JP4614384B2 - 塗工方法及びベルト部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複写機やファクシミリ等のＯＡ機器において定着、加圧、帯電、転写、現像等に使用される円筒部材内面への塗工方法及びベルト部材の製造方法に関する。

従来の円筒部材内面への塗工は、円筒部材の内面にスプレーガンを挿入し、円筒部材もしくはスプレーガンを回転させながら軸方向に移動させ、スプレーするスプレー法がある。

更に、塗工液中に浸漬した後に引き上げるディップ法や、特に内面だけに塗工したい場合などは，垂直に保持した円筒部材内に塗工液を導入充填し、その後、塗工液を一定速度で排出する方法（例えば特許文献１参照）もある。また上記の方法以外にも、円筒部材を高速で回転させ、内側に塗工液を導入し内面に遠心力で張り付かせながら塗工を行う手法（例えば特許文献２参照）が知られている。

しかしながら、従来の、スプレー法やディップ法又は特許文献１の開示されている液面を移動による内面塗工方法は、塗工液粘度に制限があり、粘度が１Ｐａ・ｓ以上の高粘度の塗工液を直接均一に塗工する事は困難な場合があった。

スプレーにおいては霧化する関係上粘度を、材料の特性にも寄るが一般に０．１Ｐａ・ｓ以下に下げなければならず、溶媒により希釈しなければならない。このため固形分比率が下がる為、非常に薄く塗工する場合は均一に塗れるが、ある程度の厚さが必要な場合は薄塗りを数回行ったり、その間に乾燥工程を入れなければならなかったりと非常に手間がかかってしまう場合あるという問題があった。

ディップ又は液面の移動による方法は、粘度が高いままであると塗工量を調整することは困難であり、特に乾燥のしづらい溶媒等を用いている場合、塗工中の液ダレの問題も有り所望の膜厚みを均一に得ることは難しかった。

また特許文献２に開示されている遠心力を用いる内面塗工方法は、部材を高速回転させるため部材自身に制約があり、装置的も大きく複雑な物となってしまう。また遠心力は回転半径に比例する為、内径の大きな円筒部材では回転数は少なくてもよいが、内径の小さい円筒部材では回転数を大きくしなければならなかった。円筒部材の剛性が不足する場合、所望の回転数まで回転数をあげることができない場合があった。

また塗工の際の円筒部材の保持方法であるが、円筒部材が十分な剛性を持っていれば、円筒部材自身を保持することにより保持精度を出すことが可能であるが、可とう性部材からなる、例えば、ベルト状の部材の場合は、遠心力を用いる塗工方法の場合、内面を固定することは出来ない。このような可とう性の円筒部財の場合、精度よく内径が加工されたパイプ状の保持治具にその外面を真空引き等により吸着しその形状を矯正して保持する必要がある。このために、保持装置が非常に複雑な物になってしまう。更に、ベルトの形状次第では固定が困難な場合もあった。

更に、高精度に固定した保持部材を装置上に高精度に固定してさらに高精度に相対移動させなければならなくなるので、高精度の装置が必要となってしまう。
特開２００１−３４１２３１号公報 特開平１１−２６８０５８号公報

本発明は、簡便な装置により高粘度の塗工液でも円筒部材内面に塗工液を直接塗布し、良好かつ均一な塗工膜を形成することのできる塗工装置および塗工方法提供するものである。

特に、可とう性を有するベルト状の円筒部材でも、簡便な装置で、可とう性を有するベルト状の円筒部材の内面に塗工液を直接塗布して良好かつ均一な塗工膜を形成するものである。更に、円筒部材を複雑、且つ、高精度な固定装置を用いず、製造することが可能となる。

また、本発明の内面塗工装置でベルト部材の内面に塗工液を塗工することによって、容易に均一な塗工膜を製造でき、且つ、十分な初期ベルト摺動性、および耐久時においても駆動トルクの上昇の少ない良好な性能を持つ定着用ベルトを提供することができる。

本発明の塗工方法は、可とう性の円筒形状の金属ベルトの内面に同軸に塗工ヘッドを配して該金属ベルト内面に塗工液を塗工する塗工方法であって、
該塗工ヘッドは、外周囲に、該金属ベルトの軸方向に垂直なスリットを有し、該スリットから該塗工液を、該スリットの端部で該金属ベルトの内面に該塗工液が接するように供給し、かつ、該金属ベルトと該塗工ヘッドとを軸方向に移動させることで該金属ベルトの内面に該塗工液を塗工する工程を有し、
該塗工液を塗工する工程は、
該塗工ヘッドとして、該金属ベルトの内径よりも大きい最外径を有している塗工ヘッドを用い、該金属ベルトを拡張させ、該金属ベルトの変形を矯正しつつ該塗工液を塗工する工程を含むことを特徴とする。
また、本発明のベルト部材の製造方法は、可とう性のある円筒部材と、該円筒部材の内面に形成された樹脂の皮膜とを有しているベルト部材の製造方法であって、
上記の塗工方法により、可とう性の円筒形状の金属ベルトの内面に樹脂を含む塗工液を塗工して該樹脂の皮膜を形成する工程を有することを特徴とする。

