JP3672035B2

JP3672035B2 - ベルトループの形成方法および装置

Info

Publication number: JP3672035B2
Application number: JP2003019976A
Authority: JP
Inventors: デイビッド・バーニー; エリック・コイナー; アラン・ジャックス
Original assignee: アエタステクノロジーインコーポレイテッド
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2023-01-29
Also published as: TW200413157A; US20040050481A1; JP2004163847A; WO2004026563A8; AU2003267807A1; TWI230654B; WO2004026563A1; AU2003267807A8

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、電子写真法複写機およびプリンタを含む画像形成装置に関する。特に、本発明は有機光伝導体ベルトの形成に関する。
【０００２】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】
画像形成システムのベルトは、継ぎ目のない帯に接続された２層以上のウェブセグメントからなる。第一層目は光を通し第二層目の安定した土台となる柔軟で透明な素材であってよい。第二層目は光導電性素材からなり、第一層目の上に配置される。光導電性素材は、トナー粒子を引き付け、保持し、開放するよう改造してある。
【０００３】
ベルトの各層を連続的な帯状にするには、ウェブ供給ロールから或る寸法のベルト各層がウェブ（ウェブセグメント）に切り出される。ウェブの両端部は、従来では第一の位置において、ウェブ重なり接続部として合わさり、ベルトループを形成するよう巻かれる。第二の位置において、そのベルトループは、ウェブのラップジョイント（重ね継ぎ）箇所で継ぎ目を持つ、ループ状の単一形状を形成するよう、溶接される。
【０００４】
ウェブを第一の位置から第二の位置に移動させることは非効率的である。ウェブを移動させるためにかかる時間のため生産性は遅滞する。さらに、ウェブを移動させるために必要となる追加的な機械のために初期コストや、メンテナンスおよび修理コストを増加させる。また、このようにウェブを取り扱う工程が増えることによって、ウェブの感光性を持つ層に傷を付けたり、ウェブラップジョイント（重ね継ぎ）箇所が斜めになったりする可能性を増加させる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
開示の概要
単一の位置で巻き付けられ溶接される光導電性ベルトを含む画像形成システムを具体化することにより、本技術分野における相当数の技術的な進歩が得られる。本発明はベルト形成装置を含む。このベルト形成装置はステーションを含み、そのステーションにおいてベルトが巻き付けられ溶接される。これまでのベルト形成の構成と違って、本発明においては、ベルトが形成されるステーションと同じステーションにて、ベルト継ぎ目が溶接される。これまでの方法では、巻き付けられたベルト素材を溶接のために別のステーションへ移動する工程を含んでいた。これは、ベルトを別の溶接ステーションへ移動する途中で、ベルト重なり部分が位置ずれする可能性を大きく増加させていた。本発明は、ベルト巻き付けるための部材を一個以上含むステーションを備えて構成される。その巻き付けるための部材は、制御された並進的な運動をしてもよい。その巻き付けるための部材は、また、制御された回転的な運動をしてもよい。その巻く動きの制御を補助するために、滑走部（例えば溝あるいはラックアンドピニオン構造）を使用することもできる。一実施例は、第一の逆転可能なグリップ部（例えばチャックなど）、第二の逆転可能なグリップ部、そして第一の逆転可能なグリップ部および第二の逆転可能なグリップ部に関連して配置された先端部（nib）を持つ溶接器を含む。第一の逆転可能なグリップ部および第二の逆転可能なグリップ部は、溶接器の先端部に隣接して位置してラップジョイント（重ね継ぎ）を形成するためにウェブセグメントを巻き付けるように構成されている。他の実施例においては、巻くための部材が回転および並進運動を同時に行うようにしてもよい。
