伝動ベルト評価方法と伝動ベルト評価装置
【課題】簡単な装置構成でもって伝動ベルトの回転変位伝達特性を高精度で評価できる技術を提供する。
【解決手段】駆動プーリ側の駆動回転変位によって従動プーリ側の従動回転変位を作り出す伝動ベルト１の回転変位伝達特性を評価する伝動ベルト評価装置は、駆動プーリ２と、駆動プーリ２より大径の従動プーリ３と、駆動プーリ２を一定角速度で回転させる駆動源４と、従動プーリ３の従動回転変位を時間−回転角に基づく波形データとして検出するエンコーダ５と、時間−回転角に基づく波形データに対してフーリエ変換を施してその周波数特性を出力するフーリエ変換器６とを備える。
【解決手段】駆動プーリ側の駆動回転変位によって従動プーリ側の従動回転変位を作り出す伝動ベルト１の回転変位伝達特性を評価する伝動ベルト評価装置は、駆動プーリ２と、駆動プーリ２より大径の従動プーリ３と、駆動プーリ２を一定角速度で回転させる駆動源４と、従動プーリ３の従動回転変位を時間−回転角に基づく波形データとして検出するエンコーダ５と、時間−回転角に基づく波形データに対してフーリエ変換を施してその周波数特性を出力するフーリエ変換器６とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動プーリの駆動回転変位を従動プーリに伝達することにより従動プーリの従動回転変位を作り出す伝動ベルトの回転変位伝達特性を評価する伝動ベルト評価方法及び伝動ベルト評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝動ベルトのプーリ巻き掛け面に周期的な凹凸が生じていると、駆動プーリから従動プーリに伝達すべき回転変位が変動することになる。この駆動プーリと従動プーリとの間の回転変位の変動をこの出願では回転変位伝達特性と呼んでいる。回転変位伝達特性を良好なものとするため、つまり回転変位の変動を小さくするため、伝動ベルトのプーリ巻き掛け面が研磨されているが、完全な平面性を得ることは不可能である。従って、その平面性を検査することによって伝動ベルトを評価する必要がある。
【０００３】
以前は、伝動ベルトの厚さむらの検査を行うのに、ノギスやシクネスゲージ等の測定具を用い、それをベルト長さ方向に順次押し当てベルト厚さを測定し、それにより得られるベルト長さ方向での厚さ分布から厚さむら、結果的には回転変位伝達特性が評価されていた。この従来の評価方法は時間がかかるという問題があるだけでなく、ベルト自体がゴム材料からなるものであることから、測定具を押し当てる際の押し圧により測定精度にばらつきが生じ易いという問題をもつ。このため、プーリ間に伝動ベルトを巻き掛けるとともに、一方のプーリ上における伝動ベルトの外周面にアイドラプーリを一定の荷重で接触させ、伝動ベルトの定速走行に伴うアイドラプーリのベルト厚さ方向の変動を周波数分析器により周波数分析し、その分析結果に基づいて厚さむらを判定する検査方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、プーリとの間で伝動ベルトを挟み込んだアイドラプーリの径方向の変位で伝動ベルト平面性を高精度に測定するためには、アイドラプーリの径方向のスムーズな変位を可能にするスライド機構が非常に高価でかつ大掛かりなものとなってしまう。
【特許文献１】特開２０００−２４０７２９号公報（段落番号０００２−００１２、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記実状に鑑み、本発明の目的は、簡単な装置構成でもって伝動ベルトの回転変位伝達特性を高精度で評価できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
駆動プーリの駆動回転変位を従動プーリに伝達することにより従動プーリの従動回転変位を作り出す伝動ベルトの回転変位伝達特性を評価する伝動ベルト評価方法において、上記目的を達成するため、本発明による伝動ベルト評価方法は、小径の駆動プーリと大径の従動プーリに測定対象となる伝動ベルトを巻き掛けるステップと、従動プーリの従動回転変位を時間−回転角に基づく波形データとして検出するステップと、前記時間−回転角に基づく波形データに対してフーリエ変換を施してその周波数特性を得るステップと、前記周波数特性から前記伝動ベルトの回転変位伝達特性を評価するステップとからなる。
【０００６】
この方法によれば、評価対象となる伝動ベルトの回転変位伝達特性が従動プーリの経時的な従動回転変位からフーリエ変換を経て導出された周波数特性に基づいて評価される。伝動ベルトが組み込まれた装置において重要となる回転変位伝達の状態が直接従動プーリの周波数特性から評価されるので、この評価結果は、従動プーリの変位変動に基づく振動等に起因する種々の問題を解決するために最適に利用することができる。例えば、この伝動ベルトを用いたシート搬送機構が、レーザプリンタなどのシート搬送に利用されている場合、そのプリント出力に生じるバンディングと呼ばれる波状の濃淡現象の解明に利用することができる。また、そのようなバンディングがシート搬送機構の振動と密接な関係があることを考慮するならば、本発明による評価結果を利用して、少なくともシート搬送機構の固有振動数と一致する回転変位伝達変動帯域（振動帯域）を示す伝動プーリの使用を避けるという品質管理的なバンディング対策が可能となる。
