JP2005246632A - ポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 PI樹脂無端ベルトに任意の模様を付することのできるPI樹脂無端ベルトの製造方法を提供すること。
【解決手段】 表面が粗面化され且つ表面に任意の模様に応じた被転写部の形成された円筒芯体の表面に、ポリイミド前駆体溶液を塗布してポリイミド前駆体塗膜を形成するポリイミド前駆体塗膜形成工程と、前記ポリイミド前駆体塗膜を乾燥させた後、加熱反応させてポリイミド樹脂皮膜を形成するポリイミド樹脂皮膜形成工程と、前記ポリイミド樹脂皮膜を前記円筒芯体から剥離して、前記被転写部に応じた模様の転写されたポリイミド樹脂無端ベルトを得るポリイミド樹脂皮膜剥離工程と、を有するポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法。
【選択図】 なし
【解決手段】 表面が粗面化され且つ表面に任意の模様に応じた被転写部の形成された円筒芯体の表面に、ポリイミド前駆体溶液を塗布してポリイミド前駆体塗膜を形成するポリイミド前駆体塗膜形成工程と、前記ポリイミド前駆体塗膜を乾燥させた後、加熱反応させてポリイミド樹脂皮膜を形成するポリイミド樹脂皮膜形成工程と、前記ポリイミド樹脂皮膜を前記円筒芯体から剥離して、前記被転写部に応じた模様の転写されたポリイミド樹脂無端ベルトを得るポリイミド樹脂皮膜剥離工程と、を有するポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法。
【選択図】 なし
Description
本発明は、ポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法に関し、特に複写機、プリンター等の電子写真方式を利用した画像形成装置に好ましく用い得るポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法に関する。
電子写真方式を利用した画像形成装置において、感光体、帯電体、転写体、及び定着体等には、金属やプラスチック、又はゴム製の回転体が使用されているが、機器の小型化或いは高性能化のために、これら回転体は変形可能なものが好ましい場合があり、それには肉厚が薄いプラスチック製フィルムからなるベルトが用いられる。この場合、ベルトに継ぎ目(シーム)があると、出力画像に継ぎ目の跡が生じるので、継ぎ目がない無端ベルトが好ましい。材料としては、強度や寸法安定性、耐熱性等の面でポリイミド樹脂(以下、「ポリイミド」を、PIと称することがある。)が特に好ましい。
PI樹脂で無端ベルトを作製するには、円筒体の内面にPI前駆体溶液を塗布し、回転しながら乾燥させる遠心成形法(例えば、特許文献1参照。)、円筒体内面にPI前駆体溶液を展開する内面塗布法(例えば、特許文献2参照。)が知られている。しかし、これら円筒体の内面に皮膜を成膜する方法では、PI前駆体の加熱の際に、皮膜を円筒体から抜いて外型に載せ換える必要があり、工数がかかる短所がある。
他のPI樹脂無端ベルトの製造方法として、円筒芯体の表面に、浸漬塗布法によってPI前駆体溶液を塗布して乾燥し、加熱反応させた後、PI樹脂皮膜を円筒芯体から剥離する方法もある(例えば、特許文献3参照。)。この方法では、外型に載せ換える工数が不要という利点を有している。
ところが、PI樹脂は、加熱反応時の気体発生が非常に多いという性質があり、加熱反応後のPI樹脂皮膜には、発生する気体のために、部分的に提灯状の膨れを生じやすい問題がある。これは特にPI樹脂皮膜の膜厚が50μmを越えるような厚い場合に顕著である。加熱反応時に発生する気体としては、残留溶剤の揮発気体と、反応時に発生する水の蒸気が挙げられる。
ところが、PI樹脂は、加熱反応時の気体発生が非常に多いという性質があり、加熱反応後のPI樹脂皮膜には、発生する気体のために、部分的に提灯状の膨れを生じやすい問題がある。これは特にPI樹脂皮膜の膜厚が50μmを越えるような厚い場合に顕著である。加熱反応時に発生する気体としては、残留溶剤の揮発気体と、反応時に発生する水の蒸気が挙げられる。
上記膨れを防止するために、本発明者等は、芯体表面を粗面化し、気体を逃がす技術を提案した(例えば、特許文献4参照。)。この方法は、芯体とPI樹脂皮膜の間に形成されるわずかな隙間に気体を通過させ、端部から気体を逃がすものである。この方法で製造したPI樹脂無端ベルトの内面は、粗面化した芯体表面に対応した粗さが転写された面となる。
一方、PI樹脂無端ベルトを製造する際には、通常、ある単位ごとに製造管理がなされ、例えば製造日や原料ロット、あるいは円筒芯体の固有番号などの管理が行われる。この製造管理のために、PI樹脂無端ベルトには固有の意味を持った模様が記される。模様としては、番号や文字のほか、ドット、バーコード等も好ましく挙げられる。
ところが、PI樹脂無端ベルトができ上がってから、PI樹脂無端ベルト一本ずつに模様を記入するのは工数がかかるほか、マジックインキ等で模様を記した場合には、ベルトを使用する際に障害になることもある。
ところが、PI樹脂無端ベルトができ上がってから、PI樹脂無端ベルト一本ずつに模様を記入するのは工数がかかるほか、マジックインキ等で模様を記した場合には、ベルトを使用する際に障害になることもある。
