JP2007054740A - 塗布装置、塗布方法、及び無端ベルトの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】芯体の周方向での塗布むらを防止し、良好な塗膜を得ることが可能な塗布装置及び塗布方法を提供すること。また、その装置及び塗布方法を利用した無端ベルトの製造方法を提供すること。
【解決手段】環状塗布槽１２へ塗布溶液１８を供給する供給管を環状塗布槽１２の外枠面（外壁）に周方向に等間隔で設け、そして、塗布溶液１８が環状塗布槽１２へ同液量及び同液圧で各供給管２６から供給する。これにより、芯体の周方向での塗布むらを防止し、良好な塗膜を得ることが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、芯体上にむらなく均一に溶液を塗布する塗布装置及び塗布方法、並びに、その装置及び方法を適用して無端ベルトを製造する方法に関する。該無端ベルトは、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られる。

画像形成装置において、感光体、帯電体、転写体、及び定着体等の小型／高性能化のために、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がある。その場合、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やポリアミドイミド樹脂が好ましい。（適宜、ポリイミドはＰＩ、ポリアミドイミドはＰＡＩと略す）

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、回転しながら成膜する遠心成形法や、円筒体内面にＰＩ前駆体溶液を展開する内面塗布法が知られているが、これらの方法では、ＰＩ前駆体の加熱の際に、皮膜を円筒体から抜いて加熱用芯体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、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樹脂皮膜を芯体から剥離する方法もある。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、芯体は一貫して同じものが使用され、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樹脂の前駆体溶液は常温では非常に粘度が高く、上記浸漬塗布法で芯体上に塗布しようとすると、膜厚が所望値より厚くなりすぎる。そこで、特許文献１記載の環状体により、膜厚を制御する方法が適用できる（詳細方法は後述）。

但し、浸漬塗布法によって塗布しようとする場合、溶液の必要量は芯体の体積以上の容積であるため、非常に多いという問題がある。

溶液の必要量を削減するため、例えば特許文献２に開示されているような環状塗布方法を用いることができる。

特開２００２−９１０２７号公報 特開昭６０−９５５４６号公報

ここで、図８に従来の環状塗布装置の概略断面図を示す。また、図９に従来の環状塗布装置の概略平面図を示す。この環状塗布方法に適用される図８及び図９に示す環状塗布装置では、環状塗布槽１２０内に溶液を供給する際、環状塗布槽１２０に設けた複数の供給管２６０から塗布溶液１８０を送り込む方法がとられる。ところが、例えば、塗布溶液１８０の粘度が１Ｐａ・ｓ以上のように比較的高い場合、槽内に溜まっていた塗布溶液１８０と供給管２６０から供給された塗布溶液１８０が均一になりにくく、塗布溶液１８０は環状塗布槽１２０内に筋状に流入し（図８及び図９中、矢印）、塗膜にも筋を生じることがあった（以下、これを筋状模様と称する）。なお、図８中、１００は芯体、１６０は環状シール材、２００は環状体、２４０は腕を示す。

また、複数の供給管から供給する供給液量や供給液圧が一定でないと、芯体周方向での塗布むらが生じてしまい、改善が望まれている。

この問題は、環状塗布装置に限られず、複数の供給管から塗布槽内に溶液を供給する場合には同様な問題であり、改善が求められている。

従って、本発明は、芯体の周方向での塗布むらを防止し、良好な塗膜を得ることが可能な塗布装置及び塗布方法を提供することを目的とする。また、本発明は、その装置及び塗布方法を利用した無端ベルトの製造方法を提供することも目的する。

上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
本発明の塗布装置は、
塗布溶液を芯体に塗布するための塗布槽と、
前記塗布槽の側壁に連結され、前記塗布槽に塗布溶液を供給する複数の供給管と、
を具備する塗布装置であって、
前記複数の供給管が前記塗布槽の側壁周方向に等間隔で配設され、前記複数の供給管から前記塗布槽へ前記塗布溶液を供給する供給液量又は供給液圧が各供給管で同一である、
ことを特徴としている。

本発明の塗布装置では、複数の供給管が前記塗布槽の側壁周方向に等間隔で配設させ、当該供給管から塗布槽へ塗布溶液を供給する際、その供給液量又は供給液圧を各供給管で同一とすることで、例えば、塗布溶液の粘度が１Ｐａ・ｓ以上のように比較的高い場合でも、各供給管から供給される塗布溶液と塗布槽内に溜まっていた塗布溶液との混ざり具合が同一となる。また、塗布槽内に塗布溶液が溜まっていない状態での供給の場合でも、塗布槽内で塗布溶液が偏在することなく供給される。このため、芯体の周方向での塗布むらが防止され、良好な塗膜を得ることができる。

