JPH07266422A - 超音波融着によるシート接合方法 - Google Patents

超音波融着によるシート接合方法

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JPH07266422A
JPH07266422A JP6060518A JP6051894A JPH07266422A JP H07266422 A JPH07266422 A JP H07266422A JP 6060518 A JP6060518 A JP 6060518A JP 6051894 A JP6051894 A JP 6051894A JP H07266422 A JPH07266422 A JP H07266422A
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ultrasonic
sheets
thickness
metal sheet
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Taneyasu Enomoto
殖安 榎本
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Fuji Xerox Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波融着装置における超音波ホーン１と被
融着部材載置台２の間に接合したい熱融着性シート３の
端部どうしを重ね合わせて載置し、その重ね合わせた部
分Ｗに超音波ホーンによる超音波エネルギーと圧力を加
えることによって、その重ね合わせ部分を溶融して接合
するシート接合方法において、部分的に厚さの異なる
（相対的に薄い）接合部６ａが得られるシート接合を簡
便にかつ効率良く行うことができるようにする。 【構成】 上記のシート接合方法において、熱融着性シ
ート３を重ね合わせた部分Ｗの所定の一部分に金属シー
ト４を重ね合わせた後に、超音波ホーンによる超音波融
着を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、接合したい熱融着性シ
ートを超音波融着により接合するシート接合方法に係
り、特に、１枚の熱融着性シートの両端部を接合してな
るエンドレス状のシートベルトを製造する際に好適な超
音波融着によるシート接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、複数の感光体と転写器との間でト
ナー像が転写される転写材（複写用紙、印刷用紙、ＯＨ
Ｐフィルム等）を搬送するカラー画像形成装置用の転写
材搬送装置においては、その表面に上記転写材を担持し
て搬送可能なエンドレス状の転写材搬送ベルトを使用す
るものがある。このような転写材搬送ベルトを用いたカ
ラー画像形成装置としては、例えば、多重転写型レーザ
プリンタ等が知られている。この転写材搬送ベルト１０
１は、図６に示すように、所定数の支持ローラ１０２に
張架された状態で所定方向に回転駆動されるよう転写材
搬送装置に組み込まれており、転写材搬送ベルト１０１
に沿って配置された４個の感光体ドラムＫ1、Ｋ2、
Ｋ3、Ｋ4上でそれぞれ形成された各色のトナー像を転写
するための１つの転写材Ｐをそのベルト表面に担持して
搬送し、転写材Ｐの表面に各感光体ドラムからの各トナ
ー像を順次重ねて転写させるという役目を果たしてい
る。なお、図中符号Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4はレーザ走査
系、Ｇ1、Ｇ2、Ｇ3、Ｇ4は異なる色トナー（シアン，マ
ゼンダ，イエロー，黒）をそれぞれ備えた現像器を示
す。
【０００３】さて、この種の転写材搬送ベルトは、所定
の長さ及び幅を有する１枚の熱融着性シートの両端部を
融着して接合することによりエンドレス状に形成される
もので、従来においては一般に超音波融着装置を用いて
製造されている。すなわち、超音波融着装置における超
音波ヘッドと被融着部材載置台（アンビル）の間に、１
枚の熱融着性シートの両端部を重ね合わせて載置し、そ
の重ね合わせ部分に超音波ヘッドから超音波を加えなが
ら加圧することによって、その重ね合わせ部分を溶融し
て接合するという手法（超音波融着）により製造されて
いる。このような超音波融着により転写材搬送ベルトを
製作するに当たっては、通常厚さが５０〜２００μｍ程
度の熱融着性シート（フィルム）が使用されるが、例え
ば、厚さ７５μｍの熱融着性シートを接合した場合には
その接合部の厚さが約１００μｍで、引っ張り強さが６
Ｋｇｆ／ｃｍの接合品質のものが得られる。
