(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のクリールから第１の繊維を引き出し、
引き出された前記第１の繊維を第１の液体エラストマーを通過させて前記第１の液体エラストマーに浸漬させ、
浸漬された前記第１の繊維をマンドレルのまわりに巻きつけ、
巻きつけられた前記第１の繊維を硬化し、
第２のクリールから第２の繊維を引き出し、
引き出された前記第２の繊維を第２の液体エラストマーを通過させて前記第２の液体エラストマーに浸漬させ、
浸漬された前記第２の繊維を前記マンドレルと硬化された前記第１の繊維のまわりに巻きつけ、
巻きつけられた前記第２の繊維を硬化する、
多層を有するフレキシブルベルトの製造方法。
【請求項２】
前記第１の液体エラストマーは、シリコンポリマーを含む、請求項１記載の多層を有するフレキシブルベルトの製造方法。
【請求項３】
前記第１の液体エラストマーは、ウレタンを含む、請求項１記載の多層を有するフレキシブルベルトの製造方法。
【請求項４】
前記第１の繊維は、芳香族ポリアミド繊維である、請求項１記載の多層を有するフレキシブルベルトの製造方法。
【請求項５】
前記第１の液体エラストマーは、フッ化ビニリデン及びヘキサフルオロプロピレンの液体フルオロエラストマを含む、請求項１記載の多層を有するフレキシブルベルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフレキシブルベルトに関する。更に詳細には、１つ又はそれ以上の液体エラストマーで被覆された繊維から製造されるフレキシブルベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
電子写真式印刷は良く知られており、原稿を複写又は印刷するのに一般的に使用される方法である。電子写真式印刷は、実質的に均一に帯電した受光体上へ所望の原稿の光像表示を露光することによって実行される。その光像に応答して受光体は放電し、所望の原稿の静電潜像が受光体表面に形成される。次にトナー粒子が潜像上に付着され、トナー像を形成する。トナー像は次に、受光体から用紙などの受容基体へ転写される。転写されたトナー像は次に受容基体へ定着される。次に受光体表面は残留現像材料のクリーニングが行われ、別の画像の生成に備えて再帯電される。
【０００３】
多くの電子写真式プリンタはフレキシブルベルトを使用する。例えば、露光はフレキシブルベルト受光体上で実行されることが多く、転写はフレキシブル転写ベルトの使用を必要とすることが多く、定着はフレキシブル定着ベルトを用いて実行されることが多い。フレキシブルベルトには、継ぎ目有り又は継ぎ目無しの２つのタイプがある。継ぎ目有りベルトは、縫合、鋼線締結、ステープル、又は接着などによって、ウェブ材料の両端部を繋ぎ合わせて製造される。継ぎ目無しベルトは、典型的には、連続的な無端層を生成する比較的複雑なプロセスを用いて製造される。一般的に、継ぎ目無しベルトは同等の継ぎ目有りベルトよりも通常かなり高価である（５〜７倍）。継ぎ目有りベルトは比較的コストが低いが、継ぎ目は「バンプ（突部）」をもたらし、これはベルトの電気的及び機械的動作を妨害することがある。例えば、継ぎ目有りベルトが受光体であれば、継ぎ目は露光及びトナー付着プロセスを妨害する可能性があり、その結果、劣化した最終画像をもたらす。継ぎ目領域が露光されないようにプリンタの動作を同期させることが可能であるが、このような同期構造はプリンタを高価に、複雑にする。更に、同期させたとしても、過度のクリーナブラシの摩耗及び機械的振動など、継ぎ目のバンプに関する機械的な問題はなお存在する。従って、低コストの継ぎ目無しベルトは継ぎ目有りベルトよりも大きな利点を有する。
【０００４】
電子写真式印刷ベルトは継ぎ目の有無に関わらず通常多層から構成され、各層が有用な特性をもたらす。例えば、１つの層はベルトの機械的強度の大部分を提供し、別の層は画像形成層をもたらし、また別の層はベルトのトナー剥離特性を改良し、更に別の層は熱特性を改良するであろう。多層は互いに適合しなければならず、このような適合性は許容できる材料の範囲を大きく制限するので、多層電子写真式印刷ベルトの製造は特に困難である。
