(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の型内に外層用原料を注入して遠心成形することによって、前記型の内面に原料を付着させて筒状の外層を成形する外層成形工程と、
前記型内面に外層が成形された状態の型内にセラミックス系粒子が混合された内層用原料を注入して遠心成形することによって、前記外層の内側に、内面がセラミックス系粒子の突出により凹凸形状となった筒状の内層を成形する内層成形工程と、
前記工程によって成形された成形品を脱型する脱型工程とを備えることを特徴とするシームレスベルトの製造方法。
【請求項２】
筒状の型内に外層用原料を注入して遠心成形することによって、前記型の内面に原料を付着させて筒状の外層を成形する外層成形工程と、
前記型内面に外層が成形された状態の型内に内層用原料を注入して遠心成形し、前記内層用原料の硬化途中の時点で、前記型内に溶剤で分散させたセラミックス系粒子を注入してさらに遠心成形することによって、前記外層の内側に、内面がセラミックス系粒子の突出により凹凸形状となった筒状の内層を成形する内層成形工程と、
前記工程によって成形された成形品を脱型する脱型工程とを備えることを特徴とするシームレスベルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シームレスベルトの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ、複写機、ファクシミリなどの、長期に渡って多量に紙等の処理が成される事務用機器においては、近年におけるカラー化、高画質化、高速化、低コスト化等の要求に対し、紙等の搬送用手段や転写用手段が、ローラからシームレス（無端環状）ベルトへと移行しているのが現状である。
【０００３】
従来、このシームレスベルトとしては、ウレタン系、ウレア樹脂系、イミド、シリコン、エポキシ系樹脂等から遠心成形や押出し成形等によって成形された単層構造のものや、フッ素系ゴム、フッ素系樹脂等を介して積層構造としたものがある。また、このシームレスベルトを駆動させたり、シームレスベルトに電荷を与えたりするために、電圧や電流を印加させるローラが使われるのが主流となっており、このローラは摩擦力の高いゴム材やウレタン等の材質が使われることが多い。
【０００４】
しかし、近年においては、前記したように、長期かつ多量の紙等の処理（搬送）が確実かつ精度高く行え、さらに、カラー化や高画質化に対応できるように、シームレスベルトに複雑な導電性を付与させたりする必要があり、そのため、シームレスベルトを積層構造とし、ローラに接触する最内層の材質は軟質かつ弾性体であるウレタン系やウレア系の材質に限られるようになってきた。
【０００５】
その結果、特に遠心成形にてシームレスベルトを形成した場合、最内層のエアー面（内面）は非常に平滑かつ鏡面状に仕上がり、また、材質的にも密着しやすいため、次のような問題が生じていた。すなわち、図１２に示すような、ゴム系ローラ１５０間に架設された外層１２０及び内層１３０からなるシームレスベルト１１０が、テンションをかけた状態で長時間放置された場合などに、図１２の鎖線に示すように、シームレスベルト１１０の内層１３０がローラ１５０に密着して離れにくくなってしまい（符号Ｚ）、剥がれたときに異音が生じたり、搬送精度や導電付与形態に支障を来たすというものである。なお、このようにローラとシームレスベルトが密着することによる不具合は、ローラにおける可塑剤等も原因となって起こる。
【０００６】
ここで、このような問題を解決するために、ローラ側でその対策を施そうとすると、具体的には、可塑剤の選択、添加量、導電剤の検討、充填剤の検討等、複雑な配合が必要となり、特殊な作業、設備が必要となって時間、コスト面で大きな負担となってしまう。さらに、このような対策を施すことによって、ゴムやウレタンの特徴の１つでもある、高摩擦の特性面に支障を来たすことにもなってしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、前記の点に鑑みなされたもので、高摩擦の特性を有するゴムやウレタンのローラを使用しても、ベルトが離れにくくなって異音を生じたり、搬送精度や導電付与形態に支障を来たすことなく搬送、転写等を行うことができ、さらに低コスト化を図ることができるシームレスベルトの製造方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、筒状の型内に外層用原料を注入して遠心成形することによって、前記型の内面に原料を付着させて筒状の外層を成形する外層成形工程と、前記型内面に外層が成形された状態の型内にセラミックス系粒子が混合された内層用原料を注入して遠心成形することによって、前記外層の内側に、内面がセラミックス系粒子の突出により凹凸形状となった筒状の内層を成形する内層成形工程と、前記工程によって成形された成形品を脱型する脱型工程とを備えることを特徴とするシームレスベルトの製造方法に係る。
