(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面に離型性を有した中空円筒形状の塗布型の内部にベルト原料を塗布して、前記塗布型を回転させることによって遠心成形を行う無端状ベルトの製造方法であって、
前記ベルト原料が、沸点の異なる２種類の溶剤を含み、前記溶剤のうち、沸点の高い方の溶剤によるヒュームの発生が開始した後であって、かつ前記ヒュームの発生が終了する前に乾燥工程を停止させることを特徴とする無端状ベルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置に使用される無端状ベルトの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置においては、静電複写プロセスの中間トナー担持体としてのいわゆる中間転写ベルトや、記録紙にトナーを定着させるための定着ベルトとして、継ぎ目のない無端状ベルトが使用されている。この無端状ベルトは種々の方法にて製造されるが、例えば遠心成形法においては、ベルト製造用の金型としての中空円筒形状の塗布型の内周面にスプレー等によって流動性のベルト原料を塗布し、塗布型をその円筒中心軸を中心に高速回転させることにより、発生する遠心力によってベルト原料を均一に延伸させて均一ベルト膜（塗布膜）とし、その後その塗布膜を乾燥固化させて取り出すことにより、円筒形状で継ぎ目のない無端状ベルトが成形される。
【０００３】
この遠心形成法には、塗布量を調整することで膜厚を任意に調整できる、必要量のベルト原料を塗布すればよいので原料効率がよい、塗布型内部が閉空間となっているため排気経路に溶剤トラップを設けることにより溶剤除去の際に外部に排出される溶剤を効率よく回収できる等の利点がある。
【０００４】
しかし、ベルト原料塗布後の乾燥工程や加熱硬化工程においては、塗布型内面と塗布膜となったベルト原料との密着性が要求され、塗布型から塗布膜を取り外す脱型工程においては、塗布型内面と塗布膜との離型性が要求されるので、両方の要求を満足するのは困難である等の欠点もある。
【０００５】
ここで、ベルト原料を指触乾燥状態の塗布膜にまで乾燥させる工程を乾燥工程といい、指触乾燥状態となった塗布膜をさらに加熱して略完全に乾燥させ、硬化させる工程を加熱硬化工程という。
【０００６】
例えば、ガラスやフッ素樹脂系の材料を塗布型内面の離型材料として用いると、乾燥工程においてベルト原料が指触乾燥状態になるまでは、ベルト原料と塗布型内面とは密着性を保持しているが、加熱硬化工程において硬化反応段階に入ると、塗布膜の端部が塗布型から剥がれるいわゆる浮きを生じてしまい、均一な径のベルトが得られないという問題がある。
【０００７】
指触乾燥状態まで乾燥した時点で塗布型から塗布膜を取り外し、塗布膜の中空内部に、塗布膜の内周長と略同じ寸法の外径を有する円柱形状部材を挿入して加熱硬化させるという方法もあるが、この方法では工程が増加してしまい、また塗布膜と円柱形状部材との間に空気が入った場合に塗布膜が凸状に変形してしまう。
【０００８】
さらにこのとき、円柱形状部材を挿入し易くするため、その外径と塗布膜内面との間のすき間を大きくすると乾燥による収縮が不均一となってしわが発生してしまい、逆にすき間を小さくし過ぎると残留溶剤が充分蒸発できず乾燥が不充分となってしまうという問題もある。
【０００９】
本発明者らは、加熱硬化時における塗布膜の塗布型からの浮きが塗布膜端部から発生することに着目し、リング状の塗布膜押さえ部材を塗布型端部から挿入して塗布膜を塗布型に押さえつけて、浮きを防止する手段を以前に考案した。この手段によると塗布膜押さえ部材と塗布型とで塗布膜端部を押さえつけているので、浮きが発生せず良好な塗布膜を得ることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法では塗布膜押さえ部材のセット位置がずれる等により塗布膜押さえ部材と塗布膜との間にすき間が生じると、その部分で浮きを生じる場合がある。また、ベルト原料が凝集することによって塗布膜端部の膜厚が厚くなっている場合には、塗布膜押さえ部材を挿入する際に塗布膜端部を破壊してしまうこともある。
【００１１】
