(57)【要約】【課題】材料費が安価でかつ熱硬化工程が不要で、タクトタイムが短く、表面粗さが小さいなどの特徴を有する中間層を備えたＯＡ機器用ベルトおよびその製造方法を提供する。【解決手段】環状基材上に、順に、中間層、表層を形成する、転写もしくは転写定着のためのＯＡ機器用ベルトの製造方法であって、固体の熱可塑性樹脂を熱溶融して線状とし、該線状の熱可塑性樹脂を、前記環状基材にスパイラル状に巻き付ける工程と、巻き付けた熱可塑性樹脂を押圧すると同時に、熱溶融して前記環状基材に接着することにより前記中間層を形成する工程と、を有するＯＡ機器用ベルトの製造方法。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状基材上に、順に、中間層、表層を形成する、転写もしくは転写定着のためのＯＡ機器用ベルトの製造方法であって、
固体の熱可塑性樹脂を熱溶融して線状とし、該線状の熱可塑性樹脂を、前記環状基材にスパイラル状に巻き付ける工程と、
巻き付けた熱可塑性樹脂を押圧すると同時に、熱溶融して前記環状基材に接着することにより前記中間層を形成する工程と、
を有することを特徴とするＯＡ機器用ベルトの製造方法。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂が、熱可塑性エラストマーであることを特徴とする請求項１に記載のＯＡ機器用ベルトの製造方法。
【請求項３】
前記熱可塑性エラストマーが、スチレン系であることを特徴とする請求項２に記載のＯＡ機器用ベルトの製造方法。
【請求項４】
前記中間層の硬度が、ゴム硬度（ＪＩＳ  Ａコード）で８０度以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のＯＡ機器用ベルトの製造方法。
【請求項５】
前記表層の表面の十点平均粗さ（Ｒｚ）が、１μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のＯＡ機器用ベルトの製造方法。
【請求項６】
前記中間層の肉厚が、５０〜３００μｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のＯＡ機器用ベルトの製造方法。
【請求項７】
環状基材上に、順に、中間層、表層を形成した、転写もしくは転写定着のためのＯＡ機器用ベルトであって、
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のＯＡ機器用ベルトの製造方法によって製作されたことを特徴とするＯＡ機器用ベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機などの転写ベルトや転写定着ベルトとして用いられるＯＡ機器用ベルトおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機などの転写ベルトや転写定着ベルトとして用いられるＯＡ機器用ベルトは、一般に、環状基材上に、順に、中間層、表層を形成している。そして、中間層の材料には、弾性を有するものが使用され、例えば、熱可塑性の水性ウレタン（特許文献１）や２液硬化型ウレタン（特許文献２）などは、成型時に液体であり、容易に薄膜形成ができるため、従来より使用されている。
【特許文献１】特開２００６−７８５９３号公報
【特許文献２】特願２００６−３０５２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、中間層の材料として、熱可塑性の水性ウレタンを使用した場合は、以下の問題があった。
（１）材料費が高価である。
（２）環状基材表面に、スプレー法で熱可塑性の水性ウレタン薄膜を形成すると、タクトタイムが長くなり（１本のベルトの薄膜形成のタクトタイムは３０分）、材料の飛散も多い。
【０００４】
また、中間層の材料として、２液硬化型ウレタンを使用した場合は、以下の問題があった。
（１）熱硬化の工程が必要である。
（２）加熱して環状基材と２液硬化型ウレタンを接合する際、２液硬化型ウレタンは熱硬化型材料であり、レベリングしないため、表面粗さが小さい中間層を形成し難い。
（３）２液硬化型ウレタンは粘着性（べたつき）が強く、硬化後は接着できないため、ウレタン層を更に設ける必要がある。
【０００５】
