(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な手段で、短時間で、メンテナンス不要で均一な膜厚を形成することができるシームレスベルトの製造方法及び装置を提供する。【解決手段】円筒状の回転金型に対してその内面もしくは外面に熱硬化性樹脂などのベルトの前駆体溶液を適量塗布して塗布液膜を形成し、その塗布液膜を硬化させた後に回転金型から離型させるシームレスベルトの製造方法において、円筒状の回転金型と平行な位置関係に修正ローラー１を設置し、その修正ローラーを高速回転させることで修正ローラーの表面に均一な境界空気層２を発生させ、その状態で修正ローラーを平行移動させて回転金型４に塗布された乾燥前の塗布液膜３に対して所定ギャップになるまで接近させ、さらに回転金型を回転させることによって塗布液膜の膜厚を均一にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の回転金型に対してその内面もしくは外面に熱硬化性樹脂などのベルトの前駆体溶液を適量塗布して塗布液膜を形成し、その塗布液膜を硬化させた後に回転金型から離型させるシームレスベルトの製造方法において、
円筒状の回転金型と平行な位置関係に修正ローラーを設置し、その修正ローラーを高速回転させることで修正ローラー表面に均一な境界空気層を発生させ、その状態で修正ローラーを平行移動させて回転金型に塗布された乾燥前の塗布液膜に対して所定ギャップになるまで接近させ、さらに回転金型を回転させることによって、塗布液膜の膜厚を均一に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】
上記請求項１において、上記修正ローラーの回転数を３０００〜１００００ｒｐｍとしたことを特徴とする請求項１のシームレスベルトの製造方法。
【請求項３】
上記修正ローラーの表面粗さをＲａ＝０．０２〜２０μｍとしたことを特徴とする請求項１のシームレスベルトの製造方法。
【請求項４】
円筒状の回転金型に対してその内面もしくは外面に熱硬化性樹脂などのベルトの前駆体溶液を適量塗布し、その塗布液膜を硬化させた後に回転金型から離型させるシームレスベルトの製造装置において、
円筒状の回転金型の中又は外に当該回転金型と平行な位置関係に修正ローラーを設置し、当該修正ローラーを回転金型の内周面又は外周面に対して近接離間する方向に移動可能に支持させてあり、
上記 回転金型の回転によってその内周面又は外周面に溶融樹脂を延展させて塗布液膜を形成するようになっており、
上記修正ローラーを高速回転させることで修正ローラー表面に均一な境界空気層を発生させ、その状態の修正ローラーを平行移動させて回転金型に塗布された乾燥前の塗布液膜に対して所定ギャップになるまで接近させ、さらに回転金型を回転させることによって、塗布液膜の膜厚を均一にすることを特徴とする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】
この発明は、円筒状の回転金型に対してその内面もしくは外面に熱硬化性樹脂などのベルトの前駆体溶液（以下「塗布液」と称する）を適量塗布し、その塗布液膜を硬化させた後に回転金型から離型することで得られるシームレスベルトの製造方法に関するものであり、さらに一般的に広く言えば、樹脂コーティングによる膜形成、フィルム製造方法に関するものであり、光ディスクなどの円盤面や、ＦＰＤなどのフラット面などへの均一膜形成にも利用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
この出願の発明に関連する先行技術として次のものがある。
（１）特開２００２−１２６６００号公報に「無端ベルト表面へのコーティング装置、該装置を用いたコーティング方法および無端ベルト」の発明が記載されており、この発明の課題、構成は次のとおりである。
この従来技術の課題は、ジョイント部のないコーテイング層が得られる無端ベルトのコーティング装置およびコーテイング方法を提供することである。
