(57)【要約】【課題】      フルカラー複写機の中間転写ベルトに用いられるシームレスベルトにおいて、周長精度及び厚み精度が良好で、かつ折目やスジを除去して平滑化できるシームレスベルトの製造装置及び製造方法を提供する。【解決手段】  金属円筒体１０の内面１１は鏡面仕上げがされている。金属円筒体１０の外周面には加熱ジャケット２０が被覆されている。金属円筒体１０の内側には圧力容器３０が設けられいる。圧力容器３０は内部を加圧することにより膨張自在となる。金属円筒体１０と圧力容器３０との間にベルト用チューブ５０を挿入し、圧力容器３０に空気を供給して膨張させる。ベルト用チューブ５０は金属円筒体１０で加熱されて軟化するとともに、圧力容器３０で内面１１に圧接され、ベルト用チューブ５０の外周面は鏡面が転写され、折目、凹凸が解消されて極めて平滑な面となる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡面仕上げされた内面を有する金属円筒体と、該金属円筒体の内側に設けられ内部を加圧することにより膨張自在な圧力容器と、該圧力容器を加圧する加圧手段とを有し、圧力容器を加圧することにより、金属円筒体と圧力容器との間に配置したベルト用チューブの外面を金属円筒体の内面に圧接させる構造となっていることを特徴とするシームレスベルトの製造装置。
【請求項２】
ベルト用チューブの外側に鏡面仕上げされた内面を有する金属円筒体を配設するとともに、ベルト用チューブの内側に内部を加圧することにより膨張自在な圧力容器を配設し、該圧力容器を膨張させてベルト用チューブの外面を金属円筒体の内面に圧接させ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３】
前記金属円筒体をベルト用チューブの溶融温度より０〜５０℃高くなるように加熱することを特徴とする請求項２記載のシームレスベルトの製造方法。
【請求項４】
前記ベルト用チューブと金属円筒体とのクリアランスが１〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項２又は３記載のシームレスベルトの製造方法。
【請求項５】
前記ベルト用チューブと膨張させる前の圧力容器とのクリアランスが１〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項２、３又は４記載のシームレスベルトの製造方法。
【請求項６】
前記圧力容器の加圧時の内圧が０．３〜１．０ＭＰａであることを特徴とする請求項２、３、４又は５記載のシームレスベルトの製造方法。
【請求項７】
前記ベルト用チューブの金属円筒体への加熱圧接時間が５〜１００分であることを特徴とする請求項３、４、５又は６記載のシームレスベルトの製造方法。
【請求項８】
前記ベルト用チューブがインフレーション成形法で製膜されたものであって、製膜時のブロー比が０．５〜１．２であることを特徴とする請求項２、３、４、５、６又は７記載のシームレスベルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンター、ファクシミリ等に用いる中間転写ベルトに好適なシームレスベルトの製造装置及び製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、カラー電子写真技術の進歩により、フルカラー複写機、カラープリンター等が実用化されるようになった。フルカラー複写機においては、感光体上に形成されたトナー像を直接複写紙上へ転写、あるいは一旦中間転写ベルト上に転写させ、その後、中間転写ベルトに転写した画像を複写紙に再転写させるものである。そして、これらのフルカラー複写機、カラープリンター等には、中間転写ベルト、搬送ベルト、転写搬送ベルト等としてシームレスベルトが用いられている。
【０００３】
これらのシームレスベルトは、画像ボケ、画像ズレ等のない鮮明な画像を得るために、ベルトの表面粗さが小さく（凹凸が小さく）平滑であること（以下、「平滑性」という）、周長にバラツキが無いこと（以下、「周長精度」という）、厚みにバラツキが無いこと（以下、「厚み精度」という）が要求されている。すなわち、例えば中間転写ベルトの場合、平滑性が悪い場合は、感光体と中間転写ベルトとの間、中間転写ベルトと複写紙との間に部分的隙間が発生し、画像ボケや画像ズレが発生するものであった。周長精度が悪い場合は、中間転写ベルトの走行不良（蛇行）による印刷位置のズレや、弛みによる感光体と中間転写ベルト及び中間転写ベルトと複写紙との間に部分的隙間が発生し、画像ボケや画像ズレが発生するものであり、さらに、ベルトの蛇行によりベルトが破損する場合もあった。厚み精度が悪い場合は、厚みのバラツキに伴って電気抵抗にバラツキが生じ、その結果、画像に濃淡が発生するものであった。
【０００４】
このよう中間転写ベルトとしては、熱可塑性樹脂製のシームレスベルトが用いられており、シームレスベルトを製造するには、一般に、シート状フィルムを貼り合わせてチューブ状に形成する方法（以下、「貼合せ法」という）、遠心成形によりチューブ状に形成する方法（以下、「遠心成形法」という）、環状ダイを用い押出成形によりチューブ状に形成するインフレーション成形法等により行なわれていた。
【０００５】
しかしながら、上述した貼合せ法は、貼り合わせ部分において厚みムラが大きく厚み精度が悪いものであり、遠心成形法は、厚みムラが小さく厚み精度は良好であるが、製造コストが高くなるものであった。
【０００６】
また、インフレーション成形法は、厚みムラを小さくすることができるとともに、安価に製造できるので好ましいものであるが、フルカラー複写機等の高精度の画像を得るためには、厚みムラがより一層小さく厚み精度を向上させることが要望されており、また、周長精度が悪いとともに、押出方向にスジ状の押出ムラが発生し易く、更にフィルムの表面の平滑性がベルト材料として不充分であり、その結果、スジ状の画像ムラ、および画像ボケが発生する場合があった。
【０００７】