本発明は、円筒部材内面を塗工する塗工ヘッドは、円筒体の内面と相似した円柱形状をし、スリットを該円柱の軸と垂直な面に形成し、スリットから塗工液を供給する構造である。円筒体の内面と同軸上に円柱形の塗工ヘッドを配し、スリットから均一に塗工液を円筒部材の内面に供給し、塗工ヘッドと円筒部材とを同軸の軸方向に移動させることで、円筒部材の内面に均一な膜厚で塗工液を塗工することができる。

塗工ヘッドの直径は、円筒部材の内部を移動可能な寸法であることが好ましく、このために、塗工ヘッドは、最大の部位の直径が円筒部材の内径よりも小さいことが好ましい。

図７は塗工ヘッドと円筒部材との関係を示す模式的断面図である。

円筒部材４と塗工ヘッド２とは同軸に配されているので、塗工時に塗工ヘッド２と円筒部材４は均一な間隙２４を保った状態で矢印２５の方向に相対的に移動する。塗工液は矢印２５の塗工ヘッドの中心部から円筒部材４の内面に供給される。図７（ａ）ではスリットの上面２０の直径と下面２１とは同一の直径になっている。この状態では、塗工時の塗工液の膜厚は、間隙２４よりも厚くすることができない。塗工時の膜厚が厚い場合、円筒部材内面に塗工された塗工液の液ダレにより塗工ヘッドが汚染されてします場合がある。図７（ｂ）は、スリットの上面２０の直径を下面２１の直径よりも小さくしたものである。スリットの上面２０と下面２１とに間隙２３が形成されている。間隙２３を設けることで間隙２４を塗工ヘッドが円筒部材内面に摺動自在に動ける限界の寸法まで小さくしても、スリットの上面２０の位置で円筒部材との間隙を大きく取れるので、塗工膜厚が厚くなっても特に問題が生じることがない。

図７（ｂ）の場合、間隙２４を、塗工液が液ダレにより間隙２４に回り込まない寸法にしておけば、塗工ヘッドが汚染されることもない。

スリットの幅２７は、塗工を均一に行なうためには均一であることが好ましいが、塗工液の粘度が高くなれば大きくする必要があるが、上限は特に制限されるものではないが１０００μｍ以下であることが好ましい。

スリットが塗工液によって埋まっていない場合、その部分に気泡等がたまり、その部分が空洞となる。このような空洞が生じるとそこから先がスジとなったり、液の出方が不均一になる。本発明におけるスリットは、貯めた液を塗る場合には、多くぬれすぎた分を掻き落す機能を持っている。定量供給の場合は、材料粘度を利用し供給分を全て強制的に塗りつけることができる。

円筒本体とスリットとの間隙２４は、塗工膜厚みの１００〜１５０％にすることが好ましい。

塗工液は、塗工ヘッド内に必要な量の塗工液を充填し、塗工ヘッドに形成された流路を介してスリット部に供給しても、塗工ヘッドの下面から例えば電動ポンプを用いて供給しても良い。塗工ヘッドの外部から塗工液を供給する場合、常に一定の塗工液を供給する必要がある。通常の電動ポンプでも良いが、電動ポンプの場合微小時間では脈動が観測されるポンプよりも、シリンダポンプのような微小時間であっても脈動を生じないポンプを使うことが好ましい。

塗工ヘッドと円筒部材とを同軸に沿って移動するためには、少なくとも円筒部材の一端を固定し、円筒部材と塗工ヘッドと相対的に軸方向に移動することで達成でき、円筒部材あるいは塗工ヘッドを移動させても良いし、円筒部材と塗工ヘッドとを同時に移動させても良いことは言うまでも無いが、円筒部材あるいは塗工ヘッドのいずれか一方を移動させる方が、装置構成が簡単にできるので好ましい。同軸の軸は垂直、水平あるいは傾斜のいずれでも構成することは可能であるが、スリットが水平面に対し水平になる方が塗工膜厚を均等にできるので同軸が水平面に対して垂直になるように配することが好ましい。同軸を水平面に対し垂直になるように配すると、塗工膜厚の均一化以外に、塗工後の円筒部材の移動等も簡単な構成の装置で行なえるという効果も生じる。

