塗布装置、及び無端ベルトの製造方法
【課題】塗布槽内に塗布溶液が筋状に供給されるのを防止し、良好な塗膜を得ることが可能な塗布装置を提供すること。また、その装置を利用した無端ベルトの製造方法を提供すること。
【解決手段】塗布溶液１８が満たされると共に、塗布溶液１８を芯体１０に塗布するための塗布槽１２と、塗布槽１２の周囲を囲んで設けられ、塗布溶液１８を溢れさせて塗布槽１２に供給する供給槽１４と、供給槽１４に連結され、供給槽１４に塗布溶液１８を供給する供給管２６と、から少なくとも塗布装置を構成する。そして、この装置を利用して無端ベルトを製造する。
【解決手段】塗布溶液１８が満たされると共に、塗布溶液１８を芯体１０に塗布するための塗布槽１２と、塗布槽１２の周囲を囲んで設けられ、塗布溶液１８を溢れさせて塗布槽１２に供給する供給槽１４と、供給槽１４に連結され、供給槽１４に塗布溶液１８を供給する供給管２６と、から少なくとも塗布装置を構成する。そして、この装置を利用して無端ベルトを製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芯体上にむらなく均一に溶液を塗布する塗布装置、及びその装置を用いて無端ベルトを製造する方法に関する。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。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）
【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、回転しながら成膜する遠心成形法や、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、これらの方法では、ＰＩ前駆体の加熱の際に、皮膜を円筒体から抜いて加熱用芯体に載せ換える必要があり、工数がかかる短所がある。
【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を有している。
【０００５】
ところが、ＰＩ樹脂の前駆体溶液は常温では非常に粘度が高く、上記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。そこで、特許文献１記載の環状体により、膜厚を制御する方法が適用できる（詳細方法は後述）。
【０００６】
但し、浸漬塗布法によって塗布しようとする場合、溶液の必要量は芯体の体積以上の容積であるため、非常に多いという問題がある。
【０００７】
溶液の必要量を削減するため、例えば特許文献２に開示されているような環状塗布方法を用いることができる。ここで、図１０に従来の環状塗布装置の概略断面図を示す。また、図１１に従来の環状塗布装置の概略平面図を示す。この環状塗布方法に適用される図１０及び図１１に示す環状塗布装置では、環状塗布槽１２０内に溶液を供給する際、環状塗布槽１２０に設けた供給管２６０から塗布溶液１８０を送り込む方法がとられる。ところが、例えば、塗布溶液１８０の粘度が１Ｐａ・ｓ以上のように比較的高い場合、槽内に溜まっていた塗布溶液１８０と供給管２６０から供給された供給溶液１８０が均一になりにくく、塗布溶液１８０は環状塗布槽１２０内に筋状に流入し（図１０及び図１１中、矢印）、塗膜にも筋を生じることがあった。なお、図１０中、１００は芯体、１６０は環状シール材、２００は環状体、２４０は腕を示す。
【０００８】
これは、環状塗布装置に限られず、塗布槽内に溶液を供給する場合には同様な問題であり、改善が求められていた。
【特許文献１】特開２００２−９１０２７号公報
【特許文献２】特開昭６０−９５５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明は、塗布槽内に塗布溶液が筋状に供給されるのを防止し、良好な塗膜を得ることが可能な塗布装置を提供することを目的とする。その装置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する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、
塗布溶液を芯体に塗布するための塗布槽と、
前記塗布槽の周囲を囲むように設けられ、塗布溶液を溢流させて前記塗布槽に供給する供給槽と、
前記供給槽に連結され、前記供給槽に塗布溶液を供給する供給管と、
を具備することを特徴としている。
【００１１】
本発明の塗布装置では、塗布溶液を供給管から供給槽に一旦供給し、当該供給槽で溢流させることで塗布槽に供給させる。この供給槽は、塗布槽の周囲を囲むように設けられているので、供給槽から溢れた塗布溶液は塗布槽の周囲から均等に供給されることとなる。このため、例えば、塗布溶液の粘度が１Ｐａ・ｓ以上のように比較的高い場合でも、塗布槽内に溜まっていた塗布溶液と供給される塗布溶液とが均一になりやすく、供給される塗布溶液が塗布槽内に筋状に流入することも無くなり、良好な塗膜を得ることが可能となる。
【００１２】
本発明の塗布装置において、前記供給槽には、前記供給管から供給された塗布溶液を分流させる分流板を具備することが好適である。この分流を設けることで、供給管から供給される塗布溶液の流れを供給槽内で弱めることができ、結果、供給槽全体から均等に溢れさせやすくなり、塗布溶液は塗布槽の周囲から均等に供給されることとなる。
【００１３】
本発明の塗布装置において、前記塗布槽には、液を保持する共に、前記芯体の外径よりも小さい孔を持つ環状シール材を底部に具備し、前記環状シール材の孔に前記芯体を通し、前記塗布槽から前記芯体を相対的に上昇させ、前記芯体の表面に前記塗布溶液を塗布する、ことが好適である。特に、供給管を槽の側面から設けなければならない、所謂、環状塗布装置を適用することが好適である。
【００１４】
本発明の塗布装置において、前記塗布槽には、前記芯体の外径よりも大きい内径の孔を有する環状体を前記塗布溶液上に浮遊状態で具備し、前記塗布溶液に接触後の前記芯体を前記環状体の前記孔に通過させて、前記芯体の表面に前記塗布溶液を塗布することが好適である。環状体により芯体に付着する余分な塗布溶液が削ぎ落とされるので、均一で良好な塗膜を得ることが可能となる。
【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、芯体上に皮膜形成樹脂溶液を塗布して塗膜を形成し、該塗膜を加熱して樹脂皮膜を形成した後、樹脂皮膜を芯体から抜き取ることを特徴としている。本発明の塗布装置を用いて、皮膜形成樹脂溶液を塗布するため、良好な無端ベルトを得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、塗布槽内に塗布溶液が筋状に供給されるのを防止し、良好な塗膜を得ることが可能な塗布装置を提供することができる。また、その装置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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の塗布装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。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、その説明を省略する場合がある。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る環状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実施形態に係る環状塗布装置の塗布時を示す概略構成図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る環状塗布装置の停止時を示す概略平面図である。図４は、本発明の第１実施形態に係る環状塗布装置の塗布時を示す斜視図である。但し、図は主要部のみを示し、芯体の保持機構や昇降装置等、他の装置は省略する。
