説明

無端ベルトの製造装置

【課題】コスト増となる金型を不要とし、小径の無端ベルト製造が可能でありながら、安価なフィルムを用い、接着剤層に空隙の発生のない、強力な接着を可能とし、他の部分と同一な厚さ、硬さの接合部を形成することができる無端ベルトの製造装置を提供する。
【解決手段】円筒状の外型と、弾性材により構成され外型内に配置された中空の円柱状の内型と、の間に、シート状部材の両端部を重ね合わせて配置し、内型の内部に流体を供給させかつ流体を内型から排出させる流体供給排出手段によって内型の内部に流体を供給させて、シート状部材を接合する無端ベルトの製造装置であって、内型内部から内型を押圧するための加圧ブロック、加圧ブロックを内型の内側面に対して前後に移動可能に保持するガイド、および、磁力によって加圧ブロックを内型内部から外型へ付勢させる磁力付勢手段が設けられている無端ベルトの製造装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリ等の画像形成装置などに用いられる無端ベルトの製造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真装置等に用いられる無端ベルトのなかでも、紙搬送ベルト、中間転写ベルト等の無端ベルトには、高い圧力が作用し、また、定着ベルトには、高い圧力のみならず高い温度が作用するので、これらの電子写真装置に用いられる無端ベルトには、高い耐熱性と機械的強度とが要求され、そのため、これらの無端ベルトを構成する材料として主としてポリイミド樹脂が用いられている。
【0003】
ポリイミド樹脂により無端ベルトを製作する技術としては、ポリイミドワニスを金属で構成される円筒体の外周面にキャスト成形した後、このキャスト成形したポリイミドワニスを加熱してイミド化することによりポリイミド無端ベルトとする技術が知られている(特許文献1)。
【0004】
しかし、この技術では、イミド化工程に時間がかかるので、製造コストが高くなり、さらに金型が多数必要となるという問題があり、さらに、寸法規格が変更される度に新たな金型をそろえる必要が生じるために、イニシャルコストも高くなるという問題があった。
【0005】
また、安価なポリイミドシートを加工して、無端ベルトとする技術が知られている(特許文献2)。この技術では、非熱可塑性ポリイミドフィルムと熱可塑性ポリイミド樹脂とを貼り合せて、熱可塑性ポリイミド樹脂を溶融接着させることにより、ポリイミド無端ベルトを得ている。しかし、この場合、接合部の厚さを他の部分の厚さと同一にすること、接続部の硬さを他の部分の硬さと同一にすること、および、表面性を損なうことなく接合すること、が難しく、その結果、このような瑕疵を有する無端ベルトを用いて画像形成装置における定着ベルトを作製した場合、接合部分に相当する定着画像にスジ状の不良が発生するという問題があった。
【0006】
さらに、太い径の定着ベルトを製造する装置であれば、エアシリンダ等駆動装置を併用して、接合部に効果的に加圧することは可能であるが、連続印刷速度50枚/分程度までの中低速機で用いられるような、直径が70mm以下などの特に小径の無端ベルトの場合に対応できる製造装置の作製が困難であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、前記した無端ベルトの製造における問題点を解決する、すなわち、コスト増となる金型を不要とし、小径の無端ベルト製造が可能でありながら、安価なフィルムを用い、接着剤層に空隙の発生のない、強力な接着を可能とし、他の部分と同一な厚さ、硬さの接合部を形成することができる無端ベルトの製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の無端ベルトの製造装置は、上記課題を解決するために、請求項1に記載の通り、円筒状の外型と、弾性材により構成され該外型内に配置された中空の円柱状の内型と、の間に、シート状部材の両端部を重ね合わせて配置し、前記内型の内部に流体を供給させかつ該流体を該内型から排出させる流体供給排出手段によって前記内型の内部に流体を供給させて、前記シート状部材を接合する無端ベルトの製造装置であって、前記内型内部から前記内型を押圧するための加圧ブロック、前記加圧ブロックを前記内型の内側面に対して前後に移動可能に保持するガイド、および、磁力によって前記加圧ブロックを前記内型内部から前記外型へ付勢させる磁力付勢手段が設けられていることを特徴とする無端ベルトの製造装置である。
