(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ポリアミド酸溶液及び第２ポリアミド酸溶液を環状多層ダイから筒状金型の内部へ同時に押し出して、前記筒状金型の内面に、前記第１ポリアミド酸溶液からなる第１筒状層と、この第１筒状層の外周を覆い且つ前記第２ポリアミド酸溶液からなる第２筒状層とを含む多層筒状体を形成するシームレスベルトの製造方法であって、
前記環状多層ダイが、前記第１ポリアミド酸溶液が通流する第１流路と、前記第２ポリアミド酸溶液が通流する第２流路と、これら第１及び第２流路に連通する環状吐出口を有し、
前記環状吐出口と、前記第１流路と前記第２流路とが接続される接続部との間隔Ｌが１〜２０ｍｍであり、
前記環状多層ダイから押し出された、前記第１及び第２ポリアミド酸溶液を含む多層筒状膜の中空部分に気体を注入するシームレスベルトの製造方法。
【請求項２】
前記第１及び第２ポリアミド酸溶液を押し出す前に、鉛直上向きに開口した前記筒状金型の内部に前記環状多層ダイを配置し、前記第１及び第２ポリアミド酸溶液を押し出す際、前記環状多層ダイを前記筒状金型に対して鉛直方向に相対移動させながら押し出す請求項１に記載のシームレスベルトの製造方法。
【請求項３】
前記筒状金型の内径が、前記環状多層ダイの外周ダイリップ径の１．０７倍以下である請求項１又は２に記載のシームレスベルトの製造方法。
【請求項４】
前記第１及び第２ポリアミド酸溶液は、２５℃におけるブルックフィールド型粘度計による粘度が、いずれも２００〜１０００Ｐａ・ｓである請求項１〜３のいずれか１項に記載のシームレスベルトの製造方法。
【請求項５】
筒状金型と、この筒状金型の内部へ第１ポリアミド酸溶液及び第２ポリアミド酸溶液を同時に押し出すための環状多層ダイとを有し、前記筒状金型の内面に、前記第１ポリアミド酸溶液からなる第１筒状層と、この第１筒状層の外周を覆い且つ前記第２ポリアミド酸溶液からなる第２筒状層とを含む多層筒状体を形成するシームレスベルトの製造装置であって、
前記環状多層ダイが、前記第１ポリアミド酸溶液が通流する第１流路と、前記第２ポリアミド酸溶液が通流する第２流路と、これら第１及び第２流路に連通する環状吐出口を有し、
前記環状吐出口と、前記第１流路と前記第２流路とが接続される接続部との間隔Ｌが１〜２０ｍｍであり、
前記環状多層ダイから押し出された、前記第１及び第２ポリアミド酸溶液を含む多層筒状膜の中空部分に気体を注入する気体注入手段を備えるシームレスベルトの製造装置。
【請求項６】
前記製造装置は制御手段を更に含み、
前記制御手段は、前記第１及び第２ポリアミド酸溶液を押し出す前に、鉛直上向きに開口した前記筒状金型の内部に前記環状多層ダイを配置し、前記第１及び第２ポリアミド酸溶液を押し出す際、前記環状多層ダイを前記筒状金型に対して鉛直方向に相対移動させる請求項５に記載のシームレスベルトの製造装置。
【請求項７】
前記筒状金型の内径が、前記環状多層ダイの外周ダイリップ径の１．０７倍以下である請求項５又は６に記載のシームレスベルトの製造装置。
【請求項８】
前記第１及び第２ポリアミド酸溶液は、２５℃におけるブルックフィールド型粘度計による粘度が、いずれも２００〜１０００Ｐａ・ｓである請求項５〜７のいずれか１項に記載のシームレスベルトの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリイミドを主成分とする多層のシームレスベルトの製造方法、及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種画像形成装置に用いられる定着ベルト、転写搬送ベルト、中間転写ベルト、転写定着ベルト、感光体ベルトなどには高速化・高画質化が要求されるため、これら機能性ベルトにはシームレス化が望まれている。画像形成装置に用いられるシームレスベルトの材料としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリアルキレンフタレート（ＰＡＴ）、ＰＣ／ＰＡＴのブレンド材料、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等の熱可塑性樹脂等が使用されている。また、シームレスベルトの製造方法としては、例えば、特許文献１〜６等に開示された方法が提案されている。
【０００３】
しかし、特許文献１〜６に開示された方法では、材料の塗布条件等の製造条件によっては、シームレスベルト表面に波打ちや反りといった外観不良が発生する可能性があった。
【０００４】
一方、機械特性や耐熱性に優れたシームレスベルトの材料としては、通常、ポリイミドが使用されている。ポリイミドを主成分とするシームレスベルトは、例えば、ポリアミド酸と導電材料とを溶媒に溶解（または分散）させたポリアミド酸溶液（ポリイミド系樹脂の前駆体）を調製し、この溶液を筒状金型の内面に塗布した後、乾燥及び硬化させて得られる。
【０００５】
上述したポリイミドを主成分とするシームレスベルトを単層タイプで構成すると、中間転写ベルトや転写搬送ベルトに適用した場合に、可撓性と剛性のバランスが悪くなる可能性があった。また、シームレスベルトの用途によっては、シームレスベルトの内周側と外周側とで、表面抵抗や耐摩耗性あるいは線膨張係数等を変える必要があったが、単層タイプのシームレスベルトでは、その内周側と外周側の特性を変えることは困難であった。