【０００３】
この発明の構成は、二軸の回転支持装置に巻きつけて回転させる無端ベルトの上方に粉体塗装ガン、粉体を均一化するための展延用ドクター刃、及び遠赤外線ヒーターを無端ベルトの進行方向に沿って、この順で配置し、無端ベルトの下方には溶融樹脂の厚みを均一化する掻き取り用ドクター刃、熱風ブロー装置、及び鏡面ドラムを無端ベルトの進行方向に沿って、この順で配置していることである。
このブレード工法は均一膜を得るために、ベースとなる無端ベルトを用いる点で高コストな工法である。また熱可塑性樹脂をコーティングする点で、部品が軟化し易いために装置内部が高温になる組み込み部品には使えない。また溶融樹脂の掻き取り用ドクター刃は頻繁なメンテナンスを必要とする。
【０００４】
（２）特開２００４ー２３７２６１号公報に「塗布方法、塗布装置、及び無端ベルト」の発明が記載されており、この発明の課題、構成は次のとおりである。
課題は、例えば、粘度の高い塗液を用いて、その膜厚が比較的厚い場合であっても膜厚を均一に塗布できる塗布方法及び塗布装置、並びにそれにより得られる無端ベルトを提供することである。
【０００５】
また、構成は、芯体表面に塗液を塗布する塗布方法であって、芯体断面の外径よりも大きな孔を設けた環状体を、塗布槽に満たされた塗液に自由移動可能状態で設置し、環状体の孔に芯体を通して塗液に浸漬した後、環状体が塗液液面から持ち上げられつつ、かつ環状体の底面が塗液液面から離脱しないような所望の高さになるようにして、芯体を塗液から相対的に上昇させることである。
このディッピング工法は製造設備が大規模になるため、高コストであるばかりか、液の粘度を一定に保つことが困難であり、また塗布液に揮発性の低い溶剤を含む用途では液だれが激しく、この工法を用いることはできない。
【０００６】
（３）特開２００５−１３４８４０号公報に「導電性ベルトおよび導電性ベルトの製造方法」の発明が記載されており、この発明の課題、構成は次のとおりである。
課題は、湿式現像方式のカラー画像形成装置の中間転写ベルトとして用いられるもので、外表面において厚み方向への適度な柔軟性を有し、それ故に静電潜像保持体からのトナー像の転写性および被転写体への転写性が良好であり、かつ表層の摩耗または剥離が抑制され耐久性に優れたものとすることである。
【０００７】
また、構成は、円筒状の回転金型を回転させながらノズルからベース層を構成する材料を回転金型の外面に連続的に供給し、同時に上記ノズルを回転金型の回転軸方向に移動させて、前記材料を均一に塗布することである。
このスパイラル塗布工法は、概略均一膜を得るためには有効であるが、乾燥後のベルト表面を観察してみるとスパイラル状の痕が目視ではっきりと確認できる。そのために紙搬送ベルトなどの用途であれば問題にならないが、膜厚ムラが画像品質に影響しやすい中間転写ベルトなどの用途に用いることはできない。また塗布するのに長時間を要する。
【０００８】
（４）特開２０００−３２６３４９号公報に「シ−ムレスベルトの製造方法及び装置」の発明が記載されており、その課題、構成は次のとおりである。
課題は、シームレスベルトを、比較的簡単な設備で容易、かつ安価に製造しうるとともに、有機溶剤の不使用により作業環境を改善することである。
【０００９】
そして、構成は、表面平滑なマンドレル（円筒体）を、一定速で回転させながら、その外周面に、熱可塑性の原料粉を、静電粉体塗装法により均一に付着させたのち、原料粉を加熱溶融して、連続した無端状の皮膜を形成し、この皮膜を冷却、固化させてからマンドレルより剥離することである。
このスプレー工法は、塗膜したくない領域に対してマスクをする必要があり、材料コストが高くなるだけでなく、メンテナンスに長時間を要する。また塗布液の粘度や含有溶剤によっては適さないことが多い。
【００１０】
（５）特開２０００−１５８５５４号公報に「無端状ベルトの形成装置及び形成方法」の発明が記載されており、その課題、構成は次のとおりである。