【0009】
また、本発明の無端ベルトの製造装置は、請求項2に記載の通り、請求項1に記載の無端ベルトの製造装置において、前記磁力付勢手段が、互いに引き合う、前記加圧ブロックと前記外型とのいずれか一方に備えられた磁石と、他方に設けられた磁石または磁性体と、によって構成されていることを特徴とする。
【0010】
また、本発明の無端ベルトの製造装置は、請求項3に記載の通り、請求項1または請求項2に記載の無端ベルトの製造装置において、前記加圧ブロックと前記内型の軸に対して対称な位置に対向ブロックと、該対向ブロックと該加圧ブロックとを接続する接続部と、が設けられ、前記磁力付勢手段が、互いに反発し合う、前記対向ブロックに設けられた磁石と前記外型に設けられた磁石とによって構成されていることを特徴とする。
【0011】
また、本発明の無端ベルトの製造装置は、請求項4に記載の通り、請求項2または請求項3に記載の無端ベルトの製造装置において、前記磁石の少なくとも一部が、希土類磁石であることを特徴とする。
【0012】
また、本発明の無端ベルトの製造装置は、請求項5に記載の通り、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の無端ベルトの製造装置において、前記流体供給排出手段により前記内型に供給される前記流体の圧力を増大させる増圧手段が、設けられていることを特徴とする。
【0013】
また、本発明の無端ベルトの製造装置は、請求項6に記載の通り、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の無端ベルトの製造装置において、前記弾性材がゴムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明の無端ベルトの製造装置によれば、円筒状の外型と、弾性材により構成され該外型内に配置された中空の円柱状の内型と、の間に、シート状部材の両端部を重ね合わせて配置し、前記内型の内部に流体を供給させかつ該流体を該内型から排出させる流体供給排出手段によって前記内型の内部に流体を供給させて、前記シート状部材を接合する無端ベルトの製造装置であって、磁力によって前記加圧ブロックを前記内型内部から前記外型へ付勢させる磁力付勢手段を備えているために、シート状部材の両端部が重ね合わされて接合する部分を加圧ブロックにより効果的に加圧しながら接合することができるので、接着剤層に空隙の発生が防止されて強力な接着が可能となり、また、他の部分と同一な厚さ、硬さの接合部を形成することができるとともに、小径の無端ベルトの製造にも対応できる。
【0015】
また、請求項2に記載の無端ベルトの製造装置によれば、前記磁力付勢手段が、互いに引き合う、前記加圧ブロックと前記外型とのいずれか一方に備えられた磁石と、他方に設けられた磁石または磁性体と、によって構成されているために、比較的簡単な構成であっても接合部への効果的な加圧が可能となる。
【0016】
また、請求項3に記載の無端ベルトの製造装置によれば、前記加圧ブロックと前記内型の軸に対して対称な位置に対向ブロックと、該対向ブロックと該加圧ブロックとを接続する接続部と、が設けられ、前記磁力付勢手段が、互いに反発し合う、前記対向ブロックに設けられた磁石と前記外型に設けられた磁石とによって構成されているために、請求項2の磁力付勢手段との併用が可能であり、このとき、より効果的な接合部への加圧が可能となる。
【0017】
また、請求項4に記載の無端ベルトの製造装置によれば、磁石の少なくとも一部が、希土類磁石であるために、さらにより効果的な接合部への加圧が可能となるので、内型を小径化したときに磁石の大きさを小さくしても充分な磁力が得られ良好な接合が可能となる。
【0018】
また、請求項5に記載の無端ベルトの製造装置によれば、流体供給排出手段により前記内型に供給される前記流体の圧力を増大させる増圧手段が設けられていることにより、内型を小径化したときに磁石の大きさを小さくした場合であっても充分な加圧力が得られるので、良好な接合が可能となる。
【0019】
