無端状ベルトの製造方法
【課題】第１塗膜を形成し乾燥させ、その上に第２塗膜を形成し乾燥させる工程を経て製造される無端状ベルトの製造方法において、無端状ベルトの内層側の表面抵抗率が各部において異なるのを抑制する。
【解決手段】ポリイミド前駆体と導電粒子が含まれる溶液を芯材の周面に塗布して第１塗膜を形成し、次いで第１塗膜を乾燥させ、次いで乾燥させられた第１塗膜の上にポリイミド前駆体と導電粒子が含まれる溶液を塗布して第２塗膜を形成し、次いで第２塗膜を乾燥させ、次いでポリイミド前駆体がイミド化するように第１塗膜および第２塗膜を加熱し、次いで第１塗膜および第２塗膜を芯材から取り外すことで、２層構造の無端状ベルトを製造する。そして、第１塗膜を乾燥させるに際して、第１塗膜の残留溶媒量が各部において１０％以上２２％以下の範囲内に収まるようにする。
【解決手段】ポリイミド前駆体と導電粒子が含まれる溶液を芯材の周面に塗布して第１塗膜を形成し、次いで第１塗膜を乾燥させ、次いで乾燥させられた第１塗膜の上にポリイミド前駆体と導電粒子が含まれる溶液を塗布して第２塗膜を形成し、次いで第２塗膜を乾燥させ、次いでポリイミド前駆体がイミド化するように第１塗膜および第２塗膜を加熱し、次いで第１塗膜および第２塗膜を芯材から取り外すことで、２層構造の無端状ベルトを製造する。そして、第１塗膜を乾燥させるに際して、第１塗膜の残留溶媒量が各部において１０％以上２２％以下の範囲内に収まるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無端状ベルトの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、無端状ベルト、特に２層ポリイミド樹脂無端状ベルトとして、外層（１２１）及び内層（１２２）の積層体からなる管状体であって、内層（１２２）には、厚み方向において、他の領域（導電点偏在領域（１２４Ａ）以外の内層（１２２）領域、及び外層（１２１）領域）よりも導電性が高い領域を有する管状体が記載されている。
【０００３】
特許文献２には、無端状ベルトの製造方法として、皮膜形成樹脂溶液を塗布することにより塗膜がその表面に形成された芯体を、乾燥炉（１００）内に配置して加熱し前記塗膜を乾燥させて樹脂皮膜を形成する乾燥工程と、前記樹脂皮膜が形成された芯体を、加熱炉（２００）内に配置して加熱し前記樹脂皮膜を焼成する加熱工程とを含み、前記加熱工程において、前記加熱炉から排気された排気ガス（２１０）を前記乾燥炉に供給することが記載されている。
【０００４】
特許文献３には、ポリイミド製フィルムの電気抵抗率調節方法として、ポリアミド酸溶液を円筒状金型に塗布又はシート状金属表面に流延してポリアミド酸塗膜を形成し、該ポリアミド酸塗膜を加熱乾燥した後、イミド転化反応をさせてポリイミド樹脂皮膜を形成してポリイミド製フィルムを製造する際に、前記加熱乾燥の温度、該加熱乾燥後の前記ポリアミド酸塗膜の固形分率、前記イミド転化反応における最高到達温度及び２５０℃以上の温度に保持されている時間、前記ポリイミド樹脂皮膜の厚さ、を予め一定の値に設定し、前記ポリアミド酸溶液中のカーボンブラックの含有量を変化させることにより、前記ポリイミド製フィルムの電気抵抗率を調節することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４１１２３号公報
【特許文献２】特開２００７−２１６５１０号公報
【特許文献３】特開２００５−６６８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、第１塗膜を形成し乾燥させ、その上に第２塗膜を形成し乾燥させる工程を経て製造される無端状ベルトの製造方法において、無端状ベルトの内層側の表面抵抗率が各部においてバラ付くのを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１の無端状ベルトの製造方法は、ポリイミド前駆体と導電性粒子とが含まれる溶液を芯材の周面に塗布して第１塗膜を形成する第１塗膜形成工程と、前記第１塗膜の残留溶媒量が各部において１０％以上２２％以下の範囲内に収まるように、前記第１塗膜を乾燥させる第１乾燥工程と、前記第１乾燥工程において乾燥させられた第１塗膜の上にポリイミド前駆体と導電性粒子とが含まれる溶液を塗布して第２塗膜を形成する第２塗膜形成工程と、前記第２塗膜を乾燥させる第２乾燥工程と、前記ポリイミド前駆体がイミド化するように、前記第１乾燥工程において乾燥させられた第１塗膜および第２乾燥工程において乾燥させられた第２塗膜を加熱する加熱工程と、前記加熱工程で加熱された第１塗膜および第２塗膜を前記芯材から取り外す取外工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１に記載の無端状ベルトの製造方法によれば、第１乾燥工程において第１塗膜を乾燥させるに際して第１塗膜の残留溶媒量を各部において１０％以上２２％以下の範囲内に収めない場合に比べて、無端状ベルトの内層側の表面抵抗率が各部においてバラ付くのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの製造方法に係る工程順を示す図である。
【図２】図１の第１塗膜形成工程（および第２塗膜形成工程）に用いられる塗膜形成装置の構成を示す図である。
【図３】図１の第１塗膜乾燥工程（および第２塗膜乾燥工程）に用いられる乾燥装置の構成を示す正面図である。
【図４】図１の第１塗膜乾燥工程（および第２塗膜乾燥工程）に用いられる乾燥装置の構成を示す側面図である。
【図５】図３および図４の乾燥装置における芯体の軸方向位置に対する温度分布を示すグラフである。
【図６】図３および図４の乾燥装置による第１塗膜の乾燥時間と残留溶媒量との関係を示すグラフである。
【図７】図１の工程順によって製造された２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの断面図である。
【図８】図１の第１塗膜乾燥工程での第１塗膜の残留溶媒量と裏面抵抗率との関係を示すグラフである。
【図９】図１の工程順によって製造された２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの軸方向位置に対する裏面抵抗率を示すグラフである。
【図１０】表面抵抗率を測定するための円形電極を示す平面図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。
【図１１】体積抵抗率を測定するための円形電極を示す平面図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る無端状ベルトの製造方法、具体的には２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの製造方法の実施形態の一例について、添付の図面を用いて説明する。
【００１１】
先に２層ポリイミド樹脂無端状ベルトについて概説する。
【００１２】
本発明に係る２層ポリイミド樹脂無端状ベルトは、例えば画像形成装置の転写ベルトに使用される。転写ベルトでは、転写するトナーに濃度ムラが生じないように、ベルト表面の表面抵抗率（以下、単に「表面抵抗率」という）、ベルト裏面の表面抵抗率（以下、単に「裏面抵抗率」という）および体積抵抗率をそれぞれ規定の範囲に収めることが望まれている。しかし、ベルトの電気特性であるこれら各抵抗率は互いに関連しており、単層のベルトでこれら各抵抗率を規定値に収めることは難しい。このため、転写ベルトには、導電性粒子の分散濃度を相違させた外層および内層の２層構造を有する２層ポリイミド樹脂無端状ベルトを採用している。
【００１３】
以下、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの製造方法について説明する。
【００１４】
図１は、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの製造方法の工程順を示している。図１に示すように、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトは、第１塗膜形成工程、第１塗膜乾燥工程、第２塗膜形成工程、第２塗膜乾燥工程、加熱工程および取外工程を経て製造される。以下、各工程に関して具体的に説明する。
【００１５】
（第１塗膜形成工程）