課題は、塗布型内に中子型を挿入して膜を成形する遠心成形法を用いる場合に、塗布型の内面に振れ等があっても膜厚を均一化できる無端状ベルトの形成装置及び形成方法を提供することである。
【００１１】
そして、構成は、回転により内面にベルト前駆体液を流延させ膜化する塗布型と、塗布型の内周面状に載置される中子型とを有し、中子型が塗布型に従動される回転体をその両端に有し、回転体間の同軸上に離型性の均し部材を回転フリーに支持し、均し部材が上記回転体の従動回転により塗布型の内周面と均一なニップを維持する構成である。
上記の均し工程は膜が指触乾燥度合い（指で触ってもべたつかない程度）の状態で行うのがよい。
この遠心工法は、膜がほぼ乾燥した状態から均一化への修正を行うもの（膜がほぼ乾燥した状態において均一化のための修正を行うもの）なので、中子型に大きな押圧力を必要とし、その中子型の抜き差しを考慮すると生産性は良くない。また修正前の膜自体が概略均一に形成されている必要があり、膜厚ムラの修正能力は小さいので、目標バラツキまで修正するには長時間を要する。
【００１２】
〔従来技術の問題点〕
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、小型化・軽量化・低コスト化・立ち上げ時間の短縮などの要求により、回転ベルトの高品質化と低コスト化が求められている。  
この用途の場合、ベルトに継ぎ目があるとその継ぎ目部分を避けるようなタイミングで作像プロセスを組む必要があり、機構が複雑になるだけでなく、プリントスピードが遅くなる不都合が生じる。したがって静電複写プロセスに使用される回転ベルトとしては、継ぎ目部分が存在しない無端状のベルト（シームレスベルトやエンドレスベルトとも呼ばれる）が求められてきた。  
上記無端状ベルトの実用例としては、定着ベルト、中間転写ベルト、紙搬送ベルト等に多用されている。
【００１３】
また特に中間転写ベルトでは、膜厚が部分的に異なると、色ムラ、色ズレ、白抜けなどの画像品質に大きく影響をもたらすことから、膜厚の面内偏差（バラツキ）が±数μｍ以下に収まることが求められている。
従来、上記無端状ベルトの製造には、円筒状の回転金型の内周面に、熱硬化性樹脂などのベルトの前駆体溶液（塗布液）を流し込み、回転金型の高速回転による遠心力で内周面に展延させることでほぼ均一な膜に平滑化した後、加熱乾燥硬化させる遠心成形法と呼ばれる製法が広く用いられている。
【００１４】
ただしこの遠心成形法では、塗布液が高粘度の場合、遠心力で塗布液を均一厚みに平滑化するのに長時間を要し、また、展延させるのに適度な量の塗布液を必要とするため、薄膜形成が困難である（多層膜の形成には不適）。
【特許文献１】特開２００２−１２６６００号公報
【特許文献２】特開２００４−２３７２６１号公報
【特許文献３】特開２００５−１３４８４０号公報
【特許文献４】特開２０００−３２６３４９号公報
【特許文献５】特開２０００−１５８５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記の問題を解消するために上記のような種々の方法が提案されているが、しかし、高額な製造設備を必要としたり、均一化するのに長時間を要するものであったり、頻繁なメンテナンスを要するものであったりするので、満足するレベルには至っていない。
そこで本発明は、簡易な手段で、短時間で、メンテナンス不要で、均一な膜厚を形成する方法及び装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成させる手段として、ブレードを用いて表面をならして塗布液膜を修正する方法が想定されるが、この方法によると、ブレードに付着した塗布液を毎回拭き取る必要があり、この他に、シームレスベルトを作成する場合には、ブレードを塗布液面から引き離す際に塗布液が糸を引いて塗布液膜表面を乱したり、塗布液膜表面にブレードの離脱痕が残ってしまうという不具合があり、このため実用性がない。