一方、無端ベルトを感光体や転写体として使用する際には、ベルトの回転位置と画像位置とを整合させるために、ベルトには位置検知のための位置検知体を設ける場合がある。位置検知体としては、印刷体に透明テープを貼着したもの(例えば、特許文献5参照。)や、他表面とは異なる光学特性を有する位置検知体を設けたもの(例えば、特許文献6参照。)等がある。これらはいずれも、無端ベルトの製造過程、あるいは製造後に、位置検知体を付与する工程により設けられるものであり、製造コストが余分にかかる短所があった。製造過程で位置検知体を転写する方法もあるが(例えば、特許文献7参照。)、無端ベルトの製造方法としてはPI樹脂に適した方法ではなかった(以下、位置検知体も模様として扱うことがある。)。
そこで、PI樹脂無端ベルトを製造する際に、簡単に確実に模様を付す方法が望まれていた。
本発明は、PI樹脂無端ベルトを製造する際、円筒芯体表面の模様が、得られるPI樹脂無端ベルトの内面に転写される性質を利用したPI樹脂無端ベルトの製造方法であり、PI樹脂無端ベルトに任意の模様を付することのできるPI樹脂無端ベルトの製造方法を提供することを目的する。
即ち、本発明は、
<1> 表面が粗面化され且つ表面に任意の模様に応じた被転写部の形成された円筒芯体の表面に、ポリイミド前駆体溶液を塗布してポリイミド前駆体塗膜を形成するポリイミド前駆体塗膜形成工程と、前記ポリイミド前駆体塗膜を乾燥させた後、加熱反応させてポリイミド樹脂皮膜を形成するポリイミド樹脂皮膜形成工程と、前記ポリイミド樹脂皮膜を前記円筒芯体から剥離して、前記被転写部に応じた模様の転写されたポリイミド樹脂無端ベルトを得るポリイミド樹脂皮膜剥離工程と、を有するポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法である。
<1> 表面が粗面化され且つ表面に任意の模様に応じた被転写部の形成された円筒芯体の表面に、ポリイミド前駆体溶液を塗布してポリイミド前駆体塗膜を形成するポリイミド前駆体塗膜形成工程と、前記ポリイミド前駆体塗膜を乾燥させた後、加熱反応させてポリイミド樹脂皮膜を形成するポリイミド樹脂皮膜形成工程と、前記ポリイミド樹脂皮膜を前記円筒芯体から剥離して、前記被転写部に応じた模様の転写されたポリイミド樹脂無端ベルトを得るポリイミド樹脂皮膜剥離工程と、を有するポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法である。
<2> 前記ポリイミド樹脂皮膜剥離工程を経て得られた前記ポリイミド樹脂無端ベルトの、前記被転写部に応じた模様の転写された部分を除去するポリイミド樹脂皮膜加工工程をさらに有する<1>に記載のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法である。
<3> 前記任意の模様は、バーコードである<1>又は<2>に記載のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法である。
<4> 前記任意の模様は、位置検知体として用いられる<1>に記載のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法である。
本発明によれば、PI樹脂無端ベルトに任意の模様を付すための工程を、簡略化することができる。
本発明のPI樹脂無端ベルトの製造方法は、表面が粗面化され且つ表面に任意の模様に応じた被転写部の形成された円筒芯体の表面に、ポリイミド前駆体溶液を塗布してポリイミド前駆体塗膜を形成するポリイミド前駆体塗膜形成工程と、前記ポリイミド前駆体塗膜を乾燥させた後、加熱反応させてポリイミド樹脂皮膜を形成するポリイミド樹脂皮膜形成工程と、前記ポリイミド樹脂皮膜を前記円筒芯体から剥離して、前記被転写部に応じた模様の転写されたポリイミド樹脂無端ベルトを得るポリイミド樹脂皮膜剥離工程と、を有する。
前記円筒芯体の表面に形成された、任意の模様に応じた被転写部は、PI樹脂無端ベルトに転写されるため、前記任意の模様がPI樹脂無端ベルトに付される。そのため、ポリイミド樹脂無端ベルトに模様を付すための新たな工程が必要とされず、PI樹脂無端ベルトの製造工程を簡略化することができる。
以下、本発明のPI樹脂無端ベルトの製造方法を工程毎に詳細に説明する。
前記円筒芯体の表面に形成された、任意の模様に応じた被転写部は、PI樹脂無端ベルトに転写されるため、前記任意の模様がPI樹脂無端ベルトに付される。そのため、ポリイミド樹脂無端ベルトに模様を付すための新たな工程が必要とされず、PI樹脂無端ベルトの製造工程を簡略化することができる。
以下、本発明のPI樹脂無端ベルトの製造方法を工程毎に詳細に説明する。
−PI前駆体塗膜形成工程−
PI前駆体塗膜形成工程におけるPI前駆体としては、種々の公知のものを用いることができる。また、PI前駆体は、2種以上を混合して用いてもよいし、複数の酸又はアミンのモノマーを混合して共重合されてもよい。
PI前駆体塗膜形成工程におけるPI前駆体としては、種々の公知のものを用いることができる。また、PI前駆体は、2種以上を混合して用いてもよいし、複数の酸又はアミンのモノマーを混合して共重合されてもよい。
PI前駆体の溶剤としては、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、アセトアミド、等の非プロトン系極性溶剤が挙げられる。PI前駆体溶液の混合比、濃度、粘度等は、適宜選択される。
PI前駆体塗膜形成工程で用いられる円筒芯体を、図面を用いて説明する。図1は、本発明に用いられる円筒芯体を示した図である。円筒芯体1の表面には、バーコードに応じた被転写部11が設けられている。
