塗布装置、及びそれを用いた無端ベルトの製造方法
【課題】空気に触れることによって劣化しやすい塗液（皮膜形成樹脂）を用いても、芯体上にむらなく均一に塗液を塗布することが可能な塗布装置、及びそれを用いた無端ベルトを製造する無端ベルトの製造方法を提供すること。
【解決手段】塗液２を貯留するための環状塗布槽７と環状体５とを具備している塗布装置において、環状体５の外周部から環状塗布槽７上縁までの領域を覆う、円板状の覆い１０（蓋部材）を取り付ける。そして、覆い１０で覆われた環状塗布槽７の内部空間（塗液２液面、塗布槽７内壁、及び覆い１０で囲まれた空間）に、不活性ガスを不活性ガス注入管１８から注入して満たしておく。これにより、塗液２が空気に触れることがなくなるのである。
【解決手段】塗液２を貯留するための環状塗布槽７と環状体５とを具備している塗布装置において、環状体５の外周部から環状塗布槽７上縁までの領域を覆う、円板状の覆い１０（蓋部材）を取り付ける。そして、覆い１０で覆われた環状塗布槽７の内部空間（塗液２液面、塗布槽７内壁、及び覆い１０で囲まれた空間）に、不活性ガスを不活性ガス注入管１８から注入して満たしておく。これにより、塗液２が空気に触れることがなくなるのである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、空気中の酸素や水分の影響を受けやすい皮膜形成樹脂塗液を用い、芯体上にむらなく均一に塗液を塗布することが可能な塗布装置、及び該塗布装置を用いた無端ベルトの製造方法に関する。該無端ベルトは、特に複写機、プリンター等の電子写真方式を利用した画像形成装置の中間転写ベルトに好ましく用いられる。
【背景技術】
【０００２】
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。その場合、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。無端ベルトの材料としては、強度や寸法安定性、耐熱性等の面でポリイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂が好ましい。以下、ポリイミドはＰＩ、ポリアミドイミドはＰＡＩと略す。
【０００３】
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、円筒体内面にＰＩ前駆体溶液を展開する内面塗布法が知られているが、これら円筒体の内面に成膜する方法では、ＰＩ前駆体の加熱の際に、皮膜を円筒体から抜いて芯体に載せ換える必要があり、工数がかかるという短所がある。
【０００４】
他のＰＩ樹脂無端ベルトの製造方法として、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、加熱反応させた後、ＰＩ樹脂皮膜を芯体から剥離する方法もある。この方法では、塗布による塗膜形成工程から、加熱反応させる皮膜形成工程まで、芯体は一貫して同じものが使用され、載せ換える工数が不要という利点があるが、ＰＩ樹脂の前駆体溶液は非常に粘度が高いため、浸漬塗布法で芯体上に塗布しようとすると、膜厚が所望値より厚くなりすぎることがある。
【０００５】
これに対して、環状体により塗液の膜厚を制御する方法があり、この方法では、塗膜の厚さは、芯体と環状体の円孔との間隙によって規制される（特許文献１参照）。
【０００６】
その場合、塗液の必要量を削減するため、環状塗布装置を用いる方法がある。環状塗布装置は、環状塗布槽の底部に、芯体の外径より若干小さい穴を有する環状シール材を設け、芯体を環状シール材の中心に挿通させ、環状塗布槽に塗液を収容する。これにより、塗液は漏れることがない。芯体への塗液の塗布時には、芯体の下に他の芯体をつなぎ、芯体を環状塗布槽の下部から上部に押し上げて、環状体の円孔を通過させることにより、芯体の表面に塗膜を形成する。他の芯体は、ベルトを作製しない中間体であってもよい。
【０００７】
このような環状塗布装置では、環状塗布槽を浸漬塗布槽よりも小さくできるので、塗液の必要量が少なくて済む利点がある。
【０００８】
上述の塗布方法において、ＰＩ前駆体溶液やＰＡＩ溶液は、種類により、空気に触れると、酸素や水分の影響により、加水分解して縮合反応が起きにくくなったり、皮膜強度が低下したり、又は溶液に析出物を生じて塗布しにくくなる等の劣化をきたすことがある。特に、芯体外面上に溶液を塗布する方法においては、広い面積で空気に触れるので劣化の影響を受けやすく、塗布前の溶液は極力、空気に触れさせない方が良い。
【０００９】
従来、特許文献２に記載のように、ＰＩ前駆体組成物をスピン塗布する際に不活性ガスを吹き付ける発明もあるが、膜厚が厚い部分での凹みを防止するためであり、溶液の劣化を防止するために、溶液に不活性ガスを流入させるものではなかった。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−９１０２７号公報
【特許文献２】特開平８−３７１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明は、空気に触れることによって劣化しやすい塗液（皮膜形成樹脂）を用いても、芯体上にむらなく均一に塗液を塗布することが可能な塗布装置、及びそれを用いた無端ベルトを製造する無端ベルトの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
本発明の塗布装置は、
塗液を貯留する塗布槽と、該塗液を塗布する芯体の外径よりも大きな内径の孔が設けられている環状体とを具備し、前記塗布槽に貯留した塗液に浸漬させた芯体を、芯体の軸方向を垂直にして、該塗液から相対的に上昇させて前記孔を通過させることにより、前記芯体表面に塗液を塗布する塗布装置であって、
該環状体の外周部から前記塗布槽上縁までの領域を覆う、蓋部材を具備し,
且つ、前記蓋部材、前記塗布槽の内壁及び前記塗液の液面で囲まれた空間に不活性ガスを注入する不活性ガス注入手段を更に具備する、
ことを特徴としている。
【００１３】
本発明の塗布装置では、前記蓋部材、前記塗布槽内壁及び前記塗液の液面で囲まれた空間に不活性ガスを注入して充満させることで、塗液に空気に曝露させるとこなく塗布が行える。このため、液（皮膜形成樹脂溶液）の劣化を防止しつつ、芯体上にむらなく均一に塗液を塗布することが可能となる。
【００１４】
本発明の塗布装置において、前記蓋部材は前記管状体の上縁を覆うように設けられと共に、その前記芯体の軸方向の移動を規制する規制部材を具備することがよい。蓋部材を環状体の上縁を覆うように設ける場合でも、蓋部材の芯体軸方向の移動が規制されるので、蓋部材と環状体との間隙又は蓋部材少なくなり、注入する不活性ガスの漏れが防止され、効率のよい塗液劣化が防止される。
【００１５】
一方、本発明の無端ベルトの製造方法は、上記本発明の塗布装置を用いて、前記芯体表面に皮膜形成用塗液を塗布した後、乾燥、加熱硬化、焼成の何れか、又は全ての処理を施して皮膜を形成し、前記芯体から該皮膜を取り外すことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、空気に触れることによって劣化しやすい塗液（皮膜形成樹脂）を用いても、芯体上にむらなく均一に塗液を塗布することが可能な塗布装置、及びそれを用いた無端ベルトを製造する無端ベルトの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の塗布装置について、図面を用いて説明する。なお、実質的に同様の機能を有するものには、全図面通して同じ符号を付して説明し、場合によってはその説明を省略することがある。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る塗布装置の停止時を示す概略構成図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る塗布装置の塗布時を示す概略構成図である。但し、図１及び図２は一部破断断面図で示すと共に、主要部のみを示し、芯体の保持機構や、他の装置は省略する（以下の図においても同様）。