【０００７】
伝動ベルトの駆動方向（長手方向）に厚さ変動や剛性変動などのベルト品質に関わる変動が生じている場合、回転変位伝達のための有効ピッチ円半径がその変動に応じて変化することになる。この有効ピッチ円半径の変化は駆動プーリから従動プーリに伝達される回転変位の変化をもたらすが、ベルト巻き掛け長さがその変動ピッチよりかなり大きければ、平均化されてしまってその品質変動がプーリの回転変動に現れ難くなる。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、測定対象となる伝動ベルトの駆動方向の予想される品質変動ピッチの３倍以下の巻き掛け長さとなるように前記駆動プーリが選択され、かつ前記品質変動ピッチの５倍以上の巻き掛け長さとなるように前記従動プーリが選択される。この構成を採用することにより、伝動ベルトの回転変位伝達特性評価がより正確なものとなる利点が得られる。
【０００８】
駆動プーリ側の駆動回転変位によって従動プーリ側の従動回転変位を作り出す伝動ベルトの回転変位伝達特性を評価する伝動ベルト評価装置において、上記目的を達成するため、本発明による伝動ベルト評価装置は、駆動プーリと、前記駆動プーリより大径の従動プーリと、前記駆動プーリを一定角速度で回転させる駆動源と、前記従動プーリの従動回転変位を時間−回転角に基づく波形データとして検出するエンコーダと、前記時間−回転角に基づく波形データに対してフーリエ変換を施してその周波数特性を出力するフーリエ変換器とを備えている。
【０００９】
この構成の装置によれば、評価対象となる伝動ベルトを駆動プーリと従動プーリとに巻き掛け、駆動プーリをステッピングモータのように正確な角速度で回転可能な駆動源を用いて回転させるとともに、従動プーリの回転（従動回転変位）をエンコーダで検出して、その経時的に変化する検出信号として時間−回転角に基づく波形データを得る。その検出データをフーリエ変換器に入力することで、従動プーリの回転変動がどのような周波数帯域を有するかを表す、結果的には伝動ベルトの駆動方向における品質変動がどのような周波数帯域を有するかを表す周波数特性が得られる。例えば、評価対象となっている伝動ベルトが用いられる装置の固有振動数（周波数）が得られた周波数特性の山（振幅が大きな領域）となる周波数と一致するかどうかで伝動ベルトの品質評価を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
まず、本発明による伝動ベルト評価技術の原理を説明する。図１は、その原理を説明するための模式図である。評価対象となる伝動ベルト１は小径の駆動プーリ２と大径の従動プーリ３に巻き掛けられる。その際、小径の駆動プーリ２としては、評価対象となる伝動ベルト１において予想されるあるいは問題とされる、長手方向の厚さ変動や剛性変動などのベルト品質変動ピッチをλとして場合、その巻き掛け長さが３λ以下、好ましくは２λから３λとなるような直径を有するものが選択される。これに対して、大径の従動プーリ３としては、ベルト品質変動を平均化してその影響を受けにくくするためその巻き掛け長さが５λ以上、好ましくは１０λ程度となるような直径を有するものが選択される。従って、伝動ベルト１の厚さ変動や剛性変動などのベルト品質変動は、小径の駆動プーリ２と伝動ベルト１との間での有効ピッチ円半径の変動をもたらし、その結果、大径の従動プーリ３の回転速度（角速度）の変動として現れる。
【００１１】
駆動プーリ２はステッピングモータ４によって一定角速度で回転駆動される。駆動プーリ２の駆動回転変位は伝動ベルト１を介して従動プーリ３に伝達され、これにより従動プーリ３が従動回転変位する。従動プーリ３の経時的な従動回転変位、つまり回転角速度はエンコーダ５によって検出される。このエンコーダ５は、従動プーリ３の経時的な従動回転変位を時間−回転角に基づく波形データ（信号）として出力することができる。
【００１２】
伝動ベルト１の長手方向の厚さ変動や剛性変動などのベルト品質変動は、この時間−回転角に基づく波形データにおける波の変形（位相ずれなど）を生じさせる。従って、この時間−回転角に基づく波形データの時間軸を周波数軸とする変換、つまりフーリエ変換を行うことで、生じうるベルト品質変動の変動ピッチに依存する周波数帯域を把握することができる。例えば、評価対象となっている伝動ベルト１が所定ピッチで駆動面の凹凸による厚さ変動を有し、そのため駆動プーリ２と伝動ベルト１との間で有効ピッチ円半径の変動をもたらしている場合、従動プーリ３の時間−回転角に基づく波形データをフーリエ変換することによって得られた周波数特性においてこの変動ピッチに対応する周波数のところで周波数曲線の山(ピーク)を観察することができる。このために、エンコーダ５から出力される時間−回転角に基づく波形データ（信号）をフーリエ変換し、その周波数特性を算定するフーリエ変換器６が備えられている。
【００１３】
ステッピングモータ４、エンコーダ５、フーリエ変換器６の制御やその出力信号の演算処理は、実質的にコンピュータによって構成されているコントローラ７によって行われる。コントローラ７は、評価対象となっている伝動ベルト１を実際に使用される速度で駆動し、これによって得られた従動プーリ３の回転角に関する周波数特性を示すグラフを、人による評価の目的で、モニタに表示したり、プリンタを通じてプリント出力したりすることができる。
【００１４】
この周波数特性を用いた伝動ベルト１の評価過程では、伝動ベルト１が実際に適用される駆動機構の固有振動数（周波数）のところでピーク（山）が生じていると、この伝動ベルト１による振動が駆動機構と共振して、無視できない振動問題が生じる可能性があると判定される。言い換えると、少なくとも適用される駆動機構の固有振動数（周波数）のところではピーク（山）が生じないような伝動ベルト１だけを選択することで、簡単で有効である駆動機構の品質保証が実現する。
【００１５】
次に、本発明を、レーザビーム露光方式の写真プリント装置における露光搬送機構の伝動ベルト評価に適用した実施例を説明する。この写真プリント装置に搭載されている露光装置は光学系と搬送系からなり、伝動ベルトを回転変位の伝達のために用いた露光搬送機構はその搬送系を構成している。図２にそのような写真プリント装置を断面で示した模式図が示されている。
【００１６】
露光装置の光学系は、図３に示すように、印画紙Ｐの感光面に対してレーザビームを主走査方向にスキャンするビーム出射ユニットによって構成されている。ビーム出射ユニットは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に対応した３種のレーザビームを生成するレーザビーム生成モジュール１０と、縦軸芯周りで高速回転してレーザビームを走査するポリゴンミラー１１と、このポリゴンミラー１１からのレーザビームの走査速度を変換するｆθレンズ１２と、横向きのレーザビームを下向きに変更するための偏向ミラー１３とを備える。レーザビーム生成モジュール１０は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に対応して、半導体レーザで成るレーザ光源１０ｒと、固体レーザで成るレーザ光源１０ｇと、固体レーザで成るレーザ光源１０ｂとを備えると共に、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応した２つのレーザ光源１０ｇ、１０ｂからのレーザビームの強度（光量）を調節（変調）する音響光学変換素子（ＡＯＭ）で成る光量調節機構１４ｇ、１４ｂと、３種のレーザビームを反射する３つのビームミラーＭｒ、Ｍｇ、Ｍｂとを備えている。また、前記ポリゴンミラー１１はアクチュエータとして電動型のポリゴンモータ１５の駆動力で回転駆動される。
【００１７】
露光搬送機構は、図３と図４と図５に示すように、印画紙Ｐを受け取る入口ローラ対２１と、この入口ローラ対２１から印画紙Ｐが受け渡される露光前ローラ対２２と露光後ローラ対２３とを備えている。露光前ローラ対２２と露光後ローラ対２３は、ビーム出射ユニットの主走査方向に延びた露光ポイントＧｐを挟んで上流側と下流側に配置され、印画紙Ｐをレーザビームの主走査方向と直交する副走査方向に搬送する。入口ローラ対２１は、電動型のモータＭ１によって回転駆動される下方の駆動ローラ２１ａと、印画紙Ｐを駆動ローラ２１ａに押し付けた挟着姿勢と、駆動ローラ２１ａから上方に離間した解除姿勢との間で、電動型のモータＭ２によって回転駆動されるカムディスクによって上下方向に切り換え可能に構成された遊転型の圧着ローラ２１ｂとからなる。同様に、露光前ローラ対２２と露光後ローラ対２３もまた、電動型のモータＭ３によって回転駆動される下方の駆動ローラ２２ａ、２３ａと、印画紙Ｐを各駆動ローラ２２ａ、２３ａに押し付けた挟着姿勢と、駆動ローラ２２ａ、２３ａから上方に離間した解除姿勢との間で、電動型のモータＭ４によって回転駆動されるカムディスク２４によって上下方向に切り換え可能に構成された遊転型の圧着ローラ２２ｂ、２３ｂとからなる。露光ポイントＧｐにおけるレーザビームによる露光中の印画紙Ｐの搬送速度は駆動ローラ２２ａ、２３ａで制御される。モータＭ３から駆動ローラ２２ａ、２３ａに回転駆動力を与えるために、モータＭ３の回転軸に固着された駆動プーリ２と、駆動ローラ対２２ａ、２３ａのうち下側のローラの駆動軸に固着された従動プーリ３と、これら駆動プーリ２と一対の従動プーリ３とにわたって巻き掛けられた伝動ベルト１とが設けられている。また、モータＭ２の回転軸からの回転駆動力をカムディスクに伝えるベルト式の伝動系、モータＭ４の回転軸からの回転駆動力をカムディスク２４に伝えるベルト式の伝動系も設けられている。
【００１８】
このように構成された露光装置おいて、ビーム出射ユニットを構成するポリゴンミラーの回転系の振動及び印画紙を搬送する搬送系の振動を抑制することが、写真プリント装置のプリント品質を向上させるために要求される。その際、高い位置精度の維持する目的で、ビーム出射ユニットを収容するハウジングと露光搬送機構を収容するハウジングとが複数のネジで連結して、単一の剛体としている。従って、例えば、このハウジングの固有振動の周波数と露光搬送機構が発生させる振動の周波数とが一致することによる共振現象は避けなければならない。この目的のための本発明による伝動ベルト評価技術が利用される。
【００１９】
