WO2014192438A1 - 金属ベルトおよび該金属ベルトを備える駆動機構 - Google Patents

Abstract

　金属ベルト（３００）は、帯状体によって形成された無端のベルトである。金属ベルト（３００）は、外力を加えない自然状態において、該ベルト（３００）に内在する圧縮応力により変形して形成された少なくとも２つのリング片（３１０ａ、３２０ａ）が、そのリング径方向に二重に重なるベルト重なり部を有する。また、金属ベルト（３００）は、前記自然状態から環状に拡げられた状態において、当該ベルトの周方向と直交する断面視において径方向の外側に凸である断面形状を有する。

Description

金属ベルトおよび該金属ベルトを備える駆動機構

　本発明は、金属ベルトおよび該金属ベルトを備える駆動機構に関する。

　従来、複写機などの画像形成装置では、感光体ドラム、転写ローラーなどの作像ユニットの駆動機構として、ギア機構が広く用いられている。樹脂ギアからなるギア機構は、安価である。しかしながら、当該ギア機構は、剛性低下やかみ合い振動等の影響により、出力画像にバンディング（ｂａｎｄｉｎｇ）やジッタ（ｊｉｔｔｅｒ）が発生する傾向がある。そのため、駆動機構として、剛性が高く、かみ合いが無いトラクションドライブを用いる方法もある。しかしながら、この方法は、コストが非常に高く、コスト競争力のある製品の開発には不向きである。

　そこで、金属ベルトを２軸のプーリー間に架け渡して駆動させる金属ベルト減速駆動方式が検討されている。この方式では、所定の減速比を実現するために、径の異なる一対のプーリー（従動プーリーおよび駆動プーリー）が使用される。これらプーリーに架け渡される金属ベルトは、プーリー間では直線形状となり、プーリー周辺では湾曲形状となる。そのため、従来の金属ベルトは、このような形状変化の繰り返しにより金属疲労を生じ、プーリーから金属ベルトに加えられる応力（引張応力、曲げ応力）に対する耐久性が低下して破断するという問題がある。この問題を解決するために、金属ベルトに対して溶体化処理を行い、その後、塑性変形させ、時効処理を施すことにより、残留応力を積極的に除去して、引張応力に対する耐性を付与する方法が提案されている（特許文献１）。

特公平５－３３２８４号公報

　特許文献１に記載の方法のように、金属ベルトに残留する圧縮応力を積極的に除去する方法は知られている。しかし、ベルト内に積極的に圧縮応力が残留され、引張応力に対して高い耐久性が付与された金属ベルトは知られていない。

　本発明の目的は、積極的に圧縮応力を残留させることにより、引張応力に対して高い耐久性が付与された金属ベルトおよび該金属ベルトを備える駆動機構を提供することにある。

　本発明の一局面に係る金属ベルトは、帯状体によって形成された無端のベルトである。金属ベルトは、外力を加えない自然状態において、該ベルトに内在する圧縮応力により変形して形成された少なくとも２つのリング片が、そのリング径方向に二重に重なるベルト重なり部を有する。また、金属ベルトは、前記自然状態から環状に拡げられた第１の状態において、当該ベルトの周方向と直交する断面視において径方向の外側に凸である断面形状を有する。

　本発明の他の局面に係る駆動機構は、金属ベルトと、該金属ベルトが架け渡されるプーリーとを含み、前記金属ベルトが、上記の構成を備えている。

　本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

図１は、本発明の一実施形態に係るプリンターの概略断面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る駆動機構の概略斜視図である。 図３Ａは、従動プーリーの形状を説明する概略斜視図である。 図３Ｂはその軸方向断面図である。 図４は、自然状態の金属ベルトの部分断面図である。 図５は、表状態の金属ベルトの一部破断斜視図である。 図６は、図５のVI－VI線断面図である。 図７は、従動プーリーに架け渡された金属ベルトの一部を拡大した幅方向の断面図である。 図８は、裏状態の金属ベルトの一部破断斜視図である。 図９は、図８のIX－IX線断面図である。 図１０は、従動プーリーに架け渡された裏状態の金属ベルトの一部を拡大した幅方向の断面図である。 図１１Ａは、金属ベルトの製造方法を説明する概略図である。 図１１Ｂは、金属ベルトの製造方法を説明する概略図である。 図１１Ｃは、金属ベルトの製造方法を説明する概略図である。 図１２Ａは、従動プーリーの概略斜視図である。 図１２Ｂは、図１２Ａの軸方向断面図である。 図１３は、従動プーリーに架け渡された表状態の金属ベルトの一部を拡大した幅方向の断面図である。