図８は、円筒部材の保持部の構成を示す拡大図である。保持部であるワークハンド５は、取付けガイド５１と取付ガイド５１の嵌めた円筒部材をコレットチャック５２で挟み込み、固定板５３により円筒部材をワークハンド５から脱落しないように固定保持する。

この構造の場合、取付けガイド５１の外面だけ精度よく作っておけば可とう性の部材であっても端部だけ矯正しつつ精度よく簡単に保持できる。

本発明の塗工ヘッドは、円筒部材が可とう性部材であっても、塗工ヘッドの最外径を円筒部材内径より若干小さくしているので、円筒部材が塗工ヘッド最外面形状に倣いこれに沿わせて相対的に移動させることにより円筒部材形状が塗工ヘッドに形状が矯正された状態で内面塗工を行うことができる。

図７（ｂ）のようにスリットの下面が塗工ヘッドの最も広い部分の端部に位置している場合、円筒部材の形状及び塗工ヘッドとの相対的な位置が矯正された状態で塗工されるので塗工液を均一に塗工することが可能となる。

円筒部材と塗工ヘッドとの間には間隙が設けられているが、円筒部材の寸法が大きく、且つ、剛性が高い場合は問題がないが、円筒部材の内径が小さくなる、あるいは、材料が可とう性の材料で構成された円筒部材の場合、円筒部材の変形により塗工ヘッドと接触する場合も考えられる。発明の塗工ヘッドは、上述したように、塗工ヘッドにより円筒部材の変形や位置ずれを矯正しながら塗工することが可能であるが、塗工ヘッドと円筒部材との間隙に流体を導入することにより更なる改善効果を得ることができる。

塗工ヘッドのスリット部の下部に流体を供給する流体を供給する導入口を形成し、流体を供給することで円筒部材と塗工ヘッドとの間隙に流体を充填し、流体を介在させて塗工ヘッドを円筒部材内で移動させることで、塗工ヘッドと円筒部材の内面との摩擦を減らすことができる。

一方、流体がスリット部に回り込むと塗工膜厚の均一性を阻害するので、流体を供給する場合、流体の導入口とスリットとの間に、シール部を設けることが好ましい。

図９は、図５のスリット部２ｃ１の要部拡大図である。塗工ヘッド２ｃの本体の径が円筒部材４の内径よりも大きい場合でも、スリット下面２１の上部に面取り部が形成されている。面取り部の直径が円筒部材の内径（Ｒ１）よりも小さければ、面取り部の外径が円筒部材４の内径よりも小さいので、円筒部材は、スリット下面の面取り部までは被せることができる。その後、塗工ヘッドに強制的に押し込むことで達成できる。この際塗工ヘッドの直径が円筒部材の内径と同一になる部分から吹き出し部２ｃ３の下面までの距離が大きいと押し込むことが困難になるのでこの距離は３ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以下であることがより好ましい。

円筒部材の材料および厚みによる強度（弾性率）で大きく膨らまし代の範囲が変わるが、ステンレス鋼・ニッケル電鋳材等の定着ローラ等で使用する金属基材においてはそのほとんどが厚み３０〜２００μｍ、でありこの範囲では、通常の生産ラインでよく使われているエアー圧０．７ＭＰａ（ＭＡＸ）の範囲では１００μｍが大体の上限となるので、スリット下面２１の外径（Ｒ２）が円筒部材４の内径（Ｒ１）の関係が、Ｒ２−Ｒ１≦１００μｍの関係であれば本発明の塗工方法を適用することができる。

１００μｍを超えた場合でもエアー圧力を上げることで円筒部材を塗工ヘッドに嵌め合わせることは可能であるが、膨らませすぎると変形が戻らなくなる場合があるので１００μｍ程度が好ましい範囲である。

更に、本発明は、電子写真装置でトナーを被記録媒体に定着させるために用いられる定着用ベルトの内面の塗工に適している。

複写機やファクシミリ・ＬＢＰ等の電子写真装置で使用される定着用ベルトは、近年その画質および定着性もしくはオンデマンド性の要求から樹脂もしくは金属ベルトの上に薄肉のシリコーンゴムをコートしたもの、もしくは、さらにその上にフッ素樹脂チューブを被覆する、あるいはコーティングしたものが考案されている。