【０００９】
請求項２の発明は、筒状の型内に外層用原料を注入して遠心成形することによって、前記型の内面に原料を付着させて筒状の外層を成形する外層成形工程と、前記型内面に外層が成形された状態の型内に内層用原料を注入して遠心成形し、前記内層用原料の硬化途中の時点で、前記型内に溶剤で分散させたセラミックス系粒子を注入してさらに遠心成形することによって、前記外層の内側に、内面がセラミックス系粒子の突出により凹凸形状となった筒状の内層を成形する内層成形工程と、前記工程によって成形された成形品を脱型する脱型工程とを備えることを特徴とするシームレスベルトの製造方法に係る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。
図１は請求項１の発明の製造方法によって製造された一実施例に係るシームレスベルトを示す断面図、図２は図１の一部拡大断面図、図３は図１のシームレスベルトの使用例を示す断面図、図４は密着性試験の様子を示す図、図５は駆動搬送性試験の様子を示す図、図６は駆動搬送性試験の結果を示す折線グラフ、図７はシームレスベルトを成形する金型を示す図、図８は請求項２及び３の発明に係る外層成形工程時の断面図、図９は請求項２における内層成形工程時の断面図、図１０は請求項３における内層成形工程のセラミックス系粒子注入前の断面図、図１１は請求項３における内層成形工程のセラミックス系粒子注入後の断面図である。
【００１１】
図１及び２に示すものは、請求項１の発明の製造方法によって製造された一実施例に係るシームレスベルト１０である。このシームレスベルト１０は、プリンタ、複写機、ファクシミリなどにおいて、紙等の搬送用手段や転写用手段として使用するものであり、この実施例では、外周の長さが約２２０ｍｍで、外層２０及び内層３０の２層構造となっている。
【００１２】
前記外層２０は、シームレスベルト１０に剛性、導電性、弾性等を与えるためにシームレスベルト１０の最外側に設けられるものであり、フッ素系樹脂やフッ素系ゴム等を遠心成形することによって成形されている。また、この外層２０の厚みとしては、５〜５０μｍが好ましい。この実施例の外層２０は、フッ素樹脂からなっており、厚みは１０〜１５μｍとなっている。
【００１３】
前記内層３０は、プリンタ等のローラと接触する、シームレスベルト１０における最内側に設けられるものであり、ポリウレタンなどのウレタン系樹脂、ポリウレアなどのウレア系樹脂及びシリコーン等の弾性体や、ポリイミド及びエポキシ系樹脂等の剛性体を遠心成形することによって成形されている。また、この内層３０の厚みとしては、５０〜５００μｍが好ましい。この実施例の内層３０は、ポリウレタン樹脂からなっており、厚みは約１５０μｍとなっている。
【００１４】
前記内層３０は、所定量のセラミックス系粒子４０が混合されており、ローラと接触する内面３１が、セラミックス系粒子４０の一部が突出した凹凸形状となっている。前記セラミックス系粒子としては、アルミナ、酸化クロム、シリカ、酸化セリウム、チタニア、ムライト、カーバイドのような高い耐久性を有するものが用いられ、内層３０における樹脂の量に対して１０〜４００ＰＨＲ介在させている。また、セラミックス系粒子の大きさとしては、１０〜４００μｍ程度の平均粒径のものが最適である。この実施例のセラミックス系粒子４０は、アルミナであり、平均粒径が１５０μｍのものを使用している。
【００１５】
このように、内層３０にセラミックス系粒子４０が混合されていると、図３に示すようにプリンタ等のローラ５０間にシームレスベルト１０を架設した場合に、セラミックス系粒子４０がローラ５０に食い込みながら回転するため、ローラ５０とのグリップ力が大きくかつ確実により安定したベルト駆動が実現できる。また、ローラ５０はゴムやウレタン等の弾性体であることが多いため、セラミックス系粒子４０はローラ５０に食い込みはするが、突き刺さるまでには至らず、シームレスベルト１０とローラ５０とは容易に離れることができる。そのため、従来のシームレスベルトとローラにおける、双方が密着することによる送り精度の狂い、導電性付与形態の狂い、剥がれる際の異音等の問題がなくなり、プリンタ、複写機、ファクシミリなどにおける紙等の搬送、転写の精度が向上する。