この露光搬送機構で用いられている駆動プーリ２と従動プーリ３と同じ形状を有する伝動ベルト評価装置を準備する。もちろん、露光搬送機構を伝動ベルト評価装置の少なくとも一部として利用してもよい。そのような伝動ベルト評価装置に評価対象となった伝動ベルト１を巻き掛けて、得られた周波数特性グラフが図６（ａ）と図７（ａ）に示されている。なお、この実施例では、図６（ａ）と図７（ａ）における縦軸は、従動ローラ３の回転速度の振れを、伝動ベルト１の駆動プーリ２におけるピッチ円半径の変動に変換した値で示されており、その横軸は伝動ベルト１の厚み変動ピッチ（凹凸ピッチ）を変動周期（凹凸周期）に変換することで得られた周波数特性として示されている。この実験では凹凸周期と凹凸ピッチの関係は、以下のようになっている。
７０Ｈｚ・・・７.１ｍｍピッチ
８０Ｈｚ・・・６.２ｍｍピッチ
９０Ｈｚ・・・５.５ｍｍピッチ
また、評価対象となった伝動ベルト１を実際に使用した写真プリント装置から出力されたテストプリントのベタ画像をスキャナで読み取り、その空間周波数の分布を示すグラフが図６（ｂ）と図７（ｂ）に示されている。図６（ｂ）と図７（ｂ）における縦軸は濃度レベル（０〜１）を示しており、その横軸は図６（ａ）と図７（ａ）と同様で伝動ベルトの凹凸周期を示している。
【００２０】
図６は、合格した伝動ベルト１による結果を示しており、図６（ａ）において、どの周波数帯域においても伝動ベルトの目立った凹凸周期のピーク(山)が示されていない。この伝動ベルト１の駆動面がかなり一様であることが推定される。そのことは、図６（ｂ）において、ほとんど目立った筋ムラを示すピーク(山)が示されていないことからも裏付けられている。
【００２１】
これに対して、図７は不合格の伝動ベルト１による結果を示しており、図７（ａ）において、どの７８.７Ｈｚの周波数帯域において伝動ベルトの凹凸周期の際立ったピーク(山)が示されている。この伝動ベルト１の駆動面が７８.７Ｈｚの周期、つまりほぼ６.４ｍｍピッチの凹凸が存在していることが推定される。そのことは、図６（ｂ）において、７８Ｈｚの周波数領域を有する筋ムラが形成されていることが示されていることによっても裏付けられている。
【００２２】
先の実施例では、図６（ａ）と図７（ａ）における縦軸は、従動ローラ３の回転速度の振れを、伝動ベルトの駆動プーリ２におけるピッチ円半径の変動に変換した値で示されており、その横軸は伝動ベルトの厚み変動ピッチ（凹凸ピッチ）を変動周期（凹凸周期）に変換して得られた周波数として示されていたが、これに代えて、単純に、縦軸を従動ローラ３の回転速度の振れ量（変動幅）、横軸をその変動周波数としたものを利用してもより。いずれにしても、経時的な従動回転変動とその変動の周波数を表現するものであれば、任意のものを利用することができる。
【００２３】
なお、上述した実施例では、本発明による伝動ベルト評価技術をレーザビーム露光方式の写真プリント装置における露光搬送機構の伝動ベルト評価に適用した。しかしながら、本発明による伝動ベルト評価技術はそのような実施例に限られるのではなく、特に振動に対してセンシティブな装置、例えば写真プリント装置の分野では昇華型プリントやライン状プリントヘッドを有するインクジェットプリンタなどのように連続して搬送される媒体に画像が形成される画像形成装置に効果的に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による伝動ベルト評価技術の原理を示す模式図
【図２】本発明によって評価される伝動ベルトを使用している写真プリント装置の断面模式図
【図３】露光装置の光学系の概要を示す斜視図
【図４】露光搬送機構を示す斜視図
【図５】露光搬送機構の縦断図
【図６】合格した伝動ベルトの評価結果を示すグラフ
【図７】不合格の伝動ベルトの評価結果を示すグラフ
【符号の説明】
【００２５】
１：伝動ベルト
２：駆動プーリ
３：従動プーリ
４：ステッピングモータ（駆動部）
５：エンコーダ
６：フーリエ変換器
７：コントローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動プーリの駆動回転変位を従動プーリに伝達することにより従動プーリの従動回転変位を作り出す伝動ベルトの回転変位伝達特性を評価する伝動ベルト評価方法及び伝動ベルト評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝動ベルトのプーリ巻き掛け面に周期的な凹凸が生じていると、駆動プーリから従動プーリに伝達すべき回転変位が変動することになる。この駆動プーリと従動プーリとの間の回転変位の変動をこの出願では回転変位伝達特性と呼んでいる。回転変位伝達特性を良好なものとするため、つまり回転変位の変動を小さくするため、伝動ベルトのプーリ巻き掛け面が研磨されているが、完全な平面性を得ることは不可能である。従って、その平面性を検査することによって伝動ベルトを評価する必要がある。
【０００３】
以前は、伝動ベルトの厚さむらの検査を行うのに、ノギスやシクネスゲージ等の測定具を用い、それをベルト長さ方向に順次押し当てベルト厚さを測定し、それにより得られるベルト長さ方向での厚さ分布から厚さむら、結果的には回転変位伝達特性が評価されていた。この従来の評価方法は時間がかかるという問題があるだけでなく、ベルト自体がゴム材料からなるものであることから、測定具を押し当てる際の押し圧により測定精度にばらつきが生じ易いという問題をもつ。このため、プーリ間に伝動ベルトを巻き掛けるとともに、一方のプーリ上における伝動ベルトの外周面にアイドラプーリを一定の荷重で接触させ、伝動ベルトの定速走行に伴うアイドラプーリのベルト厚さ方向の変動を周波数分析器により周波数分析し、その分析結果に基づいて厚さむらを判定する検査方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、プーリとの間で伝動ベルトを挟み込んだアイドラプーリの径方向の変位で伝動ベルト平面性を高精度に測定するためには、アイドラプーリの径方向のスムーズな変位を可能にするスライド機構が非常に高価でかつ大掛かりなものとなってしまう。
