(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状材料を回転する円筒形で横長の金型に注入してその内周面に液状材料を均一にレベリングし、回転する金型を周囲から加熱してシームレスベルトを遠心成形するシームレスベルトの成形装置であって、
金型の両端部にそれぞれ着脱自在に嵌め合わされるリング形を呈した一対の蓋と、各蓋の外周面下部一側を接触支持する複数の駆動ローラと、各蓋の外周面下部他側を接触支持し、金型の回転に伴い回転する複数の従動ローラとを含み、
金型の外周面につや消しの黒色を塗布し、各蓋の中心部を液状材料用の注入口とし、
複数の駆動ローラに対して複数の従動ローラを水平横方向にスライド可能とするとともに、複数の駆動ローラと従動ローラの外周面を、３０°〜９０°Ｈの硬度を有する耐熱性の弾性エラストマーでそれぞれ被覆したことを特徴とするシームレスベルトの成形装置。
【請求項２】
請求項１記載のシームレスベルトの成形装置を用いてシームレスベルトを製造す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】
本発明は、電子写真式の複写機やレーザプリンタ等に使用されるシームレスベルトに関し、より詳しくは、中間転写用、用紙搬送用、現像用、あるいは定着用シームレスベルトの成形装置、及びこれを用いたシームレスベルトの製造方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来におけるシームレスベルトの成形装置は、図示しないが、シームレスベルトを遠心成形する金型を円筒形の回転ホルダに嵌着支持させたり、あるいは一対の駆動軸に駆動ローラをそれぞれ嵌着し、この複数の駆動ローラに金型の外周面下部を接触担持させるようにしている。
【０００３】
なお、この種の関連先行技術文献として、特開平３−３４８１７号や特開平１０−２２６０２８号公報等があげられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来におけるシームレスベルトの成形装置は、以上のように金型を片持ちの回転ホルダに嵌着支持させているので、金型の姿勢が不安定化して回転時に不規則な小振動が生じ、シームレスベルトの周壁における厚さの精度を向上させることができなかった。また、複数の駆動ローラに金型を接触担持させる場合、使用されるスプロケットや駆動ローラの寸法ばらつき等により、複数の駆動ローラ間に速度のばらつきが発生し、金型の上下動や微小なスリップを招くこととなる。この結果、金型の回転時にビビリが生じ、シームレスベルトの厚さ精度が大きくばらつくという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、金型の回転時にビビリが発生するのを抑制防止し、シームレスベルトの厚さ精度がばらつくのを有効に抑制することのできるシームレスベルトの成形装置、及びこれを用いたシームレスベルトの製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明においては上記課題を達成するため、液状材料を回転する円筒形で横長の金型に注入してその内周面に液状材料を均一にレベリングし、回転する金型を周囲から加熱してシームレスベルトを遠心成形するものであって、
金型の両端部にそれぞれ着脱自在に嵌め合わされるリング形を呈した一対の蓋と、各蓋の外周面下部一側を接触支持する複数の駆動ローラと、各蓋の外周面下部他側を接触支持し、金型の回転に伴い回転する複数の従動ローラとを含み、
金型の外周面につや消しの黒色を塗布し、各蓋の中心部を液状材料用の注入口とし、
複数の駆動ローラに対して複数の従動ローラを水平横方向にスライド可能とするとともに、複数の駆動ローラと従動ローラの外周面を、３０°〜９０°Ｈの硬度を有する耐熱性の弾性エラストマーでそれぞれ被覆したことを特徴としている。
また、本発明においては上記課題を達成するため、請求項１記載のシームレスベルトの成形装置を用いてシームレスベルトを製造することを特徴としている。
【０００７】
