シームレスベルトの製造方法と製造装置
【課題】量産性に優れた、熱可塑性樹脂を主成分とするシームレスベルトを製造することが可能な製造方法を提供する。
【解決手段】第１の円筒と第２の円筒の間隙に環状ダイの吐出口から熔融体を押し出す工程と、第１及び第２の円筒で熔融体を挟持する工程と、第１及び第２の円筒と、環状ダイとを軸方向に相対移動させて筒状の層を形成する工程と、筒状の層と、第１または第２の円筒の内壁とで少なくとも構成される空間に気体を充填する工程と、筒状の層を固化させる工程と、環状冷却型を環状ダイに向かって移動させて吐出口から筒状の層まで延びた熔融体に環状冷却型を接触させる工程と、環状冷却型で熔融体を冷却させて吐出口を封止する工程と、筒状の層を切り離す工程と、冷却固化された熔融体を、第１の円筒及び第２の円筒で挟持する工程と、を有する。
【解決手段】第１の円筒と第２の円筒の間隙に環状ダイの吐出口から熔融体を押し出す工程と、第１及び第２の円筒で熔融体を挟持する工程と、第１及び第２の円筒と、環状ダイとを軸方向に相対移動させて筒状の層を形成する工程と、筒状の層と、第１または第２の円筒の内壁とで少なくとも構成される空間に気体を充填する工程と、筒状の層を固化させる工程と、環状冷却型を環状ダイに向かって移動させて吐出口から筒状の層まで延びた熔融体に環状冷却型を接触させる工程と、環状冷却型で熔融体を冷却させて吐出口を封止する工程と、筒状の層を切り離す工程と、冷却固化された熔融体を、第１の円筒及び第２の円筒で挟持する工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シームレスベルトの製造方法及びその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザービームプリンターや複写機等の電子写真画像形成装置において中間転写ベルトや転写搬送ベルト等に用いられるシームレスベルトの製造方法が、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された製造方法では、筒状金型に内接している押出筒金型から熱硬化性樹脂の樹脂溶液を筒状金型内の下部から順に上部まで押し出して筒状の樹脂溶液の層を形成する。このとき樹脂溶液の層の内部に気体を注入して膨張させ、その後、樹脂溶液の層を硬化させることによってシームレスベルトが得られる。この製造方法によれば、筒状金型の内壁に短時間に樹脂溶液を塗布し、且つ、塗布スジ、うねり、樹脂溶液残りの発生を抑えることが可能である旨が記載されている。
【０００３】
樹脂を金型に充填する成形方法では、樹脂を金型に充填した後に射出口から樹脂が漏れ出す現象、即ち、はなたれ現象（ドルーリング）が発生する問題がある。そこで、はなたれ現象を阻止することが可能な成形方法が特許文献２に開示されている。特許文献２に開示された成形方法では、金型と射出ノズルが離反した際においても溶融状態を保持することを阻止する断熱部が射出ノズル部に設けられている。そのため、射出ノズル内の溶融樹脂が固化、若しくは半固化され、射出ノズル部の射出口路が詰まり射出口が閉塞するので、射出口に残留した溶融樹脂が、漏れ出すことを抑制できる。
【０００４】
また、樹脂を金型に充填する成形方法では、糸引きという現象が発生する問題もある。糸引き現象は、成形品を取り出す際に、射出ノズルから射出された溶融樹脂を金型内へ移送させる経路形状に、固化した部分、即ちスプル部の樹脂の先端部が軟化し、射出ノズルとの間で糸状に細長く伸びて固化する現象である。この糸引き現象を防止する成形方法が特許文献３に開示されている。特許文献３に開示された成形方法では、金型内に溶融物を充填後、ノズルの離脱時にスプル開口部の近傍へ冷却された気体又は液体を噴射することでスプル部の樹脂を冷却し、糸引きを生じない程度まで固化させることで糸引きを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３７６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、電子写真画像装置は高画質かつ低価格化が進んでおり、シームレスベルトの品質および価格に対する要求が益々高まっている。そこで、本発明者は、特許文献１に記載の方法と同様に、筒状金型の内部に環状ダイを設置して、硬化反応プロセスが不要で、熱硬化性樹脂よりも安価な熱可塑性樹脂を主成分とするシームレスベルトの製造に適用することについて検討した。
【０００７】
その結果、以下の方法によって、熱可塑性樹脂を主成分とするシームレスベルトを効率的に製造することができることを見出した。
【０００８】
第１の円筒と、
該第１の円筒と同一の内径を有し、該第１の円筒と同軸を維持しつつ該第１の円筒に対して軸方向に相対的に移動可能な第２の円筒と、
該第１の円筒及び該第２の円筒と同軸に配置され、該第１の円筒及び該第２の円筒の少なくとも一方の内壁に近接して該第１の円筒及び該第２の円筒に対して軸方向に相対的に移動可能であり、かつ、熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物の熔融体を放射方向に吐出可能な環状ダイと、を具備しているシームレスベルトの製造装置を用いてシームレスベルトを製造する方法であって、下記（１）〜（５）の工程を有するシームレスベルトの製造方法：
（１）該第１の円筒と該第２の円筒とを、該第１の円筒及び該第２の円筒の互いに対向する端部が間隙を有するように配置し、該間隙に該環状ダイから該熔融体を押し出す工程、
（２）該間隙に押し出された該熔融体を、該第１及び第２の円筒の互いに対向する端部で挟持して、該第１の円筒と該第２の円筒との間での円筒内の気体の連通を遮断する工程、
（３）該熔融体を挟持した状態で該第１及び該第２の円筒と、該環状ダイとを軸方向に相対移動させて該第１の円筒または該第２の円筒の内壁に該熔融体を塗布して該熔融体の筒状の層を形成する工程、
（４）該筒状の層と、該第２または該第１の円筒の内壁とで少なくとも構成される空間に気体を充填し、該気体の圧力で該筒状の層を該第１の円筒または該第２の円筒の内壁に密着させる工程、
（５）該筒状の層を固化させる工程。
【０００９】
しかし、上記の方法を用いて連続的にシームレスベルトを製造しようとした場合において、次のような課題を見出すに至った。
【００１０】
上記の製造方法では、筒状金型が軸方向に移動しているときに環状ダイが熱可塑性樹脂を含む熔融体を放射状に押し出すことによって、筒状金型の内壁に筒状の層を形成している。そのため、連続的にシームレスベルトの製造を行う際のインターバルにおいて、射出口から樹脂が漏れ出す現象、即ち、はなたれ現象（ドルーリング）が発生し、引き続くシームレスベルトの製造に支障となることが懸念される。
【００１１】
そこで、本発明は、量産性に優れた、熱可塑性樹脂を主成分とするシームレスベルトを製造することが可能なシームレスベルトの製造方法および、製造装置を提供することを対象とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るシームレスベルトの製造方法の一態様は、第１の円筒と、該第１の円筒と同一の内径を有し、該第１の円筒と同軸を維持しつつ該第１の円筒に対して軸方向に相対的に移動可能な第２の円筒と、該第１の円及び該第２の円筒と同軸に配置され、該第１の円筒および該第２の円筒の少なくとも一方の内壁に近接して該第１の円筒及び該第２の円筒に対して軸方向に相対的に移動可能であり、かつ、熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物の熔融体を放射方向に吐出可能な環状ダイと、該環状ダイと同軸に配置され、該環状ダイの下方から該環状ダイに向かって該軸方向に移動可能であり、かつ、該熔融体を環状に冷却固化させることが可能な環状冷却型と、を具備しているシームレスベルトの製造装置を用いてシームレスベルトを製造する方法であって、
（１）該第１の円筒と該第２の円筒とを、該第１の円筒及び該第２の円筒の互いに対向する端部が間隙を有するように配置し、該間隙に該環状ダイの該吐出口から該熔融体を放射状に吐出する工程と、
（２）該間隙に吐出された該熔融体を、該第１及び第２の円筒の互いに対向する端部で挟持して、該第１の円筒と該第２の円筒との間で円筒内外の気体の連通を遮断する工程と、
（３）該熔融体を挟持した状態で該第１及び第２の円筒と、該環状ダイとを該軸方向に相対的に移動させて該第１の円筒または該第２の円筒の内壁に該熔融体を塗布して該熔融体の筒状の層を形成する工程と、
（４）該筒状の層と、該第１の円筒または該第２の円筒の内壁とで少なくとも構成される空間に気体を充填し、該気体の圧力で該筒状の層を該第１の円筒または該第２の円筒の内壁に密着させる工程と、
（５）該筒状の層を固化させる工程と、
