JPH11139522A - 高摩擦係数樹脂組成物及びそれを用いたベルト蛇行制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベルト蛇行制御装置において、テンションロ
ーラ８を支持する第３軸３の移動端部に配置されて、蛇
行したベルト１０が乗り上げることでベルト１０の寄り
を検出し、ベルト１０との間の摩擦で発生する回転トル
クによって第３軸３の移動端部を移動させ、ベルト１０
の寄りを逆方向に戻すために用いられる検知リング１２
のベルト摺接部１３の材料として、自己摩耗性及び相手
摩耗性に優れ、圧縮永久歪みが小さくて高摩擦係数が経
時的に安定した高摩擦係数樹脂組成物が得られるように
する。 【解決手段】 高摩擦係数樹脂組成物として、ＪＩＳ
Ａの硬度７０〜９０を有する熱可塑性ポリウレタン樹脂
に対し、酸化亜鉛ウィスカーを１０〜３０重量％添加し
たものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高摩擦係数樹脂組
成物、及びそれを機能部品としての検知リングのベルト
摺接部に使用したベルト蛇行制御装置に関する技術分野
に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば実開平４―６０９４６
号、実開平４―６０９１５号、実開平５―８１０１号等
の各公報に示されるように、ベルトの蛇行を検知する検
知リングを備え、この検知リングによってベルトの蛇行
状態を制御するようにしたベルト蛇行制御装置は知られ
ている。このものでは、上記検知リングは例えばベルト
を巻き掛けたテンションローラの端部に配置されてお
り、蛇行したベルトが検知リングに乗り上げることでベ
ルトの寄りを検出し、検知リングにベルトとの間の摩擦
で発生する回転トルクにより検知リングを回転させてテ
ンションローラの軸端を移動させ、ベルトの寄りを逆方
向に戻すようになっている。検知リングの形状は、ベル
トと接触するベルト摺接部の外周部にテーパ角度が与え
られたものであり、またベルト摺接部の材料は、必要な
回転トルクを発生するために高摩擦係数を有することが
求められる。

【０００３】この検知リングのベルト摺接部に用いられ
る材料として、例えばＰＰＳ樹脂（ポリフェリレンサル
ファイド樹脂）にシリコンゴムを添加した高摩擦係数タ
イプの樹脂部材を使用してもよい。しかし、蛇行制御の
制御精度を向上させるには、さらに摩擦係数の高い材料
が求められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】高摩擦係数を発生させ
るために、ベルトとの密着性に優れたエラストマー材料
の使用が考えられる。しかし、一般的に、エラストマー
材料は高摩擦係数が得られる反面、摩耗が比較的大きい
ため、表面性状が経時的に変化し、摩擦係数が不安定と
なるのは避けられない。しかも、圧縮永久歪みが大きい
ため、長時間が経過すると変形を招き、経時的に発生ト
ルクが低下するという問題がある。この耐摩耗性及び圧
縮永久歪みを改良する手段として、ガラス繊維、カーボ
ン繊維或いはチタン酸カリウムウィスカーを強化材とし
て添加する方法がある。しかし、その場合、強化材が硬
いので、相手のベルトの摩耗を促進させてしまうという
新たな問題が生じる。

【０００５】このように、高摩擦係数材料において、摩
擦係数の経時安定性、自己摩耗性、相手摩耗性の全てを
同時に満足することができないのが現状である。特に、
検知リングにおいては、その外周部がベルトと常に摺接
しているため、高い耐摩耗性が必要となる。

【０００６】この発明は斯かる点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、自己摩耗性及び相手摩耗性に優れ、圧
縮永久歪みが小さくて高摩擦係数が経時的に安定して得
られる高摩擦係数樹脂組成物及びそれを検知リングとし
て用いたベルト蛇行制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明では、高摩擦係数樹脂組成物は、
ＪＩＳ Ａの硬度７０〜９０を有する熱可塑性ポリウレ
タン樹脂に対し、酸化亜鉛ウィスカーが１０〜３０重量
％添加されている構成とした。

