JP4735133B2 - 樹脂分散液の塗布方法、無端ベルトの製造方法。 - 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無端ベルトの製造方法に関する。

従来、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樹脂無端ベルトの製造方法としては、従来公知技術として、引用文献１に記載されているように、回転させた円筒芯体の表面に、ディスペンサー先端を接触させ、かつディスペンサー供給部芯体の回転軸方向の移動速度Ｖ（ｍｍ／秒）と芯体の回転数Ｒ（回転／秒）との比が関係式（１）で表される範囲内にして、ディスペンサーから樹脂溶液を供給して塗布する方法（以下、この塗布方法を螺旋塗布方法と称する）がある。
（Ｖ／Ｒ）＜１．５ （ｍｍ／回転） （１）

上記方法では、耐熱樹脂溶液の定量的連続吐出をしながら塗布すると記述はあるものの、その具体的吐出方法の記述がない。通常、２５℃での粘度が１〜１５００Ｐａ・ｓの高粘度の溶液の吐出すると、溶液がじゅうぶんに平滑化されず、らせん状の筋が残る場合があって好ましくなかった。

そこで、引用文献２に記載のように、吐出された溶液をブレードによって平滑にする方法もある。この方法では、吐出された溶液は平滑化手段としてのブレードで平滑化されるので、溶液がらせん状の筋になることはないものの、芯体両端の非塗布部分でもブレードが芯体に接触しているので、芯体やブレードが損傷しやすい問題があった。

特開平９−８５７５６号公報 特開平１０−６９１８３号公報

本発明は、螺旋塗布方法を利用し、平滑化手段や芯体が損傷することなく塗布が行える樹脂分散液の塗布方法を提供することを目的とする。また、本発明は、当該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とする。

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、付着手段により前記芯体に樹脂分散液を付着させつつ、付着させた樹脂分散液を平坦化手段により平坦化し、前記付着手段及び前記平滑化手段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、
前記平滑化手段は、樹脂分散液を前記芯体に付着させている間、前記芯体表面に突き当て、それ以外の間は前記芯体から退避させる、ことを特徴としている。

本発明の樹脂分散液の塗布方法では、芯体表面に樹脂分散液を付着させているときのみ平滑化手段を芯体表面へ突き当て、それ以外では平滑化手段を芯体から退避させることで、平滑化手段と芯体とが直接接触することが回避され、平滑化手段や芯体が損傷するが防止される。

ここで、「樹脂分散液を芯体に付着させている間」とは、樹脂分散液を芯体表面に供給したときの芯体上の位置が平滑化手段（ブレード）の突き当て位置と重なるときから、供給時の芯体上の位置が平滑化手段の退避位置と重なるときまでの間を示す。なお、樹脂分散液が芯体表面に供給されから芯体が数周（例えば０．２〜２周など）回転し、供給開始位置が数ミリ移動した後に、平滑化手段を芯体（付着した樹脂分散液）に突き当ててもよい。また、供給が終了してから芯体が数周（例えば０．２〜２周など）回転し、供給終了位置が数ミリ移動した後に、平滑化手段を芯体（付着した樹脂分散液）に退避させてもよい。但し、いずれも、平滑化手段は芯体表面へ直接接触せず、付着した樹脂分散液と接触する状態で突き当て・退避を行う。

本発明の樹脂分散液の塗布方法において、前記平滑化手段はブレードで構成され、当該ブレードの自由長が２０〜１００ｍｍであることがよい、

本発明の樹脂分散液の塗布方法において、
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、付着手段により前記芯体に樹脂分散液を付着させつつ、付着させた樹脂分散液を平坦化手段により平坦化し、前記付着手段及び前記平滑化手段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第１塗布工程と、
前記第１塗布工程が終了後、前記付着手段及び前記平坦化手段の位置を変えることなく、前記芯体を他の芯体に取替える工程と、
前記第１塗布工程が終了後の前記付着手段及び前記平坦化手段の位置から、前記他の芯体をその中心軸が水平になるように回転させ、付着手段により前記他の芯体に樹脂分散液を付着させつつ、付着させた樹脂分散液を平坦化手段により平坦化し、前記付着手段及び前記平滑化手段を相対的に前記他の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第２塗布工程と、
を有することがよい。