【００１９】
図１に示すように、第１実施形態に係る塗布装置は、塗液２を貯留するための環状塗布槽７と環状体５とを具備している。環状塗布槽７の底部には、芯体の外径より若干小さい穴を有する環状シール材８を設けて、塗液２の漏洩を防止する。環状体５には被塗布物である芯体１の外径よりも大きな内径の円孔３が設けられている。
【００２０】
一方、環状体５の外周部から環状塗布槽７上縁までの領域を覆う、円板状の覆い１０（蓋部材）を取り付けられている。覆い１０は、環状体の孔径よりも大きく環状体外径よりも小さい穴を有しており、環状体５上縁を覆うと共に環状塗布槽７の内壁及び塗液２の液面で囲まれた空間を覆うように、環状体５上縁に固定して取り付けられている。そして、環状塗布槽７の側壁（塗液２液面よりも上方側の側壁）には、不活性ガス注入管１８が連結されている。
【００２１】
このような環状塗布装置は、浸漬塗布法よりも塗液の必要量が少なくて済む利点がある。更に、本実施形態に係る本発明の塗布装置には、図示しないが、芯体１を保持する芯体保持手段、並びに、該保持手段を上下方向に移動する第１の移動手段及び／又は塗布槽を上下方向に移動する第２の移動手段を有してもよい。
【００２２】
本実施形態に係る塗布装置を用いて芯体１の表面へ塗液２を塗布するには、環状塗布槽７に芯体１を通し、塗液２を入れた後、図２に示すように、芯体１の下にもう一本の他の芯体１’を設置し、塗液２から相対的に上昇させる。その際の上昇速度は、０．１〜１．５ｍ／ｍｉｎが好ましい。
【００２３】
尚、「芯体の表面へ塗液を塗布する」とは、芯体の外周面の表面、及び該表面に層を有する場合は、その層の表面に塗布することをいう。また、「芯体を上昇」とは、塗布時の液面との相対関係であり、「芯体を停止し、塗布液面を下降」させる場合を含む。
【００２４】
芯体１を塗液２から上昇させると、溶液の粘性による摩擦抵抗により、環状体５は覆い１０と共に持ち上げられる。環状体５は水平方向には自由移動可能であるため、芯体１と環状体５との摩擦抵抗が周方向で一定になるように、すなわち芯体１表面と環状体５の円孔との間隙が均一になるように環状体５は動き、芯体１上には均一な膜厚の塗膜４が形成される。このように、環状体５により膜厚を規制するので、高粘度の溶液を用いることができ、芯体１上端での重力による塗膜の垂れも少ないので、周方向でも軸方向でも膜厚を均一にすることができる。
【００２５】
芯体１の外径と円孔の間隙により、塗膜４の膜厚が決まるので、円孔の径は、所望の膜厚により調整する。一方、環状体５はある高さまで持ち上げられているが（言い替えれば、芯体１軸方向に環状体５が塗液２液面と離れるように移動するが）、本発明では、覆い１０と環状塗布槽７に隙間が多くあかないよう、覆い１０には少なくとも３箇所の高さ規制部材１６を取り付ける。高さ規制部材１６は、環状塗布槽７の外壁に設けた固定部材１７により、ある高さ以上には持ち上がらないようにしておく（即ち、芯体１軸方向に覆い１０が塗液２液面からある一定以上離れないようにしておく）。
【００２６】
そして、覆い１０で覆われた環状塗布槽７の内部空間（塗液２液面、環状塗布槽７内壁、及び覆い１０で囲まれた空間）に、不活性ガスを不活性ガス注入管１８から注入して満たしておく。これにより、塗液２が空気に触れることがなくなるのである。
【００２７】
ここで、不活性ガスとは、塗液２（皮膜形成樹脂溶液）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。
【００２８】
覆い１０の持ち上がりを規制する高さ（芯体軸方向に塗液２液面から離れる距離）は、即ち環状体５の持ち上がりを規制する高さは、１〜５ｍｍ程度が好ましく、これが大きいと不活性ガスがより多く漏れて空気が侵入しやすくなる。
【００２９】
不活性ガスは常時、少しずつ流し続けるのが好ましいが、塗布しない時は、流量をごく少なくするか、停止しても良い。流し続ける流量が多すぎると、環状塗布槽７内の溶液から溶剤の蒸発が多くなり、組成が変化する。そこで、環状塗布槽７内の溶液から溶剤の蒸発を少なくするために、環状塗布槽７には溶剤蒸気量が飽和状態の不活性ガスを注入することがよい。このような溶剤蒸気量が飽和状態の不活性ガスを環状塗布槽７に注入するためには、例えば、塗液と同種の溶剤を貯留した溶剤貯留槽（溶剤蒸気量飽和手段）を通した後、不活性ガスを環状塗布槽７に注入することがよい。
【００３０】
具体的には、例えば、図３に示すように、塗液２と同種の溶剤２０を貯留した溶剤貯留槽２１を不活性ガス注入管１８に連結し、溶剤２０液面と溶剤貯留槽２１の内壁に囲まれた空間に不活性ガス供給管１９から不活性ガスを供給して通過させた後、不活性ガス注入管１８へ送る形態が挙げられる。また、例えば、図４に示すように、塗液２と同種の溶剤２０を貯留した溶剤貯留槽２１を不活性ガス注入管１８に連結し、貯留された溶剤２０中に不活性ガス供給管１９から不活性ガスを供給して発泡させた後、不活性ガス注入管１８へ送る形態も挙げられる。
【００３１】
以上説明した本実施形態に係る塗布装置では、覆い１０、環状塗布槽７内壁及び塗液２液面で囲まれた空間に不活性ガスを注入して、塗液に空気に曝露させるとこなく塗布が行えるので、塗液２（皮膜形成樹脂溶液）の劣化を防止しつつ、芯体１上にむらなく均一に塗液を塗布することが可能となる。
【００３２】
また、覆い１０には、芯体１の軸方向の移動を規制する規制部材を具備しているので、覆い１０を環状体５の上縁を覆うように設ける場合でも、覆い１０の芯体１軸方向の移動が規制されるので、覆い１０と環状体５との間隙が少なくなり、注入する不活性ガスの漏れが防止され、効率のよい塗液劣化が防止される。
【００３３】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る塗布装置の停止時を示す概略構成図である。図６は、本発明の第２実施形態に係る塗布装置の塗布時を示す概略構成図である。
【００３４】
第２実施形態に係る塗布装置は、図５に示すように、環状体５の外周部から環状塗布槽７上縁までの領域を覆う、覆い１１（蓋部材）を取り付けられている。具体的には、覆い１１は、環状体５の外径よりわずかに大きな内径の穴１１Ａが設けられており、当該穴１１Ａに環状体５が入り込むと共に環状塗布槽７の内壁及び塗液２の液面で囲まれた空間を覆うように配設している。なお、覆い１１は、環状塗布槽７の側壁上端に固定して配設している。
【００３５】
また、環状体５上縁には、覆い１１に上面に乗っかる腕１５を取り付け、環状体５が塗液２の中に沈むことがないようにしている。
【００３６】
本実施形態に係る塗布装置の場合は、図６に示すように、芯体１を塗液２から上昇させた際、環状体５はある高さまで持ち上げられる。この場合、覆い１１は環状塗布槽７に固定しているので持ち上がることはなく、環状体５と覆い１１の穴１１Ａとの隙間は変化しない。環状塗布槽７の上部空間に、不活性ガスを満たしておくのは第１実施形態と同様である。
【００３７】
環状体５と覆い１１の穴との隙間は、１〜５ｍｍ程度が好ましく、これが大きいと空気が侵入しやすくなる。また、環状体５が持ち上がる高さは、１０〜５０ｍｍ程度が好ましい。この高さは、環状体５の重量で調節することができる。なお、環状体５に第一実施形態と同様に高さ規制部材を取り付けて、環状体５の持ち上がりを規制しても良い。
【００３８】
以上説明した本実施形態に係る塗布装置でも、覆い１１、環状塗布槽７内壁及び塗液２液面で囲まれた空間に不活性ガスを注入して、塗液に空気に曝露させるとこなく塗布が行えるので、塗液２（皮膜形成樹脂溶液）の劣化を防止しつつ、芯体１上にむらなく均一に塗液を塗布することが可能となる。
【００３９】
なお、本実施形態に係る塗布装置は、上記説明した以外は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４０】
以下、上記本発明の実施形態に係る塗布装置の各部材について詳細に説明する。
【００４１】
