無端ベルト製造方法、この方法によって製造された無端ベルト、この無端ベルトを使用した画像形成装置及び無端ベルトの製造装置

【課題】簡単な構造の塗布装置で、均一な膜厚の無端ベルトを容易かつ確実に製造することのできる無端ベルトの製造方法、この方法によって製造された無端ベルト、この無端ベルトを使用した画像形成装置及び無端ベルトの製造装置を提供する。
【解決手段】高粘度の第１塗布液層５１は、所定の厚みで適切に形成されると共に、高粘度塗布液層の欠点である第１塗布液層５１の上面５１ａのスパイラル状の痕跡５ａが、この第１塗布液層５１上面５１ａを被覆する低粘度の塗布液層である第２塗布液層５２で被覆されて平坦な表面５ｂを有する塗布液層５が形成される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無端ベルトの製造方法、この方法によって製造された無端ベルト、この無端ベルトを使用した画像形成装置及び無端ベルトの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やレーザープリンタ等の画像形成装置においては、トナー像を形成する感光体、感光体からトナー像が転写されて記録紙にトナー像を転写する中間転写体、記録紙に転写されたトナー像を定着する定着装置等に、無端状のベルトが使用され、トナー像や記録紙等を搬送する手段として使用されている。この種の無端状ベルトは、良好な画像を形成するために、数１０μｍ〜１００μｍ程の厚膜層であることが一般的であり、かつ数μｍオーダーの膜厚均一性が要求されている。
このような膜圧均一な無端ベルトの製造方法として、円柱または円筒の金型をその中心軸上で回転させると共に、塗布ノズルを当該金型の中心軸と平行に走査させながら当該金型表面に当該塗布ノズルから塗布液を吐出して螺旋状に塗布液層を形成し、しかる後、当該塗布液層を加熱固化して当該固化した塗布液層を金型から離型させて無端ベルトを作製する無端ベルト製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−８５７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１記載の方法では、塗布液の粘度が低いとその流動性から厚膜の形成が困難であり、逆に粘度が高いとスパイラル痕と言われる周期的な膜厚変動を生じてしまう。そのため、粘度や金型の回転速度など均一な膜厚を形成するための最適な条件を見出すことが困難であるという問題がある。
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、簡単な構造の塗布装置で、均一な膜厚の無端ベルトを容易かつ確実に製造することのできる無端ベルトの製造方法、この方法によって製造された無端ベルト、この無端ベルトを使用した画像形成装置及び無端ベルトの製造装置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】
【０００４】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、円柱または円筒の金型を中心軸で回転させると共に塗布ノズルを当該金型の中心軸と平行に走査させながら当該金型表面に当該塗布ノズルから塗布液を吐出して螺旋状に塗布液層を形成し、しかる後、当該塗布液層を加熱固化して当該固化した塗布液層を金型から離型させて無端ベルトを製造する無端ベルト製造方法において、前記塗布液として、粘度の異なる２種の塗布液を用い、所定の粘度の第１塗布液によって前記金型表面に第１の塗布液層を形成した後に第１塗布液の粘度より低粘度の第２塗布液による第２の塗布液層を前記第１の塗布液層上に形成することを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１記載の無端ベルト製造方法において、前記第１の塗布液層は、金型表面に連続して形成される層であり、前記第２の塗布液層は、当該第１の塗布液層の上面上に重層して形成されることを特徴とする。
【０００５】