【０００６】
上記課題を解決するため、特許文献７には、金属製芯体の外周面に内層を形成するためのポリアミド酸溶液を塗布し、次いで、外層を形成するためのポリアミド酸溶液を塗布して、ポリイミド系樹脂の前駆体からなる多層筒状体を形成した後、これを加熱することによって乾燥及び硬化させて多層のシームレスベルトを形成する方法が提案されている。しかし、この方法では、ポリアミド酸溶液を２回に分けて塗布するため、製造工程が複雑化するおそれがあった。
【０００７】
他方、特許文献８には、環状多層ダイを用いた共押出成形により、ポリフッ化ビニリデン系樹脂からなる多層シームレスチューブを形成する方法が提案されている。この方法によれば、共押出成形により多層化するため、製造工程を短縮することができる。
【０００８】
【特許文献１】特開平３−８９３５７号公報
【特許文献２】特開昭６２−０１９４３７号公報
【特許文献３】特開平３−１８０３０９号公報
【特許文献４】特開２００２−１８８７２号公報
【特許文献５】特開２０００−０９４４６１号公報
【特許文献６】特開２０００−２６３５６８号公報
【特許文献７】特開２００５−２４８７３号公報
【特許文献８】特開２００７−７２２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ポリイミドを主成分とする多層のシームレスベルトの製造方法として、上記特許文献８の方法を採用すると、材料となるポリアミド酸溶液の粘性が高いため、厚み精度が低下するおそれがあった。
【００１０】
本発明は、ポリイミドを主成分とする多層のシームレスベルトの製造方法及び製造装置であって、外観不良の低減、及び厚み精度の向上が可能なシームレスベルトの製造方法及び製造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のシームレスベルトの製造方法は、第１ポリアミド酸溶液及び第２ポリアミド酸溶液を環状多層ダイから筒状金型の内部へ同時に押し出して、前記筒状金型の内面に、前記第１ポリアミド酸溶液からなる第１筒状層と、この第１筒状層の外周を覆い且つ前記第２ポリアミド酸溶液からなる第２筒状層とを含む多層筒状体を形成するシームレスベルトの製造方法であって、前記環状多層ダイから押し出された、前記第１及び第２ポリアミド酸溶液を含む多層筒状膜の中空部分に気体を注入することを特徴とする。
【００１２】
本発明のシームレスベルトの製造方法によれば、第１及び第２ポリアミド酸溶液を含む多層筒状膜の中空部分に気体を注入することによって、多層筒状膜の筒形状を維持しながらポリアミド酸溶液を押し出すことができる。よって、筒状金型の内面に均一な厚みの多層筒状体を形成できるため、外観不良の低減、及び厚み精度の向上が可能となる。
【００１３】
本発明のシームレスベルトの製造方法では、前記第１及び第２ポリアミド酸溶液を押し出す前に、鉛直上向きに開口した前記筒状金型の内部に前記環状多層ダイを配置し、前記第１及び第２ポリアミド酸溶液を押し出す際、前記環状多層ダイを前記筒状金型に対して鉛直方向に相対移動させながら押し出すことが好ましい。かかる方法によって、ポリアミド酸溶液の自重による落下を利用して均一な厚みを確保するとともに、環状多層ダイの停止位置によって、形成される多層筒状体の軸心方向の長さを制御できる。
【００１４】
本発明のシームレスベルトの製造方法では、前記筒状金型の内径が、前記環状多層ダイの外周ダイリップ径の１．０７倍以下であることが好ましい。この場合、多層筒状膜の膨張が制限されるため、前記気体の注入による加圧効果が、多層筒状膜の膨張よりも、多層筒状膜の均等な圧延に対して有効に働く。これにより、厚み精度の向上が容易となる上、表面抵抗等の諸特性のばらつきを抑制できる。
【００１５】
前記第１及び第２ポリアミド酸溶液は、２５℃におけるブルックフィールド型粘度計（Ｂ型粘度計）による粘度が、いずれも２００〜１０００Ｐａ・ｓであることが好ましい。粘度がこの範囲内であれば、厚み精度の向上が容易となる。
【００１６】
また、本発明のシームレスベルトの製造装置は、筒状金型と、この筒状金型の内部へ第１ポリアミド酸溶液及び第２ポリアミド酸溶液を同時に押し出すための環状多層ダイとを有し、前記筒状金型の内面に、前記第１ポリアミド酸溶液からなる第１筒状層と、この第１筒状層の外周を覆い且つ前記第２ポリアミド酸溶液からなる第２筒状層とを含む多層筒状体を形成するシームレスベルトの製造装置であって、前記環状多層ダイから押し出された、前記第１及び第２ポリアミド酸溶液を含む多層筒状膜の中空部分に気体を注入する気体注入手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明のシームレスベルトの製造装置によれば、第１及び第２ポリアミド酸溶液を含む多層筒状膜の中空部分に気体を注入する気体注入手段を備えるため、多層筒状膜の筒形状を維持しながらポリアミド酸溶液を押し出すことができる。よって、筒状金型の内面に均一な厚みの多層筒状体を形成できるため、外観不良の低減、及び厚み精度の向上が可能となる。
【００１８】