【００１７】
この発明の解決手段は、次の（イ）〜（ハ）によるものである。
（イ）修正ローラーを高速回転させながら、（ロ）修正ローラーを、回転金型に塗布された乾燥前の液膜に対して所定ギャップになるまで平行移動させ、（ハ）回転金型を回転させること。
この解決手段によれば、塗布液膜は修正ローラーに接触することなしに、その厚みムラが均一に修正される。
したがって、簡易な手段で、メンテナンスが不要で、短時間に、均一な膜厚を形成することが可能である。
【００１８】
そして、メンテナンスが不要で、かつ、修正ローラーの引き離しに伴う離脱痕が残るようなことなしに、液膜を修正することが可能であることの理由は、次のとおりである（図１参照）。
（ａ）修正ローラー１を高速に回転させると、ローラー表面に境界空気層２（＝均一で速い空気の流れ）が発生する（図１（ａ））。
（ｂ）回転金型４の上に略均一に塗られた塗布液膜３に上記修正ローラー１を近づけると、塗布液膜３の表層には速い流速５を示す部分と遅い流速６を示す部分が生じ（図１（ｂ））、
（ｃ）ベルヌイの定理により、流速の速い部分の空気圧力７は遅い部分の空気圧力７に比べて低いので（図１（ｃ））、
（ｄ）圧力の高い部分から低い部分へ塗布液が流動し（図１（ｄ）の符号８）、空気圧力７が低い部分の塗布液膜３は盛り上がる（図１（ｄ））。
（ｅ）そして、修正ローラー１をさらに近づけると、液膜表面が修正ローラー１の表面に接触する直前まで盛り上がり（図１（ｅ））、
（ｆ）そこには速い空気の流れ（図１（ｅ）の符号５）が介在するので、その空気層に邪魔をされて塗布液膜３の表面に修正ローラー１が接触することはない（濡れない）。
【００１９】
（ｇ）さらに修正ローラー１を塗布液膜３に近づけると（図１（ｆ））、当該液膜の表面が修正ローラー１の表面に沿って凹む（図１（ｆ））。この場合も修正ローラーが塗布液膜に接触することはない。
（ｈ）修正ローラー１と塗布液膜３との距離を適正な一定に保り、そのまま、回転金型４をゆっくり回転させて塗布液膜の表面を修正ローラー１に対して相対的に平行移動することで、塗布液膜の凹になっている部分は上に引き上げられ、凸になっている部分は押し下げられるという修正動作が塗布液膜の全表面についてなされる。その結果、厚みムラがほとんど無い均一な塗布液膜が形成される（図１（ｇ））。
（ｉ）修正ローラー１は塗布液膜３に接触してはいないから、修正ローラーを離間させることに伴う離脱痕が発生することはなく、また、修正ローラー１に対する清掃（拭き取り）も不要である。
【発明の効果】
【００２０】
（１）請求項１乃至請求項３の発明
修正ローラー１を高速回転させるだけの簡易な手段で、回転金型４，４ａの内周面又は外周面に塗布された塗布液膜の厚さが修正されて均一になり、修正ローラー１には塗布液膜が付着しないので、これに対する清掃作業が不要であり、形成された塗布液膜の表面に、修正ローラーの引き離しによる離脱痕が付くこともなく、短時間に、均一な膜厚を形成し、高精度のシームレスベルトを製造することができる。
【００２１】
（２）請求項４の発明
簡易な手段で塗布液膜の厚さを均一に形成できるので、装置自体の小型化、軽量化、低コスト化を図ることができ、さらに、回転金型の内周面又は外周面に形成された塗布液膜表面に離脱痕が残ることはないので、外観品質の優れた成型品を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
ついで、図面を参照しながら、本発明の実施例を説明する。
本発明の構成は、円筒状の回転金型に対してその内面もしくは外面に熱硬化性樹脂などのベルトの前駆体溶液（塗布液。以下これを「塗布液」という）を適量塗布し、その塗布液膜を硬化させた後に回転金型から離型させるシームレスベルトの製造方法について、円筒状の回転金型と平行な位置関係に修正ローラーを設置し、その修正ローラーを高速回転させることで修正ローラー表面に均一な境界空気層を発生させ、その状態で修正ローラーを平行移動させて、回転金型に塗布された乾燥前の塗布液膜に対して所定ギャップになるまで接近させ、さらに回転金型を回転させることによって、塗布液膜の膜厚を均一にすることである。この構成の具体例を、次の実施例１（図２）と実施例２（図３）により説明する。