また、各供給管から供給される塗布溶液と塗布槽内に溜まっていた塗布溶液との混ざり具合が同一となるため、塗布溶液供給の際に生じる筋状模様も消えやすくなる。

本発明の塗布装置において、上記複数の供給管からの塗布溶液の供給液量又は供給液圧を同一とするには、例えば、前記複数の供給管と連結され、前記塗布溶液を分流する分流器をさらに備え、前記複数の供給管の長さが、各供給管で同一とすることがよい。

本発明の塗布装置において、前記分流器へ塗布溶液を供給するためのポンプをさらに備え、前記ポンプが、二軸スクリューポンプであることがよい。これにより、高粘度の塗布溶液を安定して多流量で送液でき、且つ溶液の損失も抑えられる。また、安定送液が可能であるため、供給液量又は供給液圧を各供給管で同一とし易くなる。

本発明の塗布装置において、非塗布時に前記塗布槽へ前記塗布溶液を供給し、塗布時に前記塗布槽への前記塗布溶液の供給を停止することがよい。これにより、塗布溶液供給時に生じる筋状模様が消えた状態で塗布することが可能となり、筋がなく良好な塗膜を得ることができる。

本発明の塗布装置において、前記塗布槽には、液を保持する共に、前記芯体の外径よりも小さい孔を持つ環状シール材を底部に具備し、前記環状シール材の孔に前記芯体を通し、前記塗布槽から前記芯体を相対的に上昇させ、前記芯体の表面に前記塗布溶液を塗布する、ことが好適である。特に、供給管を槽の側面から設けなければならない、所謂、環状塗布装置を適用することが好適である。

本発明の塗布装置において、前記塗布槽には、前記芯体の外径よりも大きい内径の孔を有する環状体を前記塗布溶液上に浮遊状態で具備し、前記塗布溶液に接触後の前記芯体を前記環状体の前記孔に通過させて、前記芯体の表面に前記塗布溶液を塗布することが好適である。環状体により芯体に付着する余分な塗布溶液が削ぎ落とされるので、均一で良好な塗膜を得ることが可能となる。

また、本発明の塗布方法は、上記本発明の塗布装置を適用し、前記塗布溶液に前記芯体を接触させて、前記芯体の表面に前記塗布溶液を塗布する塗布方法である。

一方、本発明の無端ベルトの製造方法は、上記本発明の塗布装置又は上記本発明の塗布方法を適用して、芯体上に皮膜形成樹脂溶液を塗布して塗膜を形成し、該塗膜を加熱して樹脂皮膜を形成した後、樹脂皮膜を芯体から抜き取ることを特徴としている。本発明の塗布装置を用いて、皮膜形成樹脂溶液を塗布するため、良好な無端ベルトを得ることが可能となる。

本発明によれば、芯体の周方向での塗布むらを防止し、良好な塗膜を得ることが可能な塗布装置及び塗布方法を提供することができる。また、その装置及び塗布方法を利用した無端ベルトの製造方法を提供することもできる。

以下、本発明の塗布装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、実質的に同一の機能を有する部材には全図面通して同じ符合を付与し、その説明を省略する場合がある。

図１は、本発明の実施形態に係る環状塗布装置を示す概略構成図である。図２は、本発明の実施形態に係る環状塗布装置の塗布槽周辺を示す概略構成図である。図３は、本発明の実施形態に係る環状塗布装置の塗布槽周辺を示す概略上面図である。図４は、本発明の実施形態に係る環状塗布装置を用いて塗布する様子を説明するための説明図である。但し、各図は主要部のみを示し、芯体の保持機構や昇降装置等、他の装置は省略する。

なお、本実施形態の環状塗布装置を用いて、芯体上に皮膜形成樹脂溶液を塗布して塗膜を形成する。ここで、「芯体上に塗布」とは、芯体側面の表面、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、「芯体を上昇」とは、塗布時の液面との相対関係であり、「芯体を停止し、塗布溶液面を下降」させる場合を含む。

本実施形態に係る塗布装置は、図１〜３に示すように、環状塗布槽１２を有している。環状塗布槽１２の底部には、芯体１０の外径より若干小さい穴を有する環状シール材１６を設けられており、芯体１０を環状シール材１６の中心に挿通させ、環状塗布槽１２に塗布溶液１８を収容する。これにより、塗布溶液１８は漏れることがない。環状塗布槽１２に満たされた塗布溶液１８上には、中央に円孔２２を有する環状体２０を設置する。環状体２０には、停止時の環状体２０を支えるために、腕２４が取り付けられている。

環状塗布槽１２には、その外枠面（外壁）に周方向に等間隔で塗布溶液１８を供給する供給管２６が４つ設けられている。供給管２６（供給口）の数は、環状塗布槽１２の大きさ（内径の大きさ）よるが、２〜２０個程度、環状塗布槽１２の側面外周方向に等間隔で設けることがよい。

供給管２６は、分流器１４を介して供給用塗布溶液タンク３０と連結され、ポンプ３２により供給用塗布溶液タンク３０から分流器１４及び供給管２６を経て環状塗布槽１２へ塗布溶液が供給される。

