(57)【要約】【課題】大掛かりな装置を用いることなく、押し出した樹脂表面のスジを効率よく抑制するとともに、厚みを均一化することが可能な樹脂の押出成形方法及び押出成形装置を提供する。【解決手段】加熱した樹脂を押し出す押出機１と、押出機１から供給された樹脂を所定形状に成形して押し出すダイス３とを備えた押出成形装置において、ダイス３は、押出機１から供給された樹脂を通過させる樹脂流路７を備え、樹脂流路７の出口７ｄの口縁部５ａを局部的に加熱する加熱手段８を設ける。【選択図】図２
2006142516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱した樹脂を押し出す押出機と、該押出機から供給された樹脂を所定形状に成形して押し出すダイスとを備えた押出成形装置において、前記ダイスは、押出機から供給された樹脂を通過させる樹脂流路を備え、該樹脂流路の出口の口縁部を局部的に加熱する加熱手段が設けられたことを特徴とする押出成形装置。
【請求項２】
前記口縁部を加熱する加熱手段が、前記ダイスの出口形成面において出口の外方部分に設けられたことを特徴とする請求項１記載の押出成形装置。
【請求項３】
前記口縁部を加熱する加熱手段の熱が前記口縁部よりも上流側の樹脂流路に伝わるのを抑制する伝熱抑制手段が設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の押出成形装置。
【請求項４】
前記伝熱抑制手段が、前記口縁部外方のダイス部分と、該ダイス部分に隣接するダイス部分との間に形成された空間部であることを特徴とする請求項３記載の押出成形装置。
【請求項５】
前記口縁部よりも上流側の樹脂流路を、樹脂流れ方向に複数の領域に分割し、領域ごとに温度調節可能な加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の押出成形装置。
【請求項６】
前記ダイスとしてサーキュラーダイスを用い、ダイスから押し出された筒状体をカットすることにより転写ベルトを形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の押出成形装置。
【請求項７】
請求項５又は６記載の押出成形装置を用いた樹脂の押出成形方法であって、前記口縁部を含めた樹脂流路全領域の中で口縁部の温度が最も高くなるように各加熱手段の加熱を制御することを特徴とする樹脂の押出成形方法。
【請求項８】
前記口縁部に隣接する領域が最低温領域になるように各加熱手段の加熱を制御することを特徴とする請求項７記載の樹脂の押出成形方法。
【請求項９】
前記樹脂がポリエーテルサルフォンであり、前記口縁部と最低温領域との温度差が２０〜３０℃になるように各加熱手段の加熱を制御することを特徴とする請求項７又は８記載の押出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子材料、なかでも特に平滑性が必要とされる画像形成装置の中間転写ベルト、転写搬送ベルト等のベルト部材を製造するのに適した樹脂の押出成形方法及び押出成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置には、感光体上に形成されるトナー像をいったん転写した後、さらにこの転写像を転写材に転写するのに用いられる中間転写ベルトや、感光体上に形成されるトナー像を転写材に直接転写するために用いられる転写搬送ベルトなどの転写ベルトが使用されている。
【０００３】
これら画像形成装置に使用される樹脂製の転写ベルトは、高精度の画像を形成するために厚みが均一で平滑であることが要求される。このような平滑なベルトを製造する方法としては、押出成形装置を用いて樹脂を筒状に押し出した後、これをカットしてシームレスベルトを製造する方法が知られている。
【０００４】
しかしながら、上記方法においては、樹脂の特性や押出成形装置の構造等の影響によってベルト表面にスジが発生するおそれがあった。このベルト表面の凹凸、いいかえれば、ベルト肉厚のバラツキは、特許文献１に示すように色ずれの原因となり、精度よい画像が得られないことが知られている。