【０００５】
従って、継ぎ目無しフレキシブルベルトの製造及び多層フレキシブルベルトの製造が困難であれば、このようなフレキシブルベルトのための新しい製造プロセスは有益であろう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の原理は、フレキシブルベルトを製造する新しい方法を提供する。本発明の原理に従うフレキシブルベルトは、改良された引抜き成形プロセスを用いて液体エラストマーに浸漬された繊維から形成される。これらの繊維は、次に、フレキシブルベルトを形成するために加工される。好ましくは、多層フレキシブルベルトは、第１のエラストマーを通り、次に第２の液体エラストマーを通って、繊維を選択的に引抜くことによって形成できる。
【０００７】
ただ１つの液体エラストマーに浸漬された繊維を用いてフレキシブルベルトが製造される場合、繊維はまずそのエラストマーに浸漬される。エラストマーに浸漬された繊維は次に、コアのまわりに巻きつけられる。巻線コアは次に、エラストマーに浸漬された繊維をベルト形状に平滑化する成形ダイを通される。液体エラストマーは次に硬化され、その結果得られる繊維強化エラストマーはコアから取り外され、フレキシブルベルトが生成される。
【０００８】
多層フレキシブルベルトが製造される場合、第１の層は、第１のエラストマーに繊維を浸漬し、これらの浸漬された繊維をコアのまわりに巻きつけ、巻線コアにダイを通過させて第１のエラストマーに浸漬された繊維をベルト形状に平滑化し、次に第１の液体エラストマーを硬化させることによって形成される。第１の層が形成された後、第２のベルト層は、まず繊維を第２のエラストマーで浸漬し、第２のエラストマーに浸漬された繊維を第１の層のまわりに巻きつけ、新たな巻線コアにダイを通過させてベルト繊維をベルト形状に平滑化し、次に第２の液体エラストマーを硬化させることによって、第１の層の上に配置される。より多くの層を有するフレキシブルベルトが所望される場合、上記のプロセスを繰り返すことができる。最終の硬化ベルトは次にコアから取り外される。異なる液体エラストマー及び繊維は、低表面エネルギー、低摩擦、及び異なる順応性などの望ましいベルト特性を達成するために、巻き方と共に調整されるのが好ましい。
【０００９】
本発明の他の態様は、図面を参照して、以下の説明が進むにつれて明らかになるであろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
引抜き成形プロセスは、広く使用される費用効果的な、剛性繊維強化複合材料の製造方法となっている。引抜き成形は通常、繊維が樹脂に浸漬されるように、繊維を繊維クリール（ラック）から槽（バス）内に入れられた熱硬化性樹脂を通して引抜くことによって実行される。浸漬された繊維は、次に、樹脂及び繊維を硬化させる加熱ダイを通して引抜かれ、ダイの概略形状を有する製品を形成する。硬化した製品は次に、所望の長さへ切断される。樹脂槽を通して引抜かれる繊維は、個別の繊維でも織物マットの一部でもよい。引抜き成形プロセスは、単純な丸い棒からより複雑なパネルに至る範囲の製品を連続して生成するのに適している。
【００１１】
先行技術では、引抜き成形は、高い比強度及び剛性を有する構造的に堅い形状を生成するために、ほとんど種々の熱硬化性プラスチックと共にのみ使用されている。一般的なプロセスの変更には、硬化する繊維において変形を引き起こす、あるいは空間特性をもたらすために最終的な硬化の前に繊維を巻きつけることが含まれる。しかしながら、本発明の原理はフレキシブルベルト生成に有用な引抜き成形プロセスを提供する。
【００１２】
図１は、フレキシブルベルト生成に有用な引抜き成形機１０を示す。この成形機は複数のクリール又はスプール１２を含み、繊維１４は、次に説明されるようにしてそこから引出される。これらの繊維は、引抜き成形機１０の残りの部分を通って繊維が円滑に移動するのを助けるプレダイ１６によって、ひとまとめにされる。繊維は引張られづつけると、プレダイから出て、引抜き成形槽１８へ入る。引抜き成形槽１８には、硬化してフレキシブル材料を形成する液体エラストマー１９が入っている。引抜き成形槽中では、液体エラストマーで完全に浸漬されるのに十分長い間繊維が引抜き成形槽１８中に在るように、繊維は滑車２０の間を通過する。未硬化の液体エラストマーで被覆された繊維は、次に、繊維１４をスプール１２から引張るように方向４４に回転するマンドレル５０のまわりに指向的に巻きつけられる。
