| 【発明の名称】 |
歯付きベルトおよびこの歯付きベルトを用いた駆動伝達システム |
| 【発明者】 |
【氏名】玉置 稔隆
【氏名】金田 明記
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| 【要約】 |
【課題】歯付きベルトとプーリとの噛合い振動を低減し、鮮明な印刷画像を得る。
【解決手段】プリンタ１０はモータ１４に回転駆動される駆動プーリ１６と、従動プーリ１８とを備える。この２つのプーリ１６、１８に歯付きベルト３０を所定の張力で巻回する。歯付きベルト３０にキャリッジ部１２を固定する。歯付きベルト３０は硬度７０ＪＩＳ−Ａのクロロプレンゴムからなるベルト本体を備える。ベルト本体の一方の面にベルト歯底部３２およびベルト歯部３４を形成し、その表面に帆布を設ける。帆布をレゾルシン−ホルマリン−ラテックス液により処理する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ベルト本体の少なくとも一方の面に長手方向に沿って所定間隔毎に形成された歯部と、前記歯部が形成された前記ベルト本体の表面を覆う帆布とを備え、前記ベルト本体が原料ゴムとして硬度が約６５ＪＩＳ−Ａないし約７５ＪＩＳ−Ａの合成ゴムを有し、前記帆布がレゾルシン−ホルマリン−ラテックス液により処理が施されることを特徴とする歯付きベルト。
【請求項２】 前記所定間隔が３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項３】 前記合成ゴムの硬度が約７０ＪＩＳ−Ａであることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項４】 前記合成ゴムがクロロプレンゴムであることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項５】 前記歯部の側面が円弧状であることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
【請求項６】 ベルト本体の少なくとも一方の面に長手方向に沿って所定間隔毎に形成された歯部と、前記歯部が形成された前記ベルト本体の表面を覆う帆布とを備え、前記ベルト本体が原料ゴムとして硬度が約６５ＪＩＳ−Ａないし約７５ＪＩＳ−Ａの合成ゴムを有し、前記帆布がレゾルシン−ホルマリン−ラテックス液により処理が施されることを特徴とする歯付きベルトと、前記歯付きベルトの歯部に係合し前記歯部とほぼ同形状の溝部が、外周面に形成された駆動プーリおよび従動プーリとを備え、前記歯付きベルトが前記駆動プーリおよび前記従動プーリに巻回されることにより、前記駆動プーリの回転駆動力が前記歯付きベルトを介して前記従動プーリに伝達されることを特徴とする駆動伝達システム。
【請求項７】 前記所定間隔が３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の駆動伝達システム。
【請求項８】 前記合成ゴムの硬度が約７０ＪＩＳ−Ａであることを特徴とする請求項６に記載の駆動伝達システム。
【請求項９】 前記合成ゴムがクロロプレンゴムであることを特徴とする請求項６に記載の駆動伝達システム。
【請求項１０】 前記歯部および前記溝部の側面が円弧状であることを特徴とする請求項６に記載の駆動伝達システム。
【請求項１１】 前記駆動プーリが金属により成型され、前記従動プーリが合成樹脂により成型されることを特徴とする請求項６に記載の駆動伝達システム。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプリンタのキャリッジを歯付きベルトを介して駆動するための駆動伝達システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ワイヤドット方式、インクジェット方式、レーザビーム方式、およびサーマル方式等のカラードットプリンタの普及に伴ってその性能の向上が求められている。