【００１９】
なお、本実施形態の環状塗布装置を用いて、芯体上に皮膜形成樹脂溶液を塗布して塗膜を形成する。ここで、「芯体上に塗布」とは、芯体側面の表面、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、塗布溶液面を下降」させる場合を含む。
【００２０】
本実施形態に係る塗布装置は、環状塗布槽１２と、その側面の周囲を囲むように供給槽１４と、が設けられている。本実施例では、筒状の槽内に、当該槽よりも小さい径を持つ筒状の堰を同心円状に設けることで、槽内を径方向で２分し、環状塗布槽１２と供給槽１４とを設けている。このように、一つの槽内を２分する形態でもよいが、２つの槽を別体で設ける形態でもよい。
【００２１】
環状塗布槽１２の底部には、芯体１０の外径より若干小さい穴を有する環状シール材１６を設けられており、芯体１０を環状シール材１６の中心に挿通させ、環状塗布槽１２に塗布溶液１８を収容する。これにより、塗布溶液１８は漏れることがない。環状塗布槽１２に満たされた塗布溶液１８上には、中央に円孔２２を有する環状体２０を設置する。環状体２０には、停止時の環状体を支えるために、腕２４が取り付けられている。なお、図３及び図４中、腕２４は省略してある。
【００２２】
供給槽１４には、その外枠面に周方向に等間隔で塗布溶液１８を供給する供給管２６が４つ設けられている。なお、供給槽１４は、溢流したときに塗布溶液１８が環状塗布槽１２に流れるように、外枠の高さが内枠よりも高く構成されている。また、供給槽１４の外枠と内枠との間隔は５〜２０ｍｍ程度が好ましい。一方、供給管２６（供給口）の数は、環状塗布槽１２や供給槽１４の大きさにもよるが、２〜２０個程度、等間隔の位置に設けることがよい。
【００２３】
供給管２６からは塗布溶液１８が送り込まれが、槽内に塗布溶液１８を送り込む方法としては、加圧空気を利用して圧送する方法や、適宜のポンプにより圧送する方法がある。
【００２４】
環状体２０の材質は、溶液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。環状体２０の沈没防止のために、環状体２０の外側又は環状塗布槽１２には、腕２４のほか、環状体２０を支える足を設けても良い。
【００２５】
ここで、塗布時、芯体１０の外径と円孔２２の内径との間隙により、塗膜２８の膜厚が決まるので、円孔２２の内径は、所望の膜厚により調整する。また、円孔２２内径の真円度が低いと膜厚均一性が低下するので、真円度は２０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることはさらに好ましい。もちろん、真円度が０μｍであることが最適なのであるが、加工上は困難である。
【００２６】
環状体２０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、直線的傾斜面のほか、階段状や曲線的でもよい。真円度を高く加工するために、円孔内壁面の上部には、芯体と平行になる部分があってもよい。
【００２７】
本実施形態に係る塗布装置では、塗布時には図２に示すように、芯体１０の下に他の芯体１０Ａ（これはベルトを作製しない中間体であってもよい）をつなぎ、環状塗布槽１２の下部から上部に押し上げて、芯体１０の表面に塗膜２８を形成する。その際、環状体２０は塗布溶液１８の摩擦抵抗によって持ち上げられ、塗膜２８の膜厚は、環状体２０の円孔２２と芯体１０との隙間によって一定値に規制される。これにより、均一な塗膜２８が得られる。
【００２８】
ここで、塗布する際の芯体１０の引き上げ速度は、０．１〜１．５ｍ／ｍｉｎ程度が好ましい。芯体１０を引き上げると、環状体２０は浮遊状態で設置されているので、塗布溶液１８の粘性による摩擦抵抗により持ち上げられる。環状体２０は自由移動可能なので、芯体１０と環状体２０との摩擦抵抗が周方向で一定になるように、すなわち間隙が均一になるように環状体２０は動き、芯体１０上には均一な膜厚の塗膜２８が形成される。このように、環状体２０により膜厚を規制するので、膜厚を均一にして高粘度の溶液を塗布することができる。
【００２９】
そして、環状塗布槽１２への塗布溶液１８の供給は、供給管２６から供給された塗布溶液１８を一旦供給槽１４へ貯めた後、溢流させて行う。この供給槽１４は環状塗布槽１２の周囲を囲むように設けられているので、供給槽１４から溢れた塗布溶液は環状塗布槽１２の周囲から均等に供給される。このため、例えば、塗布溶液１８の粘度が１Ｐａ・ｓ以上のように比較的高い場合でも、環状塗布槽１２内に溜まっていた塗布溶液１８と供給される塗布溶液とが均一になりやすく、供給される塗布溶液１８が環状塗布槽１２内に筋状に流入することも無くなり、良好な塗膜を得ることが可能となる。
【００３０】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る環状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実施形態に係る環状塗布装置の塗布時を示す斜視図である。但し、図は主要部のみを示し、芯体の保持機構や昇降装置等、他の装置は省略する。
【００３１】
本実施形態に係る環状塗布装置は、供給管２６から供給される塗布溶液１８を分流穴３０Ａを通過させることで分流する分流板３０が供給槽１４に配設されている。
【００３２】
分流板３０は、供給槽１４を上下に２分するように配置され、供給された塗布溶液１８を塗布溶液１８を分流するための分流穴３０Ａが複数設けられている。また、分流板３０の配置位置は、供給槽１４の内枠高さの中間程度がよい。
【００３３】
この分流穴３０Ａは、供給管２６（供給口）の数よりも多く設けることがより細かく分流する観点からよい。また、分流穴３０Ａの大きさや数は、塗布溶液の通過を妨げない適宜のものとするが、数は多いほど好ましい。
【００３４】
なお、分流板３０は、１つに限られず、図７に示すように、２つ設けた形態であってもよい。この形態の場合、２つの分流板３０のうち、下方の分流板３０に設ける分流穴３０Ａの数は、供給口の数よりも多く、上方の分流板３０の分流穴３０Ａの数より少ないことがよい。また、２つの分流板３０の配置位置は、供給槽１４の内枠の高さを３分の１程度ずつ区切るような高さが好ましい。なお、分流板３０は、塗布溶液の通過を妨げない程度で、３つ以上設けることもできる。
【００３５】
これ以外の構成は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００３６】
本実施形態に係る環状塗布装置では、供給槽１４を上下に分ける分流板３０を設け、当該分流板３０の分流穴３０Ａにより、供給された塗布溶液１８を分流するので、供給管から供給される塗布溶液の流れは供給槽１４内で弱められ、供給槽１４の周方向全体から均等に溢れさせやすくなり、塗布溶液１８は塗布槽の周囲から均等に供給されることとなる。
【００３７】
（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態に係る環状塗布装置の停止時を示す概略構成図である。図９は、本発明の第３実施形態に係る環状塗布装置の停止時示す概略平面図である。但し、図は主要部のみを示し、芯体の保持機構や昇降装置等、他の装置は省略する。
【００３８】
