(57)【要約】【課題】シームレスベルトの二次成形を行なう際にベルトに突起や歪みの生じない金型および前記金型を用いるシームレスベルトの製造方法を提供する。【解決手段】一次成形されたシームレスベルトを外面に挿して二次成形するための円筒状金型であって、金型の外周面に、円筒の軸方向に平行に少なくとも複数の微細な溝が設けられていることを特徴とする円筒状金型、およびシームレスベルトの成形工程を一次成形工程と二次成形工程とに分けるシームレスベルトの製造方法において、二次成形工程が前記円筒状金型を用いて行なわれることを特徴とする製造方法。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次成形されたシームレスベルトを外面に挿して二次成形するための円筒状金型であって、金型の外周面に、円筒の軸方向に平行に少なくとも複数の微細な溝が設けられていることを特徴とする円筒状金型。
【請求項２】
前記金型の外周面に、周方向に１または複数の溝がさらに設けられている請求項１に記載の円筒状金型。
【請求項３】
シームレスベルトの成形工程を一次成形工程と二次成形工程とに分けるシームレスベルトの製造方法において、二次成形工程が請求項１または２に記載の円筒状金型を用いて行なわれることを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一次成形されたシームレスベルトを二次成形して最終の成形体を得るための金型およびそれを用いたシームレスベルトの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
合成樹脂による管状ベルトの成形方法は各種あるが、継ぎ目の無いシームレスベルトの成形方法としては、一次成形用金型内面に熱硬化性樹脂原料溶液を塗布し、溶媒を除去、乾燥させた後、該金型より離型し（一次成形）、次いで、一次成形体を二次成形用の円筒状金型の外側に嵌めた状態で完全硬化する（二次成形）方法を用いることが多い。
【０００３】
この二次成形の際には、一次成形後のシームレスベルトは、加熱による熱膨張や、脱溶媒または硬化による収縮を起こしながら成形されるため、ベルトに変形やひずみが生じ易い。このような変形やひずみが起こる原因は、ベルトの収縮により二次成形用金型とベルトの密着性が高まり、二次成形中のベルトから蒸発する溶媒が、金型とベルトとの隙間から速やかに蒸散できないことによる。このような現象を回避するため、二次成形用金型の外表面に微細な凹凸を設けて一定の表面粗さとすることが一般的に行われている。あるいは、特開平１０−２５８４３４号公報では、多数の微細な貫通孔が設けられている円筒状フィルムの二次成形用管状金型が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、外表面を一定の表面粗さとする二次成形用金型を用いた場合、金型表面の微細な突起によって二次成形後のシームレスベルトにも微細な突起が生じてしまう場合がある。逆に、このような突起を防止するために表面粗さを小さくすると、二次成形時の溶媒の蒸散が困難になり、シームレスベルトに部分的歪みが生ずる場合がある。特に成形しようとするシームレスベルトが長い場合、このような傾向が顕著である。シームレスベルトを電子写真方式の複写機、プリンターなどの中間転写ベルトとして用いる場合は、ベルトの僅かな歪みや突起が画像に色抜けなどを生じさせるため、好ましくない。多数の微細な貫通孔を設けた金型を用いた場合でも、未だシームレスベルトに歪みを生じる場合もあり、完全な解決方法が求められていた。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、シームレスベルトの二次成形を行なう際にベルトに突起や歪みの生じない金型および前記金型を用いるシームレスベルトの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、二次成形用金型について鋭意検討した結果、外周面に所定の形状を有する溝を設けた円筒状金型を用いることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明のシームレスベルトの二次成形用金型は、一次成形されたシームレスベルトを外面に挿して二次成形するための円筒状金型であって、金型の外周面に、円筒の軸方向に平行に少なくとも複数の微細な溝が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
前記円筒状金型は、その外周面に、周方向に１または複数の溝がさらに設けられていることが好ましい。
【０００９】
また、本発明のシームレスベルトの製造方法は、シームレスベルトの成形工程を一次成形工程と二次成形工程とに分けるシームレスベルトの製造方法において、二次成形工程が前記円筒状金型を用いて行なわれることを特徴とする。
