JP4998641B1 - 芯体、管状体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】芯体に塗布された樹脂溶液を加熱することで発生する収縮によるしわと、当該溶液を加熱することで発生するガスによる膨れと、を抑制する。
【解決手段】外周面に塗布された樹脂溶液が加熱により硬化されて管状体が製造される円筒状又は円柱状の芯体本体と、前記芯体本体の軸方向中央部を含む前記外周面に形成された離型層と、前記芯体本体の軸方向一端部及び他端部のそれぞれにおいて前記外周面の周方向に沿って断続的に複数形成され、当該一端部及び他端部のそれぞれにおける前記芯体本体の周方向の全周において当該芯体本体の軸方向のいずれかの箇所に存在し、前記離型層よりも離型性が低下した低下部分と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、芯体、管状体の製造方法に関する。

特許文献１には、ポリイミド前駆体溶液を円筒状芯体表面に塗布し、ポリイミド前駆体塗膜を形成するポリイミド前駆体塗膜形成工程と、該ポリイミド前駆体塗膜を乾燥し、加熱反応させてポリイミド樹脂皮膜を形成するポリイミド樹脂皮膜形成工程と、加熱反応後のポリイミド樹脂皮膜を１００℃以上にて円筒状芯体から剥離するポリイミド樹脂皮膜剥離工程と、を含むポリイミド樹脂製無端ベルトの製造方法において、前記円筒状芯体の表面に離型剤層が形成されており、該円筒状芯体の両端部に、前記離型剤層が部分的に存在しない箇所が設けられているポリイミド樹脂製無端ベルトの製造方法が開示されている。

特開２００４−２５５７０８号公報

本発明は、芯体に塗布された樹脂溶液を加熱して管状体とする際のしわの発生を抑制することを課題とする。

請求項１の発明は、外周面に塗布された樹脂溶液が加熱により硬化されて管状体が製造される円筒状又は円柱状の芯体本体と、前記芯体本体の軸方向中央部を含む前記外周面に形成された離型層と、前記芯体本体の軸方向一端部及び他端部のそれぞれにおいて前記外周面の周方向に沿って断続的に複数形成されて列をなし、当該列が前記芯体本体の軸方向に複数配置されることで当該一端部及び他端部のそれぞれにおける前記芯体本体の周方向の全周において当該芯体本体の軸方向のいずれかの箇所に存在し、前記離型層よりも離型性が低下した低下部分と、を備える芯体である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の芯体をその軸方向を水平にして回転させながら、その回転する芯体の外周面に樹脂溶液を塗布して塗膜を形成する塗布工程と、前記塗膜を加熱により硬化する硬化工程と、前記硬化工程で硬化された塗膜を前記芯体から脱型する脱型工程と、を備える管状体の製造方法である。

本発明の請求項１の構成によれば、本構成に係る低下部分を備えない場合に比べ、芯体に塗布された樹脂溶液を加熱して管状体とする際のしわの発生を抑制できる。

本発明の請求項２の製造方法によれば、本製造方法に係る芯体を用いない場合に比べ、しわの少ない管状体を得ることができる。

らせん塗布方法の一例を説明するための説明図である。 らせん塗布方法の一例を説明するための説明図である。 芯体の構成の一例を示す概略図である。 加熱工程の一例を説明するための説明図である。 脱型工程の一例を説明するための説明図である。

以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。なお、図面では、理解を容易にするために、説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。また、同様の機能を有する部材には、全図面を通じて同じ符合を付与し、その説明を省略することがある。本実施形態では、管状体の一例としての中間転写ベルトの製造方法を例に説明するが、本実施形態に係る製造方法を定着ベルト・用紙搬送ベルト等のその他の管状体の製造に適用してもよい。

＜塗布工程＞
本実施形態の中間転写ベルトの製造方法は、芯体をその軸方向を水平にして回転させながら、その回転する芯体の外周面に、樹脂溶液を塗布して塗膜を形成する塗布工程を備えている。

中間転写ベルトを構成する樹脂は、強度や寸法安定性、耐熱性等の面から、例えば、ポリイミド樹脂（以下、ＰＩという場合がある）やポリアミドイミド樹脂（以下、ＰＡＩという場合がある）が使用されるが、これらに限定されるものではない。ＰＩまたはＰＡＩとしては、種々の公知のものを用いることができ、ＰＩの場合はその前駆体を塗布することもある。

樹脂溶液であるＰＩ前駆体溶液は、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミン成分を、溶剤中で反応させることによって得られる。各成分の種類は特に制限されないが、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミン成分とを反応させて得られるものが、皮膜強度の点から好ましい。

