(57)【要約】【課題】  画像形成装置の、ドラム上のトナーを紙に転写する転写ユニットや、カラーに潜像する際に４原色を混色する中間転写ユニットに用いて高精細画像を得ることができるシームレスベルトの提供。【解決手段】 熱可塑性樹脂のガラス転移点が１００℃以上でかつ３００℃以下、又は融点が２００℃以上かつ４００℃以下の条件の一つを満足する熱可塑性樹脂またはそれを含む熱可塑性樹脂組成物からなるシート或いはシート状フィルムを巻き付けた状態で管状型部材内に嵌め込み、シート或いはシート状フィルムの端部を互いに熱溶着させるシームレス樹脂ベルトの製造方法およびそれによって得られたシートベルト。【選択図】  図１
2006095838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）ガラス転移点が１００℃以上でかつ３００℃以下、
（２）融点が２００℃以上でかつ４００℃以下
の条件の少なくとも一つを満足する熱可塑性樹脂またはそれを含む熱可塑性樹脂組成物を押出し成形して得たシートを所定の大きさに切断し、それを円筒部材に巻きつけて、その巻き始めと巻き終わりを接合す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】
ガラス転移点が１００℃以上でかつ３００℃以下、または融点が２００℃以上でかつ４００℃以下の条件の少なくとも一つを満足する熱可塑性樹脂またはそれを含む熱可塑性樹脂組成物を押出し成形して得たシートを所定の大きさに切断し、それを円筒部材に巻きつけて、その巻き始めと巻き終わりの一部が重なるように重ね合わせ部を形成し、前記巻いたシートを加熱状態で所定時間置いて前記重ね合わせ部を接合することを特徴する請求項１記載のシームレスベルトの製造方法。
【請求項３】
ガラス転移点が１００℃以上かつ３００℃以下、または融点が２００℃以上かつ４００℃以下の条件の少なくとも一つを満足する熱可塑性樹脂またはそれを含む熱可塑性樹脂組成物をシート状に押し出し、次いで円柱部材に前記シートを巻き付け、前記シートの巻き始めと終わりを重ね合わせ、前記巻き付けたシートの外側に管状型部材を嵌め込み、次に、少なくとも前記シートを加熱して、重ね合わせ部を接合して管状にすることを特徴とする請求項１または２に記載のシームレスベルトの製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の製造方法で得られるシームレスシートベルト。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂組成物が導電性フィラーを含有するポリ・エーテル・エーテル・ケトン系樹脂（ＰＥＥＫ）を主成分とする材料であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のシームレスベルトの製造方法。
【請求項６】
前記ポリ・エーテル・エーテル・ケトン系樹脂（ＰＥＥＫ）としては、ポリ・エーテル・エーテル・ケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリ・エーテル・ケトン樹脂（ＰＥＫ）、ポリ・エーテル・ケトン・ケトン樹脂（ＰＥＫＫ）、ポリ・アリル・エーテル・ケトン樹脂（ＰＡＥＫ）であることを特徴とする請求項５に記載のシームレスベルトの製造方法。
【請求項７】
前記熱可塑性樹脂組成物が導電性フィラーを含有するポリ・エーテル・サルフォン系樹脂（ＰＥＳ）を主成分とする材料であることを特徴とした請求項１乃至３の何れかに記載のシームレスベルトの製造方法。
【請求項８】
前記熱可塑性樹脂組成物が導電性フィラーを含有するポリ・エーテル・イミド系樹脂（ＰＥＩ）を主成分とする材料であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のシームレスベルトの製造方法。
【請求項９】
前記熱可塑性樹脂組成物が導電性フィラーを含有する液晶ポリマー系樹脂（ＬＣＰ）を主成分とする材料であることを特徴とした請求項１〜３の何れかに記載のシームレスベルトの製造方法。