【００２３】
なお、実施例１および実施例２では熱硬化性樹脂を用いているが、熱可塑性樹脂、ＵＶ硬化性樹脂または溶剤揮発硬化性樹脂でも実施できる。また同じく実施例１および実施例２は円筒状の回転金型に塗膜形成するものであるが、平板に塗布するものにも適用することは可能である。この場合は、平板と修正ローラーとを水平面内で相対移動させながら、修正ローラーを平板に対して徐々に接近させることになる。
【実施例１】
【００２４】
実施例１は、円筒状の回転金型４の中に熱硬化性樹脂を流し込み、回転金型４の高速回転による遠心力で内周面に延展させた後、加熱乾燥硬化させてベルトを得る遠心成形法と呼ばれる製法に本発明を適用した例である。
内径１８０ｍｍ、外径１９０ｍｍ、長さ３００ｍｍのステンレス製回転金型４の内面に、粘度が約７００ｍＰａ・ｓの熱硬化型樹脂を流し込み、回転金型４を徐々に回転させることで金型内面全体に展延させ、続いて回転金型４を約１０００ｒｐｍまで高速回転させることで熱硬化型樹脂を概略均一に展延させる。
【００２５】
次に、回転金型４と同一中心軸上にセットした修正ローラー１をＡＣサーボモーター９によって駆動し、５０００ｒｐｍまで加速して回転させる。ここで用いる修正ローラー１は主要部寸法が外径３０ｍｍ、長さ２８０ｍｍのステンレス製であり、表面粗さはＲａ＝１．６μｍで、フッ素樹脂の微粒子を２０〜２５Ｖｏｌ％含有する表面処理である「カニフロン」を施したものである。
なお、修正ローラの表面粗さＲａを１．６μｍと平滑にするのは塗布液表面を平滑に修正するためであり、また、表面処理である「カニフロン」を施すのは塗布液が修正ローラーに塗られにくくするためである。
【００２６】
次に回転金型４の回転速度を約３００ｒｐｍまで減速し、修正ローラー１を回転金型中心から鉛直下方に平行移動させ、塗布液膜３とのギャップを約５００μｍまで近づけて保持する。その後、塗布液膜３の表面の様子を見ながらゆっくり下降させ、ギャップが約５０μｍになるまで接近させる。
次に修正ローラー１を元の位置に戻し、回転を停止させ、また、回転金型４が１２０℃になるようにヒーターで加熱し、３０分経過した後に回転金型４の回転を停止させる。
【００２７】
以上の結果、回転金型の中に均一な厚みの樹脂ベルトが形成される。そして、回転金型から樹脂ベルトを離型させてその厚みを測定した結果、そのバラツキは１０μｍ以下であることが確認された。
一般的に遠心工法では薄膜形成が困難であるが、本発明を適用した場合は、塗布液膜３が薄くても均一に展延可能なので、薄い膜を２層、３層と積層させて形成する多層膜の形成が可能である。
【実施例２】
【００２８】
実施例２は、円筒状の回転金型の外面に熱硬化性樹脂を略均一に塗布した後、加熱乾燥硬化させてベルトを得る外面塗布工法と呼ばれる製法に本発明を適用した例である（図３）。
内径１８０ｍｍ、外径１９０ｍｍ、長さ３００ｍｍのステンレス製の回転金型４ａの外面に、粘度が約７００ｍＰａ・ｓの熱硬化型樹脂を、ダイコーター１０を介して軸方向に対して均一厚みになるように押し出し、それと同時に回転金型４ａを１ｒｐｍで等速回転させ、当該金型４ａを１回転させたところで熱硬化性樹脂の押し出しを停止する。これによって、回転金型４ａの外面に略均一な円筒状の塗布液膜３が形成される。
【００２９】
次に、回転金型４ａと平行にその外側にセットした修正ローラー１をＡＣサーボモーター９によって駆動し、５０００ｒｐｍまで加速して回転させる。ここで用いた修正ローラー１は上記実施例１と同一のものである。
次に回転金型４の回転速度を１ｒｐｍに保ったまま、修正ローラー１を回転金型４に向かって平行移動させ、塗布液膜３とのギャップを約５００μｍまで近づけて保持する。その後、塗布液膜３の表面の様子を見ながらゆっくり近づけ、ギャップが約５０μｍになるまで接近させる。