供給管２６は、環状塗布槽１２との連結部から分流器１４の連結部までの長さが全て同一としている。各供給管２６の長さを全て同一であると、分流器１４から同液量及び同液圧で各供給管２６に塗布溶液１８が供給され、そして、環状塗布槽１２へ同液量及び同液圧で各供給管２６から供給されることとなる。また、各供給管２６から同液量及び同液圧で供給するには、各供給管２６の長さのみならず、その外径、内径及びその構成材料も同一であることがよい。

分流器１４には、図示しないがフィルター（例えば、金属繊維で織られたメッシュ金網や焼結させた焼結金網等）が内蔵されており、供給される塗布溶液１８に異物が混入しないようにしている。

環状体２０の材質は、溶液の溶剤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。環状体２０の沈没防止のために、環状体２０の外側又は環状塗布槽１２には、腕２４のほか、環状体２０を支える足を設けても良い。

ここで、塗布時、芯体１０の外径と円孔２２の内径との間隙により、塗膜２８の膜厚が決まるので、円孔２２の内径は、所望の膜厚により調整する。また、円孔２２内径の真円度が低いと膜厚均一性が低下するので、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。

環状体２０の内壁面は、溶液に浸る下部が広く、上部が狭い形状であれば、直線的傾斜面のほか、階段状や曲線的でもよい。真円度を高く加工するために、円孔内壁面の上部には、芯体と平行になる部分があってもよい。

供給管２６からは塗布溶液１８が送り込まれが、槽内に塗布溶液１８を送り込む方法としては、加圧空気を利用して圧送する方法や、適宜のポンプにより圧送する方法がある。本実施形態では、ポンプ３２により圧送する方法を適用している。

ポンプ３２には、図５に示す２軸スクリューポンプ３２Ａ（以下、ラジアルスクリューポンプと称する場合がある）が適用される。ここで、図５は、２軸スクリューポンプの一例を示す概略構成図である。

２軸スクリューポンプ３２Ａは、外部ベアリング方式による一方向流れの自給式ポンプであり、ポンプケーシング３４と、ポンプケーシング３４内に配置される２つの回転スクリュー３６と、ポンプケーシング３４及び回転スクリュー３６を支持するポンプ本体３８とを具備している。なお、図中、ポンプケーシング３４は２点鎖線で示している。

回転スクリュー３６は、回転軸３６Ａに対し螺旋状に送液羽根３６Ｂが配設されている。そして、２つの回転スクリュー３６は、一方の送液羽根３６Ｂの間隙に他方の送液羽根３６Ｂを入り込ませて、互いに非接触で噛み合わせるように配設されている。２つの回転スクリュー３６は、図示しないがポンプ本体３８に内蔵された駆動部材（モータ）により回転され、この回転に伴い当該送液羽根３６Ｂの間隙に入り込んだ塗布溶液１８が回転軸方向に移動される。これにより塗布溶液１８が圧送されることとなる。

ポンプケーシング３４には、溶液の入出方向が水平方向の溶液出入口３４Ａが側壁（回転スクリューの軸方向にあたる側壁）に設けられ、溶液の入出方向が鉛直方向（垂直方向）の溶液出入口３４Ｂが上壁（回転スクリューとポンプ本体の連結部付近の上壁）に設けられている。

ポンプケーシング３４は、溶液の入出方向が水平方向の溶液出入口３４Ａが供給用塗布溶液タンク３０側の管と連結され、溶液の入出方向が鉛直方向の溶液出入口３４Ｂが環状塗布槽１２側の管と連結されている。

２軸スクリューポンプ３２Ａでは、塗布溶液１８が供給用塗布溶液タンク３０から水平方向に溶液出入口３４Ａに入り、ポンプケーシング３４内に閉じ込められた塗布溶液１８が上述のようにして回転スクリュー３６によりポンプのスラスト方向に圧送され、そして、鉛直方向に溶液出入口３４Ｂから排出される。このようにして、塗布溶液１８が送液される。

２軸スクリューポンプ３２Ａは、以上のように塗布溶液１８を送液することができるため、エア圧送に比べ、例えば粘度が１Ｐａ・ｓ以上と高粘度の溶液でも、多液量の塗布溶液１８を安定して効率よく送液でき、かつ、液量の損失を抑えることができる。また、多液量の塗布溶液１８を安定して効率よくため、分流器１４から分流されて各供給管２６から環状塗布槽１２へと供給される塗布溶液１８の液量及び液圧が各供給管２６で同一となりやすくなる。また、２軸スクリューポンプ３２Ａは、一方の回転スクリュー３６の送液羽根３６Ｂが他方の回転スクリュー３６の送液羽根３６Ｂと非接触で配設されているので、スクリューの回転に伴う摩擦熱が生じることがないので、塗布溶液１８の組成変化も抑制される。