通常、付着手段及び平滑化手段を芯体に対して一方方向のみに移動させて塗布を行う場合には、付着手段及び平滑化手段を戻す時間分余計に時間がかかる。これに対し、上記第１塗布工程及び第２塗布工程を行うことで、付着手段及び平滑化手段を往復移動させて塗布を行い、複数本の芯体に対し短時間で且つ効率良く塗布が行える。

本発明の樹脂分散液の塗布方法において、第１塗布工程での移動方向に対する平滑化手段の形状及び当該平滑化手段への樹脂分散液の付着位置と、第２塗布工程での移動方向に対する平滑化手段の形状及び当該平滑化手段への樹脂分散液の付着位置と、が同一であることがよい。即ち、第１塗布工程と第２塗布工程とでの、平滑化手段の形状及び当該平滑化手段への樹脂分散液の付着位置が対称関係にあることがよい。これにより、第１塗布工程と第２塗布工程で、同一の塗膜を形成可能となる。

一方、本発明の無端ベルトの製造方法は、
円筒状或いは円柱状芯体に被膜形成樹脂溶液を塗布して、前記芯体に前記被膜形成樹脂溶液の塗膜を形成する工程と、
前記塗膜を加熱して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、
を有する無端ベルトの製造方法であって、
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。

本発明によれば、螺旋塗布方法を利用し、平滑化手段や芯体が損傷することなく塗布が行える樹脂分散液の塗布方法を提供することができる。また、当該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の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る樹脂分散液の塗布方法に利用する塗布装置の主要部分を示す構成図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る樹脂分散液の塗布方法に使用する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。

本実施形態の塗布装置は、図１〜２に示すように、被塗布物である円筒状或いは円筒状芯体１０（本実施形態では例えば肉厚が０．５ｍｍ〜３ｍｍ、直径１０ｍｍ〜１５０ｍｍの円筒状芯体）に対し、ＰＩ前駆体溶液１２を塗布し、その塗膜Ｐを形成する塗布装置である。ここで、図示しないが、芯体１０は、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１２）を流下して芯体１０にＰＩ前駆体溶液１２を付着させる流下装置１４（付着手段）が配置されている。

流下装置１４（ディスペンサー）は、例えば、ＰＩ前駆体溶液１２を流下させるノズル１６と、ノズル１６へＰＩ前駆体溶液１２を供給する容器１８とから構成されている。容器１８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１４は、ノズル１６と容器１８とが連結管により連結してノズル１６と容器１８とが分離して別置している形態でもよいし、ノズル１６と容器１８とが一体的に構成された形態でもよい。本実施形態では、容器１８とノズル１６とが別体で、ポンプ２０を介して連結した形態を説明する。また、ノズル１６と容器１８との間には例えば電磁弁を介在させて流下量を制御してもよい。

そして、容器１８内にはＰＩ前駆体溶液１２と共に不活性ガスが満たされており、容器内のＰＩ前駆体溶液１２が空気に触れ難くしている。ここで、不活性ガスとは、ＰＩ前駆体溶液に対して不活性であるものを示し、具体的には、例えば窒素、アルゴン、二酸化炭素等が挙げられる。

通常、ＰＩ前駆体溶液１２は例えば１ＭＰａ・ｓ以上と粘度が高いので自然には流下しないので、ポンプ２０を用いて流下させる。塗膜の膜厚は溶液の吐出量によって定まるため、塗布中は吐出量を一定にしなくてはならない。溶液の吐出は、加圧エアで容器１８から押し出す方法でもよいが、定量化を確実にするには、ポンプ２０で供給するのがよい。そのポンプ２０として、途切れなく一定量を吐出することが可能であるモーノポンプが好ましい。

