の値は断面形状によって変わる。円弧比「Ｒ２／Ｒ３」が大きい場合、第３の円弧ＢＣ３、すなわち歯元部分の円弧が相対的に小さくなることを示し、逆に円弧比Ｒ２／Ｒ３が小さい場合、第３の円弧Ｒ３、すなわち歯先部分の円弧が相対的に大きくなることを示す。本実施形態においても、縦横比ｈ／ａが０．６９〜０．９０の範囲にある条件において、円弧比Ｒ２／Ｒ３の範囲は、１．９０以上５．００以下の範囲に定められる。
【００４６】
なお、第１および第２の実施形態では、原形のベルト歯の断面形状を縮小した形状に基いてジャンピング防止能力の優れたベルト歯断面形状を形成しているが、逆に、ピッチの小さい原形のベルト歯断面形状をピッチＰＴまで拡大するようにして、ベルト歯断面形状を形成してもよい。
【００４７】
【実施例】
以下では、従来の歯付ベルトと比較しながら本発明の実施例である歯付ベルトについて説明する。まず、ジャンピング防止能力を向上させたベルト歯の断面形状として、第１の実施形態に応じたベルト歯部の断面形状を有する歯付ベルトを、従来実施化されているベルト歯部の断面形状を有する従来歯付ベルトと比較する。次に、第１の実施形態に応じたプーリ歯溝部、プーリ歯部の断面形状を有する本発明の実施例であるプーリを、従来のプーリ歯溝部、プーリ歯部の断面形状を有するプーリと比較する。なお、従来のベルト歯部およびプーリ歯溝部、プーリ歯部の断面形状は、ＨＴＤ−II歯形に基く。
【００４８】
（実施例１）
図７〜９を用いて、本実施例の歯付ベルトと従来例の歯付ベルトをそれぞれを原動および従動プーリの周りに掛け回し、そのときの速度変動率およびジャンピングトルクを測定した比較実験について説明する。
【００４９】
図７には、従来例の歯付ベルトとして取り上げる歯付ベルトＢ１、Ｂ２と、本発明の実施例である歯付ベルトＢ３とが示されている。比較例の歯付ベルトＢ１、Ｂ２の歯のピッチはそれぞれ１．５ｍｍと１．００ｍｍであり、実施例の歯付ベルトＢ３のピッチは１．２７ｍｍ（１／２０インチ）である。実施例１の歯付ベルトＢＬ１〜ＢＬ３は、第１の実施形態の歯付ベルトに対応しており、圧力面半径の曲率中心はランドライン上にある。
【００５０】
ピッチが１．５ｍｍの歯付ベルトＢ１におけるベルト歯元半径Ｒ１、圧力面半径Ｒ２、ベルト歯先半径Ｒ３の値は、それぞれ０．１２０ｍｍ、０．７６２ｍｍ、０．４２ｍｍであり、縦横比「ｈ／ａ」は０．６３５６９、円弧比「Ｒ２／Ｒ３」は１．８１４である。ピッチ１．０ｍｍの歯付ベルトＢ２におけるベルト歯元半径Ｒ１、圧力面半径Ｒ２、ベルト歯先半径Ｒ３の値は、それぞれ０．１４１ｍｍ、０．４７０ｍｍ、０．２５９ｍｍであり、縦横比「ｈ／ａ」は０．６８９２６、円弧比「Ｒ２／Ｒ３」は１．８１４である。また、歯付ベルトＢ１のバックラッシＢＬの値は０．０２０ｍｍであり、歯付ベルトＢ２のバックラッシ量は０．０００ｍｍである。
【００５１】
一方、ピッチが１．２７ｍｍである実施例の歯付ベルトＢ３におけるベルト歯元半径Ｒ１、圧力面半径Ｒ２、ベルト歯先半径Ｒ３の値は、それぞれ０．１０２ｍｍ、０．６４５ｍｍ、０．３２４ｍｍであり、縦横比「ｈ／ａ」、円弧比は、それぞれ０．７０４４８、１．９９である。また、バックラッシＢＬの値は、０．００５ｍｍである。
【００５２】
このような寸法形状を有するベルトＢ１、Ｂ２、Ｂ３を原動および従動プーリに掛け回し、速度変動率、およびジャンピングトルクを測定した。速度変動率はベルトの速度のずれを表し、従来知られているように、ベルト背面にレーザ光線を当て、ドップラー効果を利用してベルトの速度変動率を検出する。ただし、従来例の歯付ベルトＢ１、Ｂ３では、従来の断面形状を有するプーリが使用され、実施例の歯付ベルトＢ２では、歯付ベルトＢ２に対応し、実施形態に記載された断面形状、バックラッシを有するプーリが使用される。このとき、ピッチＰＴが１．５ｍｍの場合にはプーリ歯先半径Ｒ４は、０．１３ｍｍであり、ピッチＰＴが１．２７ｍｍの場合にはプーリ歯先半径Ｒ４は、０．１１ｍｍである。
【００５３】
図８は、歯付ベルトＢ１、Ｂ２、Ｂ３それぞれの速度変動率を示したグラフである。横軸はベルト歯部のピッチを表し、縦軸は、グラフの左側では速度変動率（％）、右側では縦横比「ｈ／ａ」を表す。
【００５４】
通常、歯のピッチが大きくなると、速度変動率が大きくなる。実験の結果、ピッチが１．５ｍｍである歯付ベルトＢ１の速度変動率は０．０９（％）、ピッチが１．０ｍｍの歯付ベルトＢ２の速度変動率は０．０２（％）であった。図６では、従来の歯付ベルトが平均縦横比の値である場合に、ピッチを変化させていったとき速度変動率のとる値の予測線ＫＰ１が示されている。ただし、平均縦横比は、歯付ベルトＢ１と歯付ベルトＢ２の縦横比の略平均値を表し、ここではおよそ０．６５である。
【００５５】
速度変動率の予測線ＫＰ１によれば、従来の歯付ベルトのピッチを１．２７ｍｍと仮定したとき、縦横比「ｈ／ａ」が平均縦横比（＝０．６５）の値であれば、速度変動率はおよそ０．０６（％）になる。しかしながら、ピッチが１．２７ｍｍ、縦横比「ｈ／ａ」が０．７０４４８である本実施例の歯付ベルトＢ３の場合、速度変動率はおよそ０．０１５（％）であった。この速度変動率の大きさは、従来の歯付ベルトのピッチが同じ１．２７ｍｍであった場合に予測される速度変動率よりも小さい。すなわち、速度ムラがより低減されている。
【００５６】
図９は、歯付ベルトＢ１、Ｂ２、Ｂ３それぞれのジャンピングトルクを示したグラフである。横軸はベルト歯のピッチ（ｍｍ）を表し、縦軸は、グラフの左側においてジャンピングトルク（Ｎ・ｃｍ）、右側において縦横比「ｈ／ａ」を表す。ジャンピングトルクは、ジャンピング（歯とび）するときのトルク量を表しており、従来知られている方法で計測されている。すなわち、回転している従動プーリにブレーキをかけると、歯付ベルトは回転し続けようとしてプーリにトルクがかかる。そして、ベルトが回り続けようとする力が次第に大きくなり、最終的にジャンピングが起こったときの従動プーリにかかっていたトルク量を計測する。
【００５７】
通常、歯付ベルトのピッチが大きくなるほど、ジャンピングトルクの値も大きくなる。すなわち、ピッチが大きいほどジャンピング防止能力が向上する。実験の結果、ピッチ１．５ｍｍである歯付ベルトＢ１のジャンピングトルクは２０．０（Ｎ．ｃｍ）、ピッチ１．０ｍｍである歯付ベルトＢ２のジャンピングトルクは１６．０（Ｎ．ｃｍ）であった。図１３では、従来の歯付ベルトが平均縦横比の値である場合にピッチを変えていったときのジャンピングトルクのとりうる値の予測線ＫＰ２が示されている。
【００５８】
ジャンピングトルクの予測線ＫＰ２によれば、従来の歯付ベルトのピッチを１．２７ｍｍと仮定したとき、縦横比「ｈ／ａ」が平均縦横比（＝０．６５）の値であれば、ジャンピングトルクはおよそ１７．５（Ｎ・ｃｍ）になる。しかしながら、ピッチが１．２７ｍｍ、縦横比「ｈ／ａ」が０．７０４４８である本実施例のベルトＢ３の場合、ジャンピングトルクはおよそ１９．０（Ｎ・ｃｍ）であった。このジャンピングトルクの値は、従来の歯付ベルトが同じ１．２７ｍｍのピッチであった場合に予測されるジャンピングトルクの値よりも大きい。すなわち、ジャンピング防止能力がより優れている。
【００５９】
（実施例２）
図１０は、本発明の実施例であるプーリ歯部、プーリ歯溝部の断面形状と従来のプーリ歯部、プーリ歯溝部の断面形状とを比較した図であり、図１１は、それぞれの断面形状における速度変動率を示したグラフである。なお、使用される歯付ベルトは、実施例１に示されたベルトＢ３のベルト歯部を有する。
【００６０】
