JP2005329289A - 円筒芯体、塗布装置及びポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 積み重ねによる芯ずれや段差を生じない円筒芯体、円筒芯体に塗布液を塗布する塗布装置及びそれを用いたポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法の提供。
【解決手段】 円筒芯体１０と円筒芯体１０’とは、円筒芯体１０の軸２２に設けられた貫通孔２４と、円筒芯体１０’の軸１６’とを嵌合させることにより、円筒芯体の軸方向を垂直にして積み重ねることができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ポリイミド樹脂無端ベルトの製造に用いられる円筒芯体、塗布装置及びポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法に関する。

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、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。）があるが、これら内面に成膜する方法では、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（例えば、特許文献３参照。）もある。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。
この方法では、塗布による塗膜形成工程から、加熱反応させる皮膜形成工程まで、円筒芯体は一貫して同じものが使用される。

ところが、浸漬塗布法でＰＩ前駆体溶液を塗布するには、円筒芯体の大きさよりも大きい塗布槽を用意し、円筒芯体の体積以上のＰＩ前駆体溶液を投入しなくてはならないので、円筒芯体が大きくなると、材料必要量が多くなる問題がある。そこで、浸漬塗布法に代わり、円筒芯体の外側に環状の塗布槽を設け、環状塗布槽を下降させるか、円筒芯体を上昇させて塗布をする環状塗布法がある。

図８は、環状塗布法を説明するための概略構成図であり、環状塗布槽３８の底部に、円筒芯体１１の外径より若干小さい穴を有する柔軟性の環状シール材３６を設け、円筒芯体１１をその穴に挿通させ、環状塗布槽３８に塗布液３４を収容する。これにより、塗布液３４は漏れることがない。円筒芯体１１は、環状塗布槽３８の下部から上部につき上げられ、表面に塗膜４８が形成される。従来、円筒芯体１１の上下には、円筒芯体１１に嵌合可能な中間体４９、４９’を取り付け、円筒芯体１１を取り外した際に中間体４９又は中間体４９’が環状塗布槽３８に位置することにより、塗布液３４が流出するのを止めていた。
このような環状塗布法では、環状塗布槽は浸漬塗布槽よりも小さくできるので、塗布液の必要量が少なくて済む長所がある。

上記環状塗布法において、中間体を用いると、中間体の使用後は、付着した塗布液の洗浄をしなくてはならない。中間体を使用しない場合には、円筒芯体同士を積み重ねて塗布すればよいが、円筒芯体が積み重ねに適した構造でないと、芯ずれや段差を生じて、塗布液が漏れる懸念があった。

一方、ＰＩ樹脂無端ベルトを製造する際には、溶剤の乾燥が遅いので、乾燥時には円筒芯体を横にして、回転しながら加熱する必要がある。そのため、円筒芯体の両端には、円筒芯体を保持するための保持板を取り付ける等、回転させるための構造も必要である。

従来、円筒芯体は、文字通り、ただの円筒であったので、必ずしも積み重ねや、回転に適してはいなかったので、改善が求められた。
特開昭５７−７４１３１号公報 特開昭６２−１９４３７号公報 特開昭６１−２７３９１９号公報 特開２００２−９１０２７号公報

本発明は、積み重ねによる芯ずれや段差を生じない円筒芯体を提供することを目的とする。さらに、本発明の円筒芯体に塗布液を塗布する塗布装置及びそれを用いたポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法を提供することを目的とする。

即ち、本発明は、
＜１＞ 筒状部材と、前記筒状部材の一の端部を塞ぐように設けられた第一の保持板と、前記筒状部材の他の端部を塞ぐように設けられた第二の保持板と、前記筒状部材の軸心に沿って前記第一の保持板に設けられた第一の軸と、前記筒状部材の軸心に沿って前記第二の保持板に設けられ、前記筒状部材に連結される他の筒状部材の軸心に沿って設けられた第三の軸と嵌合するための第二の軸と、を有する円筒芯体である。

