(57)【要約】【課題】加熱効率及び冷却効率が良く、成型精度も良好な遠心成型方法、遠心成型金型、及びシームレス管状フィルムを提供する。【解決手段】円柱状母型を使用して電鋳法により形成したシームレス円筒状のシリンダを成型金型として用い、該シリンダの内面で遠心成型する方法を本発明の遠心成型方法とした。遠心成型金型１００を、円柱状母型を使用して電鋳法により形成したシームレス円筒状のシリンダから構成し、該シリンダの肉厚が０．０１ｍｍ乃至１０ｍｍの範囲にあるように構成した。【選択図】  図１
2004237702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状母型を使用して電鋳法により形成したシームレス円筒状のシリンダを成型金型として用い、該シリンダの内面で遠心成型することを特徴とする遠心成型方法。
【請求項２】
円柱状母型を使用して電鋳法により形成したシームレス円筒状のシリンダから構成され、該シリンダの肉厚が０．０１ｍｍ乃至１０ｍｍの範囲にあることを特徴とする遠心成型金型。
【請求項３】
前記シームレス円筒状のシリンダの材質が、ニッケル、銅、又はクロムである請求項２に記載する遠心成型金型。
【請求項４】
前記シームレス円筒状のシリンダの内面に、肉厚１μｍ乃至１５０μｍのクロムメッキを施した請求項２又は請求項３に記載する遠心成型金型。
【請求項５】
前記シームレス円筒状のシリンダの内面粗度が、０．０１μｍ以上１μｍ以下である請求項２乃至請求項４のいずれかに記載する遠心成型金型。
【請求項６】
前記円柱状母型の表面にブラスト又は化学処理或いは電気的処理によって凹凸を形成しておくことにより該凹凸の転写されたシームレス円筒状のシリンダを成型金型として用い、該シリンダの内面に遠心成型することにより前記シームレス管状フィルムに凹凸を形成する請求項１に記載する遠心成型方法。
【請求項７】
前記円柱状母型の表面に彫刻加工によって凹凸を形成しておくことにより該凹凸の転写されたシームレス円筒状のシリンダを成型金型として用い、該シリンダの内面で遠心成型することにより前記シームレス管状フィルムに凹凸を形成する請求項１に記載する遠心成型方法。
【請求項８】
前記請求項５に記載する遠心成型金型によって遠心成型したシームレス管状フィルム。
【請求項９】
前記請求項６に記載する遠心成型方法によって表面に前記請求項６に記載する凹凸の形成されたシームレス管状フィルム。
【請求項１０】
前記請求項７に記載する遠心成型方法によって表面に前記請求項６に記載する凹凸の形成されたシームレス管状フィルム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シームレス円筒状のシリンダを使用して樹脂製のシームレス管状フィルムを遠心成型する方法、その際に使用する遠心成型金型、及び成型されるシームレス管状フィルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、樹脂製のシームレス管状フィルムを遠心成型する遠心成型機が案出されている（例えば、特許文献１参照。）。この遠心成型機は、加熱した炉内の金属製のシリンダ内に液状樹脂を注入し、シリンダを回転させてシリンダ内面に樹脂膜を形成し、シリンダを取り出して冷却することにより、樹脂製のシームレス管状フィルムを成型できる。
【０００３】
この遠心成型機の場合、シリンダの真円度を確保するために、十分な肉厚を持った鉄系材料の内外面及び両端面を切削加工した後、硬質クロムメッキを施してシリンダを製造していた。これは、シームレス管状フィルムの肉厚のばらつきが、シリンダの真円度によって影響を受けるからである。そして、大量生産のため多数のシリンダを製作する場合であっても、各シリンダは一個一個毎に切削及び研磨加工して形成するため、各シリンダ毎に表面粗度にバラツキが生じ易く、均一な内表面性状を有するシリンダを多数製作することが困難で、均一な表面性状のシームレス管状フィルムを多量に成型することは至難の業であり、再現性が悪いという問題があった。
【０００４】
しかし、この遠心成型機のシリンダの場合、肉厚が厚くて重量が重いため、遠心成型機の駆動手段の負荷が大きかった。また、肉厚が厚くて体積が大きいため、多くの加熱エネルギーが必要であった。また、肉厚が厚くて体積が大きいため、シリンダの冷却に時間がかかり、成型効率低下の一因となっていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−３９８５８
