JP4682514B2 - 樹脂分散液の塗布装置及び塗布方法、並びに、ポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法及び定着ベルトの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、円筒或いは円柱状芯体に樹脂分散液を塗布する樹脂分散液の塗布装置及び塗布方法に関する。また、複写機やレーザープリンタ等の電子写真装置のベルト部材として使用されるポリイミド樹脂無端ベルト及び定着ベルトの製造方法に関する。

電子写真装置においては、トナー像を記録用紙上に加熱定着するための定着体として、金属やプラスチック、又はゴム製の回転体が使用されるが、装置の小型化や省電力化のために、引用例１や引用例２に記載のように、回転体には、変形が可能な、肉厚が薄い樹脂製ベルトが用いられる。この場合、ベルトに継ぎ目（シーム）があると、出力画像に継ぎ目に起因する欠陥が生じるので、継ぎ目がない無端ベルトが好ましい。その材料としては、強度や寸法安定性、耐熱性等の面でポリイミド樹脂が特に好ましい（以後、ポリイミドはＰＩと略す）。

ＰＩ樹脂は、その前駆体を金属製の芯体に塗布し、乾燥し、加熱焼成して作製される。該前駆体は、非プロトン系極性溶剤に酸無水物とジアミンを溶解して合成される。非プロトン系極性溶剤としては、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、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等が挙げられる。合成時の濃度、粘度等は、適宜選択される。

ＰＩ樹脂ベルトを定着体として使用するには、表面に付着するトナーの剥離性のため、ベルト表面に非粘着性の層を設けることが好ましい。その層の材料としては、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）等のフッ素樹脂が好ましい。非粘着層には、耐摩耗性や静電オフセットの向上、トナーの付着防止用オイルとの親和性等のために、カーボン粉体や、酸化チタン、硫酸バリウム等の無機化合物粉体等、フッ素樹脂以外の材料を含んでもよい。

定着ベルトとして、ＰＩ樹脂層の厚さは２５〜２００μｍの範囲が好ましく、フッ素樹脂層の厚さは５〜５０μｍの範囲が好ましい。

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（引用例３参照）や、円筒体内面にＰＩ前駆体溶液を展開する内面塗布法（引用例４参照）がある。但し、これら内面に成膜する方法では、ＰＩ前駆体皮膜が、管状体として強度を保持できる状態になるまで熱処理した後、円筒体から抜いて外型に載せ換える必要があり、工数が増える問題があった。また、表面にフッ素樹脂を塗布する場合も、外型に載せ換えた後で塗布する必要があった。

ＰＩ樹脂無端ベルトの他の製造方法として、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、加熱することにより、芯体外面上にＰＩ樹脂皮膜を形成する方法もある。ＰＩ前駆体溶液が高粘度のために、膜厚が厚くなりすぎる場合には、引用例５に開示の如く、芯体の外径よりも大きな孔を設けた環状体をＰＩ前駆体溶液に浮かべて、ＰＩ前駆体溶液の膜厚を制御する方法がある。この方法では、外型に載せ換える工数が不要であるほか、ＰＩ樹脂皮膜を芯体から剥離すると、その内面は、凹凸を逆にして芯体の表面形状が転写される特徴がある。

更に、芯体の表面にＰＩ樹脂皮膜を形成する他の方法として、引用例６に記載のように、芯体を回転させながら、高粘度の樹脂溶液をディスペンサーにより供給し、かつディスペンサーを芯体の軸方向に移動し、デイスペンサ−と一緒にスライドするへらにて平滑にかつらせん状に巻回して塗布する方法もある。この方法では、高粘度のＰＩ前駆体溶液でも所望の膜厚に塗布は可能であり、芯体を水平方向に回転したまま、加熱乾燥工程に投入できる利点がある。

一方、フッ素樹脂層を形成するには、フッ素樹脂が溶剤に不溶性であるため、フッ素樹脂の粉体を水等の溶媒に分散した塗料を塗布した後、溶媒を乾燥し、焼成して加熱溶融する方法がとられる。

ところが、フッ素樹脂層は、記録用紙の表面、及び／又は裏面と接触するので、その表面が荒れていると、記録用紙上のトナー層に荒れた面が転写されて、像が乱れるので、フッ素樹脂層の表面は平滑な方が好ましい。

一方、フッ素樹脂分散液の塗布方法として、スプレー塗布法、引用例８に開示のディッピング法や、引用例７に記載のように、芯体を回転させながら、フッ素樹脂分散液をやはりディスペンサーにより供給し、かつディスペンサーを芯体の回転軸方向に移動させることにより、らせん状に巻回して塗布する方法等がある。
特開平８−２６２９０３号公報 特開平１１−１３３７７６号 特開昭５７−７４１３１号公報 特開昭６２−１９４３７号公報 特開２００２−９１０２７号 特開平１０−６９１８３号公報 特開平９−２９７４８２号公報 特開２００１−１９８９３０号