【００１３】
次に図２を参照すると、所望の厚さを有するベルト層がマンドレル５０に形成された後、巻線マンドレルは方向５２へダイ５６を通過する。ダイはエラストマーに浸漬された繊維をベルト形状に平滑化する。巻線マンドレルは、硬化ステーション６０へ到達するまで方向５２に前進し続ける。硬化ステーションは繊維上の液体エラストマーを硬化させ、その結果、繊維強化エラストマー材料をもたらす。硬化された繊維強化エラストマー材料は次にコアから取り外され、その結果、図３に示される単一層フレキシブルベルト６６が得られる。
【００１４】
硬化ステーションは、エラストマー高分子の永久的な架橋を引き起こすように液体エラストマーを加熱するオーブンの形をとってもよい。別の硬化ステーションの選択肢は、熱可塑性液体エラストマーをフレキシブルエラストマーへ冷却する冷却ステーションを使用することである。
【００１５】
上記は単一層繊維強化フレキシブルベルト生成の１つの方法を説明したが、他の技術も使用できる。例えば、噴霧、ロール塗布、又ははけ塗りによって、繊維１４に液体エラストマー１９を浸み込ませることができる。更に、ある利用例では、液体エラストマー１９は空気乾燥されるので、硬化ステーション６０は必要とされない。また別の変形例では、織布の一部である繊維１４を使用する。その場合は、図１に示唆されるように布の「糸」が巻きつけられる代わりに、織布が液体エラストマーに浸漬され、コア５０のまわりに巻きつけられる。これは図４に示されており、エラストマーに浸漬されたウェビング１６５は、所望の厚さを有するベルトが生成されるまでマンドレル５０のまわりに巻かれる。このベルトは次に、図２に示される平滑化ダイ及び硬化ステーションを通過する。
【００１６】
上記のプロセスは単一層を有するフレキシブルベルトを生成する際に有用であるが、異なるベルト特性を付与する多数の層を有するフレキシブルベルトが非常に望ましい。このようなベルトは、本発明の原理を用いて容易に製造される。図５は多層を有するフレキシブルベルトを生成する際に有用な引抜き成形機１００を示す。引抜き成形機１００は複数のクリール又はスプール１１２を含み、そこから繊維１１４が引出される。引抜き成形機１０と同様に、これらの繊維は個別の繊維でも織物マットでも良い。どちらの場合でも、繊維はプレダイ１１６によってひとまとめにされる。繊維は引張られ続けると、プレダイから出て、硬化して第２のフレキシブル材料を形成する第２の液体エラストマー１１９が入った第２の引抜き成形槽１１８へ入る。第２の引抜き成形槽中では、繊維が第２の液体エラストマー１１９で完全に浸漬されるまで第２の引抜き成形槽１１８中に在るように、繊維は滑車１２０の間を通過する。第２の液体エラストマーで浸漬された繊維は、第２の引抜き成形槽から引出されると、マンドレル５０のまわり、及びマンドレルから取り外されていない成形済みの第１のベルト層６６上に巻きつけられる。マンドレルが回転すると、繊維１１４はスプール１１２から引張られる。
【００１７】
所望の厚さを有する第２のベルト層がマンドレル／第１の層上に形成された後、巻線マンドレルは、図２に概略的に示されるように、平滑化及び成形ダイ並びに硬化ステーションを通過する。硬化したベルトがマンドレルから取り外されると、図６に示されるようなフレキシブルベルト２００が結果として得られる。そのフレキシブルベルトは、第１の液体エラストマー１９で被覆された第１の層６６と、第２の液体エラストマー１１９で被覆された第２の層２０４と、の２つの繊維強化エラストマー層を有する。２つの層は継ぎ目２０６で接合される。
【００１８】