【０００８】上記酸化亜鉛ウィスカーはチタン酸カリウ
ムウィスカーと同様に、ガラス繊維やカーボン繊維より
も微細なウィスカーであるが、チタン酸カリウムウィス
カーが針状結晶であるのに対して、酸化亜鉛ウィスカー
は３次元に延びた４つの脚部を有する形状をしているの
で、この酸化亜鉛ウィスカーを樹脂材料に添加すること
で、補強効果が発現されて耐摩耗性が向上する。

【０００９】上記酸化亜鉛ウィスカーの添加量は、１０
重量％未満であると、耐摩耗性向上の効果が小さくなる
一方、３０重量％を越えると、組成物の硬度が高くなり
過ぎ、摩擦係数が低下してしまうので、１０〜３０重量
％の範囲が必要である。

【００１０】また、一般的に、摺接材料に対し、ガラス
繊維やカーボン繊維を強化材として用いた場合、材料の
耐摩耗性は向上するが、その一方で相手材を攻撃して大
きく摩耗させてしまうことが生じる。また、チタン酸カ
リウムウィスカーについても、程度は小さいが同様の傾
向を持つ。しかし、この発明のように、酸化亜鉛ウィス
カーを使用すると、その酸化亜鉛ウィスカー特有の性質
として、酸化亜鉛ウィスカー自体の硬度が低く、しかも
相手材への攻撃性が低いため、相手材を摩耗させる働き
が極めて小さくなる。よって材料の耐摩耗性が向上して
も、相手材の摩耗は殆ど生じない。

【００１１】また、酸化亜鉛ウィスカーは３次元の形状
であるため、樹脂の流動による繊維の配向の乱れが少な
く、組成物の摩擦特性は安定している。

【００１２】使用する熱可塑性ポリウレタン樹脂の硬度
（酸化亜鉛ウィスカー添加前の硬度）は、ＪＩＳ Ａの
硬度で７０〜９０の範囲が必要である。すなわち、硬度
７０未満のポリウレタン樹脂では、ウィスカーによる補
強効果が小さく、耐摩耗性が十分に得られない一方、硬
度９０を越えると、ポリウレタン樹脂単独でも摩擦係数
が低くなり、必要な摩擦係数を得られないからである。

【００１３】請求項２の発明では、上記請求項１の高摩
擦係数樹脂組成物を、ベルト蛇行制御装置においてベル
ト蛇行を検知する検知リングとして用いる。

【００１４】すなわち、この発明では、複数のローラ間
に掛け渡されて走行するベルトの蛇行を制御するように
したベルト蛇行制御装置として、上記少なくとも１つの
ローラの軸端部にローラに対し相対回転可能に取り付け
られ、蛇行するベルトが乗り上げるベルト摺接部を有し
ていて該ベルト摺接部へのベルト乗上げにより回転駆動
される検知リングと、この検知リングの回転によって上
記ローラの軸端部を他のローラの軸端部に対し相対移動
させて上記ベルトを検知リングから離れる方向に蛇行さ
せる蛇行切換制御手段とを備え、上記検知リングのベル
ト摺接部は、ＪＩＳ Ａの硬度７０〜９０を有する熱可
塑性ポリウレタン樹脂に酸化亜鉛ウィスカーを１０〜３
０重量％添加してなる高摩擦係数樹脂組成物で構成され
ていることを特徴としている。

【００１５】この構成によれば、蛇行するベルトが検知
リングのベルト摺接部に乗り上げて検知リングがローラ
と同じ方向に回転すると、この検知リングの回転に伴
い、蛇行切換制御手段により上記ローラの軸端部が他の
ローラの軸端部に対し相対移動して、上記ベルトが検知
リングから離れる方向に蛇行する。つまり、ベルトが検
知リングに対し接近する方向及び離れる方向に交互に蛇
行しながら走行する。

