JP3810613B2

JP3810613B2 - 無端ベルト成形用の塗布型及び無端ベルトの成形方法

Info

Publication number: JP3810613B2
Application number: JP2000106866A
Authority: JP
Inventors: 稔松尾
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-04-07
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2020-04-07
Also published as: JP2001287230A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置等に用いられる金属製の無端ベルトに関し、特に、その無端ベルトを遠心成形によって成形する際の塗布型並びにその塗布型を使用した無端ベルトの成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置は、画像形成時の転写紙へのトナー定着に発熱体による加熱で行なっている。
【０００３】
また、近年では、処理速度を高速化する手段として、発熱体の加熱昇温スピードを向上させることが考えられ、その一例として、図４に示すように、駆動ローラ１と従動ローラ２との少なくとも２軸間に無端ベルト３を架設し、この無端ベルト３を回動移動することによってトナーを定着させるベルト定着方式を採用したものが見受けられる。
【０００４】
一方、このような無端ベルト３を成形する方法としては、特開平１１−１７０２８４号公報や特開平１１−３２０５８６号公報に示すように、遠心成形方法を用いたものが知られている。
【０００５】
この遠心成形方法は、図５に示すように、回転する筒状の塗布型４の中に塗布液を注入すると共に高速回転の遠心力でその塗布液の厚さを均一化しつつ乾燥して塗布膜３’を成形した上で、その塗布膜３’硬化して無端ベルト３（図５では見かけ上は塗布膜３’と同一）とし、この状態で塗布型４から剥離する。
【０００６】
そして、このような遠心成形方法によって成形された無端ベルト３は、膜厚の調整が塗布液の注入量で任意に調整することができると同時に塗布液の注入量を必要最小限とし得て材料効率を向上することができ、しかも、塗布型４の内部は閉空間であることから溶剤を除去する際には排気経路に溶剤トラップを設けることで外部に排出される溶剤を効率良く回収することができる等の優れた利点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような遠心成形方法で無端ベルト３を成形した場合、成形後の無端ベルト３が塗布型４に貼り付いて容易に剥離することができないという問題が生じていた。
【０００８】
そこで、塗布型４の金型本体４ａの内面に種々の離型性材質層４ｂ（例えば、ガラスやフッ素樹脂系）を設けて、無端ベルト３の離型性を向上させることが考えられる。
【０００９】
このような離型性材質層４ｂを設けた場合、塗布液を塗布膜３’とする乾燥までは塗布型４の内壁に貼り付いていることで厚さムラ等が発生しない塗布膜３’を得るという利点を有する。
【００１０】
一方、その塗布膜３’の硬化反応段階での加熱では、無端ベルト３に至る前の塗布膜３’にその周縁部から浮きが発生し始め、甚だしい場合には膜全体が浮いてしまい、しかも、その浮いた部分は不均一に収縮して所望の径の無端ベルト３を成形することができなかった。
【００１１】
そこで、その回避策として、一旦指触乾燥レベルにまで乾燥した時点で塗布膜３’を塗布型４から剥離し、その塗布膜３’の内側に円筒形の型を新たに挿入した状態で塗布膜３’を加熱して硬化することで無端ベルト３を得るという方法を採用した。
【００１２】
しかしながら、このような成形方法では、塗布膜３’の乾燥工程と硬化工程とが完全に独立した別作業であることから、作業工程が増えるという基本的な問題が新たに発生するうえ、離型性材質層４ｂと塗布膜３’との間に空気が入ると、その空気が抜け出せないまま変形した無端ベルト３が成形されてしまうという問題も発生した。
【００１３】
なお、離型性材質層４ｂと塗布膜３’との間に空気が入らないようにするために、塗布膜３’の内側に円筒形の型を挿入するためのクリヤランスを大きくした場合には、収縮が不均一となって、無端ベルト３に皺が発生してしまう。
【００１４】