＜２＞ 前記筒状部材の材質は、アルミニウムである＜１＞に記載の円筒芯体である。

＜３＞ 前記第一の軸及び前記第二の軸の材質は、鉄又は鉄合金である＜１＞又は＜２＞に記載の円筒芯体である。

＜４＞ ＜１＞乃至＜３＞のいずれか１つに記載の円筒芯体を用いる塗布装置であって、塗布液を保持すると共に、前記円筒芯体の外径よりも小さい穴を持つ環状シール材を底部に有する環状塗布槽を備え、前記環状シール材の穴に、二本の前記円筒芯体を、軸方向を垂直にして一方の前記円筒芯体の第二の軸と、他方の前記円筒芯体の第三の軸とを嵌合して積み重ねた状態で通し、前記環状塗布槽から前記円筒芯体を相対的に上昇させ、前記円筒芯体の表面に前記塗布液を塗布する塗布装置である。

＜５＞ 前記円筒芯体の外径よりも大きな円孔を備えると共に、前記塗布液の液面に自由移動可能状態で設置された環状体をさらに有する＜４＞に記載の塗布装置である。

＜６＞ ポリイミド前駆体溶液を、＜１＞乃至＜３＞のいずれか１つに記載の円筒芯体の表面に塗布し、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す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って、前記ポリイミド前駆体塗膜形成工程は、＜４＞又は＜５＞に記載の塗布装置を用いたポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法である。

本発明の円筒芯体は、積み重ねによる芯ずれや段差を生じないため、塗布作業を効率的に行なうことができる。
また、本発明の塗布装置を用いた本発明のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法によれば、膜厚が均一で、気泡などの欠陥のないポリイミド樹脂無端ベルトを得ることができる。

以下、本発明の円筒芯体、塗布装置及びＰＩ樹脂無端ベルトの製造方法について詳細に説明する。
＜円筒芯体＞
本発明の円筒芯体は、筒状部材と、前記筒状部材の一の端部を塞ぐように設けられた第一の保持板と、前記筒状部材の他の端部を塞ぐように設けられた第二の保持板と、前記筒状部材の軸心に沿って前記第一の保持板に設けられた第一の軸と、前記筒状部材の軸心に沿って前記第二の保持板に設けられ、前記筒状部材に連結される他の筒状部材の軸心に沿って設けられた第三の軸と嵌合するための第二の軸と、を有する。
本発明の円筒芯体は、ＰＩ樹脂無端ベルトの製造において、ＰＩ前駆体溶液を塗布するための芯体として好適に使用できる。
以下、本発明の円筒芯体を、図面を用いて説明する。なお、同様の機能を有する部材には、全図面を通して同じ符合を付与し、その説明を省略することがある。

図１は、本発明の円筒芯体の第一の実施形態を、一の端部から示す斜視図である。円筒芯体１０は、筒状部材１２と、筒状部材１２の一の端部を塞ぐように設けられた保持板１４と、筒状部材１２の軸心に沿って保持板１４に設けられた軸１６とを有する。保持板１４には、通気口１８が設けられている。また、軸１６の側面には、環状溝１７が設けられている。

図２は、本発明の円筒芯体の第一の実施形態を、他の端部から示す斜視図である。円筒芯体１０は、筒状部材１２と、筒状部材１２の他の端部を塞ぐように設けられた保持板２０と、筒状部材１２の軸心に沿って保持板２０に設けられた軸２２とを有する。保持板２０には、保持板１４と同様に通気口１８が設けられている。
軸２２には、筒状部材１２の軸心に沿って貫通孔２４が設けられており、筒状部材１２に連結される他の筒状部材の軸心に沿って設けられた軸と嵌合できるようになっている。

図３は、円筒芯体１０のＡ−Ａ線断面図を示す。保持板１４及び保持板２０は、筒状部材１２の内壁面に設けられている。保持板１４及び保持板２０の直径と筒状部材１２の外周部の直径とを同じにしようとすると、段差が生じやすく、そこから気泡、スジ、凹み等のベルト欠陥が生じやすい為、保持板１４及び保持板２０の直径と筒状部材１２の外周部の直径とを全く同じにする必要があり加工がかなり難しくなる。ゆえにこれらを避ける為、保持板１４及び保持板２０は、筒状部材１２の内壁面に設けることが好ましい。
なお、保持板１４及び保持板２０は、図３の如く筒状部材１２の内径部に設けられてもよく、図４のように筒状部材１２の端面部に設けられた態様であってもよい。

