JP2005060038A

JP2005060038A - 無端状ベルト

Info

Publication number: JP2005060038A
Application number: JP2003292882A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Kitamura; 一矢北村
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2003-08-13
Filing date: 2003-08-13
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】補強部材による補強効果を長期にわたって維持することにより長寿命化を図れる無端状ベルトを提供する。
【解決手段】無端状のベルト１０の幅方向における少なくとも一方の端部の内周面または外周面に、引張降伏伸びを有しない材質からなる補強部材１１を貼着したことを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置において、中間転写ベルトや定着ベルトやベルト感光体等に使用される無端状ベルトに関し、特に、無端状ベルトの幅方向の端部を補強するために、無端状のベルトの幅方向における少なくとも一方の端部に沿って補強部材を設けた無端状ベルトに関するものである。

従来、図１に示すように、ベルトにテンションを付与するために両端部がスプリング１６によってそれぞれ付勢されたローラ１４と、このローラ１４から離れて平行に配置されたローラ１２とに掛け渡された無端状ベルト１０を矢印Ａ方向に回転駆動させる場合、ベルト１０の幅方向端部の周長差、ローラ１２，１４の両端部側外径差や回転振れ、各ローラ同士の平行度、ローラ１４の両端部間でのスプリング１６の付勢力の差などに起因して、ベルト１０に蛇行が発生する。

この蛇行を規制する方法として、図２に示すように、ベルト１０の幅方向の端部をベルト蛇行規制部材１８に押し当てて規制する方式や、図３に示すように、ベルト１０の幅方向の端部における内周面にゴム等からなるガイド部材１３を設け、このガイド部材１３をベルト蛇行規制部材１８に押し当てて規制する方式が知られている。いずれの方式においても、ベルト１０の蛇行が規制されているその端部での割れを防止するため、ベルト端部には補強部材１１が設けられているケースが多い。なお、図３（Ａ）はベルト１０の両端部にガイド部材１３を設けた例であり、図３（Ｂ）はベルト１０の一方の端部にガイド部材１３を設けた例である。

無端状ベルト１０の幅方向の端部をベルト蛇行規制部材１８に押し当てて蛇行を規制する方式を採用する場合、ベルト端部がベルト蛇行規制部材１８に強く押し付けられると、ベルト端部にひび割れ等の損傷が発生する。これを防止すべく、下記特許文献１には、ベルト１０の端部に、曲げ弾性率を規定した補強部材を設けることが開示されている。

また、ベルト１０の端部にガイド部材１３を設けて、このガイド部材１３により蛇行を規制する方式を採用する場合については、ベルト１０の端部を十分に補強するために補強部材１１の強度や厚みを大きくすると、補強部材１１が設けられている部分と設けられていない部分との境界線で亀裂が発生したり、ベルト１０から補強部材１１が剥がれるといった問題がある。これを防止すべく、下記特許文献２では、補強部材１１の強度がベルト１０の幅方向端部側より中央部側の方が弱くなるようにすることが開示されている。

特開平８−６３０００号公報特開２００２−１３９９６０号公報

しかしながら、補強部材１１の強度がベルト１０の幅方向端部側より中央部側で弱くなるようにするための具体的構成は、補強部材１１の厚みをベルト幅方向で変化するように形成したり、あるいは、幅の異なる２つ以上の補強部材１１を使用したりするもので、コストアップとなる要素が高い。このような方策を採らなくても、ベルト割れの原因を考察すれば、補強部材１１の材質を最適にすることでベルト割れを回避できることが判明した。

そこで、本発明の無端状ベルトは、コストアップさせることなく、長寿命化を図ることを目的とするものである。

前記目的を達成するために本発明の無端状ベルトは、無端状のベルトの幅方向における少なくとも一方の端部の内周面または外周面に、引張降伏伸びを有しない材質からなる補強部材を貼着したことを特徴とするものである。

本発明の無端状ベルトでは、前記補強部材が、前記ベルト以上のヤング率を有することが好ましい。

また、本発明の無端状ベルトは、前記補強部材が貼着されたベルトの幅方向における端部に、ベルト蛇行規制用のガイド部材を設けてもよい。

また、本発明の無端状ベルトは、前記補強部材がポリイミド樹脂またはポリエチレンナフタレート樹脂からなってもよい。

さらに、本発明の無端状ベルトは、前記補強部材の厚みが１００μｍ以下であることが好ましい。

本発明の無端状ベルトによれば、無端状のベルトの幅方向における少なくとも一方の端部の内周面または外周面に補強部材を貼着するにあたり、この補強部材が引張降伏伸びを有しない材質からなるものとすることで、ベルト端部に引張力が作用しても補強部材が塑性変形して永久ひずみが残ってしまうことがない。これにより、補強部材のうき・しわの発生が防止されて補強効果が損なわれず、無端状ベルトを長期にわたって安定して使用することができる。