図１０では、実施例１で示したピッチＰＴが１．２７ｍｍである歯付ベルトＢ３におけるベルト歯部の断面形状ＴＢとともに、従来例のプーリ歯部、プーリ歯溝部の断面形状ＳＴ１および本実施例のプーリ歯部、プーリ歯溝部の断面形状ＳＴ２がそれぞれ表されている。ベルト歯先半径Ｒ３など各寸法値は、実施例１で示した値と同じである。一点鎖線で示す従来例の断面形状ＳＴ１では、バックラッシＢＬの量が０．０２０ｍｍであり、一方、本実施例の断面形状ＳＴ２（破線参照）は、バックラッシ量が０．００５ｍｍである。ただし、バックラッシＢＬの量は、第１の実施形態で示した定義によって測定される。また、プーリ歯先半径Ｒ４は、０．１１ｍｍである。ここでは、従来例、および本実施例のプーリに対してそれぞれ所定の張力（＝３．９Ｎ）で張られた歯付ベルトＢ３を掛け回したときの平均的な速度変動率を計測した。その実験結果が、図１１に示されている。
【００６１】
図１１に示すように、従来例のプーリ断面形状に比べ、本実施例のプーリ断面形状の方が、３．９Ｎの張力で張られた歯付ベルトを回したときの平均速度変動率が小さかった。したがって、本実施例のプーリ断面形状のほうが、速度ムラが抑えられる。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、十分なジャンピング防止能力を維持しながら速度ムラを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態であるベルト伝動装置が利用されたプリンタのキャリッジ部分を示した側面図である。
【図２】キャリッジ部分を示した斜視図である。
【図３】歯付ベルトの一部を示した断面図である。
【図４】原形となる従来の歯付ベルトのベルト歯部断面形状と本実施形態の歯付ベルトのベルト歯部断面形状とを示した断面図である。
【図５】プーリ歯溝部、プーリ歯部の断面形状を示した図である。
【図６】従来のベルト歯部の断面形状と第２実施形態のベルト歯部の断面形状とを比較して示した図である。
【図７】従来例の歯付ベルトと、本発明の実施例である歯付ベルトを示した図である。
【図８】従来例の歯付ベルトと、本発明の第１の実施例である歯付ベルトそれぞれの速度変動率を示したグラフである。
【図９】従来例の歯付ベルトと、本発明の第１の実施例である歯付ベルトそれぞれのジャンピングトルクを示したグラフである。
【図１０】第２の実施例であるプーリ歯部、プーリ歯溝部の断面形状と従来例のプーリ歯部、プーリ歯溝部の断面形状とを比較した図である。
【図１１】第２の実施例であるプーリ歯部、プーリ歯溝部の断面形状と従来例のプーリ歯部、プーリ歯溝部の断面形状それぞれの断面形状における速度変動率を示したグラフである。
【符号の説明】
１６ 駆動プーリ（原動プーリ）
１８ 従動プーリ
２２ プーリ歯部（プーリ歯）
２４ プーリ歯溝部（歯溝部）
３０ 歯付ベルト
３２ ベルト歯底部（歯底部）
３４ ベルト歯部（ベルト歯）
１３４ 原形ベルト歯部（原形ベルト歯）
Ｃ１ 曲率中心（第１の曲率中心）
Ｃ２ 曲率中心（第２の曲率中心）
Ｃ３ 曲率中心（第３の曲率中心）
Ｒ１ ベルト歯元半径（第１の半径）
Ｒ２ 圧力面半径（第２の半径）
Ｒ３ ベルト歯先半径（第３の半径）
Ｒ４ プーリ歯先半径
ＢＣ１ 第１の円弧
ＢＣ２ 第２の円弧
ＢＣ３ 第３の円弧
Ｙ 中心線
ＬＬ ランドライン
ＫＬ 輪郭線
ａ 歯幅
ｈ 歯高さ
Ａ１ 端点
Ａ２ 端点
Ａ３ 端点
Ａ４ 端点（ベルト歯頂点）
ＰＴ ピッチ（第１のピッチ）
ＳＰ ピッチ（第２のピッチ）
ＢＳＣ１ 歯元円弧
ＢＳＣ２ 圧力面円弧
ＢＳＣ３ 歯先円弧
ＢＬ バックラッシ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルトを使用したベルト伝動装置に関し、特に、歯付ベルトおよび歯付ベルトを使用したベルト伝動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、歯付ベルトを用いたベルト伝動装置は、ＯＡ機器（事務機器）などに適用されており、例えば、プリンタのキャリッジ駆動、紙送り、あるいは複写機の紙送りや感光ドラム駆動などに使用されている。プーリと噛み合うことによって掛け回される歯付ベルトは、平ベルトのようなすべりが生じないため、高精度の位置決めを行うのに適している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
歯付ベルトを使用する場合、歯付ベルトと歯付プーリとの噛み合いに起因してベルトの速度変動、すなわち速度ムラが生じる。この速度ムラにより、例えばプリンタや複写機の印字および画像形成において印字ムラ、画像ムラが生じる。このような速度ムラを抑えるため、通常、歯のピッチの縮小化（例えば、ピッチ１．５ｍｍ、２ｍｍなど）が計られる。
【０００４】
しかしながら、歯のピッチを小さくすると、ベルトにかかる負荷はピッチ縮小前と変わらないため、ジャンピング、すなわち歯とびが起こりやすくなる。ジャンピング防止能力を向上させる手段として、プーリ歯形をベルト歯形より小さくしたり、あるいは、プーリの歯先半径を小さくして噛み合い干渉を大きくしたりする方法があるが、そのような手段を採ると、逆に速度ムラが増大してしまう。
【０００５】
そこで本発明では、十分なジャンピング防止能力を維持しながら速度ムラを抑える歯付ベルトおよび歯付ベルトを使用したベルト伝動装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のベルト伝動装置は、少なくとも内周面にベルト歯と歯底部とが交互に形成される歯付ベルトと、歯付ベルトと噛み合うようにプーリ歯と歯溝部とが交互に形成され、歯付ベルトが掛け回される原動プーリおよび従動プーリとを備えたベルト伝動装置であり、歯付ベルトは原動プーリと従動プーリの周りに掛け回される。事務機器などにおいて実施される、本発明のベルト伝動装置に適用される歯付ベルトの歯形は、いわゆるＨＴＤ−II歯形（例えば、特開昭５９−８９８５２号公報参照）を基礎として改良された歯形であり、ベルト歯の断面形状は、３つの円弧からなる連続的な曲線であって、ベルト厚さ方向に沿ったベルト歯の中心線に対して線対称な複合円弧形状である。中心線を境にしてベルト歯の断面形状を分けた場合、ベルト歯の片側の輪郭線は、ベルト歯の歯元部分の凹型形状で第１の半径を有するとともにベルト歯の外部に第１曲率中心のある第１の円弧と、ベルト歯の歯元部分と歯先部分との間の凸型形状で第２の半径を有するとともに中心線に対して反対側に第２曲率中心のある第２の円弧と、ベルト歯の歯先部分の凸型形状で第３の半径を有するとともに中心線上に第３曲率中心のある第３の円弧とによって形成される。中心線Ｙを境に線対称であることから、ベルト歯の複合円弧形状は、一対の第１、第２および第３の円弧が連続的に繋がることによって形成される。ただし、ここでの円弧の凹凸形状は、ベルトの背面から見た凹凸を表す。また、第２の円弧は、ベルトが回されているときに負荷、すなわち圧力が重点的にかかるベルト歯の圧力面（ベルト歯の歯元と歯先の間にある表面部分）に対応する円弧である。
【０００７】
