JP5497606B2 - 導電性無端ベルト - Google Patents
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また、特許文献2によるシームレスベルトは、シート状の素材を管状に成形しているだけでなく積層構造としている。しかも、表面側の中央部と端部とは別の樹脂で形成しており、端部に配置する樹脂の配向を直交させている。これにより、高耐久を向上させることができるが、構造が複雑で、製造コストが増加してしまう。そして、この特許文献2の場合、更に上記ガイドリブを配置することが好ましい構造としており、これでは、更に、構造が複雑となり製造コストが増加することが懸念される。
なお、上記で直交、或いは、平行とあるのは、角度をもって厳密に判断されるべきものではない。より具体的には、ベルト基材や補強部材を製造する工程で発生し得る加工誤差や、ベルト基材に補強部材を接着するときの接着作業に基づいて発生する誤差などを考慮し、若干の角度差を含んだものを許容して、本願明細書では、直交、或いは、平行と称するものである。
すなわち、本願発明では上記の記載から、ベルト基材の結晶配向と、これに接着される補強部材の結晶配向とは直交することになる。そして、このように直交している構造が強度面でも好ましいのであるが、実際の加工技術を考慮すると完全に直交している構造とするのは困難であり、また若干の角度差を許容される。例えば角度6°程度までは許容できる角度誤差であり、角度誤差が6°以下の範囲内であれば後述する効果を同様に期待できる。
そして、前記熱溶融型接着剤は、ウレタン系ホットメルト接着剤、EVA(エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂)接着剤、PA(ポリアミド樹脂)接着剤及び変性オレフィン系樹脂接着剤の群から選択されものとするのが好ましい。
そして、本願発明の導電性無端ベルトに用いるベルト基材は、環状ダイスを用いた押出成形により成形されて成形時から継ぎ目のない管状(チューブ状)であって、結晶配向がベルト周方向に対して直交しているものを用いればよいので、積層型としてある従来の導電性無端ベルトと比較して低コストで製造できる。
図1(a)〜(c)は導電性無端ベルトについて示した図である。図1(a)は導電性無端ベルト1の使用状況例を模式的に示した図であり、この図で示すように、通常、導電性無端ベルト1は電子写真装置などの内部で所定位置に配置されているローラR−1、R−2間に張架されて使用される。
そして、仮に、ベルト基材10の両側に補強部材12を設けた場合、両側での位置規制する構造や、片当たり状態による蛇行規制基準を左右意図的に切り替え可能として、一端側のみへの当接負荷を軽減して、ベルト寿命を延命させる構造にすることもできる。
ホットメルト系接着剤は、化学結合による強固な接着状態を形成することができるのでベルト基材10と補強部材12とを確実に接着固定し、温度や湿度などの環境変化に十分に耐えて接着部分を安定に保持できる。これにより、走行中にベルトにかかる斜行力や、温度や湿度の変動など外的環境の変化によっても剥離を生じない。これにより耐環境に優れた、高耐久の導電性無端ベルトを実現する。
なお、上記接着層14の接着力をより確実に得るため、ベルト基材10と接着層14との間、もしくは補強部材12と接着層14との間のうちの少なくとも一方に、プライマー層16を設けるのが望ましい(図1(c)は、ベルト基材10と接着層14との間の場合を例示)。プライマー層16を設けて接着することで、化学結合による接着状態をより強固にできる。
ベルト基材10の樹脂の結晶配向は幅方向Wとほぼ平行となっている。すなわち、ベルト基材10の樹脂の結晶配向はベルト周方向CF(ベルト回転方向)と直交する状態となっている。そして、ベルト基材10の樹脂の結晶配向に対して、端部に配される補強部材12の結晶配向が直交するよう設計してある。その背景を説明する。
なお、前述したように、ここでの直交は若干の角度差を許容するものでよく、例えば角度6°程度までは許容できる角度誤差であり、角度誤差が6°以下の範囲内であれば同じ効果を期待できる。