（６）該環状冷却型を該環状ダイに向かって移動させて、該環状ダイの該吐出口から該筒状の層まで延びた該熔融体に該環状冷却型を接触させる工程と、
（７）該環状冷却型で該熔融体を冷却固化させて該吐出口を封止する工程と、
を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るシームレスベルトの製造装置の一態様は、
第１の円筒と、
該第１の円筒と同一の内径を有し、該第１の円筒と同軸を維持しつつ該第１の円筒に対して軸方向に相対的に移動可能な第２の円筒と、
該第１の円筒および該第２の円筒と同軸に配置され、該第１の円筒及び該第２の円筒の少なくとも一方の内壁に近接して該第１の円筒および該第２の円筒に対して軸方向に相対的に移動しているときに、熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物の熔融体を吐出口から放射方向に該第１の円筒または該第２の円筒の内壁に該熔融体を塗布して該熔融体の筒状の層を形成する環状ダイと、
該環状ダイの下方から該環状ダイに向かって該軸方向に移動することによって該環状ダイの該吐出口から該筒状の層まで延びた該熔融体に接触し、接触した該熔融体を環状に冷却固化させる環状冷却型と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
出願によれば、量産性に優れた、熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物からなるシームレスベルトを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のシームレスベルトの製造装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】工程（１）〜（７）における製造装置の状態を示す断面図である。
【図３】工程（８）、（９）における製造装置の状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明のシームレスベルトの製造装置の一実施形態を示す断面図である。本実施形態の製造装置１００は、図１に示すように、筒状金型４（第１の円筒）と、把持部材７（第２の円筒）と、環状ダイ２と、環状冷却型１０とを有している。
【００１７】
筒状金型４は、上端部が開口し、下端部はステージ６に支持されている。ステージ６は、鉛直方向に延びるガイド５に支持されている。ステージ６はガイド５に沿って移動し、それによって、筒状金型４は昇降可能である。
【００１８】
筒状金型４の上方には、把持部材７がガイド５に支持された状態で配置されており、筒状金型４の上端開口と対向している。把持部材７は、ガイド５に沿って昇降可能にされている。なお、把持部材７の上部には注入口８が設けられている。注入口８は、不図時の気体注入手段に連結されており、気体が注入口８を通じて把持部材７の内部に注入可能となっている。
【００１９】
筒状金型４の下方には、環状冷却型１０がガイド５に支持された状態で配置されており、筒状金型４の下端開口と対向している。環状冷却型１０は、ステージ１１に支持されている。ステージ１１は、ガイド５に沿って移動し、それによって、環状冷却型１０は、昇降可能である。
【００２０】
筒状金型４の内部には環状ダイ２が断熱ベース９に支持された状態で配置されている。環状ダイ２は、熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物の熔融体を放射方向に吐出可能な環状スリットを有する。環状ダイ２は、熱可塑性樹脂組成物からなるペレットの投入口２ｃが設けられている。また、投入口２ｃから投入されたペレットは、環状ダイ２内の環状の流路２ａ内にて溶融され、吐出口２ｂから放射方向に吐出される。
【００２１】
環状ダイ２の流路２ａに嵌合する環状の押圧面３ａを備えたピストン３が嵌合されている。ピストン３は、環状ダイ２の流路２ａ内の熔融体を吐出口２ｂから放射方向に押し出されるように加圧する。環状ダイ２の流路２ａに分岐点および合流点がなく、ピストン３が環状の押圧面３ａを具備しているので、流路２ａの各々における圧力および流速分布が均一になる。これにより、吐出口２ｂから熔融体が筒状金型４の内壁の全周に均一に吐出されるので、筒状の層１を形成する際に流れの不連続により発生する線、いわゆるウェルドラインの発生を避けることが可能となる。したがって、強度と厚みが均一なシームレスベルトの製造が可能になる。なお、熔融体の吐出方向は、水平方向であることが望ましいが、仰角方向または、俯角方向であってもよい。
【００２２】
次に、本願発明に係るシームレスベルトの製造方法について説明する。本発明に係るシームレスベルトの製造方法は、第１の円筒と、第２の円筒と、環状ダイと、環状冷却型とを具備している製造装置を用いる。第２の円筒は、第１の円筒と同一の内径を有し、第１の円筒と同軸を維持しつつ第１の円筒に対して軸方向に相対的に移動可能である。環状ダイは、第１及び第２の円筒の少なくとも一方の内壁に近接して第１及び第２の円筒に対して軸方向に相対的に移動可能であり、かつ、熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物の熔融体を放射方向に吐出可能である。環状冷却型は、環状ダイと同軸に配置され、内径が環状ダイと略同径であり、外形が第１の円筒および第２の円筒と略同径である。さらに、環状冷却型は、環状ダイの下方から環状ダイに向かって軸方向に移動可能である。そして、本発明に係るシームレスベルトの製造方法は、下記（１）〜（９）の工程を有するものである。
【００２３】
工程（１）は、第１の円筒と第２の円筒とを、第１の円筒及び第２の円筒の互いに対向する端部が間隙を有するように配置し、間隙に該環状ダイから熔融体を押し出す工程である。
【００２４】
工程（２）は、間隙に押し出された熔融体を、第１及び第２の円筒の互いに対向する端部で挟持して、第１の円筒と第２の円筒との間で円筒内外の気体の連通を遮断する工程である。
【００２５】
工程（３）は、第１及び第２の円筒と、環状ダイとを軸方向に相対的に移動させて第１の円筒または第２の円筒の内壁に熔融体を塗布して熔融体の筒状の層を形成する工程である。
【００２６】
工程（４）は、筒状の層と、第１の円筒または第２の円筒の内壁とで少なくとも構成される空間に気体を充填し、気体の圧力で筒状の層を第１の円筒または第２の円筒の内壁に密着させる工程である。
【００２７】
工程（５）は、筒状の層を固化させる工程である。
【００２８】
工程（６）は、環状冷却型を環状ダイに向かって移動させて、環状ダイの吐出口から筒状の層まで延びた熔融体に環状冷却型を接触させる工程である。
【００２９】
工程（７）は、環状冷却型が熔融体を冷却固化することによって、環状ダイの吐出口を封止する工程である。
【００３０】
工程（８）は、冷却固化された熔融体から筒状の層を切り離す工程である。
【００３１】
工程（９）は、冷却固化された熔融体を、第１の円筒及び第２の円筒の互いに対向する端部で挟持する工程である。
【００３２】
図２（ａ）〜（ｄ）は、工程（１）〜工程（７）における製造装置１００の状態を示す断面図である。図３（ａ）、（ｂ）は、工程（８）、（９）の各工程における製造装置１００の状態を示す断面図である。
【００３３】
工程（１）では、筒状金型４の上端開口と把持部材７との間に設けられた間隙２０（図２（ａ）参照）に、環状ダイ２から熱可塑性樹脂を含む樹脂組成生物の熔融体が吐出される。
【００３４】
環状金型４及び把持部材７は、図２（ａ）に示すように、環状ダイ２の吐出口２ｂと間隙２０とが同等の高さになる位置に配置されている。また、ピストン３は熱可塑性樹脂組成物のペレットを投入する空間を確保できる高さまで押し上げられている。
【００３５】
工程（１）では、まず、環状ダイ２の投入口２ｃより常温のペレット（樹脂材料）を投入する。投入されたペレットは、環状ダイ２の流路２ａで溶融され、熔融体となる。次に、ピストン３を押し下げることにより、熔融体が吐出口２ｂより間隙２０に向って連続して放射状に吐出される。なお、環状ダイ２で樹脂組成物を溶融する構成以外に樹脂組成物の熔融体を環状ダイ２に投入する構成であってもよい。
【００３６】
次に、工程（２）においては、把持部材７を下降させて間隙２０に吐出された熔融体３０を筒状金型４と把持部材７とで挟持する。これにより、筒状金型４の内部空間と把持部材７の内部空間との間での気体の連通を遮断する（図２（ｂ）参照）。工程（２）では、熔融体３０を筒状金型４と把持部材７で挟持する際には、筒状金型４を上昇させてもよい。または、筒状金型４を上昇させ、把持部材７を下降させてもよい。すなわち、筒状金型４及び把持部材７から選ばれる少なくとも一方を互いに近づく方向に移動させて熔融体３０を筒状管型４と把持部材７とで挟持する。
【００３７】