カラー印刷では、例えば１つのドットに対して３色のインクを重ねて印刷することにより、そのドットの色が再現される。３色のインクによる印刷部を備えたキャリッジは無端の歯付きベルトに固定され、このベルトはモータにより駆動されるプーリで捲回される。モータの回転駆動が歯付きベルトを介してキャリッジに伝達され、キャリッジが用紙の送り方向に対して垂直な方向に移動する際に各色のライン印刷が行われる。即ちカラー印刷においては、インクの色数だけ、例えば３回だけ同じ箇所をキャリッジが往復する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】鮮明な印刷画像を得るためには、３色分のライン印刷位置が厳密に同じであることが求められる。しかし、歯付きベルトとプーリとの噛合いによって生じる振動が大きいと、その振動によってキャリッジが所定の印刷位置から上下方向あるいは左右方向にずれ、各インク色がずれた不鮮明な印刷画像になることが問題である。
【０００４】本発明は、この様な点に鑑みてなされたものであり、歯付きベルトとプーリとの噛合い振動を減少させることにより、鮮明な印刷画像を得ることが目的である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による歯付きベルトは、ベルト本体の少なくとも一方の面に長手方向に沿って所定間隔毎に形成された歯部と、歯部が形成されたベルト本体の表面を覆う帆布とを備え、ベルト本体が原料ゴムとして硬度が６５ないし７５ＪＩＳ−Ａの合成ゴムを有し、帆布がレゾルシン−ホルマリン−ラテックス液により処理が施されることを特徴としている。
【０００６】歯付きベルトにおいて、隣り合う２つの歯部の間の間隔が３ｍｍ以下であることが好ましい。原料ゴムとして用いられる合成ゴムは、その硬度が７０ＪＩＳ−Ａであってもよく、また材質がクロロプレンゴムであってもよい。さらに歯部の側面が円弧状であることが好ましい。
【０００７】また、本発明による駆動伝達システムは、歯付きベルトと、歯付きベルトの歯部に係合し歯部とほぼ同形状の溝部が外周面に形成された駆動プーリおよび従動プーリとを備え、歯付きベルトが駆動プーリおよび従動プーリに巻回されることにより、駆動プーリの回転駆動力が歯付きベルトを介して従動プーリに伝達される。本発明においては、歯付きベルトが、ベルト本体の少なくとも一方の面に長手方向に沿って所定間隔毎に形成された歯部と、歯部が形成されたベルト本体の表面を覆う帆布とを備え、ベルト本体が原料ゴムとして硬度が６５ないし７５ＪＩＳ−Ａの合成ゴムを有し、帆布がレゾルシン−ホルマリン−ラテックス液により処理が施されることが特徴とされる。
【０００８】駆動伝達システムにおいて、歯付きベルトの隣り合う２つの歯部の間の間隔が３ｍｍ以下であることが好ましい。歯付きベルトの原料ゴムとして用いられる合成ゴムは、その硬度が７０ＪＩＳ−Ａであってもよく、材質がクロロプレンゴムであってもよい。さらに歯付きベルトの歯部および駆動プーリおよび従動プーリの溝部の側面が円弧状であることが好ましい。駆動プーリは金属により成型されることが好ましく、従動プーリは合成樹脂により成型されることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明による駆動伝達システムおよび歯付きベルトの実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１０】図１および図２には、本発明による一実施形態である駆動伝達システムが適用されたプリンタが示される。図１はプリンタのキャリッジ近傍を示す側面図、図２はその斜視図である。プリンタ１０はキャリッジ部１２を備え、このキャリッジ部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る。キャリッジ部１２は上下２本の平行なガイド棒１５に支持され、これらのガイド棒１５の軸方向、即ち矢印Ａ方向に移動可能である。キャリッジ部１２は２本のガイド棒１５の間に設けられた無端の歯付きベルト３０に固定部材１７により固定される。
