(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
心棒部材に熱可塑性のシート状フィルムを２周巻き付けた状態で管状型部材内に嵌め込み、加熱により前記シート状フィルムを互いに熱溶着させる樹脂ベルトの製造方法において、該シート状フィルムは、その巻き始め部と巻き終わり部とが、周方向に対し隙間を持たせて該心棒部材に巻き付けられている状態で、該管状型部材内に嵌め込められており、熱膨張により該巻き始め部と巻き終わり部とが、周方向に対して少なくとも同じ位置になるように、該シート状フィルムを加熱し熱溶着することを特徴とする樹脂ベルトの製造方法。
【請求項２】
前記心棒部材が円柱部材であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂ベルトの製造方法。
【請求項３】
前記シート状フィルムの膜厚をｔとすると、前期隙間が、２０ｔ〜２００ｔであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂ベルトの製造方法。
【請求項４】
前記心棒部材の熱膨張係数が前記管状型部材の熱膨張係数より大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂ベルトの製造方法。
【請求項５】
前記シート状フィルムが、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂ベルトの製造方法。
【請求項６】
樹脂ベルトの体積抵抗率が１０８〜１０１３Ωｃｍであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂ベルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂ベルトの製造方法に関する。具体的には、精密部品を所定の位置に高精度に位置精度を保証して搬送するのに用いられる搬送用ベルトや、物品を包装、収納する収納用密閉包体のための環状ベルトや、画像形成装置の機能部品として使用される樹脂ベルトの製造方法に関する。特に、肉厚、円筒度、真円度等の形状を高精度に成形され、電子写真式複写機、レーザープリンタ等の画像形成装置の構成要素として使用されるのに適した抵抗制御無端樹脂ベルトの製造方法に関する。なお、本明細書中では、チューブ状のフィルム成形体等も樹脂ベルトに含まれるものとして説明する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の樹脂ベルトの製造方法としては、主に以下の４通りの方法がある。
【０００３】
▲１▼インフレーション法に代表される押出熱溶融成形法
▲２▼樹脂またはその前駆体を溶液状態にして、管状型の内面あるいは外面上に所定量塗布し、脱溶媒処理（必要に応じて熱処理）した後に剥離を行うキャスト法▲３▼シート状フィルムを芯体に巻き付けて、シート両端を溶着して中空管状体の内面にライニングする方法（特開昭６３−３４１２０号公報、特開昭６３−３４１２１号公報等に開示）
▲４▼シート状フィルムを巻き始め部と巻き終わり部とを重ね合わせるように円柱部材に巻き付けた状態で、管状型部材内に嵌め込み、その後で全体を加熱して、シート状フィルムの重なり部分を接合することによって、シート状フィルムから樹脂ベルトを形成する方法（特開平８−１８７７７３号に開示）
なお、この方法▲４▼では、使用する円柱部材と管状型部材の熱膨張係数を、円柱部材＞管状型部材とすることで、でき上がるベルト形状を高精度に制御できることが既に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の方法▲１▼（押出熱溶融成形法）では、インフレーション法等により製造された無端樹脂ベルトは、成形工程のフィルムの巻き取り時に潰されて、フィルムの折り目ができる。この樹脂ベルトを画像形成装置の転写装置に用いた場合、フィルムの折り目が、正常な画像形成に対し不都合を生じる場合がある。
【０００５】
また、従来の方法▲２▼（キャスト法）では、均一な厚さのフィルムを得るために、溶液の濃度管理や乾燥雰囲気の調整、さらに乾燥工程での溶媒処理等を行わなければならず、製造工程が煩雑で製造コストが高いという問題がある。
【０００６】
また、従来の方法▲３▼（中空管状体の内面にライニングする方法）では、厚さの均一なラｊイニング層を得ることが可能であるが、それから管状フィルムを得るためには、中空管状体内面から剥離させなければならず、ライニング層と中空管状体の内面との密着性が強いため、層厚を保ちつつ剥離することが非常に難しい。
