JP3922839B2 - シームレスベルトの成形装置、及びこれを用いたシームレスベルトの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真式の複写機やレーザプリンタ等に使用されるシームレスベルトに関し、より詳しくは、中間転写用、用紙搬送用、現像用、あるいは定着用シームレスベルトの成形装置、及びこれを用いたシームレスベルトの製造方法の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来におけるシームレスベルトの成形装置は、図示しないが、シームレスベルトを遠心成形する金型を円筒形の回転ホルダに嵌着支持させたり、あるいは一対の駆動軸に駆動ローラをそれぞれ嵌着してこれら複数の駆動ローラに金型の外周面下部を単に接触担持させ、金型を高い位置に保つようにしている。
【0003】
なお、この種の関連先行技術文献として、特開平3−34817号や特開平10−226028号公報等があげられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来におけるシームレスベルトの成形装置は、以上のように金型を片持ちの回転ホルダに嵌着支持させるので、金型の姿勢が不安定化して回転時に不規則な小振動が生じ、シームレスベルトの周壁における厚さの精度を向上させることができなかった。また、複数の駆動ローラに金型を高く支持させる場合、金型の上下動や微小なスリップを招く虞れが少なくない。この結果、金型の回転時にビビリが生じ、シームレスベルトの厚さ精度が大きくばらつくという問題がある。
【0005】
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、金型の回転時にビビリが発生するのを抑制防止し、シームレスベルトの厚さ精度がばらつくのを有効に抑制することのできるシームレスベルトの成形装置、及びこれを用いたシームレスベルトの製造方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明においては上記課題を達成するため、一対の回転軸にローラをそれぞれ嵌め着けて当該複数のローラに円筒形で横長の金型を搭載支持させ、この金型を回転させて液状材料を注入し、回転する金型の内周面に液状材料を均一にレベリングするとともに、この金型を周囲から加熱してシームレスベルトを遠心成形するものであって、
一対の回転軸と金型の中心部とに三角形を描かせた場合に、三角形の下部両側における底角の角度をそれぞれ45°未満とし、複数のローラの外周面を、30°〜95°Hの硬度を有する耐熱性の弾性エラストマーでそれぞれ被覆し、金型の外周面には、つや消しの黒色を塗布し、金型の両端部には、リング形の蓋をそれぞれ着脱自在に嵌め合わせて複数のローラに接触支持させるとともに、各蓋の中心部を液状材料用の注入口としたことを特徴としている。
【0007】
また、本発明においては上記課題を達成するため、請求項1記載のシームレスベルトの成形装置を用いてシームレスベルトを製造することを特徴としている。
【0008】
ここで、特許請求の範囲におけるシームレスベルトの構成樹脂としては、PET、PBT、PEN等のポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネイト、アラミド樹脂、又はポリエーテルエーテンケトン等があげられ、これらの中でも耐クリープ特性に優れるPESが好ましい。このシームレスベルトの構成樹脂は、熱硬化性、熱可塑性のいずれでも良く、適宜溶剤に溶解して使用するが、実施する製造方法により適当なものを選択することができる。
【0009】
本発明によれば、三角形の下部両側における底角の角度が45°以上の場合に比べ、質量・重力の中心である金型の重心が低くなるので、座りが安定する。したがって、成形時における金型の跳びはね、微小なスリップ、及び金型のビビリを抑制あるいは防止し、これを通じてシームレスベルトの厚さ精度を向上させることができる。また、弾性エラストマーが耐熱性に優れるので、成形時に金型を加熱しても、長時間連続回転させることができる。例えば、弾性エラストマーとしてシリコーンゴムやフッ素系ゴムを使用する場合、150℃以上の温度でも熱劣化することがなく、連続使用が可能になる。また、シリコーンゴムは、高温長時間の物性変化が小さいので、金型の回転が安定する。また、弾性エラストマーが制振機能を有する場合、弾性エラストマーが回転する金型の振動を吸収して減衰させる。