さらに、インフレーション成形法においては、環状ダイから押出したチューブ状のフィルムを、ニップロールにより折り畳んで平坦にした後、巻取り装置により巻き取っているので、シームレスベルトの両端において折目が形成され、その折目部分の段差により転写ムラが発生するものであった。
【０００８】
そこで、従来、インフレーション成形法により製造したシームレスベルトの問題点を改善する各種技術が提案されている。例えば、内周面が転写面に形成された外側円筒体内に、この外側円筒体の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する内側円筒体を配設し、この内側円筒体の外周に、無端ベルト状に成形された熱可塑性シートを配設した状態で、内側円筒体と熱可塑性シートとを加熱し、この加熱により熱可塑性シートを軟化させるともに内側円筒体を膨張させ、内側円筒体の外周面で熱可塑性シートの外周面を外側円筒体の転写面に圧接させることにより、周長精度を向上させた半導電性無端ベルトの製造方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００９】
また、円筒状内型の外周長よりも小さな内周長を有する熱可塑性無端状フィルムの周長を伸長させて該フィルムを該内型の外周面に嵌合し、該フィルムを嵌合した該内型の外側に、該内型よりも線膨張係数が小さく、その内周面に転写面を有する円筒状外型を配設し、その状態で該内型、該フィルム及び該外型を加熱し、この加熱により該フィルムを軟化させるとともに、該内型を熱膨張させることにより該内型の外周面と該外型の内周面との間に該フィルムを圧接させ、該フィルムの外周面に該外型の内周面を熱圧転写することにより、周長精度の向上、スジ状の押出しムラを改善した転送搬送シームレスベルトの製造方法が提案されている（特許文献２参照。）
さらに、フィルムをロール状剛体に被せたのち、加熱処理により加熱し、さらに前記フィルムの表面側に位置するロールで摺擦することによりベルト状に形成し、チューブに発生した折目を除去できるようにした中間転写ベルトの製造方法が提案されている（特許文献３参照）。
【００１０】
さらにまた、上述したような二次加工を施すことなく折目を解消できる技術が提案されており、例えば、環状ダイから熱可塑性樹脂を主成分とする成形材料を溶融押出しし、押し出された成形物の外部に複数組み配置したニップ部材で成形物を部分的に挟んで引き取り、得られた円筒状フィルムのニップ部位を除いて所望の長さにカットすることにより、インフレーション成形法による折目のないシームレスベルトの製造方法が提案されている（特許文献４参照）。
【００１１】
【特許文献１】特開平５−３１８１８号公報
【特許文献２】特開２００２−３０１７６４号公報
【特許文献３】特開２０００−２６７４６３号公報
【特許文献４】特開２０００−２８９０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した特許文献１及び２で提案された技術は、以下に記載する問題点を有していた。
１．厚み、樹脂等の異なる多品種のシームレスベルトに対応することができなかった。
【００１３】
特許文献１及び２においては、熱可塑性シート等（チューブ）を加熱して軟化させるとともに、内側円筒体等を加熱して熱膨張によりチューブを外側円筒体等に圧接させるものである。ところで、樹脂によって溶融温度が異なるので、チューブを軟化させるための適切な加熱温度が、使用する樹脂によって所定範囲に規制されることとなる。したがって、内側円筒体等の加熱温度は、樹脂によって規制され、樹脂に適切な加熱温度の範囲でしか加熱できないものである。
【００１４】
その結果、厚みが同一のシームレスベルトを異なる樹脂で製造しようとすると、内側円筒体等の加熱温度を異なる温度にしなければならず、内側円筒体等の膨張率が異なることとなる。したがって、同一の内側円筒体（使用材料、外径等）を使用すると、同一の圧接条件とすることができず、同一の厚みのシームレスベルトを製造することが困難であった。したがって、各樹脂に対応した内側円筒体等を用意しなければならなかった。
【００１５】
また、同一の樹脂であっても異なる厚みのシームレスベルトを製造する場合があり、このような場合、樹脂が同一であるので内側円筒体等の加熱温度が同一となり、その結果、内側円筒体等の膨張率が同一となる。したがって、同一の内側円筒体等を使用して、異なる厚みのシームレスベルトを製造することができず、各厚みに対応した内側円筒体等を用意しなければならないものである。
【００１６】
以上のように、特許文献１及び２で提案された技術においては、熱膨張させる内側円筒体等が、一種類の樹脂から成る一種類の厚みのシームレスベルトにしか用いることができず、多品種のシームレスベルトに対応することができないものであった。
２．チューブの円筒体への配置が困難であった。
【００１７】
特許文献１及び２においては、内側円筒体等を加熱してその熱膨張によりチューブを外側円筒体等に圧接するものであり、熱膨張による内側円筒体等の膨張は小さいものである。また、加熱温度は使用する樹脂によりその適切な範囲が規定されるものであるので、膨張を大きくするために加熱温度を高くすることもできなかった。したがって、内側円筒体等と外側円筒体等とのクリアランスは１ｍｍ未満の極めて小さいものとなり、チューブを内側円筒体等に配置するのが困難であった。事実、特許文献１の実施例等における内側円筒体と外側円筒体とのクリアランスは、０．４ｍｍ程度となっており、０．４ｍｍ程度のクリアランスにチューブを配置することは極めて困難である。
【００１８】
また、特許文献３で提案された技術は、折目を除去することは出来るが、周長精度及び厚み精度を向上させることは困難であった。さらに、特許文献４で提案された技術は、二次加工を施すことなく折目の無いチューブを得ることはできるが、周長精度、厚み精度等に関しては依然として解消できていないものであった。
【００１９】
本発明は、以上の問題点を解決し、周長精度及び厚み精度が良好で、かつ折目やスジを除去して平滑化できるシームレスベルトの製造装置及び製造方法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】