さらに、２軸スクリューポンプ３２Ａは、図６に示すように、水平方向に対して傾斜して配設することがよい。この傾斜は、回転スクリュー３６による送液方向（矢印方向）が重力方向に対して上向くように行う。本実施形態では、溶液出入口３４Ａへ入液する方向が重力方向に対して上向くように傾斜させている。また、傾斜角度は、水平方向と回転スクリュー３６の軸方向とのなす角度（鋭角）で示され、５〜１０°の範囲とすることがよい。これにより、回転スクリュー３６とポンプケーシング３４内に溜まる気泡が上方へ抜けるため、送られた塗布溶液１８中に気泡が発生しなくなる。

本実施形態に係る塗布装置では、塗布時には図４に示すように、芯体１０の下に他の芯体１０Ａ（これはベルトを作製しない中間体であってもよい）をつなぎ、環状塗布槽１２の下部から上部に押し上げて、芯体１０の表面に塗膜２８を形成する。その際、環状体２０は塗布溶液１８の摩擦抵抗によって持ち上げられ、塗膜２８の膜厚は、環状体２０の円孔２２と芯体１０との隙間によって一定値に規制される。これにより、均一な塗膜２８が得られる。

ここで、塗布する際の芯体１０の引き上げ速度は、０．１〜１．５ｍ／ｍｉｎ程度が好ましい。芯体１０を引き上げると、環状体２０は浮遊状態で設置されているので、塗布溶液１８の粘性による摩擦抵抗により持ち上げられる。環状体２０は自由移動可能なので、芯体１０と環状体２０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２０は動き、芯体１０上には均一な膜厚の塗膜２８が形成される。このように、環状体２０により膜厚を規制するので、膜厚を均一にして高粘度の溶液を塗布することができる。

そして、環状塗布槽１２への塗布溶液１８の供給は、塗布溶液１８がポンプ３２により供給用塗布溶液タンク３０から分流器１４へ送液され、当該分流器１４で各供給管２６へ分流される。そして、同一長さの供給管２６を適用しているので、塗布溶液１８は環状塗布槽１２へ各供給管２６から同液量及び同液圧で供給される。

このように本実施形態に係る塗布装置では、複数の供給管２６を環状塗布槽１２外壁に周方向に等間隔で配設させ、当該供給管２６から環状塗布槽１２へ塗布溶液１８を供給する際、その供給液量又は供給液圧を各供給管で同一とすることで、例えば、塗布溶液１８の粘度が１Ｐａ・ｓ以上のように比較的高い場合でも、各供給管２６から供給される塗布溶液１８と環状塗布槽１２内に溜まっていた塗布溶液との混ざり具合が同一となる。また、環状塗布槽１２内に塗布溶液１８が溜まっていない状態での供給の場合でも、環状塗布槽１２内で塗布溶液１８が偏在することなく供給される。このため、芯体１０の周方向での塗布むらが防止され、良好な塗膜を得ることができる。

また、環状塗布槽１２への塗布溶液１８の供給は、非塗布時に行い、塗布時には停止させている。環状塗布槽１２への塗布溶液１８の供給の際は、環状塗布槽１２に満たされた塗布溶液１８に筋状模様が生じるが、塗布時に予め塗布溶液１８の供給を停止させることで、生じた筋状模様が消えた状態で塗布することが可能となり、筋のない塗膜を得ることができる。特に、供給管２６からの供給液量又は供給液圧を各供給管で同一なので、各供給管２６から供給される塗布溶液１８と環状塗布槽１２内に溜まっていた塗布溶液１８との混ざり具合が同一となり、塗布溶液供給の際に生じる筋状模様も消えやすくなるため、塗布時に塗布溶液１８の供給を停止させることは非常に有効である。

ここで、塗布溶液１８の粘度が高いほど筋状模様が消滅するまでに、ある程度の時間がかかることがあるが、その場合は、塗布溶液１８の供給を停止してから、塗布開始まで時間をあけることが好ましく、その時間の目安は、塗布溶液１８の粘度をＰａ・ｓの単位で表した数値Ｎに対し、１／４ＮからＮ秒間とすることがよい。

さらに、チキソトロピー性を有する塗布溶液１８を環状塗布槽１２に満たしたまま、長時間塗布を行わなかった場合には、環状塗布槽１２内の塗布溶液１８の粘度が上昇し、供給する塗布溶液１８との粘度の差が大きくなることがあるが、その場合には、環状塗布槽１２内から塗布溶液１８をいったん抜き取ることがよい。具体的に、塗布溶液１８を抜き取る方法としては、例えば図７に示すように、芯体１０にこれと同径の円筒容器４０をつなぎ、芯体１０が環状シール材１６を通過後、円筒容器４０の上端部を環状シール材１６に差し込み固定する。そして、芯体１０のみを引き上げることで、塗布溶液１８が環状シール材１６の裏側に回り込むことなく、円筒容器４０に回収することができる。無論、これに限定されるわけではなく、ポンプ３２として適用する２軸スクリューポンプを逆転作動させることで、各供給管２６から引き抜いてもよい。これにより、芯体１０を環状シール材１６から抜くことなく、環状塗布槽１２内の塗布溶液１８を抜き取ることができる。