円筒芯体1は、アルミニウムやステンレス等の金属が好ましい。円筒芯体1の長さは、目的とするPI樹脂無端ベルトの軸方向の長さ以上の長さが必要であるが、端部に生じる無効領域の余裕幅を確保するため、円筒芯体1の長さは、目的とするPI樹脂無端ベルトの軸方向の長さより、10〜40%程度長いことが望ましい。
円筒芯体1は、アルミニウムやステンレス等の金属が好ましい。円筒芯体1の長さは、目的とするPI樹脂無端ベルトの軸方向の長さ以上の長さが必要であるが、端部に生じる無効領域の余裕幅を確保するため、円筒芯体1の長さは、目的とするPI樹脂無端ベルトの軸方向の長さより、10〜40%程度長いことが望ましい。
また、後述するPI樹脂皮膜形成工程において、形成される皮膜が円筒芯体1表面に接着する虞があるため、円筒芯体1の表面には、離型性が付与されることが好ましい。それには、円筒芯体1の表面をクロムやニッケルでメッキしたり、フッ素樹脂やシリコーン樹脂で被覆したり、表面に離型剤を塗布する方法がある。
PI樹脂皮膜の膨れを防止するために、円筒芯体1の表面は、Ra0.2〜2μm程度に粗面化される。これにより、PI樹脂から生じる残留溶剤、又は水の蒸気は、円筒芯体1とPI樹脂皮膜との間にできるわずかな隙間を通って外部に出ることができ、PI樹脂皮膜に膨れを生じない。円筒芯体1の表面の粗面化には、ブラスト、切削、サンドペーパーがけ等の方法がある。
図1では、任意の模様としてのバーコードに応じた被転写部11が円筒芯体1の表面に設けられているが、模様としてはバーコードに限定されるものではなくバーコードの他にも数字や記号等の符号や図形が用いられるが、これらの中でも、バーコードは多くの情報を書き込めるので好ましい。
模様としてバーコードを用いる場合、図1のようにバーの方向を円筒芯体1の軸方向に合わせることにより、後述するPI樹脂皮膜剥離工程において、PI樹脂無端ベルトの円筒芯体1からの抜き取りの際にも有利である。
模様としてバーコードを用いる場合、図1のようにバーの方向を円筒芯体1の軸方向に合わせることにより、後述するPI樹脂皮膜剥離工程において、PI樹脂無端ベルトの円筒芯体1からの抜き取りの際にも有利である。
被転写部は、任意の模様がPI樹脂無端ベルトに転写されるように円筒芯体の表面に凹凸の差又は表面粗さの差が設けられた部分である。
凹凸の差によって模様が表される場合、凹凸の高さの差は、0.1〜10μm程度あればよい。凹凸の差が0.1μm未満であると模様が判読しにくくなることがある。また、凹凸の差が10μmよりも大きいと、凹凸が無端ベルトの製造上、あるいは使用上の障害になることがある。
凹凸の差を設ける方法は、任意の方法でよく、グラインダーやドリル、カッター、やすり等を用いる機械的方法、レーザー加工等の方法が挙げられる。凹凸の差を設けるのは上記粗面化の前であってもよいし後であってもよい。
凹凸の差によって模様が表される場合、凹凸の高さの差は、0.1〜10μm程度あればよい。凹凸の差が0.1μm未満であると模様が判読しにくくなることがある。また、凹凸の差が10μmよりも大きいと、凹凸が無端ベルトの製造上、あるいは使用上の障害になることがある。
凹凸の差を設ける方法は、任意の方法でよく、グラインダーやドリル、カッター、やすり等を用いる機械的方法、レーザー加工等の方法が挙げられる。凹凸の差を設けるのは上記粗面化の前であってもよいし後であってもよい。
表面粗さの差によって模様が表される場合、前記粗面化の前に、模様に対応した被覆を円筒芯体表面に形成し、粗面化の後で前記被覆を除去することにより、円筒芯体表面に粗面化されない箇所を残すことで、表面粗さの差による模様を表すことができる。前記被覆を形成する被覆材としては、粘着シール、粘着テープ、易剥離塗料、等を用いることができる。
一方、PI樹脂無端ベルトに位置検知体として用いられる模様を設ける場合、例えば光線の反射率の差を利用する方法等、光学的に位置の検知を行うには、表面粗さの差を持った箇所を設けるのがよいので、上記の如く、円筒芯体表面に粗面化されない箇所を設ける方法が好ましい。PI樹脂無端ベルトに突起を設けて位置を検知する場合、円筒芯体表面には凹部を形成すればよい。位置検知体を設ける場所や大きさ、数などは、位置検知方式によって異なるので、仕様に応じた位置検知体が設けられる。
被転写部の形成される位置は特に限定されないが、製品になったPI樹脂無端ベルトに模様が不要である場合には、円筒芯体の端部に被転写部を形成し、後述するPI樹脂皮膜加工工程において、模様の転写された部分を除去してもよい。
PI前駆体塗膜形成工程おいて、PI前駆体溶液の塗布方法としては、円筒芯体をPI前駆体溶液に浸漬して引き上げる浸漬塗布法、円筒芯体を回転させながらその表面にPI前駆体溶液を吐出する流し塗り法、その際にブレードで塗膜を平滑化するブレード塗布法など、公知の方法が採用できる。前記流し塗り法やブレード塗布法では、塗布部を水平移動させるので、塗膜はらせん状に形成されるが、PI前駆体溶液は乾燥が遅いために、継ぎ目は自然に平滑になる。
なお、「円筒芯体上に塗布する」とは、円柱も含まれる円筒芯体の側面の表面、及び該表面に層を有する場合は、その層の表面に塗布することをいう。また、「円筒芯体を上昇」とは、塗布時におけるPI前駆体溶液の液面との相対関係であり、「円筒芯体を停止し、液面を下降」させる場合を含む。
なお、「円筒芯体上に塗布する」とは、円柱も含まれる円筒芯体の側面の表面、及び該表面に層を有する場合は、その層の表面に塗布することをいう。また、「円筒芯体を上昇」とは、塗布時におけるPI前駆体溶液の液面との相対関係であり、「円筒芯体を停止し、液面を下降」させる場合を含む。