（第１の実施形態）
＜画像形成装置＞
　以下、本発明の金属ベルトを含む駆動機構を備えるプリンター（画像形成装置）について説明する。図１は、本発明の一実施形態のプリンター１００の概略図である。なお、画像形成装置は、プリンターに限定されず、複写機、ファクシミリ、複合機等であってもよい。

　プリンター１００は、箱状の筐体１０１と、該筐体１０１内に収容された画像形成部１１０、光走査装置１２０、給紙カセット１３０および給紙カセット１４０を主に含む。給紙カセット１３０および給紙カセット１４０は、プリンター１００の下部に、着脱自在に装着されている。

　画像形成部１１０は、シートＰにトナー画像を形成する処理を行うもので、帯電装置１１１、感光体ドラム１１２、現像装置１１３、転写ローラー１１４、クリーニング装置１１５および定着ユニット１１６を備える。

　感光体ドラム１１２は、円筒状の部材であり、その周面に静電潜像およびトナー像が形成される。感光体ドラム１１２は、図示しないモーターからの駆動力を受けて、矢印Ａ方向に回転される。帯電装置１１１は、感光体ドラム１１２の表面を略一様に帯電させる。

　現像装置１１３は、静電潜像が形成された感光体ドラム１１２の周面にトナーを供給してトナー像を形成する。現像装置１１３は、トナーを担持する現像ローラーやトナーを攪拌搬送する図示しないスクリューを含む。感光体ドラム１１２に形成されたトナー像は、給紙カセット１３０または給紙カセット１４０から繰り出されて搬送路１５０に搬送されるシートＰに転写される。この現像装置１１３には、図示しないトナーコンテナからトナーが補給される。

　転写ローラー１１４は、感光体ドラム１１２の側方に対向して配設され、両者によって転写ニップ部が形成されている。転写ローラー１１４は、導電性を有するゴム材料等で構成されると共に転写バイアスが与えられ、感光体ドラム１１２に形成されたトナー像をシートＰに転写させる。クリーニング装置１１５は、トナー像が転写された後の感光体ドラム１１２の周面を清掃する。

　定着ユニット１１６は、ヒーターを内蔵する定着ローラー１１６ａと、該定着ローラー１１６ａと対向する位置に設けられた加圧ローラー１１６ｂとを備える。定着ユニット１１６は、トナー像が形成されたシートＰを定着ローラー１１６ａによって加熱しつつ搬送することにより、シートＰに転写されたトナー像を当該シートＰへ定着させる。

　光走査装置１２０は、帯電装置１１１によって略一様に帯電された感光体ドラム１１２の周面に対して、パーソナルコンピューター等の外部装置から入力される画像データに応じたレーザー光を照射して、静電潜像を形成する。

　給紙カセット１３０および給紙カセット１４０は、画像形成に供される複数枚のシートＰを収容する。給紙カセット１３０および給紙カセット１４０と画像形成部１１０との間には、シート搬送用の搬送路１５０が配設されている。搬送路１５０には、給紙ローラー対１５１、搬送ローラー対１５２およびレジストローラー対１５３が設けられている。また、定着ユニット１１６の下流側には、搬送ローラー対１５４と、排紙トレイにシートＰを排出する排出ローラー対１５５とが配置されている。

　本発明の駆動機構は、たとえばプリンター１００が備える上記部位のうち、金属ベルト減速駆動方式に基づいて回転駆動される部位に使用される。駆動機構により駆動される部位は特に限定されず、たとえば感光体ドラム１１２、現像装置１１３が備える現像ローラー、転写ローラー１１４、定着ユニット１１６が備える定着ローラー１１６ａや加圧ローラー１１６ｂ、搬送路１５０に設けられる給紙ローラー対１５１ａ、給紙ローラー対１５１ｂ、搬送ローラー対１５２ａ、搬送ローラー対１５２ｂおよびレジストローラー対１５３、ピックアップローラー１５６またはピックアップローラー１５７が挙げられる。なお、駆動機構の詳細については後述する。