また、請求項6に記載の無端ベルトの製造装置によれば、前記弾性材がゴムであることにより、小径の無端ベルト製造が可能であり、安価でありながら、小さい内圧で効率よく膨張する内型を得ることができる。また、外型に内接するのに必要な内圧以上の内圧を加えたときには、その差分が加圧力として接合部に印加されるために、良好な接合が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明にかかる無端ベルトの製造装置の一例Aのモデル断面図である。
【図2】無端ベルトの応用例である定着ベルトの層構造を示すモデル図である。
【図3】ベルト基体の作製方法(貼り合わせ方法)を説明するモデル図である。図3(a)貼り合わせ部のシートの断面を示すモデル図である。図3(b)接着剤を介して接合させる状態を示すモデル図である。
【図4】従来の接合方法を示すモデル図(正面図)である。
【図5】従来の接合方法を示すモデル図(断面図)である。
【図6】本発明にかかる無端ベルトの製造装置の他の例A1のモデル断面図である。
【図7】本発明にかかる無端ベルトの製造装置の他の例A2のモデル断面図である。
【図8】本発明にかかる無端ベルトの製造装置の他の例A3のモデル断面図(エアシリンダ作動前の状態)である。
【図9】本発明にかかる無端ベルトの製造装置の他の例A3のモデル断面図(エアシリンダ作動後の状態)である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図1に本発明にかかる無端ベルトの製造装置の一例Aのモデル断面図を示す。
【0022】
無端ベルトの製造装置Aは、円筒状の外型10、弾性材、この例ではゴムにより構成され外型10の内径よりも小さい外径を有し外型10と同軸に保持される中空の円柱状の内型11、内型11の内部に流体を供給させかつこの流体を内型11から排出させる流体供給排出手段である電磁バルブ14(および図示しないエアコンプレッサ)、内型11の軸方向(すなわちこの図の前後方向)に長く(無端ベルトの接合部の幅より長いことが必要である)かつ内型11内部から内型11を押圧するための加圧ブロック12、及び、加圧ブロック12を内型11の内側面に対して前後に移動可能に保持するガイド13、を備えている。
【0023】
ガイド13は、固定部13aとスライダ部13bとからなり、固定部13aは、この例ではスライダ部13bをその軸の中心が内型11の軸と直角に交差するように、そして、内型11の内側面に対して前後にスライド可能に保持する。このため、内型11が膨らんだときには、ガイド13は自重により内型11の内側面の移動に従い、下方に移動する。
【0024】
この無端ベルトの製造装置Aは磁力によって加圧ブロック12を内型11内部から外型10へ付勢させる磁力付勢手段を有している。
【0025】
加圧ブロック12には磁石(ネオジム磁石)21が備えられており、図面上方がN極、下方がS極である。一方、外型10の外側面の上記加圧ブロック12に対向する箇所にやはり磁石22(ネオジム磁石)がそのN極が上方となるように備えられている。このネオジム磁石22は外型磁石移動手段としてのエアシリンダ25によって、内型11に対して前後(図面中では上下)に駆動されるようになっており、外型10にはネオジム磁石22が内型11に外型10の外側面位置よりもより接近できるように凹部10aが設けられており、エアシリンダ25によってネオジム磁石22が内型11に向かって突き出されたときに、加圧ブロック12のネオジム磁石21との間に強い力で互いに引き合うようになっている。
【0026】
本例では、加圧ブロック12の下側の面と外型10の内側面に対応する面はともに平面となっている。これら面はそれぞれともに平面として、または、それぞれ凸曲面とこの凸面に対応する凹曲面として、互いに面状に接するようになっていることが望ましい。
【0027】
流体供給排出手段である電磁バルブ14(および図示しないエアコンプレッサ)は、内型11の内部に流体、この例では空気を供給させかつこの空気を内型11から排出させる。空気が導入された内型11は膨張して、その周囲に配置されるシートを外型10の内側面へ内側から付勢する。
【0028】
このような無端ベルトの製造装置Aを用いて無端ベルト(画像形成装置で用いる定着ベルト)を製造する方法について図2〜図5を用いて説明する。