【0010】
さらに、請求項1記載のシームレスベルトの成形装置を用いてシームレスベルトを製造すれば、製造して得られたシームレスベルトの厚さ精度が良いので、これを組み込んだ印刷装置を用いれば、印刷ずれを抑制防止することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではない。
本実施形態におけるシームレスベルトの成形装置は、図1に示すように、隙間をおいて隣接する駆動装置1と従動装置6とに、シームレスベルト10を遠心成形する金型11を回転可能、かつ着脱自在に接触担持させ、駆動装置1の駆動軸3の中心、従動装置6の従動軸7の中心、及び金型11の中心に三角形13を描いた場合、この三角形13が、下部両側における底角の角度θがそれぞれ45°未満、換言すれば、金型11の中心を頂点とする角度が90°よりも大きい鈍角三角形となるようにしている。
【0012】
駆動装置1は、各種のモータ2と、このモータ2の回転で回転する駆動軸3とを備え、この駆動軸3の両端部には駆動ローラ4がそれぞれ嵌着されており、この一対の駆動ローラ4が金型11の蓋12の外周面下部を摺接可能に接触担持する。各駆動ローラ4の外周面には耐熱耐久性で円筒形の弾性エラストマー5、例えば耐油性、耐溶剤性、耐薬品性、耐候性、耐寒性等に優れるシリコーンゴム、クロロプレンゴム、又はフッ素ゴム等がエンドレスに覆着され、この弾性エラストマー5が蓋12の外周面下部に接触して制振機能を発揮する。これらの中でもシリコーンゴムが弾性エラストマー5として最適である。弾性エラストマー5の硬度は、95°H以下、好ましくは30°H〜95°H程度が良い。これは、30°H未満だと圧縮永久歪み特性が悪化し、95°Hを超えると圧縮荷重が高くなるからである。
【0013】
従動装置6は、駆動軸3に対し矢印の水平横方向(図1の左右方向)にスライドするフリーの従動軸7を備え、この従動軸7の両端部には従動ローラ8がそれぞれ嵌着されており、この一対の従動ローラ8が蓋12の外周面下部を摺接可能に接触担持する。各従動ローラ8の外周面には耐熱耐久性で円筒形の弾性エラストマー9、例えばシリコーンゴム、クロロプレンゴム、又はフッ素ゴム等がエンドレスに覆着され、この弾性エラストマー9が蓋12の外周面下部に接触して制振機能を営む。弾性エラストマー9の硬度については、駆動ローラ4の弾性エラストマー5と同様である。
【0014】
さらに、金型11は、各種の金属を用いて横長の円筒形に形成され、溶剤に溶いた高分子材料、あるいは液状硬化性材料と導電性フィラーからなる液状材料が注入される。この金型11は、シームレスベルト10を容易に脱型できるよう内周面に滑らかな鏡面加工、フッ素加工、あるいはシリコーン樹脂加工が施され、粗い外周面には図示しないつや消しの黒色が塗布されており、この黒色が外部ヒータからの熱を効率的に吸収する。金型11の両端部にはリング形の蓋12がそれぞれ着脱自在に嵌合され、これらの蓋12の中心部には液状材料用の注入口が穿孔されている。
【0015】
次に、上記成形装置を用いたシームレスベルト10の製造方法について詳説する。シームレスベルト10を成形する場合には、先ず、駆動装置1を駆動して好ましくは水平に載置された金型11を回転させ、金型11の蓋12の注入口に液状材料を注入して金型11の内周面に液状材料を均一に塗布・レベリングするとともに、外部ヒータで周囲から加熱して液状材料の粘度低減や有機溶媒の蒸発を促進し、シームレスベルト10を遠心成形する。この際、外部ヒータで単に加熱して溶剤を急激に蒸発・乾燥させると、シームレスベルト10の外周面の状態が悪化するので、金型11の温度が溶剤の沸点よりも120〜50℃程度低くなるよう加熱し、指触乾燥状態の得られた後に加熱温度を上昇させ、乾燥作業を終了する。