PI前駆体塗膜形成工程おいて、PI前駆体溶液の塗布を浸漬塗布法で行う場合、PI前駆体溶液は粘度が高いので、膜厚が所望値より厚くなりすぎることがある。その際は、特開2002−91027号公報記載のような環状体により膜厚を制御する方法が適用できる。
環状体により膜厚を制御する方法を、図2乃至3を参照して説明する。
図2は、環状体により膜厚を制御する浸漬塗布法に用いる装置の一例を示す概略断面図である。ただし、図は塗布主要部のみを示し、他の装置は省略する。
この浸漬塗布法は、図2に示すように、浸漬塗布槽3に入れられたPI前駆体溶液2に、被転写部の形成された円筒芯体1の外径よりも大きな円孔6を設けた環状体5を浮かべ、円孔6を通して円筒芯体1をPI前駆体溶液2に浸漬し、次いで引き上げて塗布する塗布法である。
図2は、環状体により膜厚を制御する浸漬塗布法に用いる装置の一例を示す概略断面図である。ただし、図は塗布主要部のみを示し、他の装置は省略する。
この浸漬塗布法は、図2に示すように、浸漬塗布槽3に入れられたPI前駆体溶液2に、被転写部の形成された円筒芯体1の外径よりも大きな円孔6を設けた環状体5を浮かべ、円孔6を通して円筒芯体1をPI前駆体溶液2に浸漬し、次いで引き上げて塗布する塗布法である。
環状体5の材質は、PI前駆体溶液2によって侵されない金属やプラスチック等から選ばれる。また、浮上しやすいように中空構造であってもよいし、沈没防止のために、環状体5の外周面または浸漬塗布槽3に、環状体5を支える足や腕を設けても良い。
環状体5は、PI前駆体溶液2の上でわずかの力で動くことができよう、PI前駆体溶液2上に浮遊させたり、環状体5をロールやベアリングで支える方法、環状体5をエア圧で支える方法、などの方法で水平方向に自由移動可能に設置する。
また、環状体5が浸漬塗布槽3の中央部に位置するように、環状体5を一時的に固定してもよい。
また、環状体5が浸漬塗布槽3の中央部に位置するように、環状体5を一時的に固定してもよい。
円筒芯体1の外径と円孔6の径との間隙により、PI前駆体塗膜4の膜厚が規制されるので、円孔6の内径は、所望の膜厚により調整する。間隙によりPI前駆体塗膜4の膜厚均一性も決まるので、円孔の真円度は重要である。真円度が低いと膜厚均一性が低下し、PI樹脂無端ベルトの品質も悪化するので、真円度は20μm以下であることが好ましく、10μm以下であることはさらに好ましい。もちろん、真円度が0μmであることが最適なのであるが、加工上は困難である。
円孔6の内壁面は、PI前駆体溶液2に浸る下部が広く、上部が狭い形状であれば、図2に示すように、斜めの直線状である傾斜面であるものや、組み合わせた傾斜面からなるものであればよい。また、階段状や曲線的でもよい。
塗布を行う際、円孔6を通して円筒芯体1を引き上げる。引き上げ速度は、0.1〜1.5m/min程度が好ましい。この塗布方法に好ましいPI前駆体溶液2の固形分濃度は10〜40質量%、粘度は1〜100Pa・sである。
円筒芯体1を、円孔6を通して引き上げると、環状体5は水平方向に自由移動可能であるため、円筒芯体1と環状体5との摩擦抵抗が周方向で一定になるように、環状体5は動き、円筒芯体1の表面には、均一な膜厚のPI前駆体塗膜4が形成される。
更に、浸漬塗布法に用いる塗布装置には、円筒芯体1を保持する円筒芯体保持手段、並びに、該保持手段を上下方向に移動する第1の移動手段及び/又は浸漬塗布槽3を上下方向に移動する第2の移動手段を有してもよい。
このように、高粘度のPI前駆体溶液2を用いて、環状体5により膜厚を制御する浸漬塗布法を適用することで、重力による円筒芯体1上端部での塗膜の垂れも少なくなり、周方向でも軸方向でも膜厚を均一にすることができる。
なお、PI前駆体塗膜形成工程おいて、環状塗布法も適用できる。図3は、環状塗布法に用いる装置の一例を示す概略断面図である。
図3において、図2との違いは、環状塗布槽7の底部に、円筒芯体1の外径より若干小さい穴を有する環状シール材8が設けられることである。円筒芯体1を環状シール材8の中心に挿通させ、環状塗布槽7にPI前駆体溶液2を収容する。これにより、PI前駆体溶液2は漏れることがない。円筒芯体1は、環状塗布槽7の下部から上部に順次つき上げられ、環状体5に挿通させることにより、表面にPI前駆体塗膜4が形成される。円筒芯体1の上下には、円筒芯体1に嵌合可能な中間体9、9’を取り付けてもよい。環状体5の機能は、前述と同様である。
このような環状塗布法では、環状塗布槽7は図2の浸漬塗布槽3よりも小さくできるので、PI前駆体溶液の必要量が少なくて済む利点がある。
図3において、図2との違いは、環状塗布槽7の底部に、円筒芯体1の外径より若干小さい穴を有する環状シール材8が設けられることである。円筒芯体1を環状シール材8の中心に挿通させ、環状塗布槽7にPI前駆体溶液2を収容する。これにより、PI前駆体溶液2は漏れることがない。円筒芯体1は、環状塗布槽7の下部から上部に順次つき上げられ、環状体5に挿通させることにより、表面にPI前駆体塗膜4が形成される。円筒芯体1の上下には、円筒芯体1に嵌合可能な中間体9、9’を取り付けてもよい。環状体5の機能は、前述と同様である。
このような環状塗布法では、環状塗布槽7は図2の浸漬塗布槽3よりも小さくできるので、PI前駆体溶液の必要量が少なくて済む利点がある。
−PI樹脂皮膜形成工程−
PI樹脂皮膜形成工程においては、前記PI前駆体塗膜を乾燥させた後、加熱反応させてPI樹脂皮膜を形成する。
まず、PI前駆体塗膜中に存在する溶剤の大部分を除去する目的で、該塗膜を静置しても変形しない程度の乾燥を行う。乾燥条件は、90〜170℃の温度で30〜60分間が好ましい。その際、温度が高いほど、乾燥時間は短くてよい。