図５は、本発明の第一の実施形態に係る二本の円筒芯体が軸方向を垂直にして積み重ねられた状態を示す。円筒芯体１０の軸２２に設けられた貫通孔２４と、円筒芯体１０’の軸１６’とが嵌合している。貫通孔２４と軸１６’とは、共に円筒芯体１２又は１２’の軸心に沿って設けられているため、円筒芯体１０と円筒芯体１０’とを、軸心のずれがないように積み重ねることができる。また、筒状部材１２及び筒状部材１２’の外径を等しくすることにより、筒状部材１２と筒状部材１２’との当接部にずれや段差が生じない。

筒状部材１２の材質としては、アルミニウムやステンレス、ニッケル、銅等の金属が使用可能であるが、加熱時の熱伝導率が高い点で、アルミニウムが好ましい。
筒状部材１２の軸方向の長さは、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に対する余裕領域を確保するため、円筒芯体の軸方向の長さは、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。

なお、後述するＰＩ樹脂皮膜形成工程において、形成されるＰＩ樹脂皮膜が筒状部材１２の表面に接着する虞があるため、筒状部材１２の表面には、離型性が付与されることが好ましい。筒状部材１２に離型性を付与する方法としては、筒状部材１２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等が挙げられる。

一方、ＰＩ樹脂は、加熱反応時の気体発生が多い性質があり、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く、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、本発明者等による特開２００２−１６０２３９号公報開示の如く、筒状部材１２の表面は、Ｒａ０．２〜２μｍ程度に粗面化することが好ましい。粗面化の方法には、ブラスト、切削、サンドペーパーがけ等の方法がある。これにより、ＰＩ樹脂から生じる気体は、筒状部材１２とＰＩ樹脂皮膜との間に形成されるわずかな隙間を通って外部に出ることができ、膨れを生じない。

保持板１４及び保持板２０の材質は、アルミニウムやステンレス、ニッケル、銅等の金属が使用可能であるが、加熱時の熱伝導率が高い点で、アルミニウムが好ましい。また、保持板の材質及び筒状部材の材質の線膨張係数を同じくしたほうが好ましく、筒状部材の材質と同じ材質がより好ましい。
保持板１４及び保持板２０の、筒状部材１２への取り付けかたとしては、溶接やねじ止め等の方法を用いることができるが、溶接の方がガタなく固定でき、力が均一に加わるようになるので好ましい。溶接方法には、ガス溶接、アーク溶接、プラズマ溶接、電気抵抗溶接、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接、ＭＡＧ溶接等、種々あるが、金属の種類により、最適な方法が選択される。

保持板１４及び保持板２０に設けられた通気口１８の形状には特に限定はなく、図１に示すような円形以外に、扇形などであってもよい。保持板１４及び保持板２０に通気口１８を設けることにより、本発明の円筒芯体を用いてＰＩ樹脂無端ベルトの製造を行なう際に、後述するＰＩ前駆体塗膜の乾燥や加熱反応をさせる場合に外気温と円筒芯体内部の温度とを一定に保つことができる。その結果として、ＰＩ樹脂無端ベルトの乾燥むらや反応むらをなくし、安定した品質のＰＩ樹脂無端ベルトを製造することができる。
保持板１４及び保持板２０には、さらに吊り下げ部材等の金具を取り付けてもよい。

軸１６及び軸２２の材質は、嵌合の際の強度や耐久性を鑑みて、鉄又は鉄合金が好ましく、ＳＵＳ３０４に代表されるステンレス合金が特に好ましい。
軸１６及び軸２２の形状は、互いに嵌合することができるものであれば特に限定はないが、嵌合しやすいよう、両者の嵌合面は、テーパー形状になっていてもよい。
また、軸１６及び軸２２の少なくとも一方には環状溝１７等の凹部が設けられていることが好ましい。これにより、円筒芯体１０を、軸心を垂直にして移動させるときに、環状溝１７等の凹部に嵌合する凸部を有する冶具を用いて吊り下げ移動させることができる。