さらに、容器１８からディスペンス用モーノポンプまで溶液を供給するために、別のモーノポンプを設置するのもよい。そのポンプはディスペンス用モーノポンプより供給能力の高いポンプを採用し、ディスペンス用モーノポンプでの吐出量より多めに供給する。

また、本実施形態はポンプによりＰＩ前駆体溶液を流下させる形態を説明しているが、容器１８内に不活性ガスを加圧して充填しつつ、容器１８からノズル１６を通じてＰＩ前駆体溶液１２を押出して吐出させることもできる。但し、流量が変化する場合があるので、流量を安定化するためには、やはりポンプを用いるのがよい。

ノズル１６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。

芯体１０の周辺には、芯体１０へ付着したＰＩ前駆体溶液１２を平滑化する平滑化手段として、ブレード２２が配置されている。ブレード２２は、芯体１０へ突き当てて圧接させることで、芯体１０に付着されたＰＩ前駆体溶液１２を平滑化する。ブレード２２は、その先端が湾曲されて（しなるように）、芯体１０へ圧接される。

ブレード２２は、図１〜図３に示すように、芯体１０へＰＩ前駆体溶液１２を付着した直後に芯体１０の一端側の突き当て位置２４において、水平方向に移動されて芯体１０へ突き当てられ、そして、芯体１０へのＰＩ前駆体溶液１２の付着の終了直前に芯体１０の他端側の退避位置２６において、水平方向に移動されて退避するように、不図示の駆動手段により駆動される。

ブレード２２は、ＰＩ前駆体溶液１２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）で、厚さ０．０１〜１ｍｍ程度の薄い板から構成することができる。また、ブレード２２幅（芯体１０軸方向に沿った幅）は、少なくとも塗布のピッチ（芯体１０軸方向移動速度／芯体回転速度）より広いことがよく、上限は広すぎても塗膜に筋が形成される場合があるので上記ピッチの２倍以下であることがよい。

ここで、ブレード２２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、ブレード２２が当該振れ幅に追随できるように０．２Ｎから４Ｎの範囲とし、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１４（ノズル１６）及びブレード２２は、ＰＩ前駆体溶液１２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１４（ノズル１６）及びブレード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１４（ノズル１６）及びブレード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。

本実施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１４のノズル１６から、ＰＩ前駆体溶液１２を流下させて芯体１０にＰＩ前駆体溶液１２を付着する。この直後に芯体１０の一端側の突き当て位置２４においてブレード２２を水平方向に移動させて芯体１０へ突き当てることで、芯体１０に付着したＰＩ前駆体溶液１２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（流下装置１４及びブレード２２）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。

その後、芯体１０へＰＩ前駆体溶液１２が終了直前に、芯体１０の他端側の退避位置２６において、ブレード２２を水平方向に移動させて芯体１０から退避させる。

このようにして、ＰＩ前駆体溶液１２が芯体１０外周面に塗布され、塗膜が形成され、塗布が終了する。

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、説明したように本実施形態では、芯体１０表面にＰＩ前駆体溶液１２が付着しているときのみに、平滑化手段としてのブレード２２を芯体１０表面へ突き当て、それ以外ではブレード２２を芯体１０から退避させることで、ブレード２２と芯体１０とが直接接触することが回避され、平滑化手段や芯体が損傷するが防止される。

ここで、ブレード２２の突き当て・退避方法として、図３に示すように、ブレード２２を水平方向に移動させる形態を説明したが、これに限定されるわけではない。例えば、図４に示すように、ブレード２２を水平方向に対して傾斜させる方向に移動させて、芯体１０へ突き当て、そして退避させる形態、図５に示すように、ブレード２２を垂直方向に移動させて、芯体１０へ突き当て、そして退避させる形態、図６に示すように、ブレード２２の一端を支持し、この支持部を軸として回転移動させて、芯体１０へ突き当て、そして退避させる形態等が挙げられる。