【００２０】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討し、流体を注入することにより膨張自在な圧力容器を用い、この圧力容器の膨張によりチューブを円筒体の内面に圧接させると、チューブを均一に加圧できることを見出し、さらに、折目を効率良く除去できるとともに、周長精度も向上させることを見出し、本発明を完成させたものである。
【００２１】
請求項１に係るシームレスベルトの製造装置は、鏡面仕上げされた内面を有する金属円筒体と、該金属円筒体の内側に設けられ内部を加圧することにより膨張自在な圧力容器と、該圧力容器を加圧する加圧手段とを有し、圧力容器を加圧することにより、金属円筒体と圧力容器との間に配置したベルト用チューブの外面を金属円筒体の内面に圧接させる構造となっていることを特徴として構成されている。
【００２２】
請求項２に係るシームレスベルトの製造方法は、ベルト用チューブの外側に鏡面仕上げされた内面を有する金属円筒体を配設するとともに、ベルト用チューブの内側に内部を加圧することにより膨張自在な圧力容器を配設し、圧力容器を膨張させてベルト用チューブの外面を金属円筒体の内面に圧接させることを特徴として構成されている。
【００２３】
請求項３に係るシームレスベルトの製造方法は、請求項２に係るシームレスベルトの製造方法において、金属円筒体をベルト用チューブの溶融温度より０〜５０℃高くなるように加熱することを特徴として構成されている。
【００２４】
請求項４に係るシームレスベルトの製造方法は、請求項２又は３記載のシームレスベルトの製造方法において、前記ベルト用チューブと金属円筒体とのクリアランスが１〜１０ｍｍであることを特徴として構成されている。
【００２５】
請求項５に係るシームレスベルトの製造方法は、請求項２、３又は４記載のシームレスベルトの製造方法において、前記ベルト用チューブと膨張させる前の圧力容器とのクリアランスが１〜１０ｍｍであることを特徴として構成されている。
【００２６】
請求項６に係るシームレスベルトの製造方法は、請求項２、３、４又は５記載のシームレスベルトの製造方法において、前記圧力容器の加圧時の内圧が０．３〜１．０ＭＰａであることを特徴として構成されている。
【００２７】
請求項７に係るシームレスベルトの製造方法は、請求項３、４、５又は６記載のシームレスベルトの製造方法において、前記ベルト用チューブの金属円筒体への加熱圧接時間が５〜１００分であることを特徴として構成されている。
【００２８】
請求項８に係るシームレスベルトの製造方法は、請求項２、３、４、５、６又は７に係るシームレスベルトの製造方法において、ベルト用チューブがインフレーション成形法で製膜されたものであって、製膜時のブロー比が０．５〜１．２であることを特徴として構成されている。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１に係るシームレスベルトの製造装置においては、金属円筒体と圧力容器との間にベルト用チューブを配置した状態で圧力容器の内部を加圧すると、圧力容器はベルト用チューブを金属円筒体方向へ押し広げつつ膨張し、ベルト用チューブを金属円筒体に圧接させる。この時、圧力容器は均一に膨張するので、ベルト用チューブはその全面に均等な圧接力が作用し、また、均一に膨張しなかったとしても金属円筒体に当接後は均一になるように変形して調整されるので、最終的な圧接時においてベルト用チューブは全面に均等な圧接力が作用することになる。したがって、均一な厚みにすることができる。
【００３０】
また、ベルト用チューブの外面は金属円筒体の鏡面仕上げされた内面に圧接されるので、ベルト用チューブの外面に存在する折目、凹凸等は容易に平滑化されるとともに、ベルト用チューブの周長が金属円筒体の内面の周長に矯正されるので、ベルト用チューブの軸方向の全長に渡って均一な周長となる。さらに、金属円筒体を加熱したり、装置全体をオーブン等に投入して加熱することにより、平滑化等を完全にすることができる。
【００３１】
さらに、加圧手段の調整によりベルト用チューブの圧接力を調整できるので、各種ベルト用チューブに最適な条件で加工を行なうことができ、また、異なる樹脂から成る異なる厚みのシームレスベルトであっても、加圧手段を調整することにより製造することができる。さらにまた、金属円筒体と膨張させる前の圧力容器とのクリアランスも充分にとることができるので、ベルト用チューブを容易に配置することができる。
【００３２】
請求項２に係るシームレスベルトの製造方法においては、ベルト用チューブの外側に金属円筒体を内側に圧力容器を配設しているので、内部を加圧することにより圧力容器を膨張させると、圧力容器はベルト用チューブを押し広げつつ膨張し、ベルト用チューブは鏡面仕上げされた内面に圧接される。したがって、ベルト用チューブの外面に存在する折目、凹凸等は容易に平滑化されるとともに、ベルト用チューブの周長が金属円筒体の内面の周長に矯正されるので、ベルト用チューブの軸方向の全長に渡って均一な周長となる。またこの時、圧力容器は均一に膨張するので、ベルト用チューブはその全面に均等な圧接力が作用し、また、均一に膨張しなかったとしても金属円筒体に当接後は均一になるように変形して調整されるので、最終的な圧接時においてベルト用チューブは全面に均等な圧接力が作用することになる。したがって、厚みムラが生じることがない。
【００３３】
請求項３に係るシームレスベルトの製造方法においては、金属円筒体をベルト用チューブの溶融温度より０〜５０℃高くなるように加熱することにより、ベルト用チューブを好適な状態に軟化させることができ、迅速かつ確実に折目、凹凸等を除去することができるとともに、周長を均一にすることができる。
【００３４】
請求項４に係るシームレスベルトの製造方法においては、ベルト用チューブと金属円筒体とのクリアランスを１〜１０ｍｍとすることにより、ベルト用チューブの取り付け作業を容易にするとともに、周長精度を向上させることができる。
【００３５】
請求項５に係るシームレスベルトの製造方法においては、ベルト用チューブと圧力容器とのクリアランスを１〜１０ｍｍとすることにより、圧力容器の取り付け作業を容易にするとともに、圧力容器の膨張による破損を防止することができる。