噛み合いに起因する速度ムラは、ベルトが回されている間、ベルトの歯がプーリと噛み合う時の多角形作用によりベルトが振動することによって発生する。この速度ムラを解消するため、一般的に多角形作用を抑えるため小ピッチ化が計られる。事務機器などで使用される歯付ベルトのピッチは、３ｍｍ以下であり、１．５ｍｍ、１ｍｍのピッチの歯付ベルトなども使用されている。従来において、これら小ピッチのベルト歯の形状は、ピッチが大きい（５ｍｍ、８ｍｍなど）ベルト歯の歯形をそのまま縮小することによって形成されていた。しかしながら、ピッチを３ｍｍ以下、特に、ピッチを１．５ｍｍ〜１．０ｍｍの間、あるいは１ｍｍ以下まで縮めていくと、ベルト歯にかかる負荷に対応できず、歯とびが起こりやすくなる。すなわち、ジャンピング防止能力が低下する。
【０００８】
プリンタのキャリッジ等に使用される小ピッチの歯付ベルトにおいては、比較的負荷の小さい条件下で使用されるため、今まで歯とびについてはそれほど考慮されずに歯形が定められていた。しかしながら、ピッチが小ピッチ、特に１ｍｍ付近の極小ピッチに近づいてくると、歯とびが無視できなくなる。本発明の歯付ベルトの歯形は、小ピッチの歯が並ぶ歯付ベルトにおいて、歯とび防止を考慮して形成されたものである。ピッチが約３ｍｍ以下のベルト歯において、歯高さと歯幅との比を示す縦横比は、０．６９以上０．９０以下の範囲内のいずれかの値に定められる。ここで、歯底部のランドラインと平行であって一対の第１曲率中心の間を結ぶ直線とベルト歯の輪郭線との一対の交点間の距離を「歯幅」として規定し、また、ランドラインからベルト歯の歯先先端であるベルト歯頂点までの距離を「歯高さ」として規定する。
【０００９】
上記の一対の第１曲率中心を結ぶ直線は、ランドラインから第１の半径の距離までの位置にあり、歯幅は、この直線上に沿って歯幅が定められる。そのため、縦横比の値は、第１の円弧の形状に起因して変化することはほとんどなく、第２の円弧、第３の円弧形状によって変化する。本発明における縦横比は、上記の範囲（０．６９〜０．９０）を満たすように、主に第２の円弧、第３の円弧が所定の形状に定められる。ただし、縦横比の上限値０．９０は、連続的な線対称の複合円弧形状が形成可能であるときの限界値を示す。縦横比の値を、０．６９〜０．９０の範囲に定めた場合、第２の円弧、第３の円弧形状は、第２の半径と第３の半径との比（以下では、円弧比という）が１．９０〜５．００の範囲内に収まるように形成するのが好ましい。この円弧比の制限は、従来のＨＴＤ−II歯形の断面形状に比べて極端に異なった形状を排除し、従来の歯形によって得られる性能を失わないようにするため設定される。
【００１０】
従来の小ピッチである歯付ベルトの縦横比は、いずれも０．６９より小さい値であり、０．６５以下のものが多数である。これは、８ｍｍ、５ｍｍなどの比較的ピッチが大きいベルト歯の形状が高負荷、耐磨耗性（耐久性）を考慮して主に圧力面の形状等により定められ、縦横比をパラメータとして形状が定められておらず、そのような歯形を縮小することによって小ピッチベルト歯の断面形状を形成していることに起因する。本発明によれば、縦横比、すなわち歯幅に対する歯高さは、従来の歯形をピッチが等しくなるように縮小（あるいは拡大）したときの歯高さに比べて大きい。したがって、ベルト歯がジャンプ、すなわちベルト歯の歯先部分がプーリの歯先部分を乗り越えることが困難となり、小ピッチのベルト歯においてもジャンピング能力が低下せず、歯とびが抑えられる。なお、ベルト歯と噛み合うプーリ溝の形状に関しても、上記の縦横比を有するベルト歯と噛み合うように形状が定められている。
【００１１】
複合円弧形状の中で縦横比が０．６９〜０．９０を満足する円弧形状はいくつも存在するが、従来のベルト歯の複合円弧断面形状をできるだけ利用し、かつ、ジャンピング防止能力のある縦横比のある断面形状に定めるため、以下のような方法によってベルト歯の断面形状を定めることが好ましい。すなわち、第１のピッチで並ぶベルト歯の断面形状を形成する好ましい方法として、まず、第１のピッチより大きい第２のピッチで並ぶ原形ベルト歯の断面形状であって、第１の円弧と相似関係にある歯元円弧と、曲率中心が原形ベルト歯のランドライン上にある圧力面円弧と、原形ベルト歯の中心線上に曲率中心点のある歯先円弧とによって形成される連続的な複合円弧形状を、相似関係を維持しながら第２ピッチが第１ピッチとなるまで縮小させる。この第２ピッチで並ぶ原形ベルト歯が並ぶ歯付ベルトを上記のＨＴＤ−II歯形に対応させた場合、原形ベルト歯の縦横比は、０．５０〜０．６８の範囲にある。
【００１２】
次に、この縮小したベルト歯の断面形状に基いて、本発明のベルト歯断面形状を形成する。まず、中心線上にあって歯高さを規定するベルト歯頂点の位置を、縮小された原形ベルト歯の頂点とは異なる所定の位置に定める。このときベルト歯頂点の位置は、原形ベルト歯の頂点より（ベルト背面から歯の頂点方向に向かって）高い位置に定められる。ベルト歯頂点の位置を定めると、ベルト歯頂点の位置に基いて第３の半径を所定の大きさに設定する。そして、設定された第３の半径による歯先円を定めたときに、縮小された歯元円弧と歯先円それぞれに接する円弧を規定する。この円弧が第２の円弧として定められ、また、３つの円弧の境界点となる２つの端点が定められることにより、縮小された歯元円弧の一部と歯先円弧の一部がそれぞれ第１の円弧、第３の円弧に定められる。ただし、縦横比が０．６９〜０．９０を満たすことを必要とする。
【００１３】
あるいは、原形ベルト歯が第１のピッチよりも小さい第２ピッチで並ぶ歯付ベルトを利用して、ベルト歯断面形状を形成するようにしてもよい。この場合、原形ベルト歯の断面形状を第１ピッチまで相似的に拡大する。
【００１４】
上述したように、小ピッチで並ぶベルト歯の断面形状を設計する場合、一般的には大きなピッチであるベルト歯の断面形状を縮小、あるいは拡大した形状に基いて歯形を決定する場合が多い。このとき、さらなる歯付ベルトの性能を上げるために歯形が改良される場合があるが、ジャンピング防止能力を低下させないように歯形を定めることはほとんど行われない。逆に、噛み合いに起因する速度ムラを抑えるためにジャンピング能力を低下させるような歯形を定めてしまう場合がある。一方、上記に示したやり方でベルト歯の断面形状を形成する場合、まず、ジャンピング防止能力に最も重要な因子となるベルト歯の頂点位置を変更する。したがって、従来の複合円弧形状を利用して、容易に本発明によるジャンピング防止能力の優れたベルト歯の断面形状が形成される。
【００１５】
さらに、原形ベルト歯の複合円弧形状を最大限利用して本発明のベルト歯の断面形状を規定するには、以下のようなやり方でベルト歯の断面形状を形成することが好ましい。すなわち、上記に示したように、まず、第１のピッチより大きい第２のピッチで並ぶ原形ベルト歯の断面形状を第１のピッチまで相似的に縮小する。つぎに、ベルト歯の中心線上にあって歯高さを規定するベルト歯頂点の位置を、縦横比の値を満たすように、縮小された原形ベルト歯の頂点とは異なる所定の位置に定める。そして、縮小された圧力面円弧と接するように、ベルト歯頂点の位置に従って第３の円弧となる円弧を規定する。この断面形状では、縮小された歯元円弧がそのまま第１の円弧となるとともに、縮小された圧力面円弧の一部が第２の円弧となるため、従来の歯形による性能が発揮される。あるいは、上述したように、原形ベルト歯が第１のピッチよりも小さい第２ピッチで並ぶ歯付ベルトを利用して、ベルト歯断面形状を形成するようにしてもよい。
【００１６】