加圧ローラと定着ベルトにより紙・ＯＨＴ（Ｏｖｅｒｈｅａｄ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｉｅｓ （ＯＨＴ）：ＯＨＰ用紙）等を挟持搬送し熱と圧をかけることにより紙・ＯＨＴ等の上にトナーを定着させる定着装置、特に加圧ローラ駆動に寄るものにおいては，定着性および画像むら等の問題のほかにその構成上定着ベルト内面の加圧部材に対する摺動性は、初期特性と耐久性とが要求される。これは十分な初期の摺動性が得られないと定着装置の駆動トルクが大きくなりすぎて、安定して被記録材を搬送できない。また初期特性が良くても耐久時に内面削れ等により摺動性が悪化するとやはり駆動トルクが上昇し使用できなくなってしまうからである。このため金属ベルトの内面に数μｍから数十μｍの均一な樹脂の皮膜が必要となっている。

本発明の塗工方法を用いると、金属ベルトの内面にポリイミドの原材料であるワニスを高粘度の状態で数μｍから数十μｍの肉厚で均一に塗工できるため、本発明の塗工方法は、このような内面に摺動のための樹脂層を持つ定着用ベルトの内面塗工に適している。

なお、本発明の塗工方法は、上記のような定着用ベルトに限定されること無く、複写機やファクシミリ等のＯＡ機器で定着、加圧、帯電、転写、現像等に使用される円筒部材・ベルトおよびチューブに応用可能であり、他にもベルトの内面に高粘度の塗工液を薄層でかつ均一に直接塗工する場合にも使用できることはいうまでもない。

次に、参考例及び実施例について図面を参照して説明する。

（第１の参考例）
図１は、第１の参考例の塗工方法が適用された装置を示す概略図である。図２は、図１に示される塗工ヘッドの断面を示す図である。

図１に示す本参考例の塗工装置は、基盤１上に支柱８１、８２が形成されている。塗工ヘッド２ａは、支柱８１上に塗工ヘッド２ａが固定されている。支柱８２には、円筒部材４を保持するワークハンド５がワーク移動装置６に形成されている。支柱８２上に設けられたモータによりワーク移動装置６は、上下に移動することができ、ワーク移動装置の形成されたワークハンド５もワーク移動装置６の移動により上下に移動することができる。

ワークハンド５には、被塗工物である円筒部材４が、該円筒部材の円筒の軸とワークハンド５の移動軸とが平行になるように保持されている。

図２は塗工ヘッド２ａの詳細な部分拡大図である。支柱８１に固定されている塗工ヘッド２ａは、外側面が塗工する際に移動する円筒部材４と接触しないようにする必要があり、円柱の形状で円柱の軸が基盤１に対して垂直になるように固定されている。

本参考例では、ワークハンド５を上下動可能な構造としているが、塗工ヘッド２ａを上下動可能な構造とすることができることは言うまでもない。

本参考例の塗工ヘッド２ａは、塗工液３を塗工ヘッド２ａ内に貯えておき、貯えた塗工液３により円筒部材４の内面の塗工を行なうものである。

塗工ヘッド２ａの中心部に形成された液貯め部２ａ５は、底部に塗工液３を塗工ヘッド２ａの外周に移動させる開口２ａ２が形成されている。開口２ａ２から移動した塗工液３を塗工ヘッド２ａの上部に移動させるために開口２ａ２の端部には塗工液導入溝２ａ３が設けられている。塗工ヘッド２ａの上部に移動した塗工液３を円筒部材４の内面に塗工するために塗工ヘッド２ａの上部には塗工ヘッド２ａの外周囲に円柱の軸と直行するスリット２ａ１が形成されている。詳細は後述するが、スリット部の下面の直径は上面の直径よりも大きく形成されている。

スリット部２ａ１には、円筒部材４の内面に余分に塗工され戻ってくる塗工液３を液貯め部２ａ５に戻すための排出口２ａ４が形成されている。

塗工液３を円筒部材４の内面に均一の塗工するためには、スリット部２ａ１から均等に塗工液３が供給される必要があり、スリット部２ａ１の間隔と上面の直径及び下面の直径との差を所望の寸法にする必要がある。この点の詳細は後述する。

詳細な説明は後述の塗工工程の説明で行なうが、被塗工物である円筒部材４は、塗工ヘッド２ａの円柱の軸方向と円筒部材の軸との方向を、ワークハンド５がワーク移動装置６によって上下動される際の移動軸と平行になるように塗工ヘッド２ａを覆うように保持されている。

塗工液３は、塗工する前にワークヘッドを下降させ、液貯め部２ａ５からその都度供給した。

塗工する際には、円筒部材４を塗工ヘッド２の外周に沿って移動させるので、ワークハンド５は塗工ヘッド２ａに余計な負荷がかからないように水平方向に遊びを設けてある。

本参考例においては、円筒部材４は、内径が、φ３４ｍｍで厚みが、５００μｍ、長さが３００ｍｍのＮｉパイプを用いた。塗工液３は、液粘度が５Ｐａ・ｓのポリイミド・ワニス（宇部興産（株）製、商品名：ＵワニスＳ）を用いて、２０μｍのポリイミド膜を形成できるように塗工した。

