JP2012116015A - シームレスベルト成形方法およびシームレスベルト成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シームレスベルト表面に気泡が形成されるのを抑制することができるシームレスベルト成形方法およびシームレスベルト成形装置を提供する。
【解決手段】複数のローラに架設した型ベルト１にテンションを加え、上記型ベルト１を回転駆動させながらシームレスベルトの樹脂材料を塗布して皮膜１０を形成する。次に、上記型ベルト１を回転駆動させながら型ベルト１を加熱して、上記型ベルト１上の皮膜１０を加熱固化する。次に、テンションを除去して、固化した皮膜を型ベルト１から剥離することで、シームレスベルトを成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シームレスベルト成形方法およびシームレスベルト成形装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置においては、感光体ベルト、中間転写ベルト、定着ベルトとして、シームレスベルトが用いられている。

特許文献１や２には、複数のローラに張架された金属製の型ベルトを、回転駆動させながら、型ベルトにシームレスベルトの樹脂材料を塗布して型ベルトの表面の皮膜を形成し、この皮膜を加熱手段で加熱して樹脂材料中の溶剤を蒸発させることで皮膜を固化し、シームレスベルトを成形する方法が記載されている。特許文献１、２に記載のシームレスベルト成形方法では、ハロゲンランプ等のヒータや熱風により型ベルト表面の皮膜を加熱固化していた。

しかしながら、上記のようなヒータや熱風により型ベルト上に形成された皮膜を加熱固化する方法では、次のような課題があった。すなわち、上記のようなヒータや熱風により型ベルト上に形成された皮膜を加熱固化する方法では、皮膜の表面付近の溶剤成分が蒸発していき、皮膜の内部よりも先に固化していく。そして、皮膜内部の温度が、溶媒が蒸発する温度に達して、皮膜内部の溶媒が皮膜表面から蒸発するとき、皮膜表面は、固化が進んでいるため、蒸発する際の気泡が、そのまま形となって残ってしまう場合がある。その結果、表面に気泡が形成されたシームベルトが成形されてしまい、製造不良が生じるという課題である。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、シームレスベルト表面に気泡が形成されるのを抑制することができるシームレスベルト成形方法およびシームレスベルト成形装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数のローラに架設した型ベルトにテンションを加える工程と、上記型ベルトを回転駆動させながらシームレスベルトの樹脂材料を塗布して皮膜を形成する工程と、上記型ベルトを回転駆動させながら上記皮膜を加熱して固化する工程と、上記皮膜が固化した後に上記テンションを除去する工程と、上記固化した皮膜を型ベルトから剥離する剥離工程とを有するシームレスベルト成形方法において、上記型ベルトを回転駆動させながら上記皮膜を加熱して固化する工程では、上記型ベルトを加熱して上記型ベルト上の皮膜を加熱することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１のシームレスベルト製造方法において、上記型ベルトまたは型ベルトを張架する複数のローラのうち一つは磁性体であって、上記型ベルトまたは複数のローラのうち少なくとも一つを、誘導加熱で加熱したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２のシームレスベルト製造方法において、上記型ベルトの蛇行を調整しながら上記型ベルトを回転駆動することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかのシームレスベルト製造方法において、上記皮膜を加熱固化した後、上記皮膜を冷却する工程を有することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかのシームレスベルト製造方法において、上記型ベルトの皮膜塗布面に離型処理が施されていることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５のシームレスベルト製造方法において、離型処理の幅方向長さを、上記型ベルト上の皮膜の幅方向長さよりも短くしたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６いずれかのシームレスベルト成形方法において、上記型ベルトとして、金属ベルトを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１乃至７いずれかのシームレスベルト成形方法において、上記シームレスベルトが、感光体ベルト、中間転写ベルトまたは定着ベルトであることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、複数のローラに架設した型ベルトと、上記型ベルトにテンションを加えたり除去したりするテンション付加手段と、上記型ベルトを回転駆動させる回転駆動手段と、上記型ベルトにシームレスベルトの樹脂材料を塗布して皮膜を形成する材料塗布手段と、上記皮膜を加熱する加熱手段とを備えたシームレスベルト成形装置において、上記加熱手段は、上記型ベルトを加熱して、上記型ベルトを介して型ベルトに形成した皮膜を加熱することを特徴とするものである。

本発明によれば、型ベルトを加熱して、型ベルトによって型ベルト上の皮膜が加熱させるので、型ベルト側の皮膜内部から固化させることができ、型ベルトから最も距離の離れた皮膜表面を、最後に固化させることができる。その結果、成形されたシームレスベルトの表面に気泡が生じるのを抑制することができ、製造不良を抑制することができる。