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者は、このような課題の原因を究明してこのような課題を解決するべく、鋭意研究を重ねた結果、本発明に至ったのである。
【０００７】
即ち、本発明は、円柱状母型を用いたシリンダの成型方法を提案することにより、内面粗度（成型したシームレス管状フィルムの表面粗度に転写される）が一定した複数のシリンダの製造を可能とし、表面性状の均一で一定した表面粗度を有するシームレス管状フィルムを製造することを目的とし、再現性の良い製造方法を提案する。又、本発明は、肉厚の薄いシリンダを使用した遠心成型金型を提供することにより、消費エネルギーの低減及び成型効率の向上を図るとともに、シームレス管状フィルムの精度を向上させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の遠心成型方法は、円柱状母型を使用して電鋳法により形成したシームレス円筒状のシリンダを成型金型として用い、該シリンダの内面で遠心成型することを特徴とする。
【０００９】
本明細書において、電鋳法とは、母型に電気めっきを行った後、母型と電気めっき部とを分離して、電気めっき部を製品として利用する製造方法である。
【００１０】
本発明の遠心成型金型は、円柱状母型を使用して電鋳法により形成したシームレス円筒状のシリンダから構成され、該シリンダの肉厚が０．０１ｍｍ乃至１０ｍｍの範囲にあることを特徴とする。
【００１１】
本発明の遠心成型金型は、前記遠心成型金型において、前記シームレス円筒状のシリンダの材質が、ニッケル、銅、又はクロムであることを特徴とする。
【００１２】
本発明の遠心成型金型は、前記遠心成型金型において、前記シームレス円筒状のシリンダの内面に、肉厚１μｍ乃至１５０μｍのクロムメッキを施したことを特徴とする。
【００１３】
本発明の遠心成型金型は、前記遠心成型金型において、前記シームレス円筒状のシリンダの内面粗度が、０．０１μｍ以上１μｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の遠心成型方法は、前記遠心成型方法において、前記円柱状母型の表面にブラスト又は化学処理或いは電気的処理によって凹凸を形成しておくことにより該凹凸の転写されたシームレス円筒状のシリンダを成型金型として用い、該シリンダの内面に遠心成型することにより前記シームレス管状フィルムに凹凸を形成することを特徴とする。
【００１５】
本発明の遠心成型方法は、前記遠心成型方法において、前記円柱状母型の表面に彫刻加工によって凹凸を形成しておくことにより該凹凸の転写されたシームレス円筒状のシリンダを成型金型として用い、該シリンダの内面で遠心成型することにより前記シームレス管状フィルムに凹凸を形成することを特徴とする。
【００１６】
本発明のシームレス管状フィルムは、本発明の遠心成型金型によって遠心成型して形成したことを特徴とする。
【００１７】
本発明のシームレス管状フィルムは、本発明の遠心成型方法によって遠心成型して形成したことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る遠心成型方法、遠心成型金型、及びシームレス管状フィルムの実施の形態について、図面に基づいて詳しく説明する。図１に示すのは、上述の特許文献１（特開平６−３９８５８）等に記載されている遠心成型機に用いられるシームレス円筒状のシリンダ１００である。
【００１９】
遠心成型法では、このシリンダ１００内に溶媒樹脂を流し込むと共にシリンダ１００を高速回転させることにより、遠心力によって溶媒樹脂をシリンダ１００の内壁に流延させて管状フィルムを形成し、冷却後剥離して成型することによりシームレス管状フィルムを製造している。
【００２０】
遠心成型法よって得られる樹脂製シームレス管状フィルムとは、熱可塑性又は熱硬化性の合成樹脂を主たる成分とし、無端状にフィルム成型されるものである。中でも、少なくとも繰り返し単位中にイミド基を有するポリイミド系前駆体（ポリアミック酸）に特に有効である。
【００２１】
本発明にあっては、このシリンダ１００は、図示しない円柱状母型の表面に電鋳法により形成されたメッキ層を剥離して得られたシームレス円筒状シリンダである。ここで、電鋳法とは、格別なものを言うのではなく、円柱状母型の表面に均一に精度良く金属メッキ層を形成できる方式であれば良いのであって、特に制限されるものではない。
【００２２】