以上においてジャンピング防止能力を維持するためベルトの歯の断面形状を示したが、さらに、プーリにおけるプーリ歯、歯溝部の形状をジャンピング防止能力の優れた形状にするため、バックラッシ量は、０．０００ｍｍより大きく０．０２０ｍｍより小さい範囲のいずれかの値であることが好ましい。ここでは、ベルト歯における第２の円弧の中間地点（第１の円弧と第２の円弧の境界点と第２の円弧と第３の円弧の境界点との間）の接線と、プーリの歯溝部においてベルト歯の第２の円弧に対向する部分となるプーリ圧力面円弧との隙間をバックラッシの量として定義する。従来ではバックラッシ量を０．０２０ｍｍ以上としている場合が多く、バックラッシ量を小さくする、すなわちベルト歯の圧力面形状がより近似（密接）することでジャンピング防止能力が向上するとともに、速度ムラも減少する。０．００ｍｍ以下に定めない（ベルト歯を歯溝部より大きくしない）ため、バックラッシ量を小さくすることで速度ムラが増加することもない。最も好ましいバックラッシ量は、０．００５ｍｍである。
【００１７】
また、ベルト歯の歯高さを相対的に大きく、バックラッシ量を小さくしたことにより、プーリ歯の歯先部分とベルト歯の歯元部分が必要以上に干渉して速度ムラを増加させることがないようにするため、プーリ歯先半径から第１の半径を引いた値と第１の半径との比（以下では、歯元比という）が０．１以上であることが好ましい。ただし、プーリ歯先半径は、プーリ歯の歯先部分を形成する円弧の半径である。このような比に定めると、プーリ歯先円弧がより滑らかな（曲率が大きくない）曲線になる。
【００１８】
プーリの歯溝の深さは、上記の縦横比を有するベルト歯と噛み合うように形成されるが、ジャンピング防止能力を向上させるため、プーリ歯溝の深さがベルト歯高さ以上であることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を用いて本発明の実施形態であるベルト伝動装置について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施形態であるベルト伝動装置が利用されたプリンタのキャリッジ部分を示した側面図であり、図２は、そのキャリッジ部分を示した斜視図である。
【００２１】
プリンタ１０はキャリッジ部１２を備え、キャリッジ部１２にはインク射出口１１ａを有する印刷ヘッド１１が一体的に設けられている。キャリッジ部１２は、上下２本の平行なガイド棒１５によって支持されており、これらガイド棒１５の軸方向、すなわち矢印Ａ方向に沿って移動可能である。また、キャリッジ部１２は、２本のガイド棒１５の間に設けられた歯付ベルト３０に対して固定部材１７により固定されている。
【００２２】
エンドレスベルトである歯付ベルト３０は、２つのプーリ、すなわち駆動プーリ１６および従動プーリ１８の周りに掛け回されており、従動プーリ１８を駆動プーリ１６から離間する方向には、一定の張力が付勢ばね１９によって与えられている。駆動プーリ１６および従動プーリ１８は、プリンタ１０本体に対して回転可能に支持され、また、駆動プーリ１６はモータ１４により回転駆動される。
【００２３】
歯付ベルト３０の内周面、すなわち歯面には、ベルト歯部３４とベルト歯底部３２とが交互に形成されている。一方、駆動プーリ１６および従動プーリ１８の外周面には、ベルト歯部３４、ベルト歯底部３２に対応する寸法形状をしたプーリ歯溝部２４、プーリ歯部２２が交互に形成される。このベルト歯部３２、ベルト歯底部３４とプーリ歯部２２、プーリ歯溝部２４との噛み合いにより、歯付ベルト３０が回転する。歯付ベルト３０が回転すると、キャリッジ部１２は駆動プーリ１６と従動プーリ１８との間を往復運動し、これにより印刷用紙２１に印字される。なお、本実施形態におけるベルト歯部３４とベルト歯底部３２の表面は、ナイロン製の織布（図示せず）に覆われており、また、歯付ベルト３０の内部には、移動方向に沿ってアラミド繊維又はグラスファイバなどの心線（図示せず）が埋設されている。歯付ベルト３０の原料ゴムとしては、例えばクロロプレンゴム、水素添加ニトリルゴムあるいはウレタンエラストマー等が用いられる。
【００２４】
図３は、歯付ベルト３０の一部を示した断面図である。
【００２５】
図３に示すように、歯付ベルト３０のベルト歯部３４は円弧状の断面形状を有しており、歯付ベルト３０の外周面、すなわち背面３０Ｂから歯面３０Ｆの方向に沿った中心線Ｙを基準にして左右対称な形状である。線対称なベルト歯部３４の断面形状は、複数の円弧が連続的に繋がることによって形成されており、中心線Ｙを挟んでそれぞれ対になっている３つの円弧から構成される。ベルト歯部３４は、３ｍｍ以下の所定のピッチＰＴで並んでいる。
【００２６】
中心線Ｙを境にして片方の輪郭線（ベルト歯部３４の歯元部分の端点Ａ１から頂点である端点Ａ４まで）ＫＬについて説明すると、端点Ａ１から端点Ａ２の範囲にある第１の円弧ＢＣ１と、端点Ａ２から端点Ａ３の範囲にある第２の円弧ＢＣ２と、端点Ａ３と端点Ａ４の範囲にある第３の円弧ＢＣ３によって形成される。第１の円弧ＢＣ１は、曲率中心Ｃ１を中心とした第１の半径Ｒ１による凹状円弧であり、曲率中心Ｃ１はベルト歯部３４の外部にある。第２の円弧ＢＣ２は、曲率中心Ｃ２を中心とした第２の半径Ｒ２による凸状円弧であり、中心Ｃ２は中心線Ｙに対して反対側であってベルト歯底部３２の表面に沿ったランドラインＬＬ上に位置する。そして、第３の円弧ＢＣ３は、曲率中心Ｃ３を中心とした第３の半径Ｒ３による凸状円弧であり、曲率中心Ｃ３は中心線Ｙ上に位置する。ただし、各円弧の凹凸は、ベルト背面３０Ｂの側から見た形を示す。ベルト歯部３４の表面において、第１の円弧ＢＣ１は歯元部分の表面に、第３の円弧ＢＣ３は歯先部分の表面に対応する。また、第２の円弧ＢＣ２は、ベルト歯部３４のいわゆる圧力面部分に対応する。以下では、第１の半径Ｒ１を“ベルト歯元半径Ｒ１”、第２の半径Ｒ２を“圧力面半径Ｒ２”、第３の半径Ｒ３を“ベルト歯先半径Ｒ３”として表す。
【００２７】
ベルト歯部３４の高さｈは、ベルト歯底部３２からベルト歯部３４の頂点までの距離として規定され、中心線ＹとランドラインＬＬとの交点をＯとした場合、交点Ｏから中心線Ｙ上にある頂点（端点）Ａ４までの距離に相当する。一方、ベルト歯部３４の幅を定義するため、中心線Ｙに関して第１の円弧ＢＣ１の曲率中心Ｃ１に対称な位置にある点を「Ｃ１”」とし、曲率中心Ｃ１、Ｃ１”とを結ぶ線ＢＢＬを引く。線ＢＢＬとランドラインＬＬは実質的に平行関係にあり、線ＢＢＬとベルト歯部３４の輪郭線との交点をそれぞれ「ＡＡ」、「ＢＢ」と定めると、ＡＡからＢＢまでの距離がベルト歯部３４の幅ａとして定められる。本実施形態において、歯高さｈと歯幅ａとの比、すなわち縦横比「ｈ／ａ」は、以下の式を満たすように定められる。
０．６９ ≦ ｈ／ａ ≦ ０．９０ ・・・・（１）
【００２８】
図４は、実施化されている従来のベルト歯部（原形のベルト歯部）を有する歯付ベルトのベルト歯部断面形状と図３に示した本実施形態の歯付ベルトのベルト歯部断面形状とを合わせて示した断面図である。図４を用いて、本実施形態におけるベルト歯部の断面形状の特徴について説明する。
【００２９】
図４では、ピッチの大きさが本実施形態と異なるベルト歯部の断面形状が示されている。従来（以下では、原形という）のベルト歯部１３４は、図３に示した本実施形態のベルト歯部３４のピッチＰＴ（第１のピッチ）よりも大きいピッチＳＰ（第２のピッチ）で並んでおり、ベルト歯部１３４の断面形状は、ベルト歯部３４と同じように中心線Ｙ”に関して線対称であり、３つの円弧からなる連続的な複合曲線形状となっている。ここでは、３つの円弧を、それぞれ歯元円弧ＢＳＣ１、圧力面円弧ＢＳＣ２、歯先円弧ＢＳＣ３と表し、さらに、各円弧の半径を、それぞれ“歯元半径ＳＲ１”、“圧力面半径ＳＲ２”、“歯先半径ＳＲ３”と表す。また、３つの円弧の端点をそれぞれ端点ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３、ＳＡ４、各円弧の曲率中心をそれぞれＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３と表し、ベルト歯部１３４の高さ、幅をそれぞれ“ａ０”，“ｈ０”と表す。