本実施形態に係るシームレス成形装置の概略構成図。 変位検知手段の概略構成図。 型ベルトの断面図。 シームレスベルトの成形工程について説明する図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係るシームレスベルト成形装置１００の概略構成図である。
図に示すように、シームレスベルト成形装置１００は、駆動手段としての駆動モータ４によって回転駆動する駆動ローラ２と従動ローラ３とに張架された可撓性を有する金属薄板からなるシームレスベルト状の型ベルト１を有している。また、金属薄板の両端を溶接処理してベルト状としたものでもよい。型ベルト１の材質としては、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、ニッケルなどを用いることができる。本実施形態においては、繰り返し成形を行った際の寸法変化がすくなく、表面の傷など型として耐久性をあげる事ができるものとして、ステンレス製の型ベルト１を用いた。型ベルト１は、駆動ローラ２が駆動モータ４によって回転駆動されることによって、図中矢印Ａ方向に駆動される。従動ローラ３の位置は、成形するシームレスベルトの周長によって、適宜替えられるようになっている。また、ベルトの周長が長い場合は、複数の張架ローラを配置して、ベルトを形成することも可能となっている。

従動ローラ３の軸の両端付近には、従動ローラ３を図中矢印Ｂ方向に移動させて駆動ローラ２との距離を変える事により、型ベルト１にテンションを加えたり除去したりするテンション付加手段としてのテンション付加機構５が設けられている。テンション付加機構としては、アクチェータなどのピストン構造のものが用いられ、ピストン５ａの一端が、従動ローラ３の軸に取り付けられている。型ベルト１にテンションを付与するときは、テンション付加機構５で従動ローラ３の軸の両端を駆動ローラ２から離間する方向に押圧することで、型ベルト１にテンションが付与される。一方、型ベルト１へのテンションを除去するときは、ピストン５ａを、駆動ローラ２側へ移動することで、従動ローラ３が駆動ローラ２側へ移動して、型ベルト１のテンションが除去される。

また、製造するシームレスベルトの樹脂材料を型ベルト１の外面に層状に塗布して、樹脂皮膜１０を形成する塗布手段である塗布装置８が、型ベルト１に対向配置されている。塗布装置８は、一定速度で走行している型ベルト１の外面に樹脂材料を一定の幅、かつ一定の厚みで塗布する。塗布方法としては、溶解樹脂槽７からローラーで樹脂を汲み上げ、型ベルト１上に転移するロールコーティング法、スロット状のオリフィスから樹脂を押し出し、型ベルト上に転移するダイコーティング法、スプレーで型ベルト上に直接塗布するスプレーコート法、ディスペンサーにより型ベルト上にスパイラル状に塗布するスパイラルコーティング法など様々な塗布方法を用いることができる。塗布の位置としては、駆動ローラ２あるいは従動ローラ３などのロール上でも、またロール間でもよく、前記塗布方法の種類に応じて設定する。

また、型ベルト１を加熱することで、型ベルト１に塗布された樹脂皮膜１０を加熱固化する加熱手段としての加熱装置９が、型ベルト１の内周面と対向するように配置されている。加熱装置９は、型ベルト１を誘電加熱で加熱している。具体的には、加熱装置９は、磁界発生手段たるＩＨコイルが配置されており、型ベルト１には、ＩＨコイルが発生する磁界によって発熱する磁性体を有している。これにより、型ベルト１が、誘電加熱され、型ベルト表面上の樹脂皮膜１０が加熱される。使用する樹脂が熱可塑性樹脂である場合は、型ベルト１によって樹脂皮膜１０に含まれる溶剤成分を蒸発させ、乾燥させる。また、駆動ローラ２や従動ローラ３を磁性体とし、加熱装置９で駆動ローラ２や従動ローラ３を誘電加熱し、その伝熱で型ベルト１を加熱してもよい。また、加熱装置９の個数は、対象物の熱容量に対して、適宜選択され、限定されるものではない。

また、本実施形態のシームレスベルト成形装置１００は、固化後の樹脂皮膜１０を所定の温度まで下げるための冷却手段としての冷却装置１１を備えている。冷却装置１１は、型ベルト上の乾燥固化した樹脂皮膜に対して風を当てることで、型ベルト上の樹脂皮膜１０を冷却する。また、駆動ローラ２、従動ローラ３に冷却したローラなどを接触させて、張架ローラおよび型ベルトを介して、型ベルト上の樹脂皮膜１０を冷却する構成でもよい。