【請求項１０】
前記熱可塑性樹脂組成物が導電性フィラーを含有する熱可塑性ポリイミド系樹脂（ＴＰＩ）を主成分とする材料であることを特徴とした請求項１〜３の何れかに記載のシームレスベルトの製造方法。
【請求項１１】
請求項５乃至１０の製造方法で得られるシームレスシートベルト。
【請求項１２】
前記導電性フィラ−を含有した熱可塑性樹脂組成物シートで製造したシームレスベルトの体積電気抵抗率が１０7〜１０16Ωｃｍの範囲にあるとともに、前記各部における体積電気抵抗率の最大と最小の比が１００未満であることを特徴とした請求項５乃至１０の何れかに記載のシームレスベルト。
【請求項１３】
画像形成装置の転写、中間転写及び定着用のフィルム又はベルトとして使用されることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の製造方法で得られたシームレスベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製シームレスベルトの製造方法および樹脂製シームレスベルトに関する。具体的には、精密部品を所定の位置に高精度に位置精度を保証して搬送するのに用いられる搬送用ベルトや、物品を包装、収納する収納用密閉包体のための環状ベルトや、画像形成装置の機能部品として使用される樹脂製シームレスベルトの製造方法および樹脂製シームレスベルトに関する。
特に、肉厚、円筒度、真円度等の形状を高精度に成形され、電子写真式複写機、レーザープリンタ等の画像形成装置の構成要素として使用されるのに適した抵抗(導電性)制御した樹脂製シームレスベルトおよび樹脂製シームレスベルトの製造方法に関する。なお、本明細書中では、チューブ状のフィルム成形体等も樹脂製シームレスベルトに含まれるものとして説明する。
【背景技術】
【０００２】
導電制御したシームレスベルトを画像形成装置の転写ベルト或いは中間転写ベルトして使用する場合、その樹脂としては耐久性等を考慮した非熱可塑タイプのポリイミド樹脂或いはトナー離型性等を考慮したフッ素樹脂等が主に用いられている。
【０００３】
また従来、樹脂製シームレスベルトの製造方法としては、主に以下の４通りの方法がある。
（１）インフレーション法に代表される押出熱溶融成形法
（２）樹脂またはその前駆体を溶液状態にして、管状型の内面あるいは外面上に所定量塗布し、脱溶媒処理（必要に応じて熱処理）した後に剥離を行うキャスト法
（３）シート状フィルムを芯体に巻き付けて、シート両端を溶着して中空管状体の内面にライニングする方法（特開昭６３−３４１２０号公報、特開昭６３−３４１２１号公報等に開示）
（４）シート状フィルムを巻き始め部と巻き終わり部とを重ね合わせるように円柱部材に巻き付けた状態で、管状型部材内に嵌め込み、その後で全体を加熱して、シート状フィルムの重なり部分を接合することによって、シート状フィルムから樹脂ベルトを形成する方法（特開平８−１８７７７３号に開示）
なお、この方法（４）では、使用する円柱部材と管状型部材の熱膨張係数を、円柱部材＞管状型部材とすることで、でき上がるベルト形状を高精度に制御できることが既に開示されている。
【特許文献１】特開昭６３−３４１２０号
【特許文献２】特開昭６３−３４１２１号
【特許文献３】特開平８−１８７７７３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
転写ベルト、中間転写ベルトの耐久性を考慮した場合、前記非熱可塑タイプのポリイミド樹脂を選定する場合が多いが、シームレスベルトの製造方法として前記従来の方法（２）（キャスト法）或いはそれに類似した方法を使用するしか選択肢が無く、この方法では、均一な厚さのフィルムを得るために、溶液の濃度管理や乾燥雰囲気の調整、さらに乾燥工程での溶媒処理等を行わなければならず、製造工程が煩雑で結果的に製造コストが高くなってしまう問題がある。特にポリイミド樹脂に関しては、イミド化反応に要する時間が長く、特に高価格なシームレスベルトになる事が多い。