また、前記補強部材が前記ベルト以上のヤング率を有していれば、ベルト端部に引張力が作用しても補強部材の厚みが薄くても歪みにくく、引張力に対する補強効果がより一層増大する。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である無端シート状ベルト１０を用いたベルト駆動装置１を示す。このベルト駆動装置１では、所定距離だけ離れて平行に配置された２つのローラ１２，１４に無端シート状ベルト１０が掛け渡されている。ローラ１４の両端部はスプリング１６によってローラ１２から離れる方向に付勢されており、これによりベルト１０には例えば３０Ｎの張力が付与されている。

ベルト１０の具体的構成を例示すれば、周長５８０ｍｍ、幅２６０ｍｍ、厚さ１５０μｍで、主成分がポリカーボネート（すなわちＰＣ、ヤング率１６００Ｎ／ｍｍ^２）からなるものと、ポリフェニレンサルファイド（すなわちＰＰＳ、ヤング率１５００Ｎ／ｍｍ^２）からなるものの２種類がある。両方の種類ともに、カーボンブラックを分散して、表面抵抗が１０^８〜１０^１２Ω／□（Ω／ｃｍ^２）となるように調整されている。

２つのローラ１２，１４のうち、一方のローラが駆動ローラ（例えば直径２０ｍｍ）で、他方のローラが従動ローラ（例えば直径２５ｍｍ）であり、駆動ローラが図示しないモータによって駆動されることによりベルト１０は例えば２００ｍｍ／ｓの速度で矢印Ａ方向に回転駆動されるようになっている。

前記ベルト駆動装置１におけるベルト蛇行防止機構としては、図３（Ｂ）に示す方式のものを採用している。すなわち、ベルト１０の幅方向における一方の端部の内周面に、ベルト蛇行規制用のガイド部材１３が接着されている。ガイド部材１３は、例えば、幅４ｍｍで厚さ１ｍｍのウレタンゴムからなる。

ガイド部材１３は、円盤状のベルト蛇行規制部材１８の外周面に形成された断面矩形状のガイド溝内に多少の隙間をもって嵌り込んでいる。ベルト蛇行規制部材１８は、例えばポリアセタール（ＰＯＭ）からなり、ローラ１２から独立して回転可能になっており、ベルト１０の回転によるガイド部材１３の移動にしたがって従動回転するようになっている。

ガイド部材１３を設けたベルト１０の端部の外周面には、テープ状の補強部材１１が接着剤によって貼着されている。補強部材１１は、引張降伏伸びを有しない材質からなっており、その材質としては例えばポリイミド樹脂（ＰＩ）やポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）などが好適に用いられる。このように補強部材１１の材質として引張降伏伸びを有しないものを用いれば、蛇行規制されるときにベルト端部に引張力が作用しても補強部材１１が塑性変形して永久ひずみが残ってしまうことがなく、これにより補強部材１１のうき・しわの発生が防止されて補強効果が損なわれず、無端状ベルトを長期にわたって安定して使用することができる。

また、補強部材１１はベルト１０以上のヤング率を有しいることが好ましい。これにより、ベルト端部に引張力が作用しても補強部材１１の厚みが薄くても歪みにくく、引張力に対する補強効果がより一層増大する。この場合、補強部材１１の厚みが大きくなると、補強部材１１のこしが強くなってベルト１０からはがれやすくなるので、その厚みは１００μｍ以下であることが好ましい。

なお、本実施形態におけるベルト１０では、図４（Ａ）に示すようにベルト端部の内周面にガイド部材１３を接着する一方でその外周面に補強部材１１を接着したが、図４（Ｂ）に示すようにベルト端部の内周面に補強部材１１を接着して、その上にガイド部材１３を接着してもよい。

上述したベルト駆動装置１のように、無端状ベルト１０の端部における内周面にゴム等のガイド部材１３を設けて蛇行規制する方式では、補強部材１１として求められる重要な特性値は引張試験によるものである。ベルト１０が回転するときに蛇行が大きいと、ガイド部材１３がベルト蛇行規制部材１８のガイド溝１８ａの側壁に一時的に乗り上げかかることがある。

図５（Ａ）に示すように、ベルト１０が蛇行により矢印Ｐ方向に移動して、ガイド部材１３がガイド溝１８ａの内側側壁に乗り上げかかったとき、ベルト１０には引張応力が発生し、この引張応力がベルト１０の材質の引張降伏強さを超えるとベルト１０の端部近傍領域Ｑでベルト割れが生じやすい。

一方、図５（Ｂ）に示すように、ベルトが蛇行により矢印Ｒ方向に移動して、ガイド部材１３がガイド溝１８ａの外側側壁に乗り上げかかったとき、ベルト１０には座屈方向の力が作用することになるが、ベルト端部領域Ｓについて見るとやはり引張応力が発生しており、この引張応力がベルト１０の材質の引張降伏強さを超えるとベルト１０の端部領域Ｓでベルト割れが生じやすい。