上記螺旋巻き回し塗布方法においては、芯体の真円度が大きい芯体を用いると、回転振れを引き起こし、ＰＩ前駆体溶液が芯体表面にて、らせん状の縞模様になり平滑に塗布できないことがある。

特に、ポリイミド樹脂前駆体溶液を使用したポリイミド樹脂皮膜を形成するには、ポリイミド樹脂前駆体溶液の塗膜を、芯体と共に例えば８０℃〜４００℃の間で乾燥及び焼成を行うため、芯体を繰り返し使用すると真円度が大きくなり、上述のように良好に塗布できなくなることがおおくなる。

従って、本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明の目的は、螺旋巻き回し塗布する際、真円度が悪い芯体を使用しても、平滑な塗膜が形成可能な樹脂分散液の塗布装置及塗布方法を提供することである。
また、本発明の他の目的は、上記樹脂分散液の塗布方法を利用したポリイミド無端ベルト及び定着ベルトの製造方法を提供することである。

上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、本発明は、
本発明の樹脂分散液の塗布装置は、
前記円筒或いは円柱状芯体を、その中心軸が水平になるように回転させる回転手段と、
樹脂分散液を前記芯体へ流下させて付着させると共に、その付着部が相対的に前記芯体の一端から他の一端へ水平方向に移動する流下手段と、
前記付着された樹脂分散液の塗膜を平滑化させると共に、その平滑化部が相対的に前記芯体の一端から他の一端へ水平方向に移動する平滑化手段と、
を備え、
前記平滑化手段は、前記芯体に圧接される板状部材と、前記板状部材の一端を連結すると共にその連結位置を、該連結位置における前記板状部材の厚み方向に変位させて前記板状部材の前記芯体への圧接力を調整する調整部材と、を備えることを特徴としている。

本発明の樹脂分散液の塗布装置では、平滑化手段として、板状部材の芯体への圧接力を調整部材により調整することで、真円度が悪い芯体を使用して回転振れが生じても、板状部材は当該回転振れに追随して芯体に圧接され、塗膜に螺旋状模様が生じることなく、平滑な塗膜を形成することができる。

平滑化手段における調整部材を上記構成とすることで、簡易な構成で板状部材の芯体への圧接力を調整することが可能となる。

本発明の樹脂分散液の塗布装置において、前記樹脂分散液が、ポリイミド樹脂前駆体溶液であることがよい。

ポリイミド樹脂を形成する場合、ポリイミド樹脂前駆体溶液を芯体へ塗布した後、芯体ご乾燥・焼成処理を施すが、この乾燥・焼成処理が他の樹脂種に比べ比較的高い温度条件で行われ、これを繰り返し行われると芯体の真円度は悪化しやすい。このため、樹脂分散液としてポリイミド樹脂前駆体溶液は、本発明の塗布装置に適用すること非常に有利である。

一方、本発明の樹脂分散液の塗布方法は、上記本発明の樹脂分散液の塗布装置を用いた塗布方法である。即ち、

本発明の樹脂分散液の塗布方法は、円筒状或いは円柱状芯体をその中心軸が水平になるように回転させ、前記芯体に樹脂分散液を流下して付着させつつ、付着させた樹脂分散液を平坦化し、その付着部及び平坦化部を相対的に前記芯体の一端から他の一端へ水平方向に移動させて、前記芯体に樹脂分散液を塗布する塗布方法であって、
前記付着させた樹脂分散液を平坦化する際、前記芯体に圧接される板状部材と、前記板状部材の一端を連結すると共にその連結位置を、該連結位置における前記板状部材の厚み方向に変位させて前記板状部材の前記芯体への圧接力を調整する調整部材と、を備える平滑化手段を用いることを特徴としている。

本発明の樹脂分散液の塗布方法において、前記樹脂分散液はポリイミド樹脂前駆体溶液であることがよい。

本発明のポリイミド樹脂無端ベルト又は定着ベルトの製造方法は、上記本発明の樹脂分散液の塗布方法を利用した製造方法である。即ち、

本発明のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法は、
円筒状或いは円柱状芯体にポリイミド樹脂前駆体溶液を塗布して、前記芯体に前記ポリイミド樹脂前駆体溶液の塗膜を形成する工程と、
前記塗膜を乾燥・焼成してポリイミド樹脂皮膜を形成する工程と、
前記芯体と前記皮膜とを分離する工程と、
を有し、
前記ポリイミド樹脂前駆体溶液の塗膜を形成する工程が、上記本発明の樹脂分散液の塗布方法により行われることを特徴としている。