【特許文献１】特開２００３−２０６０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記ベルト部材のスジの発生を防止し、均一な厚みにする方法として、特許文献１には押出成形装置から押し出すチューブ状溶融物の吐出速度よりも速い引取速度で該チューブ状溶融物を引取ってチューブの厚みを薄く均一化する方法が記載されている。
【０００６】
しかしながら、この方法では、樹脂流路出口から出てきた樹脂をいくら速く引き取って薄くしたとしても、成形品の厚みは小さくなるが、円周方向の厚みのばらつき率は変化することはない。成形品の厚みのばらつきを小さくするには樹脂流路出口での厚みのばらつきを小さくしておく必要がある。
【０００７】
そこで、本発明においては、大掛かりな装置を用いることなく、押し出した樹脂表面のスジを効率よく抑制するとともに、厚みを均一化することが可能な樹脂の押出成形方法及び押出成形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】
上記課題を解決するために、本発明者らが種々検討した結果、加熱した樹脂を押し出す押出機と、該押出機から供給された樹脂を所定形状に成形して押し出すダイスとを備えた押出成形装置において、最終的に得られる樹脂製品に厚みのばらつきが発生する主たる原因は以下の理由によることを見出した。
【０００９】
すなわち、押出機から供給された樹脂がダイス内の樹脂流路を通過する際に、樹脂の温度が高いと樹脂粘度が低くなってダイス内圧が下がり、樹脂流路の形状の影響が樹脂製品に現れる。その影響は、特にスパイラルダイスを用いた場合に大きくなり、スパイラルの影響が樹脂製品に現れて円周方向に厚みのばらつきが大きくなる。
【００１０】
一方、樹脂流路を通過する樹脂の温度を下げると、樹脂粘度が高くなってダイス内圧が上がり、樹脂流路の形状の影響は小さくなるが、樹脂温度を下げることにより、樹脂が一部固化して樹脂流路の出口の口縁部に溜まる、いわゆる目ヤニ現象が発生し、これがスジの原因となる。
【００１１】
本発明者らは上記知見を基にさらに検討を行ない、本発明を完成させるに至ったものである。すなわち、本発明では、加熱した樹脂を押し出す押出機と、押出機から供給された樹脂を所定形状に成形して押し出すダイスとを備えた押出成形装置において、ダイスは押出機から供給された樹脂を通過させる樹脂流路を備え、樹脂流路の出口の口縁部を局部的に加熱する加熱手段が設けられたことを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、押出機からダイスに供給された高温の樹脂は、ダイス内の樹脂流路を通過する間に放冷され、これにより樹脂粘度が高くなってダイス内圧を確保することができる。また、樹脂流路出口の口縁部を局部的に加熱する加熱手段を設けたため、目ヤニ現象が発生するおそれがなく、表面が平滑で、厚みが均一な樹脂製品を得ることが可能となる。
【００１３】
さらに、本発明の大きな特徴は、樹脂流路出口の口縁部を局部的に加熱する点にあり、これによって樹脂製品の表面のみを加熱して軟化させることが可能となる。表面が軟化した樹脂製品は、外部に吐出される際にダイス口縁部で表面がスキージされ、これによってより表面の平滑性が向上する。
【００１４】
加熱手段の種類については特に限定はなく、例えば、電熱ヒータを樹脂流路出口が形成されたダイス面の出口外方部分に設置することができる。ただ、この場合には、加熱手段からダイスに伝わった熱が口縁部のみならず、その上流側の樹脂流路にまで伝わって加熱するおそれが生じる。
【００１５】
そこで、本発明では、前記口縁部を加熱する加熱手段の熱が前記口縁部よりも上流側の樹脂流路に伝わるのを抑制する伝熱抑制手段を設けるのが好ましい。これにより、樹脂流路を通過する樹脂が過度に加熱されるのを防止し、上述のごとく、樹脂製品の表面のみを軟化させることができる。
【００１６】