環状塗布槽１２内の塗布溶液１８の粘度上昇を防ぐためには、例えば、ポンプ３２の正逆転動作を繰り返し、環状塗布槽１２内の塗布溶液１８の抜き取り・供給を繰り返してもよい。これにより、塗布溶液１８にせん断を与え、粘度上昇を防ぐこともできる。

なお、これらの、塗布溶液１８の抜き取りや供給は、塗布停止時に行われるが、具体的には、塗布停止直後に行ってもよいし、塗布開始直前に行ってもよい。また、塗布停止時に継続して塗布溶液１８の抜き取り・供給を行ってもよいし、所定間隔で塗布溶液１８の抜き取り・供給を行ってもよい。

ここで、上記実施形態では、塗布装置として環状塗布装置を適用した形態を説明したが、これに限られず、浸漬塗布装置にも適用することが可能である。なお、環状塗布装置では、環状塗布槽は浸漬塗布の槽よりも小さくできるので、溶液の必要量が少なくて済む利点がある。

以下、上記実施形態に係る環状塗布装置（環状塗布方法）を適用した本発明の無端ベルトの製造方法について説明する。以下、符号は省略して説明する。

本発明の無端ベルトの製造方法は、芯体上に皮膜形成樹脂溶液を塗布して塗膜を形成する塗膜形成工程と、該塗膜を加熱して樹脂皮膜を形成する皮膜形成工程と、樹脂皮膜を芯体から抜き取って無端ベルトを得る抜き取り工程と、を有する。

まず、芯体について説明する。芯体は、アルミニウムやステンレス、ニッケル、銅等の金属円筒が好ましい。芯体の長さは、端部に生じる無効領域に対する余裕幅を確保するため、目的とする無端ベルトの長さより、１０〜４０％程度長いことが望ましい。芯体の外径は、無端ベルトの直径に合わせ、肉厚は芯体としての強度が保てる厚さにする。

芯体の両端には、芯体を保持する保持板を取り付けてもよい。保持板は、ねじで固定しても良いし、芯体と溶接してもよい。保持板には、必要に応じて、円形や扇形など任意形状である通風孔や、中央に心棒を通す穴、又は軸があってもよい。また、吊り下げや載置のための部品を取り付けてもよい。

形成される皮膜が芯体表面に接着するのを防ぐため、芯体表面を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。

皮膜形成樹脂の種類によっては、加熱時に溶剤の揮発物や、反応時に発生する気体があり、加熱後の樹脂皮膜は、その気体のために、部分的に膨れを生じることがある。これは特に、ＰＩ樹脂皮膜において膜厚が５０μｍを越えるような場合に顕著である。

上記膨れを防止するために、特開２００２−１６０２３９号公報開示の如く、芯体表面は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、芯体とＰＩ樹脂皮膜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。

次に、皮膜形成樹脂溶液について説明する。皮膜形成樹脂溶液は、強度などの観点から、ＰＩ前駆体、又はＰＡＩ樹脂などを溶液化（塗液化）したものが好適に挙げられる。ＰＩ前駆体又はＰＡＩ樹脂としては、種々の公知のものを用いることができる。それらの溶剤は、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であり、常温での揮発性は低い。なお、溶液の濃度、粘度等は、適宜選択されるが、好ましい溶液の固形分濃度は１０〜４０質量％、粘度は１〜１００Ｐａ・ｓである。

次に、塗膜形成工程について説明する。塗膜形成工程では、上記実施形態に係る環状塗布装置を用いて、塗布溶液として皮膜形成樹脂溶液を芯体表面に塗布する。

次に、皮膜形成工程について説明する。皮膜形成工程では、皮膜形成樹脂溶液を芯体表面塗布した後、芯体を加熱乾燥装置に入れ、溶剤の乾燥を行う。乾燥時に塗膜が垂れる場合には、芯体を水平にして、回転させながら乾燥すると良い。回転速度は１〜６０ｒｐｍ程度が好ましい。

加熱条件は、９０〜１７０℃の温度で２０〜６０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く、温度は、段階的、又は一定速度で上昇させてもよい。

溶液がＰＡＩ樹脂溶液である場合には、溶剤の乾燥だけで皮膜を得ることができる。

溶液がＰＩ前駆体溶液の場合、塗膜から溶剤を除去しすぎると、皮膜はまだ強度を保持していないので、割れを生じやすい。そこで、ある程度（ＰＩ前駆体皮膜中に１５〜４５質量％）、溶剤を残留させておくのがよい。

その後、２５０〜４５０℃、好ましくは３００〜３５０℃前後で、２０〜６０分間、ＰＩ前駆体皮膜を加熱して縮合反応させることで、ＰＩ樹脂が形成される。その際、温度を段階的に上昇させてもよい。この工程では、皮膜は固定されているので、芯体の向きはどちらでもよいし、加熱中の回転もしなくてよい。

