(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子材料と有機溶剤とからなる高粘度の高分子材料溶液を所定の温度の円筒形の金型内に供給し、この金型を回転させ、周囲から加熱することにより、高分子材料溶液中の有機溶剤を除去して可撓性のシームレスベルトを遠心成形し、その後、金型からシームレスベルトを脱型してその両端部を除去するシームレスベルトの製造方法であって、
同一の高分子材料溶液の供給と有機溶剤の除去とを複数回繰り返すとともに、有機溶剤の除去時における金型の回転速度を高分子材料溶液供給時の最高速度よりも低速にすることにより、シームレスベルトを実質的に同質の高分子材料により積層形成し、複数の高分子材料間に表皮を介在させることを特徴とするシームレスベルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真式の複写機やレーザプリンタ等に使用されるシームレスベルトに関し、より詳しくは、中間転写用、用紙搬送用、現像用、あるいは定着用のシームレスベルトの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シームレスベルトを製造する場合には、図示しないが、円筒形の金型を低速回転させ、有機溶剤に高分子材料を溶解させた比較的多量の高分子材料溶液を金型に供給してレベリングし、有機溶剤を揮発除去して高分子材料層、すなわち、シームレスベルトを遠心成形する。そしてその後、金型から乾燥したシームレスベルトを脱型してその両端部をそれぞれ切断除去し、円筒形で可撓性のシームレスベルトを得る。
【０００３】
なお、この種の関連先行技術文献として、特開平３−３４８１７号公報等があげられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のシームレスベルトの製造方法は、以上のように多量の高分子材料溶液を一度にまとめて単に供給するので、有機溶剤の揮発速度が非常に遅く、乾燥の遅延化を招くという大きな問題がある。また、シームレスベルトの内外面の乾燥の速度差が大きいので、内面の平滑性が到底期待できない。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、乾燥時間を短縮し、内面の平滑性を向上させることのできるシームレスベルトの製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明においては上記課題を解決するため、高分子材料と有機溶剤とからなる高粘度の高分子材料溶液を所定の温度の円筒形の金型内に供給し、この金型を回転させ、周囲から加熱することにより、高分子材料溶液中の有機溶剤を除去して可撓性のシームレスベルトを遠心成形し、その後、金型からシームレスベルトを脱型してその両端部を除去する製造方法であって、
同一の高分子材料溶液の供給と有機溶剤の除去とを複数回繰り返すとともに、有機溶剤の除去時における金型の回転速度を高分子材料溶液供給時の最高速度よりも低速にすることにより、シームレスベルトを実質的に同質の高分子材料により積層形成し、複数の高分子材料間に表皮を介在させることを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明すると、本実施形態におけるシームレスベルト１は、図１及び図２に示すように、実質的に同質の材料からなる複数(本実施形態では三層)の高分子材料層２が遠心成形で積層されることにより円筒形に成形され、各高分子材料層２が表皮３を介して積層されている。
【０００９】
実質的に同質の材料とは、高分子材料や導電性フィラー等の主要成分が同質であることをいう。したがって、±１０％以内の配合比の相違、主要成分ではない添加物の添加、又は高分子材料の分子量分布の違い等は、実質的に同質である。また、表皮３は、後述する金型１０内に供給された高分子材料溶液４が回転に伴い固化するときに空気に接触した界面に膜が発生することにより形成される。
【００１０】