伝熱抑制手段としては特に制限はなく、例えば、口縁部外方のダイス部分と、該ダイス部分に隣接する樹脂流れ方向上流側のダイス部分との間に熱伝導率の低い材料からなる断熱層を介在させてもよいし、また、空間部を形成してもよい。特に、空間部は、形成するのが簡単で、断熱効果が高い点で好ましい。さらに、水等の冷媒を使用して積極的に熱を除去するようにしてもよい。
【００１７】
ダイスにおいては、押出機から押し出された高温の樹脂が樹脂流路を通過中に徐冷されて温度が下がり、これによりダイス内圧が上昇するようにしているが、押出成形装置の周囲の環境（室温等）によって樹脂流路内での樹脂温度がばらつき、結果的に樹脂製品の厚みがばらつくおそれが生じる。そこで、本発明では、樹脂流路出口の口縁部よりも上流側の樹脂流路を、樹脂流れ方向に複数の領域に分割し、領域ごとに温度調節可能な加熱手段を設置可能とした。
【００１８】
上記構成によれば、樹脂流路内の樹脂温度、引いては樹脂粘度を正確に管理することができ、これによりダイス内圧を適正に維持することが可能となり、最終的に得られる樹脂製品の厚みのばらつきを抑制することができる。
【００１９】
ダイスの種類については特に制限はなく、サーキュラーダイス、Ｔダイスいずれも使用することが可能である。サーキュラーダイスを用いる場合には、ダイスから押し出された筒状体をカットすることにより、シームレスの転写ベルトを得ることができる。また、Ｔダイスを用いる場合には、表面が平滑なシートを得ることができ、例えば、液晶用基板として好適に使用することができる。
【００２０】
ダイスの樹脂流路をいくつの領域に分割するかについては特に限定はないが、出口の口縁部の他に、少なくとも上流側と下流側の２領域に分割するようにすればよい。このように分割された樹脂流路において、各領域の温度としては、上流側の領域の温度は、押出機から押し出された樹脂温度と同等に維持し、下流側の領域の温度を下げるように各加熱手段の加熱を制御すればよい。ダイスの樹脂流路を３以上の領域に分割する場合には、樹脂流路出口の口縁部に隣接する領域が最低温領域になるようにすればよい。
【００２１】
このように樹脂流路の上流側領域の温度を高めに維持し、下流側領域（口縁部に隣接する領域）の温度を下げるようにすれば、上流側領域での樹脂粘度は高くならず、下流側領域のみ樹脂粘度を高めることができるため、ダイス内圧が高くなりすぎることなく、適度な内圧を確保することができる。各領域内の樹脂流路長さは適宜調整すればよいが、最低温領域となる下流側領域又は口縁部に隣接する領域の樹脂流路長さは、少なくとも樹脂温度が設定温度まで低下するのに必要な長さが確保できるように設定すればよい。
【００２２】
上述したように温度制御した上で、樹脂流路の出口口縁部が最高温領域になるように加熱手段の加熱を制御すると、ダイス内圧を低下させることなく、樹脂製品の表面のみを軟化させることができ、最終的に表面が平滑で厚みが均一化された樹脂製品を得ることができる。すなわち、口縁部の温度は、最上流側の領域の温度に対して同等以上になるように設定すればよい。
【００２３】
上記上流側領域及び下流側領域の温度、並びに口縁部の温度はそれぞれ原料となる樹脂の種類等によって変化するため適宜設定すればよいが、一般的に適切なダイス内圧を維持しつつ、口縁部にて樹脂製品の表面のみ軟化させるためには口縁部と、該口縁部に隣接する最低温領域との温度差が２０〜３０℃になるように各加熱手段の加熱を制御することが好ましい。特に、樹脂としてポリエーテルサルフォンを使用する場合に、口縁部と最低温領域との温度差を上記範囲で設定すれば、より表面が平滑で厚みが均一化された製品を得ることができるとともに、表面が光沢に富んだ製品を得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、ダイスの樹脂流路出口の口縁部を局部的に加熱する加熱手段を設けたため、ダイス内圧を確保することができるとともに、目ヤニが発生するおそれがなく、表面が平滑で厚みが均一な樹脂製品を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を基に本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明に係る押出成形装置を示す概略図であり、図２は図１の押出成形装置において使用されるダイスを示す断面図である。本実施形態においては、樹脂として熱可塑性樹脂であるポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）を使用し、これを筒状に成形してカットすることによって転写ベルトを製造している。
