JP3604814B2 - 無端ベルトの製造方法、それにより得られた無端ベルト、それを用いた転写材担持部材及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波融着法により、フィルム両端を互いに接合して、無端ベルトを製造する方法、それによって得られる無端ベルト、また、その無端ベルトを有する、電子写真方式の複写機、プリンタなどの、画像形成装置の転写材担持部材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、熱可塑性樹脂フィルムは、その可成りの種類のものが、互いに当接し、押圧した状態で、外部からの加熱による熱エネルギー供給により軟化することで、容易に接合することができる。ところが、同じ熱可塑性樹脂フィルムでも、ポリエチレンテレフタレートフィルムのように、軟化状態での熱溶着性のないフィルムの場合、上記方法では満足に接合できない。そこで、接合部に押圧力を負荷した状態で、超音波振動を与えて、接触面を局部的に溶融し、一体化する接合方法が行われている。
【0003】
このような、超音波振動を利用して接合するための一般的な装置は、超音波発信器、それに固定されたホーン、ホーンと対向する位置に配置されたベース台、及び、ホーンに押圧力を与える機構などにより構成されていて、ホーンとベース台との間で、フィルムを挟圧するようになっている。
【0004】
従って、熱溶着性(ヒートシール性)が無い熱可塑性樹脂フィルムの場合でも、その接合部は、超音波ホーンとベース台とに挟持され、押圧力を受けている状態で超音波振動を受けることにより、容易に溶着する(図2を参照)。この場合、熱可塑性樹脂フィルムは、具体的には、その両端部分を重ね合わせて、超音波ホーン13とベース台14で挟持され、押圧下で超音波融着される。
【0005】
この方法では、フィルムの両端部分は、互いに強固に接合したように見えるが、実際は、それらの接触面のみが溶着しているだけであり、フィルムに対して、斜め方向の力やねじれ力が加えられると、簡単に剥離するという問題がある。その上、重ね合わせにより、接合部が肉厚となり、接合されたフィルムの平坦度が悪い。さらには、超音波溶着を行っている最中、つまり、超音波発信器に固定されたホーンが、重ね合わされたシート上を走査する過程で、重ね合わされたフィルムの部分が、微少な範囲で、位置ずれを生じて、超音波溶着部に歪みを生じる虞がある。
【0006】
このように、図2に示すように、フィルムの両端部を接合して無端ベルトを製造する方法は、溶着強度及び接合精度において、満足ではなく、また、フィルム接合部も平坦にはならないという欠点を有する。特に、このようなフィルムを画像形成装置に用いられる転写材担持部材に採用する場合、このフィルムの接合部の欠点は、致命的な問題点となる。
【0007】
即ち、色分解像重ね合わせ転写方式のカラー画像形成装置の一つの形式として、複数の感光体に、それぞれ、異なるトナー像を形成する場合、この感光体に順次接触して、搬送される一枚の転写材に対して、位置を合わせて、各感光体上のトナー像を転写し、フルカラー画像を得るようにしたものがある。
【0008】
この形式のカラー画像形成装置の一例は、図1に、その概略構成が示されているが、ここでは、画像形成装置は、感光ドラム1a〜1dを有し、その回りに、1次帯電気2a〜2d、露光手段3a〜3d、現像器4a〜4d、転写帯電器5a〜5d、除電放電器6a〜6d及び7a〜7d、感光ドラム用クリーニング装置8a〜8dが、それぞれ、配置され、更に、これらのユニットを貫通するように、感光ドラムの下方に、無端ベルト状の転写材担持部材11が配置され、また、ウレタンブレード9を有する転写材担持部材用クリーニング装置10が配置される。
【0009】
転写材P’は、給紙ローラーにより給紙された後、転写材担持部材11によって、各転写用放電器5a〜5dが配置された転写部を通して、搬送されるが、この転写材担持部材11は、一般に、シート状誘電体フィルムの両端12、12を重ね合わせ、超音波融着により、接合して、無端ベルト状にしたものが使用されている。転写材担持部材11に使用される誘電体フィルムとしては30〜500μm程度のフィルムが使用されているので、図2に示すように、接合部15には、必然的に、概ね、その厚さだけの段差や、はみ出し部分が生じる。