本実施形態に係る環状塗布装置は、第２実施形態において、各供給管２６から供給される塗布溶液１８を周方向に分流する第２分流板３２が配設されている。この第２分流板３２は分流板３０の下方で且つ分流板３０と垂直になるように設けられている。また、各供給管２６ごとに、第２分流板３２は一方の周方向の分流した塗布溶液１８が供給槽１４内側へ、他方の周方向に分流した塗布溶液１８が供給槽１４の外側へ流れるように配置されている（図９中、点線は塗布溶液１８の流れを示す。）。なお、分流板３０の分流穴３０Ａは、第２分流板３２により供給槽１４の内外側に分流された塗布溶液１８をそれぞれ流入させるように、２列に設けられている。
【００３９】
これ以外は、第２実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４０】
本実施形態に係る環状塗布装置では、供給管２６から供給された塗布溶液１８は、まず、第２分流板３２により周方向に分流され、そして、周方向に分流された塗布溶液１８は、分流板３０の分流穴３０Ａを通過した後、隣同士の供給管２６から供給される塗布溶液１８と重ね合わせて溢流されることとなる。このため、第２実施形態に比べ、より効果的に、供給管から供給される塗布溶液の流れは供給槽１４内で弱められ、供給槽１４の周方向全体から均等に溢れさせやすくなり、塗布溶液１８は塗布槽の周囲から均等に供給されることとなる。
【００４１】
上記１〜３実施形態では、塗布装置として環状塗布装置を適用した形態を説明したが、これに限られず、浸漬塗布装置にも適用することが可能である。なお、環状塗布装置では、環状塗布槽７は浸漬塗布の槽よりも小さくできるので、溶液の必要量が少なくて済む利点がある。
【００４２】
以下、上記第１〜３実施形態に係る環状塗布装置を適用した本発明の無端ベルトの製造方法について説明する。
【００４３】
本発明の無端ベルトの製造方法は、芯体上に皮膜形成樹脂溶液を塗布して塗膜を形成する塗膜形成工程と、該塗膜を加熱して樹脂皮膜を形成する皮膜形成工程と、樹脂皮膜を芯体から抜き取って無端ベルトを得る抜き取り工程と、を有する。
【００４４】
まず、芯体について説明する。芯体は、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。芯体の長さは、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長さより、１０〜４０％程度長いことが望ましい。芯体の外径は、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にする。
【００４５】
芯体の両端には、芯体を保持する保持板を取り付けてもよい。保持板は、ねじで固定しても良いし、芯体と溶接してもよい。保持板には、必要に応じて、円形や扇形など任意形状である通風孔や、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。
【００４６】
形成される皮膜が芯体表面に接着するのを防ぐため、芯体表面をフッ素樹脂やシリコーン樹脂で被覆したり、表面に離型剤を塗布する方法がある。
【００４７】
皮膜形成樹脂の種類によっては、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、その気体のために、部分的に膨れを生じることがある。これは特に、ＰＩ樹脂皮膜において膜厚が５０μｍを越えるような場合に顕著である。
【００４８】
上記膨れを防止するために、特開２００２−１６０２３９号公報開示の如く、芯体表面はＲａ０．２〜２μｍ程度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、ＰＩ樹脂から生じる気体は、芯体とＰＩ樹脂皮膜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。
【００４９】
次に、皮膜形成樹脂溶液について説明する。皮膜形成樹脂溶液は、強度などの観点から、ＰＩ前駆体、又はＰＡＩ樹脂などを溶液化（塗液化）したものが好適に挙げられる。ＰＩ前駆体又はＰＡＩ樹脂としては、種々の公知のものを用いることができる。それらの溶剤は、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り、常温での揮発性は低い。なお、溶液の濃度、粘度等は、適宜選択されるが、好ましい溶液の固形分濃度は１０〜４０質量％、粘度は１〜１００Ｐａ・ｓである。
【００５０】
次に、塗膜形成工程について説明する。塗膜形成工程では、上記第１〜３実施形態に係る環状塗布装置を用いて、塗布溶液として皮膜形成樹脂溶液を芯体表面に塗布する。
【００５１】
次に、皮膜形成工程について説明する。皮膜形成工程では、皮膜形成樹脂溶液を芯体表面塗布した後、芯体を加熱乾燥装置に入れ、溶剤の乾燥を行う。乾燥時に塗膜が垂れる場合には、芯体を水平にして、回転させながら乾燥すると良い。回転速度は１〜６０ｒｐｍ程度が好ましい。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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、皮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％）、溶剤を残留させておくのがよい。
【００５５】
その後、２５０〜４５０℃、好ましくは３００〜３５０℃前後で、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樹脂が形成される。その際、温度を段階的に上昇させてもよい。この工程では、皮膜は固定されているので、芯体の向きはどちらでもよいし、加熱中の回転もしなくてよい。
【００５６】
次に、抜き取り工程について説明する。抜き取り工程では、皮膜形成後、冷却し、形成された皮膜を芯体から剥離して無端ベルトを得る。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。
【００５７】
このようにして、無端ベルトを製造することができる。得られた無端ベルトを転写ベルトとして使用する場合には、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。なお、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】
【００５８】
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。
【００５９】
（実施例１）
ＰＩ前駆体溶液（商品名：ＵワニスＡ、宇部興産製、濃度１８質量％）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、シリコーンレベリング剤（商品名：ＤＣ３ＰＡ、ダウコーニングトーレシリコーン社製）を、濃度が５００ｐｐｍになるよう添加し、塗布溶液とした。
【００６０】
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。該円筒の真円度は２０μｍ以下であった。
【００６１】
円筒の表面には、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、芯体とした。
【００６２】
上記第１実施形態と同様な構成の環状塗布装置を用いて塗布を行った（図１〜４参照）。ここで、本環状塗布装置は次のようにして作製した。まず、内径５００ｍｍ、内高８０ｍｍの槽の底面に内径３８６ｍｍの穴をあけ、底面の裏面には、内径３６２ｍｍの穴を有する厚さ０．５ｍｍの硬質ポリエチレン製の環状シール材を取り付けた。槽の側面には、下から２０ｍｍの位置に、内径９ｍｍのフッ素樹脂チューブから供給管を、周方向６０°間隔で６箇所設置した。また、槽の内側には、内径４７２ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、高さ５０ｍｍの筒状の堰を設けて、槽の径方向に２分して、供給槽と塗布槽を設けた。