【０００７】
さらに、従来の方法▲４▼（シート状フィルムを巻き重ねて接合する方法）では、シート状フィルムの巻き始め部と巻き終わり部の位置が重なり合うため、重なり部分だけ厚さが若干厚いという問題を有している。
【０００８】
そこで本発明の目的は、ベルト全体の厚さの均一性を向上させることができ、生産性よく低コストで高精度化が可能な樹脂ベルトの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、心棒部材に熱可塑性のシート状フィルムを巻き付けた状態で管状型部材内に嵌め込み、シート状フィルムを互いに熱溶着させる樹脂ベルトの製造方法において、シート状フィルムは、その巻き始め部と巻き終わり部とが、周方向に対し隙間を持たせて心棒部材に巻き付けられている状態で、管状型部材内に嵌め込められており、熱膨張により巻き始め部と巻き終わり部とが、周方向に対して少なくとも同じ位置になるように、シート状フィルムを加熱し熱溶着することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明による樹脂ベルトの製造方法においては、心棒部材にシート状フィルムを巻き付ける際、巻き始め部と巻き終わり部とが、周方向に対し重ねあわないようにさせることによって、熱溶着したとき、フィルムの繋ぎ部分が厚くなり過ぎるのを防止し、また、シート状フィルムを加熱し熱溶着する過程で、熱膨張により、その巻き始め部と巻き終わり部とが、周方向に対して少なくとも同じ位置になる程度に、その巻き始め部と巻き終わり部を予め、周方向に対し隙間を持たせて心棒部材に巻き付けておくことにより、熱溶着したとき、フィルムの繋ぎ部分が薄くなり過ぎるのを防止し、樹脂ベルト全体に亘って厚さの均一性を向上させることができ、しかもこの樹脂ベルトを、生産性よく、低コストで、高精度に製造することができたものである。心棒部材は円柱部材であってもよい。
【００１１】
シート状フィルムを前記心棒部材に２周巻き付け、シート状フィルムの膜厚をｔとすると、シート状フィルムの巻き始め部と巻き終わり部との隙間は周方向に対し２０ｔ〜２００ｔとすることが好ましい。
【００１２】
本発明に用いるシート状フィルムの材料としては、熱可塑性樹脂材料であればどのようなものでも使用できる。すなわち、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン−１、ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリサルフォン、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルニトリル、熱可塑性ポリイミド系材料、ポリエーテルエーテルケトン、サーモトロピック液晶ポリマー、ポリアミド酸等のすべての熱可塑性樹脂材料およびこれらの混合樹脂、またその混合樹脂により形成された熱可塑性エラストマーも使用可能である。
【００１３】
また、前記した各種の樹脂材料に、耐熱補強や導電性や熱伝導性を付与するなどの目的で、有機物または無機物の少なくとも１種の微粉末を配合して形成したフィルム、あるいは様々な倍率で遠心強化したフィルムなども、本発明のシート状フィルムとして使用し得る。なお、有機物の微粉末としては、例えば、縮合型ポリイミド粉末、イオン導電系材料などが使用でき、無機物の微粉末としては、カーボンブラック粉末、酸化マグネシウム粉末、フッ化マグネシウム粉末、酸化ケイ素粉末、酸化アルミニウム粉末、窒化ホウ素粉末、窒化アルミニム粉末、酸化チタン粉末等の無機球状微粒子が使用でき、さらに、炭素繊維やガラス繊維等の繊維状粒子や、チタン酸カリウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等のウィスカー状粉末など、あらゆる形状、大きさの微粉末が使用され得る。ただし、これらの微粉末の配合量は、総合量でベース樹脂に対して５〜７０ｗｔ％程度にすることが好ましい。
【００１４】
なお、図８に示す画像形成装置などに使用する場合、樹脂ベルトの体積抵抗率は１０８〜１０１３Ωｃｍとなるようにすることが好ましい。
【００１５】
本発明により製造される樹脂ベルトは、画像形成装置用の転写ベルトまたは中間転写ベルトとして有効である。
【００１６】