円柱状母型は、円柱状材料を切削及び研磨加工して形成される。円柱状材料としては、鉄、ステンレス（ＳＵＳ）、アルミ、又は各種合金等を使用することができるが、これらの素材の選択は、母型の上に形成されたシームレス円筒状のシリンダの剥離方式に合わせて適切に選択すれば良い。又、円柱状母型は中空であっても良いが、その場合は内面にメッキ層が付着しないように、メッキ層の材料、メッキ効率の上からもマスキング処理を施すことが望ましい。そして、円柱状母型は予めアルカリ脱脂処理を施し、表面の油脂分を除去するのが望ましい。又、円柱状母型の寸法精度は、最終的に得られるシームレス円筒状シリンダにそのまま転写されるため、必要に応じて、真円度や円筒度が確保されなければならない。
【００２３】
電気メッキの際には、高強度のシームレス円筒状シリンダを得るために、硬化剤を用いることもできる。また、メッキ槽のｐＨや槽温度も適切に管理されなければならない。
【００２４】
円柱状母型の表面に形成されるメッキ層の肉厚は、０．０１ｍｍから１０ｍｍの範囲のものが適用されるが、好ましくは０．０１ｍｍから１ｍｍ程度が使い易い。メッキ層の肉厚がシームレス円筒状のシリンダ１００の肉厚となるから、その肉厚によっては、メッキ層のみからなるシリンダをそのまま遠心成型法に適用してシリンダ１００として用いることも可能である。しかし、あまりメッキ層の肉厚を厚くするとメッキに要する時間が非常に長くなって不経済であり、逆に薄すぎると取り扱いによって折れや破れが生じ易い。メッキ層が薄い場合は、後述する実施例のように連結棒、フランジ等の治工具と組み合わせることにより、シリンダ１００として適用可能である。
【００２５】
メッキ層の材質、即ちシームレス円筒状のシリンダの材質としては、ニッケル、銅、クロムを提示することができる。これらの金属のメッキ層は、その性質上、均一な肉厚が得られ、ムラの発生も少ないので好適である。特にニッケルメッキは、その耐食性が良いことや肉厚の厚いメッキ層が得られることから、本発明において有効である。
【００２６】
円柱状母型からのシームレス円筒状のシリンダの剥離方法としては、２個の方法を例示することができる。１個の方法は、円柱状母型とシームレス円筒状のシリンダとの熱膨張の差を利用する方法であり、円柱状母型にＳＵＳ素材を用い、メッキ素材にニッケルを用いてシームレス円筒状のシリンダを形成する場合である。この場合、ＳＵＳ母型上にニッケルメッキを施した後、２００℃程度に加熱することによって、ニッケルメッキパイプを母型から抜き取ることができる。この方法によれば、母型の再利用が可能となる。
【００２７】
他の１個の方法は、母型を熔融させる方法であり、この場合は母型の素材としてアルミを提示することができる。前述の方法と同じようにニッケルメッキを施した後、アルカリ浴槽に浸漬し、アルミ母型を溶解させる。この方法によれば、母型の再利用が不可能であるが、シームレス円筒状のシリンダを剥離する際に、傷等がつき難いという利点がある。アルミ製母型は、その性質上から切削加工で製作しても良いが、金型鋳造等の方法によれば、同じ仕上がり寸法の再現性の良いものが得られ易い。
【００２８】
本発明の遠心成型方法によって形成したシームレス円筒状のシリンダの特徴として、円柱状母型の表面形状の転写を挙げることができる。例えば、円柱状母型の表面粗度をＲｚ＝１μｍ以下の鏡面状態に加工した場合、シームレス円筒状のシリンダの内面もＲｚ＝１μｍ以下の表面粗度となる。従って、このシームレス円筒状のシリンダを用いて遠心成型によって成型した樹脂製のシームレス管状フィルムの表面粗度も同一となる。表面粗度がＲｚ＝１μｍ以下であるシームレス管状フィルムは、コピー機等の転写ベルト、定着ベルト等に好適用いられる。
【００２９】
上記特徴を利用して円柱状母型表面に任意の凹凸を与えることも可能であり、ブラスト法や化学処理、電気的処理（放電加工）によって円柱状母型表面に微細凹凸を与えれば、シームレス管状フィルムの表面に転写することが可能である。この際の微細凹凸の大きさは、Ｒｚ＝１〜１００μｍを例示することができるが、好ましくは１〜１０μｍ程度が良い。この方法によって得られたシームレス管状フィルムは、例えば複写機の現像機に用いられるトナー搬送用ベルトとして用いることができ、制御された表面の凹凸によって定量的にトナーを搬送することが可能となる。
【００３０】
さらに、彫刻加工によって一様の模様を円柱状母型の表面に与えることもできる。この場合のベルトとしては、トナーの搬送、用紙の搬送等、搬送量の確実なベルトとして適用可能である。
【００３１】
そして、これらメッキ層の表面をさらに均一に仕上げるために、その上に硬質クロムメッキ層が積層される。硬質クロムメッキ層は、硬度が高くメッキ層の保護、耐久性、表面の仕上げにおける耐磨耗性、樹脂面の剥離等に最適である。その肉厚が１μｍから１５０μｍのものが良く使用される。