このワニスは固形分が約２０％である為、２０μｍの膜厚みを得る為に厚さ１００μｍの塗工を行った。塗工液３の液粘度は室温でＢ型粘度計によって測定した。

また塗工ヘッド２ａのスリット部分２ａ１の外径は、１００μｍの厚さで塗工するため、円筒部材内面と１２０μｍの間隔を維持できるようにφ３３．７６ｍｍとした。また塗工ヘッド２ａの最外面の寸法は円筒部材４と摺動自在となるようにφ３３．９８ｍｍとした。

塗工ヘッドの最外面の寸法は、スリット部の下面の寸法と同一で、円筒部材と摺動自在とするために円筒部材の内径よりも２０小さくしておくことが好ましい。又、円筒部材の内径よりも６０μｍ小さくしておけば、塗工液が液ダレしてしまうことはない。

塗工ヘッドの最外面と円筒部材の内径の間隔２４は、１０μｍから３０μｍが好ましい。スリットの間隔２３は塗工液を内面に所望の厚みで塗りつけるため塗工厚み≦間隙２３≦塗工膜厚＊１．５が好ましい。本参考例では１００≦スリット間隔２３≦１５０である為１２０μｍを選択した。

円筒部材４を塗工ヘッド２ａの最外面に沿って移動させる構成であるため、ワークハンド５は塗工ヘッド２ａに余計な負荷がかからないように水平方向に遊びを設けてあるが、塗工ヘッド２ａと円筒部材４がほぼ同軸になるように調整した。

本参考例では塗工ヘッド最外径は円筒部材内径より約２０μｍ小さくなっている為円筒部材は塗工ヘッドに沿って容易に被覆されていく。塗工液の供給後ワークハンド５を移動速度１０ｍｍ／ｓｅｃで上昇させることで円筒部材４の内面への塗工液３の塗工を行った。

上昇速度による減圧状態で塗工液はワーク内面に供給されるので、この時の量はあくまで過剰であり上のスリットで余分量を掻き落し膜厚を調整する。このためスリット部分の外径は上記の寸法であることが好ましい。又、上昇速度はスリットの部分に液が必要量以上に供給されれば良く、速度を上げるほど供給量は増加する。

液貯め部への塗工液の供給量は、塗膜３１の必要な量とほぼ同じにしてある。このような条件で塗工を行ったところ、円筒部材は塗工ヘッド２ａに沿って移動し塗工液はスリットを通して内面に均一に塗り付けられ、また約３０秒で塗工が終り直ぐに次の乾燥工程に円筒部材を持っていける為円筒部材軸方向での液ダレがほとんど発生しなかった。塗工後１８０℃に設定した熱風循環乾燥機で約１０分乾燥後３００℃で約２０分の焼成を行いポリイミドの膜を得た。この際の塗膜の厚みは２０±１０μｍに押えることが出来た。
（第２の参考例）
図３は、第２の参考例の塗工方法が適用された装置を示す概略図である。図４は、図２に示される塗工ヘッドの断面を示す図である。

本参考例では、塗工液３の塗工ヘッドへの供給を、塗工前に液貯め部に蓄積するのではなく、塗工時に塗工ヘッド２ｂの下面から一定速度で供給するようにした。

図３で、円筒部材の保持及び移動のための構成は図１と同じであるので説明は省略する。尚、図３の塗工ヘッド２は、第２の参考例では、図４に示される塗工ヘッド２ｂが配置され、後述の第１の実施例では、塗工ヘッド２ｃを配置することができる。

塗工ヘッド２ｂは、支柱８１に固定され、支柱８３上に設けられたモータ１１により駆動されるシリンダポンプ１０に塗工液が塗工液を搬送する液搬送チューブ９を介し支柱８１内に設けられた塗工液３の導入孔からは塗工ヘッド２ｂに供給される。

シリンダポンプ１０は、定量（単位時間当たりの量が一定）の塗布液を吐出可能な電動式のものであり、そのシリンダポンプ１０からチューブ９を通して塗工ヘッド２ｂに塗工液３が供給される。シリンダポンプ１０は、送り出す液の脈動が起きないため、安定した吐出が可能である。

塗工ヘッド２ｂはステンレス製の円柱状の形状をしている。基盤１上に形成された支柱８１上に、円柱の軸が垂直になるように固定されている。

塗工ヘッド２ｂは、円筒部材４内面との間で塗工液３の塗りつけ量を調整するための周方向に形成された均一なスリット部分２ｂ１を有し、塗工液３はヘッド下部の開口部２ｂ２から供給され、スリット部へ液を円周方向に均等に分配する為のリング状の液貯め部分２ｂ３を介してスリット部分２ｂ１へ供給される。