　次に、プリンター１００の画像形成動作について簡単に説明する。まず、帯電装置１１１により感光体ドラム１１２の周面が略均一に帯電される。帯電された感光体ドラム１１２の周面が、光走査装置１２０から発せられるレーザー光により露光され、シートＰに形成する画像の静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置１１３から感光体ドラム１１２の周面にトナーが供給されることにより、トナー像として顕在化される。一方、給紙カセット１３０（または給紙カセット１４０）からは、ピックアップローラー１５６ａ（またはピックアップローラー１５６ｂ）によってシートＰが搬送路１５０に繰り出され、給紙ローラー対１５１ａ（または給紙ローラー対１５１ｂ）および搬送ローラー対１５２ａ（または搬送ローラー対１５２ｂ）によって搬送される。その後、シートＰは、レジストローラー対１５３によって一旦停止され、所定のタイミングで転写ローラー１１４と感光体ドラム１１２との間の転写ニップ部へ送られる。トナー像は、転写ニップ部をシートＰが通過することにより、シートＰに転写される。この転写動作が行われた後、シートＰは定着ユニット１１６に搬送され、シートＰにトナー像が固着される。その後、シートＰは、搬送ローラー対１５４および排出ローラー対１５５によって、排紙トレイ１６０に排出される。

＜駆動機構２００＞
　次に、本発明の金属ベルト３００を含む駆動機構２００について説明する。図２は、本発明の一実施形態の駆動機構２００の概略図である。駆動機構２００は、金属ベルト３００と、該金属ベルト３００が架け渡される一対のプーリー（従動プーリー４００および駆動プーリー５００）とを含む。駆動機構２００は、たとえば上記したプリンター１００（図１参照）が備える各部位を、金属ベルト減速駆動方式に基づいて回転駆動する機構である。以下、一例として感光体ドラム１１２（図１参照）を回転駆動する駆動機構２００の各構成について説明する。

（プーリー）
　一対のプーリーは、従動プーリー４００と駆動プーリー５００とを含む。図３Ａは、従動プーリー４００の形状を説明する概略斜視図であり、図３Ｂは従動プーリー４００の幅方向（周方向と直交する方向）の断面図である。従動プーリー４００は、上面４１０、下面４２０および側周面４３０を有し、周方向と直交する断面視において径方向の外側に凸の断面形状を有する（いわゆるクラウン形状）。

　より具体的には、上面４１０と下面４２０とは、いずれも平坦な円形であり、側周面４３０は、径方向の外側に向かって膨出した湾曲形状である。当該湾曲は、側周面４３０の幅方向の中心領域４３１がもっとも径方向の外側に向かって膨出し、中心領域４３１から、上面４１０および下面４２０と接続される周縁領域（それぞれ上周縁領域４３２および下周縁領域４３３という）に向かって漸次、膨出が小さくなることにより形成されている。なお、本実施形態において規定される「上面４１０」や「下面４２０」との用語は、説明の明瞭化のために便宜的に方向を決定するために規定されるものであり、たとえばプーリーの設置方向を制限するものではない。

　このように、側周面４３０が膨出した従動プーリー４００は、後述する表状態の金属ベルト３００ｂ（図５参照）が架け渡される場合に、金属ベルト３００ｂの径方向の内側と接触する。従動プーリー４００は、上面４１０および下面４２０の中心を貫通して上下に延びる第１出力軸４４０に取り付けられている。第１出力軸４４０は、感光体ドラム１１２（図１参照）の回転軸に連結されている。従動プーリー４００は、第１出力軸４４０とともに回転する。

　図２に戻り、駆動プーリー５００は、従動プーリー４００と同様に、上面５１０、下面５２０および側周面５３０を有し、周方向と直交する断面視において径方向の外側に凸の断面形状を有する（いわゆるクラウン形状）。より具体的には、上面５１０と下面５２０とは、いずれも平坦な円形であり、側周面５３０は、径方向の外側に向かって膨出した湾曲形状である。このように、側周面５３０が膨出した駆動プーリー５００は、後述する表状態の金属ベルト３００ｂ（図５参照）が架け渡される場合に、金属ベルト３００ｂの径方向の内側と相補的に接触する。駆動プーリー５００は、上面５１０および下面５２０の中心を貫通して上下に延び、図示しないモーターにより回転駆動される第２出力軸５４０に取り付けられている。駆動プーリー５００は、第２出力軸５４０とともに回転する。