次に、本実施形態におけるシームレスベルト１の製造方法について説明すると、図３等に示すように、高分子材料溶液４を供給装置５から成形装置９の金型１０内に供給し、この金型１０を回転させるとともに、有機溶剤を揮発除去する製造方法であって、同一の高分子材料溶液４の供給と有機溶剤の除去とを複数回繰り返すとともに、有機溶剤の除去時における金型１０の回転速度を、高分子材料溶液供給時の最高速度よりも低速とするようにしている。
【００１１】
高分子材料溶液４は、ＮＭＰ等の各種有機溶剤にＰＥＳやＰＥＴ等の高分子材料が溶解し、カーボン等が配合等されたものである。高分子材料としては、これらの他にも、ＰＢＴ、ＰＥＮ等のポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素樹脂、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、アラミド樹脂、又はポリエーテルエーテルケトン等があげられるが、これらの中でも耐クリープ特性に優れるＰＥＳが好ましい。高分子材料は、熱可塑性や熱硬化性のいずれでも良く、実施する製造方法により適当なものを選択することができる。
【００１２】
供給装置５は、図３に示すように、細長い吐出ノズル６を水平に備えたポンプ７と、このポンプ７に高分子材料溶液４を供給するホッパ８とから構成されている。そして、図示しない歯車機構やベルト機構の駆動に基づき、矢印で示すように金型１０の軸方向に対して進退動し、吐出ノズル６の先端部から２０〜３０ｍｍ離れた金型１０の内周面に粘度の高い(常温時で１ポイズ以上、１００ポイズ以下)液状の高分子材料溶液４を筋状、線条に垂らしながら供給する。
【００１３】
成形装置９は、図４や図５に示すように、高分子材料層２、すなわちシームレスベルト１を遠心成形する金型１０と、この金型１０を回転させる駆動装置１１と、この駆動装置１１に対して接離可能な従動装置１２とから構成されている。金型１０は、各種金属を使用して横長の円筒形に形成され、シームレスベルト１を容易に脱型できるよう内周面に滑らかな鏡面加工、フッ素加工、あるいはシリコーン樹脂加工等が施されるとともに、外周面には図示しないつや消しの黒色が塗布されており、この黒色が外部ヒータからの熱を効率的に吸収する。金型１０の両端部には高分子材料溶液４の漏洩を防止するリング形の蓋１３がそれぞれ着脱自在に嵌合され、蓋１３の中心部には高分子材料溶液４用の供給孔が形成されている。
【００１４】
駆動装置１１は、各種のモータ１４と、このモータ１４の駆動で回転する駆動軸１５と、この駆動軸１５に嵌着される複数の駆動輪１６と、各駆動輪１６の外周面に覆着され、蓋１３の外周面下部を接触担持して制振機能を発揮する耐熱耐久性で円筒形の弾性エラストマー１７とから構成されている。弾性エラストマー１７は、例えば耐油性、耐有機溶剤性、耐薬品性、耐候性、耐熱性等に優れるシリコーンゴム、クロロプレンゴム、又はフッ素ゴム等からなり、９０°Ｈｓ以下、好ましくは３０°Ｈｓ〜９０°Ｈｓの硬度を有している。これは、３０°Ｈｓ未満だと圧縮永久歪み特性が悪化し、９０°Ｈｓを超えると制振性に乏しくなるからである。
【００１５】
従動装置１２は、図４に示すように、駆動軸１５に対して水平横方向にスライドするフリーの従動軸１８と、この従動軸１８に嵌着される複数の従動輪１９と、各従動輪１９の外周面に覆着され、蓋１３の外周面下部を接触担持して制振機能を発揮する耐熱耐久性で円筒形の弾性エラストマー１７Ａとから構成されている。弾性エラストマー１７Ａについては、駆動装置１１の弾性エラストマー１７と同様であるので説明を省略する。
【００１６】