本発明のシームレスベルトの製造装置が制御手段を更に含む場合は、この制御手段が、前記第１及び第２ポリアミド酸溶液を押し出す前に、鉛直上向きに開口した前記筒状金型の内部に前記環状多層ダイを配置し、前記第１及び第２ポリアミド酸溶液を押し出す際、前記環状多層ダイを前記筒状金型に対して鉛直方向に相対移動させるように制御することが好ましい。かかる構成によって、ポリアミド酸溶液の自重による落下を利用して均一な厚みを確保するとともに、環状多層ダイの停止位置によって、形成される多層筒状体の軸心方向の長さを制御できる。
【００１９】
本発明のシームレスベルトの製造装置では、前記筒状金型の内径が、前記環状多層ダイの外周ダイリップ径の１．０７倍以下であることが好ましい。この場合、多層筒状膜の膨張が制限されるため、前記気体の注入による加圧効果が、多層筒状膜の膨張よりも、多層筒状膜の均等な圧延に対して有効に働く。これにより、厚み精度の向上が容易となる上、表面抵抗等の諸特性のばらつきを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
本発明の製造方法及び製造装置では、少なくとも２種類のポリアミド酸溶液（第１及び第２ポリアミド酸溶液）が使用される。その調製方法としては、酸二無水物又はその誘導体とジアミンとを略等モルずつ用いて、これらを有機溶媒中で反応させることにより得る方法が挙げられる。第１ポリアミド酸溶液と第２ポリアミド酸溶液とは、要求される性能に応じて、その材料組成を適宜選択することができる。なお、３層以上の多層シームレスベルトを製造する場合は、３種類以上のポリアミド酸溶液を用いてもよい。
【００２２】
好適な酸二無水物の例としては、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等が挙げられる。
【００２３】
好適なジアミンの例としては、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−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フォン、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’−ジアミノジフェニルスルフォン、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等が挙げられる。
【００２４】
好適な有機溶媒の例としては、アセトン、クロロホルム、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトニトリル、アルコール系溶媒（メタノール、エタノール、イソプロパノールなど）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などを用いることができるが、極性のアミド系溶媒であるＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ＮＭＰ、ジメチルホルムアミドが好ましい。
【００２５】
また、本発明で使用されるポリアミド酸溶液には、導電材料等の添加剤が添加されていてもよい。例えば、本発明で製造されたシームレスベルトを中間転写体、転写搬送体、転写定着体等に使用する場合は、半導電性を得るために、各種カーボン、アルミニウム、ニッケル、酸化錫、チタン酸カリウム等の無機化合物や、ポリアニリン、ポリピロール等の導電性高分子等の導電材料がポリアミド酸溶液に添加される。この場合、シームレスベルトの表面抵抗のばらつきを抑制するために、導電材料をポリアミド酸溶液に均一に分散させることが好ましい。
【００２６】
これら導電材料の含有量は、導電材料の種類に応じて適宜選択する事ができるが、ポリアミド酸に対して５〜５０重量％が好ましく、より好ましくは７〜４０重量％である。この含有量が５重量％以上の場合は、表面抵抗の均一性を向上させることができる。一方、５０重量％以下の場合は、シームレスベルトの機械的強度を確保することができる。なお、第１ポリアミド酸溶液と第２ポリアミド酸溶液で、導電材料の含有量を変えてもよい。
【００２７】
本発明で使用される複数種のポリアミド酸溶液は、要求される性能に応じて、その材料組成を適宜選択することができるが、厚み精度の向上の観点から、２５℃におけるＢ型粘度計による粘度が、いずれも２００〜１０００Ｐａ・ｓとなるように、各材料の濃度等を調整することが好ましい。
【００２８】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の製造装置の一例を示す概略構成図である。また、図２は、図１の製造装置に使用される環状多層ダイの概略断面図である。
【００２９】
図１に示すように、製造装置１は、制御手段１０、環状多層ダイ２０、油圧シリンダー機構２８、筒状金型３０、供給機４０ａ，４０ｂ、ホッパー５０ａ，５０ｂ、気体注入手段６０、気圧シリンダー機構６１、コンプレッサー７０及び図示しないその他の構成要素を有して構成される。製造装置１による具体的な製造手順については後述するが、製造装置１では、環状多層ダイ２０から押し出された多層筒状膜１５（後述する図３Ａ〜Ｃ参照）の中空部分に、気体注入手段６０を用いて気体を注入するため、多層筒状膜１５の筒形状を維持しながらポリアミド酸溶液を押し出すことができる。よって、多層筒状膜１５の表面の円滑さを確保することができるため、筒状金型３０の内面に均一な厚みの多層筒状体１８（後述する図３Ｄ参照）を形成できる。これにより、シームレスベルトの外観不良の低減、及び厚み精度の向上が可能となる。