また、請求項３の発明は、請求項１記載の無端ベルト製造方法において、前記第１の塗布液層は、金型表面に所定の間隔を置いて形成される層であり、前記第２の塗布液層は、当該間隔内を充填し、少なくとも当該第１の塗布液層の側面上に重層して形成されることを特徴とする。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の無端ベルト製造方法によって製造されることを特徴とする無端ベルトとしたものである。
また、請求項５の発明は、請求項４記載の無端ベルトを中間転写ベルトとすることを特徴とする画像形成装置としたものである。
【０００６】
また、請求項６の発明は、円柱または円筒の金型と、当該金型の中心軸を回転させる回転駆動手段と、塗布液を当該金型の表面に吐出する塗布ノズルと、当該塗布ノズルに塗布液を供給する塗布液供給手段と、当該塗布ノズルを金型の中心軸と平行に金型表面に沿って移動させる移動手段と、金型表面に形成された塗布液層を加熱、固化させる加熱手段とを備えた無端ベルトの製造装置において、前記塗布ノズルは、所定粘度の第１の塗布液を吐出する第１の塗布ノズルと当該第１の塗布液の粘度よりも低粘度の第２の塗布液を吐出する第２の塗布ノズルを備えていることを特徴とする。
また、請求項７の発明は、請求項６記載の無端ベルトの製造装置において、前記移動手段による第１及び第２の塗布ノズルの移動量を制御する制御手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、上記構成を採用することによって、簡単な構造の塗布装置で、均一な膜厚の無端ベルトを容易かつ確実に製造することのできる無端ベルトの製造方法、この方法によって製造された無端ベルト、この無端ベルトを使用した画像形成装置及び無端ベルトの製造装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明においては、従来のスパイラル塗布工法によって無端ベルトを製造した場合に、使用する塗布液の粘度の違いによって、一長一短があり、その長所を適切に組み合わせることによって、均一な膜厚の無端ベルトを容易に製造可能であることを究明したものである。
先ず、従来のスパイラル塗布工法によって無端ベルトを製造する際に、使用する塗布液の粘度によって得られる無端ベルトの長所及び短所について、図１〜図４に基づいて説明する。
図１は、従来のスパイラル塗布を行う塗布装置の概略構成を示す図である。図中、１は、ステンレス、アルミニウム等の金属で形成された円柱状の金型で、その両端の回転中心軸２が図示しないホルダーによって回転自在に保持されている。３は、金型１の中心軸２の一端に接続されて金型１を矢印Ａ方向に回転するモータ等の回転駆動手段である。４は、金型１の表面に塗布液層５を形成するポリイミド前駆体溶液等からなる塗布液６を吐出する塗布ノズルである。７は、塗布ノズル４を保持して塗布ノズル４を金型１の中心軸に平行に金型表面に沿って移動させる移動手段、８は、塗布ノズル４に塗布液６を供給する塗布液供給手段、９は、金型１の表面１ａ上に塗布された塗布液を加熱、固化させるヒーター等の加熱手段である。
【０００９】
このスパイラル塗布装置を使用して、無端ベルトを製造について、図２に基づいて説明する。先ず、回転駆動手段３によって、金型１を矢印Ａ方向に回転させると共に、塗布ノズル４から金型１の表面１ａに塗布液を吐出しながら移動手段７によって金型１の中心軸２と平行方向（矢印Ｂ方向）に金型１の表面１ａに沿って塗布ノズル４を移動させると、図２（ａ）に示すように、金型１の表面１ａ上に塗布液６がスパイラル状（螺旋状）に塗布される。このようにスパイラル状に塗布液６が所定幅Ｗで塗布されて所定厚みの塗布液層５を形成する。その後、図２（ｂ）に示すように、加熱手段によって塗布液層５を加熱し、塗布液層５中の溶媒を揮散させて乾燥し、さらに加熱して塗布液層５を固化する。しかる後固化した塗布液層５を金型１の表面１ａから離型して無端ベルトを製造する。
【００１０】