次に、シームレスベルト１の具体的な製造方法を説明すると、先ず、駆動装置１１を駆動して水平状態の金型１０を５０Ｇ以上の遠心力が加わる最高速度(例えば、金型の内径が２００ｍｍの場合、６６２ｒｐｍ以上)で回転させるとともに、この金型１０を所定の温度(特に制約はないが、７０℃〜１００℃程度)とし、供給装置５を金型１０の軸方向に対して適宜進退動させて回転する金型１０の内周面に高分子材料溶液４を垂らしながら供給塗布し、金型１０の内周面に高分子材料溶液４を均一にレベリングする。こうして高分子材料溶液４を完全にレベリングしたら、金型１０の回転速度を最高速度から２〜２０Ｇの遠心力が作用する低速(例えば、金型の内径が２００ｍｍの場合、１３４ｒｐｍ以上、１３４〜４２３ｒｐｍ)にして遠心力から有機溶剤を解放し、金型１０を外部ヒータで周囲から加熱して高分子材料溶液４の粘度低減や有機溶剤の蒸発を促進する。
【００１７】
２Ｇ〜２０Ｇの遠心力が作用する低速とするのは、２Ｇ未満ではレベリングした高分子材料溶液４の垂れるおそれがあるからである。逆に２０Ｇを超えると、有機溶剤の遠心力からの開放が不十分となり、有機溶剤の除去時間短縮が困難になるからである。
【００１８】
次いで、金型１０を再度最高速度で回転させ、供給装置５を金型１０の軸方向に対して進退動させて金型１０の内周面に付着した高分子材料層２上に同一の高分子材料溶液４を表皮３を介し垂らしながら供給塗布し、表皮３上に高分子材料溶液４を均一にレベリングする。高分子材料溶液４をレベリングしたら、金型１０の回転速度を再度最高速から低速度にし、金型１０を外部ヒータで周囲から加熱して高分子材料溶液４の粘度低減や有機溶剤の蒸発を促進する。
【００１９】
次いで、金型１０を再び最高速度で回転させ、供給装置５を金型１０の軸方向に対して進退動させて金型１０の二層目の高分子材料層２上に同一の高分子材料溶液４を表皮３を介し垂らしながら供給塗布し、表皮３上に高分子材料溶液４を均一にレベリングする。高分子材料溶液４をレベリングしたら、金型１０の回転速度を再び最高速から低速度にし、金型１０を外部ヒータで周囲から加熱して高分子材料溶液４の粘度低減や有機溶剤の蒸発を促進し、多層の高分子材料層２、換言すれば、周面に表皮３を備えたシームレスベルト１を遠心成形する。これらの作業の際、外部ヒータで単に加熱して有機溶剤を急激に蒸発・乾燥させると、シームレスベルト１の周面の状態が悪化するので、金型１０の温度が有機溶剤の沸点よりも１２０〜５０℃程度低くなるよう加熱し、指触乾燥状態の得られた後に加熱温度を上昇させ、乾燥作業を終了する。
【００２０】
次いで、成形装置９から金型１０を取り外し、金型１０を乾燥機にセットして残留有機溶剤を蒸発・乾燥させ、乾燥機から金型１０を取り外して室温で空冷する。すると、金型１０とシームレスベルト１の熱膨張差により、金型１０の内周面からシームレスベルト１が自然に剥離する。金型１０とシームレスベルト１とが強く密着して離れない場合には、シームレスベルト１の端部から徐々に剥がせば、金型１０からシームレスベルト１を脱型することができる。そしてその後、シームレスベルト１の両端部をそれぞれ所定の長さで切断すれば、可撓性を有する円筒形で厚肉のシームレスベルト１を得ることができる。
【００２１】
上記方法によれば、金型１０に高分子材料溶液４を複数回供給するので、１回のチャージ量を少なくすることができ、これにより有機溶剤の揮発を著しく速めて表皮３の形成を促進し、生産性の向上を図ることができる。例えば、高分子材料溶液４の一回当たりのチャージ量を１／３とした場合、トータルの乾燥速度を３倍にすることができる。また、高分子材料溶液４の複数回供給により、１回目の厚さのばらつきを２回目以降で修正することができるので、シームレスベルト１の内外面の乾燥速度差が小さくなり、シームレスベルト１の内面の平滑性やシームレスベルト１の精度を大幅に向上させることが可能になる。
【００２２】
また、低速回転中の金型１０ではなく、最高速度で回転中の金型１０に高分子材料溶液４を供給するので、迅速なレベリングが非常に容易となる。また、最高速度で回転する金型１０を有機溶剤の除去時や乾燥時に低速回転させて有機溶剤を遠心力から解放し、排出するので、乾燥時間を半分以上短縮することができるとともに、シームレスベルト１の端部の厚さが不均一化するのをきわめて有効に防止することができる。また、金型１０に粘度の低い高分子材料溶液４を高圧で飛翔させるのではなく、高粘度の高分子材料溶液４を吐出ノズル６から吐出塗布するので、金型１０内で高分子材料溶液４が飛散したり、シームレスベルト１の肉厚が不均一化することがない。よって、厚さ５０μｍ〜８０μｍ以上、１ｍｍ以下の範囲で±３μｍ以下程度の高精度のシームレスベルト１を短時間に好適に製造することができる。