【0029】
図2に、定着ベルトの層構造を示す。
【0030】
この例では、ポリイミド樹脂シートの両端を貼り合わせてなるベルト基体1、プライマ処理を行って形成された接着層4、シリコーンゴムからなる弾性層2、プライマ処理を行って形成された接着層4’、および、フッ素樹脂からなる離型層がこの順に積層されて定着ベルトが構成されている。
【0031】
図3ではベルト基体の作製方法(貼り合わせ方法)を説明するモデル図であり、図3(a)に示すように一方の端部の一面に端部の端に向かってシートの厚さが徐々に薄くなる第1の傾斜状薄肉部と、他方の端の前記一面とは異なる面に端部の端に向かって厚さが徐々に薄くなる第2の傾斜状薄肉部とが形成された耐熱性樹脂(ポリイミド樹脂)シートの傾斜面1a同士を図3(b)に示すように接着剤5を介して接着させる。
【0032】
図4および図5には内型と外型とを用いる接合方法を示す。両端を上記のように傾斜状に形成し、傾斜面の少なくとも一方に接着剤を塗布したベルト基体1を円筒状の外型10の内側に丸めて挿入し、(図4(a))、次いで弾性材料からなる中空円柱状の内型11を丸められたベルト基材1の内側に、挿入し(図4(b)、図4(c)、および、図5(a))、次いで、内型11内に空気などの流体を導入して膨張させ(図5(b))、ベルト基体1の接合部を含む全体に圧力を印加しながら接着剤を硬化させて、無端ベルトとする。
【0033】
ここで、本発明にかかる無端ベルトの製造装置Aでは、接合部を加圧ブロック12とネオジム磁石22との間に位置させることにより、互いに引き合う加圧ブロック12と外型10とに備えられた磁石21および22によって磁力付勢手段が構成されているために、流体の内型への導入による圧力だけに比して、接合部への加圧力を格段に増加させることができるので、接着層の間の空隙の解消による接合強度の向上、接合部での厚さが大きくなることによる段差の発生や柔軟性の減少を防止することができる。
【0034】
なお、接合部に加わる力は、用いる磁石の大きさ、磁石の種類(用いるのが磁石か磁性体か、も含む)の選択、外型磁石移動手段としてのエアシリンダ25による突き出し位置を調整するなどして調整することができる。
【0035】
また、本発明では永久磁石の代わりに電磁石を用いることができ、その場合も本発明に含まれる。
【0036】
図6には加圧ブロック12に磁性体を、そして、外型10の凹部10aに電磁石24を備えた無端ベルトの製造装置の一例A1の断面図を示した。上記例Aでは外型10の永久磁石22はエアシリンダ25によって駆動されて、加圧ブロックへの磁力が調整されたが、この例A1では電磁石24は電磁石用コントローラ26により、磁力の強弱、オンオフが制御される。
【0037】
無端ベルトの製造装置の他の例A2を図7に示す。
【0038】
この例A2では、互いに引き合う、加圧ブロック12に設けられた磁性体23と外型10に備えられた電磁石24とによって磁力付勢手段が構成されているのみならず、加圧ブロック12と前記内型の軸に対して対称な位置に対向ブロック15と、そして、対向ブロック15と加圧ブロック12とを接続する接続部16と、が設けられ、互いに反発し合う、対向ブロック15に設けられた磁石27(ネオジム磁石 図中上側がN極)と外型10に設けられた磁石28(ネオジム磁石 図中上側がN極)とによって第2の磁力付勢手段が設けられているために、加圧ブロック12によって接合部に加わる圧力がより高くなる。
【0039】
ここで、磁石28は磁石移動手段であるエアシリンダ29によって、対向ブロック15に対して、前後に駆動され、図中下方に駆動されたときには、対向ブロック15の磁石27との反発力が大きくなるために、加圧ブロック12によって接合部に加わる圧力が高くなる。
【0040】
さらに、この無端ベルトの製造装置A2の流体供給排出手段である電磁バルブ14(および図示しないエアコンプレッサ)の内型11への流体供給時の上流側には流体供給排出手段により内型11に供給される流体の圧力を増大させる増圧手段として増圧弁30が設けられており、この増圧弁30により内型11による、ベルト基体1の外型10の内側面への付勢はさらに大きくなり、接合部への加圧をより大きくすることができる。
【0041】