また、本実施形態のシームレスベルト成形装置１００は、型ベルト１の回転時にベルトの幅方向位置がズレたとき、その幅方向位置を修正して、型ベルト１の蛇行を調整する蛇行調整手段を有している。蛇行調整手段は、型ベルトの幅方向の変位を検知する変位検知手段６と、変位検知手段６の出力値に基づいて、上記テンション付加機構５を制御して、従動ローラ３を傾斜させる制御部１２とを有している。変位検知手段６は、例えば、図２に示すように、型ベルト１の一側部を介してＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）６ａと光量センサ６ｂとを対向配置したものである。型ベルト１のベルト幅方向への変位によって、ＬＥＤ６ａから出射された光を遮る量が変化し、光量センサ６ｂに入射される光量が変化する。よって、光量センサ６ｂの出力レベルは、型ベルト１のベルト幅方向への変位量に応じたものとなる。制御部１２は、光量センサ６ｂの出力レベルに基づいて、従動ローラ３の傾斜量を決定し、従動ローラ３の傾斜量が決定した傾斜量となるようにテンション付加機構５を制御して、型ベルト１の蛇行を修正する。

また、図３に示すように、型ベルト１のベルト幅方向中央部は、離型処理が施されている。具体的には、離型剤を所定の段階で型ベルト１に塗布することで型ベルト１に離型処理部を形成している。離型剤の効果は、長期間持つのので、所定のメンテナンスのときなどに離型剤を塗布することで、離型処理部を維持することができる。型ベルト１に離型処理を施すことで、型ベルト１から成形したシームレスの樹脂皮膜１０を容易に剥離することができる。また、シリコーン系の表面処理を施すことで、離型処理部を形成してもよい。また、図３に示すように、離型処理部は、樹脂材料が塗布される皮膜形成領域よりも狭くなっている。これは、型ベルト１の皮膜形成領域全域に離型処理を施した場合、離型効果が強すぎ、容易に型ベルト１からはがれてしまう。樹脂皮膜１０は、乾燥、イミド化時に収縮しようとするが、このとき、型ベルト１の皮膜形成領域全域に離型処理を施した場合、容易に型ベルト１から剥がれてしまい、必要以上に収縮してしまい、精度のよい寸法精度を得ることができないおそれがあった。一方、離型処理部の領域を、皮膜形成領域よりも狭くすることにより、少なくとも樹脂皮膜１０のベルト幅方向端部は、離型未処理部に形成される。これにより、乾燥、イミド化時に樹脂皮膜１０が収縮しようとしても、離型未処理部に形成された樹脂皮膜１０の部分がアンカーとなって、樹脂皮膜１０の収縮を抑制することができる。これにより、寸法精度の高いシームレスベルトを成形することができる。

次に、上記シームレスベルト成形装置１００におけるシームレスベルト成形工程について、説明する。
図４は、シームレスベルト成形の工程の説明図である。
まず、図４（ａ）に示すように、図１に示すベルト成形装置において、成形するベルトの周長に応じた位置に、従動ローラ３を配置する。次に、駆動ローラ２と従動ローラ３との間に成形するベルトに対応する型ベルト１を架設し、テンション付加機構５により従動ローラ３を駆動ローラ２から離間する方向へ押圧し、型ベルト１にテンションを加える。次に、駆動モータ４を駆動して、型ベルト１を図中矢印Ａ方向に回転させる。この状態で塗布装置８により樹脂材料を型ベルト１上に塗布して、型ベルト１上に樹脂皮膜を形成する。塗布は所定の厚みを一度に塗布して樹脂皮膜１０を形成しても、また、薄い皮膜を複数回重ねて所定の厚みの皮膜を形成するようにしてもよい。後者の方が乾燥時間を低減することができる。

次に、図４（ｂ）に示すように、加熱装置９で駆動ローラ２と従動ローラ３を誘電加熱し、その伝熱で型ベルト１を加熱し、型ベルト１で樹脂皮膜１０を加熱する。樹脂皮膜１０が、１００℃〜１３０℃となると、樹脂皮膜に含まれていた溶剤が蒸発し、乾燥（固化）する。本実施形態においては、型ベルト１で型ベルト１上の樹脂皮膜１０を加熱するので、樹脂皮膜の内側から溶剤が蒸発して、固化していき、加熱媒体から最も離れた樹脂皮膜１０の表面が、最後に乾燥し、固化する。その結果、樹脂皮膜の表面に気泡が生じるのを抑制することができ、平滑な表面のシームレスベルトを得ることができる。型ベルト１に塗布された樹脂材料がポリイミドの場合は、樹脂皮膜を３００℃前後の高温に一定時間加熱してイミド化を実施する。このようにして、型ベルト１上の樹脂皮膜１０の固化やイミド化が終了したら、加熱装置９をＯＦＦにして、冷却装置１１の駆動を開始し、型ベルト上の樹脂皮膜１０に冷媒（空気）を当てて、樹脂皮膜１０を常温にまで冷却する。