次に、抜き取り工程について説明する。抜き取り工程では、皮膜形成後、冷却し、形成された皮膜を芯体から剥離して無端ベルトを得る。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。

このようにして、無端ベルトを製造することができる。得られた無端ベルトを転写ベルトとして使用する場合には、樹脂溶液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。なお、これらの用途に好ましい無端ベルトの膜厚は３０〜１５０μｍ程度である。

以下、本発明を、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、これら各実施例は、本発明を制限するものではない。

（実施例１）
ＰＩ前駆体溶液（商品名：ＵワニスＡ、宇部興産製、濃度１８質量％）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、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、塗布溶液とした。粘度は約４０Ｐａ・ｓであった。

別途、外径３６６ｍｍ、肉厚１０ｍｍ、長さ４５０ｍｍのアルミニウム製円筒を用意し、球形アルミナ粒子によるブラスト処理により、表面をＲａ１．０μｍに粗面化した。該円筒の真円度は２０μｍ以下であった。

円筒の表面には、シリコーン系離型剤（商品名：セパコート、信越化学製）を塗布し、芯体とした。

上記実施形態と同様な構成の環状塗布装置を用いて塗布を行った（図１〜３参照）。ここで、本環状塗布装置は次のようにして作製した。まず、内径５００ｍｍ、内高８０ｍｍの槽の底面に内径３８６ｍｍの穴をあけ、底面の裏面には、内径３６２ｍｍの穴を有する厚さ０．５ｍｍの硬質ポリエチレン製の環状シール材を取り付けた。槽の側面には、下から２０ｍｍの位置に、内径９ｍｍのフッ素樹脂チューブから供給管を、周方向６０°間隔で６箇所設置した。そして、６つの供給管は長さ５ｍ、外径１２ｍｍ、内径９ｍｍのものを適用し、フィルター内蔵の分流器と連結した。当該フィルターとしては、ステンレス繊維焼結フィルター（目開き２０μＭ、直径２３０Ｍ（ろ過面直径２００ｍｍ）を適用した。

また、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°とした。上端には芯体と平行になる部分を２ｍｍ形成したが、その内径の真円度は８μｍであった。

そして、環状塗布槽の中央に芯体を通し、環状体を配置した後、２軸スクリューポンプとしてラジアルスクリューポンプ（商品名：ＲＡＤＩＡＬ ＳＣＲＥＷ ＰＵＭＰ＜二軸スクリューポンプ＞、伏虎金属工業株式会社製）を用いて、流量は約２００ｍｌ／分で供給用塗布溶液タンクから分流器へＰＩ前駆体溶液を供給した。そして、分流器から供給管と通じて環状塗布槽内へＰＩ前駆体溶液を供給し、環状塗布槽内のＰＩ前駆体溶液の高さが５０ｍｍになった時点で供給を停止した。環状塗布槽にＰＩ前駆体溶液を供給し始め、これを停止するまでの時間は４２分であり、環状塗布槽に供給されたＰＩ前駆体溶液を確認すると気泡の発生はなかった。

ここで、各供給管から環状塗布槽へ供給される液量及び液圧を調べたところ、それぞれ液量は３５ｍｌ／分、液圧は０．０５MPａで均一であった。なお、この測定は次のようにして行った。液量は環状塗布槽側の各供給管をはずし、供給時それぞれを一定時間容器に受け、重量を測定し容積換算を行った。液圧は分流器直後の各供給管に圧力計を取り付け測定した。

また、ラジアルスクリューポンプは、設置角度（傾斜角度）を６°で傾斜させて設置し、インバータ周波数を３Ｈｚとし、ポンプ送液方向をポンプケーシング側壁に設けた溶液出入口から入液させ上壁に設けた溶液出入口へと排出させる方向とした（図６参照）。これにより、ポンプケーシング内に留まる気泡が上方へ抜けて、送液するＰＩ前駆体溶液に気泡の発生を防止している。

そして、芯体の下に他の芯体を配置し、０．８ｍ／分で押し上げて塗布を行った。その際、環状体は約２０ｍｍ持ち上げられた。これにより、芯体の上には、濡れ膜厚が約５００μｍのＰＩ前駆体塗膜が形成された。塗膜を観察したところ、塗布むらも、筋も見られなかった。

塗布後、芯体の中央に２０ｍｍφのステンレス製シャフトを通し、回転台に載せて水平にし、６ｒｐｍで回転させながら、８０℃で２０分間、１３０℃で３０分間、加熱してＰＩ前駆体塗膜を乾燥させた。これにより、厚さ約１５０μｍのＰＩ前駆体皮膜を得た。