【００３６】
請求項６に係るシームレスベルトの製造方法においては、圧力容器の加圧時の内圧を０．３〜１．０ＭＰａにすることにより、ベルト用チューブを金属円筒体に十分に圧接することができるとともに、厚み精度の低下を防止することができる。
【００３７】
請求項７に係るシームレスベルトの製造方法においては、ベルト用チューブの金属円筒体への加熱圧接時間を５〜１００分にすることにより、ベルト用チューブの平滑化を確実に行なうことができる。
【００３８】
請求項８に係るシームレスベルトの製造方法においては、ベルト用チューブがインフレーション成形法で製膜させたものであって、製膜時のブロー比を０．５〜１．２とすることにより、厚み精度を向上させることができとともに、周長精度も向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明のシームレスベルトの製造装置において、金属円筒体は、ベルト用チューブが鏡面仕上げされた内面に圧接されるもので、その内面は目的とするシームレスベルトを得ることができるように、所定の内径と長さを有するように形成されている。また、金属円筒体は、固定して設けても、上下動自在に設けてもよい。
【００４０】
金属円筒体を加熱する加熱手段を設けることができる。加熱手段は、金属円筒体を加工に適した所定温度に加熱するためのもので、ヒータ等、各種加熱手段を採用することができる。例えば、ヒータを設けた加熱ジャケットを被覆することにより加熱することができ、また、加熱ジャケットに冷却手段を設けることが、金属円筒体を冷却できるので好ましい。冷却手段としては、水冷でも空冷でもよい。
【００４１】
また、本発明では、加熱、および冷却手段を備えていない金属円筒体を用いることもできる。この場合、ベルト用チューブは圧力容器により金属円筒体の内面に圧接させ、その状態で所定温度に加熱されたオーブン等に投入し、所定時間加熱すればよい。その後、オーブンより取り出し、冷却後、圧力容器から空気を抜き、圧力容器を除去後、金属円筒体よりベルト用チューブを取り外し、所定長さに切断することにより、外面が平滑で周長精度の高いシームレスベルトとなる。
【００４２】
圧力容器は、加圧により膨張自在であれば合成樹脂や金属など材質は特に限定されないが、柔軟かつ耐熱性のあるものが好ましく、２００℃以上の温度に３０分以上耐えられるものであればより好ましい。例えば、合成樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン、ポリアミド等を用いることができ、金属としては、アルミニウム、ステンレス等を用いることができる。圧力容器の厚みは、合成樹脂製圧力容器の場合、２００〜１０００μｍが好ましく、３００〜５００μｍがより好ましい。厚みが２００μｍ未満であれば容器の膨張にムラが生じ、また、厚みが１０００μｍを超えると容器の膨張が不十分になる。金属製圧力容器の場合は、５００〜２０００μｍが好ましく、８００〜１５００μｍがより好ましい。厚みが５００μｍ未満であれば容器の膨張にムラが生じ、また、厚みが２０００μｍを超えると容器の膨張が不十分になる。また、圧力容器は、固定して設けても、上下動自在に設けてもよい。
【００４３】
加圧手段は、圧力容器内部を加圧できれば特に限定されず、流体を圧力容器内部に供給することにより行なう。流体としては、液体でも気体でもよく、空気が安価で調整が容易であるので好ましい。
【００４４】
本発明のシームレスベルトの製造方法においては、ベルト用チューブの外側に金属円筒体を配設する。ベルト用チューブと金属円筒体との配設は、金属円筒体を固定しベルト用チューブを挿入することによっても、ベルト用チューブを固定し金属円筒体を被嵌させることによってもよい。金属円筒体とベルト用チューブとのクリアランスは、１〜１０ｍｍが好ましく、３〜５ｍｍがより好ましい。クリアランスが１ｍｍ未満であると、ベルト用チューブを金属円筒体内に挿入する作業（又はベルト用チューブに金属円筒体を被嵌する作業）が容易で無く、また、クリアランスが１０ｍｍを超えると、ベルト用チューブを金属円筒体に挿入する作業（又はベルト用チューブに金属円筒体を被嵌する作業）は容易であるが、圧力容器の膨張率が大きくなり、圧力容器が破損する恐れがある。
【００４５】
また、ベルト用チューブの内側に圧力容器を配設する。ベルト用チューブと圧力容器との配設は、ベルト用チューブを固定し圧力容器を挿入することによっても、圧力容器を固定しベルト用チューブを被嵌させることによってもよい。ベルト用チューブと圧力容器とのクリアランスは、１〜１０ｍｍが好ましく、３〜５ｍｍがより好ましい。クリアランスが１ｍｍ未満であると、ベルト用チューブに圧力容器を挿入する作業（又は圧力容器にベルト用チューブを被嵌する作業）が容易で無く、また、クリアランスが１０ｍｍを超えると、圧力容器の膨張率が大きくなり、圧力容器が破損する恐れがある。
【００４６】
以上のように、ベルト用チューブ、金属円筒体及び圧力容器の配設は、最終的に所定の配設になっておれば、その配設の順序、移動させる部材は特に限定されないものであり、また、金属円筒体と圧力容器とのクリアランスは、２〜２０ｍｍが好ましく、６〜１０ｍｍがより好ましいことになる。
【００４７】
ベルト用チューブの外側に金属円筒体、内側に圧力容器を配設した状態で、圧力容器を加圧して膨張させてベルト用チューブを金属円筒体に圧接させる。圧力容器の加圧は、例えば、厚みが５００μｍ、外径φ２８４ｍｍのポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）製の圧力容器を加圧して内径φ２９１ｍｍの金属円筒容器に接圧させる場合、内圧が０．３〜１．０ＭＰａが好ましく、０．４〜０．５ＭＰａがより好ましい。内圧が０．３ＭＰａ未満の場合、金属円筒体にベルト用チューブが十分に圧接させず、ベルト用チューブの良好な平滑性確保できない場合があり、また、内圧が１．０ＭＰａを超えると、ベルト用チューブの厚み精度が悪化するとともに圧力容器が破壊される恐れがある。
【００４８】