【００３０】
次に修正ローラーを元の位置に戻し、回転を停止させ、その後、回転金型４が１２０℃になるようにヒーター加熱し、３０分経過した後に回転金型４の回転を停止させる。
以上のようにすることにより、回転金型４の外側に均一な厚みの樹脂ベルトが形成される。そのベルトを回転金型４から離型して厚みを計測した結果、厚みバラツキは１０μｍ以下であることが確認された。
【００３１】
〔その他〕
以上の実施例１および実施例２では、修正ローラー１の回転速度を５０００ｒｐｍとしたが、この回転速度は必ずしもこれに限られない。適切な回転速度は修正ローラーの外径の如何にもよるが、修正ローラー１の外径が３０ｍｍであるときは、その回転速度が１０００ｒｐｍ以下では、境界空気層がほとんど発生しないので、ほとんど液面を修正する能力がなく、ローラー表面に液膜が付着してしまう不具合が多発し、３０００ｒｐｍ以上であれば修正能力が発揮され、かつ上記の問題はない。他方、高速であるほど境界空気層が強く発生するので好ましいが、しかし、１００００ｒｐｍよりも高速の回転を実現しようとするとモーターや軸受けなどが特殊仕様になり、「簡易な手段で」は実施できないことになる。
【００３２】
修正ローラーの外径については、成形加工精度、高速回転時の形状安定性、装置の簡易性などを勘案すると、その外径は２０〜４０ｍｍが適当である。そして、外径がこの範囲であれば、その回転周速度８〜１６ｍ／ｓｅｃが適切な範囲である。
【００３３】
以上のことから、修正ローラーの回転速度については、外径が２０〜４０ｍｍであるとき、５０００〜１００００ｒｐｍが適当な範囲である。
また、実施例１および実施例２は、修正ローラーの表面粗さをＲａ＝０．０２〜２０μｍとしているが、必ずしもこれに限られない。
ただし、Ｒａ＞２０μｍではローラー表面に液膜が付着してしまう不具合が生じるという問題がある。他方、その表面粗さＲａは、塗布液を修正ローラーに付着しにくくするためには微小であるほど好ましいが、０.０１以下では効果に顕著な違いはなく、他方、Ｒａ＜０．０２μｍを実現しようとすると修正ローラーの作成が特殊仕様になり、「簡易な手段で」で本発明を実現することはできないことになる。
以上のことから、修正ローラーの表面粗さＲａについては、「０．０２〜２０μｍ」の範囲が現実的であって好ましい。
【００３４】
また、液膜の修正効果は、実際には回転数や表面粗さだけで決まるものではなく、修正ローラーの温度や外径寸法や表面処理、塗布液の粘度や温度や表面張力、環境の温度や湿度、金型移動速度、等が複雑に影響する。これらの事情、ベルトに求められる表面形状精度等を勘案して、修正ローラーの回転速度、表面粗さは適宜選択すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】は、修正ローラーが液膜に触れることなく厚みムラを修正する原理を説明した図である。
【図２】は、回転金型の内面に塗布液膜を形成させてシームレスベルトを得た実施例１の説明図である。
【図３】は、回転金型の外面に塗布液膜を形成させてシームレスベルトを得た実施例２の説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１：修正ローラー
２：ローラー回転による境界空気層
３：塗布液膜
４，４ａ：回転金型
５：速い流速
６：遅い流速
７：塗布液膜にかかる空気圧力
８：流動する塗布液
９：ＡＣサーボモーター（修正ローラー用モーター）
１０：ダイコーター    
【図１】
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【図２】
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【図３】
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