芯体１としては、アルミニウムやステンレス、ニッケル、銅等の金属円筒が好ましい。また、後述するように無端ベルトを製造する場合は、芯体の軸方向の長さは、目的とする無端ベルトの幅以上の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幅を確保するため、目的とする無端ベルトの幅より、１０〜４０％程度長いことが好ましい。芯体の外径は、目的とする無端ベルトの直径に合わせ、肉厚は芯体としての強度が保てる厚さとする。
【００４２】
更に、芯体１の両端には、図示しないが、芯体１を保持する保持板を取り付けてもよい。保持板には、任意形状の通風孔や、中央に心棒を通す穴、又は軸があってもよい。また、吊り下げや載置のための部品を取り付けてもよい。
【００４３】
また、芯体１は、形成される皮膜が芯体表面に接着するのを防ぐため、芯体の表面には離型性を付与するのがよい。それには、芯体表面をフッ素樹脂やシリコーン樹脂で被覆したり、芯体表面に離型剤を塗布する方法がある。
【００４４】
塗液２の種類によっては、後述する無端ベルトの製造において、加熱時に溶剤の揮発物や、反応時に発生する気体があり、加熱後の樹脂皮膜は、発生する気体のために、部分的に膨れを生じることがある。これは特に、塗液としてＰＩ前駆体の溶液を用い、皮膜の膜厚が５０μｍを越えるような場合に起こることがある。
【００４５】
上述の膨れを防止するために、特開２００２−１６０２３９号公報に記載されているように、芯体表面をＲａ０．２〜２μｍに粗面化することが好ましい。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。これにより、塗膜から生じる気体は、芯体と塗膜との間に形成されるわずかな隙間を通って外部に出ることができ、膨れを生じない。
【００４６】
塗液２としては、後述するように、更に無端ベルトを製造する場合、ＰＩ前駆体溶液又はＰＡＩ樹脂溶液が好ましく用いられる。前記ＰＩ前駆体及びＰＡＩ樹脂としては、種々公知のものを用いることができる。ＰＩ前駆体又はＰＡＩ樹脂の溶液の濃度、粘度等は、適宜選択されるが、好ましく用いられる溶液の固形分濃度は１０〜４０質量％、粘度は１〜１００Ｐａ・ｓである。塗液の溶剤は、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、等の非プロトン系極性溶剤であるが、これらは空気中の水分を吸収しやすい。塗液が水分を吸収すると、塗液中の樹脂分が析出して白濁したり、ＰＩ前駆体やＰＡＩ樹脂は加水分解を起こすことがあるので注意を要する。また、ＰＩ前駆体は酸素の影響によって着色が強くなったり、粘度が変化するほか、縮合反応が起こりにくくなることもある。本発明では、塗布槽への不活性ガス注入によってこれらを防止するのである。
【００４７】
環状体５の材質は、塗液２の溶剤によって侵されない金属やプラスチック等から選ばれることが好ましい。また、環状体５は中空構造であってもよい。環状体５の内壁面は、溶液に浸る下部が広く、上部が狭い形状であれば、直線的傾斜面（図１参照）のほか、階段状や曲線的でもよい。
【００４８】
以下、本発明の無端ベルトの製造方法について詳細に説明する。
本発明の塗布装置を用いて無端ベルトを製造するには、既述の芯体の表面に皮膜形成用塗液を塗布した後、乾燥、加熱硬化、焼成の何れか、又は全ての処理を施して皮膜を形成し、芯体から該皮膜を取り外すことを特徴とする。
【００４９】
次に、本発明の無端ベルトの製造方法を、皮膜形成用塗液としてＰＩ前駆体溶液、或いはＰＡＩ樹脂溶液を用いる場合について説明する。
【００５０】
無端ベルトの製造においては、本発明の塗布装置を用いて皮膜形成用塗液を塗布した塗膜を加熱し、該塗膜中に存在する溶剤を除去し、塗膜が変形しない程度に乾燥させる。加熱条件は、９０〜１７０℃の温度で２０〜６０分間が好ましい。その際、温度が高いほど加熱時間は短くてよく、温度は、段階的、又は一定速度で上昇させてもよい。
また、加熱中に塗膜に垂れが生じる場合には、芯体の長手方向を水平にして、ゆっくり回転させることが有効である。その際には、保持板の穴に心棒を通し、回転台に載せた状態で乾燥器に入れるのがよい。皮膜形成用溶液がＰＡＩ樹脂溶液である場合には、溶剤の乾燥だけで皮膜を得ることができる。
【００５１】
一方、前記皮膜形成用溶液がＰＩ前駆体溶液の場合、塗膜から溶剤を除去しすぎると、塗膜はまだ強度を保持していないので、割れを生じやすい。そこで、ある程度（ＰＩ前駆体皮膜中に１５〜４５質量％）の溶剤を残留させておくことが好ましい。前記皮膜形成用溶液がＰＩ前駆体溶液の場合は、その後、２５０〜４５０℃前後、好ましくは２８０〜３５０℃で２０〜６０分間、ＰＩ前駆体皮膜を加熱して縮合反応させることで、ＰＩ樹脂皮膜が形成される。その際、温度を段階的に上昇させてもよい。
【００５２】
上述のように形成された皮膜は、冷却後に、芯体から剥離することにより無端ベルトとなる。無端ベルトには、さらに必要に応じて、穴あけ加工やリブ付け加工等が施されることがある。
【００５３】
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、前記皮膜形成用溶液の中に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。
【００５４】
これらの用途に好ましい無端ベルトの膜厚は３０〜１５０μｍ程度である。
【実施例】
【００５５】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし、各実施例は、本発明を制限するものではない。
【００５６】
（実施例１）
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを溶剤とし、ピロメリト酸二無水物とパラフェニレンジアミンからＰＩ前駆体溶液を作製した（固形分濃度２０質量％、粘度１０Ｐａ・ｓ）。これに、カーボンブラック（商品名：スペシャルブラック４、デグザヒュルス社製）を固形分質量比で３０％混合し、次いで対向衝突型分散機により分散した。更に、界面活性剤（商品名：ＬＳ００９、楠本化成製）を、濃度が５００ｐｐｍになるよう添加し、皮膜形成樹脂溶液とした。
【００５７】
別途、外径３６６ｍｍ、肉厚１０ｍｍ、長さ４５０ｍｍのアルミニウム製円筒を用意し、球形アルミナ粒子によるブラスト処理により、表面をＲａ１．０μｍに粗面化した。また、厚さが１５ｍｍ、外径が前記円筒に嵌まる径、１００ｍｍ径の通風孔が４つ、中央に２０ｍｍ径の穴を設けた保持板を同じアルミニウム材で作製し、前記円筒に嵌め、ＴＩＧ溶接により溶接し、芯体とした。
【００５８】
芯体の表面には、シリコーン系離型剤（商品名：セパコート、信越化学製）を塗布した。芯体の端部には、幅１０ｍｍのポリエステル粘着テープを巻き付けた。これは塗膜が芯体端部に付着しないようにするためである。
【００５９】
次いで、第１実施形態に係る環状塗布装置（図１〜図２参照）により、ＰＩ前駆体溶液（塗液２）を芯体の表面に塗布する。この際、外径４２０ｍｍ、円孔の最小部の内径３６７．１ｍｍ、高さ５０ｍｍのアルミニウム製の環状体５を用いる。環状体の内壁は直線傾斜状であり、鉛直線との傾斜角は７°とした。上端には芯体と平行になる部分を２ｍｍ形成した。
【００６０】
また、厚さ１ｍｍ、外径５００ｍｍのアルミニウム製円板の中央に、内径３８０ｍｍの穴をあけ、環状体の上縁に取り付けて固定し、覆いとした。その外壁には、太さ０．５ｍｍの針金からなる高さ規制部材を１２０°毎の間隔で３つ取り付けた。
【００６１】
一方、内径４６０ｍｍ、外径４８０ｍｍ、高さ１００ｍｍの環状塗布槽の底面に、内径３６４．５ｍｍの穴を有する厚さ０．５ｍｍの硬質ポリエチレン樹脂製の環状シール材８を取り付け、中央に芯体を通した。環状塗布槽の外側には、底面から１５ｍｍの位置に１２０°毎の間隔で３つ、太さ３ｍｍのピンを差し込んで固定部材とし、上記高さ規制部材１６が嵌められるようにした。これにより、環状体（及び覆い）は２ｍｍ以上、持ち上がらないよう規制されるが、水平方向の移動は妨げられない。
【００６２】