【特許文献１】特開２０００−２４０７２９号公報（段落番号０００２−００１２、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記実状に鑑み、本発明の目的は、簡単な装置構成でもって伝動ベルトの回転変位伝達特性を高精度で評価できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
駆動プーリの駆動回転変位を従動プーリに伝達することにより従動プーリの従動回転変位を作り出す伝動ベルトの回転変位伝達特性を評価する伝動ベルト評価方法において、上記目的を達成するため、本発明による伝動ベルト評価方法は、小径の駆動プーリと大径の従動プーリに測定対象となる伝動ベルトを巻き掛けるステップと、従動プーリの従動回転変位を時間−回転角に基づく波形データとして検出するステップと、前記時間−回転角に基づく波形データに対してフーリエ変換を施してその周波数特性を得るステップと、前記周波数特性から前記伝動ベルトの回転変位伝達特性を評価するステップとからなる。
【０００６】
この方法によれば、評価対象となる伝動ベルトの回転変位伝達特性が従動プーリの経時的な従動回転変位からフーリエ変換を経て導出された周波数特性に基づいて評価される。伝動ベルトが組み込まれた装置において重要となる回転変位伝達の状態が直接従動プーリの周波数特性から評価されるので、この評価結果は、従動プーリの変位変動に基づく振動等に起因する種々の問題を解決するために最適に利用することができる。例えば、この伝動ベルトを用いたシート搬送機構が、レーザプリンタなどのシート搬送に利用されている場合、そのプリント出力に生じるバンディングと呼ばれる波状の濃淡現象の解明に利用することができる。また、そのようなバンディングがシート搬送機構の振動と密接な関係があることを考慮するならば、本発明による評価結果を利用して、少なくともシート搬送機構の固有振動数と一致する回転変位伝達変動帯域（振動帯域）を示す伝動プーリの使用を避けるという品質管理的なバンディング対策が可能となる。
【０００７】
伝動ベルトの駆動方向（長手方向）に厚さ変動や剛性変動などのベルト品質に関わる変動が生じている場合、回転変位伝達のための有効ピッチ円半径がその変動に応じて変化することになる。この有効ピッチ円半径の変化は駆動プーリから従動プーリに伝達される回転変位の変化をもたらすが、ベルト巻き掛け長さがその変動ピッチよりかなり大きければ、平均化されてしまってその品質変動がプーリの回転変動に現れ難くなる。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、測定対象となる伝動ベルトの駆動方向の予想される品質変動ピッチの３倍以下の巻き掛け長さとなるように前記駆動プーリが選択され、かつ前記品質変動ピッチの５倍以上の巻き掛け長さとなるように前記従動プーリが選択される。この構成を採用することにより、伝動ベルトの回転変位伝達特性評価がより正確なものとなる利点が得られる。
【０００８】
駆動プーリ側の駆動回転変位によって従動プーリ側の従動回転変位を作り出す伝動ベルトの回転変位伝達特性を評価する伝動ベルト評価装置において、上記目的を達成するため、本発明による伝動ベルト評価装置は、駆動プーリと、前記駆動プーリより大径の従動プーリと、前記駆動プーリを一定角速度で回転させる駆動源と、前記従動プーリの従動回転変位を時間−回転角に基づく波形データとして検出するエンコーダと、前記時間−回転角に基づく波形データに対してフーリエ変換を施してその周波数特性を出力するフーリエ変換器とを備えている。
【０００９】
この構成の装置によれば、評価対象となる伝動ベルトを駆動プーリと従動プーリとに巻き掛け、駆動プーリをステッピングモータのように正確な角速度で回転可能な駆動源を用いて回転させるとともに、従動プーリの回転（従動回転変位）をエンコーダで検出して、その経時的に変化する検出信号として時間−回転角に基づく波形データを得る。その検出データをフーリエ変換器に入力することで、従動プーリの回転変動がどのような周波数帯域を有するかを表す、結果的には伝動ベルトの駆動方向における品質変動がどのような周波数帯域を有するかを表す周波数特性が得られる。例えば、評価対象となっている伝動ベルトが用いられる装置の固有振動数（周波数）が得られた周波数特性の山（振幅が大きな領域）となる周波数と一致するかどうかで伝動ベルトの品質評価を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