【０００６】
後述の図面や詳細な説明を吟味することにより、本技術に詳しい者にとって、本発明における他のシステム、方法、特徴、そして長所などは明らかであろう。また、明らかになるであろう。そうした追加的なシステム、方法、特徴、また長所などは、後述の説明に含まれ、本発明の範囲内にあり、また本明細書の特許請求の範囲によって保護されることを意図している。
【０００７】
【発明の実施の形態】
発明の実施の最良の形態
図面の各部分は必ずしも等倍描写ではなく、本発明の原理を示すことに重点が置かれている。各図を通して、同様な符号は同様な部分を示している。
【０００８】
本発明には多くの実施例があり得るが、本開示が本発明の原理を例示したものに過ぎず、本発明が、示された実施例のみに限定されるものではないという理解を踏まえて、いくつかの実施例を図解し、説明する。要約すると、本発明は光導電性ベルトの位置を移動することなくその光導電性ベルトを巻き付けそして溶接する方法を含む。
【０００９】
図１はベルト１００の等角投影図である。ベルト１００には、ウェブセグメント１０２および継ぎ目１０４が含まれる。ウェブセグメント１０２は、ウェブ供給ロール（図示せず）から切り分けた熱可塑性素材であってもよい。継ぎ目１０４は、ウェブセグメント１０２の両端をウェブラップジョイント（重ね継ぎ）として合わせて、溶接して作成してもよい。継ぎ目１０４は、ホームポジション（基本位置）として知られる箇所を定義する。ベルト１００は、内側表面１０６および外側表面１０８を持つ連続的な帯であってよい。さらに、ベルト１００は、有機光導電性（ＯＰＣ）ベルトであってよい。
【００１０】
一つの実施例においては、ベルト１００は、光導電性の層を持つ柔軟な透明素材でできている。その光導電性の層は、セレニウム、ゲルマニウム、あるいはシリコンなどの半導体素材を含んでいてもよい。
【００１１】
図２はベルト形成ステーション２００を示す。このベルト形成装置は図１のベルト１００を製造するのに使用できる。このベルト形成装置には切断の領域（図示せず）が含まれていてもよい。実施例の一つでは、その切断の領域はステーション２００と同じ位置に配置されている。
【００１２】
ステーション２００を巻き付けおよび溶接ステーションと考えてもよい。前記切断の領域は、ウェブ供給ロールからＯＰＣ素材を受け取り、その素材を個別のウェブセグメントに切り取ってもよい。ステーション２００は、第一の真空で逆転可能なグリップ部２１２、第二の逆転可能なグリップ部２１４および溶接器２１６を含んでよい。第一の真空で逆転可能なグリップ部２１２の説明は、第二の逆転可能なグリップ部２１４に等しく該当する。第一の逆転可能なグリップ部２１２は、実質的に丸い部分２１８、平坦な側面（シュー）および軸２２２を含んでよい。真空で逆転可能なグリップ部２１２は、少なくとも２つの運動、すなわち回転および並進の運動を行う。回転運動は、真空で逆転可能なグリップ部２１２が軸２２２を軸にして回転することを伴う。並進運動は、真空で逆転可能なグリップ部２１２が軸２２２に対してほぼ直角な面内を移動することを伴う。回転および並進運動は同時に起きてもよい。
【００１３】
シュー２２０は、真空を介してウェブセグメント１０２などの基板を掴むように機能してもよい。シュー２２０は、図５に示すように、シュー（輪止め）２２０の表面２２６に真空を通すのに適していれば、いかなる形状の、溝、孔、あるいは多孔性の焼結粒子による形成部を含んでもよい。
【００１４】