次に工程（３）では、筒状金型４と把持部材７とで熔融体の一端を挟持した状態、すなわち、筒状金型４の内部空間と把持部材７の内部空間との間での気体の連通を遮断した状態を維持する。その状態からさらに、ピストン３を所望の速度で押し下げて環状ダイ２から熔融体を半径方向に放射状に連続して吐出させつつ、筒状金型４及び把持部材７を上昇させる。これによって、熔融体を筒状金型４の内壁に塗布していく。これにより、筒状の層１を筒状金型４の内壁に形成する（図２（ｃ）参照）。工程（３）では、筒状金型４の温度は、不図示の温度センサ及びその検出結果にもとづいて制御可能な不図示のヒータ及び冷却器によって樹脂組成物のガラス転移点以上、樹脂組成物の融点以下の温度範囲に調整することが好ましい。これは、筒状金型４の温度がガラス転移点以上、融点以下であることで、筒状の層１は筒状金型４の内壁に近接して徐々に冷却されるため結晶化度が高くなり強度を高めることができるためである。また、工程（３）では、ピストン３を押し下げる速度は吐出口２ｂからの熔融体の流出速度に対応しており、この流出速度と筒状金型４の上昇速度を制御することによって、筒状の層１の厚みを制御することができる。
【００３８】
さらに、工程（３）では、筒状の層１を形成する際、筒状金型４及び把持部材７に対して、環状ダイ２を下降させてもよい。または、筒状金型４及び把持部材７を上昇させるとともに、環状ダイ２を下降させてもよい。すなわち、工程（３）では、環状ダイ２を筒状金型４及び把持部材７に対して軸方向に相対移動させることによって、筒状の層１を筒状金型４の内壁に形成すればよい。
【００３９】
次に、工程（４）において筒状の層１を筒状金型４の内壁に密着させ、工程（５）において筒状の層１を固化させる（図２（ｃ）参照）。具体的には、上記の工程（３）に引き続いて、または、工程（３）と並行して、不図示の気体注入手段から注入口８より気体を注入させる（図２（ｃ）参照）。すると、把持部材７の内部空間と筒状金型４の内部空間とは、これらの端部が熔融体３０を挟持しているため気体の連通が遮断されているため、把持部材７と筒状の層１と環状ダイ２とで仕切られる内部空間５０が加圧される。その結果、筒状の層１は、筒状金型４の内壁に密着させられることとなる。筒状の層１が筒状金型４の内壁に密着することで熔融体の筒状の層１は筒状金型４に熱を奪われ、冷却させられる。また、このとき、筒状金型４の温度を樹脂組成物の融点以下に調整することで、筒状の層１は固化し始める。一般的に、熱可塑性樹脂を含む熔融媒体が固化する際は収縮が起こるため、筒状の層１は筒状金型内壁からはがれやすくなる。しかし、本実施形態では、工程（２）において筒状金型４の内部空間が密封され、工程（３）において筒状の層１は熔融体３０の先端部から連続している。更に、工程（４）において上述した内部空間５０のみが加圧される。そのため、工程（４）では、筒状金型４の内壁と筒状の層１との間隙に気体が入り込まない。よって、注入口８から注入された気体で内部空間５０を加圧することによって、筒状の層１を筒状金型４の内壁に密着させたまま固化させることが可能となる。その結果、筒状金型４の内壁の表面が、筒状の層１の外面に確実に転写される。さらに、筒状金型４の内壁に形成されることとなる、熔融樹脂の筒状の層の固化物の外径精度を筒状金型４の内径と同じレベルに安定させることが可能となる。
【００４０】
注入口８から注入される気体は、空気あるいは窒素ガスに代表される不活性ガスが望ましい。
【００４１】
次に工程（６）では、環状冷却型１０を筒状金型４および把持部材７と略同じ速度で、軸方向に移動させて、吐出口２ｂから筒状の層１まで延びた熔融体に環状冷却型１０を接触させる（図２（ｄ）参照）。
【００４２】
次に工程（７）では、環状冷却型１０を停止させ、環状冷却型１０で熔融体を冷却固化させて吐出口２ｂを封止する。このとき、吐出口２ｂから筒状の層１まで延びた熔融体を環状冷却型１０で成形する（図２（ｄ）参照）。
【００４３】
次に工程（８）では、筒状金型４と把持部材７を上昇させ、環状冷却型１０で成形された熔融体から筒状の層１を引き千切る（図３（ａ）参照）。その後、筒状金型４の内壁に形成された樹脂組成物からなる筒状体を内壁から取り出す。具体的には、熔融体の筒状の層１が十分に固化した後、注入口８から気体の注入を停止する。続いて、把持部材７を筒状金型４に対して上昇させ、把持部材７と筒状金型４とを離間させる。その後、不図示の取り出し手段を用いて筒状体を筒状金型４から取り出す。その後、筒状体からシームレスベルトを切り出す。
【００４４】
次に工程（９）では、環状冷却型１０で成形された熔融体を、筒状金型４及び把持部材７の互いに対向する端部で挟持する（図３（ｂ）参照）。
【００４５】
上述した製造工程により得られたシームレスベルトの表面形状には、筒状金型４の内壁の表面が正確に転写されるため、表面形状が均一でムラが少ないシームレスベルトを製造できる。さらに、吐出口２ｂから筒状の層１まで延びた熔融体が環状冷却型１０によって直接冷却されている。これにより、冷却ムラが起こりにくくなるので、上述した、はなたれ現象や糸引き現象が起こりにくくなる。さらに、環状冷却型１０で熔融体を直接冷却することによって、冷却に要する時間を短縮できるので、成形サイクルが短くなる。よって、本実施形態の製造方法は、量産性に優れている。さらに、本実施形態の製造方法では、環状冷却型１０で成形した熔融体を、筒状金型４及び把持部材７の互いに対向する端部で挟持する熔融体として利用している。これにより、熔融体を無駄なく使用できるので、製造コストの低減が見込める。
【００４６】
上述した製造方法において、筒状金型４を積極的に樹脂組成物のガラス転移温度以上、融点以下に温度制御せず、一般的な室温（２５℃）程度の状態で行うことも可能である。この場合、熔融体は、筒状金型４に付着してすぐに固化し始める。筒状金型４が常温であったことで熔融体が急速に冷却され、結晶化が進行することなく固化するため、柔軟性が高く、屈曲披露強度の高いシームレスベルトを得られる。
【００４７】
本発明では、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂組成物は特に限定されない。しかし、シームレスベルトの用途が電子写真装置の場合、樹脂組成物としては、ポリプロピレン、ポリエチレン（高密度、中密度、低密度、直鎖状低密度）、プロピレンエチレンブロックまたはランダム共重合体、ゴムまたはラテックス成分が望ましい。また、樹脂組成物としては、エチレン・プロピレン共重合体ゴム、スチレン・ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体または、その水素添加誘導体、ポリブタジエン、ポリイソブチレン、ポリアミド、ポリアミドイミドが望ましい。また、樹脂組成物としては、ポリアセタール、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、変性ポリフェニレンエーテル、ポリイミド、液晶性ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォンが望ましい。また、樹脂組成物としては、ポリフェニレンサルファイド、ポリビスアミドトリアゾール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、アクリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニルが望ましい。また、樹脂組成物としては、エチレンテトラフロロエチレン共重合体、クロロトリフルオロエチレン共重合体、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体が望ましい。また、樹脂組成物としては、アクリル、アクリル酸アルキルエステル共重合体、ポリエステルエステル共重合体、ポリエーテルエステル共重合体、ポリエーテルアミド共重合体、ポリウレタン共重合体が望ましい。なお、樹脂組成物として上述した各種だけでなくこれらの混合物であってもよい。また、耐久性を考慮すると、エンジニア型プラスチック、スーパーエンジニア型プラスチックに分類されるものが望ましい。具体的には、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートが特に望ましい。
【００４８】
また、シームレスベルトの用途が電子写真装置の場合、その用途に応じて様々な添加材を分散させて機能を付与する必要がある。例えば、転写搬送ベルトや中間転写ベルトなどに使用する場合には、特に抵抗率制御を目的として無機添加材を分散させる場合がある。無機添加材としては、カーボンブラック、黒鉛、金属、金属酸化物の微粉末が考えられる。この金属には、銅、スズ、アルミニウム、インジウム等が含まれる。また、金属酸化物の微粉末には、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、アンチモンをドープした酸化スズ、スズをドープした酸化インジウム等が含まれる。無機添加材としては、カーボンブラックが特に望ましい。このカーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラックが含まれる。また、滑り性の付与を目的とした二硫化モリブデン等の潤滑性粒子や硬度向上等を目的とした二酸化ケイ素、酸化チタン等も用いることができる。