まず、本発明による伝動ベルト評価技術の原理を説明する。図１は、その原理を説明するための模式図である。評価対象となる伝動ベルト１は小径の駆動プーリ２と大径の従動プーリ３に巻き掛けられる。その際、小径の駆動プーリ２としては、評価対象となる伝動ベルト１において予想されるあるいは問題とされる、長手方向の厚さ変動や剛性変動などのベルト品質変動ピッチをλとして場合、その巻き掛け長さが３λ以下、好ましくは２λから３λとなるような直径を有するものが選択される。これに対して、大径の従動プーリ３としては、ベルト品質変動を平均化してその影響を受けにくくするためその巻き掛け長さが５λ以上、好ましくは１０λ程度となるような直径を有するものが選択される。従って、伝動ベルト１の厚さ変動や剛性変動などのベルト品質変動は、小径の駆動プーリ２と伝動ベルト１との間での有効ピッチ円半径の変動をもたらし、その結果、大径の従動プーリ３の回転速度（角速度）の変動として現れる。
【００１１】
駆動プーリ２はステッピングモータ４によって一定角速度で回転駆動される。駆動プーリ２の駆動回転変位は伝動ベルト１を介して従動プーリ３に伝達され、これにより従動プーリ３が従動回転変位する。従動プーリ３の経時的な従動回転変位、つまり回転角速度はエンコーダ５によって検出される。このエンコーダ５は、従動プーリ３の経時的な従動回転変位を時間−回転角に基づく波形データ（信号）として出力することができる。
【００１２】
伝動ベルト１の長手方向の厚さ変動や剛性変動などのベルト品質変動は、この時間−回転角に基づく波形データにおける波の変形（位相ずれなど）を生じさせる。従って、この時間−回転角に基づく波形データの時間軸を周波数軸とする変換、つまりフーリエ変換を行うことで、生じうるベルト品質変動の変動ピッチに依存する周波数帯域を把握することができる。例えば、評価対象となっている伝動ベルト１が所定ピッチで駆動面の凹凸による厚さ変動を有し、そのため駆動プーリ２と伝動ベルト１との間で有効ピッチ円半径の変動をもたらしている場合、従動プーリ３の時間−回転角に基づく波形データをフーリエ変換することによって得られた周波数特性においてこの変動ピッチに対応する周波数のところで周波数曲線の山(ピーク)を観察することができる。このために、エンコーダ５から出力される時間−回転角に基づく波形データ（信号）をフーリエ変換し、その周波数特性を算定するフーリエ変換器６が備えられている。
【００１３】
ステッピングモータ４、エンコーダ５、フーリエ変換器６の制御やその出力信号の演算処理は、実質的にコンピュータによって構成されているコントローラ７によって行われる。コントローラ７は、評価対象となっている伝動ベルト１を実際に使用される速度で駆動し、これによって得られた従動プーリ３の回転角に関する周波数特性を示すグラフを、人による評価の目的で、モニタに表示したり、プリンタを通じてプリント出力したりすることができる。
【００１４】
この周波数特性を用いた伝動ベルト１の評価過程では、伝動ベルト１が実際に適用される駆動機構の固有振動数（周波数）のところでピーク（山）が生じていると、この伝動ベルト１による振動が駆動機構と共振して、無視できない振動問題が生じる可能性があると判定される。言い換えると、少なくとも適用される駆動機構の固有振動数（周波数）のところではピーク（山）が生じないような伝動ベルト１だけを選択することで、簡単で有効である駆動機構の品質保証が実現する。
【００１５】
次に、本発明を、レーザビーム露光方式の写真プリント装置における露光搬送機構の伝動ベルト評価に適用した実施例を説明する。この写真プリント装置に搭載されている露光装置は光学系と搬送系からなり、伝動ベルトを回転変位の伝達のために用いた露光搬送機構はその搬送系を構成している。図２にそのような写真プリント装置を断面で示した模式図が示されている。
【００１６】
露光装置の光学系は、図３に示すように、印画紙Ｐの感光面に対してレーザビームを主走査方向にスキャンするビーム出射ユニットによって構成されている。ビーム出射ユニットは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に対応した３種のレーザビームを生成するレーザビーム生成モジュール１０と、縦軸芯周りで高速回転してレーザビームを走査するポリゴンミラー１１と、このポリゴンミラー１１からのレーザビームの走査速度を変換するｆθレンズ１２と、横向きのレーザビームを下向きに変更するための偏向ミラー１３とを備える。レーザビーム生成モジュール１０は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に対応して、半導体レーザで成るレーザ光源１０ｒと、固体レーザで成るレーザ光源１０ｇと、固体レーザで成るレーザ光源１０ｂとを備えると共に、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応した２つのレーザ光源１０ｇ、１０ｂからのレーザビームの強度（光量）を調節（変調）する音響光学変換素子（ＡＯＭ）で成る光量調節機構１４ｇ、１４ｂと、３種のレーザビームを反射する３つのビームミラーＭｒ、Ｍｇ、Ｍｂとを備えている。また、前記ポリゴンミラー１１はアクチュエータとして電動型のポリゴンモータ１５の駆動力で回転駆動される。
【００１７】