＜塗布装置＞
本発明の塗布装置は、本発明の円筒芯体を用いるものであって、塗布液を保持すると共に、前記円筒芯体の外径よりも小さい穴を持つ環状シール材を底部に有する環状塗布槽を備え、前記環状シール材の穴に、二本の、本発明の円筒芯体を、軸方向を垂直にして嵌合して積み重ねた状態で通し、前記環状塗布槽から前記円筒芯体を相対的に上昇させ、前記円筒芯体の表面に前記塗布液を塗布するものである。
二本の、本発明の円筒芯体は、図５に示すようにして積み重ねられる。
本発明の塗布装置は、ＰＩ樹脂無端ベルトの製造において、ＰＩ前駆体溶液を本発明の円筒芯体の表面に塗布するのに好適に使用できる。

以下、図面を用いて本発明の塗布装置を説明する。
図６は、本発明の塗布装置の実施形態を示す概略構成図であり、図６（Ａ）は、円筒芯体１０への塗布前の状態を示し、図６（Ｂ）は、円筒芯体１０への塗布後の状態を示す。ただし、図６においては塗布主要部のみを示し、周辺部は省略した。なお、本明細書において「円筒芯体上に塗布する」とは、円筒芯体の側面の表面、及び前記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、塗布時の塗布液面との相対関係であり、「円筒芯体を停止し、塗布液面を下降」させる場合を含む。

本発明の塗布装置３０は、円筒芯体１０を保持する保持手段３２と、塗布液として用いられるＰＩ前駆体溶液３４を保持すると共に、円筒芯体１０の外径よりも小さい穴を持つ環状シール材３６を底部に有する環状塗布槽３８と、円筒芯体１０の外径よりも大きな円孔を備えると共に、ＰＩ前駆体溶液３４の液面に自由移動可能状態で設置された環状体４０とを備える。保持手段３２は、保持手段３２を移動させる第一の移動手段４２を介して塗布装置本体４４に取り付けられている。また、環状塗布槽３８は、環状塗布槽を移動させる第二の移動手段４６を介して塗布装置本体４４に取り付けられている。
また、円筒芯体１０と円筒芯体１０’とは、図５に示すようにして積み重ねられている。

図６（Ａ）において、第二の移動手段４６により、環状塗布槽３８が下に移動することにより円筒芯体１０の表面にＰＩ前駆体溶液３４が塗布される。
図６（Ｂ）は、塗布装置３０によって、円筒芯体１０の表面へのＰＩ前駆体溶液３４の塗布が完了した状態を示す。円筒芯体１０の表面にＰＩ前駆体溶液３４が塗布されることにより、円筒芯体１０の表面にＰＩ前駆体塗膜４８が形成される。
円筒芯体１０’は次に塗布されるものである。塗布が終わった円筒芯体１０は第一の移動手段４２を作動させることにより取り外され、さらに円筒芯体１０’の下に次の円筒芯体が取り付けられ、再び図６（Ａ）に示す状態から塗布が行われる。このように連続的に塗布できるので、従来のように円筒芯体同士を中間体を用いて重ね合わせるよりも効率良く塗布作業を続けることができる。
積み重ねた円筒芯体にずれや段差があると、ＰＩ前駆体溶液３４に泡や異物が入ったり、液が漏れたりして、連続的に塗布作業を続けることが困難になるが、本発明の円筒芯体を用いれば、円筒芯体同士の当接部にずれや段差を生じることがないので有利である。

本発明の塗布装置において、環状体４０は必須の構成要件ではないが、円筒芯体１０の表面に粘度が高いＰＩ前駆体溶液３４を塗布する場合、ＰＩ前駆体溶液３４の膜厚が所望値より厚くなりすぎることがある。このような場合、環状体４０を用いることにより膜厚を制御することができる。