【００１１】歯付きベルト３０は、２つのプーリ、即ち駆動プーリ１６および従動プーリ１８に巻回され、従動プーリ１８を駆動プーリ１６から離間する方向に付勢するバネ１９により一定の張力が与えられる。駆動プーリ１６および従動プーリ１８は、図示しないプリンタ本体に回転可能に支持固定される。駆動プーリ１６はモータ１４により回転駆動される。
【００１２】駆動プーリ１６および従動プーリ１８の外周面には、それぞれプーリ歯部２２およびプーリ溝部２４が交互に形成される。一方、歯付きベルト３０の一方の面には、プーリ歯部２２に対応した寸法形状のベルト歯底部３２と、プーリ溝部２４に対応した寸法形状のベルト歯部３４とが交互に形成される。プーリ歯部２２とベルト歯底部３２、およびプーリ溝部２４とベルト歯部３４とが係合することにより、歯付きベルト３０は回転する。
【００１３】キャリッジ部１２は歯付きベルト３０の回転と共にキャリッジ部１２が駆動プーリ１６および従動プーリ１８との間で往復する。このようにして、モータ１４の駆動力が歯付きベルト３０を介してキャリッジ部１２に伝達され、キャリッジ部１２が印刷用紙２１に対して矢印Ａの方向に移動する。
【００１４】図３は、歯付きベルト３０の一部を示す斜視図である。歯付きベルト３０はベルト本体３６を備え、このベルト本体３６の一方の面にベルト歯部３４とベルト歯底部３２とが長手方向に沿って交互に形成される。ベルト歯部３４およびベルト歯底部３２の表面には帆布３８が設けられる。この帆布３８はナイロン繊維から成る織布として形成される。ベルト本体３６の内部には長手方向に延びる心線４０が埋設される。複数本の心線４０はベルトの幅方向に一定の間隔をもって互いに平行に並んでいる。
【００１５】歯付きベルト３０において、隣り合う２つのベルト歯部３４の間の距離、即ち歯ピッチは、プリンタおよびスキャナに汎用的に用いられる２ｍｍ、あるいは１．５ｍｍでもよい。鮮明な印刷画像を得るためには歯ピッチは３ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１６】ベルト本体３６の原料ゴムとしては、クロロプレンゴム、水素添加ニトリルゴム、ウレタンゴム等が好適に用いられるが、これらに限定されず加硫成型可能なゴムであれば良い。またその硬度は７０であることが好ましい。なお、硬度はＪＩＳ−Ａ硬度計により測定された値である。
【００１７】図４に示すように、ベルト歯部３４は円弧状断面を有している。同図には歯付きベルト３０の寸法形状を定義する図が示されるが、特にこの寸法形状に限定されるものではない。また歯付きベルト３０の大きさ、歯幅および歯数は、種々の走行条件に応じて適宜定められる。
【００１８】図４に示す歯付きベルト３０の形状について説明する。歯付きベルト３０は歯ピッチを定めるための基準線ＰＬを基に設計される。ベルト歯部３４は基準線ＰＬに垂直な中心線Ｙを有し、この中心線Ｙに対して左右対称に形成される。隣り合う２つのベルト歯の中心線間距離ＢW が歯ピッチである。基準線ＰＬから歯底面、即ち基準線ＰＬに平行な歯底線Ｘまでの距離はＢD で示される。歯高さ、即ち歯底面から歯先面までの距離はＢH で示される。
【００１９】代表して図４における中心線Ｙの左側の輪郭について説明する。ベルト歯の輪郭は３つの連続する円弧、即ち弧Ａ1 Ａ2 と弧Ａ2 Ａ3 と弧Ａ3 Ａ4 とにより形成される。弧Ａ1 Ａ2 は点Ａ1 から点Ａ2 に延びる円弧であることを示す。弧Ａ1 Ａ2 は中心を点Ｃ1 とする半径Ｒ1 の円弧であり、弧Ａ2 Ａ3 は中心を点Ｃ2とする半径Ｒ2 の円弧であり、弧Ａ3 Ａ4 は中心を点Ｃ3 とする半径Ｒ3 の円弧である。