常温にまで樹脂皮膜が冷却されたら、冷却装置１１をＯＦＦにし、型ベルト１の無端移動を停止する。なお、型ベルト１駆動時は、変位検知手段６で型ベルト１の幅方向の変位を検知し、その検知結果に基づいて、テンション付加機構５を制御し、従動ローラ３を傾かせて、型ベルト１の蛇行を修正している。

型ベルト１の回転駆動が停止したら、図４（ｃ）に示すように、テンション付加機構５を作動させ、従動ローラ３を駆動ローラ２側へ移動させて型ベルト１のテンションを緩める。次に、型ベルト上の樹脂皮膜１０の型ベルト１の離型処理部と離型未処理部との境界部に対応する箇所にベルト一周切り込みを入れる。これにより、型ベルトの離型処理部に形成された樹脂皮膜１０が、型ベルト１から剥離して、図４（ｄ）に示すように、型ベルト１から取り外され、シームレスベルト１３が得られる。一方、型ベルト１の離型未処理部上の樹脂皮膜１０は、エアブローなどの所定の処理により、バリとして、型ベルト１から除去される。

本実施形態においては、安価な型ベルト１を型として、ベルトの周長が規定されたシームレスの樹脂ベルトを容易に成形できるとともに、型から成形したシームレスの樹脂ベルトを剥離する際に、型ベルト１を変形させて剥離させることができるため、容易に剥離することができる。これにより、低コストで安定した品質の樹脂製シームレスベルトを提供することができる。また、本実施形態においては、押出成形により成形されたシームレスベルトに比べて、電気抵抗のバラツキを抑えることができ、良好な導電性を得ることができる。

［実施例１］
周長３３００ｍｍ、幅５００ｍｍ、離型処理部の幅４００ｍｍの型ベルト１を用いて、幅４００ｍｍ、周長３３００ｍｍ、厚み０．０５ｍｍのポリイミド樹脂のシームレスベルトを上記工程で成形した。このシームレスベルト表面を目視で確認したが、表面に気泡や傷などは、確認されず、平滑なシームレスベルトを得ることができた。また、導電性を確認したところ、良好な導電性を得ることができた。

［実施例２］
周長１２００ｍｍ、幅４００ｍｍ、離型処理部の幅３００ｍｍの型ベルト１を用いて、幅３００ｍｍ、周長１２００ｍｍ、厚み０．０５ｍｍのポリイミド樹脂のシームレスベルトを上記工程で成形した。この実施例２のシームレスベルトも、表面に気泡や傷などは、確認されず、平滑なシームレスベルトを得ることができた。また、導電性を確認したところ、良好な導電性を得ることができた。

このように、本実施形態のシームレスベルト成形装置１００においては、導電性がよく、平滑な表面のシームレスベルトを得ることができ、所定の導電性が必要な感光体ベルトや中間転写ベルトに良好に用いることができる。また、平滑な表面のシームレスレスベルトであるので、これを画像形成装置の定着ベルトに用いることで、光沢のある良好な画像を得ることができる。

以上、本実施形態のシームレスベルト成形方法によれば、複数のローラに架設した型ベルト１にテンションを加える工程と、上記型ベルト１を回転駆動させながらシームレスベルトの樹脂材料を塗布して皮膜１０を形成する工程と、上記型ベルト１を回転駆動させながら上記皮膜１０を加熱して固化する工程と、上記皮膜１０が固化した後に上記テンションを除去する工程と、上記固化した皮膜を型ベルト１から剥離する剥離工程とを有している。そして、本実施形態のシームレスベルト成形方法では、上記型ベルト１を加熱して、上記型ベルト１上の皮膜１０を加熱する。これにより、上述したように、皮膜１０の内部から固化させることができ、成形されたシームレスベルト１３の表面に気泡が生じるのを抑制することができる。

また、上記型ベルト１または型ベルト１を張架する複数のローラのうち一つは磁性体であって、上記型ベルト１または複数のローラのうち少なくとも一つを、誘導加熱で加熱する。このように誘導加熱で加熱することにより、ヒータなどで型ベルトを加熱する場合に比べて、効率よく型ベルト１を加熱することができる。