そこで、本発明は、材料費が安価でかつ熱硬化工程が不要で、タクトタイムが短く、表面粗さが小さいなどの特徴を有する中間層を備えたＯＡ機器用ベルトおよびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、固体の熱可塑性樹脂を中間層として使用することが、材料費、熱硬化工程の省略、中間層形成タクトタイムの短縮などの観点から最適であると判断した。しかし、固体である熱可塑性樹脂をどの様にして薄膜化するかが課題となる。本発明者は、鋭意検討の結果、固体の熱可塑性樹脂を熱溶融して線状とし、該線状の熱可塑性樹脂を、環状基材にスパイラル状に巻き付けるという特徴ある薄膜形成方法により、上記課題が容易に解決されることを見出し、本発明を完成した。以下、各請求項の発明について説明する。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、
環状基材上に、順に、中間層、表層を形成する、転写もしくは転写定着のためのＯＡ機器用ベルトの製造方法であって、
固体の熱可塑性樹脂を熱溶融して線状とし、該線状の熱可塑性樹脂を、前記環状基材にスパイラル状に巻き付ける工程と、
巻き付けた熱可塑性樹脂を押圧すると同時に、熱溶融して前記環状基材に接着することにより前記中間層を形成する工程と、
を有することを特徴とするＯＡ機器用ベルトの製造方法である。
【０００８】
本請求項の発明では、固体の熱可塑性樹脂を中間層の材料として用いるため、２液硬化型ウレタンを中間層の材料として用いたときに必要であった熱硬化工程を省略することができる。しかも、固体の熱可塑性樹脂は、２液硬化型ウレタンと比較して粘着性が弱い（べたつきが少ない）ため、中間層を外周面に形成した環状基材を、環状の表層の内側に挿入して、中間層と表層を接合することが容易となる。さらに、固体の熱可塑性樹脂は、価格が安価である。
【０００９】
また、固体の熱可塑性樹脂を熱溶融して線状とし、該線状の熱可塑性樹脂を、環状基材にスパイラル状に巻き付けて薄膜を成形しているため、固体の熱可塑性樹脂を容易に薄膜化することができる。１本のＯＡ機器用ベルトの薄膜形成のタクトタイムは２００秒であり、スプレー法で熱可塑性の水性ウレタン薄膜を形成する場合と比較して、工程時間が短くなり、材料の飛散もない。
【００１０】
さらに、前記スパイラル状に巻き付けた熱可塑性樹脂を熱溶融して前記環状基材に接合すると共に、熱可塑性樹脂をレベリングすることにより中間層を形成するため、レべリングをすることができない２液硬化型ウレタンと比較して、表面粗さが小さい中間層を形成することができる。なお、熱溶融して線状としたときの熱可塑性樹脂の太さは、特に限定されるものではないが、レベリングによってより平坦な面を得るには出来るだけ細くすることが好ましい。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、
前記熱可塑性樹脂が、熱可塑性エラストマーであることを特徴とする請求項１に記載のＯＡ機器用ベルトの製造方法である。
【００１２】
本請求項の発明では、熱可塑性樹脂が熱可塑性エラストマーであるため、使用温度において良好な弾性を有し、分子量が適度の大きさであり、熱溶融して押出成型したとき、容易に細線化することができる。また、熱可塑性エラストマーは、一般的な環状基材用の材料であるポリイミド樹脂や表層の材料として好適なフッ素樹脂との接着が良好である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、
前記熱可塑性エラストマーが、スチレン系であることを特徴とする請求項２に記載のＯＡ機器用ベルトの製造方法である。
【００１４】
本請求項の発明では、熱可塑性エラストマーとして、スチレン系のものを用いることにより、柔軟性に優れた中間層が得られる。本請求項の発明において適用するスチレン系の熱可塑性エラストマーは、特に限定されないが、好ましい例としては、ＳＥＢＳ（アロン化成社製：品番ＡＲ−Ｓ−４９６７Ｃ）が挙げられる。このＳＥＢＳ（スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロックコポリマー）は、スチレンにポリプロピレンが分散したものであり、ＭＦＲ（Ｌ）が１０ｇ／１０ｍｉｎ（試験法：ＡＳＴＭ  Ｄ  １２３８、試験条件：温度２３０℃で荷重２．１６ｋｇ）である。ＳＥＢＳは、耐屈曲性および圧縮永久歪みに優れている。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、