本発明の定着ベルトの製造方法は、
円筒状或いは円柱状芯体にポリイミド樹脂前駆体溶液を塗布して、前記芯体にポリイミド樹脂層又はポリイミド樹脂前駆体層を形成する工程と、
前記ポリイミド樹脂前駆体層が形成された前記芯体にフッ素樹脂分散液を塗布して、ポリイミド樹脂層又はポリイミド樹脂前駆体層上にフッ素樹脂分散液の塗膜を形成する工程と、
前記芯体に乾燥・加熱処理を行い、前記芯体の外周面にポリイミド樹脂層及びフッ素樹脂層の積層体を形成する積層体形成工程と、
前記芯体と前記積層体を分離する工程と、
を有し、
前記ポリイミド樹脂前駆体溶液の塗膜を形成する工程が、上記本発明の樹脂分散液の塗布方法により行われることを特徴としている。

本発明のポリイミド樹脂無端ベルト及び定着ベルトの製造方法では、上記本発明の樹脂分散液の塗布方法により、ポリイミド樹脂前駆体溶液の塗膜を形成するので、芯体の真円度が悪くても、非常に平滑なポリイミド樹脂皮膜で構成されるポリイミド樹脂無端ベルト及び定着ベルトが得られる。

本発明の樹脂分散液の塗布装置及び塗布方法によれば、螺旋巻き回し塗布する際、真円度が悪い芯体を使用しても、平滑な塗膜が形成可能である、といった効果を奏する。
また、本発明のポリイミド樹脂無端ベルト及び定着ベルトの製造方法によれば、本発明の樹脂分散液の塗布方法を適用することで、芯体の真円度が悪くても、非常に平滑なポリイミド樹脂皮膜で構成されるポリイミド樹脂無端ベルト及び定着ベルトが得られる、といった効果を奏する。

以下、本発明について、図面を参照しつつ説明する。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て説明する。

（第１の参考形態）
図１は、第１の参考形態に係る樹脂分散液の塗布装置の主要部分を示す斜視図である。図２は、第１の参考形態に係る樹脂分散液の塗布装置の主要部分の芯体軸方向から見た側面図である。

本参考形態の塗布装置は、被塗布物である円筒状或いは円筒状芯体１０（本参考形態では例えば肉厚が０．５ｍｍ〜３ｍｍ、直径１０ｍｍ〜１５０ｍｍの円筒状芯体）が保持部材１２で挟持されている。図示しないが、芯体１０は、芯体１０が水平に回転可能（矢印Ａ）に支持するアームを有する台座に保持部材１２を介して配設されている。また、図示しないが、芯体１０は、芯体１０を軸回転させるための駆動手段（回転手段）と保持部材１２を介して連結されている。

芯体１０の周辺には、樹脂分散液としてポリイミド樹脂前駆体溶液（ＰＩ前駆体溶液１４）を流下して芯体１０にＰＩ前駆体溶液１４を付着させ流下装置１６（流下手段）が配置されている。流下装置１６は、例えば、ＰＩ前駆体溶液１４を流下させるノズル１８と、図示しないノズル１８へＰＩ前駆体溶液１４を供給する容器２０とから構成されている。容器２０としては、例えば、メニカスシリンダー、スクリューなどを利用した装置が適用される。流下装置１６は、ノズル１８と容器２０とが連結管により連結してノズル１８と容器２０とが分離して別置している形態でもよいし、ノズル１８と容器２０とが一体的に構成された形態でもよい。

ノズル１８からは、粘度が高いＰＩ前駆体溶液１４であると、重力だけでは自然に流下しにくいので、容器２０からエア圧やポンプで押し出すことも有効である。ノズル１８と芯体１０の距離は任意でよいが、流下液が途切れることがないよう、１０〜１００ｍｍ程度が好ましい。液の途切れが生じると、泡を巻き込むことがある。

また、芯体１０の周辺には、芯体１０へ付着したＰＩ前駆体溶液１４を平滑化する平滑化装置２２が配置されている。平滑化装置２２は、芯体１０へ圧接して付着されたＰＩ前駆体溶液１４を平滑化するへら２４（板状部材）と、当該へら２４の圧接力を調整する調整部材２６とから構成されている。

へら２４は、ＰＩ前駆体溶液１４に侵されない材料、例えば、ポリエチレンやフッ素樹脂等のプラスチック、又は、真鍮やステンレス等の金属の薄い板から構成することができる。

調整部材２６は、へら２４の一端が支持部を軸として開動可能に支持された支持部材２８と、へら２４と支持部材２８の他端で挟持された弾性体３０（例えばゴム、バネ）と、へら２４と支持部材２８との他端の間隔を調整するネジ部材３２と、から構成されている。ネジ部材３２は螺旋状の溝が形成されており、一端が当該螺旋状の溝に支持部材２８が係合し、一端がへら２４に回転可能に支持され、ネジ部材３２が軸回転することで支持部材２８とへら２４との他端の間隔を変化させる。