上記芳香族テトラカルボン酸の代表例としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，３，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、あるいはこれらのテトラカルボン酸エステル、又は上記各テトラカルボン酸類の混合物等が挙げられる。

一方、上記芳香族ジアミン成分としては、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノフェニルメタン、ベンジジン、３，３’−ジメトキシベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルプロパン、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン等が挙げられる。

一方、ＰＡＩは、酸無水物、例えばトリメリット酸無水物、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、プロピレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、ピロメリット酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸無水物等と、上記ジアミンを組み合わせて、当モル量で重縮合反応することで得られる。ＰＡＩはアミド基を有するため、イミド化反応が進んでも溶剤に溶解し易いので、１００％イミド化したものが好ましい。

樹脂溶液に含まれる溶剤としては、例えば、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、アセトアミド等の非プロトン系極性溶剤が用いられる。溶液の濃度・粘度等に限定はないが、本実施形態において望ましい溶液の固形分濃度は１０質量％以上４０質量％以下、粘度は１Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下である。

樹脂溶液には必要に応じて導電性粒子を添加してもよい。樹脂溶液に分散する導電性粒子としては、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、酸化アンチモン等の導電性金属酸化物、チタン酸カリウム等のウィスカー、等が挙げられる。中でも、液中の分散安定性、半導電性の発現性、価格等の観点で、カーボンブラックは特に好ましい。

導電性粒子の分散方法としては、ボールミル、サンドミル（ビーズミル）、ジェットミル（対抗衝突型分散機）等、公知の方法をとることができる。分散助剤として、界面活性剤やレベリング剤等を添加してもよい。導電性粒子の分散濃度は、樹脂成分１００部（質量部、以下同様）に対して、１０部以上４０部以下、特には１５部以上３５部以下が好ましい。

本実施形態において、樹脂溶液の塗布方法は特に限定されるものではないが、例えば、らせん塗布方法が用いられる。図１及び図２は、らせん塗布方法の説明図である。

当該らせん塗布方法では、図１及び図２に示すように、円筒状又は円柱状の芯体３０をその軸方向を水平にして、回転装置４０により軸周り（矢印Ｂ方向）に回転させながら、樹脂溶液５０を流下装置５２から流下して芯体３０の外周面３０Ａに付着させる。樹脂溶液５０は、樹脂溶液５０を貯留するタンク５４からポンプ５６により供給管５８を通じて流下装置５２に供給される。芯体３０の外周面３０Ａに付着した樹脂溶液５０は、へら６０によって平滑化される。なお、芯体３０の具体的な構成については、後述する。

流下装置５２とへら６０とは、芯体３０の軸方向（矢印Ｃ方向）に移動可能に支持されており、芯体３０を予め設定された回転速度で回転させた状態で、流下装置５２とへら６０とが芯体３０の軸方向（矢印Ｃ方向）に移動しつつ樹脂溶液５０を吐出することで、芯体３０の表面に螺旋状に樹脂溶液５０が塗布され、へら６０で平滑化されて螺旋状の筋が消滅され、継ぎ目のない塗膜６２が形成される。膜厚は、できあがり後の状態で、例えば、５０μｍ乃至１５０μｍの範囲で、必要に応じて設定される。

（芯体の構成）
本実施形態に係る芯体３０は、図２及び図３に示すように、外周面３２Ａ（外周面３０Ａ）に塗布された樹脂溶液が加熱により硬化されて管状体が製造される円筒状又は円柱状の芯体本体３２と、芯体本体３２の軸方向中央部を含む外周面３２Ａに形成された離型層３４と、芯体本体３２の軸方向一端部及び他端部のそれぞれにおいて外周面３２Ａの周方向に沿って断続的に複数形成され離型層３４よりも離型性が低下した低下部分３６と、を備えている。なお、図２及び図３において、芯体本体３２（芯体３０）の周方向が矢印Ｙにて示され、図３において、芯体本体３２（芯体３０）の軸方向が矢印Ｘにて示されている。

低下部分３６は、芯体本体３２の軸方向一端部及び他端部のそれぞれにおける芯体本体３２の周方向の全周において、芯体本体３２の軸方向のいずれかの箇所に存在している。

具体的には、以下のように低下部分３６が構成されている。すなわち、各低下部分３６は、芯体本体３２の周方向に長さを有する矩形状に形成されている。低下部分３６は、芯体本体３２の周方向に沿って断続的に配置されて列３７を構成している。詳細には、当該列３７において、低下部分３６は、芯体本体３２の周方向に一定間隔で複数配置されている。