図２は、塗膜形成装置１０の構成を示している。この塗膜形成装置１０においては、円筒状の芯体１２をその軸方向を水平にして軸周り（図中の矢印Ｂで示す）に回転させながら、皮膜形成樹脂溶液１４を流下装置１６から吐出して芯体１２周面に付着させる。皮膜形成樹脂溶液１４は、皮膜形成樹脂溶液１４を貯留するタンク１８からポンプ２０により供給管２２を通じて流下装置１６に供給される。芯体１２の周面に付着した皮膜形成樹脂溶液１４は、へら２４によって平滑化される。芯体１２は、回転装置２６により軸方向を水平にした状態で軸周りに矢印Ｂ方向に回転する。
【００１６】
流下装置１６とへら２４とは、芯体１２の軸方向に移動可能に支持されており、芯体１２を予め設定された回転速度で回転させた状態で、流下装置１６とへら２４とが芯体１２の軸方向（矢印Ｃ方向）に移動しつつ皮膜形成樹脂溶液１４を吐出することで、芯体１２の表面に螺旋状に皮膜形成樹脂溶液１４が塗布され、へら２４で平滑化させて螺旋状の筋を消滅させ、継ぎ目のない塗膜２８が形成される。この第１塗膜形成工程で形成される塗膜２８を第１塗膜と呼ぶ。また、後述するように、第２塗膜形成工程で形成される塗膜２８を第２塗膜と呼ぶ。第１塗膜の膜厚は２００μｍ（できあがり膜厚３３μｍ）に設定される。
【００１７】
皮膜形成樹脂溶液１４には、ポリイミド樹脂（ＰＩ）前駆体および導電性粒子が含まれている。正確には、ＰＩ前駆体溶液に導電性粒子が分散され、皮膜形成樹脂溶液１４とされている。
【００１８】
ＰＩ前駆体溶液は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン成分を、溶剤中で反応させることによって得られる。各成分の種類は特に制限されないが、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミン成分とを反応させて得られるものが、皮膜強度の点から好ましい。
【００１９】
芳香族テトラカルボン酸としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，３，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、あるいはこれらのテトラカルボン酸エステル、又は上記各テトラカルボン酸類の混合物等が挙げられる。
【００２０】
芳香族ジアミン成分としては、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノフェニルメタン、ベンジジン、３，３’−ジメトキシベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルプロパン、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン等が挙げられる。
【００２１】
ＰＩ前駆体溶液の溶剤としては、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が用いられる。溶液の濃度・粘度等に限定はないが、望ましい溶液の固形分濃度は１０質量％以上４０質量％以下、粘度は１Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下である。
【００２２】
ＰＩ前駆体溶液に分散させる導電性粒子としては、例えば、カーボンブラック、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、グラファイト等の炭素系物質、銅、銀、アルミニウム等の金属又は合金、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン等の導電性金属酸化物、チタン酸カリウム等のウィスカー、等が挙げられる。中でも、液中の分散安定性、半導電性の発現性、価格等の観点で、カーボンブラックは特に好ましい。
【００２３】
導電性粒子の分散方法としては、ボールミル、サンドミル（ビーズミル）、ジェットミル（対抗衝突型分散機）等、公知の方法をとることができる。分散助剤として、界面活性剤やレベリング剤等を添加してもよい。導電性粒子の分散濃度は、樹脂成分１００部（質量部、以下同様）に対して、１０部以上４０部以下、特には１５部以上３５部以下が好ましい。
【００２４】