弾性体３０は、へら２４を他端で芯体１０への圧接面とは反対側の面側から押し付けている。そして、ネジ部材３２を軸回転させることでへら２４と支持部材２８との他端の間隔が調整され、弾性体３０によるへら２４への押し付け力も調整される。このようにして、へら２４の芯体１０への圧接力を調整する。

このように、調整部材２６は、へら２４とは別に平滑化装置２２を構成しているので、例えば、へら２４の形状を３次元的な構造に設計するなど、へら２４自体の設計に自由度が増すこととなる。

ここで、へら２４の芯体１０への圧接力としては、例えば真円度が０〜１ｍｍの芯体１０の回転時の最大振れ幅（例えば０〜２ｍｍ）に合わせて、へら２４が当該振れ幅に追随できるように０．２Ｎから４Ｎの範囲で上記調整手段により調整し、塗膜にらせん状模様が発生しない条件とする。

なお、真円度とは、ＪＩＳ Ｂ ０６２１−１９７４に準じて、円形部分の幾何学的円からの狂いの大きさをいい，円形部分を二つの同心の幾何学的円ではさんだとき、両円の間の領域が最小となる場合の半径の差で表す。

流下装置１６（ノズル１８）及び平滑化装置２２は、ＰＩ前駆体溶液１４の芯体１０への付着及び平滑化に伴い、芯体の回転毎に付着部及び平滑化部が相対的に芯体１０の一端から他の一端へ水平方向（矢印Ｂ）に移動させる。この構成は、図示しないが、流下装置１６（ノズル１８）及び平滑化装置２２を移動させる構成としてもよいし、芯体１０が移動する構成としてもよく、周知の技術により構成することができる。

流下装置１６（ノズル１８）及び平滑化装置２２とを連動させ、芯体１０の一端から他の一端へ水平方向に移動させることにより、芯体１０の表面に塗布することができる。その移動速度が塗布速度と言える。

塗布時の条件は、芯体１０の回転速度が２０〜２００ｒｐｍであり、塗布速度Ｖは、芯体の外径ｋ、ＰＩ前駆体溶液の流下量ｆ、所望の濡れ膜厚ｔと関係があり、Ｖ＝ｆ／（ｔ・ｋ・π）の式で表わされる。πは円周率を示す。

本参考形態に係る塗布装置では、まず、芯体１０を矢印Ａ方向に回転させながら、流下装置１６のノズル１８から、ＰＩ前駆体溶液１４を流下させて芯体１０にＰＩ前駆体溶液１４を付着する。これと共に、平滑化装置２２の調整部材２６により芯体１０への圧接力が調整されたへら２４により芯体１０に付着したＰＩ前駆体溶液１４を平滑化する。そして、芯体１０の回転毎に付着点及び平滑化点を、芯体１０の一端から他の一端へ水平方向（矢印Ｂ）に移動させる。このようにして、ＰＩ前駆体溶液１４が芯体１０外周面に塗布され、塗膜が形成される。

なお、芯体１０の塗布面は、芯体１０の全面にわたって形成されなく、両端に多少の不塗布部が残される。そこで、図示しないが、芯体１０の両端に、芯体１０の外径と同じ外径の円筒体を取り付けて、その円筒体にも塗布するようにすれば、芯体１０の全面にわたって塗膜を形成することもできる。その場合は、塗布後に円筒体を取り外し、塗膜を洗浄すればよい。

ここで、樹脂分散液としてはＰＩ前駆体溶液に限られず、例えば、ポリアミドイミド、ポリカーボネイト、ポリエステル、ポリアミドの樹脂溶液も適用することができる。特に、ポリイミド樹脂前駆体溶液を塗布してポリイミド樹脂皮膜を形成する場合は、他の樹脂よりも比較的高い温度条件で乾燥・焼成処理が施され、これを繰り返し行われると芯体の真円度は悪化しやすい。このため、樹脂分散液としてポリイミド樹脂前駆体溶液を適用する非常に有利である。

以上、説明したように本参考形態では、調整部材２６によりへら２４は芯体１０への圧接力を調整して圧接されている。このへら２４の圧接部に芯体１０に付着した樹脂分散液が通過すると、へら２４は芯体１０からある隙間をもって離れ、その際に樹脂分散液を押し広げるのである。このように、へら２４は、芯体１０へ付着された樹脂分散液を平滑化するので、真円度が悪い芯体１０を使用して回転振れが生じても、へら２４は当該回転振れに追随して芯体１０に圧接され、塗膜に螺旋状模様が生じることなく、平滑な塗膜を形成することができる。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る樹脂分散液の塗布装置の主要部分の芯体軸方向から見た側面図である。