図３に示すようなブレード２２を水平方向に移動させる形態では、ブレード２２がその腹部で芯体１０表面へ圧接するように、ブレード２２がその先端から芯体１０に突入し、その後、芯体１０表面を摺動しつつ移動して突き当てられる（無論、芯体１０の回転によっては摺動されることとなる）。このため、ブレード２２の突き当て時に芯体１０（或いは塗膜）にキズを付けやすい。また、ブレード２２の退避時にも、退避時にも同様に芯体１０表面を摺動しつつ移動し、最後、その先端がはじかれるようにして退避されてしまい、やはり、芯体１０（或いは塗膜）にキズを付けやすい。

これに対し、図４〜図６に示すようなブレード２２を移動させる形態では、ブレード２２の腹部から突入して、芯体１０表面へ突き当てられるため、ブレード２２が芯体１０表面を摺動することがなくなる。同様に、ブレードの退避時にも、ブレード２２が芯体１０表面を摺動することがなくなる。このため、ブレード２２の突き当て・退避による芯体１０（或いは塗膜）へのキズ発生が抑制される。

（第２実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態に係る樹脂分散液の塗布方法に利用する塗布装置の主要部分を示す斜視図である。図８は、本発明の第２の実施形態に係る樹脂分散液の塗布方法に使用する塗布装置の主要部分の芯体軸方向と直交した方向から見た上面図である。但し、図中、塗布装置は、平滑化手段が異なる以外は第１実施形態と同様な構成であるので、芯体及び平滑化手段のみを示し、これら以外は省略している。

本実施形態は、図７に示すように、不図示の流下装置及び平滑化手段としてのブレードを芯体１０の軸方向に往復移動させて、芯体１０へのＰＩ樹脂分散液の塗布を行う形態である。ここで、図７（Ａ）が不図示の流下装置及びブレードを芯体軸方向に往路方向（矢印Ｂ−１）に移動しつつ塗布する様子を示しており、図７（Ｂ）が不図示の流下装置及びブレードを芯体軸方向に復路方向（矢印Ｂ−２）に移動しつつ塗布する様子を示している。なお、図７中、矢印はＰＩ前駆体溶液１２の流下方向を示している。

本実施形態の塗布装置では、平滑化手段として、ブレードが２つ用いられ、一つが往路用ブレード２２Ａ、他方が復路用ブレード２２Ｂである。往路用ブレード２２Ａ及び復路用ブレード２２Ｂは、それぞれの先端に切欠け２８Ａ、２８Ｂを有する非対称形状のブレードである。往路用ブレード２２Ａ及び復路用ブレード２２Ｂは支持部材３０Ａ、３０Ｂにより支持固定されており、支持部材３０Ａ、３０Ｂが回転可能に連結軸３２により連結されている。この連結軸３２を軸として往路用ブレード２２Ａ及び復路用ブレード２２Ｂがそれぞれ回転移動し芯体１０への突き当て・退避が行えるようにしている。

これら以外の構成は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

本実施形態では、まず、図７（Ａ）に示すように、芯体１０を矢印Ａ方向に回転させながら、不図示の流下装置によりＰＩ前駆体溶液１２を流下させて芯体１０にＰＩ前駆体溶液１２を付着する。この直後に芯体１０の一端側の突き当て・退避位置３４において平滑化手段の往路用ブレード２２Ａを回転移動させて芯体１０へ突き当てることで、芯体１０に付着したＰＩ前駆体溶液１２を平滑化する。往路用ブレード２２Ａは、ブレード移動方向（矢印Ｂ−１）下流側に切欠け２８Ａを有しているブレードである。そして、芯体１０の回転毎に付着点及び平滑化点（不図示の流下装置及び往路用ブレード２２Ａ）を、芯体１０の一端から他の一端へ水平方向（矢印Ｂ−１）に移動させる。