また、前記PI前駆体塗膜の乾燥は、加熱することに加え、熱風を当てることも有効である。乾燥温度は、時間内において、段階的に上昇させたり、一定速度で上昇させてもよい。
PI樹脂皮膜形成工程においては、前記PI前駆体塗膜を乾燥させた後、加熱反応させてPI樹脂皮膜を形成する。
まず、PI前駆体塗膜中に存在する溶剤の大部分を除去する目的で、該塗膜を静置しても変形しない程度の乾燥を行う。乾燥条件は、90〜170℃の温度で30〜60分間が好ましい。その際、温度が高いほど、乾燥時間は短くてよい。
また、前記PI前駆体塗膜の乾燥は、加熱することに加え、熱風を当てることも有効である。乾燥温度は、時間内において、段階的に上昇させたり、一定速度で上昇させてもよい。
なお、PI前駆体塗膜から溶剤を除去しすぎると、塗膜はまだベルトとしての強度を保持していないので、割れを生じる虞がある。そこで、ある程度(具体的にはPI前駆体塗膜中に15〜45質量%)、溶剤を残留させておく方がよい。
上記乾燥の後、好ましくは300〜450℃、より好ましくは350℃前後で、20〜60分間、PI前駆体塗膜を加熱反応させることで、PI樹脂皮膜が形成される。加熱反応の際、加熱の最終温度に達する前に、完全に残留溶剤を除去することが好ましく、具体的には、200〜250℃の温度で、10〜30分間加熱して残留溶剤を乾燥させ、続けて、温度を段階的、又は一定速度で徐々に上昇させて加熱することが好ましい。
−PI樹脂皮膜剥離工程−
PI樹脂皮膜形成工程を経て得られたPI樹脂皮膜は、円筒芯体1から剥離されて図4に示すPI樹脂無端ベルト10が得られる。PI樹脂無端ベルト10の内面には、被転写部11に応じた模様12が転写されている。模様12は、被転写部11と、凹凸が反転した像である。
PI樹脂皮膜形成工程を経て得られたPI樹脂皮膜は、円筒芯体1から剥離されて図4に示すPI樹脂無端ベルト10が得られる。PI樹脂無端ベルト10の内面には、被転写部11に応じた模様12が転写されている。模様12は、被転写部11と、凹凸が反転した像である。
−PI樹脂皮膜加工工程−
上述の工程を経て得られたPI樹脂無端ベルト10は、必要に応じて各種加工が施される。PI樹脂無端ベルト10の端部は、膜厚の均一性が劣っていたり、しわ等の欠陥が多くあるため、不要部分として切断される。製品としてのPI樹脂無端ベルト10に模様12が必要な場合には、切断しない位置に模様12が付されるように被転写部11の位置を調整する。また、模様12が不必要な場合には、切断される位置に模様12が付されるように被転写部11の位置を調整する。これにより、PI樹脂無端ベルト10に付された模様12の転写された部分が除去される。
PI樹脂無端ベルト10には、さらに必要に応じて、穴あけ加工やリブ付け加工、等が施されることがある。
上述の工程を経て得られたPI樹脂無端ベルト10は、必要に応じて各種加工が施される。PI樹脂無端ベルト10の端部は、膜厚の均一性が劣っていたり、しわ等の欠陥が多くあるため、不要部分として切断される。製品としてのPI樹脂無端ベルト10に模様12が必要な場合には、切断しない位置に模様12が付されるように被転写部11の位置を調整する。また、模様12が不必要な場合には、切断される位置に模様12が付されるように被転写部11の位置を調整する。これにより、PI樹脂無端ベルト10に付された模様12の転写された部分が除去される。
PI樹脂無端ベルト10には、さらに必要に応じて、穴あけ加工やリブ付け加工、等が施されることがある。
PI樹脂無端ベルト10を感光体や転写ベルト、接触帯電ベルトとして使用する場合には、PI前駆体溶液2の中に必要に応じて導電性物質を分散させる。
導電性物質としては、例えば、カーボンブラック、カーボンブラックを造粒したカーボンビーズ、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、グラファイト等の炭素系物質、銅、銀、アルミニウム等の金属又は合金、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、SnO2−In2O3複合酸化物等の導電性金属酸化物、等が挙げられる。
導電性物質としては、例えば、カーボンブラック、カーボンブラックを造粒したカーボンビーズ、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、グラファイト等の炭素系物質、銅、銀、アルミニウム等の金属又は合金、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、SnO2−In2O3複合酸化物等の導電性金属酸化物、等が挙げられる。
PI樹脂無端ベルト10を定着体として使用する場合には、表面に付着するトナーの剥離性の向上のため、PI樹脂無端ベルト10表面に非粘着性の樹脂皮膜を形成することがよい。
非粘着性の材料としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)等のフッ素系樹脂が好ましい。また、非粘着性の樹脂皮膜には、オイル親和性や静電オフセットの向上のために、カーボン粉末や硫酸バリウム等が分散されていてもよい。
非粘着性の材料としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)等のフッ素系樹脂が好ましい。また、非粘着性の樹脂皮膜には、オイル親和性や静電オフセットの向上のために、カーボン粉末や硫酸バリウム等が分散されていてもよい。