【００３０】
制御手段１０は、タッチパネルやボタン等の入力手段（図示せず）を介してユーザーが入力した、あるいは予めメモリ上に記憶された製造条件の設定値に基づいて、供給機４０ａ，４０ｂの動作、環状多層ダイ２０の鉛直方向の動作、気体注入手段６０の動作等を制御する。制御手段１０は、通常、ＣＰＵやメモリ等で実現され得る。
【００３１】
図２に示すように、環状多層ダイ２０には、第１ポリアミド酸溶液１１が通流する第１流路２１と、第２ポリアミド酸溶液１２が通流する第２流路２２と、これら第１及び第２流路２１，２２に連通する環状吐出口２３とが形成されている。第１及び第２流路２１，２２は、いずれも通流方向に直交する方向の切断面が環状であり、第２流路２２は、第１流路２１の外周側に配置されている。第１ポリアミド酸溶液１１は、供給機４０ａ（図１参照）から環状多層ダイ２０に供給され、第１流路２１を通流する。一方、第２ポリアミド酸溶液１２は、供給機４０ｂ（図１参照）から環状多層ダイ２０に供給され、第２流路２２を通流する。そして、第１流路２１と第２流路２２とが接続される接続部２４で、第１ポリアミド酸溶液１１と第２ポリアミド酸溶液１２とが合流して、環状吐出口２３から押し出される。ここで、第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２は、それぞれ粘性が高いために、相溶せずに２層からなる多層筒状膜１５として環状吐出口２３から押し出される。なお、環状吐出口２３と接続部２４との間隔Ｌは、１〜２０ｍｍが好ましく、１〜１０ｍｍがより好ましい。この範囲内であれば、吐出圧力の影響によって多層筒状膜１５の各層の厚みがばらつくことを防止できる。また、得られる多層筒状体１８において各層の厚みを変える場合は、所望の厚み比となるように、第１及び第２流路２１，２２の流路断面積を変えて、第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２の吐出量を調整すればよい。なお、第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２の吐出圧力を変えることによっても、第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２の吐出量を調整できる。
【００３２】
筒状金型３０の内径Ｄ１（図１参照）は、環状多層ダイ２０の外周ダイリップ径Ｄ２（図２参照）の１．０７倍以下であることが好ましく、１．０４倍以下であることがより好ましい。この場合、多層筒状膜１５の膨張が制限されるため、前記気体の注入による加圧効果が、多層筒状膜１５の膨張よりも、多層筒状膜１５の均等な圧延に対して有効に働く。これにより、厚み精度の向上が容易となる上、表面抵抗等の諸特性のばらつきを抑制できる。一方、多層筒状膜１５の筒形状を容易に維持するためには、筒状金型３０の内径Ｄ１は、環状多層ダイ２０の外周ダイリップ径Ｄ２の１．０２倍以上であることが好ましく、１．０３倍以上であることがより好ましい。なお、中間転写ベルトや転写搬送ベルトに適用するシームレスベルトを得る場合は、筒状金型３０の内径Ｄ１、環状多層ダイ２０の外周ダイリップ径Ｄ２及び環状多層ダイ２０の内周ダイリップ径Ｄ３（図２参照）は、例えば、それぞれ８０〜５００ｍｍ、７０〜４６７ｍｍ及び６９〜４６６ｍｍ程度であればよい。
【００３３】
また、図１に示すように、筒状金型３０は、鉛直上向きに開口している。そして、環状多層ダイ２０は、油圧シリンダー機構２８によって、筒状金型３０の内部に挿入可能に構成されている。環状多層ダイ２０を筒状金型３０の内部に挿入する場合に、環状多層ダイ２０と筒状金型３０の内面との隙間は、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲で設定されることが好ましい。この範囲であれば、筒状金型３０の内面を傷つけることがない上、厚み精度の向上が可能となる範囲内に多層筒状膜１５の膨張比を規制することができる。なお、油圧シリンダー機構２８は、制御手段１０によって制御される。
【００３４】
環状多層ダイ２０や筒状金型３０の材質は、ステンレス鋼、アルミニウム、ガラスなどの耐熱性材料が好ましい。また、例えばシリコーン樹脂等の有機ケイ素酸化合物や、ポリイミド樹脂等により筒状金型３０の内壁３０ａがコーティングされていると、筒状金型３０の内壁３０ａに離型性を付与することができる。筒状金型３０の内壁３０ａが離型性を有していると、後述する製法において、筒状金型３０からシームレスベルトを容易に取り外せる。
【００３５】
本実施形態の筒状金型３０は、底部を有しており、この底部には、気体を注入するための孔３１が形成されている。なお、この孔３１の径は、特に限定されないが、厚み精度の向上の観点から、１〜１０ｍｍが好ましく、２〜５ｍｍがより好ましい。
【００３６】