【００２３】
また、駆動装置１１と従動装置１２とで金型１０を搭載するので、小径のみならず、２００μｍ以上の大径のシームレスベルト１をも容易に遠心成形することが可能となる。また、駆動装置１１の駆動輪１６のみで金型１０を回転させ、従動輪１９を従わせて回転させるので、駆動輪１６と従動輪１９との間に速度差の発生することがなく、簡易な構成で金型１０の上下動や微小なスリップをきわめて有効に防止することができる。さらに、駆動装置１１に対して従動装置１２が接近又は離隔するので、金型１０のメンテナンスや交換の便宜を図ったり、異なる使用の金型１０に簡単に対処することが期待できる。さらにまた、弾性エラストマー１７・１７Ａが耐熱性に優れるので、金型１０を加熱しても、長時間の連続使用が大いに期待できる。
【００２４】
なお、上記実施形態では金型１０に高分子材料溶液４を３回供給したものを示したが、必要に応じ、高分子材料溶液４を２回供給したり、４回以上供給することもできる。また、金型１０を当初から最高速度で回転させ、この金型１０の内周面に高分子材料溶液４を垂らしながら供給塗布したが、金型１０は、少なくとも高分子材料溶液４の供給塗布後に最高速度で回転すれば良い。したがって、当初は金型１０を最高速度よりも低い速度で回転させ、この金型１０の内周面に高分子材料溶液４を供給塗布した後に５０Ｇ以上の最高速度で回転させても良い。また、上記実施形態では駆動装置１１と従動装置１２とを使用したが、従動装置１２を省略し、一対の駆動装置１１を使用することも可能である。
【００２５】
また、駆動装置１１に対して従動装置１２を接離可能としたが、従動装置１２に対して駆動装置１１を接離可能としたり、駆動装置１１と従動装置１２とを相互に接離可能としても良い。さらに、蓋１３の外周面下部に駆動輪１６や従動輪１９の弾性エラストマー１７・１７Ａを接触させたが、金型１０の外周面下部に駆動輪１６や従動輪１９の弾性エラストマー１７・１７Ａを接触させても良い。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明に係るシームレスベルト１の製造方法の実施例、比較例、及び評価について順次説明する。
実施例
先ず、駆動装置１１を駆動して水平の金型(内径２００ｍｍ、外径２２０ｍｍ、長さ４００ｍｍ)１０を１，０００ｒｐｍの最高速度で回転させるとともに、この金型１０の温度を７５℃とし、供給装置５を金型１０の軸方向に対して進退動させて金型１０の内周面に１０１ｇの高分子材料溶液４を垂らしながら供給塗布し、金型１０の内周面に高分子材料溶液４を均一にレベリングした。高分子材料溶液４は、ＮＭＰにポリアミドイミドを溶解させ、この材料にカーボン５−２０ｗｔ％配合した材料とした(固形分１５％)。こうして高分子材料溶液４をレベリングしたら、金型１０の回転速度を最高速から２００ｒｐｍの低速にし、金型１０を外部ヒータで周囲から１２０℃に加熱して２０分乾燥させた。
【００２７】
次いで、金型１０を再度１，０００ｒｐｍの最高速度で回転させ、供給装置５を金型１０の軸方向に対して進退動させて金型１０の内周面に付着した高分子材料層２の表皮３に同一の高分子材料溶液４を１００ｇ垂らしながら供給塗布し、表皮３上に高分子材料溶液４を均一にレベリングした。高分子材料溶液４をレベリングしたら、金型１０の回転速度を最高速度から２００ｒｐｍの低速にし、金型１０を外部ヒータで周囲から１２０℃に加熱して２５分乾燥させ、シームレスベルト１を遠心成形した。なお、シームレスベルト１の遠心成形時間は、供給時間、昇温時間を含め、６０分であった。
【００２８】
次いで、成形装置９から金型１０を取り外し、金型１０を２５０℃の乾燥機にセットして残留有機溶剤を蒸発・乾燥させ、１時間経過した後に乾燥機から金型１０を取り外して室温で冷却した。そして、金型１０とシームレスベルト１の熱膨張差を利用してシームレスベルト１を脱型し、シームレスベルト１の両端部をそれぞれ所定の長さで切断して厚さ約１００μｍのシームレスベルト１を得た。