【００３２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の遠心成型金型は、その他の形態でも実施し得るものである。また、本発明の技術的範囲には、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良，修正，変形を加えた態様も含まれる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、いずれかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。
【００３３】
【実施例】
実施例  １
以下に、本発明に係る遠心成型方法、遠心成型金型、及びシームレス管状フィルムの実施例について説明する。
【００３４】
図２において、符号１０は、本発明の遠心成型金型であり、図３において、符号１２は、遠心成型機である。
【００３５】
遠心成型金型１０は、図２に示すように、シームレス円筒状のシリンダ１４と、シリンダ１４の両端に固定したリング状の２個のフランジ１６と、シリンダ１４の外に位置し、２個のフランジ１６に連結した４本の連結棒１８とを備え、シリンダ１４内に液状樹脂を供給して樹脂製のシームレス管状フィルムを遠心成型するように構成されている。
【００３６】
遠心成型機１２は、図３に示すように、成型炉２０内に、この遠心成型金型１０と、遠心成型金型１０を載置して回転させる１対のローラー２２と、シリンダ１４内に液状樹脂を供給する図示しない供給装置と、成型炉２０内の温度を調節するヒータ（温度調節手段）２４と、成型炉２０内のガス濃度を調節するブロワ（ガス濃度調節手段）２６とを備えている。
【００３７】
シリンダ１４は、遠心成型時高速に回転させられるので半径方向の応力が作用する。このためシリンダ１４の円筒度（円筒形状）を確保するために、２枚のフランジ１６とそれらを連結する複数の連結棒１８にて遠心成型金型１０を形成し、シリンダ１４に外力が作用することを極力排除している。シリンダ１４の両端はフランジ１６に設けられる円弧状溝（不図示）に嵌め込まれる。この際の嵌め合いは適宜決定すれば良いが、外周方向には円筒状の形状を保持するために少し厳しい嵌め合いにすることが望ましい。シリンダ１４の長さ，長手方向の両端を両フランジ１６の溝で固定すると、シリンダと連結棒の熱膨張差によりシリンダ１４に座屈が発生する可能性があるので、少し寸法的に余裕を持たせることが望まれる。遠心成型金型１０は、その両端のフランジ１６の外周が２個のローラー２２に接触支持されて回転するので、遠心成型金型１０内に保持されているシリンダ１４には変形等の外力の影響を極力少なくすることができる。連結棒１８の取り付け位置は、シリンダ１４に接触しない範囲でフランジ１６の側面外周の近辺に、フランジ１６の円弧を等分するように、フランジ１６の外周から突出しないように取り付けられることが望ましい。
【００３８】
この遠心成型金型１０を製造するために、まず、外径３６０ｍｍで長さ５００ｍｍのアルミ製の円柱状材料を切削加工して、０．５μｍ以下の表面粗度になるように研磨仕上げをして円柱状母型とした。円柱状母型は、アルカリ脱脂処理を施して表面の油脂分を除去するのが好ましいため、アセトン中で超音波洗浄して脱脂処理を行った。
【００３９】
次に、電鋳処理を行うために、この円柱状母型の両端にめっき電極を敷設し、ステファミン酸ニッケルを主成分とするニッケル電鋳層内に浸漬し、ｐＨ緩衝剤としてホウ酸を加えた。電気めっきに使用する金属としては、ニッケルの他に、銅又はクロム等が考えられるが、ニッケルの場合には耐食性が高くて厚い肉厚が得られるため、シリンダ１４を形成するためには好ましい。このニッケル電鋳層を使用して、ｐＨを３．０に、浴槽温度を４５℃に制御しながら、めっきの肉厚が約１．０ｍｍになるまでめっき処理を行った。肉厚を１．０ｍｍとしたのは、肉厚が厚すぎる場合には、めっきの時間が長くなり不経済である一方で、薄すぎた場合には、折れたり破れやすいからである。
【００４０】
このようにして電気めっきの施された円柱状母型は、強アルカリ浴槽内に浸漬され、アルミ製の円柱状母型が溶解して除去される。このように溶解して除去する場合、円柱状母型の再利用は不可能であるが、シリンダ１４との剥離処理時にシリンダ１４に傷が生じ難い。このようにして、内径が３６０ｍｍ、外径が３６２ｍｍ、長さ５００ｍｍのシリンダ１４が形成される。このシリンダ１４の内面粗度は０．５μｍ以下であり、円柱状母型の粗度が転写され、同一の表面粗度を得ることができた。よって、円柱状母型の表面粗度が０．１μｍ以下であれば、０．１μｍ以下のシリンダ１４の内面粗度を得ることができる。このシリンダ１４を３６０℃の下で１時間熱処理して、遠心成型時の加熱に対する寸法安定性を向上させた。