これらフッ素系樹脂被膜を形成するには、その水分散液をPI樹脂無端ベルト10の表面に塗布して焼き付け処理する方法が好ましい。このように、PI樹脂無端ベルト10表面にフッ素系樹脂被膜を形成するには、PI樹脂皮膜を円筒芯体1の表面に形成して加熱してから塗布してもよいが、PI前駆体溶液2を塗布して溶剤を乾燥させた後、フッ素系樹脂分散液を塗布し、その後に加熱してイミド化反応とフッ素系樹脂皮膜の焼成処理を同時に行ってもよい。
PI樹脂無端ベルト10を定着体として使用する場合、その膜厚としては25〜500μmの範囲であることが好ましい。また、フッ素系樹脂皮膜の厚さは4〜40μmの範囲が好ましい。
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。
(実施例1)
−PI前駆体塗膜形成工程−
3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)とp−フェニレンジアミン(PDA)とを、N,N−ジメチルアセトアミド中で合成した20質量%のPI前駆体溶液Aを調製した。粘度は35Pa・sである。
−PI前駆体塗膜形成工程−
3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)とp−フェニレンジアミン(PDA)とを、N,N−ジメチルアセトアミド中で合成した20質量%のPI前駆体溶液Aを調製した。粘度は35Pa・sである。
外径68mm、長さ400mmのアルミニウム製円筒を100本、用意した。これに球形アルミナ粒子によるブラスト処理を行い、表面をRa1.0μmに粗面化した。更に、端部から約10mmの位置に、被転写部として5mm角程度の大きさに、回転グラインダーで「1」から連番を印字した。印字部分は約5μm削られ、かつ粗さが大きくなった。
次に、円筒の表面に、シリコーン系離型剤(商品名:KS700、信越化学(株)製)を塗布し、300℃で1時間の焼き付け処理を施し、円筒芯体1とした。
次に、円筒の表面に、シリコーン系離型剤(商品名:KS700、信越化学(株)製)を塗布し、300℃で1時間の焼き付け処理を施し、円筒芯体1とした。
図3に示す環状塗布法により、PI前駆体溶液Aを円筒芯体1上に塗布した。環状体5としては、外径110mm、最小部の内径69.2mm、高さ30mmのアルミニウム製のものを作製した。内壁は直線傾斜状であり、鉛直線との傾斜角は7°とし、内径の真円度は13μmであった。
円筒芯体1の上下に中間体9、9’を取り付け、中間体9を、底面に内径66mmの穴を有するポリエチレン製環状シール材8が取り付けられた、内径150mm、高さ50mmの環状塗布槽7に通した。環状塗布槽7にPI前駆体溶液Aを入れ、環状体5を配置して、円筒芯体1を0.5m/分で上昇させ、塗布を行った。これにより、円筒芯体1の表面には濡れ膜厚が約600μmのPI前駆体塗膜4が形成された。
円筒芯体1の上下に中間体9、9’を取り付け、中間体9を、底面に内径66mmの穴を有するポリエチレン製環状シール材8が取り付けられた、内径150mm、高さ50mmの環状塗布槽7に通した。環状塗布槽7にPI前駆体溶液Aを入れ、環状体5を配置して、円筒芯体1を0.5m/分で上昇させ、塗布を行った。これにより、円筒芯体1の表面には濡れ膜厚が約600μmのPI前駆体塗膜4が形成された。
−PI樹脂皮膜形成工程−
次に、円筒芯体1を水平にして、10rpmで回転させながら、80℃で20分間、100℃で1時間、乾燥させた。これにより、厚さ約150μmのPI前駆体塗膜を得た。次に、円筒芯体1を一旦、室温まで冷却した。
次に、円筒芯体1を水平にして、10rpmで回転させながら、80℃で20分間、100℃で1時間、乾燥させた。これにより、厚さ約150μmのPI前駆体塗膜を得た。次に、円筒芯体1を一旦、室温まで冷却した。
その後、PI前駆体塗膜の一端部に、幅20mmのポリエステルテープを巻き付けて被覆処理をした。次に、PFAのディスパージョン水性塗料(商品名:710CL、三井デュポンフロロケミカル社製)を内径90mm、高さ900mmの塗布槽に入れ、その中に円筒芯体1を、被覆部を下側にして垂直にし、上部のPI前駆体塗膜を5mmだけ残して浸漬した。次いで、0.2m/minの速度で引き上げ、PFA塗膜を形成した。引き上げ終了後、ポリエステルテープを除去し、80℃で10分間、乾燥をした。更に、150℃で20分間、続いて200℃で20分間加熱し、その後、380℃で30分間加熱して、PI樹脂皮膜を形成すると共に、PFA塗膜を焼成した。
−PI樹脂皮膜剥離工程−
室温に冷えた後、円筒芯体1からPI樹脂皮膜を取り外し、PI樹脂無端ベルトを得た。これは75μm厚のPI樹脂上に、30μm厚のPFA層を有しており、皮膜に膨れは生じていなかった。また、PI樹脂の内面は、Ra0.8μmの粗面であり、端部には、円筒芯体1に設けた被転写部に応じた番号が転写されていた。この皮膜の表面にはPFA層があるので、マジックインキでははじかれて番号を書くことができず、本発明の方法は好適である。
室温に冷えた後、円筒芯体1からPI樹脂皮膜を取り外し、PI樹脂無端ベルトを得た。これは75μm厚のPI樹脂上に、30μm厚のPFA層を有しており、皮膜に膨れは生じていなかった。また、PI樹脂の内面は、Ra0.8μmの粗面であり、端部には、円筒芯体1に設けた被転写部に応じた番号が転写されていた。この皮膜の表面にはPFA層があるので、マジックインキでははじかれて番号を書くことができず、本発明の方法は好適である。
−PI樹脂皮膜加工工程−