本実施形態は、以下に示す平滑化装置２２に変更した以外は、上記第１の参考形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態では、平滑化装置２２は、芯体１０へ圧接して付着されたＰＩ前駆体溶液１４を平滑化するへら２４（板状部材）と、当該へら２４の圧接力を調整する調整部材２６とから構成されている。

へら２４は、ＰＩ前駆体溶液１４に侵されない材料、例えば、ポリエチレンやフッ素樹脂等のプラスチック、又は、真鍮やステンレス等の金属の薄い板から構成することができる。

調整部材２６は、へら２４の一端が支持固定する連結部材３４と、当該連結部材３４を鉛直方向に変移させる変移部材３６と、から構成されている。変移部材３６は棒状部材で螺旋状の溝が形成されており、変移部材３６と連結部材とは、当該棒状部材に連結部材３４を嵌合させると共に螺旋状の溝に係合させて連結している。このため、変移部材３６の回転に伴い連結部材３４は鉛直方向に連結位置が変移する。

へら２４は他端側で芯体１０と圧接されており、変移部材３６により連結部材３４が上方に変移するとへら２４は弾性変化の度合いが強くなり芯体１０への圧接力が強くなり、一方、連結部材３４が下方に変移するとへら２４は弾性変化の度合いが弱くなり芯体１０への圧接力が弱くなる。

本実施形態形態では、このようにして、へら２４の芯体１０への圧接力を調整している。

（第３の実施形態）
本実施形態では、上記第１の参考形態又は第２の実施形態に係る塗布装置を適用して、定着ベルトを製造する方法について説明する。

＜ＰＩ前駆体塗布工程＞
まず、上記第１の参考形態又は第２の実施形態に従って、芯体１０の表面にポリイミド樹脂前駆体溶液の塗膜を形成する。

ここで、芯体１０の材質は、アルミニウムや、ニッケル、ステンレス鋼等の金属が好ましいが、熱膨張率が大きいという観点から、アルミニウムが特に好ましい。芯体１０表面は、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てもよい。芯体１０表面には、ＰＩ樹脂皮膜が接着しないよう、離型剤を塗布することが好ましい。

後述する乾燥時に、残留している溶剤、あるいは加熱反応時に樹脂から発生する水が除去しきれない場合、ＰＩ樹脂皮膜に膨れが生じることが避けられないことがあり、これは特に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が、その場合、芯体１０表面の粗面化が有効である。すなわち、ＰＩ樹脂皮膜から生じる残留溶剤又は水の蒸気は、芯体とＰＩ樹脂皮膜の間にできるわずかな隙間を通って外部に出ることができ、膨れが生じなくなる。粗面化の粗さは、Ｒａで０．２〜２μｍ程度が好ましい。

芯体１０表面の粗面化の方法には、ブラスト、切削、サンドペーパーがけ等の方法がある。特に、ＰＩ樹脂ベルト内面を球状凸形状にするために、芯体１０の表面は、球状の粒子を用いてブラスト処理を施すのがよい。ブラスト処理とは、直径０．１〜１ｍｍ程度のガラス、アルミナ、ジルコニア等からなる粒子を、圧縮空気によって芯体に吹き付けて圧痕を形成させる方法である。ブラスト粒子として、不定形のアルミナ粒子（例えば一般的な研磨粒子）を用いた場合には、芯体１０表面の粗面形状も不定形となり、特に鋭角の突起や窪みが形成されやすく、作製されるＰＩ樹脂ベルトの内面にも鋭角の突起や窪みが形成されて好ましくない。

＜乾燥工程＞
芯体１０上にＰＩ前駆体溶液を塗布後、乾燥をするとＰＩ前駆体皮膜３８が形成される。乾燥温度は５０〜１５０℃、乾燥時間は３０〜２００分が好ましい。その際、溶剤である非プロトン系極性溶剤は極めて乾燥が遅いので、乾燥促進のために温度を上げると、ＰＩ前駆体溶液の粘度が低下し、ＰＩ前駆体塗膜は重力の影響を受けて、乾燥する前に垂れが生じやすい。その場合には、塗布された芯体１０を、軸方向を水平にして、１０〜６０ｒｐｍ程度で回転させながら乾燥するとよい。その場合、回転塗布工程から連続して回転させ続けることが好ましい。

乾燥後の時点では、ＰＩ前駆体皮膜には非プロトン系極性溶剤が、最初の含有量の１０〜４０％程度は残っており、皮膜はまだ柔軟性を有している。そのため、皮膜は芯体から取り外せるわけではなく、管状物としての強度を保持していないが、管状物としての強度を保持できるほど皮膜を乾燥させた場合には、加熱焼成後にフッ素樹脂との密着性が低下する。