そこで、本願発明では、導電性無端ベルト1のベルト基材10を、成形時に管状で強度が均一であるものを採用している。このように管状の樹脂は、例えば図2で示すような環状ダイス211を備えた押出成形装置200により成形される。押出成形装置200は、図示しないホッパーに収納した熱可塑性樹脂材料Pを、加熱して溶融した状態で環状ダイス211に供給する。よって、熱可塑性樹脂材料Pが環状ダイス211から管状(チューブ状)に押出される。環状ダイス211の下流側には同軸にして、マンドレル(中芯)212、引き取りロール213、及び切断装置214が順次に配備してある。切断装置214により所定幅で切断することで上記ベルト基材10とすることができる。
以下、更に、導電性無端ベルト1を構成している各部材について、順に詳述する。
上記で最も好ましい基材樹脂は、ナイロン(ポリアミド樹脂)である。ナイロンは、低コスト、かつ、高い耐屈曲疲労性、ベルトの張架力に対する耐クリープ特性に優れ、耐引き裂き強度についても良い特性を有しているからである。
高分子イオン導電剤としては、例えば、Irgastat(登録商標)P18およびIrgastat(登録商標)P22(共に、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ・インコーポレーテッド製)、ペレスタット300,303(三洋化成(株)製)、サンコノールTBX−310(三光化学工業(株)製)等が挙げられ、これらは市場で容易に入手可能である。また、カーボンブラックとしては、具体的には例えば、ケッチェンブラックやアセチレンブラック、SAF,ISAF,HAF,FEF,GPF,SRF,FT,MT等のゴム用カーボンブラック、酸化カーボンブラック等のインク用カーボンブラック,熱分解カーボンブラック等を挙げることができる。高分子イオン導電剤の添加量は、基材樹脂100質量部に対し、通常1〜500質量部、好ましくは10〜400質量部程度であり、カーボンブラックの添加量は、基材樹脂100質量部に対し、5〜30質量部程度とすることができる。
そして、ベルト基材10は、少なくとも、弾性率が1000Mpa以上で、ベルト幅方向の引裂き強度が2N以上とするのが好ましい。
なお、ベルト基材10の外表面の表面粗さとしては、好適には、JIS10点平均粗さRzで10μm以下、特に6μm以下、更には3μm以下とするのが好ましい。
補強部材12の厚さは、補強すべきベルト基材10の素材、形状により適宜調整されるが、例えばベルト基材10の厚みが0.10mm〜0.15mmであるときに、好ましくは0.05mm〜0.3mmの範囲であり、より好ましくは0.1mm〜0.2mmの範囲である。また、補強部材12の厚さを、ベルト基材10の厚みに対して、例えば50%〜100%とするのが好ましい。
このベルト製造装置20は、無端状に形成されているベルト基材10を張架する2つのローラ21R−1、21R−2が配置されている。一方のローラ11R−1は駆動源となりモータ(図示せず)に接続された駆動ローラであり、他方のローラ11R−2は従動ローラである。よって、ローラ21R−1、21R−2間に張架されたベルト基材10は、矢印AR方向へ回転される。
なお、より確実に、ベルト基材10上に補強部材12を接着するという観点から、補強部材12の表面にバフ加工を施しておくのが望ましい。これにより補強部材12の表面に微細な凹凸が形成され、物理的な投錨効果(アンカー効果)が得られて接着強度を増加させることができる。
以上により、ベルト基材10と補強部材12を、熱溶融型接着剤(ホットメルト系接着剤)からなる接着層14で接着してある本発明の導電性無端ベルト1を製造できる。図3(c)はベルト基材10上の補強部材12を拡大して示した図である。
(実施例1)
ポリアミド樹脂(ナイロン12)100質量部と、導電性材料としてのカーボンブラック20質量部とを、二軸混練機により溶融混練して、得られた混練物を環状ダイスを用いて押出成形することにより、周長600mm、幅240mm、厚み0.1mm、の寸法を有する導電性無端ベルト用のベルト基材10を得た。このように製造されるベルト基材10の結晶配向は、ベルト周方向に直交したものとなる。このベルト基材10の外周面上で補強部材12を接着する予定領域に、プライマーとして多官能性のポリイソシアネートであるバイエル製 デスモジュールREを0.002g/cm2程度にて塗布し、乾燥させて、プライマー層16を形成した。