金属円筒体の加熱は、ベルト用チューブの材質により適宜変更するが、ベルト用チューブの溶融温度より０〜５０℃高くすることが好ましく、５〜３０℃高くすることがより好ましい。金属円筒体の温度がベルト用チューブの溶融温度より高くないと、ベルト用チューブの軟化が十分でなく、折目等の除去が不十分な場合があり、また、５０℃より高くすると、ベルト用チューブの材質の劣化が生じるとともに、溶融粘度が低下して保持力が弱くなり、ベルトの厚み精度が悪くなる。
【００４９】
圧力容器によりベルト用チューブを金属円筒体に加熱圧接させる時間（冷却時の時間は含まない）は、ベルト用チューブの材質、厚み等により異なるが、例えば、厚みが３０〜４００μｍのポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂やポリカーボネート等からなるベルト用チューブの場合、５〜１００分が好ましく、１０〜６０分がより好ましい。圧接時間が５分未満であると、ベルト用チューブが所定温度まで到達せず折目等を十分に除去することが出来ない場合があり、圧接時間が１００分を超えると、ベルト用チューブに用いられる合成樹脂の劣化が起こり始め、ベルトの強度の低下、および、導電性の変化が著しくなり、得られるシームレスベルトの品質が低下する。
【００５０】
ベルト用チューブを加熱圧接し上述した所定時間保持した後、ベルト用チューブを室温まで冷却し、圧力容器を減圧して初期の状態に戻し、ベルト用チューブを金属円筒体から手動又は自動的に抜き取る。これにより、表面の平滑性が良好で、周長精度及び厚み精度も優れたシームレスベルトを得ることができる。また、この時、急激に冷却することは好ましくないので、５分以上の時間をかけて室温まで冷却することが好ましい。
【００５１】
なお、以上のような各作業は、手動、半手動、全自動のいずれの操作方法でも良いが、全自動にすると生産性が向上するのでコストの改善を図ることができる。
【００５２】
本発明おいてシームレスベルトは、一層でも二層以上の多層でもよい。シームレスベルトに用いられる熱可塑性樹脂は、特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリフッ化ビニル、エチレン−テトレフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂；ポリアミド系樹脂；塩化ビニル系樹脂；ＡＢＳ系樹脂；ポリメチルメタクリレート；ポリカーボネート；ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）；ポリアクリルニトリル；ポリアセタール；さらには熱可塑性エラストマーと呼ばれている水添スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエーテルエステル、熱可塑性ポリウレタン等を用いることが出来き、これらの熱可塑性樹脂を単独で用いても、二種以上混合して用いても良い。
【００５３】
上記熱可塑性樹脂の中で、フッ素系樹脂は、誘電率が高く、難燃性、非粘着性、非汚染性、低摩擦性、耐薬品性、耐オゾン性等が優れているため、コピー機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真用部材として使用するのに特に適している。フッ素系樹脂としては、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、三フッ化塩化エチレン−フッ化ビニリデン共重合体、フッ化ビニリデン−四フッ化エチレン共重合体、三フッ化塩化エチレン−フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−三フッ化塩化エチレン共重合体とポリフッ化ビニリデンとのグラフト共重合体、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体とポリフッ化ビニリデンとのグラフト共重合体、四フッ化エチレン−エチレン共重合体、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリ三フッ化塩化エチレン等が挙げられる。これらの内、特にフッ化ビニリデン単独重合体、およびその共重合体が成形加工性の点で好ましい。
【００５４】
ベルトは、少なくとも一層を、１×１０５Ω・ｃｍ〜１×１０１４Ω・ｃｍの範囲の体積抵抗率を有する半導電層とすることができる。このような半導電層とすることにより、中間転写ベルト、転写搬送ベルト等として有用に使用できるようになり、また、転写ロール用の表面資材としても有用に使用できるようになる。
【００５５】
熱可塑性エラストマーのようにそれ自体で半導電性を示すような熱可塑性合成樹脂もあるが、このような性質を示さない熱可塑性合成樹脂からなる層に半導電性を付与するためには、導電剤を添加する。
【００５６】
導電剤としては、カーボンブラック、グラフト化カーボンブラック、炭素繊維、金属酸化物、金属粉末、金属繊維等の電子伝導性材料、ポリエチレンオキシド鎖を含有する高分子、側鎖にアンモニウム塩を有するポリマー、アルカリ金属含有アイオノマー、アルカリ金属塩、アルキル四級アンモニウムのフルオロホウ酸、アルキル四級アンモニウム塩等のイオン伝導性材料を挙げることができ、これら一種以上を添加することによって上記熱可塑性合成樹脂へ半導電性を付与することができる。また、導電剤をコーティングしたグラファイト繊維、ガラス繊維等も用いることができる。
【００５７】
なお、電子伝導性材料の中では、少量の添加で抵抗が低下するためカーボンブラックが好ましい。また、イオン伝導性材料の中では、使用環境（温度、湿度）による電気抵抗への影響が小さいため、ポリエチレンオキシド鎖を含有する高分子が好ましい。
【００５８】
上記カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック等が挙げられるが、中でも少ない添加量で半導電性を付与できるという観点から、アセチレンブラック、およびファーネスブラックの一種であるケッチェンブラックが好ましい。カーボンブラックの添加量は、カーボンブラックの種類によって異なるが、アセチレンブラックの場合、全重量中の３〜２５重量％を占めることが好ましく、ケッチェンブラックの場合には１〜１０重量％を占めることが好ましい。上記範囲未満では半導電性を付与することができず、上記範囲を超えると押出し成形時の加工性が悪いばかりでなく、製品の強度が低下するので好ましいない。