環状体４０の材質は、ＰＩ前駆体溶液３４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４０の外周面または環状塗布槽３８に、環状体４０を支える足や腕を設けても良い。

環状体４０は、ＰＩ前駆体溶液３４の液面でわずかの力で動くことができよう、ＰＩ前駆体溶液３４上に浮遊させたり、環状体４０をロールやベアリングで支える方法、環状体４０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４０が環状塗布槽３８の中央部に位置するように、環状体４０を一時的に固定してもよい。

円筒芯体１０の外径と環状体４０の円孔の径との間隙により、ＰＩ前駆体塗膜４８の膜厚が規制されるので、環状体４０の円孔の径は、所望の膜厚により調整する。間隙により塗膜の膜厚均一性も決まるので、環状体４０の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、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、実際の加工上は困難である。

環状体４０の円孔の内壁面は、ＰＩ前駆体溶液３４に浸る下部が広く、上部が狭い形状であれば、図６に示すように、斜めの直線状である傾斜面であるもののほか、階段状や曲線的でもよい。

環状体４０の円孔を通して円筒芯体１０を上昇させると塗布が行われる。上昇速度は、０．１〜１．５ｍ／ｍｉｎ程度が好ましい。ＰＩ前駆体溶液３４の固形分濃度は１０〜４０質量％、粘度は１〜１００Ｐａ・ｓが好ましい。

円筒芯体１０を上昇させると、ＰＩ前駆体溶液３４の粘性により、環状体４０は多少持ち上げられる。その際、環状体４０は水平方向に自由移動可能であるため、円筒芯体１０と環状体４０との摩擦抵抗が周方向で一定になるように、すなわち間隙が均一になるように環状体４０は動き、円筒芯体１０の表面には、均一な膜厚のＰＩ前駆体塗膜４８が形成される。

このように、高粘度のＰＩ前駆体溶液３４を用いて、環状体４０により膜厚を制御する塗布法を適用することで、重力による円筒芯体１０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。

＜ＰＩ樹脂無端ベルトの製造方法＞
本発明のＰＩ樹脂無端ベルトの製造方法は、ＰＩ前駆体溶液を、本発明の円筒芯体の表面に塗布し、ＰＩ前駆体塗膜を形成するＰＩ前駆体塗膜形成工程と、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ＰＩ樹脂皮膜形成工程と、前記ＰＩ樹脂皮膜を前記円筒芯体から剥離するＰＩ樹脂皮膜剥離工程と、を有し、前記ＰＩ前駆体塗膜形成工程は、本発明の塗布装置を用いるものである。

−ＰＩ前駆体塗膜形成工程−
本発明の塗布装置を用いることにより、円筒芯体の表面にはＰＩ前駆体溶液が塗布され、ＰＩ前駆体塗膜が形成される。ＰＩ前駆体には、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、複数の酸又はアミンのモノマーを混合して共重合されたものであってもよい。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。
前記ＰＩ前駆体塗膜を加熱乾燥させ、塗膜を静置しても変形しない程度のＰＩ前駆体皮膜を形成する。加熱条件は、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、加熱時間は短くてよい。また、加熱することに加え、熱風を当てることも有効である。加熱は、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。

ＰＩ前駆体塗膜の乾燥方法は特に限定されるものではないが、例えば、図７に示す回転台を用いて乾燥させることが好ましい。
図７は、本発明の円筒芯体表面に形成されたＰＩ前駆体塗膜を乾燥させるのに用いられる回転台５０を示す。図７（Ａ）は、回転台５０の正面図を示し、図７（Ｂ）は、回転台５０の側面図を示す。回転台５０は、軸１６及び軸２２を支持する軸受５２と、芯体支持台５４とを備える。軸受５２は、不図示の回転機構により一定方向に回転することができる。軸受５２は、図７（Ｂ）に示すように一対で軸１６又は軸２２を支持するようになっている。軸受５２が一定方向に回転することにより、円筒芯体１０も回転する。