【００３０】
本実施形態では、ピッチＰＴより大きく、かつ最もピッチＰＴに近いピッチＳＰで並ぶベルト歯部１３４の断面形状を相似的に縮小したものを利用して、ベルト歯部３４の断面形状が規定される。図４では、原形のベルト歯部１３４を、ピッチＰＴまで相似関係を維持するように縮小したベルト歯部１３４”の断面形状が破線で示されている。この縮小したベルト歯部１３４”の断面形状において、原形のベルト歯部１３４における歯幅ａ０、歯元半径ＳＲ１、圧力面半径ＳＲ２、歯先半径ＳＲ３、端点ＳＡ１〜ＳＡ４、曲率中心ＳＣ１〜ＳＣ３に対応する部分を、それぞれ、歯幅ａ０”、歯元半径ＴＲ１、圧力面半径ＴＲ２、歯先半径ＴＲ３、端点ＴＡ１〜ＴＡ４、曲率中心ＴＣ１〜ＴＣ３と表す。
【００３１】
同一のピッチＰＴで表される本実施形態のベルト歯部３４と縮小された原形のベルト歯部１３４”とを比較して見てわかるように、ベルト歯部３４のベルト歯元半径Ｒ１、圧力面半径Ｒ２は、縮小されたベルト歯部１３４”の歯元半径ＴＲ１、圧力面半径ＴＲ２と等しく、端点Ａ１、Ａ２、曲率中心Ｃ２の位置は、それぞれ端点ＴＡ１、ＴＡ２、曲率中心ＴＣ２の位置と一致する。したがって、ベルト歯部３４の歯幅ａ０とベルト歯部１３４”の歯幅ａ０”は等しい。
【００３２】
一方、本実施形態のベルト歯部３４のベルト歯先半径Ｒ３の大きさおよびベルト歯先半径Ｒ３の曲率中心Ｃ３の位置は、ベルト歯部１３４”の歯先半径ＴＲ３およびその曲率中心ＴＣ３の位置と異なり、ベルト歯部３４の第２の円弧ＢＣ２と第３の円弧ＢＣ３の境界点である端点Ａ３の位置も、ベルト歯部１３４”の端点ＴＡ３と異なる。したがって、ベルト歯部３４の歯高さｈは、ベルト歯部１３４”の歯高さｈ０”より大きい。ここでは、歯高さの差を歯高差Δｈとして表す。
【００３３】
図４に示された従来のベルト歯部１３４は、いわゆるＨＴＤ−II歯形のベルト歯である。圧力面円弧ＳＲ２の曲率中心ＳＣ２はベルト歯部１３４のほぼランドラインＬＬ”上にあり、縦横比は０．６９より小さい値の範囲にある。また、歯元半径ＳＲ１の大きさは、ピッチＳＰに対しておよそ０．０５〜０．１５倍の範囲内の大きさとなる。本実施形態では、ベルト歯部３４の断面形状は、以下のように規定される。まず、従来のベルト歯部１３４をピッチＰＴまで相似関係を維持しながら縮小させたとき、歯高さがより大きくなるように、ベルト歯３４の頂点となる端点Ａ４の位置を頂点ＴＡ４の位置とは異なる位置に定める。ただし、頂点ＴＡ４は、縮小前の頂点ＳＡ４に対応する点である。そして、中心線Ｙ上に曲率中心Ｃ３があって、頂点Ａ４を通り、縮小された圧力面円弧ＢＳＣ２に接する円弧が規定される。この円弧が第３の円弧ＢＣ３となり、規定された円弧の半径がベルト歯先半径Ｒ３と定められる。縮小された歯元円弧ＢＳＣ１はそのまま第１の円弧ＢＣ１となっており、縮小された圧力面円弧ＢＳＣ２の一部もそのまま第２の円弧ＢＣ２となっている。端点Ａ３では、第２の円弧ＢＣ２、第３の円弧ＢＣ３は連続的につながっている。
【００３４】
このように、本実施形態では、（１）式を満たすように第３の円弧ＢＣ３の形状が様々な形に定められる。第３の円弧ＢＣ３を変えながらベルト歯部３４の断面形状が規定されるとき、圧力面半径Ｒ２とベルト歯先半径Ｒ３の比（円弧比）「Ｒ２／Ｒ３」の値は断面形状によって変わる。円弧比「Ｒ２／Ｒ３」が大きい場合、第３の円弧ＢＣ３、すなわち歯元部分の円弧が相対的に小さくなることを示し、逆に円弧比Ｒ２／Ｒ３が小さい場合、第３の円弧Ｒ３、すなわち歯先部分の円弧が相対的に大きくなることを示す。本実施形態では、縦横比ｈ／ａが０．６９〜０．９０の範囲にある条件において、円弧比Ｒ２／Ｒ３の範囲は、１．９０以上５．００以下の範囲に定められる。
【００３５】
図５は、原動プーリ１６あるいは従動プーリ１８において歯付ベルト３０と噛み合うプーリ歯溝部２４、プーリ歯部２２の断面形状を示した図である。図５では、ベルト歯部３４の輪郭線は破線で表され、原動プーリ１６（従動プーリ１８）の外周面の輪郭線は実線で表されている。
【００３６】
歯付ベルト３０のベルト歯部３４に対応した寸法形状を有する原動プーリ１６（従動プーリ１８）のプーリ歯溝部２４において、プーリ歯部２２の歯先面の輪郭線に沿った線を外周線ＯＬと定めると、ベルト歯部３４の中心線Ｙ上にある原点Ｏは外周線ＯＬ上に位置し、原点Ｏの位置でベルト歯部３４のランドラインＬＬと交差する。
【００３７】
プーリ歯溝部２４の断面形状は、ベルト歯部３４と係合する（噛み合う）ように定められている。また、歯付ベルト３０を原動および従動プーリ１６、１８と噛み合わせたとき、ベルト歯部３４において第２の円弧ＢＣ２に応じた圧力面とプーリ歯溝部２４におけるその圧力面に対応する伝動面との間には、所定量のバックラッシＢＬがある。ただし、バックラッシＢＬの値は、ベルト歯部３４の第２の円弧ＢＣ２における中間点での接線ＴＬと、その中間点に対応するプーリ歯溝部２４の輪郭線ＰＬ上の点ＰＡにおける接線ＨＬとの間の距離によって定められる。本実施形態では、バックラッシュＢＬの値は、次式に示す範囲内に定められる。たただし、バックラッシＢＬの大きさが０以下であることは、ベルト歯部３４の圧力面と歯溝部２４の動力面において、ベルト歯部３４の大きさがプーリ歯溝部２４の大きさ以上であることを意味する。
０．０００＜ ＢＬ ＜ ０．０２０ （ｍｍ） ・・・（２）
【００３８】
プーリ歯部２２の歯先部分における輪郭線は、ベルト歯部３４の歯元に対応した形状であって、曲率中心Ｃ４の半径Ｒ４による第４の円弧ＢＣ４によって形成される（以下では、この半径Ｒ４をプーリ歯先半径Ｒ４という）。本実施形態では、プーリ歯先半径Ｒ４からベルト歯元半径Ｒ１を引いた値とベルト歯元半径Ｒ１との比（歯元比）「（Ｒ４−Ｒ１）／Ｒ４」は、以下の式を満たす。
（Ｒ４−Ｒ１）／Ｒ４ ≧ ０．１０ ・・・・（３）
この式は、ベルト歯元半径Ｒ１に比べてプーリ歯先半径Ｒ４の値が相対的に大きいことを示し、プーリ歯部２２の歯先部分は比較的滑らかな（カーブがきつくない）曲線によって形成される。（２）式に従うことによってバックラッシＢＬは比較的小さい値に設定されるが、プーリ歯先部分が滑らかな曲線であるため、ベルト歯部３４とプーリ歯溝部２４とがベルトの歯元（プーリの歯先）部分において速度ムラを増加させるような干渉を起こす（当接する）ことがない。
【００３９】
また、本実施形態では、プーリ溝部２４の溝深さＰｈがベルト歯部３４の歯高さｈ以上となるように定められており、図４では、プーリ歯溝部２４の溝深さＰｈと歯高さｈは実質的に等しい。
【００４０】
次に、図６を用いて、第２の実施形態について説明する。ジャンピング防止能力を向上させる形状を定める場合、歯幅に対するベルト歯高さの大きさ、すなわち縦横比は重要なパラメータとなる。そこで、第２の実施形態では、縦横比がジャンピング防止効果をもつ範囲内に設定される条件の下で、第３の円弧の形状とともに第２の円弧の形状を変形させる。なお、第１の実施形態と対応する構成部分の符号はそのまま同じ符号が用いられる。
【００４１】
図６は、従来（原形）のベルト歯部の断面形状と第２実施形態のベルト歯部の断面形状とを比較した図である。なお、第２のプーリ１６、１８のプーリ歯溝部２４、プーリ歯部２２の形状は、第２の実施形態において定められるベルト歯部３４の断面形状に対応するよう形成されるとともに、第１の実施形態と同様、バックラッシ、プーリ歯先半径が（２）、（３）式を満たすように規定される。