図２および６においては、ステーション２００は溶接器２１６を含んでよい。溶接器２１６は、ウェブセグメント１０２の素材の温度を上昇させるに足りる高い周波数の振動を生じるよう構成された超音波ホーン（ultrasonic horn）であってよい。図２および６は、超音波ホーンアセンブリー２４６を備える超音波ベルト溶接ステーション２００を示す。この超音波ホーンは垂直方向に延伸あるいは短縮する。熱可塑性ウェブセグメント１０２の両端部を重ねて形成されるウェブラップジョイント（重ね継ぎ、図示せず）は、金床（anvil）２２３の下部表面に支持され、溝あるいは孔２２６（図５および６参照）の吸引により、超音波ホーンアセンブリー２４６の軌道の上方に保持される。超音波ホーンは、垂直方向に往復運動可能な心棒（図示せず）の上方端部によって支持される。溶接器はリニアサーボモーター（図示せず）を使用して動かしてもよい。
【００１５】
超音波ホーンアセンブリー２４６の超音波ホーンの溶接面（先端部）２５０は、例えば、米国特許３，４５９，６１０号あるいは米国特許４，５３２，１６６号などに示される平坦あるいは湾曲した断面形状などのいかなる適切な形状であってもよい。超音波ホーンの垂直軸方向の高い周波数の振動によって、少なくとも熱可塑性ウェブセグメント１０２の隣接する重複面の温度が、少なくともウェブセグメント１０２の熱可塑性素材が流動するまで上昇する。また、ウェブセグメント１０２が超音波振動により印加されたエネルギーのために流動する熱可塑性素材を含む場合にも、熱可塑性ウェブセグメント１０２の隣接する重複面の溶接が行われる。熱可塑性ウェブセグメント１０２は熱可塑性コーティングが施されていてもよい。溶解が誘発され、シーム（継ぎ目）をおよび溶接する熱可塑性素材は、ウェブのコーティングのみ、コーティングおよびウェブ基板の両方、あるいはウェブそのもののみのいずれから得られてもよい。ウェブ両端部の隣接する重複面に適宜な加熱を施すことができ、熱可塑性素材が溶解しシーム１０４にてウェブセグメント１０２の重なる両端部を溶接するように、隣接する重複面に十分な熱エネルギーが印加できるのであれば、前記ウェブはどんな厚さでもよい。
【００１６】
熱可塑性素材を溶解させ、それによってラップジョイント１０４にてウェブセグメント１０２を溶接させるために、隣接する重複面に必要な熱を供給するためには、いかなる適切な加熱方法も使用できる。典型的な加熱方法としては、超音波溶接、電子加熱（radio frequency heating）などが挙げられる。超音波溶接は、ラップジョイントのあるウェブ両端部の隣接して重なる面で発熱を起こし、熱可塑性素材の溶解が最大限になるため、超音波溶接が好ましい。ウェブセグメント１０２の重なる両端間の接触面にてより高い温度の発生を確実にし、かつ、ウェブセグメント１０２の露出面の熱歪みを最小限にするために、必要であれば、前記ホーンはアルミニウムなどの高い熱伝導性を持つ素材を含んで構成されていてもよい。超音波溶接の場合、金床２２３および先端部２５０の間の隣接し重なるウェブ面において、ウェブセグメントの端部１１２がウェブセグメントの別の端部１１０に急激に押圧されるによって、発熱が起こるとされている。熱可塑性素材の軟化させるために、１６，０００ｋＨｚ以上のホーン振動周波数を使用してもよい。薄い熱可塑性ウェブを接合するのに適した典型的なホーンは、超音波発振器として４００から８００ワットの容量を持ち、動作周波数が２０ｋＨｚであり、フラット入力ホーンの溶接面が長さ約１２ｍｍ、幅約０．０４〜０．１ｃｍである。このホーンの典型的な動作振幅は約７６μｍである。ホーンアセンブリー２４６は、図２の平面Ｘ−Ｘの中へ外へと移動する。
【００１７】
ラックアンドピニオンアセンブリー３１０は、第一の逆転可能なグリップ部２１２が矢印２６８の方向に回転するのを可能にしてもよい。さらに、ラックアンドピニオンアセンブリー３１０は、第二の逆転可能なグリップ部２１４が矢印２７０の方向に回転するのを可能にしてもよい。第一の逆転可能なグリップ部２１２は、グリップ部２１２と同軸のギアとともに配置されてよい。さらに、第二逆転可能なグリップ部２１４は、グリップ部２１４と同軸のギアとともに配置されてよい。ギアはそれぞれに対応するピニオンと連携して回転し、グリップ部の並進および回転運動を正確に制御する。ある実施例においては、電力を回転および並進運動に変換するよう構成されたモーター（図示せず）が備えられている。
【００１８】