【００６３】
また、環状体として、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ものを作製した。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形成したが、その内径の真円度は８μｍであった。
【００６４】
まず、このような本環状塗布装置の中央に芯体を通し、環状体を配置した後、加圧容器（図示せず）から０．５ＭＰａのエアの圧力で、供給槽に塗布溶液を注入した。流量は約１００ｍｌ／分であり、塗布溶液は、まず、供給槽に満たされ、次いで供給槽から溢流して環状塗布槽に供給され満された。その後、塗布溶液の高さが供給槽の内枠と同じ高さになった時点で、溶液の注入を停止した。
【００６５】
次いで、芯体の下に他の芯体を配置し、０．８ｍ／分で押し上げて塗布を行った。その際、環状体は約２０ｍｍ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前駆体塗膜が形成された。
【００６６】
塗布後、芯体の中央に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３０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前駆体皮膜を得た。
【００６７】
次いで、芯体を垂直にし、シャフトを外して台に載せ、加熱装置に入れて２００℃で３０分、３２０℃で３０分加熱反応させ、ＰＩ樹脂皮膜を形成した。
【００６８】
室温に冷えた後、芯体と皮膜の間にエアを吹き込みながら、芯体から皮膜を抜き取り、無端ベルトを得た。無端ベルトの膜厚は７５±２μｍで、むらは小さかった。該無端ベルトは両端から約３５ｍｍずつ切断し、長さ３６０ｍｍの無端ベルトを得た。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た。
【００６９】
上記塗布において、溶液の減少分だけ再び塗布溶液を注入して、その次の塗布を行えば、常に一定の量で塗布を継続することができる。
【００７０】
（比較例１）
実施例１において、槽に筒状の堰を設けず、環状塗布槽に直接供給管から塗布溶液が供給される構成と以外は実施例１と同様にして環状塗布装置を作製した（図１０、図１１参照）。本環状塗布装置における環状塗布槽にＰＩ前駆体溶液を直接注入したところ、溶液は筋を引きながら満ちていった（図１０、図１１参照）。
【００７１】
そして、実施例１と同じ液量になった時点で注入を停止し、他は同様にして塗布を行ったところ、塗膜には、溶液の筋に該当する筋模様が見られた。
【００７２】
作製された無端ベルトの膜厚は、筋の部分で６μｍ程度薄くなっており、不均一であった。また、その箇所で体積抵抗率も変化しており、電子写真用転写ベルトとして使用した場合、画像濃度に筋状のむらを生じていた。
【００７３】
（実施例２）
上記第２実施形態と同様な構成の環状塗布装置を用いて塗布を行った（図５〜図６参照）。ここで、本環状塗布装置は次のようにして作製した。実施例１において、さらに、供給槽を上下に２分するように、幅１４ｍｍの分流板を底部から２５ｍｍの高さに取り付けた。分流板には、内径５ｍｍの流入穴を２４個あけてある。これにより、６箇所の供給管（供給口）から供給される溶液は、流入穴を通過することで２４分割されて分流板から流出し、次いで供給槽から溢流することになる。
【００７４】
このようにして、他は実施例１と同様にして塗布を行った。得られた無端ベルトの膜厚を詳しく測定すると、７５±１μｍで、むらは実施例１の結果よりもさらに小さくなっていた。
【００７５】
（実施例３）
上記第３実施形態と同様な構成の環状塗布装置を用いて塗布を行った（図８〜図９参照）。ここで、本環状塗布装置は次のようにして作製した。実施例１において、さらに、供給槽を上下に２分するように、幅１４ｍｍの分流板を底部から３０ｍｍの高さに取り付けた。そして、各供給管から供給される分流板の下方で且つ分流板と垂直なるように第２分流板を取り付けた。分流板には、内径４ｍｍの流入穴を１列２４個、合計で４８個設けてある。
【００７６】
このようにして、他は実施例１と同様にして塗布を行った。得られた無端ベルトの膜厚を詳しく測定すると、７５±０．５μｍで、むらは実質的にほとんどないという結果であった。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る環状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実施形態に係る環状塗布装置の塗布時を示す概略構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る環状塗布装置の停止時を示す概略平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る環状塗布装置の塗布時を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る環状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実施形態に係る環状塗布装置の塗布時を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る環状塗布装置の他の一例の停止時を示す概略構成図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る環状塗布装置の停止時を示す概略構成図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る環状塗布装置の停止時示す概略平面図である。
【図１０】従来の環状塗布装置の概略断面図を示す。
【図１１】従来の環状塗布装置の概略平面図を示す。
【符号の説明】
【００７８】
１０ 芯体
１２ 環状塗布槽
１４ 供給槽
１６ 環状シール材
１８ 塗布溶液
２０ 環状体
２２ 円孔
２４ 腕
２６ 供給管
２８ 塗膜
３０ 分流板
３０Ａ 分流穴
３２ 第２分流板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芯体上にむらなく均一に溶液を塗布する塗布装置、及びその装置を用いて無端ベルトを製造する方法に関する。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。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）
【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、回転しながら成膜する遠心成形法や、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、これらの方法では、ＰＩ前駆体の加熱の際に、皮膜を円筒体から抜いて加熱用芯体に載せ換える必要があり、工数がかかる短所がある。
【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を有している。
【０００５】
ところが、ＰＩ樹脂の前駆体溶液は常温では非常に粘度が高く、上記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。そこで、特許文献１記載の環状体により、膜厚を制御する方法が適用できる（詳細方法は後述）。
【０００６】
但し、浸漬塗布法によって塗布しようとする場合、溶液の必要量は芯体の体積以上の容積であるため、非常に多いという問題がある。
【０００７】