前記中間層の硬度が、ゴム硬度（ＪＩＳ  Ａコード）で８０度以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のＯＡ機器用ベルトの製造方法である。
【００１６】
本請求項の発明では、中間層の硬度がゴム硬度（ＪＩＳ  Ａコード）で８０度以下、好ましくは１０〜５０度であるため、より弾性に優れた中間層が得られる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、
前記表層の表面の十点平均粗さ（Ｒｚ）が、１μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のＯＡ機器用ベルトの製造方法である。
【００１８】
本請求項の発明では、表層の表面の十点平均粗さが１μｍ以下であるため、表面が平滑なＯＡ機器用ベルトが得られる。十点平均粗さとは、ＪＩＳによって規定されている表面粗さ形状パラメータであって、基準長さごとの山頂の高い方から５点、谷底の低い方から５点を選び、その平均高さをいう（ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４）。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、
前記中間層の肉厚が、５０〜３００μｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のＯＡ機器用ベルトの製造方法である。
【００２０】
本請求項の発明は、固体の熱可塑性樹脂を熱溶融して線状とし、該線状の熱可塑性樹脂を、前記環状基材にスパイラル状に巻き付けて成形するため、固体の熱可塑性樹脂を５０〜３００μｍ、好ましくは１００〜２５０μｍの肉厚の薄膜にすることができる。その結果、適度の肉厚の中間層を形成することができ、適度の弾性や熱伝導性を有する定着ベルトや転写定着ベルトを得ることができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、
環状基材上に、順に、中間層、表層を形成した、転写もしくは転写定着のためのＯＡ機器用ベルトであって、
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のＯＡ機器用ベルトの製造方法によって製作されたことを特徴とするＯＡ機器用ベルトである。
【００２２】
本請求項の発明では、量産に適した方法でＯＡ機器用ベルトを作製できるため、材料費が安価でかつ熱硬化工程が不要で、タクトタイムが短く、表面粗さが小さいなどの特徴を有する表層を備えたＯＡ機器用ベルトを安定して得られる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、固体の熱可塑性樹脂を熱溶融して線状とし、該線状の熱可塑性樹脂を、前記環状基材にスパイラル状に巻き付けて成形した後、巻き付けた固体の前記熱可塑性樹脂を加熱溶融し、前記環状基材に接合すると共にレベリングすることにより前記中間層を形成する。このため、固体の熱可塑性樹脂を容易に薄膜化することができ、材料費が安価でかつ熱硬化工程が不要で、タクトタイムが短く、表面粗さが小さいなどの特徴を有する表層を備えたＯＡ機器用ベルトを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明をその最良の実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【実施例】
【００２５】
図１は本発明のＯＡ機器の転写ベルトを示す一部切欠概念図である。図１において、１は環状基材、２は環状基材１上に形成されている中間層、３は中間層２上に形成されている表層である。
【００２６】
環状基材１は帯状をしており、図示していないが、内部にはヒータなどが収容されている。環状基材１の材料としては、耐熱性樹脂のポリイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂などが用いられる。
【００２７】