【００２９】
比較例
実施例と同様の駆動装置１１を駆動して同様の金型１０を２００ｒｐｍの低速で回転させるとともに、この金型１０の温度を７５℃とし、供給装置５を金型１０の軸方向に対して進退動させて金型１０の内周面に２０１ｇの高分子材料溶液４を垂らしながら供給塗布し、金型１０の内周面に実施例同様の高分子材料溶液４を均一にレベリングした。高分子材料溶液４をレベリングしたら、回転する金型１０を外部ヒータで周囲から１２０℃に加熱して２０分乾燥させ、シームレスベルト１を遠心成形した。この場合のシームレスベルト１の遠心成形時間は９０分であった。
【００３０】
次いで、成形装置９から金型１０を取り外し、金型１０を２５０℃の乾燥機にセットして残留有機溶剤を蒸発・乾燥させ、１時間経過した後に乾燥機から金型１０を取り外して室温で冷却した。そして、金型１０とシームレスベルト１の熱膨張差を利用してシームレスベルト１を脱型し、その後、シームレスベルト１の両端部をそれぞれ所定の長さで切断して厚さ約１００μｍのシームレスベルト１を得た。
【００３１】
評  価
実施例で得られたシームレスベルト１の周壁の厚さを縦横１０ｍｍ毎に測定したところ、平均値が１００．１μｍであり、ばらつき(最大−最小)を６μｍ以内に抑えることができた。これに対し、比較例で得られたシームレスベルト１の周壁の厚さを測定したところ、１１μｍものばらつきが確認された。さらに、実施例と異なり、シームレスベルト１の内面(表面)に微細な波打が認められた。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、シームレスベルトの乾燥時間を短縮することができ、しかも、シームレスベルトの内面の平滑性を向上させることができるという効果がある。
具体的には、金型に高分子材料溶液を複数回供給するので、１回のチャージ量を少なくすることができ、これにより有機溶剤の揮発を速めて表皮の形成を促進し、生産性の向上を図ることができる。また、高分子材料溶液の複数回供給により、１回目の厚さのばらつきを２回目以降で修正することができるので、シームレスベルトの内外面の乾燥速度差が小さくなり、シームレスベルトの内面の平滑性やシームレスベルトの精度を向上させることができる。
また、低速回転中の金型ではなく、最高速度で回転中の金型に高分子材料溶液を供給するので、迅速なレベリングが容易となる。また、最高速度で回転する金型を有機溶剤の除去時や乾燥時に低速回転させて有機溶剤を遠心力から解放し、排出するので、乾燥時間を短縮することができるとともに、シームレスベルトの端部の厚さが不均一化するのを有効に防止することが可能となる。さらに、金型に粘度の低い高分子材料溶液を高圧で飛翔させるのではなく、高粘度の高分子材料溶液を塗布するので、金型内で高分子材料溶液が飛散したり、シームレスベルトの肉厚が不均一化することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシームレスベルトの実施形態を示す一部切り欠き斜視説明図である。
【図２】図１のＩＩ部の拡大説明図である。
【図３】本発明に係るシームレスベルトの製造方法の実施形態を示す説明図である。
【図４】本発明に係るシームレスベルトの製造方法の実施形態における成形装置を示す正面図である。
【図５】図４の側面図である。
【符号の説明】
１        シームレスベルト
２        高分子材料層
３        表皮
４        高分子材料溶液
５        供給装置
９        成形装置
１０      金型
【図１】
0004259695.tif 000002
【図２】
0004259695.tif 000003
【図３】
0004259695.tif 000004
【図４】
0004259695.tif 000005
【図５】
0004259695.tif 000006