他の実施の形態として無端ベルトの製造装置の他の例A3を図8および図9に示すとともに、その動作について説明する。図8(a)はエアシリンダ作動前の状態を示す、外型10の軸に垂直な面でのモデル断面図、図8(b)はエアシリンダ作動前の状態を示す、外型10の軸を含む鉛直な面での断面図であり、図9(a)はエアシリンダ作動後の状態を示す、外型10の軸に垂直な面でのモデル断面図、図9(b)はエアシリンダ作動後の状態を示す、外型10の軸を含む鉛直な面での断面図である。
【0042】
この例A3では、互いに引き合う、加圧ブロック12に設けられた磁石21(永久磁石)と外型10に備えられた磁石22とによって磁力付勢手段が構成されているのみならず、加圧ブロック12と前記内型の軸に対して対称な位置に対向ブロック15と、そして、対向ブロック15と加圧ブロック12とを接続する接続部16と、が設けられ、互いに反発し合う、対向ブロック15に設けられた磁石27(ネオジム磁石 図中上側がN極)と外型10に設けられた磁石28(ネオジム磁石 図中上側がN極)とによって第2の磁力付勢手段が設けられている。
【0043】
ここで両端を接合するシート(接合部には接着剤が塗布されている)をこの装置A3にセットし、次いで、磁石移動手段であるエアシリンダ25および29を作動させて磁石22および27を内型11側に駆動させると(図9(a)および図9(b))、図9(a)で示す矢印で示した反発力および吸着力(引き合う力)が発生して接合部が加圧されて、従来の流体による加圧だけでは充分には達成できなかった、高い接着力を有し、他の部分と同等の柔軟性、および、厚さでの接合が確実に可能となる。
【0044】
接合後、磁石移動手段であるエアシリンダ25および29の作動を解除して磁石22および27を内型11とは反対側に駆動させ、流体供給排出手段である電磁バルブ14によって、流体である空気を内型11から排出させることにより、これら型から製品である無端シートを容易に外すことができる。
【実施例】
【0045】
ポリイミドシート(宇部興産社製ポリイミドシート:ユーピレックス―75S。大きさ:370mm×193.40mm、厚さ:75μm)の長辺のそれぞれ異なる面を幅:5mmを図3(a)にその断面をモデル的に示すように、傾斜部と非加工部と境界に段部を形成しかつ先端に向かって徐々に薄くなるよう、シートの端をフライス盤のエンドミルの軸方向に対して角度を付けた固定台に貼り合わせて加工した。なお、傾斜部と非加工部との間の段部の段差は26μmである。
【0046】
接着剤(東レ・ダウコーニング社製SE−1700)を、スクリーン印刷機によって塗布し(このときの塗布厚さは10μm)、上記無端ベルトの製造装置A2の外型(長さ:420mm、円筒の内径:60mm)内に挿入した。このとき接合部が加圧ブロックによって加圧される位置とした。このようにシートがセットされた外型内に内型(シリコーンゴム製。長さ:410mm。収縮時の円柱の直径は50mm)を、外型と同軸になるようにセットした。
【0047】
次いで、図示しないエアコンプレッシャに接続された電磁バルブ14によって内型内部に空気を供給し、シートが外型内側面に押しつけられるように内型を膨張させた。このとき前もって内型11の流体供給時の上流側に増圧手段として設けられた増圧弁30によって、内型内部に供給される空気の圧力を0.9Paとしておいた。
【0048】
さらに、電磁石24をオンし、かつエアシリンダ29を図中下方に駆動することにより対向ブロック15の磁石27との反発力を発生させ、加圧ブロックによって接合部が加圧されるようにした。このときに印加される接合部への圧力はあらかじめ圧力測定フィルム(富士フイルム製LLW)を用いて測定したところ、1.0MPa以上(実測値;1.3MPa)であった。
【0049】
このような状態で、接着剤の1次硬化処理を行った。具体的には外型の接合部付近に設けられたヒータにより接合部近傍を120℃に加熱し、その状態で10分間放置した。
【0050】
1次硬化処理後、電磁バルブ14によって、流体である空気を内型から排出させ、内型を外型から取り外して、外型から仮接合された無端ベルトを取り出した。
【0051】
次いで、仮接合された無端ベルトを160℃雰囲気中に30分間放置して2次硬化処理を行い、本接合された無端ベルト(製品)を得た。
【0052】