【0010】
従って、前記のクリーニング装置10でクリーニングすると、その段差部は、クリーニングが充分できず、トナーが残るので、次に、転写材がその上に載置されると、転写材の裏面に、鮮明な筋状の裏汚れが発生する。また、転写材担持部材11の接合部の段差や、はみ出し部分は、長期間の使用に際し、クリーニングブレード9との接触(図3を参照)、或いは、駆動ローラーへの乗り上げ(図4を参照)によって、ダメージを受け、接合部の近傍に、剥がれが生じるという問題があった。さらに、接合部は、歪みを持ち、平坦ではないため、ベルトとしての平坦度が悪く、転写材上にトナー像を転写する際、転写ムラが生じるという欠陥があった。
【0011】
本発明は、上記事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、フィルムの溶着強度及び接合精度が充分で、かつ、平坦度が良好な接合部を与えることができる無端ベルトの製造方法を提供することである。
【0012】
本発明のもう一つの目的は、このような特性を有する、継ぎ目のある無端ベルト、また、それを有する画像形成装置などの転写材担持部材を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、鋭意研究の結果、本発明者は、フィルムの両端を重ね合わせて、超音波発信器に固定されたホーンとベース台との間に挟持し、超音波振動を与えることで、超音波融着を行うが、その際に、重ね合わせたフィルムの上に粘着テープを貼ることにより、フィルムの接合部の段差や、はみ出し部分の形状を規正でき、融着強度及び接合精度が充分で、しかも、良好な平坦度の接合部を有する無端ベルトが得られることを発見し、本発明に到達した。
【0014】
すなわち、本発明の無端ベルトの製造方法は、超音波溶着法により、フィルム両端を互いに接合して、無端ベルトを製造する方法において、前記接合に際しては、フィルム両端を重ね合わせ、そのフィルムの重ね合わせ部に粘着テープを貼って、超音波振動を与えることを特徴とする。
【0015】
この場合、また、粘着テープの基材の軟化点温度は、無端ベルトを構成するフィルム基材のそれよりも高いことがよい。
【0016】
【発明の実施の形態】
図5は、本発明について、無端ベルト状の、画像形成装置の転写材像保持部材を、超音波融着により、製造する際の接合の状態を示すものである。図5(a)、(b)において、フィルム21を超音波溶着する装置は、超音波発信器(図示せず)に固定された超音波ホーン22と、フィルムを載置する治具23と、フィルム21を治具23上に固定するためのクリップ24と、フィルム重ね合わせ部上に設けられる粘着テープ25とを具有する。
【0017】
クリップ24は、スリット状の開口部26の周囲に配置され、フィルム21は粘着テープ25で固定された状態で、超音波ホーン22と治具23とにより、挟持される。
【0018】
このような超音波溶着装置27において、フィルムの端部を重ね合わせた状態で、その重ね合わせ部上に粘着テープ25を貼り付け、その状態のままで、クリップ24により固定する。次に、クリップ24の、スリット状開口部26の位置において、粘着テープ25を上部に貼ったフィルム21を、超音波ホーン22の先端部と治具23との間に挟持する。この状態で押圧しながら、超音波振動を与えると、フィルム21は、超音波エネルギーにより、粘着テープ25を介して、溶融され、しかも、最終的に段差や、はみ出し部分の形状を矯正した、溶着強度が高く、且つ、平坦度の高い、エンドレス状の転写材担持部材を得ることができる。なお、溶着に必要な押圧力及び超音波エネルギーは、フィルムの材質、厚さ、溶着スピードなどを考慮して、適宜決めることができる。
【0019】
この実施の形態では、図5(b)に示すように、治具23が固定され、超音波ホーン22が移動するものであるが、他の実施の形態として、反対に、超音波ホーン22を固定して、治具23が移動する構成としても良い。また、超音波ホーン22は、前述の実施の形態では、その先端がテーパー状のペンシル型であったが、フィルム幅方向に長い形状で、フィルム全幅をカバーするような、幅広のホーンの形状であってもかまわない。