【０００４】ところで、前記のカラー画像形成装置にお
いては、転写材Ｐは転写材搬送ベルト１０１によって搬
送される間に、複数の感光体ドラムと転写器との間で４
色のトナー像が順次転写されてフルカラー画像が形成さ
れるが、このとき転写材搬送ベルトにスピード変動が起
こるとフルカラー画像が良好に転写形成されない、すな
わち、トナー像が転写材Ｐのずれた位置に転写されてし
まうという不具合が生じる。そこで、かかる問題を解消
するために、図６と図７に示すように転写材搬送ベルト
１０１の幅方向の所定の位置において該搬送ベルト１０
１を狭持する状態で搬送速度検出用のエンコーダロール
１０３及びバックアップロール１０４を配設し、そのエ
ンコーダロール１０３のロール軸１０５に取り付けたエ
ンコーダ１０６により転写材搬送ベルト１０１のスピー
ドの監視を行うようにしている。図７中１０７は支持フ
レームを示す。
【０００５】しかしながら、このスピード監視用のエン
コーダロール１０３を設けている場合、転写材搬送ベル
ト１０１の接合部の厚みが９５μｍを越えると、そのエ
ンコーダロールがベルト接合部の段差部を通過する際
に、転写材搬送ベルトにスピード変動を起こさせるとい
う欠点がある。そのため、接合部の厚みが約１００μｍ
である前記転写材搬送ベルトの場合には、エンコーダロ
ール通過時に発生するベルトのスピード変動がフルカラ
ー画質の許容値を越えてしまい、その結果、転写材に鮮
明なフルカラー画像を転写することができないという問
題があった。
【０００６】そこで、このような問題点を解決するため
本出願人は、エンコーダロールとバックアップの挟持部
に相当する転写材搬送ベルトの接合部部分の厚さを他の
接合部分の厚さよりも薄く形成することができる転写材
搬送ベルトの製造方法を提案している（特開平５−１３
９５６３号公報）。この製造方法は、前記したような超
音波融着装置を用いてシート接合する際に、被融着部材
載置台の上面所定部分に他の部分よりも突出した所定面
積の突出平面部分を形成した超音波融着装置を使用し、
熱融着性シートの重ね合わせ部分の所定の一部分を上記
の突出平面部分に合致させるようにして載置した状態で
超音波融着を行うことにより、その突出平面部分に対応
した重ね合わせ部分を他の重ね合わせ部分に比べて薄く
接合するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被融着
部材載置台に突出平面部分を形成した超音波融着装置を
用いてシート接合を行う方法は、同一条件の転写材搬送
ベルトだけを量産する場合には特に問題がないものの、
例えば、薄くしたい接合部の位置、接合するシートの厚
み等の条件が異なる転写材搬送ベルトを製作する場合に
は、その各条件に適合するよう突出平面部分の形成位置
やその厚さ等を設定変更した被融着部材載置台に交換す
る等の大がかりな作業が必要となり、生産性が悪いとい
う問題であった。また、被融着部材載置台を複数種揃え
る必要があるため生産コストのアップを招くという問題
があった。
【０００８】なお、接合部の厚さを一部分だけ薄くする
ための方法として、上記した超音波融着によりシート接
合した後、その接合部の厚みを薄くしたい部分をエメリ
ーペーパー等による研磨加工する方法も考えられるが、
その加工厚みのコントロールが難しく生産性も悪いた
め、有効な手段ではない。
【０００９】本発明の目的は、部分的に厚さの異なる
（相対的に薄い）接合部が得られるシート接合を簡便に
かつ効率良く行うことができる超音波融着によるシート
接合方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の超音波融着によるシート接合方法は、超音
波融着装置における超音波ホーンと被融着部材載置台の
間に接合したい熱融着性シートの端部どうしを重ね合わ
せて載置し、その重ね合わせた部分に超音波ホーンによ
る超音波エネルギーと圧力を加えることによって、その
重ね合わせ部分を溶融して接合するシート接合方法にお
いて、上記熱融着性シートを重ね合わせた部分の所定の
一部分に金属シートを重ね合わせた後に、超音波ホーン
による超音波融着を行うことを特徴とするものである。
【００１１】このような技術的手段において、金属シー
トは、相対的に薄くしたい接合部の厚さや面積、さらに
は形状等に応じて、そのシート厚さ、サイズ、形状等の
条件が適宜設定される。
【００１２】この金属シートを熱融着性シートの重ね合
わせ部の所定の一部分に重ね合わせるに当たっては、金
属シートをその重ね合わせ部の所定位置に載置し、適宜
の固定用治具等により固設すればよい。なお、金属シー
トは通常、熱融着性シートの重ね合わせ部の上面、即ち
熱融着性シートの超音波ホーン側の位置に重ねるように