次いで表面欠陥の有無や膜厚等の品質検査を行った後、合格品のPI樹脂無端ベルトの両端から約15mmずつ切断し、長さ340mmの定着ベルトを得た。検査で品質不良があった場合、番号から対応する円筒芯体をたどることができるので、円筒芯体に傷や変形がないか原因調査をすることができた。この定着ベルトは、電子写真用定着ベルトとして使用することができた。番号は切断されたが、製品では不要である。
次いで表面欠陥の有無や膜厚等の品質検査を行った後、合格品のPI樹脂無端ベルトの両端から約15mmずつ切断し、長さ340mmの定着ベルトを得た。検査で品質不良があった場合、番号から対応する円筒芯体をたどることができるので、円筒芯体に傷や変形がないか原因調査をすることができた。この定着ベルトは、電子写真用定着ベルトとして使用することができた。番号は切断されたが、製品では不要である。
(実施例2)
−PI前駆体塗膜形成工程−
実施例1と同じPI前駆体溶液Aに、カーボンブラック(商品名:スペシャルブラック4、デグザヒュルス社製)を固形分質量比で23%混合し、次いで対向衝突型分散機により分散した。更に、塗膜の塗工性を向上するため、シリコーンレベリング剤(商品名:DC3PA、ダウコーニングトーレシリコーン社製)を、濃度が500ppmになるよう添加し、PI前駆体溶液Bとした。
別途、外径366mm、長さ900mm、表面粗さRa0.05μmのアルミニウム製円筒を10本用意し、球形アルミナ粒子によるブラスト処理により、表面をRa1.0μmに粗面化した。更に、端部から約35mmの位置に、被転写部として5mm程度の長さに、自動制御のグラインダーで「1」から連番をバーコードに変換して印字した。さらに、反対側の端部にも印字を行った。印字部分は約5μm削られ、かつ粗さが大きくなった。その表面には、シリコーン系離型剤(実施例1と同じ)を塗布して、300℃で1時間、焼き付け処理を施して円筒芯体1とした。
−PI前駆体塗膜形成工程−
実施例1と同じPI前駆体溶液Aに、カーボンブラック(商品名:スペシャルブラック4、デグザヒュルス社製)を固形分質量比で23%混合し、次いで対向衝突型分散機により分散した。更に、塗膜の塗工性を向上するため、シリコーンレベリング剤(商品名:DC3PA、ダウコーニングトーレシリコーン社製)を、濃度が500ppmになるよう添加し、PI前駆体溶液Bとした。
別途、外径366mm、長さ900mm、表面粗さRa0.05μmのアルミニウム製円筒を10本用意し、球形アルミナ粒子によるブラスト処理により、表面をRa1.0μmに粗面化した。更に、端部から約35mmの位置に、被転写部として5mm程度の長さに、自動制御のグラインダーで「1」から連番をバーコードに変換して印字した。さらに、反対側の端部にも印字を行った。印字部分は約5μm削られ、かつ粗さが大きくなった。その表面には、シリコーン系離型剤(実施例1と同じ)を塗布して、300℃で1時間、焼き付け処理を施して円筒芯体1とした。
PI前駆体溶液Bを用い、図3に示す環状塗布法により、PI前駆体塗膜を形成した。環状体5として、外径420mm、最小部の内径367.1mm、高さ50mmのアルミニウム製のものを作製した。内壁は直線傾斜状であり、鉛直線との傾斜角は7°とし、内径の真円度は15μmであった。
円筒芯体1を、底面に内径166mmの穴を有するポリエチレン製の環状シール材8が取り付けられた、内径450mm、高さ100mmの環状塗布槽7に通した。環状塗布槽7にPI前駆体溶液Bを入れ、環状体5を配置して、円筒芯体1を0.8m/分で上昇させ、塗布を行った。これにより、円筒芯体1の表面には、濡れ膜厚が約500μmのPI前駆体塗膜4が形成された。
−PI樹脂皮膜形成工程−
PI前駆体塗膜4が形成された円筒芯体1を水平にし、回転自在状態に保持した。次いで、PI前駆体塗膜4の中央部分を小さなスポンジでこすり取り、直径約5mmの穴を6箇所あけた。次いで、6rpmで回転させながら、80℃で20分間、130℃で30分間、加熱して乾燥させた。これにより、厚さ約150μmのPI樹脂塗膜を得た。その後、円筒芯体1を垂直にして、200℃で30分、340℃で30分加熱反応させ、PI樹脂皮膜を形成した。
PI前駆体塗膜4が形成された円筒芯体1を水平にし、回転自在状態に保持した。次いで、PI前駆体塗膜4の中央部分を小さなスポンジでこすり取り、直径約5mmの穴を6箇所あけた。次いで、6rpmで回転させながら、80℃で20分間、130℃で30分間、加熱して乾燥させた。これにより、厚さ約150μmのPI樹脂塗膜を得た。その後、円筒芯体1を垂直にして、200℃で30分、340℃で30分加熱反応させ、PI樹脂皮膜を形成した。
−PI樹脂皮膜剥離工程−
室温に冷えた後、円筒芯体1からPI樹脂皮膜を抜き取り、PI樹脂無端ベルトを得た。PI樹脂無端ベルトの内面の粗さはRa1.0μmであり、膜厚は75μmで均一であった。
室温に冷えた後、円筒芯体1からPI樹脂皮膜を抜き取り、PI樹脂無端ベルトを得た。PI樹脂無端ベルトの内面の粗さはRa1.0μmであり、膜厚は75μmで均一であった。
−PI樹脂皮膜加工工程−
表面欠陥の有無や膜厚等の品質検査を行った後、合格品のPI樹脂無端ベルトの不要部分を両端から30mmずつ切断し、さらに中央側から約20mmずつ切断し、長さ360mmの2本のPI樹脂無端ベルトを得た。PI樹脂無端ベルトの内面には、バーコードが付されていた。
得られたPI樹脂無端ベルトは、100Vにおいて体積抵抗率を測定すると、約1010Ωcmの半導電性を有しており、電子写真用転写ベルトとして使用することができた。検査で品質不良があった場合、番号から対応する円筒芯体をたどることができるので、円筒芯体に原因がないか調査をすることができるほか、体積抵抗率の不良があった場合も、同じ塗液で製造されたPI樹脂無端ベルトをたどって再検査をすることができる。