【００１０】
［作用効果］
本発明のシームレスベルトの二次成形用金型によると、金型の外周面に設けられた特徴的な溝を通じて、二次成形時に蒸発する溶媒等をベルトと金型の隙間から滞りなく逃がすことができるとともに、溝の形状がベルト表面に影響を及ぼすこともない。このような金型を用いると、表面形状の優れたシームレスベルトを成形することができる。
【００１１】
また、本発明のシームレスベルトの製造方法によると、ベルトの二次成形時に前記金型を使用することにより、表面形状の優れたシームレスベルトを製造することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
本発明におけるシームレスベルトは、一般に熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を主成分として成形されるものであるが、これらの内で、合成樹脂を継ぎ目の無い円筒形状に一次成形した後、脱溶媒、熱硬化および／または加熱安定化のために二次成形を必要とするものである。
【００１４】
本発明のシームレスベルトの二次成形用円筒状金型は、例えば図１に示すように、金型の外周面１に、円筒の軸方向に平行に一定の間隔で軸方向溝２が複数本設けられている。
【００１５】
前記軸方向溝２は、金型の上下端を繋ぐように、二次成形されるシームレスベルトの幅より長く形成されていることが望ましい。このような構成にすることにより、溶媒などの蒸散がベルト外部へ速やかに行われる。
【００１６】
前記円筒状金型は、例えば図２に示すように、金型の外周面１に一定の間隔で軸方向溝２が設けられているとともに、金型の周方向に少なくとも１つの周方向溝３が設けられていてもよい。また、このような周方向溝３は、例えば、図３に示すように、金型の中央部とそれから一定の間隔を置いて上下に２本というように、複数設けられていてもよい。
【００１７】
前記周方向溝３を形成することにより、溝が円筒形金型の軸方向と周方向で連通し、溶媒などの蒸散が効率的に行われる。
【００１８】
前記軸方向溝２および周方向溝３は、溝の幅が０．　３ｍｍから１．　５ｍｍが好ましく、より好ましくは０　．３ｍｍから１　．０ｍｍである。溝の幅が狭すぎると、二次成形の際の溶媒の蒸散性が悪くベルトの形状に歪みを生じ易い。逆に溝の幅が広すぎると、二次成形後のシームレスベルトの表面に溝の形状が転写されてしまい、このようなベルトを電子写真方式複写機の中間転写ベルトとして用いた場合、画像に色抜けなどの悪影響を及ぼすことがある。
【００１９】
前記軸方向溝２および周方向溝３は、溝の深さは特に規定されず適宜選択すればよいが、０　．３ｍｍから１　．０ｍｍが好ましい。
【００２０】
溝の数は、用いられる金型の大きさによって異なるので一概に言えないが、軸方向溝の間隔としては２〜１５ｃｍ、好ましくは３〜１０ｃｍである。幅の狭い溝では間隔を狭く、幅の広い溝では間隔を広くしてもよい。周方向溝については、少なくとも１つは、シームレスベルトの中央部に対峙するように金型の中央付近にあることが好ましい。周方向溝を複数本設ける場合、金型の中央付近に１本とそれから一定の間隔を置いて上下に均等に設けることが好ましい。このような周方向溝の配置により、溶媒が蒸発しにくいベルト中央部からの蒸散性が良くなる。これらの溝の数は、多いほど溶媒の蒸散性が良好であるが、多すぎると成形後金型からシームレスベルトを抜き辛くなるので、両者の兼ね合いで適宜選択すればよい。
【００２１】
前記円筒状金型の材質は、アルミニウム、ステンレス、真鍮、ニッケル等の金属、セラミックス、ガラス等があげられるが、加工の容易さから金属が好ましい。
【００２２】
金型に溝加工を施す方法としては特に制限されないが、金属製の金型の場合、キー溝フライスを用いた通常のフライス加工などで可能である。
【００２３】
このような溝を形成する場合、溝のエッジ部分にバリ等の突起が存在すると二次成形後のベルトに微細な突起が生じるので、バリがない状態に加工すること、あるいは極僅かだけ面取りすることが必要である。
【００２４】
本発明の二次成形用円筒状金型は、中実の円柱形であってもよく、中空の円筒形であってもよい。中空の円筒形の場合、円筒の厚みは、二次成形時の加熱条件下でその形状を保持できる程度以上であればよい。
【００２５】
本発明のシームレスベルトの製造方法は、二次成形工程が本発明の二次成形用円筒状金型を用いて行なわれることを特徴とする。
【００２６】
シームレスベルトに使用される材料は、シームレスベルトに成形される工程を一次成形工程と二次成形工程とに分けることが可能な合成樹脂であり、特にポリイミド樹脂が一般的であるが、これに限定されるものではない。
【００２７】
以下、ポリイミド樹脂を材料とするシームレスベルトの製造方法について説明する。
【００２８】
ポリイミド樹脂製シームレスベルトを製造するには、成形が容易な点から、樹脂材料溶液としてポリイミド前駆体溶液であるポリアミド酸溶液が用いられる。