ここで、特許請求の範囲におけるシームレスベルトの構成樹脂としては、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＥＮ等のポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素樹脂、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、アラミド樹脂、又はポリエーテルエーテルケトン等があげられ、これらの中でも耐クリープ特性に優れるＰＥＳが好ましい。このシームレスベルトの構成樹脂は、熱硬化性、熱可塑性のいずれでも良く、溶剤に溶解して使用するが、実施する製造方法により適当なものを選択することができる。
【０００８】
本発明によれば、金型を片側駆動の駆動ローラのみで回転させ、金型の回転に従動ローラを従わせて回転させる。これにより、駆動ローラと従動ローラとを決まった速度で回転させることができ、複数のローラ間に速度のばらつきが発生するのを抑制あるいは防止することができる。また、駆動ローラと従動ローラとに金型を支持させ、不安定な片持ちの回転ホルダに支持させるのではないので、シームレスベルト等の円筒形の成形品を製造する金型の回転時の姿勢が安定する。
【０００９】
また、弾性エラストマーが耐熱性に優れるので、成形時に金型を加熱しても、長時間連続使用することができる。例えば、弾性エラストマーとしてシリコーンゴムやフッ素ゴムを使用する場合、１５０℃以上の温度でも熱劣化することがなく、連続使用が可能になる。また、シリコーンゴムは、高温長時間の物性変化が小さいので、金型の回転が安定する。さらに、弾性エラストマーが制振機能を有する場合、弾性エラストマーが回転する金型の振動を吸収して減衰させる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではない。
本実施形態におけるシームレスベルトの成形装置は、図１や図２に示すように、シームレスベルト１を遠心成形する金型２と、この金型２を回転させる駆動装置４と、この駆動装置４に対して接離可能な従動装置９とから構成されている。
【００１１】
金型２は、各種の金属を用いて横長の円筒形に形成され、溶剤に溶いた高分子材料、あるいは液状硬化性材料と導電性フィラーからなる液状材料が注入される。この金型２は、シームレスベルト１を容易に脱型できるよう内周面に滑らかな鏡面加工、フッ素加工、あるいはシリコーン樹脂加工が施され、粗い外周面には図示しないつや消しの黒色が塗布されており、この黒色が外部ヒータからの熱を効率的に吸収する。金型２の両端部にはリング形の蓋３がそれぞれ着脱自在に嵌合され、これらの蓋３の中心部には液状材料用の注入口が穿孔されている。
【００１２】
駆動装置４は、各種のモータ５と、このモータ５の回転で回転する駆動軸６とを備え、この駆動軸６の両端部には駆動ローラ７がそれぞれ嵌着されており、この一対の駆動ローラ７が蓋３の外周面下部を摺接可能に接触担持する。各駆動ローラ７の外周面には耐熱耐久性で円筒形の弾性エラストマー８、例えば耐油性、耐溶剤性、耐薬品性、耐候性、耐寒性等に優れるシリコーンゴム、クロロプレンゴム、又はフッ素ゴム等がエンドレスに覆着され、この弾性エラストマー８が蓋３の外周面下部に接触して制振機能を発揮する。弾性エラストマー８の硬度は、９０°Ｈ以下、好ましくは３０°Ｈ〜９０°Ｈ程度が良い。これは、３０°Ｈ未満だと圧縮永久歪み特性が悪化し、９０°Ｈを超えると圧縮荷重が高くなり過ぎるからである。
【００１３】
従動装置９は、駆動軸６に対し矢印の水平横方向(図１の左右方向)にスライドするフリーの従動軸１０を備え、この従動軸１０の両端部には従動ローラ１１がそれぞれ嵌着されており、この一対の従動ローラ１１が蓋３の外周面下部を摺接可能に接触担持する。各従動ローラ１１の外周面には耐熱耐久性で円筒形の弾性エラストマー１２、例えばシリコーンゴム、クロロプレンゴム、又はフッ素ゴム等がエンドレスに覆着され、この弾性エラストマー１２が蓋３の外周面下部に接触して制振機能を営む。弾性エラストマー１２の硬度については、駆動ローラ７の弾性エラストマー８と同様である。