【実施例】
【００４９】
（実施例１）
図１に示した構成を有するシームレスベルトの製造装置を用い、工程（１）〜（９）に沿って電子写真用シームレスベルトを製造した。
【００５０】
前準備としてポリエーテルエーテルケトン（商品名：ＶＩＣＴＲＥＸ ＰＥＥＫ；ビクトレックス（Ｖｉｃｔｒｅｘ）社製）にアセチレンブラック（電気化学工業社製）を混合し、２軸成形機にて均一に混練して、樹脂ペレットを製造した。この樹脂ペレットの体積抵抗率は１×１０10〜５×１０10Ωｃｍである。この樹脂組成物のガラス転移点は約１５０℃、融点は約３４０℃であった。
【００５１】
筒状金型４は、内径が２９０ｍｍ、軸方向の長さが４２０ｍｍである。また、内壁の表面には、シームレスベルトの表面が、所定の表面粗さ［十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ、ＪＩＳ Ｋ０６０１−２００１）＝０．４μｍ］を有するように、当該表面粗さに対応した表面粗さを有するように表面処理した。また、不図示の温調手段により２００℃に制御してある。
【００５２】
把持手段７は、内径が２９０ｍｍ、軸方向の長さが２５０ｍｍである。環状ダイ２のサイズは、最外径２８２ｍｍ、流路２ａの幅１０ｍｍ、吐出口２ｂの幅（スリット幅）１ｍｍである。環状ダイ２の上方に貫通した穴（不図示）と投入口２ｃとが、ピストン３が上昇端に達した際に開通するようにしてある。また、環状ダイ２は不図示の温調手段により３８０℃に制御してある。
【００５３】
まず、図２（ａ）に示すように、ピストン３を上昇端まで上昇させ流路２ａに空間を確保し、環状ダイ２の投入口２ｃより流路２ａに常温のペレットを適量投入してペレットを熔融させ、熔融体３０とした。つぎに、筒状金型４および把持部材７を、両端部の間に１０ｍｍの間隙２０があるように配置すると共に、当該間隙の位置と、環状ダイ２の吐出口の位置とが概略一致するように高さを調整した。
【００５４】
次いで図２（ｂ）に示すように、ピストン３を押し下げることにより、熔融体３０を吐出口２ｂより間隙２０に向かって連続して放射状に吐出した（工程（１））。その後、把持部材７を下降させて、間隙２０に吐出された熔融体３０を筒状金型４と把持部材７とで挟持した（工程（２））。
【００５５】
次いで図２（ｃ）に示すように、熔融体３０を筒状金型４と把持部材７とで挟持した状態で、ピストン３を０．２ｍｍ／秒で下降させつつ、筒状金型４および把持部材７を１５ｍｍ／秒で上昇させた（工程（３））。それと同時に把持部材７の注入口８から、把持部材７の内壁と、該熔融樹脂と、環状ダイ２とで構成された内部空間５０に、圧縮空気を注入した（工程（４））。これにより筒状金型４の内壁に熔融体３０の層を形成し、且つ、該層を筒状金型４の内壁に密着させた。このとき、筒状金型４は樹脂組成物の融点以下である２００℃に温調されていたため、該層は筒状金型４の内壁に形成された際に徐々に熱を奪われ、固化して筒状の層１となった（工程（５））。
【００５６】
４００ｍｍほど筒状の層１を形成した後、ピストン３の下降を停止した。その後、図２(ｄ）に示すように環状冷却型１０を筒状金型４と把持部材７と略同速度で、筒状金型４に向かって軸方向に移動させて、吐出口２ｂから筒状の層１まで延びた熔融体に環状冷却型１０を接触させた（工程（６））。その後、環状冷却型１０を停止させ、環状冷却型１０が熔融体を冷却固化させた。冷却固化された熔融体は、吐出口２ｂを封止し、環状冷却型１０の形状に即して成形された。（工程（７））。その後、図３（ａ）に示すように、筒状金型４および把持部材７をさらに上昇させて吐出口２ｂから連続していた筒状の層１を切断した（工程（８））。次いで、圧縮空気の注入を止め、把持部材７を筒状金型４から離間させ、筒状金型４の内壁に形成された樹脂組成物からなる筒状体を取り出した。次に、取り出した筒状体の両端を切断し、シームレスベルトを得た。
【００５７】
次に環状冷却型１０で成形された樹脂組成物を筒状金型４及び把持部材７の互いに対向する端部で挟持して、筒状金型４と把持部材７との間での円筒内の気体の連通を遮断した（図３（ｂ）参照）。その後、筒状体を成形する上述した一連の動作を繰り返し、連続してシームレスベルトを得た。
【００５８】
上述した手順にて得られたシームレスベルトは、２本の平行ローラで張架しても歪みが見られず、肉厚１００μｍの安定した形状をしていた。また、流路に分岐および合流点がないことでウェルドラインの発生がなく、ベルト内の全面において均一な強度を示した。体積抵抗率としても面内の斑がなく成形できた。更に、筒状金型４をガラス転移点以上、融点以下に温度制御していたことで、結晶化度２０％以上のシームレスベルトが得られ、引張り強度が高く、表面硬度の高いシームレスベルトが得られた。
【００５９】
（実施例２）
本実施例では、筒状金型４の温度を１２０℃に制御し、その他の手順は実施例１に準じて電子写真用シームレスベルトを製造した。
【００６０】
このようにして得られたシームレスベルトは、２本の平行ローラで張架しても歪が見られず、肉厚１００μｍの安定した形状が得られた。また、流路に分岐および合流点がないことでウェルドラインの発生がなく、ベルト内の全面において均一な強度を示した。体積抵抗率としても面内の斑がなく成形できた。更に、筒状金型４をガラス転移点以下に温度制御していたことで結晶化度１０％以下のシームレスベルトが得られ、弾性が高く、屈曲耐久性に優れたシームレスベルトが得られた。
【符号の説明】
【００６１】
１ 筒状の層
２ 環状ダイ
２ｃ 吐出口
４ 筒所金型
７ 把持部材
１０ 環状冷却型
５０ 内部空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シームレスベルトの製造方法及びその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザービームプリンターや複写機等の電子写真画像形成装置において中間転写ベルトや転写搬送ベルト等に用いられるシームレスベルトの製造方法が、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された製造方法では、筒状金型に内接している押出筒金型から熱硬化性樹脂の樹脂溶液を筒状金型内の下部から順に上部まで押し出して筒状の樹脂溶液の層を形成する。このとき樹脂溶液の層の内部に気体を注入して膨張させ、その後、樹脂溶液の層を硬化させることによってシームレスベルトが得られる。この製造方法によれば、筒状金型の内壁に短時間に樹脂溶液を塗布し、且つ、塗布スジ、うねり、樹脂溶液残りの発生を抑えることが可能である旨が記載されている。
【０００３】
樹脂を金型に充填する成形方法では、樹脂を金型に充填した後に射出口から樹脂が漏れ出す現象、即ち、はなたれ現象（ドルーリング）が発生する問題がある。そこで、はなたれ現象を阻止することが可能な成形方法が特許文献２に開示されている。特許文献２に開示された成形方法では、金型と射出ノズルが離反した際においても溶融状態を保持することを阻止する断熱部が射出ノズル部に設けられている。そのため、射出ノズル内の溶融樹脂が固化、若しくは半固化され、射出ノズル部の射出口路が詰まり射出口が閉塞するので、射出口に残留した溶融樹脂が、漏れ出すことを抑制できる。
【０００４】
また、樹脂を金型に充填する成形方法では、糸引きという現象が発生する問題もある。糸引き現象は、成形品を取り出す際に、射出ノズルから射出された溶融樹脂を金型内へ移送させる経路形状に、固化した部分、即ちスプル部の樹脂の先端部が軟化し、射出ノズルとの間で糸状に細長く伸びて固化する現象である。この糸引き現象を防止する成形方法が特許文献３に開示されている。特許文献３に開示された成形方法では、金型内に溶融物を充填後、ノズルの離脱時にスプル開口部の近傍へ冷却された気体又は液体を噴射することでスプル部の樹脂を冷却し、糸引きを生じない程度まで固化させることで糸引きを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３７６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、電子写真画像装置は高画質かつ低価格化が進んでおり、シームレスベルトの品質および価格に対する要求が益々高まっている。そこで、本発明者は、特許文献１に記載の方法と同様に、筒状金型の内部に環状ダイを設置して、硬化反応プロセスが不要で、熱硬化性樹脂よりも安価な熱可塑性樹脂を主成分とするシームレスベルトの製造に適用することについて検討した。