【００２６】
本実施形態に係る押出成形装置は、図１に示すように、押出機１と、押出機１から吐出した樹脂を圧送するギヤポンプ２と、ギヤポンプ２を介して押出機１から供給された樹脂を所定形状に押し出すダイス３を備えている。ダイス３から押し出された樹脂製筒状体は引取機４に引取られ、所定のサイズにカットされて転写ベルトが形成される。
【００２７】
押出機１としては、１軸押出機を使用しているが、これに限らず、例えば、２軸押出機を用いてもよい。樹脂であるポリエーテルスルフォンは、押出機１に投入され、加熱・混練された状態でダイス３に供給される。
【００２８】
ダイス３は、サーキュラーダイス（スパイラルダイス）であり、図２に示すように、外筒部５と、内筒部６と、樹脂が通る樹脂流路７とを備えており、内筒部６の外周面には図示しないスパイラル溝が形成されている。樹脂流路７は、外筒部５を貫通する管状路７ａと、外筒部５と内筒部６との間に形成される環状路７ｂとからなっている。
【００２９】
このような構成の樹脂流路７において、押出機１から押し出された樹脂は、矢印Ｘで示す方向に、樹脂流路７の入口７ｃから管状路７ａを通って環状路７ｂに導入され、前述のスパイラル溝に沿って内筒部６の円周上を均一に展開しながら環状路７ｂ終端の出口７ｄから外部に吐出される。樹脂流路の出口７ｄは、環状路７の幅が狭められた環状スリットとして形成されており、樹脂はここから筒状に成形されて押し出される。
【００３０】
ダイス３において、樹脂流路７の出口７ｄが形成された面の出口７ｄの外方には、出口７ｄの口縁部５ａ（外筒部側）を加熱する加熱手段としてヒータ８が設けられている。さらに、ヒータ８の熱が口縁部５ａよりも上流側の樹脂流路７に伝わるのを抑制する伝熱抑制手段として、口縁部５ａ外方のダイス部分３ａと、該ダイス部分３ａに隣接するダイス部分との間に空間部として環状溝部９が形成されている。
【００３１】
環状溝部９は、外筒部５の外周から樹脂流路７の近傍まで彫り込むように形成されており、これにより、口縁部５ａ外方のダイス部分３ａはフランジ状に形成されている。したがって、ヒータ８を加熱するとその熱はダイス部分３ａを伝わって、口縁部５ａを局部的に熱することが可能となる。
【００３２】
樹脂流路７は、口縁部５ａの上流側で樹脂流れ方向に３つの領域Ａ、Ｂ、Ｃに分割されており、各領域Ａ〜Ｃにそれぞれヒータ１０、１１及び１２が設けられている。このように、樹脂流路７の温度は口縁部５ａを含めた４つの領域でそれぞれ制御可能としている。各ヒータ８、１０、１１及び１２の温度は、図示しない温度コントローラによって調整可能とされている。
【００３３】
領域Ａ〜Ｃには、外筒部５の表面から樹脂流路の近傍までの深さの温度測定用孔が穿設されており、この孔に図示しない熱電対を挿入して樹脂流路７の温度を測定する構造とされている。また、口縁部５ａにも熱電対が取り付けられている。各熱電対で検出された電気信号は、前述の温度コントローラに入力されて温度が検出され、その温度に応じてヒータ８、１０、１１及び１２の出力を制御するようになっている。
【００３４】
上記構成の押出成形装置を用いて樹脂を押出し成形するには、口縁部５ａに隣接する領域Ｃが最低温領域になるように各ヒータ８〜１１の加熱を制御すればよい。具体的には、上流側の領域から段階的に温度を下げていき、口縁部５ａに隣接する領域が最低温領域になるようにすればよい。このように、温度を段階的に低下させれば、樹脂の安定的な温度制御が可能となる。
【００３５】
実際の温度制御は、各ヒータ８、１０、１１及び１２の設定温度を温度コントローラに入力すればよく、後は温度コントローラが設定温度を維持するように、熱電対の信号を基にして自動的にヒータ８、１０、１１及び１２の出力を制御するようになっている。