乾燥によりＰＩ前駆体皮膜は収縮が起こるので、芯体１０の両端に多少の不塗布部を残して塗膜を形成した場合は、不塗布面（芯体表面の露出部）が拡大し、芯体１０の全面にわたって塗膜を形成した場合でも、片端又は両端に、芯体表面の露出部が生じることとなる。

＜浸漬塗布工程＞
この工程では、芯体１０の中心軸を垂直にした際に、図４に示すように、下端側となる部分のＰＩ前駆体皮膜３８の端部、及び芯体表面の露出部分があれば、その部分に被覆処理４０を施した後、芯体を垂直にしてフッ素樹脂の分散液を浸漬塗布する。

次いで、図５に示すように、被覆処理４０をした側を下側にして芯体１０を垂直にして、フッ素樹脂分散液４２が入れられた塗布槽４４に浸漬し、引き上げることにより、フッ素樹脂分散液の被膜４６が塗布される。塗布槽４４の上部には、環状送風装置４８を取り付けたである。フッ素樹脂分散液は、塗布槽４４に溜め置きしてもよいが、塗布槽４４の下部から供給し、上部から溢流させて回収し、ポンプで循環させてもよい。

その場合、図６に示すように、塗布槽４４の外側に、芯体１０の体積以上の容量を有する外部槽５０を設け、塗布槽４４上部から溢流したフッ素樹脂分散液を受けて溜め、ポンプ５２により、外部槽５０から塗布槽４４へ供給して、フッ素樹脂分散液を循環すると、外部に別の塗料タンクを設けて循環するよりも、高価なフッ素樹脂分散液の総量を少なくできるほか、塗布槽４４上部から溢流するフッ素樹脂分散液が落流することによる泡立ちが起きにくい利点もある。循環経路にはフィルター５４や、粘度計、希釈液追加装置等を付加することも好ましい。

ここで、フッ素樹脂分散液としては、フッ素樹脂粉体の粒径が１〜２０μｍ、その分散液濃度は１０〜７０％、粘度は０．１〜１Ｐａ・ｓ程度が好ましい。フッ素樹脂分散液の溶媒は、水のほか、エタノールやブタノール等の低級アルコールや、エチレングリコール等のグリコール、またそのエステル類が併用されることもある。溶媒の蒸発により、フッ素樹脂分散液の濃度が上昇した場合には、低級アルコール等を加えて調整すればよい。また、フッ素樹脂分散液には界面活性剤や粘度調整剤等も添加されてよい。

フッ素樹脂分散液を塗布槽に入れる前には、脱泡してフッ素樹脂分散液の中から泡を除去するのがよい。なぜなら、界面活性剤が添加されていると、フッ素樹脂分散液は泡立ちが起こりやすく、液中に泡があると塗膜に欠陥が生じるからである。脱泡の方法には、静置することのほか、減圧や遠心分離、ろ過、超音波印加、等の方法がある。なお、水には２０℃で窒素が約１．１９体積％、酸素が約０．６４体積％の溶解度があり、フッ素樹脂分散液には気体が溶存するが、それら溶存気体も減圧によって減少させておくことが好ましい。

フッ素樹脂分散液からの芯体１０の引き上げ速度は、所望の膜厚にもよるが、５０〜５００ｍｍ／分程度である。

引き上げの際、環状送風装置４８により、フッ素樹脂分散液の塗膜に気流を当てて、溶媒の乾燥を促進するが、塗膜に当てる気流は、一方向からよりは、周方向で均一になるよう、環状に当てるのがよい。そのような送風装置としては、例えば特許第２８４４７８４号公報や、特許第２６２９４１７号公報に記載されているものが挙げられる。

フッ素樹脂分散液の塗布後、常温から１００℃の間に５〜２０分間置いて、塗膜から溶媒を乾燥させる。乾燥の前後に、先に形成した被覆処理４０を取り外す。

＜加熱焼成工程＞
次いで、３５０〜４５０℃の温度で２０〜６０分間、ＰＩ前駆体皮膜を加熱し、縮合反応させる。その際、フッ素樹脂粉体は溶融焼成されてフッ素樹脂層となる。このようにＰＩ前駆体皮膜上にフッ素樹脂分散液を塗布し、同時にＰＩ樹脂皮膜とフッ素樹脂層とを形成すると密着性が向上する。なお、ＰＩ前駆体皮膜中に溶剤が残留していると、皮膜に膨れを生じることがあるため、前記温度に達するまでに、完全に残留溶剤を除去することが好ましく、この工程では、温度を段階的に上昇させたり、ゆっくりと上昇させることが好ましい。