【００２９】
ポリアミド酸溶液は、溶媒中でテトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分を反応させることにより得られる。テトラカルボン酸二無水物の具体例としては、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，２’−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、ペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、エチレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
【００３０】
また、このようなテトラカルボン酸二無水物と反応させるジアミンの具体例としては、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジクロロベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、１，５−ジアミノナフタレン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、３，３’−ジメチル−４，４’−ビフェニルジアミン、ベンジジン、３，３’−ジメチルベンジジン、３，３’−ジメトキシベンジジン、４，４’−ジアミノフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、４，４’−ジアミノジフェニルプロパン、２，４−ビス（β−アミノ−第三ブチル）トルエン、ビス（ｐ−β−アミノ−第三ブチルフェニル）エーテル、ビス（ｐ−β−メチル−δ−アミノフェニル）ベンゼン、ビス−ｐ−（１，１−ジメチル−５−アミノペンチル）ベンゼン、１−イソプロピル−２，４−ｍ−フェニレンジアミン、ｍ−キシリレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミン、ジ（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ジアミノプロピルテトラメチレン、３−メチルヘプタメチレンジアミン、４，４−ジメチルヘプタメチレンジアミン、２，１１−ジアミノドデカン、１，２−ビス−（３−アミノプロポキシ）エタン、２，２−ジメチルプロピレンジアミン、３―メトキシヘキサメチレンジアミン、２，５−ジメチルヘキサメチレンジアミン、２，５−ジメチルペンタメチレンジアミン、３−メチルペンタメチレンジアミン、５−メチルノナメチレンジアミン、２，１７−ジアミノエイコサデカン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、１，１０−ジアミノ−１，１０−ジメチルデカン、１，１２−ジアミノオクタデカン、２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、ピペラジン、Ｈ２　Ｎ（ＣＨ２　）３　Ｏ（ＣＨ２　）２　ＯＣＨ２　ＮＨ２　、Ｈ２　Ｎ（ＣＨ２　）３　Ｓ（ＣＨ２　）３　ＮＨ２　、Ｈ２　Ｎ（ＣＨ２　）３　Ｎ（ＣＨ３　）（ＣＨ２　）３　ＮＨ２　等が挙げられる。
【００３１】
前記テトラカルボン酸二無水物およびジアミンは、それぞれ単独であるいは２種以上を併用して使用してもよい。
【００３２】
これらのテトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分を重合反応させる際の溶媒としては適宜なものを用いうるが、溶解性等の点から有機極性溶媒が好ましく用いられ、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミド類が好ましい。具体的にはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルトリアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ピリジン、ジメチルスルホキシド、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホン等が挙げられる。これらは単独で使用することもでき、複数併用することもできる。さらに、前記有機極性溶媒にクレゾール、フェノール、キシレノール等のフェノール類、ベンゾニトリル、ヘキサン、ベンゼン、トルエン等を単独でもしくは併せて混合することもできる。ただし、生成するポリアミド酸の加水分解による低分子量化を防ぐため、水の混入は避けることが好ましい。
【００３３】