そこで、離型性材質層４ｂを用いた塗布型４で塗布膜３’を形成したまま無端ベルト３まで成形することが望ましいということ、並びに、無端ベルト３の浮きは周縁部から発生するということに注目し、塗布膜３’の乾燥硬化時に周縁部をリングで押さえることで浮きを防止してみた。
【００１５】
この方法は有用な手段であり、塗布膜３’の周縁部を正確に押さえると、そのまま浮きが発生することなく良好な無端ベルト３を得ることができると判明したが、リングが所定の位置に正確にセットされなかったりリングと塗布膜３’との間に隙間が発生すると、塗布膜３’に塗布型４からの浮きが発生することが判明し、リングの設置には細心の注意と熟練とを要し、しかも、安定した一定品質の製品を提供することが困難であった。
【００１６】
本発明は、これらの諸問題等を考慮し、離型性を向上したものでありながら、浮きの発生を防止することができ、しかも、作業工程の煩雑化並びに高熟練化を防止することができる無端ベルトを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
その目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、遠心成形により無端ベルトを形成する無端ベルト成形用の塗布型において、略円筒形状の金型本体内にコロナ帯電装置を設置し、前記金型本体のフッ素系の高離型性材料からなる内壁面に塗布液を塗布して前記金型本体の回転に伴う遠心力によって塗布膜を形成する際に、前記コロナ帯電装置によるコロナ帯電により前記内壁面の表面を低離型特性の親溶剤性に変化させることを要旨とする。
【００１９】
請求項２に記載の無端ベルト成形用の塗布型は、前記コロナ帯電装置の帯電部の長さは前記内壁面の幅よりも短く且つ前記無端ベルトの幅と略一致され、前記内壁面の周縁部は常に疎溶剤性を維持していることを要旨とする。
【００２１】
請求項３に記載の無端ベルトの成形方法は、疎溶剤性に富む略円筒形状の金型本体の内壁面をコロナ帯電によって親溶剤性とした上で前記内壁面に塗布液を塗布し、該塗布液を前記金型本体の回転に伴う遠心力によって塗布膜を形成した後、該塗布膜を硬化させて無端ベルトを成形した上で前記内壁面を疎溶剤性に変化させることを要旨とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の無端ベルト成形用の塗布型の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１（Ａ）において、４０は塗布型である。この塗布型４０は、略円筒形状の金型本体４１と、金型本体４１の内側に位置する内壁面としての離型層４２と、離型層４２内に挿入されるコロナ帯電装置４３とを備えている。
【００２４】
離型層４２は、離型性の高いフッ素樹脂皮膜等から形成され、コロナ帯電装置４３の帯電部４３ａに対向すると共にその帯電によって親溶剤性に変化する塗布液塗布部４２ａと、この塗布液塗布部４２ａの両端（周縁）に位置して撥溶剤性を維持する非帯電部４２ｂとを備えている。
【００２５】
コロナ帯電装置４３は、図１（Ｂ）〜図１（Ｄ）に示すように、離型層４２に当接して回転する図示左右一対のローラ４３ｂと、このローラ４３ｂ間に架設されてローラ４３ｂの回転によって離型層４２との相対位置が固定される軸４３ｃと、軸４３ｃの両端寄りに設けられた取付脚４３ｄと、取付脚４３ｄ間に架設された帯電部４３ａとを備えている。
【００２６】
次に、この塗布型４０を用いた無端ベルト３の成形方法を説明する。
【００２７】
［条件］
良好な無端ベルト３を成形るための条件としては、以下に示すようなものがある。
１．加熱時の膜の浮きはかならず周縁部から始まることから、硬化時の周縁部の浮きを防止すれば良い。
２．周縁部の浮き防止には塗布膜が周縁部領域でのみ密着性があれば良い。
３．塗布膜中央の画像形成領域は画像に影響を及ぼさない平滑面が良い。
４．塗布型との密着性が高いと剥離時に周縁部が極端に折れ曲がるので、塗布膜とは密着性が小さい方が良い。
５．塗布型と塗布膜との密着性は、塗布膜材質や塗布液の塗布型材質との親和性（親溶剤性なら離型性が低く、疎溶剤性なら離型性が高い）の大小が大きく関係しており、剥離が容易なためにはフッ素樹脂等の離型性の高い疎溶剤性の材質が良い。
６．塗布液を塗布した時の塗布型との親和性は小さい方が良いので、離型性の低い親溶剤性の材質が良い。
７．周縁部の浮きが発生しないように濡れが良い親溶剤性の材質が良い。
【００２８】