【0020】
本発明の方法で得られる無端ベルトに採用されるフィルム基材としては、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、セロハン、アセテート、ポリテトラフルオロエチレンが好ましい。
【0021】
また、このような、無端ベルトのフィルム基材には、無機フィーラー、カーボンブラックなどの充填材や、その他、物理的特性や化学的特性などを向上する目的で、熱安定剤、光安定剤、難燃材、可塑剤、帯電防止剤などを、適宜、添加することができる。
【0022】
さらに、本発明を適用するのが好ましいフィルムの厚さは、1〜1000μm位であり、特に、30〜500μm位のフィルムが好ましい。なお、フィルム幅(接合部の長さに相当)には、何等、制限がない。また、無端ベルトの直径についても、制限がなく、5cm以下のものから数m、または、それ以上のものまで広範に作製することができる。
【0023】
図6は、本発明に用いられる粘着テープ25の構成を示す断面図である。ここでは、基材28の下層に、下塗層29、粘着層30の順序で、塗布がされており、下塗層29は、基材と粘着層との粘着性を上げるため、もしくは、テープに着色するための層であるが、これは無くてもかまわない。また、粘着層に着色のための添加剤を加えてもかまわない。
【0024】
粘着テープの基材28としては、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、セロハン、アセテート、ポリテトラフルオロエチレンが挙げられる。
【0025】
基材28は、その軟化点温度が、無端ベルトのフィルム基材の軟化点温度よりも高い。これにより、本発明の構成で、超音波溶着を行っても、無端ベルトのフィルム基材のみが溶融し、溶着が可能となり、粘着テープとフィルム基材とが溶着することがない。また、粘着テープの基材の変形も起こらない。従って、超音波溶着後に粘着テープを剥がす事が可能となる。また、無端ベルトを使用した時に、粘着テープを、そのままの状態で残した場合には、それが溶着部の補強材として使用されることになる。
【0026】
粘着テープの基材、粘着層の厚さは、超音波溶着を行う無端ベルトのフィルム基材の材質、厚さ、超音波による付与エネルギーの程度によって、適宜、選択されるのであって、これにより、超音波溶着部の形状を矯正することができる。
【0027】
本発明において適用する粘着テープの厚さは、1〜100μmであり、特に、3〜50μmが好ましい。また、粘着層の厚さは、1〜100μmが好ましく、さらに、好ましくは1〜50μmであるのがよい。
【0028】
また、本発明の方法で製造された無端ベルトを採用した、画像形成装置に用いられる転写材担持部材は、前述のように、超音波融着を行う際にフィルムの重ね合わせ部の上部に、粘着テープを貼り付けているが、この粘着テープは、その製造後において、画像形成装置の転写材担持部材として使用する時に、貼ったままでも、あるいは、剥がした状態で、使用することができる。
【0029】
従って、超音波溶着により接合されたフィルムの接合部は、段差や、はみ出し部分の形状が矯正されており、無端ベルトの融着強度が増大し、且つ、接合精度が増し、平坦度が高くなり、ベルトクリーニング不良を起こすことなく、例えば、転写材に適用した際には、その上に均一なトナー像を得ることができる。
【0030】
【実施例】
[実施例1]
以下、本発明の好ましい実施例を具体的に説明する。前述のように、図5に示す、例えば、画像形成装置の転写材像保持部材は、超音波融着により無端ベルト状に形成されるが、ここでは、フィルム21としてポリカーボネートを、また、その厚さ:100μm、幅:350mm、長さ:1450mmを用いる。超音波溶着する装置は、前述のように、超音波発信器(図示せず)に固定された超音波ホーン22、フィルムを載置する治具23、フィルム1を治具23上に固定するためのクリップ24を用いる。また、フィルムの重ね合わせ部上には、粘着テープ25としての基材に、ポリエチレンナフタレートフィルム(厚さ12μm)を、粘着層にサイデン化学社製:サイビノールATH−500(10μm)を用いている。