【００４２】
図６では、ピッチＳＰのベルト歯部１３４の形状を相似的に縮小させたピッチＰＴのベルト歯部１３４”の断面形状が示されており、第２実施形態のベルト歯部３４の断面形状の１つが２点鎖線で示されている。ジャンピング防止能力を向上させる歯の断面形状、すなわち第１、第２、第３の円弧の形状を定めるため、まず歯高さｈを定める。このとき、縦横比ｈ／ａは、第１の実施形態と同様に、（１）式を満たす値に定められる。すなわち、０．６９以上０．９０以下の範囲内の値である。歯高さｈは、従来のベルト歯部１３４を縮小したときの歯高さｈ０”よりも大きくすればよいが、このとき、歯高さｈの上限値が定められる。上限値は、複合円弧形状が形成されるための限界値であり、これ以上大きいとそれぞれ対になっている３つの円弧によってベルト歯部３４の断面形状を構成することができない。さらに、図６に示したベルト歯部３４の歯高さｈは、原動および従動プーリ１６、１８の歯溝部２４の成形を考慮して上限値が定められており、ベルト歯部３４の頂点Ａ４の位置は、原形のベルト歯部１３４の頂点ＳＡ４と同じ位置に定められる。このとき、歯高さｈは、原形のベルト歯部１３４の歯高さｈ０と等しい。
【００４３】
ジャンピング防止能力が主に歯高さｈによって左右されることを考慮すれば、ベルト歯部３４の歯形は、図６に示した形状以外の断面形状であって、始点Ａ１を通って歯高さｈの頂点Ａ４を通る任意の連続的な複合円弧形状であればよい。ただし、プーリ歯溝部２４との噛み合いを考慮し、また、従来のＨＴＤ−II歯形を基にしてベルト歯部３４の断面形状を形成するため、ベルト歯元半径Ｒ１、すなわち第１の円弧ＢＣ１は実質的に変化させないのが好ましい。したがって、圧力面半径Ｒ２とベルト歯先半径Ｒ３に応じた第２の円弧ＢＣ２および第３の円弧ＢＣ３の形状を変化させることによって様々なベルト歯部３４の断面形状が定められる。言い換えれば、圧力面半径Ｒ２とベルト歯先半径Ｒ３との比を変えることにより、様々な断面形状が規定される。このとき、第１の円弧ＢＣ１および第２の円弧ＢＣ２の境界となる端点Ａ２と第２の円弧ＢＣ２と第３の円弧ＢＣ３の境界となる端点Ａ３の位置は、第２および第３の円弧ＢＣ２、ＢＣ３の形状によって変わる。
【００４４】
そこで、本実施形態では、第３の円弧ＢＣ３の形状を優先的に決めるため、まずベルト歯先半径Ｒ３を所定の大きさに定め、そのベルト歯先半径Ｒ３に基いて第１、第２および第３の円弧ＢＣ１、ＢＣ２、ＢＣ３を形成する。ただし、３つの円弧ＢＣ１、ＢＣ２、ＢＣ３を形成する際、端点Ａ２では、第１の円弧ＢＣ１および第２の円弧ＢＣ２は連続的に接する（端点Ａ２において接線が規定される）ことが必要であり、端点Ａ３においても第２の円弧ＢＣ２および第３の円弧ＢＣ３が連続的に接することを満足させる必要がある。このような条件を満たすため、縮小された歯元円弧ＢＳＣ１と、第３の円弧の曲率中心Ｃ３を中心として歯先半径Ｒ３を有するここでは図示しない円（以下では、歯先円という）とに接するように、第２の円弧ＢＣ２が定められる。第２の円弧が規定されることにより、端点Ａ２、Ａ３の位置が定められ、縮小された歯元円弧ＢＳＣ１の一部となる第１の円弧ＢＣ１と、歯先円の一部となる第３の円弧ＢＣ３も定められる。このような仕方で形成される複合的円弧形状では、第３の円弧ＢＣ３における曲率中心Ｃ３の位置は中心線Ｙに沿って所定の位置に定められるが、圧力面半径Ｒ２の曲率中心Ｃ２の位置は、第１の実施形態と異なり、ランドラインＬＬ上の位置に限定されない。第２の曲率中心Ｃ２は、中心線Ｙに関して反対側領域のいずれかの位置に定められる。
【００４５】
第２、第３の円弧ＢＣ２、ＢＣ３を変えながらベルト歯部３４の断面形状が規定されるとき、第１の実施形態と同じように、圧力面半径Ｒ２とベルト歯先半径Ｒ３の比（円弧比）「Ｒ２／Ｒ３」の値は断面形状によって変わる。円弧比「Ｒ２／Ｒ３」が大きい場合、第３の円弧ＢＣ３、すなわち歯元部分の円弧が相対的に小さくなることを示し、逆に円弧比Ｒ２／Ｒ３が小さい場合、第３の円弧Ｒ３、すなわち歯先部分の円弧が相対的に大きくなることを示す。本実施形態においても、縦横比ｈ／ａが０．６９〜０．９０の範囲にある条件において、円弧比Ｒ２／Ｒ３の範囲は、１．９０以上５．００以下の範囲に定められる。
【００４６】
なお、第１および第２の実施形態では、原形のベルト歯の断面形状を縮小した形状に基いてジャンピング防止能力の優れたベルト歯断面形状を形成しているが、逆に、ピッチの小さい原形のベルト歯断面形状をピッチＰＴまで拡大するようにして、ベルト歯断面形状を形成してもよい。
【００４７】
【実施例】
以下では、従来の歯付ベルトと比較しながら本発明の実施例である歯付ベルトについて説明する。まず、ジャンピング防止能力を向上させたベルト歯の断面形状として、第１の実施形態に応じたベルト歯部の断面形状を有する歯付ベルトを、従来実施化されているベルト歯部の断面形状を有する従来歯付ベルトと比較する。次に、第１の実施形態に応じたプーリ歯溝部、プーリ歯部の断面形状を有する本発明の実施例であるプーリを、従来のプーリ歯溝部、プーリ歯部の断面形状を有するプーリと比較する。なお、従来のベルト歯部およびプーリ歯溝部、プーリ歯部の断面形状は、ＨＴＤ−II歯形に基く。
【００４８】
（実施例１）
図７〜９を用いて、本実施例の歯付ベルトと従来例の歯付ベルトをそれぞれを原動および従動プーリの周りに掛け回し、そのときの速度変動率およびジャンピングトルクを測定した比較実験について説明する。
【００４９】
図７には、従来例の歯付ベルトとして取り上げる歯付ベルトＢ１、Ｂ２と、本発明の実施例である歯付ベルトＢ３とが示されている。比較例の歯付ベルトＢ１、Ｂ２の歯のピッチはそれぞれ１．５ｍｍと１．００ｍｍであり、実施例の歯付ベルトＢ３のピッチは１．２７ｍｍ（１／２０インチ）である。実施例１の歯付ベルトＢＬ１〜ＢＬ３は、第１の実施形態の歯付ベルトに対応しており、圧力面半径の曲率中心はランドライン上にある。
【００５０】
ピッチが１．５ｍｍの歯付ベルトＢ１におけるベルト歯元半径Ｒ１、圧力面半径Ｒ２、ベルト歯先半径Ｒ３の値は、それぞれ０．１２０ｍｍ、０．７６２ｍｍ、０．４２ｍｍであり、縦横比「ｈ／ａ」は０．６３５６９、円弧比「Ｒ２／Ｒ３」は１．８１４である。ピッチ１．０ｍｍの歯付ベルトＢ２におけるベルト歯元半径Ｒ１、圧力面半径Ｒ２、ベルト歯先半径Ｒ３の値は、それぞれ０．１４１ｍｍ、０．４７０ｍｍ、０．２５９ｍｍであり、縦横比「ｈ／ａ」は０．６８９２６、円弧比「Ｒ２／Ｒ３」は１．８１４である。また、歯付ベルトＢ１のバックラッシＢＬの値は０．０２０ｍｍであり、歯付ベルトＢ２のバックラッシ量は０．０００ｍｍである。
【００５１】
一方、ピッチが１．２７ｍｍである実施例の歯付ベルトＢ３におけるベルト歯元半径Ｒ１、圧力面半径Ｒ２、ベルト歯先半径Ｒ３の値は、それぞれ０．１０２ｍｍ、０．６４５ｍｍ、０．３２４ｍｍであり、縦横比「ｈ／ａ」、円弧比は、それぞれ０．７０４４８、１．９９である。また、バックラッシＢＬの値は、０．００５ｍｍである。
【００５２】
このような寸法形状を有するベルトＢ１、Ｂ２、Ｂ３を原動および従動プーリに掛け回し、速度変動率、およびジャンピングトルクを測定した。速度変動率はベルトの速度のずれを表し、従来知られているように、ベルト背面にレーザ光線を当て、ドップラー効果を利用してベルトの速度変動率を検出する。ただし、従来例の歯付ベルトＢ１、Ｂ３では、従来の断面形状を有するプーリが使用され、実施例の歯付ベルトＢ２では、歯付ベルトＢ２に対応し、実施形態に記載された断面形状、バックラッシを有するプーリが使用される。このとき、ピッチＰＴが１．５ｍｍの場合にはプーリ歯先半径Ｒ４は、０．１３ｍｍであり、ピッチＰＴが１．２７ｍｍの場合にはプーリ歯先半径Ｒ４は、０．１１ｍｍである。