【０００７】
その結果、以下の方法によって、熱可塑性樹脂を主成分とするシームレスベルトを効率的に製造することができることを見出した。
【０００８】
第１の円筒と、
該第１の円筒と同一の内径を有し、該第１の円筒と同軸を維持しつつ該第１の円筒に対して軸方向に相対的に移動可能な第２の円筒と、
該第１の円筒及び該第２の円筒と同軸に配置され、該第１の円筒及び該第２の円筒の少なくとも一方の内壁に近接して該第１の円筒及び該第２の円筒に対して軸方向に相対的に移動可能であり、かつ、熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物の熔融体を放射方向に吐出可能な環状ダイと、を具備しているシームレスベルトの製造装置を用いてシームレスベルトを製造する方法であって、下記（１）〜（５）の工程を有するシームレスベルトの製造方法：
（１）該第１の円筒と該第２の円筒とを、該第１の円筒及び該第２の円筒の互いに対向する端部が間隙を有するように配置し、該間隙に該環状ダイから該熔融体を押し出す工程、
（２）該間隙に押し出された該熔融体を、該第１及び第２の円筒の互いに対向する端部で挟持して、該第１の円筒と該第２の円筒との間での円筒内の気体の連通を遮断する工程、
（３）該熔融体を挟持した状態で該第１及び該第２の円筒と、該環状ダイとを軸方向に相対移動させて該第１の円筒または該第２の円筒の内壁に該熔融体を塗布して該熔融体の筒状の層を形成する工程、
（４）該筒状の層と、該第２または該第１の円筒の内壁とで少なくとも構成される空間に気体を充填し、該気体の圧力で該筒状の層を該第１の円筒または該第２の円筒の内壁に密着させる工程、
（５）該筒状の層を固化させる工程。
【０００９】
しかし、上記の方法を用いて連続的にシームレスベルトを製造しようとした場合において、次のような課題を見出すに至った。
【００１０】
上記の製造方法では、筒状金型が軸方向に移動しているときに環状ダイが熱可塑性樹脂を含む熔融体を放射状に押し出すことによって、筒状金型の内壁に筒状の層を形成している。そのため、連続的にシームレスベルトの製造を行う際のインターバルにおいて、射出口から樹脂が漏れ出す現象、即ち、はなたれ現象（ドルーリング）が発生し、引き続くシームレスベルトの製造に支障となることが懸念される。
【００１１】
そこで、本発明は、量産性に優れた、熱可塑性樹脂を主成分とするシームレスベルトを製造することが可能なシームレスベルトの製造方法および、製造装置を提供することを対象とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るシームレスベルトの製造方法の一態様は、第１の円筒と、該第１の円筒と同一の内径を有し、該第１の円筒と同軸を維持しつつ該第１の円筒に対して軸方向に相対的に移動可能な第２の円筒と、該第１の円及び該第２の円筒と同軸に配置され、該第１の円筒および該第２の円筒の少なくとも一方の内壁に近接して該第１の円筒及び該第２の円筒に対して軸方向に相対的に移動可能であり、かつ、熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物の熔融体を放射方向に吐出可能な環状ダイと、該環状ダイと同軸に配置され、該環状ダイの下方から該環状ダイに向かって該軸方向に移動可能であり、かつ、該熔融体を環状に冷却固化させることが可能な環状冷却型と、を具備しているシームレスベルトの製造装置を用いてシームレスベルトを製造する方法であって、
（１）該第１の円筒と該第２の円筒とを、該第１の円筒及び該第２の円筒の互いに対向する端部が間隙を有するように配置し、該間隙に該環状ダイの該吐出口から該熔融体を放射状に吐出する工程と、
（２）該間隙に吐出された該熔融体を、該第１及び第２の円筒の互いに対向する端部で挟持して、該第１の円筒と該第２の円筒との間で円筒内外の気体の連通を遮断する工程と、
（３）該熔融体を挟持した状態で該第１及び第２の円筒と、該環状ダイとを該軸方向に相対的に移動させて該第１の円筒または該第２の円筒の内壁に該熔融体を塗布して該熔融体の筒状の層を形成する工程と、
（４）該筒状の層と、該第１の円筒または該第２の円筒の内壁とで少なくとも構成される空間に気体を充填し、該気体の圧力で該筒状の層を該第１の円筒または該第２の円筒の内壁に密着させる工程と、
（５）該筒状の層を固化させる工程と、
（６）該環状冷却型を該環状ダイに向かって移動させて、該環状ダイの該吐出口から該筒状の層まで延びた該熔融体に該環状冷却型を接触させる工程と、
（７）該環状冷却型で該熔融体を冷却固化させて該吐出口を封止する工程と、
を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るシームレスベルトの製造装置の一態様は、
第１の円筒と、
該第１の円筒と同一の内径を有し、該第１の円筒と同軸を維持しつつ該第１の円筒に対して軸方向に相対的に移動可能な第２の円筒と、
該第１の円筒および該第２の円筒と同軸に配置され、該第１の円筒及び該第２の円筒の少なくとも一方の内壁に近接して該第１の円筒および該第２の円筒に対して軸方向に相対的に移動しているときに、熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物の熔融体を吐出口から放射方向に該第１の円筒または該第２の円筒の内壁に該熔融体を塗布して該熔融体の筒状の層を形成する環状ダイと、
該環状ダイの下方から該環状ダイに向かって該軸方向に移動することによって該環状ダイの該吐出口から該筒状の層まで延びた該熔融体に接触し、接触した該熔融体を環状に冷却固化させる環状冷却型と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
出願によれば、量産性に優れた、熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物からなるシームレスベルトを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のシームレスベルトの製造装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】工程（１）〜（７）における製造装置の状態を示す断面図である。
【図３】工程（８）、（９）における製造装置の状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明のシームレスベルトの製造装置の一実施形態を示す断面図である。本実施形態の製造装置１００は、図１に示すように、筒状金型４（第１の円筒）と、把持部材７（第２の円筒）と、環状ダイ２と、環状冷却型１０とを有している。
【００１７】
筒状金型４は、上端部が開口し、下端部はステージ６に支持されている。ステージ６は、鉛直方向に延びるガイド５に支持されている。ステージ６はガイド５に沿って移動し、それによって、筒状金型４は昇降可能である。
【００１８】
筒状金型４の上方には、把持部材７がガイド５に支持された状態で配置されており、筒状金型４の上端開口と対向している。把持部材７は、ガイド５に沿って昇降可能にされている。なお、把持部材７の上部には注入口８が設けられている。注入口８は、不図時の気体注入手段に連結されており、気体が注入口８を通じて把持部材７の内部に注入可能となっている。
【００１９】
筒状金型４の下方には、環状冷却型１０がガイド５に支持された状態で配置されており、筒状金型４の下端開口と対向している。環状冷却型１０は、ステージ１１に支持されている。ステージ１１は、ガイド５に沿って移動し、それによって、環状冷却型１０は、昇降可能である。
【００２０】
筒状金型４の内部には環状ダイ２が断熱ベース９に支持された状態で配置されている。環状ダイ２は、熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物の熔融体を放射方向に吐出可能な環状スリットを有する。環状ダイ２は、熱可塑性樹脂組成物からなるペレットの投入口２ｃが設けられている。また、投入口２ｃから投入されたペレットは、環状ダイ２内の環状の流路２ａ内にて溶融され、吐出口２ｂから放射方向に吐出される。
【００２１】
環状ダイ２の流路２ａに嵌合する環状の押圧面３ａを備えたピストン３が嵌合されている。ピストン３は、環状ダイ２の流路２ａ内の熔融体を吐出口２ｂから放射方向に押し出されるように加圧する。環状ダイ２の流路２ａに分岐点および合流点がなく、ピストン３が環状の押圧面３ａを具備しているので、流路２ａの各々における圧力および流速分布が均一になる。これにより、吐出口２ｂから熔融体が筒状金型４の内壁の全周に均一に吐出されるので、筒状の層１を形成する際に流れの不連続により発生する線、いわゆるウェルドラインの発生を避けることが可能となる。したがって、強度と厚みが均一なシームレスベルトの製造が可能になる。なお、熔融体の吐出方向は、水平方向であることが望ましいが、仰角方向または、俯角方向であってもよい。