ベルト形成ステーション２００は、また、補助サービス２７２を含んでもよい。補助サービス２７２には、ガス２７４、液体２７６および電気２７８が含まれる。ガス２７４は、加圧された空気、あるいは真空システムなどでもよい。液体２７６は、装置各部を回転させるための作動液（hydraulic fluid）でもよい。電気２７８は、ベルト形成ステーション２００の可動部品を駆動するためのモーター（図示せず）につながれていてもよい。別の実施例では、空気圧シリンダー（図示せず）が回転および並進運動のためのエネルギーを供給している。それら補助サービス２７２は、コンピュータ２８０に連結されてもよい。コンピュータ２８０は、大量のデータの蓄積および検索を介して複雑かつ反復的な処理を行うためにデータを操作するようプログラムされているかもしれない、いかなる機器でもよい。
【００１９】
図３は受け取り工程を示す。図３に見られるように、ステーション２００は、切断の領域（図示せず）からウェブセグメント１０２を受け取った後の状態で示されている。ウェブセグメント１０２を受け取る時、ウェブセグメント１０２をシュー２２０およびシュー２３４それぞれの表面に引き寄せるため、シュー２２０およびシュー２３４両方を真空吸引してもよい。ウェブ末端１１０がシュー２３４の末端を越えて延在し、そして末端１１２がシュー２２０の末端をさらに越えて延在するように、ウェブセグメント１０２を配置してもよい。
【００２０】
図４は巻き付けおよび溶接工程の中間ステップを示す。ウェブセグメント１０２を巻き付けるには、第一の逆転可能なグリップ部２１２および第二の逆転可能なグリップ部２１４の両方がそれぞれの軸２２２まわりに回転させてもよい。同時に、第一の逆転可能なグリップ部２１２および第二の逆転可能なグリップ部２１４は、矢印２６６の方向にラックアンドピニオンアセンブリー３１０に沿って、お互いに向かって、あるいはお互いから離れる方向に移動してもよい。この構成では、図４に示されるように、ウェブセグメント１０２の端部１１２は、端部１１０の上に配置される。続いて、溶接器２１６の先端部２５０は、重なり部分を溶接するため、端部１１２および１１０に向かって移動するよう配置される。図６に示されるように、先端部２５０が定位置に配置されると、その先端部２５０は前後に振動するよう作動させてもよい。ウェブセグメント１０２の熱可塑性素材の両端部１１０および１１２は、シーム１０４を形成するため融合と付着が推し進められる（図７）。
【００２１】
前述の説明および図は本発明を解説し例示するに過ぎない。本開示を前にした本技術分野に精通した技術者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく修正や変更を行うことができるであろう。例えば、ウェブセグメント１０２の両端部の配置は、端部１１０が端部１１２の上に来るように入れ替えることもできる。また、どちらの端部がシュー２２０あるいは２３４の端部を越えて延在してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ベルトの等角投影図である。
【図２】ベルト形成装置を示す図である。
【図３】受取工程を示す図である。
【図４】巻き付けおよび溶接工程を示す図である。
【図５】シュー（輪止め）表面の典型図である。
【図６】溶接中における巻き付けおよび溶接工程を示す図である。
【図７】溶接終了後における巻き付けおよび溶接工程を示す図である。
【符号の説明】
２００ステーション
２１６溶接器
２５０先端部
１０２ウェブセグメント
３１０ラックアンドピニオンアセンブリー
２１２第一の逆転可能なグリップ部
２１４第二の逆転可能なグリップ部

Claims

第一の逆転可能なグリップ部および第二の逆転可能なグリップ部を持つステーションと、前記第一の逆転可能なグリップ部および第二の逆転可能なグリップ部に関連して配置された先端部を持つ溶接器と、を有するベルト形成装置であって、互いに離間した第一の位置でウェブセグメントの両端をグリップすることによってウェブセグメントを担持し、該第一の位置からウェブセグメントを巻き付けながら各々回転することによって互いに相寄った第二の位置に移動してウェブセグメントの両端を重なり合わせる第一の逆転可能なグリップ部および第二の逆転可能なグリップ部と、前記第二の位置でウェブセグメントの両端の重なり部分に先端部が隣接するように配置され、前記重なり部分を溶接することによってラップジョイントを形成する溶接器とを有することを特徴とするベルト形成装置。