供給機４０ａは、ホッパー５０ａから第１ポリアミド酸溶液１１を受け入れ、制御手段１０の指令に基づいて、環状多層ダイ２０に、第１ポリアミド酸溶液１１を供給（圧送）する。同様に、供給機４０ｂは、ホッパー５０ｂから第２ポリアミド酸溶液１２を受け入れ、制御手段１０の指令に基づいて、環状多層ダイ２０に、第２ポリアミド酸溶液１２を供給（圧送）する。供給機４０ａ，４０ｂは、特に限定されないが、例えば、ギヤポンプ、モーノポンプ、または、スクリュー、シリンダー及び駆動装置を主な構成とする押出機が好ましい。
【００３７】
気体注入手段６０は、注入ノズル６２を介して、コンプレッサー７０から供給される気体を筒状金型３０の内部に注入する機能を有する。この気体注入手段６０としては、例えば質量流量計（マスフロー流量計）やフロート面積式流量計等が使用できる。注入する気体は、入手容易であることから空気を用いることが好ましいが、樹脂成型時の反応性や気体の熱容量が影響する場合には、窒素やアルゴンあるいはヘリウムなどの安定性の高い他の気体も使用可能である。なお、気体注入手段６０は、孔３１に注入ノズル６２を介さずに固定されていてもよい。
【００３８】
気体注入手段６０によって気体を注入する際、多層筒状膜１５の中空部分の内圧が略一定になるように注入することが望ましい。環状多層ダイ２０が筒状金型３０に対して相対的に移動する場合においても、その内圧を略一定にすることで、多層筒状膜１５の膨張比が略一定に維持され、かつ、厚みのばらつきも生じないようにできる。
【００３９】
本実施形態では、気体注入手段６０が、気圧シリンダー機構６１によって鉛直方向に動作可能に構成されている。そのため、注入ノズル６２を孔３１から挿入して、環状多層ダイ２０の上昇動作に伴って、注入ノズル６２を上昇させながら、気体を注入することもできる。
【００４０】
なお、注入ノズル６２のノズル口は、通常、鉛直上向きに開口しているものが好ましいが、水平方向に開口していてもよい。また、注入ノズル６２を複数設けることも可能である。
【００４１】
本実施形態では、気体注入手段６０が筒状金型３０の底部側から気体を注入する場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、環状多層ダイ２０に気体注入手段を設けて、ポリアミド酸溶液を押し出しながら気体を注入する構成としてもよい。
【００４２】
コンプレッサー７０は、気体注入手段６０に気体（不図示）を供給する。また、コンプレッサー７０は、気圧シリンダー機構６１に気体（不図示）を供給して、気体注入手段６０の鉛直方向の動作を制御する。なお、コンプレッサー７０は、制御手段１０によって制御される。
【００４３】
なお、本実施形態では、製造装置１の全体の動作が制御手段１０によって制御される構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、手動で、各要素を操作する構成としてもよい。
【００４４】
次に、本発明の製造方法の一例について、上述した図１，２、及び図３Ａ〜Ｄを参照しながら説明する。図３Ａ〜Ｄは、本発明の製造方法の一例を示す概略工程図である。なお、以下の説明においては、上記で説明した製造装置１の構成要素を用いて説明するが、本発明の製造方法は、製造装置１で製造される方法に限定されず、その他の装置にも適用できる。
【００４５】
以下に説明する本実施形態は、主に、本発明の特徴部分である第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２からなる多層筒状体１８を形成する工程と、これに引き続いて行われる乾燥工程及びイミド化工程とを有する。
【００４６】
先ず、第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２を調製し、それぞれホッパー５０ａ，５０ｂに流し込む。この際、制御手段１０は、第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２が所定量以上あることを検知したら、ホッパー５０ａ，５０ｂのそれぞれの底部のボール弁（不図示）を開け、供給機４０ａ，４０ｂに第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２をそれぞれ供給するように制御する。
【００４７】
次に、油圧シリンダー機構２８により、環状多層ダイ２０が、筒状金型３０の内部の鉛直下方の所定位置に挿入される。ここで、環状多層ダイ２０が挿入される位置は、任意に設定できるが、筒状金型３０の底面から１ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲が好ましく、２ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲がより好ましい。この範囲内であれば、油圧シリンダー機構２８の制御が容易となる上、第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２の撓みやドローダウンを防止できる。
【００４８】
また、気圧シリンダー機構６１により、気体注入手段６０が、注入ノズル６２を介して孔３１に配置される。この配置動作は、環状多層ダイ２０の挿入動作の前でも後でもよく、同時でもよい。なお、注入ノズル６２を、予め孔３１に固定していてもよい。