【００２２】
次に、本願発明に係るシームレスベルトの製造方法について説明する。本発明に係るシームレスベルトの製造方法は、第１の円筒と、第２の円筒と、環状ダイと、環状冷却型とを具備している製造装置を用いる。第２の円筒は、第１の円筒と同一の内径を有し、第１の円筒と同軸を維持しつつ第１の円筒に対して軸方向に相対的に移動可能である。環状ダイは、第１及び第２の円筒の少なくとも一方の内壁に近接して第１及び第２の円筒に対して軸方向に相対的に移動可能であり、かつ、熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物の熔融体を放射方向に吐出可能である。環状冷却型は、環状ダイと同軸に配置され、内径が環状ダイと略同径であり、外形が第１の円筒および第２の円筒と略同径である。さらに、環状冷却型は、環状ダイの下方から環状ダイに向かって軸方向に移動可能である。そして、本発明に係るシームレスベルトの製造方法は、下記（１）〜（９）の工程を有するものである。
【００２３】
工程（１）は、第１の円筒と第２の円筒とを、第１の円筒及び第２の円筒の互いに対向する端部が間隙を有するように配置し、間隙に該環状ダイから熔融体を押し出す工程である。
【００２４】
工程（２）は、間隙に押し出された熔融体を、第１及び第２の円筒の互いに対向する端部で挟持して、第１の円筒と第２の円筒との間で円筒内外の気体の連通を遮断する工程である。
【００２５】
工程（３）は、第１及び第２の円筒と、環状ダイとを軸方向に相対的に移動させて第１の円筒または第２の円筒の内壁に熔融体を塗布して熔融体の筒状の層を形成する工程である。
【００２６】
工程（４）は、筒状の層と、第１の円筒または第２の円筒の内壁とで少なくとも構成される空間に気体を充填し、気体の圧力で筒状の層を第１の円筒または第２の円筒の内壁に密着させる工程である。
【００２７】
工程（５）は、筒状の層を固化させる工程である。
【００２８】
工程（６）は、環状冷却型を環状ダイに向かって移動させて、環状ダイの吐出口から筒状の層まで延びた熔融体に環状冷却型を接触させる工程である。
【００２９】
工程（７）は、環状冷却型が熔融体を冷却固化することによって、環状ダイの吐出口を封止する工程である。
【００３０】
工程（８）は、冷却固化された熔融体から筒状の層を切り離す工程である。
【００３１】
工程（９）は、冷却固化された熔融体を、第１の円筒及び第２の円筒の互いに対向する端部で挟持する工程である。
【００３２】
図２（ａ）〜（ｄ）は、工程（１）〜工程（７）における製造装置１００の状態を示す断面図である。図３（ａ）、（ｂ）は、工程（８）、（９）の各工程における製造装置１００の状態を示す断面図である。
【００３３】
工程（１）では、筒状金型４の上端開口と把持部材７との間に設けられた間隙２０（図２（ａ）参照）に、環状ダイ２から熱可塑性樹脂を含む樹脂組成生物の熔融体が吐出される。
【００３４】
環状金型４及び把持部材７は、図２（ａ）に示すように、環状ダイ２の吐出口２ｂと間隙２０とが同等の高さになる位置に配置されている。また、ピストン３は熱可塑性樹脂組成物のペレットを投入する空間を確保できる高さまで押し上げられている。
【００３５】
工程（１）では、まず、環状ダイ２の投入口２ｃより常温のペレット（樹脂材料）を投入する。投入されたペレットは、環状ダイ２の流路２ａで溶融され、熔融体となる。次に、ピストン３を押し下げることにより、熔融体が吐出口２ｂより間隙２０に向って連続して放射状に吐出される。なお、環状ダイ２で樹脂組成物を溶融する構成以外に樹脂組成物の熔融体を環状ダイ２に投入する構成であってもよい。
【００３６】
次に、工程（２）においては、把持部材７を下降させて間隙２０に吐出された熔融体３０を筒状金型４と把持部材７とで挟持する。これにより、筒状金型４の内部空間と把持部材７の内部空間との間での気体の連通を遮断する（図２（ｂ）参照）。工程（２）では、熔融体３０を筒状金型４と把持部材７で挟持する際には、筒状金型４を上昇させてもよい。または、筒状金型４を上昇させ、把持部材７を下降させてもよい。すなわち、筒状金型４及び把持部材７から選ばれる少なくとも一方を互いに近づく方向に移動させて熔融体３０を筒状管型４と把持部材７とで挟持する。
【００３７】
次に工程（３）では、筒状金型４と把持部材７とで熔融体の一端を挟持した状態、すなわち、筒状金型４の内部空間と把持部材７の内部空間との間での気体の連通を遮断した状態を維持する。その状態からさらに、ピストン３を所望の速度で押し下げて環状ダイ２から熔融体を半径方向に放射状に連続して吐出させつつ、筒状金型４及び把持部材７を上昇させる。これによって、熔融体を筒状金型４の内壁に塗布していく。これにより、筒状の層１を筒状金型４の内壁に形成する（図２（ｃ）参照）。工程（３）では、筒状金型４の温度は、不図示の温度センサ及びその検出結果にもとづいて制御可能な不図示のヒータ及び冷却器によって樹脂組成物のガラス転移点以上、樹脂組成物の融点以下の温度範囲に調整することが好ましい。これは、筒状金型４の温度がガラス転移点以上、融点以下であることで、筒状の層１は筒状金型４の内壁に近接して徐々に冷却されるため結晶化度が高くなり強度を高めることができるためである。また、工程（３）では、ピストン３を押し下げる速度は吐出口２ｂからの熔融体の流出速度に対応しており、この流出速度と筒状金型４の上昇速度を制御することによって、筒状の層１の厚みを制御することができる。
【００３８】
さらに、工程（３）では、筒状の層１を形成する際、筒状金型４及び把持部材７に対して、環状ダイ２を下降させてもよい。または、筒状金型４及び把持部材７を上昇させるとともに、環状ダイ２を下降させてもよい。すなわち、工程（３）では、環状ダイ２を筒状金型４及び把持部材７に対して軸方向に相対移動させることによって、筒状の層１を筒状金型４の内壁に形成すればよい。
【００３９】
次に、工程（４）において筒状の層１を筒状金型４の内壁に密着させ、工程（５）において筒状の層１を固化させる（図２（ｃ）参照）。具体的には、上記の工程（３）に引き続いて、または、工程（３）と並行して、不図示の気体注入手段から注入口８より気体を注入させる（図２（ｃ）参照）。すると、把持部材７の内部空間と筒状金型４の内部空間とは、これらの端部が熔融体３０を挟持しているため気体の連通が遮断されているため、把持部材７と筒状の層１と環状ダイ２とで仕切られる内部空間５０が加圧される。その結果、筒状の層１は、筒状金型４の内壁に密着させられることとなる。筒状の層１が筒状金型４の内壁に密着することで熔融体の筒状の層１は筒状金型４に熱を奪われ、冷却させられる。また、このとき、筒状金型４の温度を樹脂組成物の融点以下に調整することで、筒状の層１は固化し始める。一般的に、熱可塑性樹脂を含む熔融媒体が固化する際は収縮が起こるため、筒状の層１は筒状金型内壁からはがれやすくなる。しかし、本実施形態では、工程（２）において筒状金型４の内部空間が密封され、工程（３）において筒状の層１は熔融体３０の先端部から連続している。更に、工程（４）において上述した内部空間５０のみが加圧される。そのため、工程（４）では、筒状金型４の内壁と筒状の層１との間隙に気体が入り込まない。よって、注入口８から注入された気体で内部空間５０を加圧することによって、筒状の層１を筒状金型４の内壁に密着させたまま固化させることが可能となる。その結果、筒状金型４の内壁の表面が、筒状の層１の外面に確実に転写される。さらに、筒状金型４の内壁に形成されることとなる、熔融樹脂の筒状の層の固化物の外径精度を筒状金型４の内径と同じレベルに安定させることが可能となる。
【００４０】
注入口８から注入される気体は、空気あるいは窒素ガスに代表される不活性ガスが望ましい。
【００４１】
次に工程（６）では、環状冷却型１０を筒状金型４および把持部材７と略同じ速度で、軸方向に移動させて、吐出口２ｂから筒状の層１まで延びた熔融体に環状冷却型１０を接触させる（図２（ｄ）参照）。
【００４２】
次に工程（７）では、環状冷却型１０を停止させ、環状冷却型１０で熔融体を冷却固化させて吐出口２ｂを封止する。このとき、吐出口２ｂから筒状の層１まで延びた熔融体を環状冷却型１０で成形する（図２（ｄ）参照）。
【００４３】
次に工程（８）では、筒状金型４と把持部材７を上昇させ、環状冷却型１０で成形された熔融体から筒状の層１を引き千切る（図３（ａ）参照）。その後、筒状金型４の内壁に形成された樹脂組成物からなる筒状体を内壁から取り出す。具体的には、熔融体の筒状の層１が十分に固化した後、注入口８から気体の注入を停止する。続いて、把持部材７を筒状金型４に対して上昇させ、把持部材７と筒状金型４とを離間させる。その後、不図示の取り出し手段を用いて筒状体を筒状金型４から取り出す。その後、筒状体からシームレスベルトを切り出す。