上述した条件５〜７を同一物質で親溶剤性と疎溶剤性を同時に実現する物質は存在しないものの、ある種の処理を施すことによって両特性を可逆的に発現することができる。
【００２９】
その一つとして、離型性の高いフッ素樹脂（疎溶剤性）は、その表面をコロナ帯電することによって親溶剤性に変化させ、その後放置しておくことによって離型性を回復することができる。
【００３０】
そこで、図１（Ａ）に示すように、このような物質で塗布型４０の離型層４２をフッ素樹脂皮膜で形成して、コロナ帯電した面に塗布液３’を塗布した際には密着性を向上させ、その後の乾燥硬化時には離型性を回復させることで、無端ベルト３の成形過程での浮き防止と成形終了時の離型性を容易に確保することができる。
【００３１】
また、コロナ帯電量を均一にするためには、回転している塗布型４０の内壁面（離型層４２）とチャージャー（帯電部４３ａ）との間の距離を一定間隔に保つことが必要であるため、本実施の形態では離型層４２に塗布型４０の回転に従動回転するローラ４３ｂ（ベアリング）を当接させ、ローラ４３ｂ間に架設された軸４３ｃから帯電部４３ａを吊設して位置を固定している。
【００３２】
この帯電部４３ａでコロナ帯電すると離型層４２の塗布液塗布部４２ａが親溶剤性に変化し、非帯電部４２ｂは撥溶剤性を維持する。
【００３３】
この状態から、図２に示すように、塗布液３’をこの境界付近から塗布していくと、帯電処理を行った塗布液塗布部４２ａでは塗布液３’を馴染ませることができる。
【００３４】
一方、非帯電部４２ｂでは、図３（Ａ）に示すように、塗布液３’の塗布直後は馴染んでいるようであるが、その後には、図３（Ｂ）に示すように、非帯電部４２ｂの高離型性を有する疎溶剤性の特性によって塗布液塗布部４２ａへと押し戻されるように撥じかれると同時に液体の表面張力によって丸くなる。
【００３５】
次により具体的な無端ベルト３の成形方法を説明する。
【００３６】
［実施例］
円筒形のアルミの金型本体４１の内面全域にフッ素樹脂被膜を塗布して離型層４２を形成して塗布型４０を構成した。こうして作成した塗布型４０の内部に、図１（Ａ）で示すコロナ放電装置４３を挿入して−８ｋＶの印加電圧でコロナ放電をして、離型層４２の塗布液塗布部４２ａの帯電電圧を−２ｋＶとした。
【００３７】
次に、この帯電処理した塗布液塗布部４２ａを中心として、予めポリアミド酸であるポリイミド前駆体溶液（東レ社製トレニース井３０００）と導電剤としてカーボンブラックを溶媒ＤＭＡＣに３０％に希釈した溶液を塗布し、高速回転しながら塗布液を均一にした。
【００３８】
その塗布液を塗布した後、回転を続けながら加熱して８０℃で塗布液を乾燥した。その後、塗布型４０の回転を止めて型を取り出し堰止めを取り外して、恒温槽に移し、先ず１００℃で加熱して溶剤の完全除去をおこなったうえ、さらに、３００℃の温度で加熱して完全な硬化をおこなった。
【００３９】
塗布膜３’が充分に硬化した後、冷却して取り出したが、塗布膜３’に浮きはなく、良好に無端ベルト３が成形されていた。
【００４０】
この無端ベルト３の両周縁部縁は、上述したように非帯電部４２ｂの高離型性を有する疎溶剤性の特性によって塗布液塗布部４２ａへと押し戻されるように撥じかれる同時に液体の表面張力によって丸くなっているため、ナイフエッジが入りやすく、ナイフエッジで僅かに浮かし、手で周縁部より剥離したが、剥離はスムーズで剥離跡も残らなかった。また、無端ベルト３の中央は離型層４２ａに接する外表面も光沢を持ち、極めて平滑な面が得られた。
【００４１】
［比較例１］
コロナ帯電をしない非処理のまま（図４参照）塗布型４に塗布液を塗布した。すると、塗布液は型に濡れず（馴染まず）にはじき、回転速度が緩やかであると塗布液は凝集してしまい、加熱硬化処理過程で塗布膜３’が周縁部から浮いてきてしまい、その浮いた塗布膜３’はさらに収縮して良好な無端ベルト３を成形することができなかった。
【００４２】
［比較例２］
実施例１と同様の塗布型４０で、コロナ帯電をチャージャー長さ１００ｍｍの帯電部４３ａで回転する塗布型４０内に少しずつ送り込みながら帯電した。
【００４３】
帯電終了後、帯電部４３ａを引き出した後、塗布液を塗布した。
【００４４】
塗布液は塗布型４０の内壁面に濡れで拡がっていったが、拡がり方にムラが生じ、回転速度が緩やかであると塗布液は部分的に凝集してしまい、周縁部にムラがあると加熱硬化処理時に周縁部から塗布膜３’が浮き、浮いた塗布膜３’はさらに収縮して良好な無端ベルト３を成形することができなかった。