【００４９】
次に、供給機４０ａ，４０ｂが、それぞれ第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２に圧力をかけて、これらを環状多層ダイ２０に送り込む。送り込まれた第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２は、それぞれ第１及び第２流路２１，２２を通流し、多層筒状膜１５として環状吐出口２３から押し出される。そして、図３Ａ〜Ｃに示すように、この押し出しと共に、油圧シリンダー機構２８が、環状多層ダイ２０を鉛直上向きに移動させる。さらに、第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２の押し出しと共に、気体注入手段６０により、多層筒状膜１５の中空部分に気体が注入される。これにより、多層筒状膜１５が筒状金型３０の内面側に膨張し、筒状金型３０の内面に接触する。なお、この段階では、多層筒状膜１５は、筒状金型３０の内面に接触していなくてもよい。
【００５０】
環状多層ダイ２０を上昇させる際は、第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２の下端が常に筒状金型３０の底面に接するように、第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２の落下速度に合わせて上昇させることが好ましい。筒状金型３０の底面により第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２の下端を支えて、これらの落下速度を軽減させることで、筒状金型３０の下部に溶液の溜りが発生したり、多層筒状膜１５の厚みムラが発生したりすることを防止できるからである。
【００５１】
多層筒状膜１５の中空部分に注入される気体の圧力（以下、ブロー圧ともいう）は、特に限定されないが、厚み精度の向上の観点から、４〜６ＭＰａが好ましく、５〜５．５ＭＰａがより好ましい。
【００５２】
そして、多層筒状膜１５の軸心方向の長さが所定の長さに達したときに、供給機４０ａ，４０ｂが、それぞれ第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２の圧送を停止するとともに、油圧シリンダー機構２８が、環状多層ダイ２０の上昇動作を停止する。このようにして、図３Ｄに示すように、筒状金型３０の内面に、第１ポリアミド酸溶液１１からなる第１筒状層１６と、この第１筒状層１６の外周を覆い且つ第２ポリアミド酸溶液１２からなる第２筒状層１７とからなる多層筒状体１８が形成される。この方法によれば、第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２の自重落下を利用して均一な厚みを確保するとともに、環状多層ダイ２０の停止位置によって、形成される多層筒状体１８の軸心方向の長さを制御できる。なお、第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２の圧送を停止した段階で、多層筒状膜１５が筒状金型３０の内面に接触していない場合は、ブロー圧を上げることにより更に多層筒状膜１５を膨張させて、筒状金型３０の内面に多層筒状膜１５を接触させてもよい。
【００５３】
本方法では、環状多層ダイ２０を移動するに際し、その移動速度を調整することで多層筒状膜１５の厚み制御をすることもできる。つまり、第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２の自重落下速度と同じ速度で環状多層ダイ２０を移動させると、環状多層ダイ２０から押し出される多層筒状膜１５の厚みを保持できる。一方、上記自重落下速度よりも遅い速度で移動させると、多層筒状膜１５の厚みを厚くすることができ、逆に、上記自重落下速度よりも速い速度で移動させると、多層筒状膜１５の厚みを薄くすることができる。また、多層筒状膜１５の厚み調整は、上記のブロー圧や第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２の押出量を制御することによっても可能であり、これらを併せて調整することで、より精緻な厚み制御も可能となる。なかでも、ブロー圧を調整して厚みを制御する方法によれば、非常に簡便かつ応答の速い制御が可能となるため好ましい。
【００５４】
次に、筒状金型３０を、その軸心を中心に所定の回転数（例えば１０００〜２０００ｒｐｍ程度）で回転させ、塗膜面のレベリングおよび脱泡を行う。
【００５５】
次に、筒状金型３０の内面に形成された多層筒状体１８を加熱する。先ず、多層筒状体１８が自己支持できるまで一次加熱を行う。この際の加熱温度は使用した溶媒を蒸発させることができる温度であれば特に制限はなく、適宜設定できるが、通常、８０〜２３０℃程度である。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。
【００５６】