溶液の必要量を削減するため、例えば特許文献２に開示されているような環状塗布方法を用いることができる。ここで、図１０に従来の環状塗布装置の概略断面図を示す。また、図１１に従来の環状塗布装置の概略平面図を示す。この環状塗布方法に適用される図１０及び図１１に示す環状塗布装置では、環状塗布槽１２０内に溶液を供給する際、環状塗布槽１２０に設けた供給管２６０から塗布溶液１８０を送り込む方法がとられる。ところが、例えば、塗布溶液１８０の粘度が１Ｐａ・ｓ以上のように比較的高い場合、槽内に溜まっていた塗布溶液１８０と供給管２６０から供給された供給溶液１８０が均一になりにくく、塗布溶液１８０は環状塗布槽１２０内に筋状に流入し（図１０及び図１１中、矢印）、塗膜にも筋を生じることがあった。なお、図１０中、１００は芯体、１６０は環状シール材、２００は環状体、２４０は腕を示す。
【０００８】
これは、環状塗布装置に限られず、塗布槽内に溶液を供給する場合には同様な問題であり、改善が求められていた。
【特許文献１】特開２００２−９１０２７号公報
【特許文献２】特開昭６０−９５５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明は、塗布槽内に塗布溶液が筋状に供給されるのを防止し、良好な塗膜を得ることが可能な塗布装置を提供することを目的とする。その装置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する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、
塗布溶液を芯体に塗布するための塗布槽と、
前記塗布槽の周囲を囲むように設けられ、塗布溶液を溢流させて前記塗布槽に供給する供給槽と、
前記供給槽に連結され、前記供給槽に塗布溶液を供給する供給管と、
を具備することを特徴としている。
【００１１】
本発明の塗布装置では、塗布溶液を供給管から供給槽に一旦供給し、当該供給槽で溢流させることで塗布槽に供給させる。この供給槽は、塗布槽の周囲を囲むように設けられているので、供給槽から溢れた塗布溶液は塗布槽の周囲から均等に供給されることとなる。このため、例えば、塗布溶液の粘度が１Ｐａ・ｓ以上のように比較的高い場合でも、塗布槽内に溜まっていた塗布溶液と供給される塗布溶液とが均一になりやすく、供給される塗布溶液が塗布槽内に筋状に流入することも無くなり、良好な塗膜を得ることが可能となる。
【００１２】
本発明の塗布装置において、前記供給槽には、前記供給管から供給された塗布溶液を分流させる分流板を具備することが好適である。この分流を設けることで、供給管から供給される塗布溶液の流れを供給槽内で弱めることができ、結果、供給槽全体から均等に溢れさせやすくなり、塗布溶液は塗布槽の周囲から均等に供給されることとなる。
【００１３】
本発明の塗布装置において、前記塗布槽には、液を保持する共に、前記芯体の外径よりも小さい孔を持つ環状シール材を底部に具備し、前記環状シール材の孔に前記芯体を通し、前記塗布槽から前記芯体を相対的に上昇させ、前記芯体の表面に前記塗布溶液を塗布する、ことが好適である。特に、供給管を槽の側面から設けなければならない、所謂、環状塗布装置を適用することが好適である。
【００１４】
本発明の塗布装置において、前記塗布槽には、前記芯体の外径よりも大きい内径の孔を有する環状体を前記塗布溶液上に浮遊状態で具備し、前記塗布溶液に接触後の前記芯体を前記環状体の前記孔に通過させて、前記芯体の表面に前記塗布溶液を塗布することが好適である。環状体により芯体に付着する余分な塗布溶液が削ぎ落とされるので、均一で良好な塗膜を得ることが可能となる。
【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、芯体上に皮膜形成樹脂溶液を塗布して塗膜を形成し、該塗膜を加熱して樹脂皮膜を形成した後、樹脂皮膜を芯体から抜き取ることを特徴としている。本発明の塗布装置を用いて、皮膜形成樹脂溶液を塗布するため、良好な無端ベルトを得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、塗布槽内に塗布溶液が筋状に供給されるのを防止し、良好な塗膜を得ることが可能な塗布装置を提供することができる。また、その装置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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の塗布装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。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、その説明を省略する場合がある。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る環状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実施形態に係る環状塗布装置の塗布時を示す概略構成図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る環状塗布装置の停止時を示す概略平面図である。図４は、本発明の第１実施形態に係る環状塗布装置の塗布時を示す斜視図である。但し、図は主要部のみを示し、芯体の保持機構や昇降装置等、他の装置は省略する。
【００１９】
なお、本実施形態の環状塗布装置を用いて、芯体上に皮膜形成樹脂溶液を塗布して塗膜を形成する。ここで、「芯体上に塗布」とは、芯体側面の表面、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、塗布溶液面を下降」させる場合を含む。
【００２０】
本実施形態に係る塗布装置は、環状塗布槽１２と、その側面の周囲を囲むように供給槽１４と、が設けられている。本実施例では、筒状の槽内に、当該槽よりも小さい径を持つ筒状の堰を同心円状に設けることで、槽内を径方向で２分し、環状塗布槽１２と供給槽１４とを設けている。このように、一つの槽内を２分する形態でもよいが、２つの槽を別体で設ける形態でもよい。
【００２１】
環状塗布槽１２の底部には、芯体１０の外径より若干小さい穴を有する環状シール材１６を設けられており、芯体１０を環状シール材１６の中心に挿通させ、環状塗布槽１２に塗布溶液１８を収容する。これにより、塗布溶液１８は漏れることがない。環状塗布槽１２に満たされた塗布溶液１８上には、中央に円孔２２を有する環状体２０を設置する。環状体２０には、停止時の環状体を支えるために、腕２４が取り付けられている。なお、図３及び図４中、腕２４は省略してある。
【００２２】
供給槽１４には、その外枠面に周方向に等間隔で塗布溶液１８を供給する供給管２６が４つ設けられている。なお、供給槽１４は、溢流したときに塗布溶液１８が環状塗布槽１２に流れるように、外枠の高さが内枠よりも高く構成されている。また、供給槽１４の外枠と内枠との間隔は５〜２０ｍｍ程度が好ましい。一方、供給管２６（供給口）の数は、環状塗布槽１２や供給槽１４の大きさにもよるが、２〜２０個程度、等間隔の位置に設けることがよい。
【００２３】
供給管２６からは塗布溶液１８が送り込まれが、槽内に塗布溶液１８を送り込む方法としては、加圧空気を利用して圧送する方法や、適宜のポンプにより圧送する方法がある。
【００２４】
環状体２０の材質は、溶液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。環状体２０の沈没防止のために、環状体２０の外側又は環状塗布槽１２には、腕２４のほか、環状体２０を支える足を設けても良い。
【００２５】