すなわち、本発明にかかる樹脂ベルトを、画像形成装置の、ドラム上のトナーを紙に転写する転写ユニットや、カラーに潜像する際に４原色を混色する中間転写ユニットに用いると、高精細画像を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は本実施形態の樹脂ベルト製造工程において、に示すように、シート状フィルム１を巻き付けて環状にする工程を示し、巻き始め部Ａと巻き終わり部Ｂとの隙間を持たせた状態で、円柱部材２に熱可塑性シート状フィルム１を巻き付け、次に、図２に示すように管状型部材３内に嵌め込んだ状態で加熱してシート状フィルム１の重なり部分を含め、互いに溶着させることによって形成されたものである。これによると、樹脂ベルト全体に亘って厚さの均一性を向上させることができ、製造工程があまり煩雑でなく、しかも製造コストを低く抑えられる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。
【００２０】
［実施例１］
本実施例においては、前記の通り、シート状フィルム１を巻きつける心棒部材である円柱部材２（本明細書中では円筒形状のものも含めて円柱部材と称する。）と、前記シート状フィルム１および円柱部材２に被せる中空状の管状型部材３を用いている。
【００２１】
本実施例では、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ樹脂）からなる熱可塑性シート状フィルム１を用いている。この熱可塑性シート状フィルム１は、不図示の熱溶融押出成形機により厚さ５０μｍのフィルムとして混練成形され、内添剤としてケッチェンブラック粒子を混入され、体積抵抗値が１０１０Ωｃｍとなるように形成され、縦１８９０ｍｍ×横３３０ｍｍのシート状に切断されたものである。
【００２２】
本実施例の円柱部材２は、肉厚１５ｍｍのアルミニウム材により形成された中空の部材であり、その外径寸法は３００．００ｍｍ、内径寸法は２７０．００ｍｍ、長さは３５０ｍｍ、熱膨張係数は管状型部材の熱膨張係数より大きく、２．４０×１０−５（／℃）である。
【００２３】
一方、管状型部材３は、ステンレス鋼からなり、その内面にはシート状フィルム１との離型性を考慮して、ニッケルメッキコート処理が施されている。この管状型部材３の外径寸法は３２０．００ｍｍ、内径寸法は３００．６０ｍｍ、長さは３５０ｍｍ、熱膨張係数は１．２０×１０−５（／℃）である。
【００２４】
また、本実施例においては、円柱部材２と管状型部材３の寸法は、後述する加熱工程での加熱の際、すなわち加熱温度２００℃のときに、円柱部材２の外径と管状型部材３の内径寸法の差が１００μｍになるように設計されている。
【００２５】
次に、本実施例による樹脂ベルトの製造方法について説明する。
【００２６】
まず、図１に示すように、円柱部材２の外周面に、シート状フィルム１を２周巻き付ける。そして、図３に示すように、シート状フィルム１の巻き始め部Ａの位置と巻き終わり部Ｂとの隙間ｄが１０ｍｍとなるようにする。
【００２７】
次に、シート状フィルム１が巻き付けられた円柱部材２を、管状型部材３の中空部内に挿入する。その状態を図２に示している。
【００２８】
続いて加熱工程に移行する。図５に示す円柱部材２およびシート状フィルム１および管状型部材３の嵌合体を、図４に示す加熱炉７内に挿入配置する。この加熱炉７は、内部温度が図示しない温度センサーと温度制御装置により制御されるものである。本実施例では、円柱部材２とシート状フィルム１と管状型部材３の嵌合体を２００±５℃で６０分加熱する。
【００２９】
なお、本実施例においては加熱方法として加熱炉内に放置する方法を採ったが、例えば特願平１１−３３２０６５号に示されているように、ランプヒーターを回転して加熱する方法を用いてもよく、前記した嵌合体が昇温できればいかなる加熱方法を採用してもよい。
【００３０】
加熱炉７内での加熱工程において、円柱部材２とシート状フィルム１と管状型部材３の嵌合体は、図５〜７に示されるように変化する。
【００３１】
図５に示すように、加熱前の状態において、シート状フィルム１は円柱部材２と管状型部材３の間に位置し、円柱部材２の外径と管状型部材３の内径との隙間は０．６０ｍｍ（片側３００μｍ）であった。
【００３２】
この状態から、円柱部材２と管状型部材３とシート状フィルム１の嵌合体は、加熱炉７内で加熱され、それぞれの温度が上昇する。円柱部材２と管状型部材３はそれぞれの熱膨張係数に応じて膨張し始める。また、シート状フィルム１は温度上昇に伴い軟化し始める。管状型部材３より円柱部材２の熱膨張係数が大きいため、昇温過程において、図６に示すように管状型部材３と円柱部材２との隙間が非加熱時より狭まってくる。