【0016】
シームレスベルト10を遠心成形したら、シームレスベルト10を金型11ごと空冷する。すると、金型11とシームレスベルト10の熱膨張率の差により、金型11の内周面からシームレスベルト10が自然に剥離する。金型11とシームレスベルト10とが強く密着して自然に剥がれない場合には、シームレスベルト10の端部から徐々に剥離すれば、金型11からシームレスベルト10を脱型することができる。シームレスベルト10を脱型した後、シームレスベルト10の開口した両端部をそれぞれ所定の長さで切断すれば、シームレスベルト10を得ることができる。
【0017】
上記構成によれば、駆動ローラ4と従動ローラ8の間に金型11を低く安定した状態に載架することができるので、簡易な構成で金型11の跳びはね、微小なスリップ、及び金型11のビビリをきわめて有効に抑制防止し、シームレスベルト10の厚さ精度を著しく向上させることができる。また、金型11を駆動装置1の複数の駆動ローラ4のみで回転させ、金型11の回転に従動ローラ8を追従させるので、複数の駆動ローラ4と従動ローラ8との間に速度の相違の発生することがない。したがって、金型11の上下動や微小なスリップを有効に防止することができるとともに、金型11の回転時にビビリが生じ、シームレスベルト10の厚さ精度が大きくばらつくという欠点を確実に解消することが可能になる。
【0018】
また、金型11を片持ちの回転ホルダに嵌着支持させるのではないから、金型11の姿勢の安定が大いに期待できる。よって、金型11の回転時に不規則な小振動が生じることがなく、シームレスベルト10の周壁における厚さの精度を向上させることができる。さらに、従来よりも駆動装置1やその動力伝達部材を減少させることができるので、構成の簡素化や制御の容易化等が大いに期待できる。さらにまた、駆動装置1に対して従動装置6がスライドして接近したり、離れたりするので、金型11のメンテナンスや交換の便宜を図ったり、異なる仕様の金型11に簡単に対処することが可能になる。
【0019】
なお、上記実施形態では金型11の両端部に蓋12をそれぞれ嵌合したものを示したが、金型11の一端部のみに蓋12を嵌合しても良い。また、固定の従動装置6に対して駆動装置1を接離可能としても良いし、駆動装置1と従動装置6とを共に水平横方向にスライド可能としても良い。また、従動装置6の代わりに駆動装置1を使用して両側駆動とすることもできる。また、駆動装置1のモータ2から駆動軸3への動力の伝達には、複数の歯車やエンドレスの駆動ベルト等の動力伝達部材を使用することができる。さらに、駆動ローラ4と従動ローラ8とを金型11の外周面に接触させたり、駆動ローラ4と従動ローラ8とを長い円筒形にしたり、あるいは駆動ローラ4と従動ローラ8とを異なる径にすることも可能である。
【0020】
【実施例】
以下、本発明に係るシームレスベルトの成形装置の実施例、比較例、評価、及び実装試験について順次説明する。
実施例1
先ず、NMPにポリアミドイミドを溶解させ、カーボンを配合し、これを材料溶液とした。材料溶液を調整したら、三角形13の下部両側における底角の角度θがそれぞれ30°の実施形態の駆動装置1を駆動して金型(内径200mm、外径220mm、長さ400mm)11を1,000rpmの速度で回転させ、この回転している金型11の蓋(内径170mm、外径220mm)12の注入口に215gの材料溶液を注入し、金型11の内周面に材料溶液を均一に塗布・レベリングした。そして、熱風送風機で雰囲気温度80℃に加熱して材料溶液の粘度低減や有機溶媒の蒸発を促進し、この状態を30分間維持してシームレスベルト10を遠心成形した。
【0021】
シームレスベルト10を遠心成形したら、金型11を止めて金型11ごと180℃のオーブンにセットし、45分後に取り出した。そして、取り出した金型11を放置して室温で冷却し、金型11からシームレスベルト10を脱型し、その後、このシームレスベルト10を長さ260mmにカットして厚さ100μmの中間転写用のシームレスベルト10を得た。