【００５３】
図８は、歯付ベルトＢ１、Ｂ２、Ｂ３それぞれの速度変動率を示したグラフである。横軸はベルト歯部のピッチを表し、縦軸は、グラフの左側では速度変動率（％）、右側では縦横比「ｈ／ａ」を表す。
【００５４】
通常、歯のピッチが大きくなると、速度変動率が大きくなる。実験の結果、ピッチが１．５ｍｍである歯付ベルトＢ１の速度変動率は０．０９（％）、ピッチが１．０ｍｍの歯付ベルトＢ２の速度変動率は０．０２（％）であった。図６では、従来の歯付ベルトが平均縦横比の値である場合に、ピッチを変化させていったとき速度変動率のとる値の予測線ＫＰ１が示されている。ただし、平均縦横比は、歯付ベルトＢ１と歯付ベルトＢ２の縦横比の略平均値を表し、ここではおよそ０．６５である。
【００５５】
速度変動率の予測線ＫＰ１によれば、従来の歯付ベルトのピッチを１．２７ｍｍと仮定したとき、縦横比「ｈ／ａ」が平均縦横比（＝０．６５）の値であれば、速度変動率はおよそ０．０６（％）になる。しかしながら、ピッチが１．２７ｍｍ、縦横比「ｈ／ａ」が０．７０４４８である本実施例の歯付ベルトＢ３の場合、速度変動率はおよそ０．０１５（％）であった。この速度変動率の大きさは、従来の歯付ベルトのピッチが同じ１．２７ｍｍであった場合に予測される速度変動率よりも小さい。すなわち、速度ムラがより低減されている。
【００５６】
図９は、歯付ベルトＢ１、Ｂ２、Ｂ３それぞれのジャンピングトルクを示したグラフである。横軸はベルト歯のピッチ（ｍｍ）を表し、縦軸は、グラフの左側においてジャンピングトルク（Ｎ・ｃｍ）、右側において縦横比「ｈ／ａ」を表す。ジャンピングトルクは、ジャンピング（歯とび）するときのトルク量を表しており、従来知られている方法で計測されている。すなわち、回転している従動プーリにブレーキをかけると、歯付ベルトは回転し続けようとしてプーリにトルクがかかる。そして、ベルトが回り続けようとする力が次第に大きくなり、最終的にジャンピングが起こったときの従動プーリにかかっていたトルク量を計測する。
【００５７】
通常、歯付ベルトのピッチが大きくなるほど、ジャンピングトルクの値も大きくなる。すなわち、ピッチが大きいほどジャンピング防止能力が向上する。実験の結果、ピッチ１．５ｍｍである歯付ベルトＢ１のジャンピングトルクは２０．０（Ｎ．ｃｍ）、ピッチ１．０ｍｍである歯付ベルトＢ２のジャンピングトルクは１６．０（Ｎ．ｃｍ）であった。図１３では、従来の歯付ベルトが平均縦横比の値である場合にピッチを変えていったときのジャンピングトルクのとりうる値の予測線ＫＰ２が示されている。
【００５８】
ジャンピングトルクの予測線ＫＰ２によれば、従来の歯付ベルトのピッチを１．２７ｍｍと仮定したとき、縦横比「ｈ／ａ」が平均縦横比（＝０．６５）の値であれば、ジャンピングトルクはおよそ１７．５（Ｎ・ｃｍ）になる。しかしながら、ピッチが１．２７ｍｍ、縦横比「ｈ／ａ」が０．７０４４８である本実施例のベルトＢ３の場合、ジャンピングトルクはおよそ１９．０（Ｎ・ｃｍ）であった。このジャンピングトルクの値は、従来の歯付ベルトが同じ１．２７ｍｍのピッチであった場合に予測されるジャンピングトルクの値よりも大きい。すなわち、ジャンピング防止能力がより優れている。
【００５９】
（実施例２）
図１０は、本発明の実施例であるプーリ歯部、プーリ歯溝部の断面形状と従来のプーリ歯部、プーリ歯溝部の断面形状とを比較した図であり、図１１は、それぞれの断面形状における速度変動率を示したグラフである。なお、使用される歯付ベルトは、実施例１に示されたベルトＢ３のベルト歯部を有する。
【００６０】
図１０では、実施例１で示したピッチＰＴが１．２７ｍｍである歯付ベルトＢ３におけるベルト歯部の断面形状ＴＢとともに、従来例のプーリ歯部、プーリ歯溝部の断面形状ＳＴ１および本実施例のプーリ歯部、プーリ歯溝部の断面形状ＳＴ２がそれぞれ表されている。ベルト歯先半径Ｒ３など各寸法値は、実施例１で示した値と同じである。一点鎖線で示す従来例の断面形状ＳＴ１では、バックラッシＢＬの量が０．０２０ｍｍであり、一方、本実施例の断面形状ＳＴ２（破線参照）は、バックラッシ量が０．００５ｍｍである。ただし、バックラッシＢＬの量は、第１の実施形態で示した定義によって測定される。また、プーリ歯先半径Ｒ４は、０．１１ｍｍである。ここでは、従来例、および本実施例のプーリに対してそれぞれ所定の張力（＝３．９Ｎ）で張られた歯付ベルトＢ３を掛け回したときの平均的な速度変動率を計測した。その実験結果が、図１１に示されている。
【００６１】
図１１に示すように、従来例のプーリ断面形状に比べ、本実施例のプーリ断面形状の方が、３．９Ｎの張力で張られた歯付ベルトを回したときの平均速度変動率が小さかった。したがって、本実施例のプーリ断面形状のほうが、速度ムラが抑えられる。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、十分なジャンピング防止能力を維持しながら速度ムラを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態であるベルト伝動装置が利用されたプリンタのキャリッジ部分を示した側面図である。
【図２】キャリッジ部分を示した斜視図である。
【図３】歯付ベルトの一部を示した断面図である。
【図４】原形となる従来の歯付ベルトのベルト歯部断面形状と本実施形態の歯付ベルトのベルト歯部断面形状とを示した断面図である。
【図５】プーリ歯溝部、プーリ歯部の断面形状を示した図である。
【図６】従来のベルト歯部の断面形状と第２実施形態のベルト歯部の断面形状とを比較して示した図である。
【図７】従来例の歯付ベルトと、本発明の実施例である歯付ベルトを示した図である。
【図８】従来例の歯付ベルトと、本発明の第１の実施例である歯付ベルトそれぞれの速度変動率を示したグラフである。
【図９】従来例の歯付ベルトと、本発明の第１の実施例である歯付ベルトそれぞれのジャンピングトルクを示したグラフである。
【図１０】第２の実施例であるプーリ歯部、プーリ歯溝部の断面形状と従来例のプーリ歯部、プーリ歯溝部の断面形状とを比較した図である。
【図１１】第２の実施例であるプーリ歯部、プーリ歯溝部の断面形状と従来例のプーリ歯部、プーリ歯溝部の断面形状それぞれの断面形状における速度変動率を示したグラフである。
【符号の説明】
１６ 駆動プーリ（原動プーリ）
１８ 従動プーリ
２２ プーリ歯部（プーリ歯）
２４ プーリ歯溝部（歯溝部）
３０ 歯付ベルト
３２ ベルト歯底部（歯底部）
３４ ベルト歯部（ベルト歯）
１３４ 原形ベルト歯部（原形ベルト歯）
Ｃ１ 曲率中心（第１の曲率中心）
Ｃ２ 曲率中心（第２の曲率中心）
Ｃ３ 曲率中心（第３の曲率中心）
Ｒ１ ベルト歯元半径（第１の半径）
Ｒ２ 圧力面半径（第２の半径）
Ｒ３ ベルト歯先半径（第３の半径）
Ｒ４ プーリ歯先半径
ＢＣ１ 第１の円弧
ＢＣ２ 第２の円弧
ＢＣ３ 第３の円弧
Ｙ 中心線
ＬＬ ランドライン
ＫＬ 輪郭線
ａ 歯幅
ｈ 歯高さ
Ａ１ 端点
Ａ２ 端点
Ａ３ 端点
Ａ４ 端点（ベルト歯頂点）
ＰＴ ピッチ（第１のピッチ）
ＳＰ ピッチ（第２のピッチ）
ＢＳＣ１ 歯元円弧
ＢＳＣ２ 圧力面円弧