【００１６】
しかも、セラミックス系粒子は、温度による硬度変化がほとんどなく、耐摩耗性も優れることから、環境による影響をほとんど受けない。そのため、シームレスベルトの内層における樹脂やローラが温度等により硬度変化を起こし、その結果、摩擦係数に変化が起き、当初のグリップ力が確保できなくなったとしても、セラミックス系粒子がそのグリップ力の低下を補って、長期間に渡り安定したベルト駆動を行うことが可能となる。また、ローラがバイアス印加用金属材で、より密着性が高くなる場合においても、シームレスベルトの内層内面にセラミックス系粒子が存在することによって、密着による不具合が解消される。なお、ローラがバイアス印加用金属材であっても、セラミックス系粒子が摩耗することはない。
【００１７】
次に、前記した本発明の製造方法によって製造されたシームレスベルトと従来のシームレスベルトとの密着性及び駆動搬送性について行った比較試験について説明する。なお、本発明の製造方法によって製造されたシームレスベルトとしては、外層に、３元系フッ素樹脂（住友スリーエム製：ＴＨＶ２００Ｐ）からなる厚み１０〜１５μｍのものを用い、内層に、注型用ウレタンエラストマー（日本ポリウレタン製：Ｃ−４３７０／Ｎ−４３７９）に、セラミックス系粒子として、アルミナ（昭和電工製：モランダムＡ＃２８０）を１００ＰＨＲの割合で混合したものからなる厚み１５０μｍのものを用いた。また、従来のシームレスベルトについては、外層に、３元系フッ素樹脂（住友スリーエム製：ＴＨＶ２００Ｐ）からなる厚み１０〜１５μｍのものを用い、内層に、注型用ウレタンエラストマー（日本ポリウレタン製：Ｃ−４３７０／Ｎ−４３８０）からなる厚み１５０μｍのものを用いた。
【００１８】
まず、密着性試験について説明する。この試験は、シームレスベルトとローラとの密着性を確認する試験である。図４に示すように、シームレスベルト１０をシート状に切り開いたサンプルＳの内層内面３１上にφ２２の汎用ゴムロール（ＥＰＤＭ）Ｒを配置し、右側に２．４５Ｎの荷重Ｗ１、左側に２．４５Ｎの荷重Ｗ２の合計４．９Ｎの荷重をかけて、６０℃・９０％ＲＨの環境下に１２０時間放置した後、ローラＲを持ち上げることにより、シームレスベルトの密着性を確認した。その結果、従来のシームレスベルトはローラに密着してローラと共に持ち上がってしまったが、本発明の製造方法によって製造されたシームレスベルトは全く密着せず、持ち上がることはなかった。これにより、本発明の製造方法によって製造されたシームレスベルトが、従来に比べて非常にローラに密着しにくいことがわかった。
【００１９】
次に、駆動搬送性試験について説明する。この試験は、シームレスベルトの紙に対する静摩擦係数の経時変化を調べることによって、シームレスベルトをプリンタ等に使用して駆動させたときの紙等の搬送性を確認するものである。具体的には、次のように試験を行った。
【００２０】
まず、シームレスベルト１０を、カラーレーザープリンタにおける中間転写ベルトとして、図３に示すようにセットした。ここでは、カラーレーザープリンタとしてキャノン社製、型番２１６０を使用し、外周約２２０ｍｍのシームレスベルト１０を、駆動ローラ（ＥＰＤＭ、φ２２、ｔ６）５０ａと転写ローラ（ＥＰＤＭ、φ２２、ｔ３）５０ｂ間に架設した。そして、カラーレーザープリンタを作動させて所定枚数のＡ３普通紙を搬送した後、当該シームレスベルト１０を前記密着性試験と同様にシート状に切り開き、切り開いたシームレスベルト１０のサンプルＳを、２３℃・５５％ＲＨの環境下で２４時間放置した。
【００２１】
その後、前記環境下で、図５に示すように、前記サンプルＳを固定された普通紙Ｐ上に内層内面３１が下側になるように配置し、この状態のサンプルＳの上に４．９Ｎの荷重Ｗをかけ、ロードセル（５０ｍｍ／ｓｅｃ）Ｌで前記普通紙Ｐ上を引っ張る。そして、静止していたサンプルＳが動き出すときの力Ｆを計測し、「静摩擦係数＝Ｆ／Ｗ」の式にあてはめて静摩擦係数を出した。
【００２２】
これを、Ａ３普通紙の搬送枚数が異なる複数のサンプルについて行い、Ａ３普通紙の搬送枚数と静摩擦係数の関係を図６に示すグラフに表した。なお、符号Ｋは滑車であり、この滑車Ｋの滑り抵抗はゼロとして計測した。
【００２３】