このように、接合部へ印加される圧力が1.0MPa以上であったため、接着剤層に空隙の発生が防止されて強力な接着が可能となり、また、他の部分と同一な厚さ、硬さの接合部を形成することができ、優れた無端ベルトを得ることができた。
【0053】
一方、従来技術にかかる無端ベルトの製造装置、すなわち上記A2で備えられている内型の膨張とは別に接合部を効果的に加圧する機構がない無端ベルトの製造装置を用いてこのような小径な無端ベルトの製造を試みたが、接合部の厚さが他の部分よりも大幅に厚くなり、劣ったものしか得られなかった。
【0054】
また、このような従来技術にかかる無端ベルトの製造装置の欠点を補うために、内型内部から接合部に圧力を印加できるように上記A2同様に加圧ブロックを設け、これをエアシリンダ等の駆動装置で駆動し、内型内から接合部に対して加圧する無端ベルトの製造装置の設計を試みたが、細い径の内型内に収まるような小型化はできなかった。
【符号の説明】
【0055】
A 無端ベルトの製造装置の一例
A1 無端ベルトの製造装置の一例
A2 無端ベルトの製造装置の一例
A3 無端ベルトの製造装置の一例
1 ベルト基体
10 外型
10a 凹部
11 内型
12 加圧ブロック
13 ガイド
13a 固定部
13b スライダ部
14 電磁バルブ
15 対向ブロック
21、22、27、28 磁石
24 電磁石
25 エアシリンダ
26 電磁石用コントローラ
29 エアシリンダ
30 増圧弁
【先行技術文献】
【特許文献】
【0056】
【特許文献1】特開平7−295396号公報
【特許文献2】特開平11−291348号公報

【特許請求の範囲】
【請求項1】
円筒状の外型と、弾性材により構成され該外型内に配置された中空の円柱状の内型と、の間に、シート状部材の両端部を重ね合わせて配置し、前記内型の内部に流体を供給させかつ該流体を該内型から排出させる流体供給排出手段によって前記内型の内部に流体を供給させて、前記シート状部材を接合する無端ベルトの製造装置であって、
前記内型内部から前記内型を押圧するための加圧ブロック、前記加圧ブロックを前記内型の内側面に対して前後に移動可能に保持するガイド、および、磁力によって前記加圧ブロックを前記内型内部から前記外型へ付勢させる磁力付勢手段が設けられている
ことを特徴とする無端ベルトの製造装置。
【請求項2】
前記磁力付勢手段が、互いに引き合う、前記加圧ブロックと前記外型とのいずれか一方に備えられた磁石と、他方に設けられた磁石または磁性体と、によって構成されていることを特徴とする請求項1に記載の無端ベルトの製造装置。
【請求項3】
前記加圧ブロックと前記内型の軸に対して対称な位置に対向ブロックと、該対向ブロックと該加圧ブロックとを接続する接続部と、が設けられ、
前記磁力付勢手段が、互いに反発し合う、前記対向ブロックに設けられた磁石と前記外型に設けられた磁石とによって構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の無端ベルトの製造装置。
【請求項4】
前記磁石の少なくとも一部が、希土類磁石であることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の無端ベルトの製造装置。
【請求項5】
前記流体供給排出手段により前記内型に供給された前記流体の圧力を増大させる増圧手段が、設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の無端ベルトの製造装置。
【請求項6】
前記弾性材がゴムであることを特徴とする請求項1ないし請求項5に記載の無端ベルトの製造装置。

【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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【公開番号】特開2011−43631(P2011−43631A)
【公開日】平成23年3月3日(2011.3.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−191152(P2009−191152)
【出願日】平成21年8月20日(2009.8.20)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】