請求項１の装置であって、前記第一の逆転可能なグリップ部および第二の逆転可能なグリップ部は、移動手段によって駆動される第一のラックアンドピニオンアセンブリー、および移動手段によって駆動される第二のラックアンドピニオンアセンブリーにそれぞれ連結されているベルト形成装置。
請求項２の装置であって、
前記移動手段は、電力を回転運動に変換するモーターを含む、ベルト形成装置。
請求項２の装置であって、
前記移動手段は、圧縮空気のパワーを回転運動に変換する装置を含む、ベルト形成装置。
請求項２ないし４のいずれかの装置であって、
前記移動手段は、電力を並進運動に変換するモーターを含む、ベルト形成装置。
請求項２ないし４のいずれかの装置であって、
前記移動手段は、圧縮空気のパワーを並進運動に変換する装置を含む、ベルト形成装置。
請求項２の装置であって、
前記移動手段は、電力を回転および並進運動に変換するモーターを含む、ベルト形成装置。
請求項２の装置であって、
前記移動手段が、圧縮空気のパワーを回転および並進運動に変換する装置を含む、ベルト形成装置。
第一の逆転可能なグリップ部、第二の逆転可能なグリップ部、ならびに第一の逆転可能なグリップ部および第二の逆転可能なグリップ部間に位置するアンビルを持つステーションと、前記第一の逆転可能なグリップ部および第二の逆転可能なグリップ部に関連して前記アンビルと対向するように配置された先端部を持つ溶接器と、を有するベルト形成装置であって、互いに離間した第一の位置でウェブセグメントの両端をグリップすることによってウェブセグメントを担持し、該第一の位置からウェブセグメントをアンビルに巻き付けながら各々回転することによって前記アンビルを挟んで互いに相寄った第二の位置に移動してウェブセグメントの両端を重なり合わせる第一の逆転可能なグリップ部および第二の逆転可能なグリップ部と、前記第二の位置で前記ウェブセグメントの両端の重なり部分に前記アンビルに対向して先端部が隣接するように配置され、前記重なり部分を溶接することによってラップジョイントを形成する溶接器とを有することを特徴とするベルト形成装置。
請求項９の装置であって、前記第一の逆転可能なグリップ部および第二の逆転可能なグリップ部は、移動手段によって駆動される第一のラックアンドピニオンアセンブリー、および移動手段によって駆動される第二のラックアンドピニオンアセンブリーにそれぞれ連結されているベルト形成装置。
請求項１０の装置であって、
前記移動手段は、電力を回転運動に変換するモーターを含む、ベルト形成装置。
請求項１０の装置であって、
前記移動手段は、圧縮空気のパワーを回転運動に変換する装置を含む、ベルト形成装置。
請求項１０ないし１２のいずれかの装置であって、
前記移動手段は、電力を並進運動に変換するモーターを含む、ベルト形成装置。
請求項１０ないし１２のいずれかの装置であって、
前記移動手段は、圧縮空気のパワーを並進運動に変換する装置を含む、ベルト形成装置。
請求項１０の装置であって、
前記移動手段は、電力を回転および並進運動に変換するモーターを含む、ベルト形成装置。
請求項１０の装置であって、
前記移動手段は、圧縮空気のパワーを回転および並進運動に変換する装置を含む、ベルト形成装置。
第一の逆転可能なグリップ部と、第二の逆転可能なグリップ部と、前記第一の逆転可能なグリップ部および前記第二の逆転可能なグリップ部に関連して配置された先端部を持つ溶接器と、を有する、巻き付けおよび溶接ステーションであって、互いに離間した第一の位置でウェブセグメントの両端をグリップすることによってウェブセグメントを担持し、該第一の位置からウェブセグメントを巻き付けながら各々回転することによって互いに相寄った第二の位置に移動してウェブセグメントの両端を重なり合わせる第一の逆転可能なグリップ部および第二の逆転可能なグリップ部と、前記第二の位置でウェブセグメントの両端の重なり部分に先端部が隣接するように配置され、前記重なり部分を溶接することによってラップジョイントを形成する溶接器とを有することを特徴とする巻き付けおよび溶接ステーション。
