(57)【要約】【課題】成形品の厚みのばらつきを抑制可能な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、該押出機１から供給されたＰＥＳ等のスーパーエンジニアリングプラスチックを筒状に成形して押し出すサーキュラーダイス２とを備え、該サーキュラーダイス２は、外筒部３と内筒部４とを備え、該内筒部４に加熱手段としてヒーター１０及び１１を設けた構成とする。【選択図】図２
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【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筒状に成形して押し出すサーキュラーダイスとを備え、該サーキュラーダイスは、外筒部と内筒部とを備え、前記外筒部及び内筒部に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】
前記サーキュラー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記載の押出成形装置。
【請求項３】
前記樹脂がポリエーテルサルホンである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】
請求項３記載の押出成形装置を用いたポリエーテルサルホンの押出成形方法であって、前記外筒部の温度及び内筒部の温度を、両者の温度差が０℃〜５℃の範囲になるように制御することを特徴とするポリエーテルサルホンの押出成形方法。
【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装置及び押出成形方法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、機械的強度が高く、厚みが均一で平滑であることが要求される。このような転写ベルトを製造する方法としては、特許文献１に示すように、機械的強度に優れたスーパーエンジニアリングプラスチックであるポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）を押出成形装置によって円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。
【特許文献１】特開平１１−１１５０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記押出成形装置によってＰＥＳを円筒状に押し出す場合、押出ダイスとしては、サーキューラーダイスが使用される。このサーキューラーダイスは、ダイスを構成する内筒部と外筒部の間の隙間から円筒状のＰＥＳを押し出す構造となっている。
【０００５】
しかしながら、上記構成の押出成形装置では、得られる成形品の厚みのばらつきが大きくなるといった問題が生じていた。特に、成形品が転写ベルトの場合には、厚みのばらつきがあるとベルトが蛇行する要因となり、これが画質に影響を与えるといった問題が生じていた。
【０００６】
そこで、本願発明においては、成形品の厚みのばらつきを抑制可能な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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明者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原因の１つとして押出ダイスにおける樹脂の温度ムラにあることを見出した。
【０００８】
すなわち、従来のサーキューラーダイスでは、外筒部に加熱手段が設けられており、これにより押出機から押し出された溶融状態の樹脂を保温して流動性を確保し、サーキュラーダイスから樹脂をスムーズに押し出すようにしていた。
【０００９】
ところが、ＰＥＳのようなスーパーエンジニアリングプラスチックを押出成形する場合は、樹脂を流動化させるためにダイス内を３００℃以上の高温に維持することが必要とされる。ダイスが高温になればなるほど、ダイスからの放熱も大きくなり、このためにサーキュラーダイス内での樹脂に温度ムラが発生しやすい状況となっていた。したがって、局部的に発生した樹脂の温度ムラは、そのまま樹脂の流動性に大きく影響を与え、結果的に製品厚みがばらつく原因となっているものと考えられた。
【００１０】
本発明者は、上記知見を基に、本発明を完成させるに至ったものであり、本発明では、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筒状に成形して押し出すサーキュラーダイスとを備え、該サーキュラーダイスは、外筒部と内筒部とを備え、外筒部及び内筒部に加熱手段が設けられたことを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、外筒部のみならず、内筒部にも加熱手段を設けたため、ダイス内を流通する樹脂の温度ムラが抑制され、これにより最終的に得られる製品厚み及び表面抵抗率のばらつきを抑制することが可能となる。
【００１２】
上記押出成形装置により得られる製品としては特に制限はないが、厚み精度が求められる転写ベルトの製造に好適に使用することができる。転写ベルトを得るには、サーキュラーダイスから押し出された筒状体を環状にカットすればよい。