　従動プーリー４００と駆動プーリー５００とは、図示しない保持部材により適切に位置が固定される。従動プーリー４００および駆動プーリー５００の径の大きさは特に限定されず、所望の減速比を達成するために適切に設定される。一般に、従動プーリー４００の径は、駆動プーリー５００の径よりも大きい。駆動プーリー５００の径に対する従動プーリー４００の径は、たとえば、感光体ドラム１１２の駆動機構として使用される場合、１：２～１：１０に設定される。

（金属ベルト３００）
　金属ベルト３００は、金属製の帯状体によって形成された無端のベルトである。金属からなるベルトを用いることにより、従来の樹脂ギアを用いる場合と比べて剛性が高く、噛み合いの抑制された駆動機構が得られる。金属ベルト３００は、環状に拡げた状態で、従動プーリー４００と駆動プーリー５００とに架け渡して使用される（図２参照）。

　金属ベルト３００の周長は特に限定されず、汎用の駆動機構において通常使用される金属ベルトの周長を採用することができる。このような周長としては、たとえば１８０～３６０ｍｍの範囲を例示することができる。また、金属ベルト３００の幅は特に限定されず、汎用の駆動機構において通常使用される金属ベルトの幅を採用することができる。このような幅は、たとえば５～１０ｍｍである。さらに、金属ベルト３００の厚みは特に限定されないが、３０μｍ以下である場合が好ましく、２０～３０μｍであることがより好ましい。厚みが３０μｍ以下である場合、金属ベルト３００が従動プーリー４００および駆動プーリー５００に架け渡されて、これらプーリーの周辺で大きく湾曲される際に、当該金属ベルト３００に加えられる曲げ応力が小さくなる。そのため、金属ベルト３００は、周縁領域からより破断しにくく、厚肉のベルトに対して相対的に高い耐久性を備えるようになる。

　金属ベルト３００の材料としては特に限定されないが、非磁性の金属からなることが好ましい。非磁性の金属を材料とすることにより、金属ベルト３００は、サビが発生しにくくなる。そのため、金属ベルト３００は、引張応力に対する耐久性がさらに低下しにくい。非磁性の金属としては、たとえばアルミニウム、銅、銀、オーステナイト系のステンレス鋼が挙げられる。これらの中でも、非磁性の金属は、高い靭性を備える点から、オーステナイト系のステンレス鋼が好ましい。

　金属ベルト３００は、圧縮応力を内在している。なお、圧縮応力および該圧縮応力を内在させるための金属ベルト３００の製造方法については後述する。本明細書では、説明の明瞭化のため、金属ベルト３００の表裏を、以下のように定義する。すなわち、外力を加えない自然状態の金属ベルト（金属ベルト３００ａ）に外力を加えて環状に拡げた状態の金属ベルトを、表状態（自然状態から環状に拡げた第１の状態、図５参照）の金属ベルト（金属ベルト３００ｂ）といい、表状態から表裏を反転させた状態（図８参照）の金属ベルトを、裏状態（第１の状態から表裏を反転させた第２の状態）の金属ベルト（金属ベルト３００ｃ）という。以下、金属ベルト３００が取り得るそれぞれの状態について説明する。

（自然状態の金属ベルト３００ａ）
　図４は、外力を加えない自然状態の金属ベルト３００ａの部分断面図である。金属ベルト３００ａには、２つのリング片（第１リング片３１０ａおよび第２リング片３２０ａ）が形成されている。第１リング片３１０ａと第２リング片３２０ａとは、リング片の径方向において重なったベルト重なり部（外力を加えない自然状態において、内在する圧縮応力により変形して形成された少なくとも２つのリング片が、そのリング径方向に二重に重なるベルト重なり部）を有する。

　本実施形態において、ベルト重なり部とは、金属ベルト３００ａの径方向の内側から外側に沿って延びる任意の直線Ｌ上に存在する、第１リング片３１０ａの一部と第２リング片３２０ａの一部とをいう。すなわち、図４に示されるように、直線Ｌ上には、第１リング片３１０ａの一部である点Ｐ１と、第２リング片３２０ａの一部である点Ｐ２とが存在している。この場合、直線Ｌ上において、第１リング片３１０ａと第２リング片３２０ａとは、少なくとも一部において重なっており、ベルト重なり部を形成している。