【００３３】
所定の加熱温度に達したとき、円柱部材２と管状型部材３との隙間は、所望の大きさ０．２ｍｍ（片側１００μｍ）になる。そこで、さらに軟化したシート状フィルム１は、円柱部材２と管状型部材３の熱膨張係数の大きさの違いにより生じる応力で、段差が潰されて所望のフィルム厚（隙間と実質的に同じ厚さ）になる。特に、シート状フィルムの繋ぎ部分は、加熱工程において応力を受けるため、図７に示すように溶着して接合状態になる。これによって、樹脂ベルトの厚さが全周にわたって均一になる。
【００３４】
前記した加熱工程を６０分間行った後、円柱部材２と管状型部材３とシート状フィルム１の嵌合体を加熱炉７から取り出して、室温まで冷却する。冷却工程において各部材が室温程度に温度降下したところで、管状型部材３から、円柱部材２およびシート状フィルム１を取り外し、さらにシート状フィルム１を円柱部材２から剥離する。
【００３５】
こうして得られたシート状フィルム１からなる樹脂ベルトのフィルム繋ぎ部分の厚さは、１００μｍ±１０μｍであり、樹脂ベルト全体にわたって厚さの変動が小さい無端ベルトができる。
【００３６】
次に、この方法により製造した樹脂ベルトの使用形態の一例について説明する。本実施例では、前記した方法により製造された樹脂ベルトの幅方向両端に、蛇行防止用のゴム製のリブ部材（図示せず）を接着し、図８に示す画像形成装置（複写機、レーザービームプリンター等）のトナー担持体の搬送および画像転写用の転写ベルト９として使用する。
【００３７】
図８に示す画像形成装置は、回転可能な感光ドラム１０を有し、この感光ドラム１０の周囲に、帯電チャージャー１１と、レーザー光を使用する光書込装置１２と、トナーを収容する現像器１３とが配置されている。また、前記した本発明の樹脂ベルトである転写ベルト９が、４つのローラー（図８には２つのローラー１５，１６のみ図示されている）に張架されて横向きに配置されており、この転写ベルト９の一部に近接して転写帯電器２０が設けられている。さらに、転写紙１９の進行方向に関して下流側（図８左側）には、定着装置２１および定着フィルム２２が配置されている。
【００３８】
このような構成の画像形成装置において、感光ドラム１０は一定速度Ｖｆで矢印方向に回転駆動される。まず、この感光ドラム１０の表面が、帯電チャージャー１１により一様に帯電させられ、レーザー光を用いた光書込装置１２により静電潜像が形成される。そして、静電潜像部分に、現像器１３から電荷付与されたトナー１４が付着し、トナー像として顕像化される。
【００３９】
一方、転写ベルト９は感光ドラムと同様に一定速度Ｖｆで矢印方向にで循環し、転写紙１９は、転写帯電器２０の作用により転写ベルト９に電気的に吸着されて一定速度Ｖｆで搬送される。この転写紙１９が転写領域に達すると、感光ドラム１０上に顕像化されたトナー１４が、転写帯電器２０により転写紙１９に転写される。その後、転写紙１９はさらに下流側（図８左側）に搬送され、定着装置２１および定着フィルム２２によりトナー像が定着される。
【００４０】
以上説明した構成において、転写ベルト９は、ベルトの表面精度およびその厚さの均一性の精度が非常に高く、シート状フィルム１の重なり部分の厚さや形状寸法も他部分と同等であるため、転写ベルト９内での吸着電荷の発生および移動が非常に滑らかで、感光ドラム１０から転写紙１９へのトナー１４の転写特性が良好であり、非常に高画質を得ることができた。さらに、転写紙１９の転写ベルト９への吸着性も安定しているため、非常に高い搬送性が得られた。なお、反射光を使用する光書込装置１２を用いても差し支えない。
【００４１】
［実施例２］
本実施例では、シート状フィルムの隙間部分をさらに最適化することで、樹脂ベルトの厚さをより高精度に制御できる。なお、本実施例において、シート状フィルム端部の隙間の位置関係以外については、熱可塑性シート状フィルム１、円柱部材２、管状型部材３の材料および寸法、また樹脂ベルトの製造工程は全て実施例１と実質的に同様であるので説明は省略する。
【００４２】
本実施形態では、シート状フィルム１の巻き始め部Ａと巻き終わり部Ｂの位置関係を次の通り設定した。シート状フィルム１の巻き始め部Ａと巻き終わり部Ｂとの隙間を周方向に対し、表１に示すように２．５ｍｍとしている。すなわち、巻き始め部Ａと巻き終わり部Ｂとの間に、周方向に関して２．５ｍｍの隙間が存在するようにしている。これにより作製された樹脂ベルトの繋ぎ目部分の膜厚は１００μｍ±５μｍ未満となり、厚さの精度がより向上した。なお、巻き始め部Ａと巻き終わり部Ｂとの間の隙間量を１．０ｍｍ、５．０ｍｍとした際の、フィルム繋ぎ目部分の厚さ、及び画像評価の結果も表１に示す。