加熱焼成の後、芯体を常温に冷やすと、無端ベルトが形成され、芯体から取り出す事ができる。定着ベルトは、必要に応じて、無端ベルト端部を切断して端部の長さを揃える切断加工、表面の粗さを調整する研磨加工、等が施される。

なお、ポリイミド樹脂前駆体皮膜から乾燥・焼成処理を施しポリイミド樹脂皮膜を形成した後、フッ素樹脂層を形成してもよい。また、フッ素樹脂層を形成しなければ、ポリイミド樹脂無端ベルトが得られる。

上記何れの実施形態においても、限定的に解釈されるものではなく、本発明の要件を満足する範囲内で実現可能であることは、言うまでもない。

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。

（参考例１）
まず、第１の参考形態に従って、芯体１０にポリイミド樹脂前駆体溶液を塗布した。詳細は以下の通りである。

ＰＩ前駆体溶液として、３，３´，４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と、ｐ−フェニレンジアミンが、Ｎ−メチルピロリドン中で合成された、固形分濃度１８％（重量％、以下同じ）、粘度約２０Ｐａ・ｓの溶液を用意した。

外径７０ｍｍ、長さ４００ｍｍの素管を３５０℃で１０分間加熱し、自然冷却させた後、表面を切削して外径を６８ｍｍにしたアルミニウム製円筒を用意した。次いで、球形アルミナ粒子によるブラスト処理により、Ｒａ０．８μｍに粗面化した後、表面にシリコーン系離型剤（商品名：ＫＳ７００、信越化学（株）製）を塗布して、３００℃で１時間、焼き付け処理し、芯体１０とした。但し、この芯体１０の真円度は、０．５ｍｍであり、回転振れは最大１ｍｍであった。

そして、図１及び２に示すように、芯体１０の軸方向を水平にして、１２０ｒｐｍで回転させた。へら２４は幅２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのポリエチレンからなり、弾力性を有している。へら２４に付加されている調整部材２６を調整し、圧接力を２Ｎにて芯体１０にＨへら２４を押し付け、ＰＩ前駆体溶液は、容器２０から口径４ｍｍのノズル１８を通して、エア圧０．４ＭＰａにて、２３ｍｌ／ｍｉｎの流量で押し出した。ＰＩ前駆体溶液がへらを通過する際、へら２４が押し広げられ、へら２４と芯体１０の間には隙間ができた。次いで、ノズル１８とへら２４を１８０ｍｍ／分の速度で、芯体１０の一端から他端へ移動させて塗布した。この条件で、芯体１回転あたり、ノズル１８とへら２４は１．５ｍｍずつ移動する。なお、塗布の際には、芯体１０の両端に５ｍｍずつの不塗布部分を設けた。

次に、乾燥工程において、芯体１０を２０ｒｐｍで回転させながら、１００℃の乾燥炉に入れた。６０分後に取り出すと、約１５０μｍ厚のＰＩ前駆体皮膜が形成され、残留溶剤は約４０％（重量比）であった。この状態ではまだ、皮膜を芯体から取り外すことはできなかった。また、端部皮膜の若干の収縮により、端部の皮膜と芯体との間には、隙間があった。そして、芯体１０の一端に対して被覆処理４０を施した。

次に、図５に示すように、ＰＦＡ水性塗料（商品名：７１０ＣＬ、三井デュポンフロロケミカル社製、濃度６０％、粘度４００ｍＰａ・ｓ、溶媒として水のほかに、エタノール、ｔ−ブタノールを含む）を図５に示すように、内径９０ｍｍ、高さ４８０ｍｍの塗布槽４４に入れた。塗布槽４４の上部には、環状送風装置４８を取り付けた。

塗布槽４４中に芯体１０を、被覆処理４０を施した側を下側にして垂直にし、上部のＰＩ前駆体皮膜３８を５ｍｍだけ残して浸漬した。次いで、気流を当てながら、０．２ｍ／分の速度で芯体１０を引き上げ、フッ素樹脂分散液の被膜４６（ＰＦＡ塗膜）を形成した。

引き上げ終了後、ポリエステルテープを除去し、下部の蓋を取り外した後、８０℃で１０分間乾燥した。

そして、最後の加熱焼成工程として、１５０℃で２０分間、２２０℃で２０分間、及び３８０℃で３０分間加熱して、ＰＩ樹脂皮膜を形成すると共に、ＰＦＡ塗膜を焼成した。室温に冷えた後、芯体１０から皮膜を取り外し、７５μｍ厚のＰＩ樹脂無端ベルト上に、３０μｍ厚のＰＦＡ層を有する無端定着ベルトを得ることができた。また、ＰＩ樹脂の内面は、Ｒａ０．８μｍの粗面であり、その形は球状に凸形状になっていた。