【００１３】
上記押出成形装置で使用される樹脂としても特に制限はないが、厚みのばらつきを抑制するという観点では、高温で加熱する必要があり、温度変化が樹脂の流動性に大きな影響を与えるスーパーエンジニアリングプラスチックを用いたときに大きな効果を発揮することができ、中でも転写ベルトとしての特性に優れているポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）を用いるのが好ましい。
【００１４】
具体的に、本発明に係る押出成形装置を用いてＰＥＳを筒状に成形する場合には、外筒部の温度及び内筒部の温度を、両者の温度差が０℃〜５℃の範囲になるように制御すれば、得られる筒状体の厚みのばらつきを効果的に抑制することができる。
【００１５】
すなわち、温度差が上記範囲を超えた場合には、内筒部の外周面の温度が十分に上昇しなくなって樹脂の滑りが悪くなる。これにより、内筒部の外周面で局部的に樹脂の滞留が生じて厚みのばらつきが大きくなり、引いては表面抵抗率、体積抵抗率のばらつきも大きくなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、外筒部と内筒部とを備えたサーキュラーダイスの内筒部に加熱手段を設けたため、外筒部に設置した加熱手段と相俟ってダイス内の樹脂の温度を均一化することが可能となり、製品厚みのばらつきを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
本実施形態に係る押出成形装置は、図１に示すように、加熱したＰＥＳを押し出す押出機１と、押出機１から供給されたＰＥＳを筒状に押し出すサーキュラーダイス２と、ダイス２から押し出された筒状体１４を引き取る引取機１２とを備えている。ダイス２から押し出された樹脂製筒状体１４は、所定のサイズにカットされて転写ベルトが形成される。
【００１９】
押出機１としては、特に制限はないが、本実施形態では単軸押出機を使用している。この押出機１に、予め２軸押出機により作成しておいたＰＥＳとカーボンブラックとを混合したペレットを供給する。ダイス２は、図１に示すように、外筒部３と、内筒部４と、外筒部３及び内筒部４の間に形成される環状の樹脂流路５とを備えており、内筒部４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。
【００２０】
上記樹脂流路５において、押出機１内で溶融・混練されて押し出された樹脂は、アダプター６を通ってサーキュラーダイス２内の樹脂流路５に導入され、樹脂流路５の終端の出口５ａから外部に吐出される。樹脂流路の出口５ａは、樹脂流路５の幅が狭められた環状スリットとして形成されており、ＰＥＳはここから筒状に成形されて押し出される。樹脂流路の出口５ａの下流側には押し出された筒状成形体を冷却しつつ形を整えるサイジングダイス１３が設置されている。
【００２１】
サーキュラーダイス２には、外筒部３を加熱する加熱手段として外筒部３の外周面にヒーターが設けられている。本実施形態においては、外筒部３に設置されるヒーターは、軸方向上流側に配されるヒーター７と、軸方向下流側に配されるヒーター８の２つが使用されている。またアダプター６の周囲にもヒーター９が設置されており、ダイス２内の樹脂流路５を通過するＰＥＳが良好な流動性を発揮するように保温可能な構造とされている。
【００２２】
さらに、本実施形態においては、中空に形成された内筒部４の内部に筒状のヒーターが設置されている。内筒部４に設置されるヒーターについても、外筒部用ヒーター７、８と同様に、別体の２つのヒーター１０及び１１が使用されており、これにより、外筒部３及び内筒部４を細かく温度制御することが可能となる。このように、外筒部３や内筒部４に設置されるヒーターは多くなるほど、樹脂流路５における温度ムラを抑制することが可能となる。
【００２３】
また、サイジングダイス１３の内部にもヒーター（図示せず）が設置されており、サーキュラーダイス２から押し出された筒状体１４を冷却すべく、ダイス２よりも低温に維持可能とされている。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態では、樹脂流路５の外側と内側の両側からＰＥＳを加熱可能な構成とされている。各ヒータ７〜１１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。
【００２５】
なお、外筒部３及びアダプター６には、外周面から樹脂流路５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５近傍の温度を測定する構造とされている。
【００２６】
また、内筒部４にも、ヒーター１０及び１１に対応する位置に、中空の内周面から樹脂流路５近傍までの深さの温度測定用孔が穿設されており、前述と同様に熱電対が取り付けられ、樹脂流路５近傍の温度を測定する構造とされている。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ー７〜１１の出力を制御するようになっている。
【００２７】