次に、二次加熱することで、イミド化反応、残存溶媒の除去、及び閉環水の除去を行う。二次加熱の温度は、かかる目的に適した温度であれば特に制限はないが、通常、２５０℃〜４００℃程度である。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。
【００５７】
なお、上記一次及び二次加熱の際も、筒状金型３０を上述のように回転させながら行うのが好ましい。所定の回転数で回転しながら、加熱・固定化していくことで、シームレスベルトの諸特性のばらつきを低減できるからである。
【００５８】
その後、常温まで冷却し、多層筒状体１８を硬化させて形成したシームレスベルトを筒状金型３０から剥離する。なお、筒状金型３０の内面に予めシリコーン樹脂等による離型剤を塗布しておけば、シームレスベルトの剥離作業性が向上するため好ましい。
【００５９】
以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されない。例えば、第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２を押し出す際、上記実施形態では、筒状金型３０を固定し、環状多層ダイ２０を鉛直上向きに移動させる例について説明したが、環状多層ダイ２０を固定し、筒状金型３０を鉛直下向きに移動させる構成にしてもよい。筒状金型３０を鉛直下向きに移動させる装置としては、例えば、油圧シリンダー機構や、リフティング装置等の昇降装置が好ましい。なお、この場合、筒状金型３０として底部を有さないものを使用し、当該筒状金型３０を昇降装置上に設置すると、上記昇降装置における筒状金型３０の設置面が、第１及び第２ポリアミド酸溶液１１，１２の下端を支える役割を果たすこととなる。
【００６０】
また、環状多層ダイ２０を鉛直上向きに移動させるとともに、筒状金型３０を鉛直下向きに移動させる構成としてもよい。この場合は、環状多層ダイ２０及び筒状金型３０のいずれか一方をこれらの相対移動速度の微調整に用いることが可能となるため、より高精細な製膜が可能となる。
【実施例】
【００６１】
以下に実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００６２】
後述する実施例及び比較例について、評価項目及びその測定方法を以下に示す。
【００６３】
＜表面抵抗率＞
表面抵抗率測定装置（三菱油化社製、ハイレスタ ＩＰ ＭＣＰ‐ＨＴ２６０、プローブ：ＨＲ−１００）を用いて、測定温度２５℃（６０℃％ＲＨ）の条件で、各実施例および比較例で得られたシームレスベルトの外層表面の任意の１２点に電圧５００Ｖを印加し、その印加開始から１分後の表面抵抗率を測定した。ここでは、測定された１２点の平均値を表面抵抗率とした。
【００６４】
＜反り量＞
まず、各実施例および比較例で得られたシームレスベルトを、その軸心方向（幅方向）の長さが３５０ｍｍとなるよう切断して、測定用サンプルとなるベルト１００（図４参照）を用意した。そして、図４に示すように、上下に平行に配置した２本のロール２，２（直径３０ｍｍ）に、ベルト１００を弛みなくかけ渡し、ロール２，２間の中央部におけるベルト１００の端部間の距離ａ（ｍｍ）及び距離ｂ（ｍｍ）を測定し、これらの平均値から３０を引いた値を反り量とした。この反り量が正の値の場合は外側への反り量となり、逆に負の値の場合は内側への反り量となる。なお、測定の際のベルト１００への荷重は、６７Ｎとした。
【００６５】
＜平均厚み、厚みばらつき量＞
各実施例および比較例で得られたシームレスベルトについて、その幅方向に均等な間隔で５つの測定箇所を設け、各測定箇所について、その周方向に均等な間隔で１０点測定し、合計５０点の測定データの平均値を平均厚みとした。また、測定データの最大値と最小値の差を厚みばらつき量とした。
【００６６】
＜実施例１＞
１１５８．０ｇのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）中に、乾燥した３３．３ｇのカーボンブラック（ライオン社製ケッチェンブラック）を添加し、ボールミルを用いて室温で１２時間撹拌してカーボンブラック分散ＮＭＰ液を得た。このカーボンブラック分散ＮＭＰ液（４０℃）に、２０５．８ｇの３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）と７５．６ｇのｐ−フェニレンジアミン（ＰＤＡ）とを窒素雰囲気下で溶解させ、ＢＰＤＡとＰＤＡとを略等モルずつ含むカーボンブラック分散ＮＭＰ液を得た。これを窒素雰囲気下において７０℃で１５時間撹拌しながら反応させて、カーボンブラックを分散させた外層用ポリアミド酸溶液（Ｂ型粘度計による粘度：３５０Ｐａ・ｓ、カーボンブラック量：ポリイミド固形分１００重量部に対し１３重量部）を得た。
【００６７】