ここで、図８（Ａ）に示すように、往路用ブレード２２Ａを用いる塗布では、ＰＩ前駆体溶液１２の流下位置３８がブレード移動方向の上流側に位置するように、塗布開始時に突き当て・退避位置３４において往路用ブレード２２Ａと不図示の流下装置との位置合わせが行われる。

その後、芯体１０へＰＩ前駆体溶液１２が終了直前に、芯体１０の他端側の突き当て・退避位置３６において、往路用ブレード２２Ａを回転移動させて芯体１０から退避させる。

このようにして、ＰＩ前駆体溶液１２が芯体１０外周面に塗布され、塗膜が形成され、第１塗布を終了する。

続いて、不図示の流下装置及び往路用ブレード２２Ａを退避させた位置のまま、塗布後の芯体１０を取り外し、他の芯体１０Ａを塗布位置へ取り付ける。

そして、図７（Ｂ）に示すように、他の芯体１０Ａを矢印Ａ方向に回転させながら、不図示の流下装置によりＰＩ前駆体溶液１２を流下させて他の芯体１０ＡにＰＩ前駆体溶液１２を付着する。この直後に他の芯体１０Ａの一端側の突き当て・退避位置３６において復路用ブレード２２Ｂを回転移動させて他の芯体１０Ａへ突き当てることで、芯体１０に付着したＰＩ前駆体溶液１２を平滑化する。復路用ブレード２２Ｂは、ブレード移動方向（矢印Ｂ−２）下流側に切欠け２８Ｂを有しているブレードである。なお、塗布開始時には、突き当て・退避位置３６において、ＰＩ前駆体溶液１２の付着部に復路用ブレード２２Ｂが突き当てられるように、復路用ブレード２２Ｂと不図示の流下装置との位置合わせが行われる。そして、他の芯体１０Ａの回転毎に付着点及び平滑化点（不図示の流下装置及び復路用ブレード２２Ｂ）を、他の芯体１０Ａの一端から他の一端へ水平方向（矢印Ｂ−２）に移動させる。

ここで、図８（Ｂ）に示すように、復路用ブレード２２Ｂを用いる塗布でも、ＰＩ前駆体溶液１２の流下位置３８がブレード移動方向の上流側に位置するように、塗布開始時に突き当て・退避位置３６において復路用ブレード２２Ｂと不図示の流下装置との位置合わせが行われる。

その後、他の芯体１０ＡへＰＩ前駆体溶液１２が終了直前に、他の芯体１０Ａの他端側の突き当て・退避位置３４において、復路用ブレード２２Ｂを水平方向に移動させて他の芯体１０Ａから退避させる。

このようにして、ＰＩ前駆体溶液１２が芯体１０外周面に塗布され、塗膜が形成され、第２塗布を終了する。この第１及び第２塗布を繰り返すことで、複数本の芯体にＰＩ前駆体溶液を塗布することができる。

以上説明したように、本実施形態では、上記第１塗布及び第２塗布を行う、即ち、流下手段及び平滑化手段を往復移動させて塗布を行うことで、流下手段及び平滑化手段を芯体に対して一方方向のみに移動させて塗布を行う場合に比べ、複数本の芯体に対し短時間で且つ効率良く塗布が行える。

また、平滑化手段として、移動方向に対して非対称なブレードを使用する場合、往路用ブレード２２Ａ、復路用ブレード２２Ｂとそれぞれ別々に使用して、第１塗布での移動方向に対するブレード形状と、第２塗布での移動方向に対するブレード形状とが同一になるようにしている。つまり、本実施形態では、往路用ブレード２２Ａを用いて塗布する際は、切欠け２８Ａがブレード移動方向下流側へ位置するようにし、復路用ブレード２２Ｂを用いて塗布する際でも、切欠け２８Ｂがブレード移動方向下流側へ位置するようにしている。これにより、第１塗布と第２塗布で、同一の塗膜を形成可能としている。