塗工液３の供給は塗り付け量分だけとなっており供給された塗工液３はスリットにより全て円筒部材４内面に塗りつけられることとなる。これにより円筒部材４の内面に一定量の塗工膜３１が均一に形成される。

塗工液の塗工ヘッドへの供給量は、塗工液の粘度、円筒部材寸法、円筒部材の移動速度等により変化するので所望の厚さを得る塗工液の供給量を決定する必要がある。

本参考例も、第１の参考例と同様の円筒部材・塗工液を用いて厚さ２０μｍの膜厚を得る為に厚さ１００μｍの塗工を行った。

本参考例の塗工ヘッド２ｂも第１の参考例の塗工ヘッド２ａと同様に、スリット部分２ｂ１の外径は、円筒部材内面と１２０μｍの間隙を形成できるようにφ３３．７６ｍｍとし、最外面の寸法は円筒部材４と摺動自在となるようにφ３３．９８ｍｍとした。

第１の参考例と同様に円筒部材４を塗工ヘッド２ｂの最外面に沿って移動させる構成であるため、ワークハンド５は塗工ヘッド２ｂに余計な負荷がかからないように水平方向に遊びを設けてあるが、塗工ヘッド２ｂと円筒部材４がほぼ同軸になるように調整した。

塗工は、ワークハンド５を移動速度１０ｍｍ／ｓｅｃにあわせ、塗工液を１０²ｍｍ³／ｓの一定速度で塗工ヘッド２ｂに供給した。このような条件で塗工を行ったところ第１の参考例と同様に円筒部材は塗工ヘッド２ｂに沿って移動し塗工液はスリットを通して内面に均一に塗り付けられ、また約３０秒で塗工が終り直ぐに次の乾燥工程に円筒部材を持っていける為円筒部材軸方向での液ダレがほとんど発生しなかった。塗工後１８０℃に設定した熱風循環乾燥機で約１０分乾燥後３００℃で約２０分の焼成を行いポリイミドの膜を得た。この際の塗膜の厚みは２０±１０μｍに押えることが出来た。しかも塗工終了時に塗工ヘッドの周囲への塗工液の付着がほとんどないため、クリーニング無に繰り返し塗工することが出来た。
（第１の実施例）
本発明の第１の実施例の塗工ヘッドである。

第１及び第２の参考例の塗工装置は円筒部材の厚さが５００μｍのＮｉパイプを用いたので比較的剛性が高い円筒部材であるが、厚さが５０μｍに薄くなるとＮｉパイプであっても可とう性が生じてくる。本実施例は可とう性のある円筒部材に適用可能な塗工ヘッドである。

図５は、本実施例の塗工ヘッドの断面を示す図である。塗工ヘッド２ｃは、流体を流している点を除き第２の参考例で説明した塗工ヘッド２ｂと同様の構成をしている。塗工ヘッド２ｂと同じ部分には同一番号を付与している。

塗工ヘッド２ｃは、塗工液３をヘッドに導入する導入孔の外周囲から流体を塗工ヘッド２ｃへ供給する。供給された流体は、塗工ヘッド２ｃに設けられたスリット部２ｂ３よりも下面の外周囲にスリット部２ｂ３に平行して設けられた流体の吹き出し口２ｃ３から射出される。スリット部２ｃ３と流体の噴出し口２ｃ３との間にヘッドの側面にスリット部と平行してシール部２ｃ４が形成されている。シール部２ｃ４は、流体の噴出し口２ｃ４から射出された流体がスリット部２ｂ１に廻りこむ事防止するためのもので円筒部材と隙間なく接触して射出された流体がスリット部２ｂ１に漏れないようにするために、弾性を持った材料で、且つ、塗工ヘッド２ｃの直径及び円筒部材４の直径よりも大きいことが好ましい。

また流体のスリット側への漏れを防ぐ為シール部材２ｃ４が取付けられている本実施例ではシリコーンゴム製のものを用いた。

流体を均一円筒部材４との間に均一に流体を充填するために均等の間隔で複数の流体の吹き出し口２ｃ３設けることが好ましい。噴出し口の寸法はその部分の円筒部材が変形しない程度であれば良くφ1.5ｍｍ以下が好ましい。噴出し口の個数は周方向の流れのばらつきを減らす為３個以上が好ましい。

流体としては塗工液と反応しない材料で液体であっても特に問題はないが、気体を使うほうが使用後の廃材にならないので気体を使うほうが好ましい。気体としては、環境に影響がなく、使用時に危険のない気体であれば特に問題はないが、空気あるいは窒素のようなガスを、エアーフィルター等を用い塵埃を除去した後、乾燥した乾燥空気あるいは乾燥窒素を用いることが好ましい。