環状塗布槽に溶液を入れ、環状体を配置した。次いで、環状塗布槽の空間に窒素ガスを不活性ガス注入管から約２ｌ注入して充満させた後、毎分約１０ｍｌの流量で注入し続けた。なお、この窒素ガスは、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶剤）が貯留された貯留槽を通して、溶剤蒸気量を飽和状態にした後、注入した（図３参照）。
【００６３】
次に、芯体の下に、芯体と同じ形状の他の芯体を配置し、０．８ｍ／分で押し上げて、芯体表面にＰＩ前駆体溶液の塗布を行った（図２参照）。その際、環状体は２ｍｍだけ持ち上げられた。これにより、芯体の上には、濡れ膜厚が約５００μｍのＰＩ前駆体の塗膜が形成された。
【００６４】
塗布後の芯体は、保持板の中央穴に２０ｍｍφのステンレス製シャフトを通し、回転台に載せて水平にし、６ｒｐｍで回転させながら、８０℃で２０分間、１３０℃で２０分間、加熱してＰＩ前駆体塗膜を乾燥させた。これにより、厚さ約１５０μｍのＰＩ前駆体の皮膜を得た。この時点で、芯体端部の粘着テープは除去した。
【００６５】
次いで、芯体を垂直にし、シャフトを外して加熱台に載せ、加熱炉に入れて２００℃で３０分、３００℃で３０分加熱反応させ、芯体の表面にＰＩ樹脂皮膜を形成した。
【００６６】
芯体を室温にて冷ました後、芯体とＰＩ樹脂皮膜との間にエアーを吹き込みながら、芯体からＰＩ樹脂皮膜を抜き取り、無端ベルトを得た。膜厚は７５μｍで均一であった。
【００６７】
得られた無端ベルトは、１００Ｖにおいて体積抵抗率を測定すると、約１０１０Ωｃｍの半導電性を有しており、電子写真用転写ベルトとして使用することができる。
更に、窒素ガスの流入を停止させ、上述の工程を２４時間中断した後、再び同様にして無端ベルトを作製したが、中断後に得られた無端ベルトは、最初に得たものと同品質であった。
【００６８】
（比較例１）
実施例１において、環状体に覆いを設けず、窒素ガスの流入も行わなかった以外、実施例１と同様にして無端ベルトを作製した。最初に得られた無端ベルトは、実施例１にて最初に得た無端ベルトと同品質であった。
【００６９】
しかし、実施例１と同様に２４時間中断した後、再び同様にして作製しようとしたところ、溶剤の乾燥により、溶液の表面に皮膜が生じており、塗布するには不適切な状態であった。
【００７０】
（比較例２）
実施例１において、環状体に覆いを設けたが、窒素ガスの流入を行わなかった場合、最初に得られた無端ベルトは、実施例１にて最初に得た無端ベルトと同品質であったが、２４時間の中断後に作製したベルトは、表面に光沢がない部分が部分的にむらになって生じていた。むらの部分の膜厚は厚めに不均一であるほか、体積抵抗率も高めに不均一であった。これは、この溶液が空気中の酸素と水分により、わずかながら変質（加水分解）があったためと考えられる。
【００７１】
（実施例２）
第２実施形態に係る環状塗布装置（図５〜図６参照）を用いた以外は実施例１と同様にして無端ベルトを得た。具体的には、実施例１において、環状体に覆いを設置するかわりに、塗布槽の上縁に、覆いを取り付けた固定した。この覆いは、厚さ１ｍｍ、外径５００ｍｍ、内径４２４ｍｍのアルミニウム製円板からなり、環状体の外径部分との隙間は２ｍｍである。
【００７２】
環状体の上縁には、厚さ１ｍｍのＳＵＳ板からなる腕を１２０°毎の間隔で３つ取り付け、覆いに乗せて、環状体が沈まないようにした。
【００７３】
その他は実施例１と同様に、環状塗布槽に溶液を入れ、環状体を配置し、環状塗布槽の空間に窒素ガスを約２ｌ注入して充満させた後、毎分約１０ｍｌの流量で注入し続けた。なお、この窒素ガスは、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶剤）が貯留された貯留槽を通して、溶剤蒸気量を飽和状態にした後、注入した（図３参照）。
【００７４】
次いで、芯体の下に、芯体と同じ形状の他の芯体を配置し、０．８ｍ／分で押し上げて、芯体表面にＰＩ前駆体溶液の塗布を行った（図６参照）。その際、環状体は最大約３０ｍｍ持ち上げられた。これにより、芯体の上には、濡れ膜厚が約５００μｍのＰＩ前駆体の塗膜が形成された。その後、実施例１と同様にして乾燥と加熱をして無端ベルトを得た。
【００７５】
得られた無端ベルトは、実施例１と同じ結果であったほか、窒素ガスの流入を停止させ、上述の工程を２４時間中断した後、再び同様にして無端ベルトを作製しても、中断後に得られた無端ベルトは、最初に得たものと同品質であった。
【００７６】
（実施例３）
皮膜形成樹脂溶液として、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを溶剤とし、トリメリット酸無水物と４・４′―ビス（３―アミノフェノキシ）ビフェニルとから合成されたＰＡＩ樹脂（固形分濃度２０質量％、粘度１０Ｐａ・ｓ）を使用した。
【００７７】
他は実施例１と同様にして、無端ベルトを得ることができた。但し、ＰＡＩ樹脂は溶剤乾燥だけで皮膜形成されるので、加熱条件は２００℃で３０分、２５０℃で３０分とした。
【００７８】
（比較例３）
実施例３において、環状体に覆いを設けず、窒素ガスの流入も行わなかった以外、実施例１と同様にして無端ベルトを作製した。最初に得られた無端ベルトは、実施例１にて最初に得た無端ベルトと同品質であった。
【００７９】
しかし、実施例１と同様に２４時間中断した後、再び同様にして作製しようとしたところ、溶剤の乾燥により、溶液の表面に皮膜が生じており、塗布するには不適切な状態であった。
【００８０】
（比較例４）
実施例３において、環状体に覆いを設けたが、窒素ガスの流入を行わなかった場合、最初に得られた無端ベルトは、実施例１にて最初に得た無端ベルトと同品質であったが、２４時間の中断後に作製したベルトは、表面に光沢が見られなく、濁った状態になっていた。これは、この溶液が空気中の水分の影響を受けて、樹脂分の析出を生じたためと考えられる。
【００８１】
以上の実施例及び比較例より、本実施例では、空気に触れることによって劣化しやすい塗液（皮膜形成樹脂）を用いても、芯体上にむらなく均一に塗液を塗布することが可能であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る塗布装置の停止時を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る塗布装置の塗布時を示す概略構成図である。
【図３】溶剤蒸気量が飽和状態の不活性ガスを塗布槽に注入する溶剤蒸気量飽和手段の一例を示す概略構成図である。
【図４】溶剤蒸気量が飽和状態の不活性ガスを塗布槽に注入する溶剤蒸気量飽和手段の他の一例を示す概略構成図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る塗布装置の停止時を示す概略構成図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る塗布装置の塗布時を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００８３】
１ 芯体
２ 塗液
４ 塗膜
５ 環状体
７ 塗布槽
８ 環状シール材
１０、１１ 覆い（蓋部材）
１１Ａ 穴
１５ 腕
１６ 規制部材
１７ 固定部材
１８ 不活性ガス注入管
１９ 不活性ガス供給管
２０ 溶剤
２１ 溶剤貯留槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、空気中の酸素や水分の影響を受けやすい皮膜形成樹脂塗液を用い、芯体上にむらなく均一に塗液を塗布することが可能な塗布装置、及び該塗布装置を用いた無端ベルトの製造方法に関する。該無端ベルトは、特に複写機、プリンター等の電子写真方式を利用した画像形成装置の中間転写ベルトに好ましく用いられる。
【背景技術】
【０００２】
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。その場合、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。無端ベルトの材料としては、強度や寸法安定性、耐熱性等の面でポリイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂が好ましい。以下、ポリイミドはＰＩ、ポリアミドイミドはＰＡＩと略す。