【００１６】そのとき、上記検知リングのベルト摺接部
が、上記請求項１の発明と同じ高摩擦係数樹脂組成物、
すなわちＪＩＳ Ａの硬度７０〜９０を有する熱可塑性
ポリウレタン樹脂に酸化亜鉛ウィスカーを１０〜３０重
量％添加してなる樹脂組成物であるので、ベルト摺接部
とその相手材であるベルトとの間の摩擦係数を長期間に
亘り高く保つとともに、双方の耐摩耗性を向上させるこ
とができ、検知リングのベルト摺接による回転トルクを
安定確保してベルト蛇行制御装置の制御精度の長期間に
亘る向上維持を図ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図２及び図３は本発明の実施形態
に係るベルト蛇行制御装置を示し、１は水平に配置され
た第１軸、２は第１軸１の水平方向の側方に水平に配置
された第２軸、３は第１及び第２軸１，２間の上方に第
１軸１と平行に配置された第３軸であって、第１軸１は
移動不能に固定支持されている。一方、第２軸２は、第
１軸１と非平行状態、つまりその一端部（図２の右側端
部）が水平面に対し上下方向に所定距離だけずれた状態
で移動不能に固定支持されている。また、第３軸３は基
本的に第１軸１と平行に配置されているが、その第２軸
２の一端部に対応する一端部（図２の右側端部）が第１
軸１から離れるに連れて水平面に対し斜め下側に向かう
Ｘ方向に所定距離だけ移動可能に支持されている。

【００１８】上記第１軸１上には駆動ローラ６が回転可
能に支持され、この駆動ローラ６は図外の駆動モータに
より駆動されて回転する。また、第２軸２上には従動ロ
ーラ７が、また第３軸３上にはテンションローラ８がそ
れぞれ回転可能に支持され、これら３つのローラ６〜８
に例えばプリンタ用転写ベルト等を構成する広幅の平ベ
ルト１０が巻き掛けられており、駆動モータによる駆動
ローラ６の駆動回転によってベルト１０を３つのローラ
６〜８間で走行させるようになっている。

【００１９】上記第３軸３の移動端部（図２の右側端
部）には検知リング１２がテンションローラ８に僅かな
間隙をあけた状態で回転可能、つまりテンションローラ
８に対し相対回転可能に取り付けられている。この検知
リング１２は、図１に示すように、テンションローラ８
側に位置していて、蛇行するベルト１０が乗り上げるベ
ルト摺接部１３と、テンションローラ８と反対側に位置
する駆動部１４とが一体に形成されたもので、上記ベル
ト摺接部１３は、そのテンションローラ８側の端部の外
径がテンションローラ８と同じ外径に、また駆動部１４
側の端部の外径がテンションローラ８よりも大きな外径
にそれぞれ設定されていて、テンションローラ８側から
駆動部１４側に向かって外径が大きくなる断面テーパ形
状に形成されており（テーパ角θは例えばθ＝２°）、
このベルト摺接部１３へ蛇行するベルト１０が寄って乗
り上げることで、検知リング１２が回転駆動される。

【００２０】一方、駆動部１４は全体に亘り同じ外径を
有する円柱状のもので、その外周の上端部にはワイヤ部
材１６（又は紐部材でもよい）の一端部が取付固定され
ている。このワイヤ部材１６は、駆動部１４外周におい
て駆動ローラ６側の半部に巻き付けられた後、その他端
部が上記Ｘ方向に延びて図外の固定体に連結固定されて
おり、ワイヤ部材１６により、上記検知リング１２の回
転に伴い、テンションローラ８を支持する第３軸３の一
端部（移動端部）を他のローラ６，７の軸１，２の一端
部に対し相対移動させてベルト１０を検知リング１２か
ら離れる方向に寄せるように蛇行させる蛇行切換制御手
段が構成されている。

【００２１】そして、上記第２軸２の軸心の第１軸１に
対するずれによってベルト１０を走行時に第３軸３上の
検知リング１２側に寄せ、このベルト１０の幅方向の一
端部を検知リング１２のベルト摺接部１３に乗り上げさ
せて検知リング１２を図３で反時計回り方向に回転さ
せ、図４に示す如く、検知リング１２の駆動部１４でワ
イヤ部材１６を巻き取って、検知リング１２を支持する
第３軸３の移動端部をＸ方向に移動させることで、第３
軸３の軸心を第１軸１に対し非平行状態に変位させてベ
ルト１０を検知リング１２と反対側に寄せ、これらのベ
ルト１０の検知リング１２側及び検知リング１２と反対
側への各寄り動作をバランスさせながらベルト１０を走
行させるようにしている。