【００１４】
次に、上記成形装置を用いたシームレスベルトの製造方法について詳説する。シームレスベルト１を成形する場合には、先ず、駆動装置４を駆動して水平の金型２を回転させ、金型２の蓋３の注入口に液状材料を注入して金型２の内周面に液状材料を均一に塗布・レベリングするとともに、外部ヒータで周囲から加熱して液状材料の粘度低減や有機溶媒の蒸発を促進し、シームレスベルト１を遠心成形する。この際、外部ヒータで単に加熱して溶剤を急激に蒸発・乾燥させると、シームレスベルト１の外周面の状態が悪化するので、金型２の温度が溶剤の沸点よりも１２０〜５０℃程度低くなるよう加熱し、指触乾燥状態の得られた後に加熱温度を上昇させ、乾燥作業を終了する。
【００１５】
シームレスベルト１を遠心成形したら、シームレスベルト１を金型２ごと空冷する。すると、金型２とシームレスベルト１の熱膨張率の差により、金型２の内周面からシームレスベルト１が自然に剥離する。金型２とシームレスベルト１とが強く密着して自然に剥がれない場合には、シームレスベルト１の端部から徐々に剥離すれば、金型２からシームレスベルト１を脱型することができる。シームレスベルト１を脱型した後、シームレスベルト１の開口した両端部をそれぞれ所定の長さで切断すれば、シームレスベルト１を得ることができる。
【００１６】
上記構成によれば、金型２を駆動装置４の複数の駆動ローラ７のみで回転させ、金型２の回転に従動ローラ１１を追従させるので、複数の駆動ローラ７と従動ローラ１１との間に速度の差異の発生することがない。したがって、簡易な構成で金型２の上下動や微小なスリップをきわめて有効に防止することができるとともに、金型２の回転時にビビリが生じ、シームレスベルト１の厚さ精度が大きくばらつくという問題を確実に解消することが可能になる。
【００１７】
また、金型２を片持ちの回転ホルダに嵌着支持させるのではないから、金型２の姿勢安定が大いに期待できる。よって、金型２の回転時に不規則な小振動が生じることがなく、シームレスベルト１の周壁における厚さの精度を向上させることができる。さらに、従来よりも駆動装置４やその動力伝達部材を減少させることができるので、構成の簡素化や制御の容易化等が大いに期待できる。さらにまた、駆動装置４に対して従動装置９がスライドして接近したり、離れたりするので、金型２のメンテナンスや交換の便宜を大いに図ったり、異なる仕様の金型２に簡単に対処することが可能になる。
【００１８】
次に、図３は本発明の他の実施形態を示すもので、この場合には、金型２の中心部、駆動ローラ７の中心部(駆動軸６)、及び従動ローラ１１の中心部(従動軸１０)に三角形を描かせ、この三角形の下部両側における底角の角度θをそれぞれ４５°未満(好ましくは３０°未満)、換言すれば、三角形の頂角の角度を９０°よりも大きくするようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、三角形を鈍角三角形として駆動ローラ７と従動ローラ１１の間に金型２を低く落とし込んだ安定状態にセットすることができるので、座りが安定し、金型２の跳びはね、微小なスリップ、及び金型２のビビリをさらに有効に抑制防止し、シームレスベルト１の厚さ精度を著しく向上させることができるのは明らかである。
【００１９】
なお、上記実施形態では金型２の両端部に蓋３をそれぞれ嵌合したものを示したが、金型２の一端部のみに蓋３を嵌合しても良い。また、固定の従動装置９に対して駆動装置４を接離可能としても良いし、駆動装置４と従動装置９とを共に水平横方向にスライド可能としても良い。また、駆動装置４のモータ５から駆動軸６への動力の伝達には、複数の歯車やエンドレスの駆動ベルト等の動力伝達部材を使用することができる。さらに、駆動ローラ７と従動ローラ１１とを金型２の外周面に接触させたり、駆動ローラ７と従動ローラ１１とを長い円筒形とすることも可能である。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明に係るシームレスベルトの成形装置の実施例、比較例、評価、及び実装試験について順次説明する。
実施例