この場合に、使用される塗布液の粘度が異なると得られる塗布液層５の形状等に一長一短の長所と短所が出現する。図３は高粘度の塗布液を使用して得られる塗布液層６の断面形状を示し、高粘度の塗布液を使用した場合（図３参照）には、比較的厚い塗布液層５を容易に形成することができる反面、塗布液層６の表面にスパイラル状の周期的な塗布痕跡５ａが形成され易く均一な厚みとすることが難しいという難点がある。一方、低粘度の塗布液を使用した場合（図４参照）には、流動性が良好なために、前記塗布痕跡５ａの発生を抑制して平坦な表面５ｂを形成することができる反面、塗布液層６の厚みを確保することが困難な難点がある。
本発明においては、上記高粘度の塗布液を使用した場合の長所と低粘度の塗布液の長所を取り入れて、高粘度の塗布液と低粘度の塗布液を併用することによって、比較的厚い数１０μｍ〜数１００μｍ塗膜厚みを有し、しかもその表面が平坦で均一な厚みを形成することのできる塗布液層を形成可能としたものである。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
第１の塗布液として、ポリアミド酸をＮ−Ｎジメチルアセトアミド（以下ＤＭＡＣという）溶剤で溶解、希釈して２０００Ｐ（ポイズ）の粘度を有するポリイミド前駆体溶液を調製した。また、第２の塗布液としてポリアミド酸をＤＭＡＣで溶解、希釈して５０Ｐの粘度を有するポリイミド前駆体溶液を調製した。
これらの塗布液を使用し、前述の図１で示すスパイラル塗布装置を用いて図５に示す塗布工程フローに従い、金型１の表面１ａ上に塗布液層６を形成した。即ち、図５に示すように、先ず、塗布液供給手段８に高粘度の塗布液である前記第１の塗布液を投入してセットする（ステップＳ１）。次に、金型１の回転を始動させ（ステップＳ２）、移動手段７を作動させて塗布ノズル４を塗布開始位置に移動させてセットする（ステップＳ３）。続いて塗布ノズル４から第１の塗布液を吐出させながら（ステップＳ４）、移動手段７を作動させて、塗布ノズル４を矢印Ｂ方向に走査移動させてスパイラル状に塗布液を金型表面１ａに塗布して金型表面１ａの長さ方向（Ｂ方向）で連接する塗布液層を形成する（ステップＳ５）。所定幅Ｗの塗布液層５が形成されたとき、塗布完了位置で移動手段７の作動を停止すると共に塗布ノズル４から塗布液の吐出を停止して（ステップＳ６）、高粘度塗布液層である第１塗布液層５１を形成する。
【００１２】
次に、塗布液供給手段８に前記第１の塗布液と前記第２の塗布液を入れ替えて、低粘度の第２の塗布液をセットする（ステップＳ７）。続いて、塗布ノズル４を第１塗布液層５１の開始位置に移動させ（ステップＳ８）、塗布ノズル４から第２の塗布液を前記第１塗布液層５１の上面５１ａ上に吐出し（ステップＳ９）、塗布ノズル４を移動手段７でＢ方向に移動させスパイラル状に第２の塗布液を第１塗布液層５１上にＢ方向で連接、重層する状態で塗布する（ステップＳ１０）。第１塗布液層５１の終了位置まで第２塗布液層５２が形成されたとき、移動手段７の作動を停止させると共に塗布ノズル４からの塗布液の吐出を停止して（ステップＳ１１）、低粘度塗布液層である第２塗布液層５２が第１塗布液層５１の上面に形成される。
【００１３】
図６は、金型１の表面１ａ上に第１塗布液層５１が形成され、この第１塗布液層５１の上面５１ａ上に、第２塗布液層５２が形成された模式図である。この図から明らかなように、高粘度の第１塗布液層５１は、所定の厚みで適切に形成されると共に、高粘度塗布液層の欠点である第１塗布液層５１の上面５１ａのスパイラル状の痕跡５ａが、この第１塗布液層５１上面５１ａを被覆する低粘度の塗布液層である第２塗布液層５２で被覆されて平坦な表面５ｂを有する塗布液層５が形成される。その結果、このようにして形成された塗布液層５は、均一な厚みを有するものとなり、金型から離型されて製造される無端ベルトは均一厚みを有するものとなる。
この第１及塗布液層５１上に第２塗布液層５２を形成するに当たり、予め加熱手段９によって第１塗布液層５１を加熱してＤＭＡＣ溶剤を揮散させ、ある程度固化させておくことが望ましい。
【００１４】
このようにして第１及び第２塗布液層５１、５２を形成した後、加熱手段９によって３５０℃で加熱してポリイミド前駆体のイミド化反応を起こさせて最終的にこれらの塗布液層５１、５２を一体化して固化させる（ステップＳ１２）。しかる後、金型１から塗布液層５を離型し、無端ベルトを得る。このようにして得られた無端ベルトは、均一な厚みを有し、後述するように、画像形成装置に使用される中間転写ベルトとして良好なものであった。