【００４４】
次に工程（９）では、環状冷却型１０で成形された熔融体を、筒状金型４及び把持部材７の互いに対向する端部で挟持する（図３（ｂ）参照）。
【００４５】
上述した製造工程により得られたシームレスベルトの表面形状には、筒状金型４の内壁の表面が正確に転写されるため、表面形状が均一でムラが少ないシームレスベルトを製造できる。さらに、吐出口２ｂから筒状の層１まで延びた熔融体が環状冷却型１０によって直接冷却されている。これにより、冷却ムラが起こりにくくなるので、上述した、はなたれ現象や糸引き現象が起こりにくくなる。さらに、環状冷却型１０で熔融体を直接冷却することによって、冷却に要する時間を短縮できるので、成形サイクルが短くなる。よって、本実施形態の製造方法は、量産性に優れている。さらに、本実施形態の製造方法では、環状冷却型１０で成形した熔融体を、筒状金型４及び把持部材７の互いに対向する端部で挟持する熔融体として利用している。これにより、熔融体を無駄なく使用できるので、製造コストの低減が見込める。
【００４６】
上述した製造方法において、筒状金型４を積極的に樹脂組成物のガラス転移温度以上、融点以下に温度制御せず、一般的な室温（２５℃）程度の状態で行うことも可能である。この場合、熔融体は、筒状金型４に付着してすぐに固化し始める。筒状金型４が常温であったことで熔融体が急速に冷却され、結晶化が進行することなく固化するため、柔軟性が高く、屈曲披露強度の高いシームレスベルトを得られる。
【００４７】
本発明では、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂組成物は特に限定されない。しかし、シームレスベルトの用途が電子写真装置の場合、樹脂組成物としては、ポリプロピレン、ポリエチレン（高密度、中密度、低密度、直鎖状低密度）、プロピレンエチレンブロックまたはランダム共重合体、ゴムまたはラテックス成分が望ましい。また、樹脂組成物としては、エチレン・プロピレン共重合体ゴム、スチレン・ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体または、その水素添加誘導体、ポリブタジエン、ポリイソブチレン、ポリアミド、ポリアミドイミドが望ましい。また、樹脂組成物としては、ポリアセタール、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、変性ポリフェニレンエーテル、ポリイミド、液晶性ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォンが望ましい。また、樹脂組成物としては、ポリフェニレンサルファイド、ポリビスアミドトリアゾール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、アクリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニルが望ましい。また、樹脂組成物としては、エチレンテトラフロロエチレン共重合体、クロロトリフルオロエチレン共重合体、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体が望ましい。また、樹脂組成物としては、アクリル、アクリル酸アルキルエステル共重合体、ポリエステルエステル共重合体、ポリエーテルエステル共重合体、ポリエーテルアミド共重合体、ポリウレタン共重合体が望ましい。なお、樹脂組成物として上述した各種だけでなくこれらの混合物であってもよい。また、耐久性を考慮すると、エンジニア型プラスチック、スーパーエンジニア型プラスチックに分類されるものが望ましい。具体的には、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートが特に望ましい。
【００４８】
また、シームレスベルトの用途が電子写真装置の場合、その用途に応じて様々な添加材を分散させて機能を付与する必要がある。例えば、転写搬送ベルトや中間転写ベルトなどに使用する場合には、特に抵抗率制御を目的として無機添加材を分散させる場合がある。無機添加材としては、カーボンブラック、黒鉛、金属、金属酸化物の微粉末が考えられる。この金属には、銅、スズ、アルミニウム、インジウム等が含まれる。また、金属酸化物の微粉末には、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、アンチモンをドープした酸化スズ、スズをドープした酸化インジウム等が含まれる。無機添加材としては、カーボンブラックが特に望ましい。このカーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラックが含まれる。また、滑り性の付与を目的とした二硫化モリブデン等の潤滑性粒子や硬度向上等を目的とした二酸化ケイ素、酸化チタン等も用いることができる。
【実施例】
【００４９】
（実施例１）
図１に示した構成を有するシームレスベルトの製造装置を用い、工程（１）〜（９）に沿って電子写真用シームレスベルトを製造した。
【００５０】
前準備としてポリエーテルエーテルケトン（商品名：ＶＩＣＴＲＥＸ ＰＥＥＫ；ビクトレックス（Ｖｉｃｔｒｅｘ）社製）にアセチレンブラック（電気化学工業社製）を混合し、２軸成形機にて均一に混練して、樹脂ペレットを製造した。この樹脂ペレットの体積抵抗率は１×１０10〜５×１０10Ωｃｍである。この樹脂組成物のガラス転移点は約１５０℃、融点は約３４０℃であった。
【００５１】
筒状金型４は、内径が２９０ｍｍ、軸方向の長さが４２０ｍｍである。また、内壁の表面には、シームレスベルトの表面が、所定の表面粗さ［十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ、ＪＩＳ Ｋ０６０１−２００１）＝０．４μｍ］を有するように、当該表面粗さに対応した表面粗さを有するように表面処理した。また、不図示の温調手段により２００℃に制御してある。
【００５２】
把持手段７は、内径が２９０ｍｍ、軸方向の長さが２５０ｍｍである。環状ダイ２のサイズは、最外径２８２ｍｍ、流路２ａの幅１０ｍｍ、吐出口２ｂの幅（スリット幅）１ｍｍである。環状ダイ２の上方に貫通した穴（不図示）と投入口２ｃとが、ピストン３が上昇端に達した際に開通するようにしてある。また、環状ダイ２は不図示の温調手段により３８０℃に制御してある。
【００５３】
まず、図２（ａ）に示すように、ピストン３を上昇端まで上昇させ流路２ａに空間を確保し、環状ダイ２の投入口２ｃより流路２ａに常温のペレットを適量投入してペレットを熔融させ、熔融体３０とした。つぎに、筒状金型４および把持部材７を、両端部の間に１０ｍｍの間隙２０があるように配置すると共に、当該間隙の位置と、環状ダイ２の吐出口の位置とが概略一致するように高さを調整した。
【００５４】
次いで図２（ｂ）に示すように、ピストン３を押し下げることにより、熔融体３０を吐出口２ｂより間隙２０に向かって連続して放射状に吐出した（工程（１））。その後、把持部材７を下降させて、間隙２０に吐出された熔融体３０を筒状金型４と把持部材７とで挟持した（工程（２））。
【００５５】
次いで図２（ｃ）に示すように、熔融体３０を筒状金型４と把持部材７とで挟持した状態で、ピストン３を０．２ｍｍ／秒で下降させつつ、筒状金型４および把持部材７を１５ｍｍ／秒で上昇させた（工程（３））。それと同時に把持部材７の注入口８から、把持部材７の内壁と、該熔融樹脂と、環状ダイ２とで構成された内部空間５０に、圧縮空気を注入した（工程（４））。これにより筒状金型４の内壁に熔融体３０の層を形成し、且つ、該層を筒状金型４の内壁に密着させた。このとき、筒状金型４は樹脂組成物の融点以下である２００℃に温調されていたため、該層は筒状金型４の内壁に形成された際に徐々に熱を奪われ、固化して筒状の層１となった（工程（５））。
【００５６】
４００ｍｍほど筒状の層１を形成した後、ピストン３の下降を停止した。その後、図２(ｄ）に示すように環状冷却型１０を筒状金型４と把持部材７と略同速度で、筒状金型４に向かって軸方向に移動させて、吐出口２ｂから筒状の層１まで延びた熔融体に環状冷却型１０を接触させた（工程（６））。その後、環状冷却型１０を停止させ、環状冷却型１０が熔融体を冷却固化させた。冷却固化された熔融体は、吐出口２ｂを封止し、環状冷却型１０の形状に即して成形された。（工程（７））。その後、図３（ａ）に示すように、筒状金型４および把持部材７をさらに上昇させて吐出口２ｂから連続していた筒状の層１を切断した（工程（８））。次いで、圧縮空気の注入を止め、把持部材７を筒状金型４から離間させ、筒状金型４の内壁に形成された樹脂組成物からなる筒状体を取り出した。次に、取り出した筒状体の両端を切断し、シームレスベルトを得た。