次いで、芯体を鉛直にし、シャフトを外して台に載せ、加熱装置に入れて２００℃で３０分、３２０℃で３０分加熱反応させ、ＰＩ樹脂皮膜を形成した。

室温に冷えた後、芯体と皮膜の間にエアを吹き込みながら、芯体から皮膜を抜き取り、無端ベルトを得た。無端ベルトの膜厚は７５μｍで均一であった。該無端ベルトは両端から約３５ｍｍずつ切断し、長さ３６０ｍｍの無端ベルトを得た。得られた無端ベルトは、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。

さらに、塗布を停止した後、環状塗布槽内のＰＩ前駆体溶液減少分だけ、再びＰＩ前駆体溶液を上記同様に供給して、ＰＩ前駆体溶液の高さが５０ｍｍになったところで供給を停止した。そして、供給停止後、３０秒経過した後、上記同様に塗布を開始して、無端ベルトを作製したところ、塗布むらも筋も見られなかった。

なお、ラジアルスクリューポンプを分解洗浄するために、内部に溜まる液量を計測すると、０．４Ｋｇであった。

（比較例１）
実施例１において、６本の供給管のうち、２本の供給管を長さ２ｍ、外径２０ｍｍ、内径１５ｍｍとして、環状塗布槽にＰＩ前駆体溶液を供給したところ、当該２本の供給管から供給されるＰＩ前駆体溶液の液量及び液圧はそれぞれ液量４０ｍｌ／分、液圧０．０２ＭＰａであり、残りの供給管から供給されるＰＩ前駆体溶液の液量及び液圧はそれぞれ液量３０ｍｌ／分、液圧０．０７ＭＰａであった。

そして、実施例１と同様にして無端ベルトを作製したところ、芯体への塗膜に塗布むらが生じていた。

（参考例１−１）
実施例１において、ラジアルスクリューポンプの代わりに、０．５ＭＰａのエアの圧送でＰＩ前駆体溶液を環状塗布槽へ供給した場合、約１００ｍｌ／分の流量であった。環状塗布槽にＰＩ前駆体溶液を供給し始め、これを停止するまでの時間は６３分であった。

（参考例１−２）
実施例１において、ラジアルスクリューポンプの代わりに、モーノポンプ（商品名：ヘイシン モーノポンプ＜型式：ＮＬ型サニタリーシリーズ ＮＬ３０＞、兵神装備株式会社製）を使用した場合、モーノポンプ内部に溜まる液量が、ラジアルスクリューポンプよりも２倍の０．８Ｋｇであった。

（参考例１−３）
実施例１において、ラジアルスクリューポンプを水平配置して、環状塗布槽へＰＩ前駆体溶液の供給を行ったところ、ＰＩ前駆体溶液へ若干の気泡が観察された。

（参考例１−４）
実施例１において、環状塗布槽にＰＩ前駆体溶液を供給しながら塗布を行ったところ、塗膜には、溶液の筋に該当する筋模様が見られた。これは溶液供給後一定時間溶液を静置させなかったことにより、溶液の筋状模様が消滅しなかったためであると考えられる。

（実施例２）
実施例１の無端ベルト作製後、約１６時間塗布を行わなかった状態で溶液の抜き取りを行った。溶液の抜き取りは次のように行った。芯体の下に、外径３６６ｍｍ、肉厚２ｍｍ、長さ３００ｍｍのステンレス製円筒容器を配置し、芯体と共に押し上げ塗布を行い、環状シール材に容器が差し込まれた時点で容器を固定し、芯体のみを引き抜いた（図７参照）。そして、溶液は容器に流れ込み、約４リットルの溶液を回収した。

そして、再び、実施例１と同様にして無端ベルトを作製したところ、塗膜には塗布むらも筋も見られなかった。

（実施例３）
実施例１の無端ベルト作製後、約１６時間塗布を行わなかった状態で溶液の抜き取りを行った。溶液の抜き取りは次のように行った。ラジアルスクリューポンプを供給時とは逆転動作させ、環状塗布槽槽内のＰＩ前駆体溶液を供給管から約３０分かけて抜き取った。

そして、再び、実施例１と同様にして無端ベルトを作製したところ、塗膜には塗布むらも筋も見られなかった。

（実施例４）
実施例１の無端ベルト作製後、ラジアルスクリューポンプを正逆転動作することで溶液の抜き取りと供給を、次に塗布を行うまでの約１６時間の間、８サイクル繰り返した。なお、ポンプのインバータの周波数を１Ｈｚとしたとき、抜き取りと供給（液高さ５０ｍｍまで）は共に約６０分かかった。その後、槽内の溶液の粘度を調べた結果、４０Ｐａ・ｓで変化しておらず、粘度上昇を防ぐことができた。

そして、再び、実施例１と同様にして無端ベルトを作製したところ、塗膜には塗布むらも筋も見られなかった。

（参考例２−１）
実施例１の無端ベルト作製後、約１６時間塗布を行わなかった状態で、ＰＩ前駆体溶液の粘度を測定したところ、粘度は約４５Ｐａ・ｓで、１６時間前より５Ｐａ・ｓ程上昇していた。この状態で芯体１本目の塗布を行ったが、塗膜に塗布むらも筋も観察されなかった。