【００１５】
なお、本実施例においては、塗布液として、ポリイミド前駆体を使用したが、ポリイミド前駆体に限らず、ポリアミドイミド樹脂やシリコン、ウレタン等の耐熱性ゴム材料に、カーボンブラック、シリカ等の無機系フィラー等の添加剤を配合したものであっても良い。
また、塗布液の粘度調整は、分散剤や溶剤の添加量を適当に調節して所望の粘度とすることができるが、第１の塗布液としては、１０００Ｐ以上１５０００Ｐ以内の粘度のものとして使用するのがよく、第２の塗布液としては、１００Ｐ〜１０Ｐの範囲内の粘度とするのが望ましい。
また、金型１は、本実施例においては、円柱状の金型１を使用したが、円柱状体に限らず、円筒状体であっても良い。
【実施例２】
【００１６】
次に、本発明による他の実施形態に係る無端ベルトの製造方法について説明する。本実施例においては、前述の実施例１の図５で示す塗布工程のステップＳ５において塗布ノズル４のＢ方向への移動間隔を大きくし、第１塗布液層５１を所定間隔１０を設けて形成し、ステップＳ１０でこの間隔１０内に第２の塗布液を塗布している点を除いて、基本的には同一工程を採用している。その結果、得られる塗布液層５は、図７に示すように、第１塗布液層５１の側面５１ｂ上に第２塗布液層５２が重層するようにしている。このようにして得られた塗布液層５は、第１塗布液層５１によって、所定の厚みの塗布液層５を容易かつ確実に形成することができると共に、流動性のよい低粘度の第２の塗布液が左右方向に流動拡散して薄膜化することが抑えられ、第１塗布液層５１の厚みを維持した状態で、平坦な表面を有する塗布液層５とすることができる。その結果、均一厚みを有する無端ベルトを容易かつ確実に製造することができる。
また、前記間隔１０の作製方法としては、前述のように、スパイラル状の第１及び第２の塗布液層として１本のスパイラル状の塗布液層とせずに、複数本のスパイラル状の第１及び第２の塗布液層５１、５２を形成しても同様に作用、効果を得ることができる。
【００１７】
即ち、図８の塗布工程のフローで示すように、第１の塗布液層を形成する際に、ステップＳ６からステップＳ３への戻り工程を繰り返すことによって、所定間隔１０１、１０２を有する複数本のスパイラル状の塗布液層５１１、５１２を形成する。そして、間隔１０１、１０２内に第２の塗布液層を形成する際に、ステップＳ１１からステップＳ８への戻り工程を繰り返して間隔１０１、１０２内に第２の塗布液が充填された第２の塗布液層５２１、５２２を形成する。このようにして得られた塗布液層５は、図９に示すような構造となり、前述の図７で示すものと同一の作用、効果が得られる。このようにして塗布液層５を形成する場合には、第１塗布液層を比較的広い間隔を設けて形成しても、第２塗布液層を適切に作製することが可能となる利点を有する。
【実施例３】
【００１８】
図１０は、本発明による一実施形態に係る無端ベルトの製造装置の概略構成を示す図である。本実施例に係る無端ベルトの製造装置は前述の図１で示すスパイラル塗布装置と基本構成は同一であり、同一構成については同一符号を付し、説明を省略する。
本実施例に係る無端ベルトの製造装置は、前述の図１で示すスパイラル塗布装置において、塗布ノズル４として実施例１で使用された第１の塗布液を吐出する第１の塗布ノズル４１と第２の塗布液を吐出する第２の塗布ノズル４２と、これらの塗布ノズル４１、４２にそれぞれ第１の塗布液及び第２の塗布液を供給する第１塗布液供給手段８１及び第２塗布液供給手段８２と、これらの塗布液供給手段８１、８２からのそれぞれの塗布液の吐出時期等を制御し、また、移動手段７の塗布ノズル４１、４２の移動量を制御する制御装置を備えている点で相違している。このように、塗布ノズル及び塗布液供給装置として、第１及び第２の塗布液の専用塗布ノズル４１、４２及び供給装置８１、８２を使用することによって、供給装置への第１の塗布液と第２の塗布液の入れ替え作業を不要とするので、より迅速な塗布が行えるだけでなく、前述の実施例２の塗布液層構造のものを容易かつ迅速に製造できる利点を有する。