ＰＩ前駆体塗膜を乾燥させるには、円筒芯体１０の軸方向を水平にして５〜６０ｒｐｍ程度でゆっくり回転させる。その際、回転台５０に載せた状態で円筒芯体１０を乾燥器に入れるのがよい。このようにして、ＰＩ前駆体皮膜が形成される。
乾燥後は、円筒芯体１０を垂直にして静置してもよい。

上記乾燥の後、好ましくは２５０〜４５０℃、より好ましくは３００〜３５０℃程度で、２０〜６０分間、ＰＩ前駆体皮膜を加熱させることでイミド化反応が起こり、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ＰＩ前駆体皮膜中の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−
加熱反応後、形成されたＰＩ樹脂皮膜を円筒芯体から剥離することで、ＰＩ樹脂無端ベルトが得られる。
ＰＩ樹脂無端ベルトの端部は、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。ＰＩ樹脂無端ベルトには、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樹脂無端ベルトを転写ベルトや、接触帯電ベルトとして使用する場合には、ＰＩ前駆体溶液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。

ＰＩ樹脂無端ベルト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樹脂無端ベルト表面に非粘着性の樹脂皮膜を形成することがよい。
その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皮膜を形成するには、その水分散液をＰＩ樹脂無端ベルト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、ベルト表面にフッ素系樹脂皮膜を形成するには、ＰＩ樹脂皮膜を円筒芯体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樹脂無端ベルトを定着体として使用する場合、その厚さとしては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具体的に説明する。ただし、各実施例は、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−
ＰＩ前駆体溶液（商品名：Ｕワニス、宇部興産製、濃度１８％）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、塗布液とした。
別途、外径３６６ｍｍ、肉厚１０ｍｍ、長さ９００ｍｍのアルミニウム（ＪＩＳ−Ａ６０６３材）製の筒状部材を用意し、球形アルミナ粒子によるブラスト処理により、表面をＲａ１．２μｍに粗面化した。また、保持板として、厚さ１５ｍｍ、外径が上記筒状部材に嵌まる径、１００ｍｍ径の通風孔を４つ設けた円板を同じアルミニウム材で作製し、図１に示すように上記筒状部材に嵌め、ＴＩＧ溶接により溶接した。保持板中央には、３０ｍｍφで長さ５０ｍｍの第一の軸を取り付け、反対側の保持板中央には、第一の軸が嵌められる穴を有する第二の軸を取り付けた。両軸はステンレスＳＵＳ３０４製とした。
筒状部材の表面には、シリコーン系離型剤（商品名：ＫＳ７００、信越化学製）を塗布して、３００℃で１時間、焼き付け処理を施した。この状態で、円筒芯体の重量は約６０ｋｇあり、容易に位置あわせができる物ではない。

上記塗布液を用い、本発明の塗布装置により、ＰＩ前駆体塗膜を形成した。環状体として、外径４２０ｍｍ、円孔の最小部の内径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。

円筒芯体を、底面に内径３６４ｍｍの穴を有するポリエチレン製の環状シール材が取り付けられた、内径４５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの環状塗布槽に通した。図６に示すように、円筒芯体の下部には他の円筒芯体を重ねた。その際、中心の位置合わせ作業はすぐに完了し、円筒芯体同士の継ぎ目に段差はほとんどなかった。環状塗布槽に塗布液を入れ、環状体を配置して、環状塗布槽を０．８ｍ／分で下降させ、塗布を行った。これにより、円筒芯体の表面には、濡れ膜厚が約５００μｍのＰＩ前駆体塗膜が形成された。

−ＰＩ樹脂皮膜形成工程−
ＰＩ前駆体塗膜が形成された円筒芯体を水平にし、図７に示すように、回転台に載せて回転自在状態に保持した。次いで、ＰＩ前駆体塗膜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、円筒芯体を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前駆体皮膜を得た。
その後、円筒芯体を回転台からおろして垂直にして加熱器に入れ、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樹脂無端ベルトの膜厚は７５μｍで均一であった。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。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。