【００５９】
シームレスベルトの抵抗のバラツキを小さくするために、特開平７−１１３０２９号公報に記載のように、導電剤としてカーボンブラックとポリエチレンオキシド鎖を有する高分子とを併用することが好ましい。なお、カーボンブラックの添加量は、上記したと同様の範囲が好ましい。
【００６０】
また、同様の目的で、表面処理したカーボンブラック、例えば特開平１１−２９６７８号公報に記載のグラフト化カーボンブラックを用いることができる。なお、グラフト化カーボンブラックの場合もカーボンブラック重量換算で、上記範囲の添加量が好ましい。
【００６１】
さらに同様の目的で、特開平８−１６５３９５号公報に記載のように、導電剤としてポリエチレンオキシド鎖を有する高分子（また、その共重合体も含む）と、過塩素酸リチウム等のアルカリ金属塩に代表されるイオン電解質を併用することも好ましい。ポリエチレンオキシド鎖を有する高分子の添加量は、全重量中の０．３〜２５重量％を占めることが好ましい。一方イオン電解質がアルカリ金属塩である場合には、その添加量は、全重量中の０．０１〜５重量％、さらに０．０５〜４重量％を占めることが好ましい。
【００６２】
シームレスベルトには、シームレスベルトに悪影響を与えない範囲において、必要により各種添加剤を添加することができる。例えば、ベルトに着色するための着色剤、補強剤としてのガラス繊維等、摩擦電気帯電性低減用の帯電防止剤、吸湿性防止剤、アンチブロッキング剤、滑剤、加工助剤等を添加することができる。
【００６３】
シームレスベルト厚みは、３０〜４００μｍが好ましく、８０〜２００μｍがより好ましく、１００〜１５０μｍが最も好ましい。厚みが３０μｍ未満であると、シームレスベルトをロール間へ架張し、張力を掛け駆動した場合、伸びて色ずれを起こしたり、シワが発生しやすくなり、また、４００μｍを超えると、シームレスベルトの柔軟性が損なわれ、スムーズな搬送性が得られなくなり、色ずれが生じやすくなる。
【００６４】
本発明にシームレスベルトの製造方法に用いるベルト用チューブは、その製造方法は特に限定されないが、インフレーション成形法で製造したものに好適である。インフレーション成形法におけるブロー比は、０．５〜１．２であることが好ましく、０．８〜１．１であることがより好ましい。すなわち、特開２００２−２６７４６３号公報に記載されているように、熱収縮性が必要なベルト用フィルムの場合、ブロー比１．５以上にする必要性が生じ、ブロー比１．５以上で製膜すると、例えば厚みが１００μｍの場合、環状ダイ及び冷却リングを高度に調整しても、厚み精度を±５μｍ以下に調整することが困難であった。
【００６５】
ところで、本発明におけるシームレスベルトは熱収縮性が不要であるので、ブロー比を１．５以上にする必要が無く、ブロー比を１．５未満で行なうことが可能であった。そこで、本発明者らがブロー比と厚み精度との関係を鋭意検討した結果、ブロー比を１．２以下にすると、高度な調整を必要とすること無く、厚みが１００μｍの場合、厚み精度を±５μｍ以下に調整できることを見出した。また、ブロー比を１．２以下にすると、製膜されたチューブに余分な応力（熱収縮性等）が残らないため、チューブの周長の変化が少なく、さらにチューブ表面も加工時の不必要な力が加わらないため、比較的滑らかな状態が保たれたチューブを得ることができ、シームレスベルトとして好ましいものであった。
【００６６】
インフレーション成形法における環状ダイは、インフレーション成形法に使用する一般的なものを用いても差し支えないが、目的に適した材料にマッチし厚み調整が良好なダイ構造を有するものが好ましく、また、単層ダイであっても多層ダイであってもよい。押出し機は、二軸混練押出し機を用いて予め混合した原料を使用して一軸押出し機を用いても、直接混合性に優れた二軸押出し機を用いてもよく、また、単体又は複数台用いてもよい。
【００６７】
冷却リングにおける冷却媒体の流量の調整は、冷却リングの円周を適宜等分し、フィルム厚み測定器のセンサーの信号に従い、円周方向に分離された流量調整弁を自動流量調整することにより行なうことが好ましいが、手動で流量の調整を行なってもよく、流量の調整は上記した方法以外の方法で調整してもよい。
【００６８】
本発明におけるシームレスベルトの用途は特に限定されるものではないが、高度な平滑性、厚み精度及び周長精度が求められる、電子写真方式の複写機、プリンター、ファクシミリ等に用いられる中間転写ベルト、転写搬送ベルトに好適である。
【００６９】
本発明によるシームレスベルトの製造装置の一実施形態を図面を参照して説明する。図１はシームレスベルトの製造装置の圧力容器を加圧する前の状態を示す縦断面図、図２は同上圧力容器を加圧した状態を示す縦断面図、図３は同上圧力容器を減圧した状態を示す縦断面図である。
【００７０】
これらの図において、１０は上下が開口した円筒状に形成された金属円筒体で、その内面１１は鏡面仕上げがされている。金属円筒体１０の外周面には加熱手段としてのヒータ（図示せず）が埋設された加熱ジャケット２０が被覆されており、この加熱ジャケット２０により金属円筒体１０を所定の温度になるように加熱するものである。また、加熱ジャケット２０内には、冷却水を流通させるための冷却水管２１が埋設されており、加熱ジャケット２０を冷却することにより金属円筒体１０を冷却できるようになっている。また、ヒータはヒータの温度を調整するための制御部（図示せず）に接続されている。
【００７１】