【００４３】
［比較例１］
実施例１において、シート状フィルム１を２周巻いた後の巻き始め部Ａと巻き終わり部Ｂとの隙間を周方向に対し１５ｍｍとしている。すなわち、巻き始め部Ａと巻き終わり部Ｂとの間に、周方向に関して１５ｍｍの隙間が存在するようにしている。この隙間はシート状フィルムの厚さの２００倍を超えている。
【００４４】
本比較例において製造した樹脂ベルトのフィルム繋ぎ合わせ部分の厚さは８５μｍとなってしまい、繋ぎ合わせ部分が部分的に１５μｍも薄くなっている。このように本比較例では、厚さの精度が著しく悪化した。これを図８に示す市販の画像形成装置の転写ベルト９として使用すると、ベルト膜厚の薄い部分の抵抗値が低下し、ベルト上に吸着されるトナー量にムラが生じたため転写紙上に画像が形成されていない領域が１０ｍｍ幅で生じ明らかな画質の劣下が認められた。
【００４５】
［比較例２］
実施例１において、シート状フィルム１の巻き始め部Ａと巻き終わり部Ｂとの間に隙間が無くＡとＢが同位置にある状態、すなわち、巻き始め部Ａと巻き終わり部Ｂとが、周方向に対して０ｍｍになるようにしている。
【００４６】
本比較例において製造した樹脂ベルトの重なり部分の厚さは１１５μｍとなってしまい、重なり部分が部分が実施例１に比較して５μｍ程度厚くなっている。このように本比較例では、厚さの精度が若干悪化した。これを図８に示す画像形成装置の転写ベルト９として使用すると、比較例１と同様に、画像の非形成領域が５ｍｍ幅で生じ明らかな画質の劣下が認められた。
【００４７】
［比較例３］
実施例１において、シート状フィルム１の巻き始め部Ａと巻き終わり部Ｂとの隙間が無く、巻き始め部Ａと巻き終わり部Ｂとが、周方向に対して３ｍｍだけ重なるようにしている。本比較例において製造した樹脂ベルトの重なり部分の厚さは１２０μｍとなってしまい、重なり部分が部分的に２０μｍも厚くなっている。このように本比較例では、厚さの精度が著しく悪化した。これを図８に示す画像形成装置の転写ベルト９として使用すると、比較例１と同様に、画像の非形成領域が１０ｍｍ幅で生じ明らかな画質の劣下が認められた。
【００４８】
【表１】
0003897611.tif 000002
【００４９】
◎：画像非形成領域  ０ｍｍ
○：画像非形成領域  １ｍｍ以下
△：画像非形成領域  １〜５ｍｍ
×：画像非形成領域  ５ｍｍ以上
【００５０】
【発明の効果】
本発明によると、樹脂ベルトを、生産性よくかつ低コストで製造することが可能であり、しかも、樹脂ベルト全体に亘って厚さの均一性を向上させることができる。従って、この樹脂ベルトを、画像定着作用を行う定着装置や転写または中間転写作用を行う転写装置または中間転写装置等に用いることにより、高精細画像が得られる画像形成装置の製造が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】円柱部材にシート状フィルムを巻き付けた状態の説明図である。
【図２】円柱部材にシート状フィルムを巻き付け、その上に管状型部材を被せた状態の説明図である。
【図３】円柱部材の外周面に巻き付けたシート状フィルムの両端の繋ぎ目説明図である。
【図４】加熱炉の概略図である。
【図５】円柱部材、シート状フィルム、および管状型部材の非加熱時の状態を示す説明図である。
【図６】円柱部材、シート状フィルム、および管状型部材の加熱時の状態を示す説明図である。
【図７】円柱部材、シート状フィルム、および管状型部材の所定温度における状態を示す説明図である。
【図８】第１の実施形態の樹脂ベルトを転写ベルトとして使用している画像形成装置の説明図である。
【符号の説明】
１  シート状フィルム
２  円柱部材（心棒部材）
３  管状型部材
７  加熱炉
９  転写ベルト
１０  感光ドラム
１１  帯電チャージャー
１２  光書込装置
１３  現像器
１４  トナー
１５，１６  駆動ローラー
１７，１８  従動ローラー
１９  紙（転写紙）
２０  帯電器
２１  定着装置
２２  定着フィルム
Ａ  巻き始め部
Ｂ  巻き終わり部
【図１】
0003897611.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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