定着ベルトとして、定着ベルトの内面に圧力パッドが摺動する定着装置（特開平８−２６２９０３号に記載の定着装置）に装着して試験を行ったところ、その摩擦力は小さく、定着ベルトの回転に支障はなかった。また、摺動音が発生することもなかった。

なお、調整部材２６を使用せずに、ポリイミド樹脂前駆体溶液を芯体１０に形成したところ、塗膜にらせん筋が発生した。

第１の参考形態に係る樹脂分散液の塗布装置の主要部分を示す斜視図である。 第１の参考形態に係る樹脂分散液の塗布装置の主要部分の芯体軸方向から見た側面図である。 本発明の第２の実施形態に係る樹脂分散液の塗布装置の主要部分の芯体軸方向から見た側面図である。 本発明の定着ベルトの製造方法において芯体１０に被服処理を施した様子を示す概略構成図である。 本発明の定着ベルトの製造方法においてフッ素樹脂分散溶液の塗布装置を示す概略構成図である。 本発明の定着ベルトの製造方法においてフッ素樹脂分散溶液の他の塗布装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１０ 円筒状芯体
１２ 保持部材
１４ 前駆体溶液
１６ 流下装置
１８ ノズル
２０ 容器
２２ 平滑化装置
２６ 調整部材
２８ 支持部材
３０ 弾性体
３２ ネジ部材
３４ 連結部材
３６ 変移部材
３８ ポリイミド樹脂前駆体皮膜
４０ 被覆処理
４２ フッ素樹脂分散液
４４ 塗布槽
４６ 被膜
４８ 環状送風装置
５０ 外部槽
５２ ポンプ
５４ フィルター

Claims (4)

1. 円筒或いは円柱状芯体に樹脂分散液を塗布する樹脂分散液の塗布装置であって、
   前記芯体を、その中心軸が水平になるように回転させる回転手段と、
   樹脂分散液を前記芯体へ流下させて付着させると共に、その付着部が相対的に前記芯体の一端から他の一端へ水平方向に移動する流下手段と、
   前記付着された樹脂分散液の塗膜を平滑化させると共に、その平滑化部が相対的に前記芯体の一端から他の一端へ水平方向に移動する平滑化手段と、
   を備え、
   前記平滑化手段は、前記芯体に圧接される板状部材と、前記板状部材の一端を連結すると共にその連結位置を、該連結位置における前記板状部材の厚み方向に変位させて前記板状部材の前記芯体への圧接力を調整する調整部材と、を備えることを特徴とする樹脂分散液の塗布装置。
2. 円筒状或いは円柱状芯体をその中心軸が水平になるように回転させ、前記芯体に樹脂分散液を流下して付着させつつ、付着させた樹脂分散液を平坦化し、その付着部及び平坦化部を相対的に前記芯体の一端から他の一端へ水平方向に移動させて、前記芯体に樹脂分散液を塗布する塗布方法であって、
   前記付着させた樹脂分散液を平坦化する際、前記芯体に圧接される板状部材と、前記板状部材の一端を連結すると共にその連結位置を、該連結位置における前記板状部材の厚み方向に変位させて前記板状部材の前記芯体への圧接力を調整する調整部材と、を備える平滑化手段を用いることを特徴とする樹脂分散液の塗布方法。
3. 円筒状或いは円柱状芯体にポリイミド樹脂前駆体溶液を塗布して、前記芯体に前記ポリイミド樹脂前駆体溶液の塗膜を形成する工程と、
   前記塗膜を乾燥・焼成してポリイミド樹脂皮膜を形成する工程と、
   前記芯体と前記皮膜とを分離する工程と、
   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、
   前記ポリイミド樹脂前駆体溶液の塗膜を形成する工程が、請求項２に記載の樹脂分散液の塗布方法により行われることを特徴とするポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法。
4. 円筒状或いは円柱状芯体にポリイミド樹脂前駆体溶液を塗布して、前記芯体にポリイミド樹脂層又はポリイミド樹脂前駆体層を形成する工程と、
   前記ポリイミド樹脂前駆体層が形成された前記芯体にフッ素樹脂分散液を塗布して、ポリイミド樹脂層又はポリイミド樹脂前駆体層上にフッ素樹脂分散液の塗膜を形成する工程と、
   前記芯体に乾燥・加熱処理を行い、前記芯体の外周面にポリイミド樹脂層及びフッ素樹脂層の積層体を形成する積層体形成工程と、
   前記芯体と前記積層体を分離する工程と、
   を有する定着ベルトの製造方法であって、
   前記ポリイミド樹脂前駆体溶液の塗膜を形成する工程が、請求項２に記載の樹脂分散液の塗布方法により行われることを特徴とする定着ベルトの製造方法。

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