【００４５】
このように、もともとは高離型性の離型層４２の塗布液塗布部４２ａを均一にコロナ帯電処理することによって、無端ベルト３の周縁部間に略一致幅の塗布液塗布部４２ａを低離型性の親溶剤性とし、無端ベルト３の周縁部よりも外側に位置する離型層４２の周縁部は高離型性の疎溶剤性を維持することで塗布膜３’から無端ベルト３へと成形する過程での浮きを防止し、無端ベルト３を成形した後には塗布液塗布部４２ａの高離型性に復帰させることで剥離性の良い塗布型４０とするとができる。
【００４６】
そして、成形後の無端ベルト３は、その周縁部を切り落として所定の寸法として使用される。また、このような遠心成形方法で成形された無端ベルト３をリコー社製フルカラー複写機に搭載して画像を評価した。
【００４７】
その結果、上記実施例で成形された無端ベルト３は、常に表面がなめらかで、画像も良好（トナー定着良好）であった。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明にあっては、遠心成形により無端ベルトを形成する無端ベルト成形用の塗布型において、略円筒形状の金型本体内にコロナ帯電装置を設置し、前記金型本体のフッ素系の高離型性材料からなる内壁面に塗布液を塗布して前記金型本体の回転に伴う遠心力によって塗布膜を形成する際に、前記コロナ帯電装置によるコロナ帯電により前記内壁面の表面を低離型特性の親溶剤性に変化させることにより、遠心成形による無端ベルトの成形では硬化処理までの塗布型からの浮き防止と硬化処理後の無端ベルトの剥離の容易性とを向上することができる。
【００５０】
請求項２に記載の無端ベルトの成形用の塗布型は、前記コロナ帯電装置の帯電部の長さは前記内壁面の幅よりも短く且つ前記無端ベルトの幅と略一致され、前記内壁面の周縁部常に疎溶剤性を維持していることにより、塗布液塗布後の無端ベルト周縁部に相当する部位の剥離性を向上することができる。
【００５２】
請求項３に記載の無端ベルトの成形方法は、疎溶剤性に富む略円筒形状の金型本体の内壁面をコロナ帯電によって親溶剤性とした上で前記内壁面に塗布液を塗布し、該塗布液を前記金型本体の回転に伴う遠心力によって塗布膜を形成した後、該塗布膜を硬化させて無端ベルトを成形した上で前記内壁面を疎溶剤性に変化させることにより、コロナ帯電処理をしたフッ素系材質の高離型性層を無端ベルト成形に用いることで浮きが無く、かつ容易に剥離することができるので良好な無端ベルトを成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に関わる無端ベルト成形用の塗布型を示し、（Ａ）は塗布型の縦断面図、（Ｂ）は塗布型の要部の拡大断面図、（Ｃ）は図１（Ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、（Ｄ）は図１（Ｂ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２】同じく、塗布膜成形状態の塗布型の断面図である。
【図３】同じく、（Ａ）は塗布液を塗布した直後の塗布型周縁部の拡大断面図、（Ｂ）は塗布液を塗布した後の塗布型周縁部の拡大断面図である。
【図４】定着装置の要部の斜視図である。
【図５】従来の無端ベルト成形用の塗布型の断面図である。
【符号の説明】
３…無端ベルト
３’…塗布膜
４０…塗布型
４１…金型本体
４２…離型層
４２ａ…塗布液塗布部
４２ｂ…非帯電部
４３…コロナ帯電装置

Claims

遠心成形により無端ベルトを形成する無端ベルト成形用の塗布型において、略円筒形状の金型本体内にコロナ帯電装置を設置し、前記金型本体のフッ素系の高離型性材料からなる内壁面に塗布液を塗布して前記金型本体の回転に伴う遠心力によって塗布膜を形成する際に、前記コロナ帯電装置によるコロナ帯電により前記内壁面の表面を低離型特性の親溶剤性に変化させることを特徴とする無端ベルト成形用の塗布型。
前記コロナ帯電装置の帯電部の長さは前記内壁面の幅よりも短く且つ前記無端ベルトの幅と略一致され、前記内壁面の周縁部は常に疎溶剤性を維持していることを特徴とする請求項１に記載の無端ベルト成形用の塗布型。
疎溶剤性に富む略円筒形状の金型本体の内壁面をコロナ帯電によって親溶剤性とした上で前記内壁面に塗布液を塗布し、該塗布液を前記金型本体の回転に伴う遠心力によって塗布膜を形成した後、該塗布膜を硬化させて無端ベルトを成形した上で前記内壁面を疎溶剤性に変化させることを特徴とする無端ベルトの成形方法。