請求項１７のステーションであって、前記第一の逆転可能なグリップ部および第二の逆転可能なグリップ部は、移動手段によって駆動される第一のラックアンドピニオンアセンブリー、および移動手段によって駆動される第二のラックアンドピニオンアセンブリーにそれぞれ連結されている巻き付けおよび溶接ステーション。
請求項１７のステーションであって、
前記移動手段は、電力を回転運動に変換するモーターを含む、巻き付けおよび溶接ステーション。
請求項１７のステーションであって、
前記移動手段は、圧縮空気のパワーを回転運動に変換する装置を含む、巻き付けおよび溶接ステーション。
請求項１７ないし１９のいずれかのステーションであって、
前記移動手段は、電力を並進運動に変換するモーターを含む、巻き付けおよび溶接ステーション。
請求項１７ないし１９のいずれかのステーションであって、
前記移動手段は、圧縮空気のパワーを並進運動に変換する装置を含む、巻き付けおよび溶接ステーション。
請求項１７のステーションであって、
前記移動手段は、電力を回転および並進運動に変換するモーターを含む、巻き付けおよび溶接ステーション。
請求項１７のステーションであって、
前記移動手段は、圧縮空気のパワーを回転および並進運動に変換する装置を含む、巻き付けおよび溶接ステーション。
ウェブセグメントを第一の逆転可能なグリップ部および第二の逆転可能なグリップ部を有する巻き付けおよび溶接ステーションに提供する工程と、第一の逆転可能なグリップ部および第二の逆転可能なグリップ部が、互いに離間した第一の位置でウェブセグメントの両端をグリップすることによってウェブセグメントを担持する工程と、第一の逆転可能なグリップ部および第二の逆転可能なグリップ部が、前記第一の位置からウェブセグメントを巻き付けながら各々回転することによって互いに相寄った第二の位置に移動してウェブセグメントの両端を重なり合わせる工程と、前記第二の位置でウェブセグメントの両端の重なり部分に先端部が隣接するように配置された溶接器が、前記重なり部分を溶接することによってラップジョイントを形成する工程と、を有するウェブセグメントの巻き付けおよび溶接方法。
ウェブセグメントを第一の逆転可能なグリップ部、第二の逆転可能なグリップ部、およびアンビルを有する巻き付けおよび溶接ステーションに提供する工程と、第一の逆転可能なグリップ部および第二の逆転可能なグリップ部が、互いに離間した第一の位置でウェブセグメントの両端をグリップすることによってウェブセグメントを担持する工程と、第一の逆転可能なグリップ部および第二の逆転可能なグリップ部が、前記第一の位置からウェブセグメントをアンビルに巻き付けながら各々回転することによってアンビルを挟んで互いに相寄った第二の位置に移動してウェブセグメントの両端を重なり合わせる工程と、前記第二の位置でウェブセグメントの両端の重なり部分にアンビルに対向して先端部が隣接するように配置された溶接器が、前記重なり部分を溶接することによってラップジョイントを形成する工程と、を有するウェブセグメントの巻き付けおよび溶接方法。
請求項２６の方法であって、
前記巻きつける工程は、前記第一の逆転可能なグリップに連結された第一のラックアンドピニオンアセンブリーおよびモーターと、前記第二の逆転可能なグリップ部に連結された第二のラックアンドピニオンアセンブリーおよびモーターとを用いて、前記第一の逆転可能なグリップ部および前記第二の逆転可能なグリップ部をお互いに向かって移動させ同時に回転させることを含む、ウェブセグメントの巻き付けおよび溶接方法。
請求項２６の方法であって、
前記巻き付ける工程は、前記第一の逆転可能なグリップに連結された第一のラックアンドピニオンアセンブリーおよび圧縮空気装置と、前記第二の逆転可能なグリップ部に連結された第二のラックアンドピニオンアセンブリーおよび圧縮空気装置とを用いて、前記第一の逆転可能なグリップ部および前記第二の逆転可能なグリップ部をお互いに向かって移動させ同時に回転させることを含む、ウェブセグメントの巻き付けおよび溶接方法。