ここで、塗布時、芯体１０の外径と円孔２２の内径との間隙により、塗膜２８の膜厚が決まるので、円孔２２の内径は、所望の膜厚により調整する。また、円孔２２内径の真円度が低いと膜厚均一性が低下するので、真円度は２０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることはさらに好ましい。もちろん、真円度が０μｍであることが最適なのであるが、加工上は困難である。
【００２６】
環状体２０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、直線的傾斜面のほか、階段状や曲線的でもよい。真円度を高く加工するために、円孔内壁面の上部には、芯体と平行になる部分があってもよい。
【００２７】
本実施形態に係る塗布装置では、塗布時には図２に示すように、芯体１０の下に他の芯体１０Ａ（これはベルトを作製しない中間体であってもよい）をつなぎ、環状塗布槽１２の下部から上部に押し上げて、芯体１０の表面に塗膜２８を形成する。その際、環状体２０は塗布溶液１８の摩擦抵抗によって持ち上げられ、塗膜２８の膜厚は、環状体２０の円孔２２と芯体１０との隙間によって一定値に規制される。これにより、均一な塗膜２８が得られる。
【００２８】
ここで、塗布する際の芯体１０の引き上げ速度は、０．１〜１．５ｍ／ｍｉｎ程度が好ましい。芯体１０を引き上げると、環状体２０は浮遊状態で設置されているので、塗布溶液１８の粘性による摩擦抵抗により持ち上げられる。環状体２０は自由移動可能なので、芯体１０と環状体２０との摩擦抵抗が周方向で一定になるように、すなわち間隙が均一になるように環状体２０は動き、芯体１０上には均一な膜厚の塗膜２８が形成される。このように、環状体２０により膜厚を規制するので、膜厚を均一にして高粘度の溶液を塗布することができる。
【００２９】
そして、環状塗布槽１２への塗布溶液１８の供給は、供給管２６から供給された塗布溶液１８を一旦供給槽１４へ貯めた後、溢流させて行う。この供給槽１４は環状塗布槽１２の周囲を囲むように設けられているので、供給槽１４から溢れた塗布溶液は環状塗布槽１２の周囲から均等に供給される。このため、例えば、塗布溶液１８の粘度が１Ｐａ・ｓ以上のように比較的高い場合でも、環状塗布槽１２内に溜まっていた塗布溶液１８と供給される塗布溶液とが均一になりやすく、供給される塗布溶液１８が環状塗布槽１２内に筋状に流入することも無くなり、良好な塗膜を得ることが可能となる。
【００３０】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る環状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実施形態に係る環状塗布装置の塗布時を示す斜視図である。但し、図は主要部のみを示し、芯体の保持機構や昇降装置等、他の装置は省略する。
【００３１】
本実施形態に係る環状塗布装置は、供給管２６から供給される塗布溶液１８を分流穴３０Ａを通過させることで分流する分流板３０が供給槽１４に配設されている。
【００３２】
分流板３０は、供給槽１４を上下に２分するように配置され、供給された塗布溶液１８を塗布溶液１８を分流するための分流穴３０Ａが複数設けられている。また、分流板３０の配置位置は、供給槽１４の内枠高さの中間程度がよい。
【００３３】
この分流穴３０Ａは、供給管２６（供給口）の数よりも多く設けることがより細かく分流する観点からよい。また、分流穴３０Ａの大きさや数は、塗布溶液の通過を妨げない適宜のものとするが、数は多いほど好ましい。
【００３４】
なお、分流板３０は、１つに限られず、図７に示すように、２つ設けた形態であってもよい。この形態の場合、２つの分流板３０のうち、下方の分流板３０に設ける分流穴３０Ａの数は、供給口の数よりも多く、上方の分流板３０の分流穴３０Ａの数より少ないことがよい。また、２つの分流板３０の配置位置は、供給槽１４の内枠の高さを３分の１程度ずつ区切るような高さが好ましい。なお、分流板３０は、塗布溶液の通過を妨げない程度で、３つ以上設けることもできる。
【００３５】
これ以外の構成は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００３６】
本実施形態に係る環状塗布装置では、供給槽１４を上下に分ける分流板３０を設け、当該分流板３０の分流穴３０Ａにより、供給された塗布溶液１８を分流するので、供給管から供給される塗布溶液の流れは供給槽１４内で弱められ、供給槽１４の周方向全体から均等に溢れさせやすくなり、塗布溶液１８は塗布槽の周囲から均等に供給されることとなる。
【００３７】
（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態に係る環状塗布装置の停止時を示す概略構成図である。図９は、本発明の第３実施形態に係る環状塗布装置の停止時示す概略平面図である。但し、図は主要部のみを示し、芯体の保持機構や昇降装置等、他の装置は省略する。
【００３８】
本実施形態に係る環状塗布装置は、第２実施形態において、各供給管２６から供給される塗布溶液１８を周方向に分流する第２分流板３２が配設されている。この第２分流板３２は分流板３０の下方で且つ分流板３０と垂直になるように設けられている。また、各供給管２６ごとに、第２分流板３２は一方の周方向の分流した塗布溶液１８が供給槽１４内側へ、他方の周方向に分流した塗布溶液１８が供給槽１４の外側へ流れるように配置されている（図９中、点線は塗布溶液１８の流れを示す。）。なお、分流板３０の分流穴３０Ａは、第２分流板３２により供給槽１４の内外側に分流された塗布溶液１８をそれぞれ流入させるように、２列に設けられている。
【００３９】
これ以外は、第２実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４０】
本実施形態に係る環状塗布装置では、供給管２６から供給された塗布溶液１８は、まず、第２分流板３２により周方向に分流され、そして、周方向に分流された塗布溶液１８は、分流板３０の分流穴３０Ａを通過した後、隣同士の供給管２６から供給される塗布溶液１８と重ね合わせて溢流されることとなる。このため、第２実施形態に比べ、より効果的に、供給管から供給される塗布溶液の流れは供給槽１４内で弱められ、供給槽１４の周方向全体から均等に溢れさせやすくなり、塗布溶液１８は塗布槽の周囲から均等に供給されることとなる。
【００４１】
上記１〜３実施形態では、塗布装置として環状塗布装置を適用した形態を説明したが、これに限られず、浸漬塗布装置にも適用することが可能である。なお、環状塗布装置では、環状塗布槽７は浸漬塗布の槽よりも小さくできるので、溶液の必要量が少なくて済む利点がある。
【００４２】
以下、上記第１〜３実施形態に係る環状塗布装置を適用した本発明の無端ベルトの製造方法について説明する。
【００４３】
本発明の無端ベルトの製造方法は、芯体上に皮膜形成樹脂溶液を塗布して塗膜を形成する塗膜形成工程と、該塗膜を加熱して樹脂皮膜を形成する皮膜形成工程と、樹脂皮膜を芯体から抜き取って無端ベルトを得る抜き取り工程と、を有する。
【００４４】
まず、芯体について説明する。芯体は、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。芯体の長さは、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長さより、１０〜４０％程度長いことが望ましい。芯体の外径は、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にする。
【００４５】
芯体の両端には、芯体を保持する保持板を取り付けてもよい。保持板は、ねじで固定しても良いし、芯体と溶接してもよい。保持板には、必要に応じて、円形や扇形など任意形状である通風孔や、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。