　また、金属ベルト３００ａは、第１リング片３１０ａと第２リング片３２０ａとが交差した交差部３３０ａを有する。第２リング片３２０ａは、ベルトの表裏がねじれたねじれ部３４０ａを有する。なお、金属ベルト３００ａそのものは無端であるため、第１リング片３１０ａと第２リング片３２０ａとは連続している。そのため、第１リング片３１０ａと第２リング片３２０ａとの境界は明確でない。本明細書では、便宜上、交差部３３０ａを境界として、径方向の外側に形成されたリング片を第１リング片３１０ａといい、径方向の内側に形成されたリング片を第２リング片３２０ａという。このような第１リング片３１０ａと第２リング片３２０ａとは、後述する表状態の金属ベルト３００ｂに内在される圧縮応力によって、ベルトそのものが自発的に変形して形成された部位である。ねじれ部３４０ａは、表状態から自然状態に変形する際に、第１リング片３１０ａまたは第２リング片３２０ａのいずれかに形成される。ねじれ部３４０ａの周方向の長さは特に限定されず、金属ベルト３００ａの幅や各種物理的性質（剛性等）により適切な長さとなる。

（表状態の金属ベルト３００ｂ）
　図５は、表状態の金属ベルト３００ｂの一部破断斜視図である。図６は、図５のVI－VI線断面（幅方向断面）図である。表状態の金属ベルト３００ｂは、上記のとおり、自然状態の金属ベルト３００ａ（図４参照）に外力を加えて環状に拡げたものである。金属ベルト３００ｂは、たとえば上記した一対のプーリーに架け渡される際に、プーリーの上面に近接される上周縁領域３１０ｂと、プーリーの下面に近接される下周縁領域３２０ｂと、上周縁領域３１０ｂと下周縁領域３２０ｂとの間に位置する中心領域３３０ｂとを有する。金属ベルト３００ｂは、該金属ベルト３００ｂの周方向と直交する断面視において径方向の外側に凸である断面形状を有しており、中心領域３３０ｂがもっとも径方向の外側に膨出した湾曲形状である。金属ベルト３００ｂの径方向の内側には、上記したプーリーの側周面が相補的に接触する湾曲面３４０ｂが形成されている。

　表状態の金属ベルト３００ｂに内在する圧縮応力は、金属ベルト３００ｂ全体では、概ね、金属ベルト３００ｂの径方向の内側に向かって作用する。また、金属ベルト３００ｂに内在する圧縮応力は、金属ベルト３００ｂが自身の形状を保持する力（表状態における保持力）よりも大きい。そのため、表状態の金属ベルト３００ｂから外力が除去された場合、圧縮応力は、金属ベルト３００ｂをねじるように巻き上げて変形させる。変形された金属ベルト３００ｂには、上記した第１リング片３１０ａ、第２リング片３２０ａおよびこれらが二重に重なったベルト重なり部が形成される（図４参照）。また、このような変形に伴って、圧縮応力は減弱し、自然状態の金属ベルト３００ａが自身の形状を保持する力（自然状態における保持力）と釣り合う。その結果、金属ベルト３００ａは、自然状態において形状が保持される。

　表状態の金属ベルト３００ｂは、上記した一対のプーリーに架け渡される。図７は、従動プーリー４００に架け渡された金属ベルト３００ｂの一部を拡大した幅方向の断面図である。金属ベルト３００ｂは、径方向の内側に形成された湾曲面３４０ｂのうち、主に中心領域３３０ｂが、従動プーリー４００の側周面４３０と接触する（第１応力部分においてプーリーに架け渡される金属ベルト）。上記のとおり、表状態の金属ベルト３００ｂに内在する圧縮応力は、金属ベルト３００ｂ全体では、概ね、金属ベルト３００ｂの径方向の内側に向かって作用する。このため、従動プーリー４００から金属ベルト３００ｂに加えられる応力（矢印Ａ１）と、金属ベルト３００ｂが内在する圧縮応力（矢印Ａ２）とは、相殺されやすい。その結果、従動プーリー４００から金属ベルト３００ｂに加えられる引張応力が低減される。したがって、金属ベルト３００ｂは、引張応力に対する耐久性が低下しにくい。