本実施例では流体として乾燥空気を用いた。乾燥空気は、周方向に４箇所均等に設けられた寸法がφ1ｍｍの噴出し口から塗工ヘッド２ｃと円筒部材４との間隙に供給された。

また流体のスリット側への漏れを防ぐ為シール部材２ｃ４が取付けられている。本実施例ではシリコーンゴム製のものを用いた。

シール部２ｃ４は、円筒部材の最外面の寸法と略同一の寸法であることが好ましい。シール部材はゴム製であるため円筒部材内面と塗工ヘッドの微小な隙間を埋めて塗工部分へのエアーの回り込みを防ぐことが可能となる。
本実施例の塗工ヘッド２ｃのスリット部分２ｃ１の外径は円筒部材内面と１2０μｍの間隙を形成できるようにφ３３．７6ｍｍとした。また最外面の寸法は円筒部材４を拡張矯正することができるようにφ３４．０２ｍｍとした。

円筒部材４を塗工ヘッド２ｃの最外面に拡張し沿わす形で上下に移動させる構成であるため、ワークハンド５は塗工ヘッド２ｃに余計な負荷がかからないように水平方向に遊びを設けてあるが、塗工ヘッド２ｃと円筒部材４がほぼ同軸であるように調整した。

本実施例においては、可とう性を持つ円筒部材４として、内径がφ３４ｍｍ、厚さ５０μｍ、長さ３００ｍｍのＮｉ電鋳ベルトを用いた。

図４に示す、空気を流す塗工ヘッドを用いた以外は第２の参考例と同様に塗工を行なった。

尚、乾燥空気は、０．４ＭＰａで、流量１Ｌ/ｍｉｎ.を塗工ヘッド２ｃに供給した。

本来ベルト内径より塗工ヘッド部材外径のほうが大きいため入らないはずであるが、吹き出し口２ｃ３より０．４ＭＰａの乾燥空気を導入したところ、５０μｍの金属ベルトの弾性により塗工ヘッド最外面とベルト内面との界面に摺動層としての非常に薄い空気層が形成され被覆およびベルトの移動が非常にスムーズにできるようになった。また空気層はベルトの材質と厚みおよび導入圧により調整でき本実施例においては１μｍ程度となり精度自身に大きく影響を与える物ではない。また導入された乾燥空気はシール部材２ｃ４によりスリット方向へ流れ込まず塗工への影響はなかった。

このような状態で第２の参考例と同様に塗工を行ったところ、ベルトは塗工ヘッドに沿って矯正されつつ塗工が行え、塗工液はスリットを通してベルト内面に均一に塗り付けられ、また約３０秒で塗工が終り直ぐに次の乾燥工程に円筒部材を持っていける為円筒部材軸方向での液ダレがほとんど発生しなかった。塗工後１８０℃に設定した熱風循環乾燥機で約１０分乾燥後３００℃で約２０分の焼成を行いポリイミドの膜を得た。この際の塗膜の厚みは２０±１０μｍに押えることが出来た。しかも塗工終了時に塗工ヘッドの周囲への塗工液の付着がほとんどないため、クリーニング無に繰り返し塗工することが出来た。
（第２の実施例）
図６は、本発明の第１の実施例の塗工方法により製作された定着用ベルトの断面図である。

本実施例では、本発明の効果を検証するために次のように高粘度塗布液の塗布を行い、定着用ベルトを作製した。

第１の実施例の塗工方法により、ベルト内径がφ３４ｍｍ、厚み５０μｍ、長さが３００ｍｍのＮｉ電鋳ベルト１４の内面に液粘度が５Ｐａ・ｓのポリイミド・ワニス（宇部興産、商品名：ワニスＳ）を用いて、２０μｍのポリイミド膜を形成できるように塗工した。このワニスは固形分が約２０％である為２０μｍの膜厚みを得る為に厚さ１００μｍの塗工を行った。

塗工液３の液粘度は室温でＢ型粘度計によって測定した。

本実施例ではＮｉ電鋳ベルト１４の内面を有機溶剤を用いて洗浄しその内面に第１の実施例と全く同様に塗工をおこなった。ベルトは塗工ヘッドに沿って矯正されつつ塗工を行った。塗工液はスリットを通してベルト内面に均一に塗り付けられ、また約３０秒で塗工が終り直ぐに次の乾燥工程に円筒部材を搬送することができた。乾燥工程を塗工後直ぐに行えるので、円筒部材軸方向での液ダレがほとんど発生しなかった。