図4に示す耐久試験装置100は、導電性無端ベルト1を張架する一対のローラ101R−1、101R−2を備えている。モータ102により矢印方向(図では、上面側が右方向)へ回転移動する。張架バネ103、103を備えて、導電性無端ベルト1に作用させる張架力を調整できる。図4では手前側の張架力を1kg、奥側の張架力を3kgに設定してある。よって、ここでは導電性無端ベルト1が奥側の位置規制部材104に片当たりすることで、蛇行防止した走行制御が実現されている。なお、ここでは図示していないが補強部材12は奥側の端部に配置されている。また、図中での符号105は、蛇行制御用のセンサである。
走行速度22m/分、試験環境として温度22℃、湿度50%で耐久走行試験を実施して、破損までの走行回数を確認して評価した。破損までの走行回数が10000回以上で合格とした。
なお、実施例および比較例で同様にプライマーを用いた。プライマーとしては、バイエル製デスモジュールREを採用し、ベルト基材の接着面に対して0.0001g/cm2〜0.005g/cm2の量を塗布した。
b)ABS樹脂フィルム:宇部興産製 商品グレード UMG ABS(登録商標)
c)PET樹脂フィルム:東レ 商品グレード ルミラS10
d)PPS樹脂フィルム:東レ 商品グレード トレリナ75μ
e)テラオカ 777 粘着テープ:(株)寺岡製作所 商品グレード 777
f)DIC−PF100H 粘着テープ:DIC(株) 商品グレード PF100H
g)エポキシ/ポリアミド:コニシ(株) 商品グレード ボンドE
h)UV硬化樹脂:アクリル/ウレタン系紫外線硬化樹脂 (株)ブリヂストン製
i)ホットメルト接着剤:日本マタイ(株) エルファン UH203
j)プライマー:バイエル製 デスモジュールRE
なお、上記実施例1と同じ構造である導電性無端ベルトについて、引き裂き強度(N/mm)を確認した。補強部材12の結晶配向がベルト周方向に対して角度0°をもって平行である場合に2.8(N/mm)という引き裂き強度が得られた。この種の導電性無端ベルトでは、通常、2.0(N/mm)以上が引き裂き強度が必要とされるので、十分な引き裂き剛性であった。
更に、補強部材12の結晶配向を意図的に2°、4°、6°そして8°と傾斜させて、引き裂き強度を測定したところ、それぞれ2.9(N/mm)、2.8(N/mm)、2.3(N/mm)そして2.0(N/mm)であった。
よって、厳密に、補強部材12の結晶配向がベルト周方向に対して角度0°をもって平行である場合を含め、その誤差角度が6°以下であれば同様の効果を得られることが分る。
10 ベルト基材
12 補強部材
14 接着層
16 プライマー層
20 ベルト製造装置
Claims (6)
- 導電性の樹脂フィルムを無端状に形成してあるベルト基材の少なくとも一面側の幅方向での端部に、ベルト周方向に沿って補強部材を配置した導電性無端ベルトであって、
前記ベルト周方向と直交する結晶配向を有している前記ベルト基材に、前記ベルト周方向と平行な結晶配向を有する前記補強部材が接着してある、ことを特徴とする導電性無端ベルト。 - 前記ベルト基材は、環状ダイスを用いた押出成形により成形されて成形時から継ぎ目のない管状であって、結晶配向がベルト周方向と直交しているものが用いられている、ことを特徴とする請求項1に記載の導電性無端ベルト。
- 前記補強部材は、ポリアミド系またはポリエステル系の樹脂フィルムである、ことを特徴とする請求項1または2に記載の導電性無端ベルト。
- 前記ベルト基材と前記補強部材とは、熱溶融型接着剤からなる接着層で接着してある、ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の導電性無端ベルト。
- 前記熱溶融型接着剤が、ウレタン系ホットメルト接着剤、EVA(エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂)接着剤、PA(ポリアミド樹脂)接着剤及び変性オレフィン系樹脂接着剤の群から選択されものである、ことを特徴とする請求項4に記載の導電性無端ベルト。
- 前記補強部材の表面にバフ加工が施されている、ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の導電性無端ベルト。
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