さらに、往路用ブレード２２Ａを用いる塗布でも、復路用ブレード２２Ｂを用いる塗布でも、ＰＩ前駆体溶液１２の流下位置３８がブレード移動方向の上流側に位置するようにしている。これにより、第１塗布と第２塗布とで、同一の塗膜を形成可能としている。

このように、第１塗布と第２塗布とで、ブレード形状及び当該ブレードへのＰＩ前駆体溶液１２の付着位置が対称関係にあることで、同一の塗膜を形成可能としている。これは、ブレード移行方向に対するブレード形状や、ブレードへのＰＩ前駆体溶液１２の付着位置が変わることで、異なる塗膜が形成されることを防止しているためのである。

（第３の実施形態）
本実施形態では、上記第１又は第２の実施形態を適用して、無端ベルトを製造する方法について説明する。以下、樹脂溶液としてＰＩ前駆体溶液をいて、樹脂皮膜としてＰＩ樹脂皮膜を形成する形態を説明する。無論、本発明はこれに限られるわけではない。

＜ＰＩ前駆体塗布工程＞
まず、上記第１又は第２の実施形態に従って、芯体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＞
芯体上にＰＩ前駆体溶液を塗布後、乾燥をするとＰＩ前駆体皮膜が形成される。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。

＜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前駆体被膜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。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。

ここで、無端ベルトを転写ベルトや接触帯電ベルトとして使用する場合には、ＰＩ前駆体溶液（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。前述したように皮膜が収縮すると抵抗値にむらを生じるが、収縮を防止することにより、抵抗値も均一にすることができる。

転写ベルトや接触帯電ベルトとしての用途に好ましい無端ベルトの膜厚は３０〜１５０μｍ程度である。

また、無端ベルトを定着ベルトとするには、無端ベルトの表面に、トナーに対して非粘着性のフッ素樹脂層を形成する。その材料としては、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）等のフッ素系樹脂が好ましい。また、非粘着性の樹脂皮膜には、耐久性や静電オフセットの向上のためにカーボン粉末が分散されていてもよい。

フッ素系樹脂皮膜を形成するには、その水分散液を無端ベルトの表面に塗布して焼き付け処理する方法が好ましい。また、フッ素系樹脂皮膜の密着性が不足する場合には、必要に応じて、無端ベルト表面にプライマー層をあらかじめ塗布形成する方法がある。

無端ベルト表面にフッ素系樹脂皮膜を形成するには、加熱されたベルトを芯体の表面に形成してから、これらを塗布してもよいが、無端ベルトを作製前、例えばＰＩ前駆体溶液を塗布して溶剤を乾燥させてから、又は、溶剤を完全に乾燥させないまま、フッ素系樹脂分散液を塗布し、その後に加熱してイミド転化完結反応とフッ素系樹脂皮膜の焼成処理を同時に行ってもよい。この場合、プライマー層がなくてもフッ素系樹脂皮膜の密着性が強固になることもある。

定着ベルトとしての用途に好ましい無端ベルトの膜厚は２５〜１００μｍ、また、フッ素樹脂層の厚さは１０〜４０μｍの範囲が好ましい。

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。

（実施例１）
上記第１実施形態に示す塗布装置（図１〜図３参照）を用い、２５℃での粘度が約１００Ｐａ・ｓのＰＩ前駆体溶液（商品名：Ｕイミド、ユニチカ製）を直径３０ｍｍ、長さ５００ｍｍの芯体に回転塗布する。すなわち、４００ｍｌのＰＩ前駆体溶液が入った容器にモーノポンプを連結し、軸回転数１５ｒｐｍで１０ｇ／分の吐出量に調整し、ディスペンサー（流下装置）から芯体表面に流下して付着させるようにする、

ここで、平滑化手段としてのブレードは、厚さ０．１ｍｍのステンレス板を幅８ｍｍ、長さ５０ｍｍに加工してＰＩ前駆体溶液の流下位置（付着位置）が幅方向中央になるように取り付けた。その他、塗布の条件を下記のようにして塗布を行った。