【０００５】
また、比較的安価なシームレスベルトの製造方法として前記（１）、（４）等が実用化されているが、特に前記した従来の方法（１）（押出熱溶融成形法）では、インフレーション法等により製造されたシームレス樹脂ベルトは、成形工程のフィ
ルムの巻き取り時に潰されて、フィルムの折り目ができる。この樹脂ベルトを画像形成装置の転写装置に用いた場合、フィルムの折り目が、正常な画像形成に対し不都合を生じる場合がある。また、得られた一般的に押出熱溶融成形法ではシームレス樹脂ベルトの膜厚ムラが大きく、画像形成に悪影響を与える。また熱可塑性を示さない前記ポリイミド樹脂等は一般的に、前記従来の方法（１）、（４）の方法は選択できない。
【０００６】
上記課題を解決する手段として、ポリイミド樹脂に機械的物性が類似の熱可塑性樹脂または樹脂組成物を使用することが考察されるが、例えば特開平６−２５４９４１に見られるようにポリ・エーテル・エーテル・ケトン系樹脂を使用し、前記従来の（１）を使用して製造した例が報告されている。
【０００７】
しかしこれによると、所望のコスト、高精度(膜厚の均一性)を得る事が困難であり、製造方法としては前記（４）選択することが好ましいと思われる。
そこで本発明の目的は、前記従来の方法（４）の生産性よく低コスト且つ高精度化が可能なシームレスベルトの製造方法を使用し、且つその機械的物性、耐久性能を非熱可塑タイプのポリイミド樹脂の特性に類似のシームレスベルトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、熱可塑性樹脂またはそれを含む熱可塑性樹脂組成物からなるシート或いはシート状フィルムを巻き付けた状態で管状型部材内に嵌め込み、シート或いはシート状フィルムの端部を互いに熱溶着させるシームレス樹脂ベルトの製造方法を使用し、
前記巻きつける熱可塑性樹脂はガラス転移点が１００℃以上でかつ３００℃以下、または融点が２００℃以上でかつ４００℃以下の条件の少なくとも一つを満足する事を特徴とするものである。
【０００９】
特に、前記熱可塑性樹脂組成物が導電性フィラーを含有したポリ・エーテル・エーテル・ケトン系樹脂（ＰＥＥＫ）を主成分とする材料である事が好ましい。また前記ポリ・エーテル・エーテル・ケトン系樹脂（ＰＥＥＫ）としては、ポリ・エーテル・エーテル・ケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリ・エーテル・ケトン樹脂（ＰＥＫ）、ポリ・エーテル・ケトン・ケトン樹脂（ＰＥＫＫ）、ポリ・アリル・エーテル・ケトン樹脂（ＰＡＥＫ）等である。
また、前記熱可塑性樹脂組成物が導電性フィラーを含有するポリ・エーテル・サルフォン系樹脂（ＰＥＳ）、ポリ・エーテル・イミド系樹脂（ＰＥＩ）、液晶ポリマー系樹脂（ＬＣＰ）、熱可塑性ポリイミド樹脂(ＴＰＩ)を主成分とする材料である事が好ましい。
【００１０】
また、前記導電性フィラ−を含有した熱可塑性樹脂組成物シートで製造したシームレスベルトの体積電気抵抗率が１０7〜１０16Ωｃｍの範囲、好ましくは１０8〜１０12にあるとともに、前記各部における体積電気抵抗率の最大と最小の比が１００未満、好ましくは１〜１０であることが有効である。
本発明により製造されるシームレス樹脂ベルトは、画像形成装置用の転写ベルトまたは中間転写ベルトとして有効である。すなわち、本発明のシームレス樹脂ベルトを、画像形成装置の、ドラム上のトナーを紙に転写する転写ユニットや、カラーに潜像する際に４原色を混色する中間転写ユニットに用いると、高精細画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱可塑性樹脂またはそれを含む熱可塑性樹脂組成物からなるシート或いはシート状フィルムを巻き付けた状態で管状型部材内に嵌め込み、シート或いはシート状フィルムの端部を互いに熱溶着させるシームレス樹脂ベルトの製造方法を使用し、