【０００３】
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、円筒体内面にＰＩ前駆体溶液を展開する内面塗布法が知られているが、これら円筒体の内面に成膜する方法では、ＰＩ前駆体の加熱の際に、皮膜を円筒体から抜いて芯体に載せ換える必要があり、工数がかかるという短所がある。
【０００４】
他のＰＩ樹脂無端ベルトの製造方法として、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、加熱反応させた後、ＰＩ樹脂皮膜を芯体から剥離する方法もある。この方法では、塗布による塗膜形成工程から、加熱反応させる皮膜形成工程まで、芯体は一貫して同じものが使用され、載せ換える工数が不要という利点があるが、ＰＩ樹脂の前駆体溶液は非常に粘度が高いため、浸漬塗布法で芯体上に塗布しようとすると、膜厚が所望値より厚くなりすぎることがある。
【０００５】
これに対して、環状体により塗液の膜厚を制御する方法があり、この方法では、塗膜の厚さは、芯体と環状体の円孔との間隙によって規制される（特許文献１参照）。
【０００６】
その場合、塗液の必要量を削減するため、環状塗布装置を用いる方法がある。環状塗布装置は、環状塗布槽の底部に、芯体の外径より若干小さい穴を有する環状シール材を設け、芯体を環状シール材の中心に挿通させ、環状塗布槽に塗液を収容する。これにより、塗液は漏れることがない。芯体への塗液の塗布時には、芯体の下に他の芯体をつなぎ、芯体を環状塗布槽の下部から上部に押し上げて、環状体の円孔を通過させることにより、芯体の表面に塗膜を形成する。他の芯体は、ベルトを作製しない中間体であってもよい。
【０００７】
このような環状塗布装置では、環状塗布槽を浸漬塗布槽よりも小さくできるので、塗液の必要量が少なくて済む利点がある。
【０００８】
上述の塗布方法において、ＰＩ前駆体溶液やＰＡＩ溶液は、種類により、空気に触れると、酸素や水分の影響により、加水分解して縮合反応が起きにくくなったり、皮膜強度が低下したり、又は溶液に析出物を生じて塗布しにくくなる等の劣化をきたすことがある。特に、芯体外面上に溶液を塗布する方法においては、広い面積で空気に触れるので劣化の影響を受けやすく、塗布前の溶液は極力、空気に触れさせない方が良い。
【０００９】
従来、特許文献２に記載のように、ＰＩ前駆体組成物をスピン塗布する際に不活性ガスを吹き付ける発明もあるが、膜厚が厚い部分での凹みを防止するためであり、溶液の劣化を防止するために、溶液に不活性ガスを流入させるものではなかった。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−９１０２７号公報
【特許文献２】特開平８−３７１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明は、空気に触れることによって劣化しやすい塗液（皮膜形成樹脂）を用いても、芯体上にむらなく均一に塗液を塗布することが可能な塗布装置、及びそれを用いた無端ベルトを製造する無端ベルトの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
本発明の塗布装置は、
塗液を貯留する塗布槽と、該塗液を塗布する芯体の外径よりも大きな内径の孔が設けられている環状体とを具備し、前記塗布槽に貯留した塗液に浸漬させた芯体を、芯体の軸方向を垂直にして、該塗液から相対的に上昇させて前記孔を通過させることにより、前記芯体表面に塗液を塗布する塗布装置であって、
該環状体の外周部から前記塗布槽上縁までの領域を覆う、蓋部材を具備し,
且つ、前記蓋部材、前記塗布槽の内壁及び前記塗液の液面で囲まれた空間に不活性ガスを注入する不活性ガス注入手段を更に具備する、
ことを特徴としている。
【００１３】
本発明の塗布装置では、前記蓋部材、前記塗布槽内壁及び前記塗液の液面で囲まれた空間に不活性ガスを注入して充満させることで、塗液に空気に曝露させるとこなく塗布が行える。このため、液（皮膜形成樹脂溶液）の劣化を防止しつつ、芯体上にむらなく均一に塗液を塗布することが可能となる。
【００１４】
本発明の塗布装置において、前記蓋部材は前記管状体の上縁を覆うように設けられと共に、その前記芯体の軸方向の移動を規制する規制部材を具備することがよい。蓋部材を環状体の上縁を覆うように設ける場合でも、蓋部材の芯体軸方向の移動が規制されるので、蓋部材と環状体との間隙又は蓋部材少なくなり、注入する不活性ガスの漏れが防止され、効率のよい塗液劣化が防止される。
【００１５】
一方、本発明の無端ベルトの製造方法は、上記本発明の塗布装置を用いて、前記芯体表面に皮膜形成用塗液を塗布した後、乾燥、加熱硬化、焼成の何れか、又は全ての処理を施して皮膜を形成し、前記芯体から該皮膜を取り外すことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、空気に触れることによって劣化しやすい塗液（皮膜形成樹脂）を用いても、芯体上にむらなく均一に塗液を塗布することが可能な塗布装置、及びそれを用いた無端ベルトを製造する無端ベルトの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の塗布装置について、図面を用いて説明する。なお、実質的に同様の機能を有するものには、全図面通して同じ符号を付して説明し、場合によってはその説明を省略することがある。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る塗布装置の停止時を示す概略構成図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る塗布装置の塗布時を示す概略構成図である。但し、図１及び図２は一部破断断面図で示すと共に、主要部のみを示し、芯体の保持機構や、他の装置は省略する（以下の図においても同様）。
【００１９】
図１に示すように、第１実施形態に係る塗布装置は、塗液２を貯留するための環状塗布槽７と環状体５とを具備している。環状塗布槽７の底部には、芯体の外径より若干小さい穴を有する環状シール材８を設けて、塗液２の漏洩を防止する。環状体５には被塗布物である芯体１の外径よりも大きな内径の円孔３が設けられている。
【００２０】
一方、環状体５の外周部から環状塗布槽７上縁までの領域を覆う、円板状の覆い１０（蓋部材）を取り付けられている。覆い１０は、環状体の孔径よりも大きく環状体外径よりも小さい穴を有しており、環状体５上縁を覆うと共に環状塗布槽７の内壁及び塗液２の液面で囲まれた空間を覆うように、環状体５上縁に固定して取り付けられている。そして、環状塗布槽７の側壁（塗液２液面よりも上方側の側壁）には、不活性ガス注入管１８が連結されている。
【００２１】
このような環状塗布装置は、浸漬塗布法よりも塗液の必要量が少なくて済む利点がある。更に、本実施形態に係る本発明の塗布装置には、図示しないが、芯体１を保持する芯体保持手段、並びに、該保持手段を上下方向に移動する第１の移動手段及び／又は塗布槽を上下方向に移動する第２の移動手段を有してもよい。
【００２２】
本実施形態に係る塗布装置を用いて芯体１の表面へ塗液２を塗布するには、環状塗布槽７に芯体１を通し、塗液２を入れた後、図２に示すように、芯体１の下にもう一本の他の芯体１’を設置し、塗液２から相対的に上昇させる。その際の上昇速度は、０．１〜１．５ｍ／ｍｉｎが好ましい。
【００２３】
尚、「芯体の表面へ塗液を塗布する」とは、芯体の外周面の表面、及び該表面に層を有する場合は、その層の表面に塗布することをいう。また、「芯体を上昇」とは、塗布時の液面との相対関係であり、「芯体を停止し、塗布液面を下降」させる場合を含む。
【００２４】