【００２２】本発明の特徴は、上記検知リング１２にお
けるベルト摺接部１３の材料にある。すなわち、このベ
ルト摺接部１３には高摩擦係数樹脂組成物が用いられ、
その組成物は、ＪＩＳ Ａの硬度７０〜９０を有する熱
可塑性ポリウレタン樹脂に対し、酸化亜鉛ウィスカーが
１０〜３０重量％添加されてなるものである。

【００２３】上記酸化亜鉛ウィスカーの添加量は、１０
重量％未満であると、ベルト摺接部１３の耐摩耗性向上
の効果が小さくなる一方、３０重量％を越えると、ベル
ト摺接部１３の硬度が高くなり過ぎて摩擦係数が低下し
てしまうので、１０〜３０重量％の範囲が必要である。

【００２４】また、熱可塑性ポリウレタン樹脂の硬度
は、ＪＩＳ Ａの硬度７０未満では、ウィスカーによる
補強効果が小さくて耐摩耗性が十分に得られない一方、
硬度９０を越えると、ポリウレタン樹脂単独でも摩擦係
数が低くなり、ベルト１０の乗上げ時に検知リング１２
に必要な回転トルクが得られないので、ＪＩＳ Ａの硬
度で７０〜９０の範囲が必要である。

【００２５】したがって、この実施形態においては、駆
動モータによる駆動ローラ６の回転によってベルト１０
が３つのローラ６〜８間を走行すると、そのベルト１０
の寄りによって幅方向の一端部が検知リング１２のベル
ト摺接部１３に乗り上げ、このベルト摺接部１３とベル
ト１０との間の摩擦で発生する回転トルクによって検知
リング１２が回転して、その駆動部１４によるワイヤ部
材１６の巻取りによりテンションローラ８（第３軸３）
の移動端部がＸ方向に移動し、ベルト１０の寄りが逆方
向に戻され、以上の動作を繰り返す。

【００２６】そのとき、上記検知リング１２のベルト摺
接部１３は、ＪＩＳ Ａの硬度７０〜９０を有する熱可
塑性ポリウレタン樹脂に酸化亜鉛ウィスカーが１０〜３
０重量％添加されている高摩擦係数樹脂組成物からなる
ものであるので、ベルト１０から検知リング１２に回転
トルクを与えるのに十分な高い摩擦係数が得られる。

【００２７】また、上記熱可塑性ポリウレタン樹脂に添
加される酸化亜鉛ウィスカーは、ガラス繊維やカーボン
繊維よりも微細であるとともに、針状結晶であるチタン
酸カリウムウィスカーとは異なって３次元に延びた４つ
の脚部を有する形状をしているので、この酸化亜鉛ウィ
スカーの添加により熱可塑性ポリウレタン樹脂に対する
補強効果が良好に発現され、検知リング１２のベルト摺
接部１３の耐摩耗性を向上させることができる。

【００２８】また、上記酸化亜鉛ウィスカー特有の性質
として、その酸化亜鉛ウィスカー自体の硬度が低い上
に、さらに相手材への攻撃性が低い性質があり、この特
性を持つ酸化亜鉛ウィスカーを強化材として使用してい
るので、相手材たるベルト１０を摩耗させる働きは極め
て小さくなる。このため、検知リング１２のベルト摺接
部１３の耐摩耗性を向上させつつ、そのベルト１０に対
する摩耗をも大きく抑制することができる。

【００２９】さらに、上記酸化亜鉛ウィスカーは３次元
の形状であるので、ポリウレタン樹脂の流動による繊維
の配向の乱れが少なく、検知リング１２による安定した
摩擦特性が得られる。

【００３０】以上のことから、検知リング１２のベルト
摺接部１３の自己摩耗性及び相手摩耗性をいずれも高め
るとともに、圧縮永久歪みを小さくして高摩擦係数を経
時的に安定して得ることができる。よって、ベルト蛇行
制御装置の制御精度を長期間に亘り安定して高めること
ができる。