【実施例】
【００３６】
［転写ベルトの製造］
上記実施形態で説明した押出成形装置を使用して、ヒータ８、１０〜１２の温度を変化させ、実際に１０種類の転写シート（実施例1及び２、比較例１〜８）を製造して、その評価を行なった。具体的には、ＰＥＳを押出成形機１に投入し、３５０℃で混練して押出した後、３５０℃に加熱されたギヤポンプ２を介してダイス３に供給した。
【００３７】
ダイスの口径は直径１５０ｍｍ、製品厚み１５０μｍ、押出速度１ｍ／ｍｉｎとした。各転写シート製造時の領域Ａ〜Ｃ及び口縁部５ａの温度及びダイス内圧を表１に示す。
【００３８】
［特性試験］
転写ベルトの特性としては、スジの発生状況、転写ベルト表面の光沢及び円周厚みのばらつきの３項目について評価を行なった。以下、各特性試験の内容について記す。
【００３９】
（１）スジの発生状況
この場合のスジは、幅が２ｍｍ以下で周囲よりも厚みが厚い又は薄い部分のことを意味し、目視により判断した。評価基準は下記の通りとした。
○…製品使用上問題ないレベル
△…スジが数本入った状態
×…ベルト全体にわたってスジが無数に入った状態
【００４０】
（２）ベルト表面の光沢
ベルト表面の光沢を目視により判断した。評価基準は下記の通りとした。また、気泡が混じって光沢を失った状態のものは「泡」と明記した。
○…光沢のある状態
△…○と×の中間の状態
×…くすんだ状態
【００４１】
（３）円周厚みのばらつき
厚み計により円周上の任意の点１００箇所の厚みを測定し、その最大最小値が平均値に対して±何％であるかを測定した。
各特性試験の結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
2006142516.tif 000003
【００４３】
［評価結果］
表１より、口縁部５ａが最高温領域で、口縁部５ａに隣接する領域Ｃが最低温領域になるように設定し、かつ、口縁部５ａと最低温領域（領域Ｃ）との温度差が２０〜３０℃になるように設定した実施例１及び２は、いずれもスジは使用上問題ないレベルであった。さらに、両転写ベルトとも表面に光沢があり、しかも円周上の厚みのばらつきが±５％以下に抑えられていることが判る。
【００４４】
一方、口縁部５ａ外方のダイス部分３ａにヒータ８を設けず、口縁部５ａを局部的に加熱しなかった比較例４〜７はいずれもスジが発生した。また、比較例８のように領域Ｃの温度を下げすぎると、ダイス内圧が高くなりすぎてＰＥＳを押し出すことができなくなった。
【００４５】
ヒータ８により口縁部５ａを加熱する場合であっても、口縁部５ａと最低温領域との間に適切な温度差を設けなかった比較例１、２は、いずれもダイス内圧が低く、円周厚みのばらつきが大きくなった。
【００４６】
また、比較例３のように口縁部５ａの温度が高くなりすぎると、円周厚みのばらつきは小さいもののベルト表面に気泡が発生して光沢がない状態となった。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の押出成形装置を示す概略図
【図２】図１の押出成形装置で使用されるサーキュラーダイスを示す断面図
【符号の説明】
【００４８】
１                押出機
２                ギヤポンプ
３                ダイス
３ａ              口縁部外方のダイス部分
４                引取機
５                外筒部
５ａ              口縁部
６                内筒部
７                樹脂流路
７ａ              管状路
７ｂ              環状路
７ｃ              樹脂流路入口
７ｄ              樹脂流路出口
８                ヒータ
９                環状溝部
１０、１１、１２    ヒータ
【図１】
2006142516.tif 000004
【図２】
2006142516.tif 000005