金属円筒体１０の内側には垂直方向に進退自在に圧力容器３０が設けられており、この圧力容器３０は内部を加圧することにより膨張自在となるように、合成樹脂製の伸縮自在な袋状に形成されている。圧力容器３０は、底部３１と、円筒状の側面部３２と、略半球状の頂部３３とからなり、前記側面部３２は金属円筒体１０の高さより長くなるように形成されている。そして、図１に示すように、加圧しない状態において、圧力容器３０は金属円筒体１０の内面１１と僅かのクリアランスを持って配設される。圧力容器３０の頂部３３中央には、加圧するために空気を充填するための給気管４０が設けられており、この給気管４０の内側端部は側面部３２の上端近傍まで達するとともに、外側端部はコンプレッサ等からなる空気を供給するための空気供給源（図示せず）に連結されており、これら給気管４０、空気供給源等で加圧手段が構成されている。
【００７２】
以上のようなシームレスベルトの製造装置でベルト用チューブを加工するには、まず、圧力容器３０を上方へ移動させて金属円筒体１０の内部に空間を確保し、この状態でベルト用チューブ５０を、金属円筒体１０の内面１１内側近傍にクリアランスａ（１〜１０ｍｍ）を持って挿入し、さらに、圧力容器３０を下降させてベルト用チューブ５０内にクリアランスｂ（１〜１０ｍｍ）を持って挿入し、図１に示すように、ベルト用チューブ５０の外側に金属円筒体１０が、内側に圧力容器３０が配設された状態にする。この時、ベルト用チューブ５０の上下端部は金属円筒体１０の上下端より突出しており、また、圧力容器３０の側面部３２も同様に上下端部が金属円筒体１０の上下端より突出しており、さらに、金属円筒体１０は加熱ジャケット２０により所定温度（ベルト用チューブの溶融温度より０〜５０℃高い温度）に加熱されている。
【００７３】
次に、空気供給源より給気管４０を介して圧力容器３０に空気を供給する。すると、圧力容器３０は、ベルト用チューブ５０を半径方向に押し広げつつ膨張し、図２に示すように、ベルト用チューブ５０を金属円筒体１０の内面１１に圧接させる。この状態で内圧が所定の値（０．３〜１．０ＭＰａ）となった時、空気の供給を停止し、所定時間（５〜１００分）この状態を維持する。すると、ベルト用チューブ５０は金属円筒体１０で加熱されて軟化するとともに、圧力容器３０で内面１１に圧接されているので、ベルト用チューブ５０の外周面は鏡面が転写され、折目、凹凸が解消されて極めて平滑な面となる。また、周長も金属円筒体１０に規制されるので、軸方向の全面において内面１１と同一の周長に矯正される。
【００７４】
所定時間が経過して鏡面の転写が十分行なわれたら、加熱を停止するとともに、冷却水を冷却水管２１に流通させて金属円筒体１０を冷却し、室温まで下がると、圧力容器３０から減圧調整器を用い空気を抜いて減圧する。すると、図３に示すように、圧力容器３０は収縮し加圧前の状態に復帰する。そして、圧力容器３０を上昇させて金属円筒体１０から取り出した後、ベルト用チューブ５０を金属円筒体１０から取り外し、図４に示すように、図中２点鎖線から上下を切除して外面が平滑化されたベルト用チューブ５０を切り出し、この切り出し部分がシームレスベルトとなる。
【００７５】
次に、本発明のシームレスベルトの製造方法に用いるベルト用チューブを製膜するのに好適なインフレーション成形法について、図５を参照して説明する。
【００７６】
図５はインフレーション成形装置の概略図である。図５に示すインフレーション成形装置６０において、６１はホッパー、６２は押出し機、６３は環状ダイ、６４は冷却リング、６５は安定板、６６はニップロール、６７は巻取り装置であり、ホッパー６１を介して樹脂および各種添加剤等のシームレスベルトに適した樹脂チップを押出し機６２に投入し、押出し機６２は所定の温度（１５０〜３００℃）で樹脂を溶融混練するとともに環状ダイ６３に供給し、環状ダイ６３が溶融樹脂を円筒状に押出す。そして、所定のチューブ径になるように、この円筒状の溶融膜内に空気を注入した後、冷却リング６４で冷却して固化させる。この固化した円筒状のフィルムを安定板６５で平坦にした後、ニップロール６６で圧接して偏平状に折り畳み、その状態で巻取り装置６７に巻き取るものである。
【００７７】
以上のようなインフレーション成形法でベルト用チューブを製造する際、ブロー比を１．２以下にすることにより、厚み精度を向上させることができた。
【００７８】
なお、インフレーション成形法においては、上述したように、円筒状のフィルムをニップロールで折り畳むものであり、その際、折目が形成されるものである。そして、このような折目の存在するベルト用チューブを、本発明のシームレスベルトの製造法を用いることにより、折目を除去することができる。
【実施例】
【００７９】
［ベルト用チューブ］
＜チューブＡ＞
ポリフッ化ビニリデン１００重量部、導電性カーボンブラック１０重量部を予備混合したものを二軸混練押出し機を用いて混練し、導電性コンパウンドを得た。この導電性コンパウンドを用い、インフレーションフィルム製造装置（モダンマシナリー社製「タイプＤ−５０」）でベルト用チューブを製造した。なお、単層ダイの口径Φ２８０ｍｍで、ブロー比１．０４として、チューブ径Φ２９０ｍｍ、厚み１００μｍのベルト用チューブを得た。このベルト用チューブの厚みのバラツキは±２μｍ、周長バラツキは±２ｍｍ、表面粗さＲｚは１．２μｍであった。
＜チューブＢ＞
厚みを２００μｍとした他は、チューブＡと同一のベルト用チューブを得た。このベルト用チューブの厚みのバラツキが±３μｍ、周長バラツキが±２ｍｍ、表面粗さＲｚが１．２μｍであった他は、チューブＡと同一のベルト用チューブである。
＜チューブＣ＞
チューブＡと同一の導電性コンパウンドを用い、単層ダイを変更した他は同一のインフレーションフィルム製造装置を用いてベルト用チューブを製造した。なお、単層ダイの口径Φ１８５ｍｍで、ブロー比１．０５として、チューブ径φ１９５ｍｍ、厚み１００μｍのベルト用チューブを得た。このベルト用チューブの厚みのバラツキは±３μｍ、周長バラツキは±２ｍｍ、表面粗さＲｚは１．２μｍであった。
＜チューブＤ＞
厚みを２００μｍとした他は、チューブＣと同一のベルト用チューブを得た。このベルト用チューブの厚みのバラツキは±３μｍ、周長バラツキは±２ｍｍ、表面粗さＲｚは１．５μｍであった。
＜チューブＥ＞
チューブＡと同一の導電性コンパウンドを用い、単層ダイを変更した他は同一のインフレーションフィルム製造装置を用いてベルト用チューブを製造した。なお、単層ダイの口径Φ１９５ｍｍで、ブロー比１．５として、チューブ径φ２９３ｍｍ、厚み１００μｍのベルト用チューブを得た。このベルト用チューブの厚みのバラツキは±１２μｍ、周長バラツキは±３ｍｍ、表面粗さＲｚは２．５μｍであった。