【００１９】
即ち、この製造装置を使用して、実施例１の図６で示す塗布液層構造のものも作製することが可能であるが、前述の実施例２で示す図７及び図９に示すように、第１塗布液層５１の間の間隔１０や一本目のスパイラル状の第１塗布液層５１１と二本目のスパイラル状の第１塗布液層５１２との間の間隔１０１、１０２に第２の塗布液層５２、５２１、５２２を塗布、形成する場合には、特に有効である。即ち、第１の塗布液層５１を形成後、時間的にわずかに遅れて（タイムラグ）前記間隔１０、１０１、１０２内に第２の塗布液を塗布するようにすれば、より迅速に、無端ベルトを製造することが可能であり望ましい結果が得られる。特に、１本のスパイラル状の第１塗布液層を形成し、この間隔内に第２の塗布液層を形成する場合には、塗布ノズル４１、４２を１回走査させるだけで済み、より迅速に塗布液層５を形成可能となるので効果的である。
なお、本実施例における無端ベルトの製造装置においては、塗布液層５の固化のための加熱手段９が取り付けられているが、この加熱手段９は、塗布液中の溶媒を除去するための加熱手段としてのみ使用し、前述のようなポリイミド前駆体溶液を使用し、このポリイミド前駆体のイミド化反応を起こすための加熱手段としては、本実施例の塗布手段の加熱手段９とは別の加熱手段を使用することができる。
【実施例４】
【００２０】
本実施例においては、前述の実施例１〜３で得られた無端ベルトを画像形成装置の中間転写ベルトとして使用した画像形成装置を示す。図１１は、本実施例に係る画像形成装置の主要部の概略構成を示す。図中、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｋは、矢印Ｃ方向に回転して、イエロー、シアン、マゼンタ、黒のトナー像をそれぞれ形成する感光体ドラム、２１は、前述の実施例１〜３で得られた無端ベルトからなる中間転写ベルトである。
この画像形成装置は、図示されない露光装置からの露光によって、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｋによって画像潜像が形成され、図示しない現像装置によって画像潜像を各色のトナーで各色のトナー画像を形成する。続いて、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｋに担持されているトナー画像は、駆動ローラ２２、従動ローラ２３に懸架され、矢印Ｄ方向に回転駆動される中間転写ベルト２１に第１の転写ローラ２４Ｙ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｋによって転写される。中間転写ベルト２１上に転写されたトナー画像は、第２転写ローラ２５によって、第２転写ローラ２５と中間転写ベルト２１との間を搬送される用紙２６上に転写される。その後、トナー画像を保持する用紙２６は、図示しない加圧ローラ及び加熱ローラ等の定着装置によって、加熱、加圧されて、トナー画像が用紙２６上に定着され、排出される。
【００２１】
このような画像形成装置では、前述の実施例１〜３に記載の方法で製造された均一厚みの中間転写ベルト２１が使用されるので、トナーの転写性能やベルト駆動速度ムラに起因するドット位置ずれ等を抑制して高品質の画像形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来のスパイラル塗布装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】従来のスパイラル塗布装置によって金型上に形成された塗布液層の形成を示す斜視図で、（ａ）は塗布途中の状態を示す斜視図、（ｂ）は塗布完了時の状態を示す斜視図である。
【図３】従来のスパイラル塗布装置によって形成された高粘度塗布液を使用した場合の塗布液層部分の断面図である。
【図４】従来のスパイラル塗布装置によって形成された低粘度塗布液を使用した場合の塗布液層部分の断面図である。
【図５】本発明による実施例１で示す塗布工程を示すフローチャートである。