【0031】
超音波融着装置としては、超音波工業社製のプラスチックウエルダー(UE200Z28S−9K)を用い、図5(a)、(b)のような構成とした。ここでは、超音波ホーン22の押圧力:5kg/cm2 、走査スピード:10mm/secで、フィルムの超音波融着を行った。
【0032】
得られた転写材像保持部材は、図1に示すカラー画像形成装置に採用され、この画像形成装置を用いて1万枚の耐久実験を行った。その結果を表1に示す。
[実施例2]
本発明の第2の実施例は、以下の通りである。即ち、粘着テープ25の基材としてポリイミドフィルム(厚さ:12μm)を用いたことの他は、実施例1と同一の条件とした。その結果を表1に示す。
[実施例3]
本発明の第3の実施例は、以下の通りである。即ち、粘着テープ25の基材としてポリアミドイミドフィルム(厚さ:12μm)を用いたことの他は、実施例1と同一の条件とした。その結果を表1に示す。
[実施例4]
本発明の第4の実施例は、以下の通りである。即ち、フィルム21の基材としてポリエチレンテレフタレート(厚さ:125μm)を用い、また、超音波ホーン22の走査スピードを8mm/secとしたことの他は、実施例2と同一の条件とした。その結果を表1に示す。
[実施例5]
本発明の第5の実施例は、以下の通りである。即ち、粘着テープ25の基材としてポリアミドイミドフィルム(厚さ:12μm)を用いたことの他は、実施例4と同一の条件とした。その結果を表1に示す。
[比較例1]
無端ベルト製造時において、粘着テープを用いなかったことの他は、実施例1と同様にして、転写材担持部材を作成し、評価した。その結果を表1に示す。
[比較例2]
粘着テープを用いなかったことの他は、実施例4と同様にして、転写材担持部材を作成し、評価した。その結果を表1に示す。
【0033】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を具現化し得るカラー画像形成装置の一例の概略構成図である。
【図2】(a)で超音波溶着によるフィルム接合法を示し、(b)で超音波溶着によるフィルム接合法により接合された接合部分を示す概念図である。
【図3】画像形成装置の転写材における転写材担持部材のクリーニング方式の概念図である。
【図4】超音波溶着によるフィルム接合法により接合された接合部分が、駆動ローラー部に乗り上げたときの状況を示す概念図である。
【図5】本発明におけるフィルム接合法を示す概念図である。
【図6】本発明に使用される粘着テープの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
21 フィルム
22 超音波ホーン
23 治具
24 クリップ
25 粘着テープ
Claims (4)
- 超音波溶着法により、フィルム両端を互いに接合して、無端ベルトを製造する方法において、前記接合に際しては、フィルム両端を重ね合わせ、そのフィルムの重ね合わせ部に粘着テープを貼って、超音波振動を与えることを特徴とする無端ベルトの製造方法。
- 前記粘着テープの基材の軟化点温度が、前記フィルムの基材の軟化点温度より高いことを特徴とする請求項1に記載の、無端ベルトの製造方法。
- フィルム基材の材質が、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、セロハン、アセテート、ポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項1あるいは2に記載の、無端ベルトの製造方法。
- 粘着テープの基材の材質が、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、セロハン、アセテート、ポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする、請求項1ないし3の何れかに記載の無端ベルトの製造方法。
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