【００４１】
次に、このシリンダ１４を４００ｍｍの長さに切断し、４本の連結棒１８を螺子１９によって２個のフランジ１６に連結することにより、２個のフランジ１６をシリンダ１４の両端に固定して、図２に示すような遠心成型金型１０を形成した。この遠心成型金型１０の重量は１４ｋｇであった。この遠心成型金型１０が、図３に示す成型炉２０内のローラー２２上に設置され、遠心成型機１２が形成される。
【００４２】
次に、このようにして形成した遠心成型金型１０及び遠心成型機１２を使用してシームレス管状フィルムを製造する作用を、実際に行った方法に従って、以下に説明する。
【００４３】
まず、液状樹脂として、ポリイミド系前駆体のポリアミック酸を選択し、シリンダ１４内に注入し、ローラー２２を回転駆動させることによりシリンダ１４が回転する。シリンダ１４が回転することにより液状樹脂がシリンダ１４内面に流延していく。液状樹脂がシリンダ１４内面に均一に流延した時に、ヒータ２４を作動させて徐々に加熱し、シリンダ１４が１１０℃に達した後に温度を維持し、溶媒の揮発を行った。揮発が終了するまでの時間は約６０分であった。溶媒の揮発が終了した後、シリンダ１４の回転は維持しつつ加熱温度を高めて３５０℃にして３０分間維持した。その後、シリンダ１４の回転を維持しつつ冷却し、２００℃に達した時にシリンダ１４を取り出した。注入及び回転開始からシリンダ１４を取り出すまでに要した総時間は３００分であり、総エネルギーは２８ｋＷ・ｈ（キロワット時）であった。次に、このシリンダ１４を室温下で放置して冷却し、表面温度が５０℃になった時に、シリンダ１４内に形成されたシームレス管状フィルムを離脱して取り出したところ、ポリイミド製のシームレス管状フィルムの表面粗度は０．５μｍであった。
【００４４】
比較例  １
次に、従来技術について、実際に行った方法に従って、以下に説明する。すなわち、内径が３６０ｍｍ、外径が３９０ｍｍ、長さ４００ｍｍの鋼鉄製材料を切削加工により準備し、内外面にハードクロムめっきを施してシリンダとした。このシリンダの重量は５６ｋｇであった。このシリンダを上述の遠心成型機１２に設置して、上述の本発明の実施例と同様の条件でポリイミドの遠心成型を行ったところ、注入及び回転開始からシリンダを２００℃に冷却するまでに要した総時間は６００分であり、総エネルギーは６４ｋＷ・ｈであった。
【００４５】
よって、本発明に係るシリンダ１４を使用した場合、従来のシリンダに対して、注入及び回転開始からシリンダを２００℃に冷却するまでに要した総時間は５０％に減少し、総エネルギーは４４％に減少した。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の遠心成型方法によれば、電鋳法により形成したシリンダを使用するため、遠心成型金型が軽量であるため、駆動手段の負荷を低減できる。また、シリンダの肉厚が薄くて体積が少ないため、遠心成型時の加熱効率及び冷却効率を向上させて生産性を向上させることができる。また、実際に遠心成型の試験を行った結果、精度の良い樹脂製のシームレス管状フィルムを得ることができた。さらに、円柱状母型の表面に種々の凹凸加工を施すことにより、この凹凸をシームレス管状フィルムに転写して同一の凹凸形状を有するシームレス管状フィルムを容易に得ることができる。
【００４７】
また、シリンダの肉厚が０．１ｍｍ乃至１０ｍｍである本発明の遠心成型金型によれば、加熱効率及び冷却効率を向上させながらも、電鋳法によりシリンダを効率良く製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の遠心成型金型の実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明の遠心成型金型の実施例を示す側面断面図である。
【図３】図２の遠心成型金型を備えた本発明の遠心成型機を示す正面断面図である。
【図４】図２の遠心成型金型の正面断面図である。
【符号の説明】
１０：遠心成型金型
１２：遠心成型機
１４：シリンダ
１６：フランジ
１８：連結棒
２０：成型炉
２２：ローラー
２４：ヒータ（温度調節手段）
２６：ブロワ（ガス濃度調節手段）
１００：シリンダ（遠心成型金型）
【図１】
2004237702.tif 000003
【図２】
2004237702.tif 000004
【図３】
2004237702.tif 000005
【図４】
2004237702.tif 000006