　また、従動プーリー４００から金属ベルト３００ｂに加えられる応力は、従動プーリー４００の側周面４３０の中心領域４３１と接触する金属ベルト３００ｂの中心領域３３０ｂ（第１の応力を内在し、金属ベルトの幅方向の中心領域に形成される第１応力部分）に直接的に加えられやすく、金属ベルト３００ｂの上周縁領域３１０ｂおよび下周縁領域３２０ｂ（第１の応力よりも小さな第２の応力を内在し、金属ベルトの周縁領域に形成される第２応力部分）には加えられにくい。そのため、金属ベルト３００ｂは、上周縁領域３１０ｂや下周縁領域３２０ｂから破断しにくく、高い耐久性を備える。なお、図示しない駆動プーリーと、該駆動プーリーに架け渡される表状態の金属ベルト３００ｂとの間に生じる応力の関係は、従動プーリー４００と表状態の金属ベルト３００ｂとの間に生じる応力の関係と同様であるため、説明は省略する。

（裏状態の金属ベルト３００ｃ）
　図８は、裏状態の金属ベルト３００ｃの一部破断斜視図である。図９は、図８のIX－IX線断面図（幅方向断面）図である。裏状態の金属ベルト３００ｃは、上記のとおり、表状態の金属ベルト３００ｂ（図５参照）の表裏を反転させたものである。本実施形態の金属ベルト３００は、表状態だけではなく、裏状態においても使用することができるため、歩留まりが改善され、コストが削減される。

　金属ベルト３００ｃは、たとえば上記した従動プーリー４００に架け渡される際に、従動プーリー４００の上面４１０に近接される上周縁領域３１０ｃと、従動プーリー４００の下面４２０に近接される下周縁領域３２０ｃと、上周縁領域３１０ｃと下周縁領域３２０ｃとの間に位置する中心領域３３０ｃとを有する。金属ベルト３００ｃは、該金属ベルト３００ｃの周方向と直交する断面視において径方向の内側に凸である断面形状を有しており、中心領域３３０ｃがもっとも径方向の内側に膨出した湾曲形状である。裏状態の金属ベルト３００ｃは、このような形状を有しているため、従動プーリー４００に架け渡しやすい。そのため、生産時の利便性が向上する。

　裏状態の金属ベルト３００ｃは、上記した一対のプーリーに架け渡される（第２の状態においてプーリーに架け渡される金属ベルト）。図１０は、従動プーリー４００に架け渡された裏状態の金属ベルト３００ｃの一部を拡大した幅方向の断面図である。金属ベルト３００ｃは、中心領域３３０ｃが径方向の内側に凸となっているため、主に中心領域３３０ｃが、従動プーリー４００の側周面４３０と接触する。なお、図１０では、金属ベルト３００ｃの中心領域３３０ｃは、従動プーリー４００の中心領域４３１との接触により、該従動プーリー４００の湾曲形状に沿って変形している。そのため、従動プーリー４００から金属ベルト３００ｃに加えられる応力は、金属ベルト３００ｃの中心領域３３０ｃに加えられやすく、上周縁領域３１０ｃおよび下周縁領域３２０ｃには加えられにくい。その結果、金属ベルト３００ｃは、周縁領域から破断しにくく、高い耐久性を備える。また、仮に上周縁領域３１０ｃや下周縁領域３２０ｃに損傷が発生している場合であっても、当該損傷は、拡大しにくい。なお、図示しない駆動プーリーと、該駆動プーリーに架け渡される裏状態の金属ベルト３００ｃとの間に生じる応力の関係は、上記した従動プーリー４００と裏状態の金属ベルト３００ｃとの間に生じる応力の関係と同様であるため、説明は省略する。

　以上の態様により、金属ベルト３００は、表裏の両面において従動プーリー４００と駆動プーリー５００とに架け渡すことができる（図２参照）。駆動機構２００において、図示しないモーターの駆動により第２出力軸５４０が回転すると、第２出力軸５４０と接続された駆動プーリー５００が回転する。金属ベルト３００は、駆動プーリー５００の回転に伴って走行する。金属ベルト３００の走行により、従動プーリー４００が回転し、該従動プーリー４００に接続された第１出力軸４４０が回転する。これにより、第１出力軸４４０と連結された感光体ドラム１１２が回転する。このような駆動機構２００を備えるプリンター１００（図１参照）は、高い耐久性を備えた金属ベルト３００を使用しているため、低コストであり、長期使用にも適する。

＜金属ベルト３００の製造方法＞
　次に、本発明の金属ベルト３００の製造方法について、図面を参照して説明する。図１１Ａ～１１Ｃは、金属ベルト３００の製造方法を説明する概略図であり、図１１Ａは加工途中のベルト原材６００を示し、図１１Ｂは切断される前の金属ベルト３００ｄを示し、図１１Ｃは、得られた金属ベルト３００を示している。