上記の改良された引抜き成形プロセスを用いることによって、設計された特性を有するベルトを生成することが可能である。例えば、軽量で耐久性のあるベルトが所望されるならば、ケブラー（商標）などの芳香族ポリアミドが、繊維１４又は１１４に含まれてもよい。高順応性を付与するために、その電気特性を高める添加剤をおそらく含むバイトン（商標）などのフッ化ビニリデン及びヘキサフルオロプロピレンの液体フルオロエラストマーを使用して、芳香族ポリアミド繊維を被覆することができる。ケブラー（商標）及びバイトン（商標）はいずれも、 E.I. デュポン社から得ることができる。ベルトが転写ベルトとして使用される場合、良好なトナー剥離特性が所望されるので、ベルトの外表面を形成する繊維は、シリコンポリマーで被覆されるであろう。他の有用な材料はウレタンを含む。もちろん、他の所望の特性を満たすために、繊維と液体エラストマーの他の組み合わせを使用できる。更に、硬化した繊維から製造されるウェビングの織りパターンは、望ましいベルト特性をもたらすように制御することができる。例えば、周囲と鋭角を成すように繊維を織ることによって、好ましい弾性方向を有する弾性層を生成することができる。
【００１９】
図７は本発明の原理に従ってフレキシブルベルトを製造する別の方法を示す。この方法は、多数のクリール、クリール３０２及び３０４を使用する。クリール３０２は繊維３０６を保持し、クリール３０４は繊維３０８を保持する。更に、図示されない多数のクリールは、繊維３１０及び３１２を保持する。これらの繊維は、マンドレル３１４上に配置される。図示されるように、繊維３１０はマンドレルの軸に沿って配置されて下層を形成し、繊維３０６は繊維３１０のまわりに巻きつけられて第２の層を形成し、繊維３０８は繊維３１０及び３０６上に巻きつけられて第３の層を形成し、繊維３１２は繊維３１０、３０６及び３０８上でマンドレル軸に沿って配置されて第４の層を形成する。次に繊維は、ダイ３１６（以下参照）を通して引抜かれる。ダイ３１６は、繊維がダイを通って前進するにつれてエラストマーで浸漬されるように、加圧してエラストマーを繊維へ送り出す供給管３１７を含む。またダイ３１６は、繊維を形作り、完成させ、エラストマーを硬化させてフレキシブル管３１８を形成する。管が引張られると、繊維３１０及び３１２（軸方向に延びる）はそのクリールから引張られる。結果として得られる管３１８は次に、例えばレーザで切断され、フレキシブルベルトを形成する。
【００２０】
上述の方法は、フレキシブルベルト形成における引抜き成形プロセスの適応性を明らかにする助けとなる。クリール、層、及び繊維の数がより多くてもよい。異なる組み合わせの繊維を用いて異なる層を形成することができ、これは螺旋状に巻きつけられてもよい。管３１８はそれ自体完成された製品である必要はない。管３１８は、恐らく異なるエラストマーで被覆されている更なる繊維層を受け取るために、更に引抜き成形ステーションを通過することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】繊維を第１のエラストマーに浸漬させ、次に浸漬された繊維をコアに巻きつける工程を示す概略図である。
【図２】巻線コアにダイを通過させてエラストマーに浸漬された繊維をベルト形状に平滑化し、次に、平滑化されたエラストマーに浸漬された繊維をベルトに硬化させる工程を示す概略図である。
【図３】単一層フレキシブルベルトの側面図である。
【図４】マンドレルに巻きつけられたエラストマーに浸漬された繊維ウェビングを示す概略図である。
【図５】繊維を第２のエラストマーに浸漬し、次に浸漬された繊維を硬化されたベルト上に巻きつける工程を示す概略図である。
【図６】多層フレキシブルベルトの側面図である。
【図７】フレキシブルベルト製造の代替方法を示す概略図である。
【符号の説明】
１０    引抜き成形機
１２    クリール
１４    繊維
１６    プレダイ
１８    引抜き成形槽
１９    液体エラストマー
２０    滑車
５０    マンドレル
５６    ダイ
６０    硬化ステーション
６６、２０４    繊維強化エラストマー層
２００    フレキシブルベルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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