表面欠陥の有無や膜厚等の品質検査を行った後、合格品のPI樹脂無端ベルトの不要部分を両端から30mmずつ切断し、さらに中央側から約20mmずつ切断し、長さ360mmの2本のPI樹脂無端ベルトを得た。PI樹脂無端ベルトの内面には、バーコードが付されていた。
得られたPI樹脂無端ベルトは、100Vにおいて体積抵抗率を測定すると、約1010Ωcmの半導電性を有しており、電子写真用転写ベルトとして使用することができた。検査で品質不良があった場合、番号から対応する円筒芯体をたどることができるので、円筒芯体に原因がないか調査をすることができるほか、体積抵抗率の不良があった場合も、同じ塗液で製造されたPI樹脂無端ベルトをたどって再検査をすることができる。
なお、この皮膜は色が黒色であるので、マジックインクで番号を書いても、非常に読みにくい難点がある。これに対して本発明に係るPI樹脂無端ベルトに付されたバーコードは、読み取り機で容易に読み取ることができた。
(実施例3)
実施例2において、円筒芯体1にブラスト処理をして粗面化を施す際、その前に15mm角の粘着テープを貼り、ブラスト処理後に前記粘着テープを剥がすことにより、図5に示すように円筒芯体1の表面に15mm角の大きさで、Ra0.05μmの平滑部13を形成した。
平滑部13は円筒芯体1の両端から40mmの位置に、周方向に3箇所ずつ設けた。
他は実施例2と同様にしてPI樹脂無端ベルトを作製した。得られたPI樹脂無端ベルトは、内面の粗さはRa1.0μmであるが、円筒芯体1の平滑部13に対応した箇所はRa0.05μmの平滑面であった。なお、平滑面の大きさが小さいので、加熱反応の際の皮膜の膨れはなかった。
このPI樹脂無端ベルトは、平滑面で位置検知を行う電子写真用転写ベルトとして使用することができた。
実施例2において、円筒芯体1にブラスト処理をして粗面化を施す際、その前に15mm角の粘着テープを貼り、ブラスト処理後に前記粘着テープを剥がすことにより、図5に示すように円筒芯体1の表面に15mm角の大きさで、Ra0.05μmの平滑部13を形成した。
平滑部13は円筒芯体1の両端から40mmの位置に、周方向に3箇所ずつ設けた。
他は実施例2と同様にしてPI樹脂無端ベルトを作製した。得られたPI樹脂無端ベルトは、内面の粗さはRa1.0μmであるが、円筒芯体1の平滑部13に対応した箇所はRa0.05μmの平滑面であった。なお、平滑面の大きさが小さいので、加熱反応の際の皮膜の膨れはなかった。
このPI樹脂無端ベルトは、平滑面で位置検知を行う電子写真用転写ベルトとして使用することができた。
1 円筒芯体
2 ポリイミド前駆体溶液
3 浸漬塗布槽
4 ポリイミド前駆体塗膜
5 環状体
6 円孔
7 環状塗布槽
8 環状シール材
9、9’ 中間体
10 ポリイミド樹脂無端ベルト
11 被転写部
12 模様
13 平滑部
2 ポリイミド前駆体溶液
3 浸漬塗布槽
4 ポリイミド前駆体塗膜
5 環状体
6 円孔
7 環状塗布槽
8 環状シール材
9、9’ 中間体
10 ポリイミド樹脂無端ベルト
11 被転写部
12 模様
13 平滑部
Claims (4)
- 表面が粗面化され且つ表面に任意の模様に応じた被転写部の形成された円筒芯体の表面に、ポリイミド前駆体溶液を塗布してポリイミド前駆体塗膜を形成するポリイミド前駆体塗膜形成工程と、
前記ポリイミド前駆体塗膜を乾燥させた後、加熱反応させてポリイミド樹脂皮膜を形成するポリイミド樹脂皮膜形成工程と、
前記ポリイミド樹脂皮膜を前記円筒芯体から剥離して、前記被転写部に応じた模様の転写されたポリイミド樹脂無端ベルトを得るポリイミド樹脂皮膜剥離工程と、
を有するポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法。 - 前記ポリイミド樹脂皮膜剥離工程を経て得られた前記ポリイミド樹脂無端ベルトの、前記被転写部に応じた模様の転写された部分を除去するポリイミド樹脂皮膜加工工程をさらに有する請求項1に記載のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法。
- 前記任意の模様は、バーコードである請求項1又は2に記載のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法。
- 前記任意の模様は、位置検知体として用いられる請求項1に記載のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004056272A JP2005246632A (ja) | 2004-03-01 | 2004-03-01 | ポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法 |
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JP (1) | JP2005246632A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007100208A (ja) * | 2005-09-12 | 2007-04-19 | Fuji Xerox Co Ltd | 芯体、芯体の再生方法及び樹脂無端ベルトの製造方法 |
-
2004
- 2004-03-01 JP JP2004056272A patent/JP2005246632A/ja not_active Withdrawn
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