また、上記型ベルト１の蛇行を調整しながら上記型ベルトを回転駆動することによって、型ベルト１に形成される皮膜の蛇行を抑制することができる。

また、上記皮膜を加熱固化した後、上記皮膜を冷却することにより、成形されたシームレスベルトを安全に型ベルトから取り外すことができる。

また、型ベルト１の皮膜塗布面に離型処理が施されているので、容易に成形されたシームレスベルトを型ベルト１から剥離することができる。

また、離型処理の幅方向長さを、上記型ベルト上の皮膜の幅方向長さよりも短くすることにより、皮膜１０の一部は、型ベルトの離型処理が施されていないところにも形成される。これにより、型ベルトの離型処理が施されていないところに形成された皮膜がアンカーとなり、固化時やイミド化時に皮膜１０が収縮するのを抑制することができる。これにより、寸法精度の高いシームレスベルトを成形することおができる。

また、上記型ベルト１として、金属ベルトを用いたことで、繰り返し成形を行った際の寸法変化がすくなく、表面の傷など型として耐久性をあげることができる。これにより、長期な亘って、高品質なシームレスベルトを成形することができる。また、型ベルトの離型処理として、窒化処理、ＰＴＦＥ樹脂を含有したメッキ処理を施すことができ、長期に亘り離型処理部を維持することができる。

上記成形方法で、感光体ベルト、中間転写ベルトまたは定着ベルトを成形することで、感光体ベルト、中間転写ベルトまたは定着ベルトのコストを低減する事ができる。

１：型ベルト
２：駆動ローラ
３：従動ローラ
４：駆動モータ
５：テンション付加機構
５ａ：ピストン
６：変位検知手段
７：溶解樹脂槽
８：塗布装置
９：加熱装置
１０：樹脂皮膜
１１：冷却装置
１２：制御部
１３：シームレスベルト
１００：シームレスベルト成形装置

特開２００６−２５６０９８号公報 特開２００６−３０５９４６号公報

Claims (9)

1. 複数のローラに架設した型ベルトにテンションを加える工程と、
   上記型ベルトを回転駆動させながらシームレスベルトの樹脂材料を塗布して皮膜を形成する工程と、
   上記型ベルトを回転駆動させながら上記皮膜を加熱して固化する工程と、
   上記皮膜が固化した後に上記テンションを除去する工程と、
   上記固化した皮膜を型ベルトから剥離する剥離工程とを有するシームレスベルト成形方法において、
   上記型ベルトを回転駆動させながら上記皮膜を加熱して固化する工程では、上記型ベルトを加熱して上記型ベルト上の皮膜を加熱することを特徴とするシームレスベルト成形方法。
2. 請求項１のシームレスベルト製造方法において、
   上記型ベルトまたは型ベルトを張架する複数のローラのうち一つは磁性体であって、上記型ベルトまたは複数のローラのうち少なくとも一つを、誘導加熱で加熱したことを特徴とするシームレスベルト成形方法。
3. 請求項１または２のシームレスベルト製造方法において、
   上記型ベルトの蛇行を調整しながら上記型ベルトを回転駆動することを特徴とするシームレスベルト成形方法。
4. 請求項１乃至３いずれかのシームレスベルト製造方法において、
   上記皮膜を加熱固化した後、上記皮膜を冷却する工程を有することを特徴とするシームレスベルト成形方法。
5. 請求項１乃至４いずれかのシームレスベルト製造方法において、
   上記型ベルトの皮膜塗布面に離型処理が施されていることを特徴とするシームレスベルト成形方法。
6. 請求項５のシームレスベルト製造方法において、
   離型処理の幅方向長さを、上記型ベルト上の皮膜の幅方向長さよりも短くしたことを特徴とするシームレスベルト成形方法。
7. 請求項１乃至６いずれかのシームレスベルト成形方法において、
   上記型ベルトとして、金属ベルトを用いたことを特徴とするシームレスベルト成形方法。
8. 請求項１乃至７いずれかのシームレスベルト成形方法において、
   上記シームレスベルトが、感光体ベルト、中間転写ベルトまたは定着ベルトであることを特徴とするシームレスベルト成形方法。
9. 複数のローラに架設した型ベルトと、
   上記型ベルトにテンションを加えたり除去したりするテンション付加手段と、
   上記型ベルトを回転駆動させる回転駆動手段と、
   上記型ベルトにシームレスベルトの樹脂材料を塗布して皮膜を形成する材料塗布手段と、
   上記皮膜を加熱する加熱手段とを備えたシームレスベルト成形装置において、
   上記加熱手段は、上記型ベルトを加熱して、上記型ベルトを介して型ベルトに形成した皮膜を加熱することを特徴とするシームレスベルト成形装置。

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