【００３１】

【実施例】次に、具体的に実施した実施例について説明
する。実施例１〜３及び比較例１〜６として、検知リン
グにおけるベルト摺接部の材質を変更し、走行試験機に
よりベルト蛇行制御装置におけるベルト走行精度、検知
リング、ベルトの摩耗、摩擦係数の比較を行った。尚、
ベルトの材質はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート樹
脂）、厚さは０．１ｍｍ、幅は２７０ｍｍ、ローラの径
は１６ｍｍであった。また、試験条件として、ベルト周
速度は１５０ｍｍ／ｓｅｃ、ベルト張力の付与のための
バックテンションは５．９Ｎ（０．６ｋｇｆ）、ベルト
走行時間は４時間、検知リングのベルト摺接部のテーパ
角θはθ＝２°であった。

【００３２】実施例１〜３及び比較例１〜６についての
具体的構成及びその試験結果を表１に示す。表１中の
「検知リング摩耗」の項における評価は以下の結果を示
している。 優：殆ど摩耗なし。 良：若干摩耗あるが表面は平坦である。 不可：著しく摩耗し表面に段差ができている。 また、「ベルト摩耗」の項における評価は以下の結果を
示している。 優：殆ど摩耗なし。 良：若干摩耗あるが形状に変化なし。 不可：著しく摩耗し端部がささくれている。 また、「ベルト蛇行量」は２５μｍ以下を合格とする。

【００３３】

【表１】

【００３４】この表１から、酸化亜鉛ウィスカーの添加
量を１０〜３０重量％にした実施例１〜３では、熱可塑
性ポリウレタン樹脂にガラス繊維、カーボン繊維、チタ
ン酸カリウムウィスカーをそれぞれ添加した比較例４〜
６に比べ検知リング及びベルトの双方の摩耗をいずれも
大きく低減できること、酸化亜鉛ウィスカーの添加量を
４０重量％にした比較例３やＰＰＳ樹脂にシリコンゴム
を添加した比較例１よりもさらに高い摩擦係数が長時間
経過後も安定して得られることが判る。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明の
高摩擦係数樹脂組成物によると、ＪＩＳ Ａの硬度７０
〜９０を有する熱可塑性ポリウレタン樹脂に対し、酸化
亜鉛ウィスカーを１０〜３０重量％添加したものとした
ことにより、自己摩耗性や相手摩耗性に優れるととも
に、高摩擦係数が経時的に安定した高摩擦係数樹脂組成
物が容易に得られる。

【００３６】請求項２の発明によると、上記請求項１の
高摩擦係数樹脂組成物をベルト蛇行制御装置の検知リン
グにおけるベルト摺接部として使用することで、そのベ
ルト蛇行制御装置の長期間に亘る制御精度の向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係るベルト蛇行制御装置
の要部を示す正面図である。

【図２】ベルト蛇行制御装置の全体構成を概略的に示す
斜視図である。

【図３】ベルト蛇行制御装置の全体構成を概略的に示す
側面図である。

【図４】ベルト蛇行制御装置の作動を示す拡大側面図で
ある。

【符号の説明】

１０ ベルト １２ 検知リング １３ ベルト摺接部 １６ ワイヤ部材（蛇行切換制御手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＪＩＳ Ａの硬度７０〜９０を有する熱
   可塑性ポリウレタン樹脂に対し、酸化亜鉛ウィスカーが
   １０〜３０重量％添加されていることを特徴とする高摩
   擦係数樹脂組成物。
2. 【請求項２】 複数のローラ間に掛け渡されて走行する
   ベルトの蛇行を制御するようにしたベルト蛇行制御装置
   であって、 上記少なくとも１つのローラの軸端部にローラに対し相
   対回転可能に取り付けられ、蛇行するベルトが乗り上げ
   るベルト摺接部を有していて該ベルト摺接部へのベルト
   乗上げにより回転駆動される検知リングと、 上記検知リングの回転によって上記ローラの軸端部を他
   のローラの軸端部に対し相対移動させて上記ベルトを検
   知リングから離れる方向に蛇行させる蛇行切換制御手段
   とを備え、 上記検知リングのベルト摺接部は、ＪＩＳ Ａの硬度７
   ０〜９０を有する熱可塑性ポリウレタン樹脂に酸化亜鉛
   ウィスカーを１０〜３０重量％添加してなる高摩擦係数
   樹脂組成物で構成されていることを特徴とするベルト蛇
   行制御装置。