前記テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分を有機極性溶媒中で重合反応させることによりポリアミド酸溶液が得られる。その際のモノマー濃度（溶媒中における酸二無水物成分とジアミン成分）は、種々の条件に応じて設定されるが、５〜３０重量％が好ましい。また、反応温度は８０℃以下に設定することが好ましく、より好ましくは５〜６０℃である。反応時間は、０．５〜１０時間が好ましい。
【００３４】
前記反応の進行に伴い、ポリアミド酸溶液の溶液粘度が上昇する。本発明においては、ポリアミド酸溶液のＢ型粘度計における２５℃の粘度は、１〜１０００Ｐａ・ｓに調整し用いうる。
【００３５】
前記ポリアミド酸溶液には、熱伝導性、導電性、帯電防止性、半導電性、高摺動性、高強度、高弾性等の種々の目的やその用途により適宜充填剤を添加してもよい。例えば、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、シリカ等の熱伝導性無機粉末や、カーボンブラック、アルミニウム、ニッケル、酸化錫、チタン酸カリウム等の導電性乃至半導電性粉末、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−へキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）のフッ素樹脂等が挙げられる。
【００３６】
前記ポリアミド酸溶液を一次成形用金型に塗布し、加熱により溶媒を除去、乾燥させた後、該金型より剥離する（一次成形）。
【００３７】
前記一次成形用金型は、従来からシームレスベルトの製造に用いられているものであればどのようなものでも差し支えなく、外面にベルトの形成面がある円筒状の金型、内面にベルトの形成面がある中空構造円筒状の金型のいずれも使用できる。通常、ポリアミド酸溶液は、ベルトの形状に応じた中空の円筒状金型を用い、その内面に塗布する。
【００３８】
金型の材質としては、金属、ガラス、セラミック等の強度、耐熱性に優れたものを用いることが好ましい。金型の円筒外径または中空内径は、成形されるベルトの内径または外径に合わせて任意に選ぶことができる。
【００３９】
前記金型面は特に制限されないが、ポリアミド酸溶液が塗布される側の面に、予めシリコーン処理、フッ素処理等の離型処理を施すことが好ましい。
【００４０】
任意に離型処理された一次成形用金型面にポリアミド酸溶液を塗布する。ポリアミド酸溶液を一次成形用金型に均一に塗布する方法は、公知の方法を適用することが可能で、例えば、ディスペンサーにより塗布する方法、スクレーパを用いる方法、弾丸状走行体を用いる方法等が挙げられる。
【００４１】
前記加熱温度は、ポリアミド酸溶液の場合、通常８０〜２５０℃であり、加熱時間は、加熱温度に応じて適宜設定され、通常、１０〜６０分程度である。
【００４２】
加熱終了後、一次成形されたシームレスベルトを室温まで冷却し、一次成形用金型から剥離させる。この段階では、ポリアミド酸はイミド転化が完全に行なわれておらず、シームレスベルトを金型から容易に取り出すことができる。
【００４３】
剥離した一次成形ベルトの厚みは、ベルトの用途等により適宜設定されるが、１０〜１５０μｍの範囲内にすることが好ましい。
【００４４】
次いで、前記一次成形ベルトを前記二次成形用円筒状金型の外面に挿して、二次成形する。
【００４５】
二次成形用円筒状金型の外径は、残存溶媒の完全除去やイミド転化の完結によるシームレスベルトの収縮を考慮して、前記一次成形ベルトの内径より小さく設定される。当該金型の長さは、シームレスベルトの幅より長く設定することが好ましい。本発明における金型の長さとは、例えば図１〜３において、軸方向溝２が形成された部分の金型の長さＬをいう。
【００４６】
ポリアミド酸溶液を用いた場合には、二次成形工程で残存溶媒の除去、閉環水の除去およびイミド転化反応の完結を行う。この場合の加熱温度は、残存溶媒または閉環水の除去という観点から、前記一次成形用金型上での加熱温度以上が好ましく、ポリイミド樹脂や二次成形用金型の耐熱性という観点から４３０℃以下が好ましい。通常、この時の加熱時間は１０〜６０分である。
【００４７】
以上のようにして得られたポリイミド樹脂製シームレスベルトを、室温まで冷却した後、二次成形用金型から取り出す。
【００４８】
二次成形後のベルトの厚みは、ベルトの用途等により適宜設定されるが、１０〜１２０μｍの範囲内にすることが好ましい。
【００４９】
また、本発明の方法により得られるシームレスベルトは上記のような単層構造に限定されるものではなく、多層構造であってもよい。多層構造にするためには、前記二次成形用金型上に一次成形ベルトを支持しているとき、離型性、弾性、光導電性等のさらなる機能を付与するために、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂、シリコーンゴムまたはフッ素ゴム等をスプレーコート、ディッピング等の方法を用いて前記ベルトの外周面に更に積層することができる。