−条件−
吐出量 １０ｇ／分
移動速度 １８０ｍｍ／分
芯体回転数 １２０ｒｐｍ
塗布時間 １６７ｓ
溶液ロス量（捨て出しロス） ０ｇ

ＰＩ前駆体溶液を芯体に向け吐出し、ＰＩ前駆体溶液が芯体に１周した後、ブレードを水平方向に移動させて芯体へ突き当てることでＰＩ前駆体溶液に接触し、吐出終了後、吐出終了箇所がブレードから３ｍｍ移動した時点でブレードを水平方向に５０ｍｍ後退させて、塗布を終了した（図３参照）。塗布時にはＰＩ前駆体溶液が芯体とブレードの間に存在するために芯体とブレードにキズなどを付けずにＰＩ前駆体溶液を平滑にした。

塗布後、芯体を１０ｒｐｍで回転させながら、１２０℃の加熱装置に入れ、４５分間 乾燥させた。次いで、芯体を垂直にして、１９０℃で１０分間、２５０℃で３０分間、３２０℃で３０分間加熱してＰＩ樹脂皮膜を形成した。芯体が室温に冷えた後、皮膜を抜き取って無端ベルトを得た。
得られた無端ベルトは、平均膜厚が８０μｍ、ばらつき（最大値と最小値の差）は４μｍ以下であった。

（実施例２）
実施例１において、ＰＩ前駆体溶液を芯体に向け吐出し、ＰＩ前駆体溶液が芯体に１周した後、ブレードを垂直方向に移動（上昇）させて芯体表面に突き当てＰＩ前駆体溶液に接触させた。そして、塗布(吐出)終了後、吐出終了箇所がブレードから３ｍｍ移動した時点でブレードを垂直方向に２０ｍｍ移動（下降）させて、ブレードの退避を行った（図５参照）。芯体とブレードにキズをつけない効果は実施例１と同じであるが、ブレード表面に付着する溶液が多くなった。また、実施例１に比べ、ブレードの突き当て位置、退避位置での塗膜のむらが少なくなっていた。

（実施例３）
実施例１において、ＰＩ前駆体溶液を芯体に向け吐出し、ＰＩ前駆体溶液が芯体に１周した後、ブレードを水平方向に対して傾斜するように移動させて芯体表面に突き当てＰＩ前駆体溶液に接触させた。そして、塗布(吐出)終了後、吐出終了箇所がブレードから３ｍｍ移動した時点でブレードを水平方向に対して傾斜するように移動（２０ｍｍ下降、５０ｍｍ後退）させて、ブレードの退避を行った（図４参照）。芯体とブレードにキズなどをつけない効果は実施例１と同じであるが、ブレード表面に付着する溶液は実施例２と同じくらいであった。また、実施例１に比べ、ブレードの突き当て位置、退避位置での塗膜のむらが少なくなっていた。

（実施例４）
実施例１において、ＰＩ前駆体溶液を芯体に向け吐出し、ＰＩ前駆体溶液が芯体に１周した後、ブレードをその一端を軸にして回転移動させて芯体表面に突き当てＰＩ前駆体溶液に接触させた。塗布(吐出)終了後、吐出終了箇所がブレードから３ｍｍ移動した時点でブレードを回転移動させて、その先端を円弧状に３０ｍｍさせて、ブレードの退避を行った（図６参照）。芯体とブレードにキズなどをつけない効果は実施例１と同じであるが、ブレードが回転運動でその先端が上下に動くのでブレードユニット全体をコンパクトにできる利点がある。また、実施例１に比べ、ブレードの突き当て位置、退避位置での塗膜のむらが少なくなっていた。