【００２０】歯ピッチＢW を２としたとき、歯ピッチＢW に対する距離ＢD 、歯高さＢH 、半径Ｒ1 、Ｒ2 およびＲ3 の比はそれぞれＢD ＝０．２５４、ＢH ＝０．７５、Ｒ1 ＝０．１５、Ｒ2 ＝１、Ｒ3 ＝０．５５５に定められる。また、点Ｃ1 、Ｃ2 およびＣ3 の相対位置はそれぞれＣ1 ＝（０．７４０，０．１５０）、Ｃ2 ＝（−０．４，０）、Ｃ3 ＝（０，０．１９５）に定められる。なお、これらの相対位置は歯底線Ｘと中心線Ｙとの交点Ｏを原点とし、歯底線Ｘおよび中心線Ｙを２軸とする２次元座標で示され、その値は歯ピッチＢW を２としたときの比で示される。なおこの２次元座標においては、Ｘ軸は図の左方に行くほど、またＹ軸は図の下方に行くほど数値は大きくなるものとする。
【００２１】次に帆布３８について説明する。帆布３８は、歯付きベルト３０の長手方向に沿う伸縮性のある捲縮加工糸と、歯付きベルト３０の幅方向に沿う非伸縮性糸とで織された平織布から形成されるが、その他の織り布、例えば朱子織あるいは種々の変成織により得られる織り布によって形成されてもよい。
【００２２】帆布３８の捲縮加工糸としては、合成繊維、例えばナイロン繊維が捲縮加工されたものが好適に用いられる。帆布３８の非伸縮性糸としては、例えばナイロン繊維のフィラメント糸等が適している。このように、帆布３８では、歯付きベルト３０の長手方向に沿って伸縮性のある捲縮加工糸が用いられ、歯付きベルト３０の幅方向に沿って非伸縮性糸が用いられる。これにより、帆布３８には歯付きベルト３０の長手方向に沿う伸縮性が与えられる。
【００２３】帆布３８は、ベルト本体３６のゴム成分との接着性を良くするために、レゾルシン−ホルマリン−ラテックス、即ちＲＦＬ液によって処理が施される。詳述すると、帆布３８はＲＦＬ液に浸漬された後、一対のロールにより所定の絞り圧でディップ処理され、乾燥させられる。この処理が所望の回数繰り返されることにより、帆布３８へのＲＦＬ液の固形成分の付着量が調節される。
【００２４】このようにＲＦＬ液によって処理された帆布３８は、ベルト本体３６との接着が良好であり、かつベルト本体３６の変形を許容する柔軟性をも有する。また歯付きベルト３０の摩耗が防止される。
【００２５】心線４０には、多数本の微細径を有するフィラメントを集めて撚りあわせたものが用いられる。フィラメントとしては、応力に対して伸びが小さく、引張強度が大きいガラス繊維あるいはアラミド繊維等が好適に用いられる。各フィラメントには保護剤あるいは接着剤であるＲＦＬ溶液による処理が施される。
【００２６】ベルト本体３６のゴムとの接着性を良くするために、心線４０の最外層にはオーバーコート層が形成される。オーバーコート層は、例えば心線４０をクロロスルホン化ポリエチレンのゴム溶液に浸漬した後、乾燥することにより形成される。
【００２７】以上のように、本願発明の駆動伝達システムにおいては、歯付きベルト３０においてクロロプレンゴムの硬度を従来の８０から７０に、即ち柔軟なゴムをベルト本体３６のゴムとして用い、また帆布３８としてＲＦＬ液で処理されたものを用いることにより、駆動プーリ１６あるいは従動プーリ１８との総合的な噛合い精度が向上し、噛合いによって生じる振動を抑えることができる。従って、プリンタに本願発明の駆動伝達システムを適用すれば、キャリッジ部１２が所定の印刷位置から上下方向あるいは左右方向にずれることなく、鮮明な印刷画像を得ることができる。
【００２８】図５は、駆動プーリ１６の形状を示す図であって駆動プーリ１６の断面を部分拡大して示す図である。駆動プーリ１６は例えば真鍮等の金属により成型され、図４に示す歯付きベルト３０に対応した形状に成型される。なお、従動プーリ１８は駆動プーリ１６と同じ寸法形状であり、ここでは説明を省略する。従動プーリ１８はポリアセタール熱可塑性樹脂等の合成樹脂により成型される。
【００２９】駆動プーリ１６の外周面にはプーリ溝部２４およびプーリ歯部２２が交互に形成され、プーリ溝部２４は歯付きベルト３０のベルト歯部３４とほぼ同じ寸法形状を有し、プーリ歯部２２はベルト歯底部３２とほぼ同じ寸法形状を有している。駆動プーリ１６の寸法形状の詳細については説明を省略するが、図５に示すプーリ歯部２２のさらに外周に示される一点鎖線ＰＬ’は、歯付きベルト３０を係合させたときの基準線ＰＬと一致する。この一点鎖線ＰＬ’からプーリ歯部２２の先端までの距離ＰD は、例えば図４に示す歯付きベルト３０の距離ＢD と略等しい。また、プーリ歯部２２先端からプーリ溝部２４最深部までの距離、即ち溝深さＰH は、歯付きベルト３０の歯高さＢH と略等しい。