【００５０】
【実施例】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。
【００５１】
実施例１
Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）８３７ｇ中に、乾燥したカーボンブラック（キャボット社製、バルカンＸＣ、平均一次粒子径０．　３μｍ、比重１．　８ｇ／ｃｍ３　）８．１ｇ（ポリイミド固形分に対し４重量％）をボールミルで６時間、室温で混合した。このＮＭＰ分散液に４，４　’−べンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物１４７．１ｇとパラフェニレンジアミン５４．１ｇを溶解し、窒素雰囲気中において、室温で３時間撹拌しながら反応させて３００Ｐａ・ｓ（Ｂ型粘度計、２５℃における）のポリアミド酸溶液を得た。
【００５２】
内径３３０ｍｍ、長さ８５０ｍｍの一次成形用ステンレス製金型の内面に、前記ポリアミド酸溶液をディスペンサーで厚さ３００μｍに塗布した。次いで、コーンに固定された軸を介してコーンによる加圧を金型両端から行うことにより、金型を固定し、２０００ｒｐｍで１５分間回転させ均一な塗膜面を得た。次に、２５０ｒｐｍで回転させながら、金型の外側より１００℃の熱風を１０分間あてた後、２５０℃で６０分間加熱することにより溶媒を除去した後、金型からベルトを剥離し、一次成形体を得た。
【００５３】
次いで、図１に示すように、外径Ｄ３２８ｍｍ、長さＬ８５０ｍｍの金型外周面１に、幅１．０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの軸方向溝２をピッチ６４ｍｍ、溝の数合計１６本有する二次成形用ステンレス製金型に、前記一次成形体を挿した。この二次成形用金型上の一次成形体を、１５０℃で３０分間加熱し、３００℃まで２℃／分の速度で昇温し、さらに３００℃で３０分間加熱し、溶媒の除去、脱水閉環水の除去およびイミド転化を行った。その後、室温まで冷却し、金型から引き抜き、厚さ５６μｍのシームレスベルトを得た。
【００５４】
このシームレスベルトは、外観上きれいな円筒形で、面の歪みは見られず、金型の溝の跡もなかった。
【００５５】
実施例２
図２に示すように、外径Ｄ３２８ｍｍ、長さＬ８５０ｍｍの金型外周面１に、幅１．０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの軸方向溝２をピッチ６４ｍｍ、溝の数合計１６本有し、シームレスベルトの中央付近に対峙するように幅１．０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの周方向溝３をさらに１本有する二次成形用ステンレス製金型を準備した。この金型を用いること以外は実施例１と同様にして、厚さ５６μｍのシームレスベルトを得た。このベルトは、外観上きれいな円筒形で、面の歪みは見られず、金型の溝の跡もなかった。
【００５６】
実施例３
図３に示すように、外径Ｄ３２８ｍｍ、長さＬ８５０ｍｍの金型外周面１に、幅０．７ｍｍ、深さ０．７ｍｍの軸方向溝２をピッチ３２ｍｍ、溝の数合計３２本有し、シームレスベルトの中央付近に対峙するように幅０．７ｍｍ、深さ０．７ｍｍの周方向溝３を１本、その上下に１５０ｍｍの間隔を空けてさらに１本ずつ周方向溝３を有する二次成形用ステンレス製金型を準備した。この金型を用いること以外は実施例１と同様にして、厚さ５６μｍのシームレスベルトを得た。このベルトは、外観上きれいな円筒形で、面の歪みは見られず、金型の溝の跡もなかった。
【００５７】
比較例１
溝が形成されていない二次成形用ステンレス製金型を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、厚さ５６μｍのシームレスベルトを得た。得られたベルトの外観は、ベルトの中央部付近に膨らんだ歪みが見られ、均一な円筒形ではなかった。
【００５８】
比較例２
軸方向溝２の幅が２．０ｍｍであること以外は図１と同様の二次成形用ステンレス製金型を準備した。この金型を用いること以外は実施例１と同様にして、厚さ５６μｍのシームレスベルトを得た。得られたベルトは、金型の溝の部分に対峙した位置に、跡が残っていた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の二次成形用円筒状金型の一例を示す斜視図
【図２】本発明の二次成形用円筒状金型の別の一例を示す斜視図
【図３】本発明の二次成形用円筒状金型の別の一例を示す斜視図
【符号の説明】
１　外周面
２　軸方向溝
３　周方向溝
Ｌ　金型の長さ
Ｄ　金型の外径
【図１】
2004042513.tif 000003
【図２】
2004042513.tif 000004
【図３】
2004042513.tif 000005