先ず、ＮＭＰにポリアミドイミドを溶解させ、カーボンを配合し、これを材料溶液とした。材料溶液を調整したら、実施形態の駆動装置４を駆動して金型(内径２００ｍｍ、外径２２０ｍｍ、長さ４００ｍｍ)２を１，０００ｒｐｍの速度で回転させ、この回転している金型２の蓋(内径１７０ｍｍ、外径２２０ｍｍ)３の注入口に２１５ｇの材料溶液を注入し、金型２の内周面に材料溶液を均一に塗布・レベリングした。そして、熱風送風機で雰囲気温度８０℃に加熱して材料溶液の粘度低減や有機溶媒の蒸発を促進し、この状態を３０分間維持してシームレスベルト１を遠心成形した。
【００２１】
シームレスベルト１を遠心成形したら、金型２を止めて金型２ごと１８０℃のオーブンにセットし、４５分後に取り出した。そして、取り出した金型２を放置して室温で冷却し、金型２からシームレスベルト１を脱型し、その後、このシームレスベルト１を長さ２６０ｍｍにカットして厚さ１００μｍの中間転写用のシームレスベルト１を得た。
【００２２】
比較例
実施形態の従動装置９の代わりに駆動装置４を使用して従来の両側駆動とし、実施例と略同様の方法・装置を使用し、厚さ１００μｍの中間転写用のシームレスベルト１を得た。
【００２３】
評  価
実施例で得られたシームレスベルト１の周壁の厚さを測定したところ、４μｍ(±２μｍ)以内にばらつきを押さえることができた。これに対し、比較例で得られたシームレスベルト１の周壁の厚さを測定したところ、８μｍ(±４μｍ)ものばらつきが確認された。
実装試験
実施例で得られたシームレスベルト１と比較例で得られたシームレスベルト１とをそれぞれカラーコピー機にセットして１００枚×３回ずつテストしたところ、実施例のシームレスベルト１を使用した場合には、０．０３ｍｍ以上色ずれした用紙は１枚もなかった。これに対し、比較例のシームレスベルト１を用いた場合、１４７枚もが０．０３ｍｍ以上色ずれした。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、金型を複数の駆動ローラのみで回転させ、金型の回転に従動ローラを追従させるので、複数の駆動ローラと従動ローラとの間に速度の差異の発生することがない。したがって、金型の回転時にビビリが発生するのを抑制あるいは防止し、シームレスベルト等の円筒形の成形品の厚さ精度がばらつくのを有効に抑制することができるという効果がある。また、金型の外周面に塗布されたつや消しの黒色が周囲からの熱を効率的に吸収するので、成形作業の効率化を図ることができる。また、ローラを被覆する弾性エラストマーの硬度が３０°Ｈ〜９０°Ｈの範囲なので、圧縮永久歪み特性が悪化したり、圧縮荷重が高くなり過ぎるのを防ぐことができる。また、従来よりも駆動装置やその動力伝達部材を減少させることができるので、構成の簡素化や制御の容易化等が期待できる。さらに、駆動ローラに対して従動ローラがスライドして接近したり、離れたりするので、金型のメンテナンスや交換の便宜を図ったり、異なる仕様の金型に簡単に対処することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシームレスベルトの成形装置、及びこれを用いたシームレスベルトの製造方法の実施形態を示す正面説明図である。
【図２】本発明に係るシームレスベルトの成形装置、及びこれを用いたシームレスベルトの製造方法の実施形態を示す側面説明図である。
【図３】本発明に係るシームレスベルトの成形装置、及びこれを用いたシームレスベルトの製造方法の他の実施形態を示す正面説明図である。
【符号の説明】
１        シームレスベルト
２        金型
３        蓋
４        駆動装置
５        モータ
６        駆動軸
７        駆動ローラ
８        弾性エラストマー
９        従動装置
１０      従動軸
１１      従動ローラ
１２      弾性エラストマー
【図１】
0003922840.tif 000002
【図２】
0003922840.tif 000003
【図３】
0003922840.tif 000004