【0022】
実施例2
実施形態の従動装置6の代わりに駆動装置1を使用して従来の両側駆動とし、実施例1と略同様の方法・装置を使用して厚さ100μmの中間転写用のシームレスベルト10を得た。
比較例
実施形態の従動装置6の代わりに駆動装置1を使用して従来の両側駆動とするとともに、一対の駆動装置1の駆動軸3、及び金型11の中心部に三角形13を描かせ、この三角形13の下部両側における底角の角度θをそれぞれ60°とし、実施例1と略同様の方法・装置を使用して厚さ100μmの中間転写用のシームレスベルト10を得た。
【0023】
評 価
実施例1で得られたシームレスベルト10の周壁の厚さを測定したところ、4μm(±2μm)以内にばらつきを押さえることができ、実施例2のシームレスベルト10の周壁の厚さを測定したところ、6μm(±3μm)以内にばらつきを押さえることができた。
これに対し、比較例で得られたシームレスベルト10の周壁の厚さを測定したところ、8μm(±4μm)ものばらつきが確認された。
【0024】
実装試験
実施例1、2で得られたシームレスベルト10と比較例で得られたシームレスベルト10とをそれぞれカラーコピー機にセットして100枚×3回ずつテストしたところ、実施例1で得られたシームレスベルト10を使用した場合には、0.03mm以上色ずれした用紙は1枚もなく、実施例2のシームレスベルト10を使用した場合、0.03mm以上色ずれした用紙は300枚中1枚しかなかった。
これに対し、比較例で得られたシームレスベルト10を使用した場合、147枚もが0.03mm以上色ずれした。
【0025】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、金型の回転時にビビリが発生するのを抑制あるいは防止し、シームレスベルトの厚さ精度がばらつくのを有効に防ぐことができるという効果がある。また、従来よりも駆動装置やその動力伝達部材を減少させることができるので、構成の簡素化や制御の容易化等が期待できる。また、各ローラを被覆する弾性エラストマーの硬度が30°H〜95°Hの範囲なので、圧縮永久歪み特性が悪化したり、圧縮荷重が高くなるのを防ぐことができる。さらに、金型の外周面に塗布されたつや消しの黒色が周囲からの熱を効率的に吸収するので、成形作業の効率化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るシームレスベルトの成形装置、及びこれを用いたシームレスベルトの製造方法の実施形態を示す正面説明図である。
【図2】本発明に係るシームレスベルトの成形装置、及びこれを用いたシームレスベルトの製造方法の実施形態を示す側面説明図である。
【符号の説明】
1 駆動装置
2 モータ
3 駆動軸(回転軸)
4 駆動ローラ(ローラ)
5 弾性エラストマー
6 従動装置
7 従動軸(回転軸)
8 従動ローラ(ローラ)
9 弾性エラストマー
10 シームレスベルト
11 金型
13 三角形
Claims (2)
- 一対の回転軸にローラをそれぞれ嵌め着けて当該複数のローラに円筒形で横長の金型を搭載支持させ、この金型を回転させて液状材料を注入し、回転する金型の内周面に液状材料を均一にレベリングするとともに、この金型を周囲から加熱してシームレスベルトを遠心成形するシームレスベルトの成形装置であって、
一対の回転軸と金型の中心部とに三角形を描かせた場合に、三角形の下部両側における底角の角度をそれぞれ45°未満とし、複数のローラの外周面を、30°〜95°Hの硬度を有する耐熱性の弾性エラストマーでそれぞれ被覆し、金型の外周面には、つや消しの黒色を塗布し、金型の両端部には、リング形の蓋をそれぞれ着脱自在に嵌め合わせて複数のローラに接触支持させるとともに、各蓋の中心部を液状材料用の注入口としたことを特徴とするシームレスベルトの成形装置。 - 請求項1記載のシームレスベルトの成形装置を用いてシームレスベルトを製造することを特徴とするシームレスベルトの製造方法。
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