【００５７】
次に環状冷却型１０で成形された樹脂組成物を筒状金型４及び把持部材７の互いに対向する端部で挟持して、筒状金型４と把持部材７との間での円筒内の気体の連通を遮断した（図３（ｂ）参照）。その後、筒状体を成形する上述した一連の動作を繰り返し、連続してシームレスベルトを得た。
【００５８】
上述した手順にて得られたシームレスベルトは、２本の平行ローラで張架しても歪みが見られず、肉厚１００μｍの安定した形状をしていた。また、流路に分岐および合流点がないことでウェルドラインの発生がなく、ベルト内の全面において均一な強度を示した。体積抵抗率としても面内の斑がなく成形できた。更に、筒状金型４をガラス転移点以上、融点以下に温度制御していたことで、結晶化度２０％以上のシームレスベルトが得られ、引張り強度が高く、表面硬度の高いシームレスベルトが得られた。
【００５９】
（実施例２）
本実施例では、筒状金型４の温度を１２０℃に制御し、その他の手順は実施例１に準じて電子写真用シームレスベルトを製造した。
【００６０】
このようにして得られたシームレスベルトは、２本の平行ローラで張架しても歪が見られず、肉厚１００μｍの安定した形状が得られた。また、流路に分岐および合流点がないことでウェルドラインの発生がなく、ベルト内の全面において均一な強度を示した。体積抵抗率としても面内の斑がなく成形できた。更に、筒状金型４をガラス転移点以下に温度制御していたことで結晶化度１０％以下のシームレスベルトが得られ、弾性が高く、屈曲耐久性に優れたシームレスベルトが得られた。
【符号の説明】
【００６１】
１ 筒状の層
２ 環状ダイ
２ｃ 吐出口
４ 筒所金型
７ 把持部材
１０ 環状冷却型
５０ 内部空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の円筒と、
該第１の円筒と同一の内径を有し、該第１の円筒と同軸を維持しつつ該第１の円筒に対して軸方向に相対的に移動可能な第２の円筒と、
該第１の円筒及び該第２の円筒と同軸に配置され、該第１の円筒および該第２の円筒の少なくとも一方の内壁に近接して該第１の円筒及び該第２の円筒に対して軸方向に相対的に移動可能であり、かつ、熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物の熔融体を吐出口から放射方向に吐出可能な環状ダイと、
該環状ダイと同軸に配置され、該環状ダイの下方から該環状ダイに向かって該軸方向に移動可能であり、かつ、該熔融体を環状に冷却可能な環状冷却型と、
を具備しているシームレスベルトの製造装置を用いてシームレスベルトを製造する方法であって、
（１）該第１の円筒と該第２の円筒とを、該第１の円筒及び該第２の円筒の互いに対向する端部が間隙を有するように配置し、該間隙に該環状ダイの該吐出口から該熔融体を放射状に吐出する工程と、
（２）該間隙に吐出された該熔融体を、該第１及び第２の円筒の互いに対向する端部で挟持して、該第１の円筒と該第２の円筒との間で円筒内外の気体の連通を遮断する工程と、
（３）該熔融体を挟持した状態で該第１及び第２の円筒と、該環状ダイとを該軸方向に相対的に移動させて該第１の円筒または該第２の円筒の内壁に該熔融体を塗布して該熔融体の筒状の層を形成する工程と、
（４）該筒状の層と、該第１の円筒または該第２の円筒の内壁とで少なくとも構成される空間に気体を充填し、該気体の圧力で該筒状の層を該第１の円筒または該第２の円筒の内壁に密着させる工程と、
（５）該筒状の層を固化させる工程と、
（６）該環状冷却型を該環状ダイに向かって該軸方向に移動させて、該環状ダイの該吐出口から該筒状の層まで延びた該熔融体に該環状冷却型を接触させる工程と、
（７）該環状冷却型で該熔融体を冷却固化させて該吐出口を封止する工程と、
（８）冷却固化された該熔融体から該筒状の層を切り離し、切り離した該筒状の層を該第１の円筒または該第２の円筒から取り出す工程と、
（９）該筒状の層を取り出した後、冷却固化された該熔融体を、該第１の円筒及び該第２の円筒の互いに対向する端部で挟持する工程と、
を有することを特徴とするシームレスベルトの製造方法。
【請求項２】
第１の円筒と、
該第１の円筒と同一の内径を有し、該第１の円筒と同軸を維持しつつ該第１の円筒に対して軸方向に相対的に移動可能な第２の円筒と、
該第１の円筒および該第２の円筒と同軸に配置され、該第１の円筒及び該第２の円筒の少なくとも一方の内壁に近接して該第１の円筒および該第２の円筒に対して軸方向に相対的に移動しているときに、熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物の熔融体を吐出口から放射方向に吐出して該第１の円筒または該第２の円筒の内壁に該熔融体の筒状の層を形成する環状ダイと、
該環状ダイと同軸に配置され、該環状ダイの下方から該環状ダイに向かって該軸方向に移動して該環状ダイの該吐出口から該筒状の層まで延びた該熔融体に接触し、接触した該熔融体を環状に冷却固化させる環状冷却型と、
を有することを特徴とするシームレスベルトの製造装置。
【請求項１】
第１の円筒と、
該第１の円筒と同一の内径を有し、該第１の円筒と同軸を維持しつつ該第１の円筒に対して軸方向に相対的に移動可能な第２の円筒と、
該第１の円筒及び該第２の円筒と同軸に配置され、該第１の円筒および該第２の円筒の少なくとも一方の内壁に近接して該第１の円筒及び該第２の円筒に対して軸方向に相対的に移動可能であり、かつ、熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物の熔融体を吐出口から放射方向に吐出可能な環状ダイと、
該環状ダイと同軸に配置され、該環状ダイの下方から該環状ダイに向かって該軸方向に移動可能であり、かつ、該熔融体を環状に冷却可能な環状冷却型と、
を具備しているシームレスベルトの製造装置を用いてシームレスベルトを製造する方法であって、
（１）該第１の円筒と該第２の円筒とを、該第１の円筒及び該第２の円筒の互いに対向する端部が間隙を有するように配置し、該間隙に該環状ダイの該吐出口から該熔融体を放射状に吐出する工程と、
（２）該間隙に吐出された該熔融体を、該第１及び第２の円筒の互いに対向する端部で挟持して、該第１の円筒と該第２の円筒との間で円筒内外の気体の連通を遮断する工程と、
（３）該熔融体を挟持した状態で該第１及び第２の円筒と、該環状ダイとを該軸方向に相対的に移動させて該第１の円筒または該第２の円筒の内壁に該熔融体を塗布して該熔融体の筒状の層を形成する工程と、
（４）該筒状の層と、該第１の円筒または該第２の円筒の内壁とで少なくとも構成される空間に気体を充填し、該気体の圧力で該筒状の層を該第１の円筒または該第２の円筒の内壁に密着させる工程と、
（５）該筒状の層を固化させる工程と、
（６）該環状冷却型を該環状ダイに向かって該軸方向に移動させて、該環状ダイの該吐出口から該筒状の層まで延びた該熔融体に該環状冷却型を接触させる工程と、
（７）該環状冷却型で該熔融体を冷却固化させて該吐出口を封止する工程と、
（８）冷却固化された該熔融体から該筒状の層を切り離し、切り離した該筒状の層を該第１の円筒または該第２の円筒から取り出す工程と、
（９）該筒状の層を取り出した後、冷却固化された該熔融体を、該第１の円筒及び該第２の円筒の互いに対向する端部で挟持する工程と、
を有することを特徴とするシームレスベルトの製造方法。
【請求項２】
第１の円筒と、
該第１の円筒と同一の内径を有し、該第１の円筒と同軸を維持しつつ該第１の円筒に対して軸方向に相対的に移動可能な第２の円筒と、
該第１の円筒および該第２の円筒と同軸に配置され、該第１の円筒及び該第２の円筒の少なくとも一方の内壁に近接して該第１の円筒および該第２の円筒に対して軸方向に相対的に移動しているときに、熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物の熔融体を吐出口から放射方向に吐出して該第１の円筒または該第２の円筒の内壁に該熔融体の筒状の層を形成する環状ダイと、
該環状ダイと同軸に配置され、該環状ダイの下方から該環状ダイに向かって該軸方向に移動して該環状ダイの該吐出口から該筒状の層まで延びた該熔融体に接触し、接触した該熔融体を環状に冷却固化させる環状冷却型と、
を有することを特徴とするシームレスベルトの製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１８３６６３（Ｐ２０１２−１８３６６３Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４６７０４（Ｐ２０１１−４６７０４）
【出願日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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