［実施例１］
前記チューブＡ（チューブ径φ２９０ｍｍ）を長さ６００ｍｍにカットして用い、図１〜図３に示した装置でシームレスベルトを製造した。すなわち、チューブＡを長さ６００ｍｍにカットし、予め２００℃に加熱した金属円筒体（内径φ２９６ｍｍ、長さ５００ｍｍ）に自動挿入装置を用いて挿入し、次に、圧力容器（外径φ２８４ｍｍ、ＰＥＥＫ製：溶融温度３３４℃）をチューブＡ内に挿入し、０．５ＭＰａの空気圧で加圧した状態で４５分間保持し、その後冷却し金属円筒体よりチューブＡを取り出した。
【００８０】
得られたシームレスベルトは、厚みのバラツキが±２μｍ、周長バラツキが±０．２ｍｍ、表面粗さＲｚが０．５μｍであった。
【００８１】
また、得られたシームレスベルトを中間転写ベルトとしてフルカラー電子写真装置に装着し、フルカラー画像試験を行なった結果、非常に鮮明な画像が得られた。
［実施例２］
前記チューブＢを用い、実施例１と同一の装置及び条件でシームレスベルトを製造した。
【００８２】
得られたシームレスベルトは、厚みのバラツキが±３μｍ、周長バラツキが±０．４ｍｍ、表面粗さＲｚが０．４μｍであった。
【００８３】
また、得られたシームレスベルトを中間転写ベルトとしてフルカラー電子写真装置に装着し、フルカラー画像試験を行なった結果、非常に鮮明な画像が得られた。
［実施例３］
前記チューブＣ（チューブ径φ１９５ｍｍ）を長さ６００ｍｍにカットして用い、図１〜図３に示した装置でシームレスベルトを製造した。すなわち、チューブＡを長さ６００ｍｍにカットし、チューブＣを被せた圧力容器（外径φ１８９ｍｍ、ＰＥＥＫ製）を予め２００℃に加熱した金属円筒体（内径φ２０１ｍｍ、長さ５００ｍｍ）に自動挿入装置を用いて挿入し、圧力容器を０．５ＭＰａの空気圧で加圧した状態で４５分間保持し、その後冷却し金属円筒体よりチューブＣを取り出した。
【００８４】
得られたシームレスベルトは、厚みのバラツキが±２μｍ、周長バラツキが±０．２ｍｍ、表面粗さＲｚが０．５μｍであった。
【００８５】
また、得られたシームレスベルトを中間転写ベルトとしてフルカラー電子写真装置に装着し、フルカラー画像試験を行なった結果、非常に鮮明な画像が得られた。
［実施例４］
前記チューブＤを用い、実施例３と同一の装置及び条件でシームレスベルトを製造した。
【００８６】
得られたシームレスベルトは、厚みのバラツキが±３μｍ、周長バラツキが±０．２ｍｍ、表面粗さＲｚが０．５μｍであった。
【００８７】
また、得られたシームレスベルトを中間転写ベルトとしてフルカラー電子写真装置に装着し、フルカラー画像試験を行なった結果、非常に鮮明な画像が得られた。
［実施例５］
前記チューブＥを用い、実施例３と同一の装置及び条件でシームレスベルトを製造した。
【００８８】
得られたシームレスベルトは、厚みのバラツキが±１０μｍ、周長バラツキが±０．３ｍｍ、表面粗さＲｚが０．６μｍであった。
【００８９】
また、得られたシームレスベルトを中間転写ベルトとしてフルカラー電子写真装置に装着し、フルカラー画像試験を行なった結果、実施例１〜４程の鮮明な画像は得られなかったが、実用化可能な範囲であった。
［厚みのバラツキ測定］
測定器：アンリツ株式会社  「フィルムシックネステスター  ＫＧ６０１Ｂ」
ベルト用チューブの円周方向の厚さを連続して測定し、平均厚さ及び厚さのバラツキを求めた。
［周長のバラツキ測定］
ベルト用チューブを切り開き、ＪＩＳ  １級のステンレスの金尺で円周方向に長さを測定し、その周長のバラツキを求めた。
［表面粗さ（Ｒｚ）測定］
測定器：株式会社東京精密「サーフコム５７０Ａ」
Ｒｚ（＋点平均粗さ）：ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９８２に準拠して測定した。
［画像試験］
得られた画像を目視観察し、その鮮明度を判定した。
［評価］
実施例１〜４においては、周長のバラツキが１／５以下、殆んどが１／１０以下に改善されており、表面粗さが１／２以下に改善されている。なお、厚みのバラツキは、使用したチューブの厚み精度が高いものであったので、限界に近く殆んど変化は見られなかったが、実施例５においては若干改善されている。さらに、実施例５においては、周長のバラツキが１／１０以下、表面粗さが１／４以下に改善されている。
【００９０】
以上のように、本発明のシームレスベルトの製造方法によれば、シームレスベルトの厚み精度、周長精度及び平滑性を改善できることが確認された。また、実施例１〜４においては、改善後の厚み精度、周長精度及び平滑性のいずれもが極めて良好であるので、中間転写ベルト等に好適であった。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明によるシームレスベルトの製造装置の一実施形態において圧力容器を加圧する前の状態を示す縦断面図
【図２】本発明によるシームレスベルトの製造装置の一実施形態において圧力容器を加圧した状態を示す縦断面図
【図３】本発明によるシームレスベルトの製造装置の一実施形態において圧力容器を減圧した状態を示す縦断面図
【図４】本発明によるシームレスベルトの製造方法の一実施形態おいてベルト用チューブの上下を切除する状態を示す平面図
【図５】本発明によるシームレスベルトの製造方法に用いるベルト用チューブを製膜するのに好適なインフレーション成形装置の概略図
【符号の説明】
【００９２】
１０  金属円筒体  
１１  鏡面仕上げされた内面
２０  加熱ジャケット
３０  圧力容器
４０  給気管
５０  ベルト用チューブ
６０  インフレーション成形装置
【図１】
2006341485.tif 000003
【図２】
2006341485.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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