ＢＳＣ３ 歯先円弧
ＢＬ バックラッシ
Claims (12)
- 少なくとも内周面にベルト歯と歯底部とが交互に形成される歯付ベルトと、
前記歯付ベルトと噛み合うようにプーリ歯と歯溝部とが交互に形成され、前記歯付ベルトが掛け回される原動プーリおよび従動プーリとを備え、
前記ベルト歯の断面形状が、ベルト厚さ方向に沿った前記ベルト歯の中心線に対して線対称な連続的複合円弧形状であって、
前記中心線を境にした両輪郭線それぞれが、前記ベルト歯の歯元部分の凹型形状で第１の半径を有するとともに前記ベルト歯の外部に第１曲率中心のある第１の円弧と、前記ベルト歯の歯元部分と歯先部分との間の凸型形状で第２の半径を有するとともに前記中心線に関して反対側に第２曲率中心のある第２の円弧と、前記ベルト歯の歯先部分の凸型形状で第３の半径を有するとともに前記中心線上に第３曲率中心のある第３の円弧とによって形成され、
前記ベルト歯のピッチがおよそ３ｍｍ以下であり、
前記歯底部に沿ったランドラインと前記ベルト歯の歯先先端であるベルト歯頂点との間の距離で定められる歯高さと、前記ランドラインと実質的に平行であって、一対の前記第１曲率中心の間を結ぶ直線と前記両輪郭線との交点間距離で定められる歯幅との比である縦横比が、０．６９以上０．９０以下の範囲内のいずれかの値であることを特徴とするベルト伝動装置。 - 前記第２の半径と前記第３の半径との比が１．９０以上５．００以下の範囲のいずれかの値であることを特徴とする請求項１に記載のベルト伝動装置。
- 第１のピッチで並ぶ前記ベルト歯の断面形状に関し、
縦横比が０．６９よりも小さく、前記第１のピッチより大きい第２のピッチで並ぶ原形ベルト歯の断面形状であって、前記第１の円弧と相似関係にある歯元円弧と、前記第２の円弧に対応するとともに曲率中心が前記原形ベルト歯のランドライン上にある圧力面円弧と、前記第３の円弧に対応するとともに前記原形ベルト歯の中心線上の所定の位置に曲率中心のある歯先円弧とによって形成される連続的複合円弧形状を、前記第１のピッチまで相似的に縮小し、
前記ベルト歯頂点の位置を、縮小された前記原形ベルト歯の頂点とは異なる所定の位置に定め、
前記ベルト歯頂点の位置に基いて前記第３の半径を所定の大きさに設定し、そして、
縮小された前記歯元円弧と前記第３の半径による歯先円それぞれに接するように、前記第２の円弧となる円弧を規定することにより、前記第１、第２および第３の円弧からなる前記ベルト歯の断面形状が形成されることを特徴とする請求項１に記載のベルト伝動装置。 - 第１のピッチで並ぶ前記ベルト歯の断面形状に関し、
縦横比が０．６９よりも小さく、前記第１のピッチより小さい第２のピッチで並ぶ原形ベルト歯の断面形状であって、前記第１の円弧と相似関係にある歯元円弧と、前記第２の円弧に対応するとともに曲率中心が前記原形ベルト歯のランドライン上にある圧力面円弧と、前記第３の円弧に対応するとともに前記原形ベルト歯の中心線上の所定の位置に曲率中心のある歯先円弧とによって形成される連続的複合円弧形状を、前記第１のピッチまで相似的に拡大し、
前記ベルト歯頂点の位置を、拡大された前記原形ベルト歯の頂点とは異なる所定の位置に定め、
前記ベルト歯頂点の位置に基いて前記第３の半径を所定の大きさに設定し、そして、
拡大された前記歯元円弧と前記第３の半径による歯先円それぞれに接するように、前記第２の円弧となる円弧を規定することにより、前記第１、第２および第３の円弧からなる前記ベルト歯の断面形状が形成されることを特徴とする請求項１に記載のベルト伝動装置。 - 第１のピッチで並ぶ前記ベルト歯の断面形状に関し、前記縦横比が０．６９よりも小さく、前記第１のピッチより大きい第２のピッチで並ぶ原形ベルト歯の断面形状であって、前記第１の円弧と相似関係にある歯元円弧と、前記第２の円弧に対応するとともに曲率中心が前記原形ベルト歯のランドライン上にある圧力面円弧と、前記第３の円弧に対応するとともに前記原形ベルト歯の中心線上の所定の位置に曲率中心のある歯先円弧とによって形成される連続的複合円弧形状を前記第１のピッチまで相似的に縮小し、
前記ベルト歯頂点の位置を、縮小された前記原形ベルト歯の頂点の位置とは異なる所定の位置に定め、そして、
縮小された前記圧力面円弧と接するように、前記第３の円弧となる円弧を前記ベルト歯頂点の位置に従って規定することにより、前記第１、第２および第３の円弧からなる前記ベルト歯の断面形状が形成されることを特徴とする請求項１に記載のベルト伝動装置。 - 第１のピッチで並ぶ前記ベルト歯の断面形状に関し、前記縦横比が０．６９よりも小さく、前記第１のピッチより小さい第２のピッチで並ぶ原形ベルト歯の断面形状であって、前記第１の円弧と相似関係にある歯元円弧と、前記第２の円弧に対応するとともに曲率中心が前記原形ベルト歯のランドライン上にある圧力面円弧と、前記第３の円弧に対応するとともに前記原形ベルト歯の中心線上の所定の位置に曲率中心のある歯先円弧とによって形成される連続的複合円弧形状を前記第１のピッチまで相似的に拡大し、
前記ベルト歯頂点の位置を、拡大された前記原形ベルト歯の頂点の位置とは異なる所定の位置に定め、そして、
拡大された前記圧力面円弧と接するように、前記第３の円弧となる円弧を前記ベルト歯頂点の位置に従って規定することにより、前記第１、第２および第３の円弧からなる前記ベルト歯の断面形状が形成されることを特徴とする請求項１に記載のベルト伝動装置。 - 前記ベルト歯が前記歯溝部と噛み合う時のバックラッシ量が０．０００ｍｍよりも大きく、０．０２０ｍｍよりも小さい範囲内のいずれかの値であることを特徴とする請求項１に記載のベルト伝動装置。
- 前記プーリ歯の歯先部分におけるプーリ歯先円弧の半径であるプーリ歯先半径から前記第１の半径を引いた値と前記第１の半径との比が、０．１以上であることを特徴とする請求項７に記載のベルト伝動装置。
- 前記従動および原動プーリの前記歯溝部の深さが、前記ベルト歯の前記歯高さ以上であることを特徴とする請求項１に記載のベルト伝動装置。
- 少なくとも内周面にベルト歯と歯底部とが交互に形成される歯付ベルトであって、
前記ベルト歯の断面形状が、ベルト厚さ方向に沿った前記ベルト歯の中心線に対して線対称な連続的複合円弧形状であって、前記中心線を境にした両輪郭線それぞれが、前記ベルト歯の歯元部分の凹型形状で第１の半径を有するとともに前記ベルト歯の外部に第１曲率中心のある第１の円弧と、前記ベルト歯の歯元部分と歯先部分との間の凸型形状で第２の半径を有するとともに前記中心線に関して反対側に第２曲率中心のある第２の円弧と、前記ベルト歯の歯先部分の凸型形状で第３の半径を有するとともに前記中心線上に第３曲率中心のある第３の円弧によって形成され、
前記ベルト歯のピッチがおよそ３ｍｍ以下であり、
前記歯底部に沿ったランドラインと前記ベルト歯の歯先先端であるベルト歯頂点との間の距離で定められる歯高さと、前記ランドラインと実質的に平行であって、一対の前記第１曲率中心の間を結ぶ直線と前記両輪郭線との交点間距離で定められる歯幅との比である縦横比が、０．６９以上０．９０以下の範囲内のいずれかの値であることを特徴とする歯付ベルト。 - 請求項１０に記載の前記歯付ベルトと噛み合うようにプーリ歯と歯溝部とが交互に外周面に形成され、前記歯付ベルトが掛け回されることを特徴とする原動プーリおよび従動プーリ。
- 前記縦横比が、０．７０以上０．９０以下の範囲内のいずれかの値 であることを特徴とする請求項１に記載のベルト伝動装置。
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