【図６】本発明による実施例１で示す塗布工程によって得られた塗布液層の断面図である。
【図７】本発明による実施例２で得られた塗布液層の断面図である。
【図８】本発明による実施例２に係る他の実施形態の塗布工程を示すフローチャートである。
【図９】本発明による実施例２に係る他の実施形態の塗布液層の断面図である。
【図１０】本発明による実施例３で示す無端ベルトの製造装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明による実施例４で示す画像形成装置の主要部の概略構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１金型、２中心軸、３回転駆動手段、４塗布ノズル、４１第１塗布ノズル、４２第２塗布ノズル、５塗布液層、５ａ塗布痕跡、５ｂ平坦な表面、５１、５１１、５１２第１塗布液層、５１ａ上面、５１ｂ側面、５２、５２１、５２２第２塗布液層、６塗布液、７移動手段、８、８１、８２塗布液供給手段、９加熱手段、１０制御装置、１１間隔、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｋ感光体ドラム、２１中間転写ベルト、２２駆動ローラ、２３従動ローラ、２４Ｙ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｋ１次転写ローラ、２５２次転写ローラ、２６用紙

【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱または円筒の金型を中心軸で回転させると共に塗布ノズルを当該金型の中心軸と平行に走査させながら当該金型表面に当該塗布ノズルから塗布液を吐出して螺旋状に塗布液層を形成し、しかる後、当該塗布液層を加熱固化して当該固化した塗布液層を金型から離型させて無端ベルトを製造する無端ベルト製造方法において、
前記塗布液として、粘度の異なる２種の塗布液を用い、所定の粘度の第１塗布液によって前記金型表面に第１の塗布液層を形成した後に第１塗布液の粘度より低粘度の第２塗布液による第２の塗布液層を前記第１の塗布液層上に形成することを特徴とする無端ベルト製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の無端ベルト製造方法において、
前記第１の塗布液層は、金型表面に連続して形成される層であり、前記第２の塗布液層は、当該第１の塗布液層の上面上に重層して形成されることを特徴とする無端ベルト製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の無端ベルト製造方法において、
前記第１の塗布液層は、金型表面に所定の間隔を置いて形成される層であり、前記第２の塗布液層は、当該間隔内を充填し、少なくとも当該第１の塗布液層の側面上に重層して形成されることを特徴とする無端ベルト製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の無端ベルト製造方法によって製造されることを特徴とする無端ベルト。
【請求項５】
請求項４記載の無端ベルトを中間転写ベルトとすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
円柱または円筒の金型と、当該金型の中心軸を回転させる回転駆動手段と、塗布液を当該金型の表面に吐出する塗布ノズルと、当該塗布ノズルに塗布液を供給する塗布液供給手段と、当該塗布ノズルを金型の中心軸と平行に金型表面に沿って移動させる移動手段と、金型表面に形成された塗布液層を加熱、固化させる加熱手段とを備えた無端ベルトの製造装置において、
前記塗布ノズルは、所定粘度の第１の塗布液を吐出する第１の塗布ノズルと当該第１の塗布液の粘度よりも低粘度の第２の塗布液を吐出する第２の塗布ノズルを備えていることを特徴とする無端ベルトの製造装置。
【請求項７】
請求項６記載の無端ベルトの製造装置において、
前記移動手段による第１及び第２の塗布ノズルの移動量を制御する制御手段を備えていることを特徴とする無端ベルトの製造装置。

【図１】