露光搬送機構は、図３と図４と図５に示すように、印画紙Ｐを受け取る入口ローラ対２１と、この入口ローラ対２１から印画紙Ｐが受け渡される露光前ローラ対２２と露光後ローラ対２３とを備えている。露光前ローラ対２２と露光後ローラ対２３は、ビーム出射ユニットの主走査方向に延びた露光ポイントＧｐを挟んで上流側と下流側に配置され、印画紙Ｐをレーザビームの主走査方向と直交する副走査方向に搬送する。入口ローラ対２１は、電動型のモータＭ１によって回転駆動される下方の駆動ローラ２１ａと、印画紙Ｐを駆動ローラ２１ａに押し付けた挟着姿勢と、駆動ローラ２１ａから上方に離間した解除姿勢との間で、電動型のモータＭ２によって回転駆動されるカムディスクによって上下方向に切り換え可能に構成された遊転型の圧着ローラ２１ｂとからなる。同様に、露光前ローラ対２２と露光後ローラ対２３もまた、電動型のモータＭ３によって回転駆動される下方の駆動ローラ２２ａ、２３ａと、印画紙Ｐを各駆動ローラ２２ａ、２３ａに押し付けた挟着姿勢と、駆動ローラ２２ａ、２３ａから上方に離間した解除姿勢との間で、電動型のモータＭ４によって回転駆動されるカムディスク２４によって上下方向に切り換え可能に構成された遊転型の圧着ローラ２２ｂ、２３ｂとからなる。露光ポイントＧｐにおけるレーザビームによる露光中の印画紙Ｐの搬送速度は駆動ローラ２２ａ、２３ａで制御される。モータＭ３から駆動ローラ２２ａ、２３ａに回転駆動力を与えるために、モータＭ３の回転軸に固着された駆動プーリ２と、駆動ローラ対２２ａ、２３ａのうち下側のローラの駆動軸に固着された従動プーリ３と、これら駆動プーリ２と一対の従動プーリ３とにわたって巻き掛けられた伝動ベルト１とが設けられている。また、モータＭ２の回転軸からの回転駆動力をカムディスクに伝えるベルト式の伝動系、モータＭ４の回転軸からの回転駆動力をカムディスク２４に伝えるベルト式の伝動系も設けられている。
【００１８】
このように構成された露光装置おいて、ビーム出射ユニットを構成するポリゴンミラーの回転系の振動及び印画紙を搬送する搬送系の振動を抑制することが、写真プリント装置のプリント品質を向上させるために要求される。その際、高い位置精度の維持する目的で、ビーム出射ユニットを収容するハウジングと露光搬送機構を収容するハウジングとが複数のネジで連結して、単一の剛体としている。従って、例えば、このハウジングの固有振動の周波数と露光搬送機構が発生させる振動の周波数とが一致することによる共振現象は避けなければならない。この目的のための本発明による伝動ベルト評価技術が利用される。
【００１９】
この露光搬送機構で用いられている駆動プーリ２と従動プーリ３と同じ形状を有する伝動ベルト評価装置を準備する。もちろん、露光搬送機構を伝動ベルト評価装置の少なくとも一部として利用してもよい。そのような伝動ベルト評価装置に評価対象となった伝動ベルト１を巻き掛けて、得られた周波数特性グラフが図６（ａ）と図７（ａ）に示されている。なお、この実施例では、図６（ａ）と図７（ａ）における縦軸は、従動ローラ３の回転速度の振れを、伝動ベルト１の駆動プーリ２におけるピッチ円半径の変動に変換した値で示されており、その横軸は伝動ベルト１の厚み変動ピッチ（凹凸ピッチ）を変動周期（凹凸周期）に変換することで得られた周波数特性として示されている。この実験では凹凸周期と凹凸ピッチの関係は、以下のようになっている。
７０Ｈｚ・・・７.１ｍｍピッチ
８０Ｈｚ・・・６.２ｍｍピッチ
９０Ｈｚ・・・５.５ｍｍピッチ
また、評価対象となった伝動ベルト１を実際に使用した写真プリント装置から出力されたテストプリントのベタ画像をスキャナで読み取り、その空間周波数の分布を示すグラフが図６（ｂ）と図７（ｂ）に示されている。図６（ｂ）と図７（ｂ）における縦軸は濃度レベル（０〜１）を示しており、その横軸は図６（ａ）と図７（ａ）と同様で伝動ベルトの凹凸周期を示している。
【００２０】
図６は、合格した伝動ベルト１による結果を示しており、図６（ａ）において、どの周波数帯域においても伝動ベルトの目立った凹凸周期のピーク(山)が示されていない。この伝動ベルト１の駆動面がかなり一様であることが推定される。そのことは、図６（ｂ）において、ほとんど目立った筋ムラを示すピーク(山)が示されていないことからも裏付けられている。
【００２１】
これに対して、図７は不合格の伝動ベルト１による結果を示しており、図７（ａ）において、どの７８.７Ｈｚの周波数帯域において伝動ベルトの凹凸周期の際立ったピーク(山)が示されている。この伝動ベルト１の駆動面が７８.７Ｈｚの周期、つまりほぼ６.４ｍｍピッチの凹凸が存在していることが推定される。そのことは、図６（ｂ）において、７８Ｈｚの周波数領域を有する筋ムラが形成されていることが示されていることによっても裏付けられている。
【００２２】
先の実施例では、図６（ａ）と図７（ａ）における縦軸は、従動ローラ３の回転速度の振れを、伝動ベルトの駆動プーリ２におけるピッチ円半径の変動に変換した値で示されており、その横軸は伝動ベルトの厚み変動ピッチ（凹凸ピッチ）を変動周期（凹凸周期）に変換して得られた周波数として示されていたが、これに代えて、単純に、縦軸を従動ローラ３の回転速度の振れ量（変動幅）、横軸をその変動周波数としたものを利用してもより。いずれにしても、経時的な従動回転変動とその変動の周波数を表現するものであれば、任意のものを利用することができる。
【００２３】