塗布膜押さえ部材を使用せずに、塗布型内面の軸方向中央部に近い部分の離型性よりも軸方向端部に近い部分の離型性を低くして離型しにくくすることにより、塗布膜端部の浮きを防止しつつ良好な塗布膜を得るという方法もあるが、この方法では塗布型内面の端部に近い部分と中央部に近い部分とで異なる離型性を有するような複雑な処理を行わなければならず、塗布型の製作コストが高くなってしまうという問題がある。さらに、離型性を有させる処理には化学処理液を用いるため、複数の処理を行うとなると化学処理液の廃棄等の後処理も問題となる。
【００１２】
本発明は上記の事情に鑑みて為されたもので、乾燥工程や加熱硬化工程において浮きや収縮を発生せず、しわや変形のない良好な無端状ベルトを簡便に得ることができる無端状ベルトの製造方法を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、内面に離型性を有した中空円筒形状の塗布型の内部にベルト原料を塗布して、塗布型を回転させることによって遠心成形を行う無端状ベルトの製造方法であって、前記ベルト原料が、沸点の異なる２種類の溶剤を含み、前記溶剤のうち、沸点の高い方の溶剤によるヒュームの発生が開始した後であって、かつ前記ヒュームの発生が終了する前に乾燥工程を停止させることを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、高沸点側の溶剤によるヒュームの発生が開始した後であって、かつヒュームの発生が終了する前に乾燥工程を停止させるので、ちょうど指触乾燥状態の塗布膜を得ることができ、乾燥不充分による液垂れを生じることもなく、また過乾燥による塗布膜の浮きや変形等を生じることもない。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る無端状ベルトの製造方法の実施の一形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
図１に、本発明に係る無端状ベルトの製造方法に用いられる製造装置の回転軸方向概略断面図を示す。図１において、符号１は略中空円筒形状のベルト製造用金型としての塗布型である。本発明に係る無端状ベルトは、この塗布型１の中空内面にベルト原料を塗布して遠心成形により製造される。
【００２９】
無端状ベルトは、画像形成装置内でトナーを記録紙に転写するための転写ベルトや、トナーを記録紙に定着させるための定着ベルトとして用いられるため、形成画像に影響がないように、その表面は平滑であることが望ましい。塗布型１の中空内面とベルト原料との密着性が高いと、塗布膜４となったベルト原料を塗布型１から取り外す脱型工程において、塗布膜４表面にキンクやしわ等を生じてしまい良好なベルトが得られない。そこで、塗布型１の中空内面には、フッ素樹脂等による離型層２が形成されていて、成形後のベルトが塗布型１から容易に取り出せるようになっている。
【００３０】
図２にフローチャートを示すように、まず塗布型１の図中左右方向両端より堰き止め部材３を嵌合する（Ｓ．１  堰き止め部材セット工程）。この堰き止め部材３は、ベルト原料の漏出を防止するためのものであり、その外径が塗布型１の中空内径と略同じ寸法とされ、中央部に穴部３ａが形成されたリング状（円筒形状）をしていて、かつベルト原料に対しぬれ性を有する材料で形成されている。
【００３１】
堰き止め部材３が嵌合されると、塗布型１は塗布型保持部材５に保持され、図示しない回転手段により円筒中心軸を中心に回転する（Ｓ．２  回転開始工程）。
【００３２】
その後、堰き止め部材３の穴部３ａから図示しない塗布ノズルが塗布型１内部に挿入され、ベルト原料を塗布型１の内部に塗布する（Ｓ．３  塗布工程）。
【００３３】
このベルト原料の塗布量を調整することにより、簡便に所望のベルトサイズや厚さ等が得られる。なお、ベルト原料は後述するように沸点の低い低沸点側の溶剤と、沸点の高い高沸点側の溶剤との２種類の溶剤を含んでいるので、乾燥状態を容易に確認できるものとなっている。
【００３４】
塗布型１の内面には離型層２が形成されているので、ベルト原料との親和性が低く、例えば塗布型１が静止したり回転速度が低かったりすると、ベルト原料は凝集してしまう。しかしこの場合、塗布型１が高速に回転しているのでベルト原料は凝集したりせず塗布型１の内面に均一に延伸する（Ｓ．４  延伸工程）。
【００３５】