　金属ベルト３００は、たとえば、加工前のベルト原材６００に回転塑性加工を施すことにより製造することができる。以下、管状のベルト原材６００にスピニング加工（回転塑性加工の一例）を施して、金属ベルト３００を製造する方法を例示する。

　まず、金属ベルト３００の材料となる筒状のベルト原材６００（材料：ＳＵＳ３０４、厚み約３０ｍｍ）が準備される。ベルト原材６００は、筒を貫通するように、円柱状の回転金型（マンドレル７００）に取り付けられる。マンドレル７００は、炭素鋼などの工具鋼からなり、ベルト原材６００よりも高硬度である。次いで、ベルト原材６００は、マンドレル７００とともに回転され、ベルト原材６００の外周面に対してローラー８００が押し当てられる（図１１Ａ参照）。

　ローラー８００は、ダイス鋼などの工具鋼からなり、ベルト原材６００よりも高硬度である。マンドレル７００の回転数は特に限定されず、たとえば２００回転／分とすることができる。ローラー８００は、主にマンドレル７００の回転軸方向に沿う方向に繰り返し移動され、ベルト原材６００をマンドレル７００に押し当てて引き伸ばす。この際、ベルト原材６００は、ローラー８００による引き伸ばし量が調整されることにより、得られる金属ベルト３００に圧縮応力が残存することとなる。このような引き伸ばし量としては、たとえば０．５～１（単位：ｍｍ）を例示することができる。

　引き伸ばしの結果、ベルト原材６００は、たとえば厚みが３０μｍ以下の管状に成形される（図１１Ｂ参照）。加工後のベルト原材（金属ベルト３００ｄ）は、所望の切断装置により、所定の幅となるように切断位置Ａ３において前記回転軸と直交する方向に切断され、金属ベルト３００とされる（図１１Ｃ）。なお、ローラー８００の数は特に限定されず、１個以上であればよい。また、マンドレル７００の径の大きさは特に限定されず、目的とする金属ベルト３００の径に合わせて適切に選択される。さらに、ベルト原材６００の形状は、管状に限定されず、平板状であってもよい。この場合、平板状のベルト原材は、事前に平板の中央付近に芯出し加工や捨て孔加工が施され、該中央付近がオシコップ（固定冶具）を用いてマンドレルの先端に密着固定される。その後、平板状のベルト原材は、上記と同様にローラーによってマンドレルに押し当てられ、引き伸ばされる。引き伸ばされたベルト原材は、上記と同様に切断装置により所定の幅となるように切断されて、金属ベルト３００とされる。

（第２の実施形態）
＜駆動機構＞
　以下、本発明の他の実施形態の駆動機構が、図面を参照して説明される。図１２Ａは、従動プーリー４００ａの概略斜視図であり、図１２Ｂは、従動プーリー４００ａの一部を拡大した幅方向の断面図である。図１３は、従動プーリー４００ａに架け渡された表状態の金属ベルト３００ｂの一部を拡大した幅方向の断面図である。本実施形態の駆動機構は、従動プーリー４００ａの側周面４３０ａの形状が、第１の実施形態における従動プーリー４００の側周面４３０（図３Ｂ参照）の形状と異なる以外は、第１の実施形態における駆動機構２００と同様の構成である。そのため、重複する説明は適宜省略される。

　従動プーリー４００ａは、上面４１０ａと接続される上周縁領域４３２ａに面取り加工を施すことにより形成された上側面取り領域４３４ａと、下面４２０ａと接続される下周縁領域４３３ａに面取り加工を施すことにより形成された下側面取り領域４３５ａとを備える。面取り加工の程度は、表状態の金属ベルト３００ｂの物理的性質（たとえば撓みの程度）や、従動プーリー４００ａの幅などに基づいて、適宜設定される。たとえば、図１２Ｂに示されるように、上面４１０ａに対して上側面取り領域４３４ａが形成される角度θ１は、３０～４５°に設定することができる。同様に、下面４２０ａに対して下側面取り領域４３５ａが形成される角度θ２は、３５～４５°に設定することができる。角度θ１と角度θ２とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。角度θ１および角度θ２は、上記範囲である場合、架け渡される金属ベルト３００ｂの中心領域３３０ｂに、適度な応力を加えることができる。