なお、上述した実施例では、本発明による伝動ベルト評価技術をレーザビーム露光方式の写真プリント装置における露光搬送機構の伝動ベルト評価に適用した。しかしながら、本発明による伝動ベルト評価技術はそのような実施例に限られるのではなく、特に振動に対してセンシティブな装置、例えば写真プリント装置の分野では昇華型プリントやライン状プリントヘッドを有するインクジェットプリンタなどのように連続して搬送される媒体に画像が形成される画像形成装置に効果的に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による伝動ベルト評価技術の原理を示す模式図
【図２】本発明によって評価される伝動ベルトを使用している写真プリント装置の断面模式図
【図３】露光装置の光学系の概要を示す斜視図
【図４】露光搬送機構を示す斜視図
【図５】露光搬送機構の縦断図
【図６】合格した伝動ベルトの評価結果を示すグラフ
【図７】不合格の伝動ベルトの評価結果を示すグラフ
【符号の説明】
【００２５】
１：伝動ベルト
２：駆動プーリ
３：従動プーリ
４：ステッピングモータ（駆動部）
５：エンコーダ
６：フーリエ変換器
７：コントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動プーリの駆動回転変位を従動プーリに伝達することにより従動プーリの従動回転変位を作り出す伝動ベルトの回転変位伝達特性を評価する伝動ベルト評価方法において、
小径の駆動プーリと大径の従動プーリに測定対象となる伝動ベルトを巻き掛けるステップと、
従動プーリの従動回転変位を時間−回転角に基づく波形データとして検出するステップと、
前記時間−回転角に基づく波形データに対してフーリエ変換を施してその周波数特性を得るステップと、
前記周波数特性から前記伝動ベルトの回転変位伝達特性を評価するステップと、
からなる伝動ベルト評価方法。
【請求項２】
測定対象となる伝動ベルトの駆動方向の予想される品質変動ピッチの３倍以下の巻き掛け長さとなるように前記駆動プーリが選択され、かつ前記品質変動ピッチの５倍以上の巻き掛け長さとなるように前記従動プーリが選択される請求項１に記載の伝動ベルト評価方法。
【請求項３】
駆動プーリ側の駆動回転変位によって従動プーリ側の従動回転変位を作り出す伝動ベルトの回転変位伝達特性を評価する伝動ベルト評価装置において、
駆動プーリと、前記駆動プーリより大径の従動プーリと、前記駆動プーリを一定角速度で回転させる駆動源と、前記従動プーリの従動回転変位を時間−回転角に基づく波形データとして検出するエンコーダと、前記時間−回転角に基づく波形データに対してフーリエ変換を施してその周波数特性を出力するフーリエ変換器とを備える伝動ベルト評価装置。
【請求項４】
前記駆動プーリの巻き掛け長さが測定対象となる伝動ベルトの駆動方向の予想される品質変動ピッチの３倍以下であり、かつ前記従動プーリの巻き掛け長さが前記品質変動ピッチの５倍以上である請求項３に記載の伝動ベルト評価装置。
【請求項１】
駆動プーリの駆動回転変位を従動プーリに伝達することにより従動プーリの従動回転変位を作り出す伝動ベルトの回転変位伝達特性を評価する伝動ベルト評価方法において、
小径の駆動プーリと大径の従動プーリに測定対象となる伝動ベルトを巻き掛けるステップと、
従動プーリの従動回転変位を時間−回転角に基づく波形データとして検出するステップと、
前記時間−回転角に基づく波形データに対してフーリエ変換を施してその周波数特性を得るステップと、
前記周波数特性から前記伝動ベルトの回転変位伝達特性を評価するステップと、
からなる伝動ベルト評価方法。
【請求項２】
測定対象となる伝動ベルトの駆動方向の予想される品質変動ピッチの３倍以下の巻き掛け長さとなるように前記駆動プーリが選択され、かつ前記品質変動ピッチの５倍以上の巻き掛け長さとなるように前記従動プーリが選択される請求項１に記載の伝動ベルト評価方法。
【請求項３】
駆動プーリ側の駆動回転変位によって従動プーリ側の従動回転変位を作り出す伝動ベルトの回転変位伝達特性を評価する伝動ベルト評価装置において、
駆動プーリと、前記駆動プーリより大径の従動プーリと、前記駆動プーリを一定角速度で回転させる駆動源と、前記従動プーリの従動回転変位を時間−回転角に基づく波形データとして検出するエンコーダと、前記時間−回転角に基づく波形データに対してフーリエ変換を施してその周波数特性を出力するフーリエ変換器とを備える伝動ベルト評価装置。
【請求項４】
前記駆動プーリの巻き掛け長さが測定対象となる伝動ベルトの駆動方向の予想される品質変動ピッチの３倍以下であり、かつ前記従動プーリの巻き掛け長さが前記品質変動ピッチの５倍以上である請求項３に記載の伝動ベルト評価装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−６６２０１（Ｐ２０１０−６６２０１Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３４６１５（Ｐ２００８−２３４６１５）
【出願日】平成２０年９月１２日（２００８．９．１２）
【出願人】（０００１３５３１３）ノーリツ鋼機株式会社 (1,824)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１２日（２００８．９．１２）
【出願人】（０００１３５３１３）ノーリツ鋼機株式会社 (1,824)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]