して載置するが、重ね合わせ部の下面、即ち熱融着性シ
ートの被融着部材載置台側の位置に設置してもよい。
【００１３】また、本発明においては、上記の金属シー
トと同時に接合部の平坦性確保用の金属シートを併用し
てもよい。すなわち、熱融着性シートの重ね合わせ部上
にその重ね合わせ部全体を覆う面積からなる平坦性確保
用の金属シートを載置し、その金属シート上に接合部の
厚さを部分的に薄くするための金属シートを所定位置に
載置した状態で、超音波融着を行う。
【００１４】この場合、接合部の厚さを部分的に薄くす
るための金属シートは、平坦性確保用の金属シートの上
面又は下面のいずれ側に配置してもよいが、好ましくは
上面側に配置させる。そして、両金属シートどうしは予
め接合しておくことが望ましく、その場合の接合手段と
してはスポット溶接やプラズマアーク溶接、または粘着
テープ等による接合等を適用することができる。
【００１５】上記のように金属シートを併用して接合を
行った場合、接合部を部分的に薄くすることができると
共に接合部全体の平滑性を確保することができる。しか
も、金属シートを平坦性確保用の金属シートに接合して
おけば、その金属シート用の固定用手段が不要となる。
【００１６】
【作用】本発明方法によれば、基本的に超音波ホーンと
接合すべき熱融着性シートの重ね合わせ部分との間に金
属シートを部分的に介在させた状態で、超音波ホーンに
よる超音波振動及び圧力が加えられることにより、シー
トの重ね合わせ部分全体がその超音波振動によって発生
した摩擦熱によりお互いに溶融して接合される一方、金
属シートを重ね合わせた部分だけ超音波ホーンによる押
し込み量が金属シートの厚み分増加するため、部分的に
接合部の厚みが薄いシート接合がなされる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。図１〜図４は本発明の一実施例を示
すもので、図１は超音波融着によるシート接合方法の実
施状態を、図２はシートの接合状態を、図３は得られた
接合シートを、図４は使用する超音波融着装置の全体構
成をぞれぞれ示すものである。
【００１８】この実施例では、図４に示すような超音波
融着装置を用いてシートの接合を行った。まず、超音波
融着装置における超音波ホーン１と対向する被融着部材
載置台２の上面に、接合すべき熱融着性シート３，３’
の端部どうしを重ね合わせて載置した後、その重ね合わ
せ部分Ｗの上に接合部を部分的に薄くするための金属シ
ート４を接合して取り付けた金属シート５を重ね合わせ
て載置する。金属シート５は接合部の平坦性を確保する
ためのものであり、この金属シート５と上記金属シート
４とは粘着テープ等により接合されている。
【００１９】次いで、この状態で超音波ホーン１を駆動
させて超音波融着を行う。すなわち、図１や図４に示す
ように、被融着部材載置台２の上方にある超音波ホーン
１を、不図示のエアー供給源から電磁バルブ１０を通っ
て供給されるエアーを上昇用精密レギュレータ１１及び
下降用精密レギュレータ１２でコントロールすることに
よって矢印Ａ方向に上下動するシリンダー１３を駆動し
て下降させることにより、金属シート５のみ若しくは金
属シート４及び５を一定の圧力で押圧する。そして、超
音波駆動信号発生器１４からの駆動信号を超音波ホーン
駆動回路１５に与えることによって、超音波ホーン１に
より金属シート４、５を介して上記熱融着性シート３，
３’の重ね合わせ部分Ｗに摩擦熱を発生させて溶融しお
互いを接合させる。これと同時に、１軸テーブルコント
ローラ１６からのコントロール信号をアクチェータ１７
に与えて１軸テーブル１８を矢印Ｂ方向に移動させるこ
とにより、超音波ホーン１による超音波融着を熱融着性
シート３，３’の重ね合わせ部分Ｗの幅方向に沿って連
続的に行う。なお、これらの一連のシーケンスはメイン
コントローラ１９により実行される。
【００２０】このとき、図２に示すように、熱融着性シ
ート３，３’の接合部（重ね合わせ部Ｗ）の厚さは、超
音波ホーン１の下降圧力と超音波振動の振幅下限位置に
起因する押し込み量Ｆと金属シート４，５のシート厚さ
に起因する押し込み量Ｐとで定まる。そして、上記超音
波ホーン１の押し込み量Ｆは一定であるため、この超音
波ホーン１が矢印Ｂ方向に移動して連続的に超音波融着
が行われることにより、金属シート４のある部分のみが
その他の部分（金属シート５のみの部分）に比べてその
シート４の厚さ分だけ接合厚みが薄くなる。
【００２１】このようにして、図３に示すように、部分
的に厚みの薄い接合部６を有する接合シートが得られ
る。図中、６ａが厚みの薄い接合部を示す。
【００２２】次に、下記のような条件で超音波融着によ