その結果、従来のシームレスベルトは、搬送する紙の枚数が少ないときは、高い静摩擦係数を示したが、搬送枚数が増えてくると、急速に静摩擦係数の値が下がっていくことがわかった。これに対し、本発明の製造方法によって製造されたシームレスベルト１０は、搬送する紙の枚数が少ないときは、従来のものより低い静摩擦係数を示していたが、搬送枚数が増えてもほとんど静摩擦係数の値が変わらず、搬送枚数が５万枚を過ぎたころから本発明の製造方法によって製造されたシームレスベルト１０の方が高い静摩擦係数を示すようになった。これにより、本発明の製造方法によって製造されたシームレスベルトが、長期間に渡って安定したベルト駆動を行うことができることがわかった。
【００２４】
ここで、請求項１に係る前記シームレスベルト１０の製造方法の一実施例について説明する。まず、図７に示すような、型内面６１が筒状となった金型６０に、ノズルＮより外層用原料Ａを注入し、金型６０を回転させて遠心成形を行うことにより、図８に示すように、前記型内面６１に外層用原料Ａを付着させて筒状の外層２０を成形する外層成形工程を行う。ここでは、外層用原料Ａとして、３元系フッ素樹脂（住友スリーエム製：ＴＨＶ２００Ｐ）を用い、１００℃×１５分の成形条件で、厚み１０〜１５μｍとなるように成形した。なお、前記ノズルＮは、図７における左右方向に移動できるようになっている。
【００２５】
次に、図９に示すように、前記型内面６１に外層２０が成形された状態の型６０内に、セラミックス系粒子４０を充填材として予め配合した内層用原料Ｂ１をノズルＮより注入して遠心成形することによって、前記外層２０の内側に、外層２０に接着しかつ内面３１が凹凸形状となった筒状の内層３０を成形する内層成形工程を行う。ここでは、内層用原料Ｂ１として、注型用ウレタンエラストマー（日本ポリウレタン製：Ｃ−４３７０／Ｎ−４３７９）に、セラミックス系粒子４０として、アルミナ（昭和電工製：モランダムＡ＃２８０）を１００ＰＨＲの割合で混合したものを用いた。また、成形条件は１４５℃×３０分であり、１５０μｍの厚みとなるように成形した。このように、外層を成形した後にセラミックス系粒子が混合された内層を成形することによって、セラミックス系粒子が外層外面に突出せず、また、セラミックス系粒子を、必要な内層のみに混合すればよいため、セラミックス系粒子の充填量も少なくすることができる。
【００２６】
その後、前記工程によって成形された成形品を脱型する脱型工程を行う。なお、脱型後に成形品単品でアフターキュアを行ってもよい。このようにして、図１に示すようなシームレスベルト１０を得る。
【００２７】
次に、請求項２に係るシームレスベルトの製造方法の一実施例について説明する。この製造方法においては、外層２０Ｂを成形する外層成形工程は、前記した製造方法と同じである。すなわち、図８に示すように、ノズルＮより外層用原料Ａを注入し、金型６０を回転させて遠心成形を行うことにより、前記型内面６１に外層用原料Ａを付着させて筒状の外層２０Ｂを成形する。外層用原料Ａ及び成形条件、成形された外層２０Ｂの厚み等は、前記製造方法と同じである。
【００２８】
それから、内層成形工程を行う。まず、図１０に示すように、前記型内面６１に外層２０Ｂが成形された状態の型６０内に、内層用原料Ｂ２をノズルＮより注入して遠心成形する。ここでは、内層用原料Ｂ２として、注型用ウレタンエラストマー（日本ポリウレタン製：Ｃ−４３７０／Ｎ−４３７９）を用いた。また、成形条件は１４５℃×１０分であり、１５０μｍの厚みとなるように成形した。なお、この内層用原料Ｂ２には、セラミックス系粒子４０Ｂが混合されていない。
【００２９】
そして、前記内層用原料Ｂ２の硬化途中の時点（１０分後）で、図１１に示すように、前記型６０内に溶剤で分散させたセラミックス系粒子４０Ｂを注入してさらに遠心成形する。ここでは、前記製造方法の際に使用したものより小さな粒径のアルミナ（昭和電工製：モランダムＡ＃４００）を７５ＰＨＲの割合で用いた。成形条件は、１４５℃×２０分である。このようにして、前記外層２０Ｂの内側に、外層２０Ｂに接着しかつ内面３１Ｂが凹凸形状となった筒状の内層３０Ｂを成形する。
【００３０】
その後、前記製造方法と同様に、成形された成形品を脱型する脱型工程を行う。なお、脱型後に成形品単品でアフターキュアを行ってもよい。このようにして、シームレスベルト１０Ｂを得る。
【００３１】