乾燥は、１８０℃に設定した熱風循環乾燥機で約１０分乾燥後、更に、２２０℃で約６０分の焼成を行った。イミド化率はおおよそ８５％であるポリイミドの膜が形成できた。得られた塗膜の厚みは、２０±１０μｍに押えることが出来、塗工終了時に塗工ヘッドの周囲への塗工液の付着がほとんどないため、クリーニング無に繰り返し塗工することが出来た。

この内面にポリイミド１７の成膜されたＮｉ電鋳ベルト１４、に東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のＬＴＶシリコーンゴム材料を３００μｍの厚みで成形した。成形に関しては本実施例においてはシリコーンゴムと金属を加硫接着させる為のプライマー層を形成させた後にリングコートを行い熱風循環乾燥機により加硫したが、型成形等を用いても、もちろんかまわない。

その後、２００℃の熱風循環式乾燥機で４時間、２次硬化を行った。このベルトを厚さ３０μｍのＰＦＡ（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）熱収縮チューブ１６で被覆することにより、図６に示すようにＮｉ電鋳ベルト基層１４の内面にポリイミド１７、Ｎｉ電鋳ベルト基層１４の外周面にシリコーンゴム１５およびＰＦＡ熱収縮チューブ１６がこの順に積層された定着用ベルトが得られた。

得られた定着ベルトを電磁誘導加熱方式の装置であるキヤノン社製ＬＢＰ−２５１０に装着して１０万枚の通紙耐久試験を行ったところポリイミド樹脂層の削れは、５μｍ以下で、回転トルクは、初期０．２Ｎ・ｍに対し、耐久後も０．３９２Ｎ・ｍと回転トルクであった。この値は、現在使用している定着ベルトとほぼ同等の特性であった。

第１の参考例の塗工装置を示す概略図。 第１の参考例の塗工へッドの断面図。 第２の参考例の塗工装置を示す概略図。 本発明の第１の実施例の塗工ヘッドの断面図。 本発明の第２の実施例の塗工ヘッドの断面図。 本発明の第２の実施例により製作された定着用ベルトの断面図である。 塗工ヘッドと円と部材との関係を示す図。 本発明のワークハンドの拡大図。 本発明の第２の実施例の塗工ヘッドの要部拡大図。

符号の説明

１ 基盤
２ 塗工ヘッド
２ａ１ スリット部
２ａ２ 開口
２ｂ２ 開口部
２ａ３ 塗工液導入溝
２ｂ３ リング状液貯め部
２ｃ３ 吹き出し口
２ａ４ 排出口
２ｃ４ シール部
２ａ５ 液貯め部
３ 塗工液
４ 円筒部材
５ ワークハンド
６ ワーク移動装置
７ 、１１ モータ
８ 支柱
９ 液搬送用チューブ
１０ シリンダポンプ
１１ エアー導入チューブ
１３ 流体（乾燥空気）
１４ Ｎｉ電鋳ベルト
１５ シリコーンゴム
１６ ＰＦＡ熱収縮チューブ
１７ ポリイミド樹脂
８１、８２、８３ 支柱
２０ スリットの上面
２１ スリットの下面
２３、２４間隙
２５ 矢印
２７ スリット幅

Claims (4)

1. 可とう性の円筒形状の金属ベルトの内面に同軸に塗工ヘッドを配して該金属ベルト内面に塗工液を塗工する塗工方法であって、
   該塗工ヘッドは、外周囲に、該金属ベルトの軸方向に垂直なスリットを有し、該スリットから該塗工液を、該スリットの端部で該金属ベルトの内面に該塗工液が接するように供給し、かつ、該金属ベルトと該塗工ヘッドとを軸方向に移動させることで該金属ベルトの内面に該塗工液を塗工する工程を有し、
   該塗工液を塗工する工程は、
   該塗工ヘッドとして、該金属ベルトの内径よりも大きい最外径を有している塗工ヘッドを用い、該金属ベルトを拡張させ、該金属ベルトの変形を矯正しつつ該塗工液を塗工する工程を含むことを特徴とする塗工方法。
2. 前記塗工ヘッドと前記金属ベルトの内面との間隙に流体を介在させて、前記塗工ヘッドを前記金属ベルト内で移動させる工程を更に含む請求項１に記載の塗工方法。
3. 前記流体が気体である請求項２に記載の塗工方法。
4. 可とう性のある円筒部材と、該円筒部材の内面に形成された樹脂の皮膜とを有しているベルト部材の製造方法であって、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の塗工方法により、可とう性の円筒形状の金属ベルトの内面に樹脂を含む塗工液を塗工して該樹脂の皮膜を形成する工程を有することを特徴とするベルト部材の製造方法。

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