中間層２は、その材料として固体の熱可塑性エラストマーが使用される。使用温度において良好な弾性を有し、分子量が適度の大きさであり、熱溶融して押出成型したとき、容易に細線化することができるからである。本実施例では、固体の熱可塑性エラストマーとして、スチレン系のＳＥＢＳ（アロン化成社製：品番ＡＲ−Ｓ−４９６７Ｃ）を使用した。このＳＥＢＳは、スチレンにポリプロピレンが分散したものである。ＳＥＢＳのゴム硬度（ＪＩＳ  Ａコード）は、５０度であり、弾性に優れた中間層２が得られる。
【００２８】
また、中間層２の肉厚を２００μｍ程度に設定した。その結果、適度の肉厚の中間層２を形成することができ、適度の弾性や熱伝導性を有する転写定着ベルトを得ることができる。さらに、表層３の表面の十点平均粗さを、１μｍ以下に設定することにより、表面が平滑なＯＡ機器用ベルトとすることができる。
【００２９】
表層３は、その材料としてフッ素樹脂が使用される。離トナー性に優れているからである。本実施例では、フッ素樹脂として、ＰＦＡ（三井デュポンフロロケミカル社製：９５０ＨＰ）を使用した。このＰＦＡは、固形分が３３％、平均粒径が０．２μｍ程度、かつ、溶融タイプのフッ素樹脂であるため、ディスパージョン法などによる薄膜形成に適しているからである。
【００３０】
図１に示した転写ベルトは、例えば、図２に示すフローチャートの製造方法によって製造される。
【００３１】
工程Ｓ１で、環状基材１を形成する。例えば、ポリイミド製の環状基材１は、以下に記載の方法により形成する。即ち、図３に示すように、所定の外径および長さを有するドラム状の金型５を回転させながら、その外側にポリイミドワニスを塗布し、その後金型５を加熱してイミド化反応を行い、金型５の周囲に厚さ８０μｍ程度のポリイミド製の環状基材１を形成する。
【００３２】
次に、工程Ｓ２で、環状基材１上に中間層２を形成する。工程Ｓ２は、（イ）熱可塑性エラストマーの加熱溶融と溶融した熱可塑性エラストマーの線状押出、（ロ）線状にされた熱可塑性エラストマーの環状基材１への巻き付け、（ハ）巻き付けた熱可塑性エラストマーの加熱溶融による環状基材１との接合およびレベリングからなる。以下図４に基づいて説明する。図４に示すように、金型５を周方向に回転（本実施例の場合、装置の能力の関係から回転速度を２０７ｃｍ／秒とした）させながら、環状基材１の表面に、先端に押出口１２を備えた押出機１１によって、熱溶融した液状のＳＥＢＳ２ａを線状に連続的に供給する。金型５を回転軸方向（矢印Ａ方向）に沿って連続的に移動（本実施例の場合、装置の能力の関係から移動速度は２ｍｍ／秒とした）させると、線状のＳＥＢＳ２ａが環状基材１の表面に螺旋状に整列巻きされ、塗布される。なお、後工程でのＳＥＢＳ２ａのレベリングを考慮すると、線状のＳＥＢＳ２ａの線径はできる限り細くすることが好ましい。
【００３３】
押出機１１には、井元製作所社製（仕様：スクリューの直径が２０ｍｍ、スクリューの長さが４００ｍｍ、モータが７５０Ｗ）の押出機を使用した。図５は、この押出機１１のスクリュー回転数とＳＥＢＳ押出量の関係を示すグラフである。
【００３４】
押出条件は、加熱温度がシリンダー１が１２０℃、シリンダー２が２５０℃、シリンダー３が２５０℃、押出口１２の直径が１ｍｍ、押出口１２の長さが１４ｍｍ、スクリュー回転数が６０ｒｐｍ、ＳＥＢＳ２ａの押出量が１１．９ｇ／分である。押出口１２の長さを１４ｍｍと長くした理由は、押出口１２での圧損を高めてスクリューの脈動を抑えるとともに、押出口１２から押し出される線状のＳＥＢＳ２ａの径を細くするためである。なお、図５に示すように、押出量とスクリューの回転数とはリニアに比例するため、スクリューの回転数を調整することにより、押出量を所望の値に設定することが可能である。
【００３５】
こうして、図６に示すように、環状基材１上に線状のＳＥＢＳ２ａが巻き付けられる。線状に巻き付けられたＳＥＢＳ２ａは中間層２を形成する。以上のように、固体のＳＥＢＳを熱溶融して線状とし、該線状のＳＥＢＳ２ａを、環状基材１上に螺旋状に巻き付けて薄膜を成形しているため、固体のＳＥＢＳを容易に薄膜化することができる。ＳＥＢＳ薄膜形成のタクトタイムは２００秒であり、スプレー法で熱可塑性の水性ウレタン薄膜を形成する場合と比較して、工程時間が短くなり、材料の飛散もない。
【００３６】