芯体１を塗液２から上昇させると、溶液の粘性による摩擦抵抗により、環状体５は覆い１０と共に持ち上げられる。環状体５は水平方向には自由移動可能であるため、芯体１と環状体５との摩擦抵抗が周方向で一定になるように、すなわち芯体１表面と環状体５の円孔との間隙が均一になるように環状体５は動き、芯体１上には均一な膜厚の塗膜４が形成される。このように、環状体５により膜厚を規制するので、高粘度の溶液を用いることができ、芯体１上端での重力による塗膜の垂れも少ないので、周方向でも軸方向でも膜厚を均一にすることができる。
【００２５】
芯体１の外径と円孔の間隙により、塗膜４の膜厚が決まるので、円孔の径は、所望の膜厚により調整する。一方、環状体５はある高さまで持ち上げられているが（言い替えれば、芯体１軸方向に環状体５が塗液２液面と離れるように移動するが）、本発明では、覆い１０と環状塗布槽７に隙間が多くあかないよう、覆い１０には少なくとも３箇所の高さ規制部材１６を取り付ける。高さ規制部材１６は、環状塗布槽７の外壁に設けた固定部材１７により、ある高さ以上には持ち上がらないようにしておく（即ち、芯体１軸方向に覆い１０が塗液２液面からある一定以上離れないようにしておく）。
【００２６】
そして、覆い１０で覆われた環状塗布槽７の内部空間（塗液２液面、環状塗布槽７内壁、及び覆い１０で囲まれた空間）に、不活性ガスを不活性ガス注入管１８から注入して満たしておく。これにより、塗液２が空気に触れることがなくなるのである。
【００２７】
ここで、不活性ガスとは、塗液２（皮膜形成樹脂溶液）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。
【００２８】
覆い１０の持ち上がりを規制する高さ（芯体軸方向に塗液２液面から離れる距離）は、即ち環状体５の持ち上がりを規制する高さは、１〜５ｍｍ程度が好ましく、これが大きいと不活性ガスがより多く漏れて空気が侵入しやすくなる。
【００２９】
不活性ガスは常時、少しずつ流し続けるのが好ましいが、塗布しない時は、流量をごく少なくするか、停止しても良い。流し続ける流量が多すぎると、環状塗布槽７内の溶液から溶剤の蒸発が多くなり、組成が変化する。そこで、環状塗布槽７内の溶液から溶剤の蒸発を少なくするために、環状塗布槽７には溶剤蒸気量が飽和状態の不活性ガスを注入することがよい。このような溶剤蒸気量が飽和状態の不活性ガスを環状塗布槽７に注入するためには、例えば、塗液と同種の溶剤を貯留した溶剤貯留槽（溶剤蒸気量飽和手段）を通した後、不活性ガスを環状塗布槽７に注入することがよい。
【００３０】
具体的には、例えば、図３に示すように、塗液２と同種の溶剤２０を貯留した溶剤貯留槽２１を不活性ガス注入管１８に連結し、溶剤２０液面と溶剤貯留槽２１の内壁に囲まれた空間に不活性ガス供給管１９から不活性ガスを供給して通過させた後、不活性ガス注入管１８へ送る形態が挙げられる。また、例えば、図４に示すように、塗液２と同種の溶剤２０を貯留した溶剤貯留槽２１を不活性ガス注入管１８に連結し、貯留された溶剤２０中に不活性ガス供給管１９から不活性ガスを供給して発泡させた後、不活性ガス注入管１８へ送る形態も挙げられる。
【００３１】
以上説明した本実施形態に係る塗布装置では、覆い１０、環状塗布槽７内壁及び塗液２液面で囲まれた空間に不活性ガスを注入して、塗液に空気に曝露させるとこなく塗布が行えるので、塗液２（皮膜形成樹脂溶液）の劣化を防止しつつ、芯体１上にむらなく均一に塗液を塗布することが可能となる。
【００３２】
また、覆い１０には、芯体１の軸方向の移動を規制する規制部材を具備しているので、覆い１０を環状体５の上縁を覆うように設ける場合でも、覆い１０の芯体１軸方向の移動が規制されるので、覆い１０と環状体５との間隙が少なくなり、注入する不活性ガスの漏れが防止され、効率のよい塗液劣化が防止される。
【００３３】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る塗布装置の停止時を示す概略構成図である。図６は、本発明の第２実施形態に係る塗布装置の塗布時を示す概略構成図である。
【００３４】
第２実施形態に係る塗布装置は、図５に示すように、環状体５の外周部から環状塗布槽７上縁までの領域を覆う、覆い１１（蓋部材）を取り付けられている。具体的には、覆い１１は、環状体５の外径よりわずかに大きな内径の穴１１Ａが設けられており、当該穴１１Ａに環状体５が入り込むと共に環状塗布槽７の内壁及び塗液２の液面で囲まれた空間を覆うように配設している。なお、覆い１１は、環状塗布槽７の側壁上端に固定して配設している。
【００３５】
また、環状体５上縁には、覆い１１に上面に乗っかる腕１５を取り付け、環状体５が塗液２の中に沈むことがないようにしている。
【００３６】
本実施形態に係る塗布装置の場合は、図６に示すように、芯体１を塗液２から上昇させた際、環状体５はある高さまで持ち上げられる。この場合、覆い１１は環状塗布槽７に固定しているので持ち上がることはなく、環状体５と覆い１１の穴１１Ａとの隙間は変化しない。環状塗布槽７の上部空間に、不活性ガスを満たしておくのは第１実施形態と同様である。
【００３７】
環状体５と覆い１１の穴との隙間は、１〜５ｍｍ程度が好ましく、これが大きいと空気が侵入しやすくなる。また、環状体５が持ち上がる高さは、１０〜５０ｍｍ程度が好ましい。この高さは、環状体５の重量で調節することができる。なお、環状体５に第一実施形態と同様に高さ規制部材を取り付けて、環状体５の持ち上がりを規制しても良い。
【００３８】
以上説明した本実施形態に係る塗布装置でも、覆い１１、環状塗布槽７内壁及び塗液２液面で囲まれた空間に不活性ガスを注入して、塗液に空気に曝露させるとこなく塗布が行えるので、塗液２（皮膜形成樹脂溶液）の劣化を防止しつつ、芯体１上にむらなく均一に塗液を塗布することが可能となる。
【００３９】
なお、本実施形態に係る塗布装置は、上記説明した以外は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４０】
以下、上記本発明の実施形態に係る塗布装置の各部材について詳細に説明する。
【００４１】
芯体１としては、アルミニウムやステンレス、ニッケル、銅等の金属円筒が好ましい。また、後述するように無端ベルトを製造する場合は、芯体の軸方向の長さは、目的とする無端ベルトの幅以上の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幅を確保するため、目的とする無端ベルトの幅より、１０〜４０％程度長いことが好ましい。芯体の外径は、目的とする無端ベルトの直径に合わせ、肉厚は芯体としての強度が保てる厚さとする。
【００４２】
更に、芯体１の両端には、図示しないが、芯体１を保持する保持板を取り付けてもよい。保持板には、任意形状の通風孔や、中央に心棒を通す穴、又は軸があってもよい。また、吊り下げや載置のための部品を取り付けてもよい。
【００４３】
また、芯体１は、形成される皮膜が芯体表面に接着するのを防ぐため、芯体の表面には離型性を付与するのがよい。それには、芯体表面をフッ素樹脂やシリコーン樹脂で被覆したり、芯体表面に離型剤を塗布する方法がある。
【００４４】
塗液２の種類によっては、後述する無端ベルトの製造において、加熱時に溶剤の揮発物や、反応時に発生する気体があり、加熱後の樹脂皮膜は、発生する気体のために、部分的に膨れを生じることがある。これは特に、塗液としてＰＩ前駆体の溶液を用い、皮膜の膜厚が５０μｍを越えるような場合に起こることがある。
【００４５】
上述の膨れを防止するために、特開２００２−１６０２３９号公報に記載されているように、芯体表面をＲａ０．２〜２μｍに粗面化することが好ましい。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。これにより、塗膜から生じる気体は、芯体と塗膜との間に形成されるわずかな隙間を通って外部に出ることができ、膨れを生じない。
【００４６】