（実施例５）
実施例１において、塗布終了後はディスペンサーとブレードを５００ｍｍ／分で元の位置に戻したが、それに要する時間は約１分であった。

そこで、次の芯体に塗布をする時、ディスペンサーとブレードを元の位置に戻さずに、デースペンサー及びブレードを往復させて塗布するようにした（図７参照）。これにより、上記約１分の時間を余分にとることは不要となった。この場合、ブレードをＰＩ前駆体溶液の流下位置（付着位置）が幅方向中央になるように取り付けていたので、ブレードの往路・復路でブレードに対するＰＩ前駆体溶液の流下位置（付着位置）が同一であったので、往路・復路におけるブレードの突き当ての際、ブレードとディスペンサーの位置合わせを行う必要はなかった。

（実施例６）
実施例２において、ブレードをその幅１０ｍｍとし、そのＰＩ前駆体溶液の流下位置（付着位置）を移動方向の上流側端部から４ｍｍ下流に位置となるように取り付けて塗布を行ったところ、得られる無端ベルトの平均膜厚は８０μｍで、ばらつき（最大値と最小値の差）は２μｍ以下と、ばらつきを少し改善することができた。

そこで、このブレードを用いて往復塗布をする場合は、各塗布でのブレードの突き当ての際、ブレードとディスペンサーとの位置合わせを行い、即ちブレードの往路・復路方向に対してそれぞれＰＩ前駆体溶液の流下位置（付着位置）を移動方向の上流側端部から４ｍｍ下流に位置となるように位置合わせを行い、実施例７と同様にして往復塗布したところ（図８参照）、往路・復路で同一の塗膜品質で塗布することができた。

（実施例７）
第２実施形態に示す塗布装置（図７参照）を用い、実施例６の塗布条件と同様にして塗布を行った。平滑化手段としては、先端に切欠けを有する非対称のブレードを２つ用い、一つが往路用ブレード、他方が復路用ブレードとした。そして、往路・復路でそれぞれのブレードを突き当て、塗布を行った。なお、塗布後のブレードの突き当て・退避方法は実施例４と同様にブレードを回転移動させることで行った。得られた無端ベルトの平均膜厚は８０μｍで、ばらつき（最大値と最小値の差）は２μｍ以下と、実施例６と同様に、往路・復路で同一の塗膜品質で塗布することができた。

本発明の第１の実施形態に係る樹脂分散液の塗布方法に利用する塗布装置の主要部分を示す構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る樹脂分散液の塗布方法に使用する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。 平滑化手段としてのブレードの突き当て・退避方法の一例を説明するための図である。 平滑化手段としてのブレードの突き当て・退避方法の他の一例を説明するための図である。 平滑化手段としてのブレードの突き当て・退避方法の他の一例を説明するための図である。 平滑化手段としてのブレードの突き当て・退避方法の他の一例を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係る樹脂分散液の塗布方法に利用する塗布装置の主要部分を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る樹脂分散液の塗布方法に使用する塗布装置の主要部分の芯体軸方向と直交した方向から見た上面図である。

符号の説明

１０ 芯体
１２ ＰＩ前駆体溶液
１４ 流下装置
１６ ノズル
１８ 容器
２０ ポンプ
２２ ブレード
２２Ａ 往路用ブレード
２２Ｂ 復路ブレード
２４ 突き当て位置
２６ 退避位置
３０Ａ、３０Ｂ 支持部材
３２ 連結軸
３４、３６ 突き当て・退避位置
３８ 流下位置

Claims (2)

1. 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、付着手段により前記芯体に樹脂分散液を付着させつつ、付着させた樹脂分散液を平坦化手段により平坦化し、前記付着手段及び前記平滑化手段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、
   前記平滑化手段は、樹脂分散液を前記芯体に付着させている間、前記芯体表面に突き当て、それ以外の間は前記芯体から退避させる、ことを特徴とする樹脂分散液の塗布方法。
2. 円筒状或いは円柱状芯体に被膜形成樹脂溶液を塗布して、前記芯体に前記被膜形成樹脂溶液の塗膜を形成する工程と、
   前記塗膜を加熱して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、
   を有する無端ベルトの製造方法であって、
   塗膜を形成する工程が、請求項１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無端ベルトの製造方法。

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