【００４６】
形成される皮膜が芯体表面に接着するのを防ぐため、芯体表面をフッ素樹脂やシリコーン樹脂で被覆したり、表面に離型剤を塗布する方法がある。
【００４７】
皮膜形成樹脂の種類によっては、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、その気体のために、部分的に膨れを生じることがある。これは特に、ＰＩ樹脂皮膜において膜厚が５０μｍを越えるような場合に顕著である。
【００４８】
上記膨れを防止するために、特開２００２−１６０２３９号公報開示の如く、芯体表面はＲａ０．２〜２μｍ程度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、ＰＩ樹脂から生じる気体は、芯体とＰＩ樹脂皮膜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。
【００４９】
次に、皮膜形成樹脂溶液について説明する。皮膜形成樹脂溶液は、強度などの観点から、ＰＩ前駆体、又はＰＡＩ樹脂などを溶液化（塗液化）したものが好適に挙げられる。ＰＩ前駆体又はＰＡＩ樹脂としては、種々の公知のものを用いることができる。それらの溶剤は、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り、常温での揮発性は低い。なお、溶液の濃度、粘度等は、適宜選択されるが、好ましい溶液の固形分濃度は１０〜４０質量％、粘度は１〜１００Ｐａ・ｓである。
【００５０】
次に、塗膜形成工程について説明する。塗膜形成工程では、上記第１〜３実施形態に係る環状塗布装置を用いて、塗布溶液として皮膜形成樹脂溶液を芯体表面に塗布する。
【００５１】
次に、皮膜形成工程について説明する。皮膜形成工程では、皮膜形成樹脂溶液を芯体表面塗布した後、芯体を加熱乾燥装置に入れ、溶剤の乾燥を行う。乾燥時に塗膜が垂れる場合には、芯体を水平にして、回転させながら乾燥すると良い。回転速度は１〜６０ｒｐｍ程度が好ましい。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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、皮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％）、溶剤を残留させておくのがよい。
【００５５】
その後、２５０〜４５０℃、好ましくは３００〜３５０℃前後で、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樹脂が形成される。その際、温度を段階的に上昇させてもよい。この工程では、皮膜は固定されているので、芯体の向きはどちらでもよいし、加熱中の回転もしなくてよい。
【００５６】
次に、抜き取り工程について説明する。抜き取り工程では、皮膜形成後、冷却し、形成された皮膜を芯体から剥離して無端ベルトを得る。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。
【００５７】
このようにして、無端ベルトを製造することができる。得られた無端ベルトを転写ベルトとして使用する場合には、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。なお、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】
【００５８】
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。
【００５９】
（実施例１）
ＰＩ前駆体溶液（商品名：ＵワニスＡ、宇部興産製、濃度１８質量％）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、シリコーンレベリング剤（商品名：ＤＣ３ＰＡ、ダウコーニングトーレシリコーン社製）を、濃度が５００ｐｐｍになるよう添加し、塗布溶液とした。
【００６０】
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。該円筒の真円度は２０μｍ以下であった。
【００６１】
円筒の表面には、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、芯体とした。
【００６２】
上記第１実施形態と同様な構成の環状塗布装置を用いて塗布を行った（図１〜４参照）。ここで、本環状塗布装置は次のようにして作製した。まず、内径５００ｍｍ、内高８０ｍｍの槽の底面に内径３８６ｍｍの穴をあけ、底面の裏面には、内径３６２ｍｍの穴を有する厚さ０．５ｍｍの硬質ポリエチレン製の環状シール材を取り付けた。槽の側面には、下から２０ｍｍの位置に、内径９ｍｍのフッ素樹脂チューブから供給管を、周方向６０°間隔で６箇所設置した。また、槽の内側には、内径４７２ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、高さ５０ｍｍの筒状の堰を設けて、槽の径方向に２分して、供給槽と塗布槽を設けた。
【００６３】
また、環状体として、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ものを作製した。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形成したが、その内径の真円度は８μｍであった。
【００６４】
まず、このような本環状塗布装置の中央に芯体を通し、環状体を配置した後、加圧容器（図示せず）から０．５ＭＰａのエアの圧力で、供給槽に塗布溶液を注入した。流量は約１００ｍｌ／分であり、塗布溶液は、まず、供給槽に満たされ、次いで供給槽から溢流して環状塗布槽に供給され満された。その後、塗布溶液の高さが供給槽の内枠と同じ高さになった時点で、溶液の注入を停止した。
【００６５】
次いで、芯体の下に他の芯体を配置し、０．８ｍ／分で押し上げて塗布を行った。その際、環状体は約２０ｍｍ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前駆体塗膜が形成された。
【００６６】
塗布後、芯体の中央に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３０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前駆体皮膜を得た。
【００６７】
次いで、芯体を垂直にし、シャフトを外して台に載せ、加熱装置に入れて２００℃で３０分、３２０℃で３０分加熱反応させ、ＰＩ樹脂皮膜を形成した。
【００６８】
室温に冷えた後、芯体と皮膜の間にエアを吹き込みながら、芯体から皮膜を抜き取り、無端ベルトを得た。無端ベルトの膜厚は７５±２μｍで、むらは小さかった。該無端ベルトは両端から約３５ｍｍずつ切断し、長さ３６０ｍｍの無端ベルトを得た。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た。
【００６９】
上記塗布において、溶液の減少分だけ再び塗布溶液を注入して、その次の塗布を行えば、常に一定の量で塗布を継続することができる。
【００７０】
（比較例１）
実施例１において、槽に筒状の堰を設けず、環状塗布槽に直接供給管から塗布溶液が供給される構成と以外は実施例１と同様にして環状塗布装置を作製した（図１０、図１１参照）。本環状塗布装置における環状塗布槽にＰＩ前駆体溶液を直接注入したところ、溶液は筋を引きながら満ちていった（図１０、図１１参照）。
【００７１】