同様にして１２１６．２ｇのＮＭＰ中に、乾燥した３５．０ｇのカーボンブラック（ライオン社製ケッチェンブラック）を添加し、ボールミルを用いて室温で１２時間撹拌してカーボンブラック分散ＮＭＰ液を得た。このカーボンブラック分散ＮＭＰ液（４０℃）に、２０５．８ｇのＢＰＤＡと６０．５ｇのＰＤＡと２８．０ｇの４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＤＤＥ）とを窒素雰囲気下で溶解させ、ＢＰＤＡとＰＤＡとＤＤＥとを、ＢＰＤＡ／ＰＤＡ／ＤＤＥ＝１０／８／２（モル比）の割合で含むカーボンブラック分散ＮＭＰ液を得た。これを窒素雰囲気下において７０℃で１５時間撹拌しながら反応させて、カーボンブラックを分散させた内層用ポリアミド酸溶液（Ｂ型粘度計による粘度：４５０Ｐａ・ｓ、カーボンブラック量：ポリイミド固形分１００重量部に対し１３重量部）を得た。なお、ＤＤＥはベルトに柔軟性を付与する分子であり、内層にＤＤＥを含ませることにより、固定ローラへの追従性を向上させたり、適度なローラへの摩擦による空転防止機能を付与したりすることができる。
【００６８】
次に、図１及び図２に示す製造装置を用いて、図３Ａ〜Ｄに示す方法により、外層用ポリアミド酸溶液（第２ポリアミド酸溶液１２に相等）と、内層用ポリアミド酸溶液（第１ポリアミド酸溶液１１に相等）とから多層筒状体１８を作製した。この際、筒状金型３０としては、内径Ｄ１が１００ｍｍのものを用いた。また、環状多層ダイ２０としては、環状吐出口２３と接続部２４との間隔Ｌが１０ｍｍで、外周ダイリップ径Ｄ２及び内周ダイリップ径Ｄ３が、それぞれ９６ｍｍ及び９４ｍｍのものを用いた。また、外層用ポリアミド酸溶液の吐出圧力及び内層用ポリアミド酸溶液の吐出圧力は、いずれも１．８ＭＰａとし、ブロー圧は５ＭＰａとし、環状多層ダイ２０の移動速度は１０ｍｍ／秒とした。そして、筒状金型３０の内面に多層筒状体１８を形成した後、筒状金型３０を１５００ｒｐｍで１０分間回転させて均一な塗布面とした。このときの多層筒状体１８の各層の厚さは、いずれも約４００μｍであった。次いで、筒状金型３０を１５０℃で１５分間加熱し、さらに２℃／分の速度で４００℃まで昇温し、４００℃で１０分間加熱を続けて、イミド転化を進行させた。なお、上記加熱処理の際は、いずれも筒状金型３０を２５０ｒｐｍで回転させながら行った。その後、室温まで冷却し、筒状金型３０からシームレスベルトを剥離して、実施例１の２層シームレスベルトを得た。実施例１のベルトの表面抵抗率は１×１０４Ω／□で、反り量は−５ｍｍであった。また、実施例１のベルトの平均厚みは８０μｍで、厚みばらつき量は、５μｍであった。なお、実施例１のベルトには、塗布スジや波打ちは見られなかった。
【００６９】
＜実施例２＞
外周ダイリップ径Ｄ２及び内周ダイリップ径Ｄ３が、それぞれ９１ｍｍ及び８９ｍｍである環状多層ダイ２０を用い、外層用ポリアミド酸溶液の吐出圧力及び内層用ポリアミド酸溶液の吐出圧力をいずれも１．９ＭＰａとしたこと以外は、実施例１と同様の方法で、２層シームレスベルトを得た。実施例２のベルトの平均厚みは８０μｍで、厚みばらつき量は、７μｍであった。なお、実施例２のベルトには、波打ちが若干見られた。
【００７０】
＜比較例１＞
実施例１で使用した筒状金型３０と同様の筒状金型の内面に、上記外層用ポリアミド酸溶液をディスペンサーで塗布した後、筒状金型を１５００ｒｐｍで１０分間回転させて均一な塗布面とした。このときの塗布膜の厚さは、約４００μｍであった。次いで、この筒状金型を１５０℃で１５分間加熱した後、４０分間かけて室温に戻した。続いて、得られた外層の内面に上記内層用ポリアミド酸溶液をディスペンサーで塗布した後、筒状金型を１５００ｒｐｍで１０分間回転させて均一な塗布面とした。このときの内層用塗布膜の厚さは、約４００μｍであった。続いて、筒状金型を１５０℃で１５分間加熱し、さらに２℃／分の速度で４００℃まで昇温し、４００℃で１０分間加熱を続けて、イミド転化を進行させた。なお、上記加熱処理の際は、いずれも筒状金型を２５０ｒｐｍで回転させながら行った。その後、室温まで冷却し、筒状金型からシームレスベルトを剥離して、比較例１の２層シームレスベルトを得た。比較例１のベルトの表面抵抗率は１×１０４Ω／□で、反り量は−６ｍｍであった。また、比較例１の平均厚みは８０μｍで、厚みばらつき量は、１０μｍであった。なお、比較例１のベルトには、塗布スジや波打ちが多数見られた。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の製造装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１の製造装置に使用される環状多層ダイの概略断面図である。
【図３】Ａ〜Ｄは、本発明の製造方法の一例を示す概略工程図である。
【図４】反り量の測定方法を説明するための概略斜視図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  製造装置
１０  制御手段
１１  第１ポリアミド酸溶液
１２  第２ポリアミド酸溶液
１５  多層筒状膜
１６  第１筒状層
１７  第２筒状層
１８  多層筒状体
２０  環状多層ダイ
２１  第１流路
２２  第２流路
２３  環状吐出口
２４  接続部
２８  油圧シリンダー機構
３０  筒状金型
３０ａ  内壁
３１  孔
４０ａ，４０ｂ  供給機
５０ａ，５０ｂ  ホッパー
６０  気体注入手段
６１  気圧シリンダー機構
６２  注入ノズル
７０  コンプレッサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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