塗液２としては、後述するように、更に無端ベルトを製造する場合、ＰＩ前駆体溶液又はＰＡＩ樹脂溶液が好ましく用いられる。前記ＰＩ前駆体及びＰＡＩ樹脂としては、種々公知のものを用いることができる。ＰＩ前駆体又はＰＡＩ樹脂の溶液の濃度、粘度等は、適宜選択されるが、好ましく用いられる溶液の固形分濃度は１０〜４０質量％、粘度は１〜１００Ｐａ・ｓである。塗液の溶剤は、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、等の非プロトン系極性溶剤であるが、これらは空気中の水分を吸収しやすい。塗液が水分を吸収すると、塗液中の樹脂分が析出して白濁したり、ＰＩ前駆体やＰＡＩ樹脂は加水分解を起こすことがあるので注意を要する。また、ＰＩ前駆体は酸素の影響によって着色が強くなったり、粘度が変化するほか、縮合反応が起こりにくくなることもある。本発明では、塗布槽への不活性ガス注入によってこれらを防止するのである。
【００４７】
環状体５の材質は、塗液２の溶剤によって侵されない金属やプラスチック等から選ばれることが好ましい。また、環状体５は中空構造であってもよい。環状体５の内壁面は、溶液に浸る下部が広く、上部が狭い形状であれば、直線的傾斜面（図１参照）のほか、階段状や曲線的でもよい。
【００４８】
以下、本発明の無端ベルトの製造方法について詳細に説明する。
本発明の塗布装置を用いて無端ベルトを製造するには、既述の芯体の表面に皮膜形成用塗液を塗布した後、乾燥、加熱硬化、焼成の何れか、又は全ての処理を施して皮膜を形成し、芯体から該皮膜を取り外すことを特徴とする。
【００４９】
次に、本発明の無端ベルトの製造方法を、皮膜形成用塗液としてＰＩ前駆体溶液、或いはＰＡＩ樹脂溶液を用いる場合について説明する。
【００５０】
無端ベルトの製造においては、本発明の塗布装置を用いて皮膜形成用塗液を塗布した塗膜を加熱し、該塗膜中に存在する溶剤を除去し、塗膜が変形しない程度に乾燥させる。加熱条件は、９０〜１７０℃の温度で２０〜６０分間が好ましい。その際、温度が高いほど加熱時間は短くてよく、温度は、段階的、又は一定速度で上昇させてもよい。
また、加熱中に塗膜に垂れが生じる場合には、芯体の長手方向を水平にして、ゆっくり回転させることが有効である。その際には、保持板の穴に心棒を通し、回転台に載せた状態で乾燥器に入れるのがよい。皮膜形成用溶液がＰＡＩ樹脂溶液である場合には、溶剤の乾燥だけで皮膜を得ることができる。
【００５１】
一方、前記皮膜形成用溶液がＰＩ前駆体溶液の場合、塗膜から溶剤を除去しすぎると、塗膜はまだ強度を保持していないので、割れを生じやすい。そこで、ある程度（ＰＩ前駆体皮膜中に１５〜４５質量％）の溶剤を残留させておくことが好ましい。前記皮膜形成用溶液がＰＩ前駆体溶液の場合は、その後、２５０〜４５０℃前後、好ましくは２８０〜３５０℃で２０〜６０分間、ＰＩ前駆体皮膜を加熱して縮合反応させることで、ＰＩ樹脂皮膜が形成される。その際、温度を段階的に上昇させてもよい。
【００５２】
上述のように形成された皮膜は、冷却後に、芯体から剥離することにより無端ベルトとなる。無端ベルトには、さらに必要に応じて、穴あけ加工やリブ付け加工等が施されることがある。
【００５３】
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、前記皮膜形成用溶液の中に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。
【００５４】
これらの用途に好ましい無端ベルトの膜厚は３０〜１５０μｍ程度である。
【実施例】
【００５５】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし、各実施例は、本発明を制限するものではない。
【００５６】
（実施例１）
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを溶剤とし、ピロメリト酸二無水物とパラフェニレンジアミンからＰＩ前駆体溶液を作製した（固形分濃度２０質量％、粘度１０Ｐａ・ｓ）。これに、カーボンブラック（商品名：スペシャルブラック４、デグザヒュルス社製）を固形分質量比で３０％混合し、次いで対向衝突型分散機により分散した。更に、界面活性剤（商品名：ＬＳ００９、楠本化成製）を、濃度が５００ｐｐｍになるよう添加し、皮膜形成樹脂溶液とした。
【００５７】
別途、外径３６６ｍｍ、肉厚１０ｍｍ、長さ４５０ｍｍのアルミニウム製円筒を用意し、球形アルミナ粒子によるブラスト処理により、表面をＲａ１．０μｍに粗面化した。また、厚さが１５ｍｍ、外径が前記円筒に嵌まる径、１００ｍｍ径の通風孔が４つ、中央に２０ｍｍ径の穴を設けた保持板を同じアルミニウム材で作製し、前記円筒に嵌め、ＴＩＧ溶接により溶接し、芯体とした。
【００５８】
芯体の表面には、シリコーン系離型剤（商品名：セパコート、信越化学製）を塗布した。芯体の端部には、幅１０ｍｍのポリエステル粘着テープを巻き付けた。これは塗膜が芯体端部に付着しないようにするためである。
【００５９】
次いで、第１実施形態に係る環状塗布装置（図１〜図２参照）により、ＰＩ前駆体溶液（塗液２）を芯体の表面に塗布する。この際、外径４２０ｍｍ、円孔の最小部の内径３６７．１ｍｍ、高さ５０ｍｍのアルミニウム製の環状体５を用いる。環状体の内壁は直線傾斜状であり、鉛直線との傾斜角は７°とした。上端には芯体と平行になる部分を２ｍｍ形成した。
【００６０】
また、厚さ１ｍｍ、外径５００ｍｍのアルミニウム製円板の中央に、内径３８０ｍｍの穴をあけ、環状体の上縁に取り付けて固定し、覆いとした。その外壁には、太さ０．５ｍｍの針金からなる高さ規制部材を１２０°毎の間隔で３つ取り付けた。
【００６１】
一方、内径４６０ｍｍ、外径４８０ｍｍ、高さ１００ｍｍの環状塗布槽の底面に、内径３６４．５ｍｍの穴を有する厚さ０．５ｍｍの硬質ポリエチレン樹脂製の環状シール材８を取り付け、中央に芯体を通した。環状塗布槽の外側には、底面から１５ｍｍの位置に１２０°毎の間隔で３つ、太さ３ｍｍのピンを差し込んで固定部材とし、上記高さ規制部材１６が嵌められるようにした。これにより、環状体（及び覆い）は２ｍｍ以上、持ち上がらないよう規制されるが、水平方向の移動は妨げられない。
【００６２】
環状塗布槽に溶液を入れ、環状体を配置した。次いで、環状塗布槽の空間に窒素ガスを不活性ガス注入管から約２ｌ注入して充満させた後、毎分約１０ｍｌの流量で注入し続けた。なお、この窒素ガスは、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶剤）が貯留された貯留槽を通して、溶剤蒸気量を飽和状態にした後、注入した（図３参照）。
【００６３】
次に、芯体の下に、芯体と同じ形状の他の芯体を配置し、０．８ｍ／分で押し上げて、芯体表面にＰＩ前駆体溶液の塗布を行った（図２参照）。その際、環状体は２ｍｍだけ持ち上げられた。これにより、芯体の上には、濡れ膜厚が約５００μｍのＰＩ前駆体の塗膜が形成された。
【００６４】
塗布後の芯体は、保持板の中央穴に２０ｍｍφのステンレス製シャフトを通し、回転台に載せて水平にし、６ｒｐｍで回転させながら、８０℃で２０分間、１３０℃で２０分間、加熱してＰＩ前駆体塗膜を乾燥させた。これにより、厚さ約１５０μｍのＰＩ前駆体の皮膜を得た。この時点で、芯体端部の粘着テープは除去した。
【００６５】
次いで、芯体を垂直にし、シャフトを外して加熱台に載せ、加熱炉に入れて２００℃で３０分、３００℃で３０分加熱反応させ、芯体の表面にＰＩ樹脂皮膜を形成した。
【００６６】
芯体を室温にて冷ました後、芯体とＰＩ樹脂皮膜との間にエアーを吹き込みながら、芯体からＰＩ樹脂皮膜を抜き取り、無端ベルトを得た。膜厚は７５μｍで均一であった。
【００６７】
得られた無端ベルトは、１００Ｖにおいて体積抵抗率を測定すると、約１０１０Ωｃｍの半導電性を有しており、電子写真用転写ベルトとして使用することができる。
更に、窒素ガスの流入を停止させ、上述の工程を２４時間中断した後、再び同様にして無端ベルトを作製したが、中断後に得られた無端ベルトは、最初に得たものと同品質であった。
【００６８】
（比較例１）
実施例１において、環状体に覆いを設けず、窒素ガスの流入も行わなかった以外、実施例１と同様にして無端ベルトを作製した。最初に得られた無端ベルトは、実施例１にて最初に得た無端ベルトと同品質であった。