本実施形態では、低下部分３６の列３７が、芯体本体３２の軸方向一端部及び他端部のそれぞれにおいて、２つ設けられている。各列３７において、芯体本体３２の周方向に隣り合う低下部分３６の間には、隙間Ｓが形成されている。複数の隙間Ｓ同士の周方向長さは、同じとされており、隙間Ｓの周方向長さは、低下部分３６の周方向長さよりも小さくされている。当該２つの列３７のうちの一方における隙間Ｓの軸方向に、当該２つの列３７のうちの他方における低下部分３６が存在するようになっている。

なお、低下部分３６が、芯体本体３２の軸方向一端部及び他端部のそれぞれにおける芯体本体３２の周方向の全周において、芯体本体３２の軸方向のいずれかの箇所に存在していれば、他の構成を採用してもよい。例えば、低下部分３６の形状は、矩形状に限られず、その他の四角形状等であってもよい。また、低下部分３６は、芯体本体３２の周方向に一定間隔で配置される構成に限られず、芯体本体３２の周方向に異なる間隔で配置されていてもよい。また、列３７は、芯体本体３２の軸方向一端部及び他端部のそれぞれにおいて、３列以上あってもよい。

本実施形態で用いられる芯体本体３２の材料としては、例えば、アルミニウムやステンレス等の金属が用いられる。芯体本体３２（芯体３０）の幅（軸方向の長さ）は、目的とする管状体以上の幅（軸方向長さ）が必要であるが、端部に生じる無効領域に対する余裕領域を確保するため、目的とする中間転写ベルトの幅より、１０％乃至４０％程度長いことが望ましい。芯体本体３２（芯体３０）の周長（周方向長さ）は、例えば、目的とする中間転写ベルトの長さと同等か、わずかに大きくされる。なお、低下部分３６は、当該無効領域に設けられている。

円筒状の芯体本体３２（芯体３０）の厚さは、０.５ｍｍ乃至１０ｍｍ程度が好適である。これよりも薄い場合は溶接が困難であり、厚い場合は円筒形に丸めるのが難しくなる。芯体本体３２（芯体３０）は、例えば、四角形の金属製板材を予め定められた幅と長さに切断した後、丸めて当該板材の両端部同士を溶接接合することで得られる。

離型層３４は、例えば、無機化合物、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂から選ばれる材料を芯体本体３２の外周面３２Ａに被覆することで構成されている。上記材料の芯体本体３２の外周面３２Ａへの被覆は、例えば、上記材料による離型剤を芯体本体３２の外周面３２Ａに塗布した後、芯体本体３２を加熱して焼き付けることでなされる。また、離型層３４としては、例えば、芯体本体３２の外周面３２Ａに対するクロムやニッケル等のメッキ処理によって構成してもよい。

低下部分３６は、例えば、ＵＶ処理等の改質により、離型層３４よりも離型性が低下されて構成される。また、低下部分３６としては、研磨処理等により、離型層３４を部分的に除去することにより形成してもよい。また、芯体本体３２を予め部分的にマスキングしてから芯体本体３２に上記材料による離型剤を塗布して離型層３４を形成することで、マスキングした部分を低下部分３６として構成してもよい。

＜乾燥工程＞
本実施形態の中間転写ベルトの製造方法は、塗膜を乾燥させる乾燥工程を備えている。なお、「乾燥」とは、塗膜６２を構成する熱硬化性溶液に含まれる溶剤を、定められた量以上まで蒸発させるために加熱することをいう。

具体的には、芯体３０を上述の回転装置４０により回転させたまま、加熱して乾燥させることが好ましい。加熱条件は、８０℃以上２００℃以下の温度で、１０分以上６０分以下が好ましく、温度が高いほど加熱時間、乾燥時間は短くてよい。加熱の際、熱風を当てることも有効である。加熱は段階的に温度を上昇させてもよいし、一定速度で上昇させてもよい。加熱中は、塗膜の垂れを抑制すべく、芯体３０を５ｒｐｍ乃至６０ｒｐｍ程度でゆっくり回転させてもよい。

＜加熱工程＞
本実施形態の中間転写ベルトの製造方法は、乾燥した塗膜を加熱により硬化する硬化工程の一例として加熱工程を備えている。

加熱工程は、樹脂溶液にＰＩ前駆体溶液等の加熱により硬化反応を生ずる材料を用いた際に必要となる。加熱工程では、図４に示すように、加熱炉８０に芯体を入れて加熱する。加熱温度は、好ましくは２５０℃以上４５０℃以下、より好ましくは３００℃以上３５０℃以下程度であり、２０分乃至６０分間、ＰＩ前駆体液の塗膜を加熱させることでイミド化反応が起こり、ＰＩ樹脂皮膜が形成される。加熱反応の際、加熱の最終温度に達する前に、温度を段階的、又は一定速度で徐々に上昇させて加熱することが好ましい。