【００３０】
【実施例】以下、実施例をおよび比較例をあげて本発明を説明する。なお、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【００３１】〔実施例ベルトおよび比較例ベルト〕本発明による歯付きベルトの実施例は実施例ベルト１として以下に言及される。また本発明による歯付きベルトの比較例として２つのタイプの歯付きベルトが製造され、これらは比較例ベルト１および２として以下に言及される。
【００３２】実施例ベルト１と、比較例ベルト１および２の構成については、以下の表１に示す通りである。
【表１】
【００３３】実施例ベルト：表１に示すように、実施例ベルトにおいては、ベルト本体３６の原料ゴムとして硬度が７０ＪＩＳ−Ａのクロロプレンゴムが用いられた。心線４０にはガラス繊維が用いられ、心線４０の直径は０．２６ｍｍとされた。帆布３８にはナイロン繊維を平織したものが用いられた。この帆布３８にはラテックス成分をクロロプレンゴムラテックスとするＲＦＬ液による処理が施され、即ちＲＦＬ液に浸漬後、乾燥処理され、帆布表面にＲＦＬ層が形成された。帆布３８はの厚みは０．１００ｍｍであった。
【００３４】実施例ベルトに寸法形状については、図３に示す形状が適用され、歯ピッチは２ｍｍに定められた。歯数は３６０歯、歯幅は６ｍｍであった。
【００３５】心線４０について述べる。直径９μｍのガラス繊維を２００本収束した糸が３本集められ、ＲＦＬ処理が施された後、一方向に撚り、即ちＺ撚りあるいはＳ撚りに撚りがかけられ、これが心線４０とされた。
【００３６】比較例ベルト１：表１に示すように、比較例ベルト１においては、ベルト本体３６の原料ゴムとして硬度が７０ＪＩＳ−Ａのクロロプレンゴムが用いられた。心線４０にはガラス繊維が用いられ、心線４０の直径は０．２６ｍｍとされた。帆布３８にはナイロン繊維が用いられた。この帆布３８にはゴム糊溶液による処理が施され、その厚みは０．１３６ｍｍであった。比較例ベルト１は、帆布処理においてＲＦＬ液のかわりにゴム糊溶液が用いられる点を除けば、実施例ベルトと実質的に同じものである。
【００３７】比較例ベルト２：表１に示すように、比較例ベルト２においては、ベルト本体３６の原料ゴムとして硬度が８０ＪＩＳ−Ａのクロロプレンゴムが用いられた。心線４０にはガラス繊維が用いられ、心線４０の直径は０．２６ｍｍとされた。帆布３８にはナイロン繊維が用いられた。この帆布３８にはゴム糊溶液による処理が施され、その厚みは０．１３６ｍｍであった。比較例ベルト２は、クロロプレンゴムの硬度が８０ＪＩＳ−Ａである点と、帆布処理においてＲＦＬ液のかわりにゴム糊溶液が用いられる点とを除けば、実施例ベルトと実質的に同じものである。
【００３８】〔歯付きベルトの走行試験およびその評価〕以上のような３種の歯付きベルト、即ち実施例ベルトと比較例ベルト１および２とを用いて、走行試験が行われた。
【００３９】図６は走行試験装置の概略構成を示す図である。走行試験装置は、駆動プーリ６２および従動プーリ６４とから成り、被試験歯付きベルト６１は２つのプーリ６２、６４に所定のベルト張力で架け渡される。駆動プーリ６２は一方向に回転させられ、その回転速度は７００ｒｐｍである。２つのプーリ６２、６４の形状は図４に示す形状が適用され、歯数はそれぞれ２０歯であった。駆動プーリ６２は真鍮により成型され、従動プーリ６４はポリアセタール熱可塑性樹脂により成型された。
【００４０】第１の走行試験装置では、実施例ベルトと、比較例ベルト１および２のそれぞれについて、同一条件下で走行試験が行われた。その走行試験の評価のために、４段階のベルト張力、即ち０．５ｋｇｆ、１ｋｇｆ、１．５ｋｇｆ、および２．０ｋｇｆにおける回転変動率がそれぞれ測定された。なお回転変動率は、従動プーリ６４の回転すべき回転数に対する変動量、即ちぶれ量を示すものであり、駆動プーリ６２の回転数に対する割合（単位は％）で示される。また、各ベルト張力は、駆動プーリ６２に対する従動プーリ６４の相対位置を変化させることにより設定される。