塗布型１の高速回転をそのまま継続し、ベルト原料を塗布型１の端部の方にまで延伸させ、塗布型１端部に嵌合している堰き止め部材３に接触させ密着させる（Ｓ．５  密着工程）。
【００３６】
このとき例えば、堰き止め部材３がベルト原料に対してぬれ性を有していないと、図３に示すように、ベルト原料が堰き止め部材３にはじかれて密着しない。その結果、後述する乾燥工程や加熱硬化工程において、ベルト原料からなる塗布膜４の端部４ａが塗布型１から浮いてしまう。しかし本実施の形態においては、堰き止め部材３はベルト原料に対してぬれ性を有しているので、図４に示すように、ベルト原料ははじかれずに堰き止め部材３に密着し、乾燥工程や加熱硬化工程においてもベルト原料からなる塗布膜４の端部４ａが塗布型１から浮いてしまうことはない。
【００３７】
次に塗布型の近傍に配置されたヒータ６により加熱し、延伸されたベルト原料を、塗布型を回転させたまま乾燥させる（Ｓ．６  乾燥工程）。
【００３８】
乾燥によりベルト原料内の溶剤が蒸発し、ベルト原料の溶剤分の体積が減少すると、すでに延伸したベルト原料であってもその表面エネルギが増大して、再び凝集縮退を生じる場合があるが、本実施の形態においてはベルト原料端部が堰き止め部材３に密着し、かつ乾燥工程においてベルト原料が指触乾燥状態となるまで高速回転を維持するので、ベルト原料は凝集縮退を生じない。
【００３９】
ベルトの生産性を向上させるためには乾燥時間が短いほうが好ましく、そのため乾燥の早い低沸点の溶剤をベルト原料に含ませて用いる。しかし、低沸点の溶剤のみでは乾燥状態の把握が困難である上に乾燥が早いので、過乾燥となってしまう傾向がある。過乾燥となってしまった塗布膜４は塗布型１からの浮きを生じて、ベルトのしわや変形の原因となってしまう場合がある。そのため本実施の形態においては、ベルト原料に低沸点側の溶剤と高沸点側の溶剤との２種類の溶剤を含ませている。
【００４０】
ベルト原料が低沸点側の溶剤と高沸点側の溶剤との２種類の溶剤を含んでいるので、ヒータ６の加熱により、まず低沸点側の溶剤が蒸発を開始する。さらにベルト原料の温度が上がると高沸点側の溶剤も蒸発を開始し、塗布型内部にヒューム７が発生する。
【００４１】
このヒューム７は高沸点側の溶剤の蒸発が開始した後であって、かつその沸点温度以下のときに発生する。ヒューム７が発生する前の段階では、ベルト原料はまだ指触乾燥状態となっておらず乾燥が不充分で、塗布型１の回転を停止すると液垂れを起こす虞がある。一方、ヒューム７が発生し終わった後では塗布膜４が塗布型１から浮いてしまう虞があるが、ヒューム７の発生中であればベルト原料はちょうど指触乾燥状態の塗布膜４となっている。そのため、塗布膜４が指触乾燥状態であるヒューム７の発生中に乾燥を停止することが必要である。
【００４２】
本実施の形態においては、ヒューム７が発生すると塗布型１内部の光透過率が減少することを利用して、塗布型１の回転軸方向両端近傍に光源８ａとセンサ８ｂとを配し、堰き止め部材３の穴部３ａを通して塗布型１内部のヒューム７の有無を検出している（Ｓ．７）。センサ８ｂにより検出される光強度が減少したときにヒューム７が発生中であると判断して乾燥を停止させるので、液垂れを起こさず、かつ塗布型１から浮いたりすることもない指触乾燥状態の塗布膜４を得ることができる（Ｓ．８）。
【００４３】
ヒューム７を検出し、ヒータ６を停止させ、塗布型１の回転も停止させた後、塗布膜４及び堰き止め部材３を内部に保持したまま、塗布型１を図示しない加熱炉へと移動し、加熱炉内にて再度加熱を行って完全乾燥させ、塗布膜４の硬化を行う（Ｓ．９  加熱硬化工程）。
【００４４】
このとき、塗布膜４の端部４ａは堰き止め部材３に密着しているので、塗布膜４は塗布型１から浮いたりすることもなく、それによるしわや変形を生じることもない。
【００４５】
塗布膜４の硬化が完了（Ｓ．１０）したら、ベルトとなった塗布膜４を塗布型１から脱型する（Ｓ．１１  脱型工程）。この場合、堰き止め部材３を塗布型１から先に取り外した後、ベルト４を塗布型１から取り外してもよいが、本実施の形態においては、塗布型１の軸方向端部からベルト４と堰き止め部材３とをともに抜き取る。塗布型１の中空内面には離型層２が形成されているので、ベルト４は塗布型１の内面に張り付いたり引っかかったりすることなく、スムーズに塗布型１から抜き取ることができる。
【００４６】
取り出されたベルト４から堰き止め部材３を取り外してベルト４を得る（Ｓ．１２）。