その後、実施例１と同様に、溶液を供給し約３０秒静置させ塗布を行うことを繰り返したが、塗膜には多数の深い筋が観察され、液垂れ跡のような模様が観察されるものもあった。加熱・脱型・切断後得られた無端ベルトにも同様の筋が観察された。この筋は、静置時の滞留液と新たに注入した注入液の境目が粘度の差からよりはっきりと残ってしまい、強く筋を発生したものと考えられる。

（参考例２−２）
参考例２−１において、塗布後の溶液注入を行わずに、塗布漕内の溶液のみで連続塗布を行った。溶液注入を行った時と違い、２本目以降も筋は発生しなかった。槽内の溶液量と、塗布毎に液面が下がること、環状体が浮き上がるのに必要な最低限の溶液量の関係から、芯体１１本目以降は液切れを起こし、芯体に溶液が塗布されない領域が観察された。このことにより、溶液を長時間静置させることによる粘度上昇のみの要因では、筋は発生しないと考えられる。

以上説明した本実施例により、複数の供給管を環状塗布槽の外周面に周方向に等間隔で配設し、複数の供給管から同一液量及び同一液圧で環状塗布槽へ供給することで、塗布むらを防止できることがわかる。また、非塗布時にＰＩ前駆体溶液の供給を行い、供給停止後、所定間隔をあけて塗布を行うことで、高粘度のＰＩ前駆体溶液を用いても塗膜に筋が生じることも防止できることがわかる。また、送液用のポンプとしてラジアルスクリューポンプを適用することで、短時間で安定したＰＩ前駆体溶液供給が行えることもわかる。また、液量の損失も防止されていた。

また、長時間塗布を行わない場合に生じるＰＩ前駆体溶液の粘度上昇に起因する塗膜の筋を防止するためには、ＰＩ前駆体溶液を回収したり、抜き取り・供給を繰り返すことが有効であることもわかる。

本発明の実施形態に係る環状塗布装置を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る環状塗布装置の塗布槽周辺を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る環状塗布装置の塗布槽周辺を示す概略上面図である。 本発明の実施形態に係る環状塗布装置を用いて塗布する様子を説明するための説明図である。 ２軸スクリューポンプの一例を示す概略構成図である。 ２軸スクリューポンプの配置例を説明するための説明図である。 円筒容器により環状塗布槽から塗布溶液を回収する様子を説明するため説明図である。 従来の環状塗布装置の概略断面図を示す。 従来の環状塗布装置の概略平面図を示す。

符号の説明

１０ 芯体
１２ 環状塗布槽
１４ 分流器
１６ 環状シール材
１８ 塗布溶液
２０ 環状体
２２ 円孔
２４ 腕
２６ 供給管
２８ 塗膜
３０ 供給用塗布溶液タンク
３２ ポンプ
４０ 円筒容器

Claims (6)

1. 塗布溶液を芯体に塗布するための塗布槽と、
   前記塗布槽の側壁に連結され、前記塗布槽に塗布溶液を供給する複数の供給管と、
   を具備する塗布装置であって、
   前記複数の供給管が前記塗布槽の側壁周方向に等間隔で配設され、前記複数の供給管から前記塗布槽へ前記塗布溶液を供給する供給液量又は供給液圧が、各供給管で同一である、
   ことを特徴とする塗布装置。
2. 前記複数の供給管と連結され、前記塗布溶液を分流する分流器をさらに備え、
   前記複数の供給管の長さが、各供給管で同一であることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
3. 前記分流器へ塗布溶液を供給するためのポンプをさらに備え、
   前記ポンプが、二軸スクリューポンプである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
4. 塗布溶液を芯体に塗布するための塗布槽と、
   前記塗布槽の側壁に連結され、前記塗布槽に塗布溶液を供給する複数の供給管と、
   を具備する塗布装置を用い、
   前記塗布溶液に前記芯体を接触させて、前記芯体の表面に前記塗布溶液を塗布する塗布方法であって、
   前記複数の供給管を前記塗布槽の側壁周方向に等間隔で配設し、前記複数の供給管から前記塗布槽へ前記塗布溶液を供給する供給液量又は供給液圧を各供給管で同一とする
   ことを特徴とする塗布方法。
5. 非塗布時に前記塗布槽へ前記塗布溶液を供給し、塗布時に前記塗布槽への前記塗布溶液の供給を停止することを特徴とする請求項４に記載の塗布方法。
6. 請求項４〜５のいずれか１項に記載の塗布方法により、芯体上に皮膜形成樹脂溶液を塗布して塗膜を形成し、該塗膜を加熱して樹脂皮膜を形成した後、樹脂皮膜を芯体から抜き取ることを特徴とする無端ベルトの製造方法。

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