前記巻きつける熱可塑性樹脂のガラス転移点が１００℃以上でかつ３００℃以下、または融点が２００℃以上でかつ４００℃以下である条件の少なくとも一つを満足する樹脂を用いることによって非熱可塑タイプのポリイミド樹脂製シームレスベルトと同等の耐久性のあるシームレスベルトを得ることが出来た。
【００１２】
特に、前記熱可塑性樹脂組成物が導電性フィラーを含有したポリ・エーテル・エーテル・ケトン系樹脂（ＰＥＥＫ）を主成分とする材料を使用する事でより好ましいシームレスベルトを得ることが出来た。
また、前記熱可塑性樹脂組成物が導電性フィラーを含有するポリ・エーテル・サルフォン系樹脂（ＰＥＳ）、ポリ・エーテル・イミド系樹脂（ＰＥＩ）、液晶ポリマー系樹脂（ＬＣＰ）、熱可塑性ポリイミド樹脂(ＴＰＩ)を主成分とする材料を用いても同様に好ましいシームレスベルトを得る事が出来た。
本発明により製造されるシームレス樹脂ベルトは、画像形成装置用の転写ベルトまたは中間転写ベルトとして有効であった。すなわち、本発明のシームレス樹脂ベルトを、画像形成装置の、ドラム上のトナーを紙に転写する転写ユニットや、カラーに潜像する際に４原色を混色する中間転写ユニットに用いると、より高精細画像を得ることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は本実施形態のシームレス樹脂ベルト製造工程において、図1に示すように、シート状フィルム１を巻き付けて環状にする工程を示し、巻き始め部Ａと巻き終わり部Ｂとの隙間を持たせた状態で、円柱部材２に熱可塑性シート状フィルム１を巻き付け、次に、図２に示すように管状型部材３内に嵌め込んだ状態で加熱してシート状フィルム１の重なり部分を含め、互いに溶着させることによって形成されたものである。これによると、樹脂ベルト全体に亘って厚さの均一性を向上させることができ、製造工程があまり煩雑でなく、しかも製造コストを低く抑えられる。
【実施例】
【００１５】
以下、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。
［実施例１］
本実施例においては、前記の通り、シート状フィルム１を巻きつける心棒部材である円柱部材２（本明細書中では円筒形状のものも含めて円柱部材と称する。）と、前記シート状フィルム１および円柱部材２に被せる中空状の管状型部材３を用いている。
【００１６】
本実施例では、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂（ＰＥＥＫ樹脂：ピクトレックス社）からなる熱可塑性シート状フィルム１を用いている。この熱可塑性シート状フィルム１は、不図示の熱溶融押出成形機により厚さ５０μｍのフィルムとして混練成形され、内添剤としてケッチェンブラック粒子、難燃強化剤を混入され、体積抵抗値が１０10Ωｃｍとなるように形成され、縦１８９０ｍｍ×横３３０ｍｍのシート状に切断されたものである。
【００１７】
本実施例の円柱部材２は、肉厚１５ｍｍのアルミニウム材により形成された中空の部材であり、その外径寸法は３００．００ｍｍ、内径寸法は２７０．００ｍｍ、長さは３５０ｍｍ、熱膨張係数は管状型部材の熱膨張係数より大きく、２．４０×１０-5（／℃）である。
一方、管状型部材３は、ステンレス鋼からなり、その内面にはシート状フィルム１との離型性を考慮して、ニッケルメッキコート処理が施されている。この管状型部材３の外径寸法は３２０．００ｍｍ、内径寸法は３００．６０ｍｍ、長さは３５０ｍｍ、熱膨張係数は１．２０×１０-5（／℃）である。
また、本実施例においては、円柱部材２と管状型部材３の寸法は、後述する加熱工程での加熱の際、すなわち加熱温度３７０℃のときに、円柱部材２の外径と管状型部材３の内径寸法の差が１００μｍになるように設計されている。
【００１８】
次に、本実施例による樹脂ベルトの製造方法について説明する。
【００１９】
まず、図１に示すように、円柱部材２の外周面に、シート状フィルム１を２周巻き付ける。そして、図３に示すように、シート状フィルム１の巻き始め部Ａの位置と巻き終わり部Ｂとの隙間ｄが３ｍｍとなるようにする。