【００４７】
なお、本実施の形態においては、塗布型保持部材５を塗布型１の軸方向両側に配し両持ちにして回転させたが、軸方向片側にのみ配し図５に示すように片持ちにして回転させてもよい。それにより、塗布型保持部材５がない側の部品点数が減少しスペースに余裕が生まれるので、光源８ａ及びセンサ８ｂを用いないでも肉眼９による目視にてヒューム７の有無を確認することができる。
【００４８】
また、乾燥工程において、塗布膜（ベルト原料）４の回転軸方向端部４ａに近い部分の乾燥温度を回転軸方向中央部に近い部分の乾燥温度よりも低くしてもよい。これにより、塗布膜４の端部４ａに近い部分の乾燥を、塗布膜４の中央部に近い部分の乾燥よりも遅らせることができ、過乾燥による塗布膜４の塗布型１からの浮き等をさらに効果的に防止できて、塗布膜４のしわや変形の発生を防止することができる。
【００４９】
［実施例１］
内径φ６０ｍｍの中空円筒形状のアルミの塗布型の内面全域にフッ素樹脂（ＰＦＡ）被膜処理を行い離型層を形成した。塗布型の両端部にＰＴＦＥ（製品名：ナフロン  ニチアス製）の堰き止め部材としてのリングを密着するように嵌合させ、片持ち（塗布型片側保持）にて１０００ｒｐｍで高速回転させながら、予めポリアミドイミド原液（原液溶剤にＮ−メチルピロリドンＮＭＰ（沸点２０２℃）を含有）をトルエン（沸点１１０．６℃）に希釈して作成したベルト原料を塗布した。
【００５０】
塗布されたベルト原料が均一に延伸され、塗布型両端に嵌合されたリングに達して密着した後、回転させつつヒータによる乾燥を行い、その後回転を止めた。
【００５１】
ヒータによる乾燥の乾燥温度と乾燥時間を種々に変えて、乾燥後のベルト原料（塗布膜）の状態を観察した結果を表1にまとめた。
【００５２】
なお、乾燥時の加熱は外部近傍に配された外部ヒーターにて行ない、両端部温度は中心部温度より５℃低くなるように調整した。
【００５３】
その後、液垂れや浮きの発生のないサンプルを加熱炉としての恒温槽に移して２００℃で３０分加熱して溶剤の完全除去を行った。
【００５４】
放置冷却後、両端のリングを取り外し、ベルト膜の片端部を引くとするすると塗布型から引き出すことができた。またベルト膜の中央部は塗布型内面に接する外面も光沢を持ち、極めて平滑な面が得られ、しわ等の変形はまったくなかった。
【００５５】
なお両端部と中央部との温度差が１０℃程度までであれば、問題なく成膜できたが、１０℃を超える程度にすると両端の乾燥時間が極端に長くなり、両端が指触乾燥状態となるころには中央部でシワが発生していた。
【００５６】
［実施例２］
実施例1で使用したものと同様の塗布型とベルト原料とを用いて、堰き止めを同様塗布型に嵌合させ、塗布型を両端から固定し両持ちにした。塗布型の一方の軸方向延長線上端部近傍発光光源を、他方の軸方向延長線上端部近傍に受光部を設置して光強度を測定しながら、塗布後の乾燥を実施例1と同様に行なった。
【００５７】
光強度が減少しないうち、すなわちヒュームがまだ発生していないうちに乾燥を停止させた場合は液垂れを起こし、光強度がいったん低下して再度強くなってから、すなわちヒュームが発生し終わってから乾燥を停止させた場合は塗布膜が浮いてしまっていた。これにより、ヒュームの発生及び消滅と、塗布膜の乾燥の程度とが対応していることが判る。よって、液垂れを起こさず、塗布型からの浮きも生じない指触乾燥状態の塗布膜を得るには、ヒュームの発生中、すなわち受光部で検出される光強度が低下した状態で乾燥を停止させることが必要である。
【００５８】
［実施例３］
高沸点の溶媒を含まないポリアミドイミド原液に、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドＤＭＡＣ（沸点１６６．１℃）を１０％になるように希釈してベルト原料とし、実施例１と同様に塗布型にリングをセットして塗布乾燥するとヒュームが発生し同様の結果を得た。
【００５９】
［比較例１］
実施例1で使用したものと同様の塗布型とベルト原料とを用いて、両端の加熱温度を中央部と同温度になるように調整して乾燥させた結果を表２に示した。表２に示す結果より、浮きやしわの発生がなく良好に膜が形成できる条件範囲が、実施例１の場合に比較してかなり狭くなっていることがわかる。
【００６０】
［比較例２］