（比較例１）
実施例１において、円筒芯体の保持板に軸を取り付けずに、円筒芯体同士を積み重ねようとしたところ、なかなか中心を合わせることができず、ぴったり合わせるには、２分間程度かかった。また、０．５ｍｍ程度のずれがあるまま塗布を行ったところ、塗布槽が円筒芯体同士の継ぎ目を通過する際に、環状シール材がパチンとはじけ、塗布液には気泡が多数混入した。塗布液は粘度が高いので、気泡はなかなか消えずに残っており、塗布に支障をきたした。

（比較例２）
実施例１に代えて、図８に示すように、円筒芯体１1の上下に中間体４９、４９’を取り付けて塗布した。中間体の外径は円筒芯体と同じ径、長さは１５０ｍｍとした。この中間体の重量は約５ｋｇであったので、手で持ち運んで円筒芯体１１に対して、容易に位置合わせをすることができた。その後、実施例１と同じ塗布槽と塗布液を用いて塗布を行った。円筒芯体上のＰＩ樹脂無端ベルトのできばえは、実施例１と同じものであったが、この場合は、塗布１回ごとに中間体を１個ずつ洗浄する作業が必要であった。また、中間体表面にも塗布がなされるため、長さ１５０ｍｍ分（円筒芯体に塗布する６分の１）の塗布液がむだになった。

本発明の円筒芯体の第一の実施形態を、一の端部から示す斜視図である。 本発明の円筒芯体の第一の実施形態を、他の端部から示す斜視図である。 図１の円筒芯体のＡ−Ａ線断面を示す図である。 筒状部材の端面部に保持板が設けられた場合の円筒芯体の断面を示す図である。 本発明の第一の実施形態に係る二本の円筒芯体が軸方向を垂直にして積み重ねられた状態を示す図である。 本発明の塗布装置の（Ａ）円筒芯体への塗布前及び（Ｂ）円筒芯体への塗布後を示す概略構成図である。 本発明の円筒芯体表面に形成されたＰＩ前駆体塗膜を乾燥させるのに用いられる回転台の（Ａ）正面図及び（Ｂ）側面図を示す図である。 従来の環状塗布法を説明するための概略構成図である。

符号の説明

１０、１０’ 円筒芯体
１２ 筒状部材
１４、２０ 保持板
１６，２２ 軸
３０ 塗布装置
５０ 回転台

Claims (6)

1. 筒状部材と、
   前記筒状部材の一の端部を塞ぐように設けられた第一の保持板と、
   前記筒状部材の他の端部を塞ぐように設けられた第二の保持板と、
   前記筒状部材の軸心に沿って前記第一の保持板に設けられた第一の軸と、
   前記筒状部材の軸心に沿って前記第二の保持板に設けられ、前記筒状部材に連結される他の筒状部材の軸心に沿って設けられた第三の軸と嵌合するための第二の軸と、
   を有する円筒芯体。
2. 前記筒状部材の材質は、アルミニウムである請求項１に記載の円筒芯体。
3. 前記第一の軸及び前記第二の軸の材質は、鉄又は鉄合金である請求項１又は２に記載の円筒芯体。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の円筒芯体を用いる塗布装置であって、
   塗布液を保持すると共に、前記円筒芯体の外径よりも小さい穴を持つ環状シール材を底部に有する環状塗布槽を備え、前記環状シール材の穴に、二本の前記円筒芯体を、軸方向を垂直にして一方の前記円筒芯体の第二の軸と、他方の前記円筒芯体の第三の軸とを嵌合して積み重ねた状態で通し、前記環状塗布槽から前記円筒芯体を相対的に上昇させ、前記円筒芯体の表面に前記塗布液を塗布する塗布装置。
5. 前記円筒芯体の外径よりも大きな円孔を備えると共に、前記塗布液の液面に自由移動可能状態で設置された環状体をさらに有する請求項４に記載の塗布装置。
6. ポリイミド前駆体溶液を、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の円筒芯体の表面に塗布し、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す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って、
   前記ポリイミド前駆体塗膜形成工程は、請求項４又は５に記載の塗布装置を用いたポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法。

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