なお、樹脂溶液がＰＡＩ溶液の場合には、溶剤を乾燥させる乾燥工程により硬化して皮膜が形成される。従って、製造方法としては、加熱工程を備えなくてもよい。

なお、このような高い温度では、回転装置に備えられるロールは耐熱性がないため、上記加熱工程では、芯体を回転装置からおろして加熱炉８０に入れるのがよい。通常は、芯体の軸方向を重力方向に沿った状態、すなわち、垂直に立てて加熱炉８０に入れる。加熱炉８０としては、内部の温度ムラをなるべくなくすために、垂直に立てられた芯体の上方から熱風を吹き出す構成を有するものが好ましい。また、芯体上部に熱風が直に吹き当たるのを防止するため、図４に示すように、芯体上部に風を遮断する遮蔽部材８２を設置してもよい。遮蔽部材８２としては、芯体の一端を覆うことのできるものであればその形状に特に限定はない。

＜脱型工程＞
本実施形態の中間転写ベルトの製造方法は、加熱工程によって形成された皮膜（硬化された塗膜）を芯体から脱型する脱型工程を備えている。

脱型工程では、例えば、加熱工程終了後、芯体３０を加熱炉８０から取り出し、室温に冷やされた後、図５に示すように、空気注入部８４によって、皮膜６２と芯体３０の外周面３０Ａの軸方向端部との隙間に空気が注入されることによって、皮膜６２を芯体から抜き取る。これにより、中間転写ベルトが得られる。得られた皮膜の端部には、しわや、膜厚の不均一等の欠陥があるため、不要部分が切断され、中間転写ベルトとなる。中間転写ベルトには、必要に応じて、穴あけ加工やリブ付け加工、等が施されることがある。

本実施形態により得られる中間転写ベルトは、感光体などから画像が転写され、その画像を記録媒体に転写する転写体であり、電子写真複写機やレーザープリンタ等の画像形成装置に使用される。

（本実施形態の作用）
本実施形態では、芯体本体３２に離型層３４が形成されているため、皮膜（硬化された塗膜）６２と芯体３０とが分離しやすく、当該塗膜６２を芯体３０から抜き取りやすい。

また、本実施形態では、上記乾燥工程及び上記加熱工程により、樹脂溶液５０の溶剤が蒸発することで塗膜６２の収縮が発生する。円筒状の塗膜６２の収縮のうち、半径方向内側への収縮（図５の矢印Ｓ１参照）は、芯体３０によって規制される。軸方向内側への収縮（図５の矢印Ｓ２参照）は、低下部分３６に塗膜６２が付着すること、又は、低下部分３６によって軸方向内側への移動抵抗を受けることで抑制される。

本実施形態では、芯体本体３２の軸方向一端部及び他端部のそれぞれにおける芯体本体３２の周方向の全周において、芯体本体３２の軸方向のいずれかの箇所に存在しているため、軸方向内側への収縮が、芯体本体３２の周方向の全周において抑制される。

また、本実施形態では、上記乾燥工程及び上記加熱工程において、樹脂溶液５０の溶剤の蒸気と、樹脂溶液５０の加熱反応による水の蒸気とが、塗膜６２から芯体３０との間に放出されるが、当該気体及び蒸気は、低下部分３６の間に形成された隙間Ｓを通って、芯体３０の軸方向両端から排出される。このため、塗膜６２が提灯状に膨れることが抑制される。

本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、種々の変形、変更、改良が可能である。例えば、上記に示した変形例は、適宜、複数を組み合わせて構成しても良い。

３０ 芯体
３２ 芯体本体
３４ 離型層
３６ 低下部分

Claims (2)

1. 外周面に塗布された樹脂溶液が加熱により硬化されて管状体が製造される円筒状又は円柱状の芯体本体と、
   前記芯体本体の軸方向中央部を含む前記外周面に形成された離型層と、
   前記芯体本体の軸方向一端部及び他端部のそれぞれにおいて前記外周面の周方向に沿って断続的に複数形成されて列をなし、当該列が前記芯体本体の軸方向に複数配置されることで当該一端部及び他端部のそれぞれにおける前記芯体本体の周方向の全周において当該芯体本体の軸方向のいずれかの箇所に存在し、前記離型層よりも離型性が低下した低下部分と、
   を備える芯体。
2. 請求項１に記載の芯体をその軸方向を水平にして回転させながら、その回転する芯体の外周面に樹脂溶液を塗布して塗膜を形成する塗布工程と、
   前記塗膜を加熱により硬化する硬化工程と、
   前記硬化工程で硬化された塗膜を前記芯体から脱型する脱型工程と、
   を備える管状体の製造方法。