　このような面取り加工が施された従動プーリー４００ａは、図１３に示されるように表状態の金属ベルト３００ｂが架け渡された場合において、従動プーリー４００ａの中心領域４３１ａが、表状態の金属ベルト３００ｂの中心領域３３０ｂの径方向の内側とより接触しやすく、上周縁領域３１０ｂおよび下周縁領域３２０ｂとはより接触しにくい。そのため、従動プーリー４００ａから金属ベルト３００ｂに加えられる応力は、金属ベルト３００ｂの中心領域３３０ｂに特に加えられやすく、周縁領域には加えられにくい。その結果、金属ベルト３００ｂは、上周縁領域４３２ａや下周縁領域４３３ａからより破断しにくく、より高い耐久性を備える。

　なお、図示しない駆動プーリーに対して行われる面取り加工は、従動プーリー４００ａに対して行われる面取り加工と同様であるため、説明は省略する。

　以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば次のような実施形態を採用することができる。

　（１）上記実施形態では、従動プーリーと駆動プーリーとの両方が、周方向と直交する断面視において径方向の外側に凸の断面形状を有する場合を例示した。これに代えて、本発明の駆動機構は、いずれか一方のプーリー（たとえば従動プーリー）のみを上記形状としてもよく、他方のプーリー（たとえば駆動プーリー）については概略円柱状とし、平坦な側周面としてもよい。また、本発明の駆動機構は、従動プーリーと駆動プーリーの両方を概略円柱状としてもよい。

　（２）上記実施形態では、駆動機構が一対のプーリー（従動プーリーおよび駆動プーリー）を備える場合を例示した。これに代えて、本発明の駆動機構は、３個以上のプーリーを備えてもよい。

　（３）上記実施形態（第２の実施形態）では、従動プーリーと駆動プーリーとの両方に面取り加工が施される場合を例示した。これに代えて、本発明の駆動機構は、いずれか一方のプーリー（たとえば従動プーリー）のみに面取り加工を施してもよい。

　以上説明した通りの本発明に係る金属ベルトおよび該金属ベルトを備える駆動機構によれば、積極的に圧縮応力を残留させることにより、引張応力に対して高い耐久性が付与された金属ベルトおよび該金属ベルトを備える駆動機構を提供することができる。

Claims (9)

1. 　帯状体によって形成された無端のベルトであって、
   　外力を加えない自然状態において、該ベルトに内在する圧縮応力により変形して形成された少なくとも２つのリング片が、そのリング径方向に二重に重なるベルト重なり部を有し、
   　前記自然状態から環状に拡げられた第１の状態において、当該ベルトの周方向と直交する断面視において径方向の外側に凸である断面形状を有する、金属ベルト。
2. 　厚みが３０μｍ以下である、請求項１記載の金属ベルト。
3. 　前記第１の状態から表裏を反転させた第２の状態において、前記周方向と直交する断面視において径方向の内側に凸である断面形状を有する、請求項１記載の金属ベルト。
4. 　非磁性の金属からなる、請求項１に記載の金属ベルト。
5. 　金属ベルトと、該金属ベルトが架け渡されるプーリーとを含み、
   　前記金属ベルトは、
   　　帯状体によって形成された無端のベルトであって、
   　　外力を加えない自然状態において、該ベルトに内在する圧縮応力により変形して形成された少なくとも２つのリング片が、そのリング径方向に二重に重なるベルト重なり部を有し、
   　　前記自然状態から環状に拡げられた第１の状態において、当該金属ベルトの周方向と直交する断面視において径方向の外側に凸である断面形状を有する、駆動機構。
6. 　前記金属ベルトは、前記プーリーに架け渡された状態において、
   　　第１の応力を内在し、前記金属ベルトの幅方向の中心領域に形成される第１応力部分と、
   　　前記第１の応力よりも小さな第２の応力を内在し、前記金属ベルトの周縁領域に形成される第２応力部分とを有する、請求項５記載の駆動機構。
7. 　前記金属ベルトは、前記第１応力部分において前記プーリーに架け渡される、請求項６記載の駆動機構。
8. 　前記プーリーは、周方向と直交する断面視において径方向の外側に凸である断面形状を有する、請求項５に記載の駆動機構。
9. 　前記金属ベルトは、
   　　前記第１の状態から表裏を反転させた第２の状態において、前記周方向と直交する断面視において径方向の内側に凸である断面形状を有し、
   　　該第２の状態において前記プーリーに架け渡される、請求項５に記載の駆動機構。
    

Images