実施例１及び２と同様の高離型性被膜の塗布型に堰き止め部材としてのリングを設けずに、実施例２と同様のベルト原料釈液を用いて、塗布型を１０００ｒｐｍの回転数で回転させて塗布した。そのままの回転数でも軸方向への延伸と塗布型内面への接触が可能であった。
【００６１】
その後８０℃で加熱し乾燥を行ったところ、乾燥が進むにつれて塗布膜がその端部より塗布型内面から離れてきて、加熱処理後に端部が浮いてしまい良好な膜が作成できなかった。
【００６２】
［比較例３］
実施例１及び２と同様の高離型性被膜の塗布型に堰き止め部材としてのリングを設けて、実施例２と同様のベルト原料液を用いて、塗布型を５００ｒｐｍの回転数で回転させて塗布した。そのままの回転数でも軸方向への延伸とリングへの接触が可能であった。
【００６３】
その後８０℃で加熱し乾燥を行ったところ、乾燥が進むにつれて塗布膜がその端部よりリングから離れてきて、加熱処理後に端部が浮いてしまい良好な膜が作成できなかった。
【００６４】
［比較例４−１］
実施例１と同様の塗布型と堰き止め部材としてのリングを用いて実施例１のポリアミドイミド原液を溶媒ＤＭＡＣで希釈した塗布液を用いて塗布し、８０℃で加熱して乾燥させた。
【００６５】
乾燥開始より３０分前後でヒュームが発生し、３５分で加熱停止して加熱炉に入れて溶剤除去を行なったが、リング部分から液垂れして膜厚がばらついていることが判った。
【００６６】
［比較例４−２］
実施例１と同様の塗布型と堰き止め部材としてのリングを用いて実施例１のポリアミドイミド原液を溶媒ＤＭＡＣで希釈した塗布液を用いて塗布し、８０℃で加熱して乾燥させた。
【００６７】
乾燥開始より３０分前後でヒュームが発生したが、５０分でヒュームの発生が終了したので加熱と回転とを停止して塗布膜を観察したところ、膜が浮いているのが観察された。
【００６８】
［比較例５］
実施例３のＮ−メチルピロリドン（沸点２０２℃）ＮＭＰやＤＭＡＣ等の高沸点溶媒を含まないポリアミドイミド原液をトルエンのみで希釈して塗布し、加熱温度を４０〜８０℃の様々に変えて成膜状態を観察した。
【００６９】
ヒューム発生がなく加熱停止のタイミングがつかめずに、膜は浮きが発生したり、乾燥不充分で液流れを起こしたりして安定した工程設定ができなかった。
【００７０】
［比較例６］
実施例１において、塗布型を回転させながらの乾燥工程が終了した時点で良好な指触乾燥状態の塗布膜が得られたサンプルを、塗布型の回転を停止した後に堰き止め部材としてのリングを塗布膜から取り外してから加熱炉に投入した。
【００７１】
リングを取り除く際に細心の注意を払ったが、塗布膜がリングに引っ張られてすき間ができたり、見た目では何も異常がなかったサンプルも炉内加熱後は浮いたりする現象が多発した。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、乾燥工程や加熱硬化工程において浮きや収縮を発生せず、しわや変形のない良好な無端状ベルトを簡便に得ることができる。
【００７３】
【表１】
0003856629.tif 000002
【００７４】
【表２】
0003856629.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る無端状ベルトの製造方法の実施の一形態に用いられる製造装置を示す軸方向概略断面図である。
【図２】  本発明に係る無端状ベルトの製造方法の実施の一形態の各工程を示すフローチャートである。
【図３】  ぬれ性を有しない堰き止め部材にベルト原料の端部がはじかれている様子を示す拡大断面図である。
【図４】  ぬれ性を有する堰き止め部材にベルト原料の端部が接触し、密着する様子を示す拡大断面図である。
【図５】  本発明に係る無端状ベルトの製造方法の他の実施の形態に用いられる製造装置を示す軸方向概略断面図である。
【符号の説明】
１…塗布型（ベルト製造用金型）
２…離型層
３…堰き止め部材（リング）
３ａ…穴部
４…塗布膜（ベルト原料，ベルト）
４ａ…端部
５…塗布型保持部材
６…ヒータ
７…ヒューム
８ａ…光源
８ｂ…センサ
９…肉眼
【図１】
0003856629.tif 000004
【図２】
0003856629.tif 000005
【図３】
0003856629.tif 000006
【図４】
0003856629.tif 000007
【図５】
0003856629.tif 000008