【００２０】
次に、シート状フィルム１が巻き付けられた円柱部材２を、管状型部材３の中空部内に挿入する。その状態を図２に示している。
続いて加熱工程に移行する。図５に示す円柱部材２およびシート状フィルム１および管状型部材３の嵌合体を、図４に示す加熱炉７内に挿入配置する。この加熱炉７は、内部温度が図示しない温度センサーと温度制御装置により制御されるものである。本実施例では、円柱部材２とシート状フィルム１と管状型部材３の嵌合体を３７０±５℃で６０分加熱する。
なお、本実施例においては加熱方法として加熱炉内に放置する方法を採ったが、例えば特願平１１−３３２０６５号に示されているように、ランプヒーターを回転して加熱する方法を用いてもよく、前記した嵌合体が昇温できればいかなる加熱方法を採用してもよい。
【００２１】
加熱炉７内での加熱工程において、円柱部材２とシート状フィルム１と管状型部材３の嵌合体は、図６〜８に示されるように変化する。
【００２２】
図６に示すように、加熱前の状態において、シート状フィルム１は円柱部材２と管状型部材３の間に位置し、円柱部材２の外径と管状型部材３の内径との隙間は１．２０ｍｍ（片側６００μｍ）であった。
この状態から、円柱部材２と管状型部材３とシート状フィルム１の嵌合体は、加熱炉７内で加熱され、それぞれの温度が上昇する。円柱部材２と管状型部材３はそれぞれの熱膨張係数に応じて膨張し始める。また、シート状フィルム１は温度上昇に伴い軟化し始める。管状型部材３より円柱部材２の熱膨張係数が大きいため、昇温過程において、図７に示すように管状型部材３と円柱部材２との隙間が非加熱時より狭まってくる。
【００２３】
所定の加熱温度に達したとき、円柱部材２と管状型部材３との隙間は、所望の大きさ０．２ｍｍ（片側１００μｍ）になる。そこで、さらに軟化したシート状フィルム１は、円柱部材２と管状型部材３の熱膨張係数の大きさの違いにより生じる応力で、段差が潰されて所望のフィルム厚（隙間と実質的に同じ厚さ）になる。特に、シート状フィルムの繋ぎ部分は、加熱工程において応力を受けるため、図８に示すように溶着して接合状態になる。これによって、樹脂ベルトの厚さが全周にわたって均一になる。
【００２４】
前記した加熱工程を６０分間行った後、円柱部材２と管状型部材３とシート状フィルム１の嵌合体を加熱炉７から取り出して、室温まで冷却する。冷却工程において各部材が室温程度に温度降下したところで、管状型部材３から、円柱部材２およびシート状フィルム１を取り外し、さらにシート状フィルム１を円柱部材２から剥離する。
こうして得られたシート状フィルム１からなるＰＥＥＫ樹脂製シームレスベルトのフィルム繋ぎ部分の厚さは、１００μｍ±１０μｍであり、樹脂ベルト全体にわたって厚さの変動が小さいシームレスベルトができる。
次に、この方法により製造した樹脂ベルトの使用形態の一例について説明する。本実施例では、前記した方法により製造された樹脂ベルトの幅方向両端に、蛇行防止用のゴム製のリブ部材（図示せず）を接着し、図９に示す画像形成装置（複写機、レーザービームプリンター等）のトナー担持体の搬送および画像転写用の転写ベルト９として使用する。
【００２５】
図９に示す画像形成装置は、回転可能な感光ドラム１０を有し、この感光ドラム１０の周囲に、帯電チャージャー１１と、レーザー光を使用する光書込装置１２と、トナーを収容する現像器１３とが配置されている。また、前記した本発明の樹脂ベルトである転写ベルト９が、４つのローラー（図９には２つのローラー１５，１６のみ図示されている）に張架されて横向きに配置されており、この転写ベルト９の一部に近接して転写ブレード２０が設けられている。さらに、転写紙１９の進行方向に関して下流側（図９左側）には、定着装置２１および定着フィルム２２が配置されている。
【００２６】
このような構成の画像形成装置において、感光ドラム１０は一定速度Ｖｆで矢印方向に回転駆動される。まず、この感光ドラム１０の表面が、帯電チャージャー１１により一様に帯電させられ、レーザー光を用いた光書込装置１２により静電潜像が形成される。そして、静電潜像部分に、現像器１３から電荷付与されたトナー１４が付着し、トナー像として顕像化される。