次に、工程Ｓ３で、表層３を形成する。即ち、図７に示すように、所定の内径および長さを有するステンレス製の円筒状外筒４を用意する。この円筒状外筒４は、後工程のプラズマ処理の際には、プラズマ発生用電極としても兼用される。さらに、フッ素樹脂であるＰＦＡ（三井デュポンフロロケミカル社製：９５０ＨＰ）伸び粉末を水に分散させたディスパージョンを作成する。そして、円筒状外筒４の内周面にＰＦＡディスパージョンをディップにより塗布した後、４００℃で焼成する。こうして、円筒状外筒４の内周面に、１０μｍのフッ素樹脂製の表層３を形成した。
【００３７】
次に、工程Ｓ４で、内周面に表層３を形成した円筒状外筒４をプラズマ処理室内にセットする。円筒状外筒４の内側には、円筒状外筒４に対向するように対向電極を配置する。プラズマ処理室内は、圧力が８００ＴｏｒｒのＨｅ雰囲気とされる。そして、プラズマ発生用電極として兼用される円筒状外筒４と対向電極との間に、出力７００Ｗ、電圧３０ＫＶ（ＶＰＰ）、および周波数２０ＫＨｚを有する高周波電力を１分間印加する。これにより、円筒状外筒４と対向電極との間の空間にプラズマを発生させ、表層３の内周面をプラズマ処理した。
【００３８】
次に、工程Ｓ５で、中間層２と表層３を接着する。接着方法としては、金型５から環状基材１と中間層２とからなる半製品のベルトを抜き取り、抜き取ったベルトの中間層２の外周面と表層３の内周面を、真空雰囲気、加熱下で押圧する方法が好ましい。
【００３９】
具体的な押圧方法としては、例えばウォータバッグ（シリコンゴム製の円筒形の袋）を使用する方法がある。この方法により、真空雰囲気、加熱下で押圧して接着する様子を図８に概念的に示す。図８において、５０はウォータバッグ、５２は内圧で膨らんだウォータバッグの胴、５５はウォータバッグのエンドプレート、５９は加圧用ポンプ、６０は真空容器、６１は真空容器の蓋、６２は真空ポンプ、７０はヒータである。
【００４０】
金型５から抜き取った半製品のベルト１，２を、ウォータバッグ５０の外周に嵌め込む。嵌め込んだウォータバッグ５０ごと円筒状外筒４内へ挿入し、全体を真空容器６０に入れて真空引きする。その後、ヒータ７０で２００℃に加熱し、併せてウォータバッグ５０の内部に加圧用ポンプ５９で加圧流体を充填して膨らませることにより、中間層２の外周面と表層３の内周面を確実に接着させると同時に、線状に巻き付けたＳＥＢＳ２ａをレベリングさせることができる。
【００４１】
これにより、表層３の表面の十点平均粗さを１μｍ以下にすることができ、表面が平滑なＯＡ機器用ベルトとすることができる。また、中間層２のゴム硬度は６５程度となり、優れた弾性を有するＯＡ機器用ベルトが得られる。この後、冷却され、転写ベルトが完成する。
【００４２】
なお、従来は、環状基材と円筒状外筒との間のクリアランスを小さくしないと、中間層と表層の接着時に表層に皺が発生していたが、本実施例の場合、環状基材１と円筒状外筒４との間のクリアランスが大きくても、中間層２と表層３の接着時に表層３に皺が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のＯＡ機器用ベルトの実施の形態を示す一部切欠概念図である。
【図２】本発明のＯＡ機器用ベルトの製造方法の実施の形態を示すフローチャート図である。
【図３】環状基材を形成する方法を説明するための概念図である。
【図４】中間層を形成する方法を説明するための概念図である。
【図５】スクリュー回転数とＳＥＢＳ押出量の関係を示すグラフである。
【図６】中間層形成後の形状を示す概念図である。
【図７】表層を形成する方法を説明するための概念図である。
【図８】中間層と表層を接着する方法を説明するための概念図である。
【符号の説明】
【００４４】
１      環状基材
２      中間層
２ａ    ＳＥＢＳ
３      表層
４      円筒状外筒
５      金型
１１    押出機
１２    押出口
５０    ウォータバッグ
５２    ウォータバッグの胴
５５    ウォータバッグのエンドプレート
５９    加圧用ポンプ
６０    真空容器
６１    真空容器の蓋
６２    真空ポンプ
７０    ヒータ
【図１】
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【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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