実際の温度制御は、各ヒータ７〜１１の設定温度を温度コントローラーに入力すればよく、後は温度コントローラー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７〜１１の出力を制御するようになっている。
【実施例】
【００２８】
［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７〜１１の温度を変化させ、実際に転写シート（実施例及び比較例）を製造して、その評価を行なった。具体的には、樹脂としてＰＥＳ（住友化学社製：４１００Ｐ）１００重量部に対して、カーボンブラック（電気化学社製：デンカブラック（アセチレンブラック））１２重量部を配合したものを２軸押出機により混練し、ペレット化した。
【００２９】
上記ペレット状ＰＥＳを押出成形機１に投入し、３４０℃で混練してサーキュラーダイス２に供給し、ダイス２の出口からＰＥＳの筒状体１４を引取機１２にて引き出し、サイジングダイス１３で形を整えた。
【００３０】
このとき、アダプター６およびサーキュラーダイス２の各部の温度は、表１に示すように、ヒーター７〜１１のすべてを３５０℃に設定し、その温度を維持しながら転写ベルトを製造した（実施例）。一方、実施例と比較するために、内筒部４に設置されたヒーター１０及び１１を加熱しないほかは実施例と同じように温度制御した状態で転写ベルトを製造した（比較例）。なお、引取機１２の引出速度は１．２ｍ／ｍｉｎとした。得られた製品内径は１５０ｍｍ、製品平均厚み１５０μｍであった。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
［特性試験］
転写ベルトの特性評価は、円周厚み及び表面抵抗率の２項目について行なった。以下、各特性試験の内容について記す。
【００３３】
（１）円周厚みの測定
得られた環状の転写ベルトについて、周方向に１ｃｍ間隔でマイクロゲージにてベルト厚みを測定した。製造開始直後と、３時間経過後における厚みのばらつきを表２に示す。
【００３４】
表２の結果より、転写ベルトの製造開始後の厚みのばらつきが１５０±７μｍであったのが、３時間経過後では、実施例では厚みのばらつきが１５０±９μｍとほとんど変化しなかったのに対して、比較例では１５０±２０μｍと、実施例に比べてばらつきがほぼ２倍になっているのが確認された。
【００３５】
さらに、転写ベルトの製造開始から１０分ごとにベルト厚みの標準偏差を算出した。その結果を図２に示す。
【００３６】
【表２】
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【００３７】
（２）表面抵抗率の測定
転写ベルトの製造開始から１０分ごとに転写ベルトの表面抵抗率を測定した。測定機器としては、ダイアインスツルメンツ社製ハイレスターＵＰ  ＭＣＰ−ＨＴ４５０型を使用した。印加電圧は１００Ｖとし、測定時間は１０秒値とした。測定はＪＩＳ  Ｋ６９１１に準拠して行なった。測定に供した試料数は、実施例及び比較例ともｎ＝３０とし、測定結果から表面抵抗率の標準偏差を算出した。得られた標準偏差の結果を図３に示す。
【００３８】
［評価結果］
図２より、実施例の転写ベルトの厚みは、標準偏差が低い水準で維持されていることが分かる。すなわち、実施例では厚みのばらつきが小さくなっているのに対して、比較例では転写ベルト厚みの標準偏差が増大し、最大で実施例よりも４倍ほど標準偏差が大きくなっているのが確認された。
【００３９】
また、図３より、表面抵抗率の測定を実施した期間のほとんどの時点において、実施例よりも比較例の表面抵抗率の標準偏差が大きくなっていることが確認された。
【００４０】
上述のごとく、サーキュラーダイスの内筒部を加熱した場合には、加熱しなかった場合に比べて、明らかに製品厚み及び表面抵抗率のばらつきが抑制されることが認められた。これは、内筒部４にヒーター１０及び１１を設置しないときは、表１に示すように、内筒部４の外周面の温度が十分に上がらなくなって樹脂（ＰＥＳ）の滑りが悪くなり、その結果、内筒部４の外周面で局部的に樹脂の滞留が生じるためと推測された。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の押出成形装置を示す概略図
【図２】図１の押出成形装置で得られた成形品厚みの標準偏差を示す図
【図３】図１の押出成形装置で得られた成形品の表面抵抗率の標準偏差を示す図
【符号の説明】
【００４２】
１                押出機
２                サーキュラーダイス
３                外筒部
４                内筒部
５                樹脂流路
５ａ              出口
６                アダプター
７、８            外筒部ヒーター
９                アダプター用ヒーター
１０、１１          内筒部ヒーター
１２                引取機
１３                サイジングダイス
１４                筒状体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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