【００４１】第１の走行試験の結果は図７および表１の下段に示される。実施例ベルトの回転変動率は図７において実線で示され、この実線は変化の少ない右肩上がりの直線である。即ち実施例ベルトの回転変動率はベルト張力の増大に略比例して増加しており、またどのベルト張力においても０．０３％以下の低い回転変動率であった。
【００４２】これに対し、比較例ベルト１の回転変動率（図６において破線で示される）は、ベルト張力が０．５ｋｇｆおよび２．０ｋｇｆにおいては実施例ベルトとあまり変わらないが、１．０ｋｇｆにおいて０．０６７％と高い値が示された。また、図６において一点鎖線で示される比較例ベルト２の回転変動率は、１．５ｋｇｆにおいて最大値０．０６４％であった。
【００４３】以上の結果から、ゴム糊溶液による帆布処理を行った比較例ベルト１および２に比べて、ＲＦＬ液による帆布処理を行った実施例ベルトが、回転変動率が低く抑えられることが分かる。特にベルト張力が１．０ｋｇｆ〜１．５ｋｇｆの範囲、これはプリンタ等に歯ピッチ２ｍｍの歯付きベルトを設置するときに汎用的に用いられる値であるが、この範囲では特に回転変動率の低減が顕著に示される。
【００４４】ベルト張力がこの範囲より低い値の場合、歯付きベルトが走行時にぶれる、即ち歯付きベルトとプーリとの噛合い時に振動が大きくなるため、プリンタ等に不適である。またベルト張力がこの範囲より高い値の場合、駆動軸あるいは被駆動軸への負荷が増大し、取付部分等に歪みが生じて振動が誘起される恐れがある。従って、ベルト張力は振動低下と取付部分への低負荷とを両立させる値であることが求められる。歯ピッチが２ｍｍの場合、適正なベルト張力は１．０ｋｇｆ前後とされる。上述したように、実施例ベルトは比較例ベルト１および２に比べて１．０ｋｇｆ前後のベルト張力で回転変動率が大きく低減された。
【００４５】比較例ベルト２と比較すると、クロロプレンゴムの硬度が低い比較例ベルト１では、回転変動率はある程度低減されたが、１．０ｋｇｆないし１．５ｋｇｆの範囲で高い値を示す傾向は変わらず、この範囲では比較例ベルト２よりさらに高い値を示した。しかし、クロロプレンゴムの硬度が低く、かつＲＦＬ処理された帆布を用いた実施例ベルトでは、特に１．０ｋｇｆないし１．５ｋｇｆの範囲において回転変動率を飛躍的に低減させることができた。
【００４６】このように回転変動率が少ない歯付きベルトをプリンタに使用することにより、歯付きベルトに取付けられるキャリッジ部の振動が低減でき、キャリッジ部が所定の印刷位置から上下方向あるいは左右方向にずれることなく、鮮明な印刷画像を得ることができる。
【００４７】
【発明の効果】本発明によると、歯付きベルトとプーリとの噛合い振動を減少させ、鮮明な印刷画像を得ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１１５２４５
【氏名又は名称】ユニッタ株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１２月２５日（１９９８．１２．２５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９０１６９
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 孝
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１９３０４０（Ｐ２０００−１９３０４０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年７月１４日（２０００．７．１４） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３６９９８７ |
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