また、補強部材１１が引張降伏伸びを有する材質からなる場合には、ベルト端部に引張降伏強さを超える引張応力が作用すると、補強部材１１が塑性変形して永久ひずみを生じてしまい、これにより図６に示すように補強部材１１にうき・しわＴが発生する。その結果、うき・しわＴが発生した箇所では補強部材１１がその補強効果を発揮し得ないことから、その箇所でベルト割れが発生することになる。

そこで、本実施形態のベルト１０では、上述したような補強部材１１のうき・しわＴの発生を防止してベルト割れが生じないようにするために、補強部材１１が引張降伏伸びを有しない材質からものとしたものである。

なお、上述したヤング率、引張降伏強さ、引張降伏伸びは、引張試験によって得られる値であり、この引張試験についてはＪＩＳ・Ｋ７１２７「プラスチックの引張試験方法」に記載されている。図７に示すように、引張降伏強さＶとは「荷重−伸び曲線上で荷重の増加なしに伸びの増加が認められる最初の点における引張応力」であり、引張降伏伸びとは「引張降伏強さに対応する伸び」である。

次に、本実施形態のベルト駆動装置１を用いて行ったベルト１０の耐久試験について説明する。
この耐久試験では、ローラ１２の一端部を他端部に対して１ｍｍ高くすることによりローラ１２，１４間の平行度をずらした状態で、ベルト１０を５０万回転させてベルト割れが発生するかどうかを調べた。

耐久試験におけるベルト駆動装置１のベルト１０、ローラ１２，１４、ガイド部材１３についての各種条件は、上述した各具体例のものを用いた。また、ベルト１０に接着した補強部材１１については、それぞれ厚さ５０μｍおよび幅１２ｍｍで、材質がポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）の４種類のものを用いた。

その耐久試験の結果を下記の表に示す。

上記表に示すように、補強部材１１の厚さが５０μｍの場合、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）については、耐久開始から１万回転したあたりで、補強部材１１にうき・しわが発生し、その箇所からベルト１０に亀裂が生じて破損したが、ポリイミド（ＰＩ）およびポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）については、５０万回転させてもベルト１０は破損することなく安定して回転していた。

一方、補強部材１１の厚さが１００μｍの場合、ヤング率の比較的高いポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）およびポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の各補強部材１１では、１０万回転したあたりから補強部材１１がはがれてきて、その箇所からベルト１０に亀裂が生じて破損した。また、厚み１００μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）の補強部材１１では、はがれは生じないものの、１０万回転あたりで補強部材１１のうき・しわが発生し、その箇所からベルト１０に亀裂が生じて破損した。

上記耐久試験の結果から、補強部材１１としては、引張降伏伸びを有しない材質であって、かつ、例えばヤング率１５００〜１６００Ｎ／ｍｍ^２のベルト１０以上のヤング率を有する例えばポリイミド（ＰＩ）およびポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）が適していることが確認できた。

なお、上述した実施形態では、ガイド部材１３をベルト１０の幅方向における一方の端部に設けてベルト蛇行規制を行う方式のベルト駆動装置１について説明したが、本発明は図３（Ａ）に示すようにガイド部材１３をベルト１０の幅方向における両端部に設けてベルト蛇行規制を行う方式のものについても適用可能である。

ベルト駆動装置の側面図。図１における１つのローラについてのベルト断面を示す図。ベルトの一端部または両端部にガイド部材を設けたベルト蛇行規制方式を説明するための図。ベルト端部の拡大図。ベルトのガイド部材がガイド溝の側壁に乗り上げかかった状態を示す図。ベルトにうき・しわが発生した状態を示す図。４種類の補強部材の引張試験結果を示す図。

符号の説明

１…ベルト駆動装置、１０…ベルト、１１…補強部材、１２，１４…ローラ、１３…ガイド部材、１６…スプリング、１８…ベルト蛇行規制部材、１８ａ…ガイド溝。

Claims

無端状のベルトの幅方向における少なくとも一方の端部の内周面または外周面に、引張降伏伸びを有しない材質からなる補強部材を貼着したことを特徴とする無端状ベルト。
前記補強部材が、前記ベルト以上のヤング率を有することを特徴とする請求項１に記載の無端状ベルト。
前記補強部材が貼着されたベルトの幅方向における端部に、ベルト蛇行規制用のガイド部材を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の無端状ベルト。
前記補強部材がポリイミド樹脂からなることを特徴とする請求項１または２に記載の無端状ベルト。
前記補強部材がポリエチレンナフタレート樹脂からなることを特徴とする請求項１または２に記載の無端状ベルト。
前記補強部材の厚みが１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の無端状ベルト。