そして、実施例１と同じ液量になった時点で注入を停止し、他は同様にして塗布を行ったところ、塗膜には、溶液の筋に該当する筋模様が見られた。
【００７２】
作製された無端ベルトの膜厚は、筋の部分で６μｍ程度薄くなっており、不均一であった。また、その箇所で体積抵抗率も変化しており、電子写真用転写ベルトとして使用した場合、画像濃度に筋状のむらを生じていた。
【００７３】
（実施例２）
上記第２実施形態と同様な構成の環状塗布装置を用いて塗布を行った（図５〜図６参照）。ここで、本環状塗布装置は次のようにして作製した。実施例１において、さらに、供給槽を上下に２分するように、幅１４ｍｍの分流板を底部から２５ｍｍの高さに取り付けた。分流板には、内径５ｍｍの流入穴を２４個あけてある。これにより、６箇所の供給管（供給口）から供給される溶液は、流入穴を通過することで２４分割されて分流板から流出し、次いで供給槽から溢流することになる。
【００７４】
このようにして、他は実施例１と同様にして塗布を行った。得られた無端ベルトの膜厚を詳しく測定すると、７５±１μｍで、むらは実施例１の結果よりもさらに小さくなっていた。
【００７５】
（実施例３）
上記第３実施形態と同様な構成の環状塗布装置を用いて塗布を行った（図８〜図９参照）。ここで、本環状塗布装置は次のようにして作製した。実施例１において、さらに、供給槽を上下に２分するように、幅１４ｍｍの分流板を底部から３０ｍｍの高さに取り付けた。そして、各供給管から供給される分流板の下方で且つ分流板と垂直なるように第２分流板を取り付けた。分流板には、内径４ｍｍの流入穴を１列２４個、合計で４８個設けてある。
【００７６】
このようにして、他は実施例１と同様にして塗布を行った。得られた無端ベルトの膜厚を詳しく測定すると、７５±０．５μｍで、むらは実質的にほとんどないという結果であった。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る環状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実施形態に係る環状塗布装置の塗布時を示す概略構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る環状塗布装置の停止時を示す概略平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る環状塗布装置の塗布時を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る環状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実施形態に係る環状塗布装置の塗布時を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る環状塗布装置の他の一例の停止時を示す概略構成図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る環状塗布装置の停止時を示す概略構成図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る環状塗布装置の停止時示す概略平面図である。
【図１０】従来の環状塗布装置の概略断面図を示す。
【図１１】従来の環状塗布装置の概略平面図を示す。
【符号の説明】
【００７８】
１０ 芯体
１２ 環状塗布槽
１４ 供給槽
１６ 環状シール材
１８ 塗布溶液
２０ 環状体
２２ 円孔
２４ 腕
２６ 供給管
２８ 塗膜
３０ 分流板
３０Ａ 分流穴
３２ 第２分流板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布溶液を芯体に塗布するための塗布槽と、
前記塗布槽の周囲を囲んで設けられ、塗布溶液を溢流させて前記塗布槽に供給する供給槽と、
前記供給槽に連結され、前記供給槽に塗布溶液を供給する供給管と、
を具備することを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記供給槽には、前記供給管から供給された塗布溶液を分流させる分流板を具備することを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
前記塗布槽には、前記塗布溶液を保持する共に、前記芯体の外径よりも小さい孔を持つ環状シール材を底部に具備し、
前記環状シール材の孔に前記芯体を通し、前記塗布槽から前記芯体を相対的に上昇させ、前記芯体の表面に前記塗布溶液を塗布する、
ことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項４】
前記塗布槽には、前記芯体の外径よりも大きい内径の孔を有する環状体を前記塗布溶液上に浮遊状態で具備し、
前記塗布溶液に接触後の前記芯体を前記環状体の前記孔に通過させて、前記芯体の表面に前記塗布溶液を塗布する
ことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の塗布装置を用いて、芯体上に皮膜形成樹脂溶液を塗布して塗膜を形成し、該塗膜を加熱して樹脂皮膜を形成した後、樹脂皮膜を芯体から抜き取ることを特徴とする無端ベルトの製造方法。
【請求項１】
塗布溶液を芯体に塗布するための塗布槽と、
前記塗布槽の周囲を囲んで設けられ、塗布溶液を溢流させて前記塗布槽に供給する供給槽と、
前記供給槽に連結され、前記供給槽に塗布溶液を供給する供給管と、
を具備することを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記供給槽には、前記供給管から供給された塗布溶液を分流させる分流板を具備することを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
前記塗布槽には、前記塗布溶液を保持する共に、前記芯体の外径よりも小さい孔を持つ環状シール材を底部に具備し、
前記環状シール材の孔に前記芯体を通し、前記塗布槽から前記芯体を相対的に上昇させ、前記芯体の表面に前記塗布溶液を塗布する、
ことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項４】
前記塗布槽には、前記芯体の外径よりも大きい内径の孔を有する環状体を前記塗布溶液上に浮遊状態で具備し、
前記塗布溶液に接触後の前記芯体を前記環状体の前記孔に通過させて、前記芯体の表面に前記塗布溶液を塗布する
ことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の塗布装置を用いて、芯体上に皮膜形成樹脂溶液を塗布して塗膜を形成し、該塗膜を加熱して樹脂皮膜を形成した後、樹脂皮膜を芯体から抜き取る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７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−３３６９１（Ｐ２００７−３３６９１Ａ）
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１４９２８（Ｐ２００５−２１４９２８）
【出願日】平成１７年７月２５日（２００５．７．２５）
【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２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２５日（２００５．７．２５）
【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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