この製造方法によれば、内層用原料Ｂ２が硬化途中の所定の硬さとなった後にセラミックス系粒子４０Ｂを注入するため、セラミックス系粒子４０Ｂが内層用原料Ｂ２中に沈んでしまわず、前記請求項２の製造方法によるよりも、小さな粒径のセラミックス系粒子を用いることができる。さらに、セラミックス系粒子の混合量もより減少させることができるため、低コストでより均一にセラミックス系粒子が分散した内層内面とすることができる。
【００３２】
なお、この実施例では、シームレスベルトは、前記したように外層及び内層の２層構造となっているが、これに限られるものではなく、外層と内層の間に１又は複数の中間層が設けられていてもよい。また、内層のセラミックス系粒子についても、前記したものより粒径の小さいもの等適宜のものを使用すれば良い。
【００３３】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、この発明の製造方法によって製造されたシームレスベルトによれば、内層にセラミックス系粒子を混合しているため、内層を構成する樹脂が、高摩擦の特性を有するゴムやウレタンのローラと密着して離れにくくなりやすいウレタン系樹脂やウレア系樹脂であっても剥がれやすく、異音を生じたり、搬送精度や導電付与形態に支障を来たすことなく搬送、転写等を行うことができる。これにより、ローラ側でシームレスベルトとの密着に対する対策を施す必要がないため、ローラを特殊な配合としなくて済み、低コスト化を図ることができる。
【００３４】
また、セラミックス系粒子がローラに食い込み、グリップ力を生じさせるため、ローラの劣化や耐久による摩擦力の低下、さらには温度、湿度等の環境変化による摩擦力の低下による駆動の不安定要因がなくなり、確実で信頼性の高い高精度な駆動による高画質化が、高速化の流れの中で実現できる。
【００３５】
さらに、使用時のシームレスベルトには、テンションがかかっているため、ベルトのクリープ性の問題も材料面から考慮する必要性があったが、本発明においては、セラミックス系粒子の充填、介在により、シームレスベルトの剛性がアップし、クリープ面においても効果が得られる。
【００３６】
また、請求項１及び２に係るシームレスベルトの製造方法によれば、前記した効果を有するシームレスベルトを煩雑な工程を必要とせずに製造することができる。さらに、外層を成形した後にセラミックス系粒子が混合された内層を成形することによって、セラミックス系粒子が外層外面に突出せず、また、セラミックス系粒子を、必要な内層のみに混合すればよいため、セラミックス系粒子の充填量も少なくすることができる。
【００３７】
加えて、請求項２の製造方法では、内層の硬化途中でセラミックス系粒子を注入するため、粒子が樹脂内に沈んでしまわず、その結果小さな粒子のものを使用でき、さらに注入する粒子の量もより抑えることができ、コスト的に有利にシームレスベルトを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  請求項１の発明により製造された一実施例に係るシームレスベルトを示す断面図である。
【図２】  図１の一部拡大断面図である。
【図３】  図１のシームレスベルトの使用例を示す断面図である。
【図４】  密着性試験の様子を示す図である。
【図５】  駆動搬送性試験の様子を示す図である。
【図６】  駆動搬送性試験の結果を示す折線グラフである。
【図７】  シームレスベルトを成形する金型を示す図である。
【図８】  請求項１及び２の発明に係る外層成形工程時の断面図である。
【図９】  請求項１における内層成形工程時の断面図である。
【図１０】  請求項２における内層成形工程のセラミックス系粒子注入前の断面図である。
【図１１】  請求項２における内層成形工程のセラミックス系粒子注入後の断面図である。
【図１２】  従来におけるシームレスベルトの使用例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，１０Ｂ  シームレスベルト
２０，２０Ｂ  外層
３０，３０Ｂ  内層
３１，３１Ｂ  内層内面
４０，４０Ｂ  セラミックス系粒子
５０  ローラ
６０  金型
６１  型内面
Ａ  外層用原料
Ｂ１，Ｂ２  内層用原料
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0004530313.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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