【００２７】
一方、転写ベルト９は感光ドラムと同様に一定速度Ｖｆで矢印方向にで循環し、転写紙１９は、転写帯電器２０の作用により転写ベルト９に電気的に吸着されて一定速度Ｖｆで搬送される。この転写紙１９が転写領域に達すると、感光ドラム１０上に顕像化されたトナー１４が、転写帯電器２０により転写紙１９に転写される。その後、転写紙１９はさらに下流側（図９左側）に搬送され、定着装置２１および定着フィルム２２によりトナー像が定着される。
以上説明した構成において、転写ベルト９は、膜厚精度が非常に高く製造できるシート形状を使用・加工し、シームレスベルトを得た為、ベルトの厚さの均一性の精度が非常に高く、非常に高画質を得ることができた。さらに、熱可塑性樹脂としてＰＥＥＫ樹脂を使用したため、その機械的物性がポリイミド樹脂に類似であり(表１)、長期使用における折れ・破断等の不良現象を起こす事も無く、安定した画像が長期にわたり得る事が出来た。
【００２８】
［実施例２〜５］
本実施例では、用いる熱可塑性樹脂としてポリ・エーテル・サルフォン系樹脂（ＰＥＳ）、ポリ・エーテル・イミド系樹脂（ＰＥＩ）、液晶ポリマー系樹脂（ＬＣＰ）、熱可塑性ポリイミド樹脂(ＴＰＩ)を使用した。なおシームレス樹脂ベルトの製造方法は実施例１と同様である。
【００２９】
その時の、各熱可塑性樹脂の温度的特性、機械的特性と各々を画像形成装置用の中間転写ベルトとして使用した場合の耐久性の結果を表１にまとめた。
これによると、樹脂のガラス転移点、融点と画像形成装置の耐久性の間には相関があり、それぞれの値が高いほうが、実機耐久性が良好である事が見出された。
【００３０】
［比較例１］
熱可塑性樹脂としてポリフッ化ビニリデン系樹脂（ＰＶＤＦ）を用い、実施例１と同様の製造方法で作成したシームレスベルトを中間転写ベルトとして使用した例を表１に示す。
これによると、実施例にあげた樹脂との熱的物性、機械的物性が明らかにポリイミド樹脂の物性と異なり、実機耐久性も他よりも劣っていた。
【００３１】
【表１】
2006095838.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】円柱部材にシート状フィルムを巻きつけた状態の説明図である。
【図２】円柱部材と管状部材の組み合わせの説明図である。
【図３】シート状フィルム１の巻き始め部Ａの位置と巻き終わり部Ｂとの隙間を示す説明図である。
【図４】加熱炉の説明図である。
【図５】円柱部材、シート状フィルムおよび管状型部材の嵌合体の関係の説明図である。
【図６】シート状フィルムの巻き付き状態の説明図である。
【図７】円柱部材と管状部材の間のフィルムの状態の説明図である。
【図８】加熱接合時の円柱部材と管状部材の間のフィルムの状態の説明図である。
【図９】画像形成装置の説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 熱可塑性シート状フィルム
２ 円柱部材
３ 管状型部材
７    加熱炉
９    転写ベルト
１０  感光ドラム
１１  帯電チャージャー
１２  光書込装置
１３  現像器
１４  トナー
１５  駆動ローラー
１６  駆動ローラー
１７  従動ローラー
１８  従動ローラー
１９  紙（転写紙）
２０  転写ブレード
２１  定着装置
２２  定着フィルム
【図１】
2006095838.tif 000004
【図２】
2006095838.tif 000005
【図３】
2006095838.tif 000006
【図４】
2006095838.tif 000007
【図５】
2006095838.tif 000008
【図６】
2006095838.tif 000009
【図７】
2006095838.tif 000010
【図８】
2006095838.tif 000011
【図９】
2006095838.tif 000012