【００６９】
しかし、実施例１と同様に２４時間中断した後、再び同様にして作製しようとしたところ、溶剤の乾燥により、溶液の表面に皮膜が生じており、塗布するには不適切な状態であった。
【００７０】
（比較例２）
実施例１において、環状体に覆いを設けたが、窒素ガスの流入を行わなかった場合、最初に得られた無端ベルトは、実施例１にて最初に得た無端ベルトと同品質であったが、２４時間の中断後に作製したベルトは、表面に光沢がない部分が部分的にむらになって生じていた。むらの部分の膜厚は厚めに不均一であるほか、体積抵抗率も高めに不均一であった。これは、この溶液が空気中の酸素と水分により、わずかながら変質（加水分解）があったためと考えられる。
【００７１】
（実施例２）
第２実施形態に係る環状塗布装置（図５〜図６参照）を用いた以外は実施例１と同様にして無端ベルトを得た。具体的には、実施例１において、環状体に覆いを設置するかわりに、塗布槽の上縁に、覆いを取り付けた固定した。この覆いは、厚さ１ｍｍ、外径５００ｍｍ、内径４２４ｍｍのアルミニウム製円板からなり、環状体の外径部分との隙間は２ｍｍである。
【００７２】
環状体の上縁には、厚さ１ｍｍのＳＵＳ板からなる腕を１２０°毎の間隔で３つ取り付け、覆いに乗せて、環状体が沈まないようにした。
【００７３】
その他は実施例１と同様に、環状塗布槽に溶液を入れ、環状体を配置し、環状塗布槽の空間に窒素ガスを約２ｌ注入して充満させた後、毎分約１０ｍｌの流量で注入し続けた。なお、この窒素ガスは、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶剤）が貯留された貯留槽を通して、溶剤蒸気量を飽和状態にした後、注入した（図３参照）。
【００７４】
次いで、芯体の下に、芯体と同じ形状の他の芯体を配置し、０．８ｍ／分で押し上げて、芯体表面にＰＩ前駆体溶液の塗布を行った（図６参照）。その際、環状体は最大約３０ｍｍ持ち上げられた。これにより、芯体の上には、濡れ膜厚が約５００μｍのＰＩ前駆体の塗膜が形成された。その後、実施例１と同様にして乾燥と加熱をして無端ベルトを得た。
【００７５】
得られた無端ベルトは、実施例１と同じ結果であったほか、窒素ガスの流入を停止させ、上述の工程を２４時間中断した後、再び同様にして無端ベルトを作製しても、中断後に得られた無端ベルトは、最初に得たものと同品質であった。
【００７６】
（実施例３）
皮膜形成樹脂溶液として、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを溶剤とし、トリメリット酸無水物と４・４′―ビス（３―アミノフェノキシ）ビフェニルとから合成されたＰＡＩ樹脂（固形分濃度２０質量％、粘度１０Ｐａ・ｓ）を使用した。
【００７７】
他は実施例１と同様にして、無端ベルトを得ることができた。但し、ＰＡＩ樹脂は溶剤乾燥だけで皮膜形成されるので、加熱条件は２００℃で３０分、２５０℃で３０分とした。
【００７８】
（比較例３）
実施例３において、環状体に覆いを設けず、窒素ガスの流入も行わなかった以外、実施例１と同様にして無端ベルトを作製した。最初に得られた無端ベルトは、実施例１にて最初に得た無端ベルトと同品質であった。
【００７９】
しかし、実施例１と同様に２４時間中断した後、再び同様にして作製しようとしたところ、溶剤の乾燥により、溶液の表面に皮膜が生じており、塗布するには不適切な状態であった。
【００８０】
（比較例４）
実施例３において、環状体に覆いを設けたが、窒素ガスの流入を行わなかった場合、最初に得られた無端ベルトは、実施例１にて最初に得た無端ベルトと同品質であったが、２４時間の中断後に作製したベルトは、表面に光沢が見られなく、濁った状態になっていた。これは、この溶液が空気中の水分の影響を受けて、樹脂分の析出を生じたためと考えられる。
【００８１】
以上の実施例及び比較例より、本実施例では、空気に触れることによって劣化しやすい塗液（皮膜形成樹脂）を用いても、芯体上にむらなく均一に塗液を塗布することが可能であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る塗布装置の停止時を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る塗布装置の塗布時を示す概略構成図である。
【図３】溶剤蒸気量が飽和状態の不活性ガスを塗布槽に注入する溶剤蒸気量飽和手段の一例を示す概略構成図である。
【図４】溶剤蒸気量が飽和状態の不活性ガスを塗布槽に注入する溶剤蒸気量飽和手段の他の一例を示す概略構成図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る塗布装置の停止時を示す概略構成図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る塗布装置の塗布時を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００８３】
１ 芯体
２ 塗液
４ 塗膜
５ 環状体
７ 塗布槽
８ 環状シール材
１０、１１ 覆い（蓋部材）
１１Ａ 穴
１５ 腕
１６ 規制部材
１７ 固定部材
１８ 不活性ガス注入管
１９ 不活性ガス供給管
２０ 溶剤
２１ 溶剤貯留槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗液を貯留する塗布槽と、該塗液を塗布する芯体の外径よりも大きな内径の孔が設けられている環状体とを具備し、前記塗布槽に貯留した塗液に浸漬させた芯体を、芯体の軸方向を垂直にして、該塗液から相対的に上昇させて前記孔を通過させることにより、前記芯体表面に塗液を塗布する塗布装置であって、
前記環状体の外周部から前記塗布槽上縁までの領域を覆う、蓋部材を具備し,
且つ、前記蓋部材、前記塗布槽の内壁及び前記塗液の液面で囲まれた空間に不活性ガスを注入する不活性ガス注入手段を更に具備する、
ことを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
請求項１に記載の塗布装置を用いて、前記芯体表面に皮膜形成用塗液を塗布した後、乾燥、加熱硬化、焼成の何れか、又は全ての処理を施して皮膜を形成し、前記芯体から該皮膜を取り外すことを特徴とする無端ベルトの製造方法。
【請求項１】
塗液を貯留する塗布槽と、該塗液を塗布する芯体の外径よりも大きな内径の孔が設けられている環状体とを具備し、前記塗布槽に貯留した塗液に浸漬させた芯体を、芯体の軸方向を垂直にして、該塗液から相対的に上昇させて前記孔を通過させることにより、前記芯体表面に塗液を塗布する塗布装置であって、
前記環状体の外周部から前記塗布槽上縁までの領域を覆う、蓋部材を具備し,
且つ、前記蓋部材、前記塗布槽の内壁及び前記塗液の液面で囲まれた空間に不活性ガスを注入する不活性ガス注入手段を更に具備する、
ことを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
請求項１に記載の塗布装置を用いて、前記芯体表面に皮膜形成用塗液を塗布した後、乾燥、加熱硬化、焼成の何れか、又は全ての処理を施して皮膜を形成し、前記芯体から該皮膜を取り外すことを特徴とする無端ベルトの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−１２５４９１（Ｐ２００７−１２５４９１Ａ）
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１９９５４（Ｐ２００５−３１９９５４）
【出願日】平成１７年１１月２日（２００５．１１．２）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２日（２００５．１１．２）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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