るシート接合を行い、得られ接合シートにおける接合部
の厚さを測定した。熱融着性シート３として厚さ７５μ
ｍ、シート幅１２０ｍｍのものを使用し、図５に示すよ
うに０．３ｍｍの重ね幅Ｗで重ね合わせた。金属シート
４として厚さ２０μｍ、幅１３ｍｍ、長さ３５ｍｍのシ
ートを、金属シート５として厚さ８０μｍ、幅１３ｍｍ
のサイズのシートを使用した（金属シート４、５はいず
れもＲＩＫＥＮＳＯＫＵＨＡＮ．ＣＯ．ＬＴＤから市販
されている炭素鋼製のシックネス・ゲージである）。金
属シート４は図５中に示すような位置に重ね合わせて載
置した。また、超音波融着装置としては市販されている
ブランソン製９２０Ｍを使用し、下記の融着条件でシー
ト接合を行った。
【００２３】「融着条件」 超音波の振幅幅 ：５７μｍ 超音波の振動数 ：２０ＫＨｚ ホーンの材質 ：チタン ホーンの移動速度：１７ｍｍ／ｓｅｃ ホーンの圧力 ：１．８Ｋｇｆ
【００２４】得られた接合シートの接合部の厚さについ
ては、デジタルマイクロメータ（株式会社三豊製：Ｎ
ｏ．３９８−５１１Ｎ）を用い、図５に示すような測定
地点ｔ 1〜ｔ5（各間隔２４ｍｍ）での接合部厚さをそれ
ぞれ測定した。その結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】この結果から、本実施例の接合方法によれ
ば超音波融着により部分的に接合部厚さが異なるシート
接合を簡便に行うことができることが確認された。ま
た、得られた接合シートの接合部は平坦性に優れたもの
であった。
【００２７】なお、前記実施例では金属シート５を併用
した例を挙げたが、金属シート４のみを使用してシート
接合を行った場合であっても同様の効果が得られる。
【００２８】また、この方法により、例えば前記したエ
ンドレス状の転写材搬送ベルトを作成した場合には、そ
の接合厚さが薄い接合部部分をエンコーダロールが通過
するようにすれば、その通過により搬送ベルトにスピー
ド変動が生じる虞れはない。そして、その転写材搬送ベ
ルトを用いてカラー画像形成装置の搬送装置を構成する
ことにより、前記したような搬送スピード変動により生
じる画質低下を抑制することが可能となる。なお、本発
明の接合方法は、上記のような転写材搬送ベルトの作成
に適用した場合に有益であるが、この以外にも、他の搬
送ベルトの製作や、２枚のシートの接合等に際しても幅
広く適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
熱融着性シートの重ね合わせ部分の薄く接合したい部分
に金属シートを重ね合わせた後に超音波融着を行うだけ
で、部分的に接合厚さが薄い接合部を有するシート接合
を簡便にかつ効率良く行うことができる。このため、例
えば、シート厚が異なったり或いは薄い接合部の形成位
置が異なったりするシートを接合する場合であっても、
その異なる条件に応じて金属シートを交換して使用する
だけで対応することができ、生産性に優れている上、製
造コストのアップを招くことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に係るシート接合方法の実
施状態を示す一部切欠斜視図である。
【図２】 シート接合の状態を説明するための要部断面
図である。
【図３】 得られた接合シートを示す要部斜視図であ
る。
【図４】 超音波融着装置の全体構成を示す模式図であ
る。
【図５】 本実施例における接合条件を説明するための
斜視図である。
【図６】 転写材搬送ベルトを用いるカラー画像形成装
置の全体構成を示す概略図である。
【図７】 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【符号の説明】 １…超音波ホーン、２…被融着部材載置台、３，３’…
熱融着性シート、４…金属シート、６…接合部、Ｗ…重
ね合わせ部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超音波融着装置における超音波ホーンと
    被融着部材載置台の間に接合したい熱融着性シートの端
    部どうしを重ね合わせて載置し、その重ね合わせた部分
    に超音波ホーンによる超音波エネルギーと圧力を加える
    ことによって、その重ね合わせ部分を溶融して接合する
    シート接合方法において、 上記熱融着性シートを重ね合わせた部分の所定の一部分
    に金属シートを重ね合わせた後に、超音波ホーンによる
    超音波融着を行うことを特徴とする超音波融着によるシ
    ート接合方法。
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