この実施形態では、具体的に、ＰＩ前駆体溶液（商品名：Ｕワニス、宇部興産製、固形分濃度１８％、溶剤はＮ−メチルピロリドン）１００質量部に、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２２．４％混合し、次いで対向衝突型分散機（株式会社ジーナス製、ＧｅａｎｕｓＰＹ）により分散させたものを皮膜形成樹脂溶液１４とした。
【００２５】
なお、芯体１２の材質は、加工性や耐久性の面でステンレスが特に好ましい。芯体１２の幅（軸方向の長さ）は、目的とするベルト幅以上が必要であるが、端部に生じる無効領域に対する余裕領域を確保するため、目的とするベルト幅より、１０％乃至４０％程度長いことが望ましい。芯体１２の長さ（周長）は、目的とするベルト長と同等か、わずかに大きくする。
【００２６】
（第１塗膜乾燥工程）
図３および図４は、乾燥装置３０の構成を示している。乾燥装置３０は、乾燥炉３２内において上方から熱風（加熱された空気）を送り出す熱風機３４と、芯体１２を回転可能に支持する支持台３６を備えている。第１塗膜形成工程において第１塗膜が形成された芯体１２は、支持台３６に載せられ図示しない駆動装置によって回転される。そして、熱風機３４から送り出される熱風を芯体１２の全長に渡って吹き付け、第１塗膜を乾燥させる。熱風機３４が送り出す熱風の温度は１００℃〜２００℃の範囲とされる。
【００２７】
図５は、この乾燥装置３０における芯体１２の軸方向位置に対する温度分布を示している。具体的に、芯体１２を１０ｒｐｍで回転させつつ１５０℃に設定された熱風を１０分間送り出した場合の芯体１２の軸方向位置に対する温度分布である。図示の如く、芯体１２の軸方向位置に対する温度は一定ではなく、両端部は中央部に比べて高くなっている。これは、図３に示すように、乾燥装置３０では熱風は芯体の中央部から両端部へと広がるためと考えられる。
【００２８】
図６は、この乾燥装置３０による第１塗膜の乾燥時間と残留溶媒量との関係を示している。なお、芯体は１０ｒｐｍで回転させ、熱風は１５０℃に設定した。図中の黒丸プロットで示される曲線は、第１塗膜の軸方向端部における残留溶媒量を示している。図中の黒三角プロットで示される曲線は、第１塗膜の軸方向中央部における残留溶媒量を示している。図示の如く、第１塗膜の軸方向中央部および軸方向端部の残留溶媒量はいずれも乾燥時間が長くなるにつれて減少するが、同乾燥時間で比べた場合には軸方向端部の残留溶媒量の方が軸方向中央部の残留溶媒量よりも小さくなっている。これは、図５で示したように芯体１２の軸方向位置に対する温度が一定ではなく、第１塗膜の軸方向中央部の乾燥速度よりも軸方向端部の乾燥速度の方が高いためである。
【００２９】
このように、熱風機３４によって熱風を吹き付ける型の乾燥装置３０では、軸方向に渡ってムラ無く第１塗膜を乾燥させ難く、残留溶媒量で言えば数％の乾燥ムラが生じることとなる。それでも、乾燥時間および熱風温度の両者あるいはいずれか一方を調整することにより、第１塗膜の残留溶媒量の各部での差異を１０％以内に収めることは十分に可能である。そこで、本実施形態における第１塗膜乾燥工程では、第１塗膜の残留溶媒量が各部において１０％以上２２％以下の範囲内に収まるように、第１塗膜を乾燥させている。その理由については後述する。
【００３０】
（第２塗膜形成工程）
第２塗膜形成工程では、塗膜形成装置１０を再度用い、第１塗膜乾燥工程で乾燥させられた第１塗膜の上に第２塗膜を形成する。第２塗膜の形成に用いられる皮膜形成樹脂溶液１５（図２参照）は、第１塗膜の形成に用いられる皮膜形成樹脂溶液１４に対して導電性粒子の含有量が相違させられている。
【００３１】
この実施形態では、具体的に、ＰＩ前駆体溶液（商品名：Ｕワニス、宇部興産製、固形分濃度１８％、溶剤はＮ−メチルピロリドン）１００質量部に、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２０．４％混合し、次いで対向衝突型分散機（株式会社ジーナス製、ＧｅａｎｕｓＰＹ）により分散させたものを皮膜形成樹脂溶液１５とした。なお、第２塗膜の膜厚は４００μｍ（できあがり膜厚６７μｍ）に設定される。
【００３２】
（第２塗膜乾燥工程）
第２塗膜形成工程では、乾燥装置を再度用い、第２塗膜形成工程で形成された第２塗膜を乾燥させる。第２塗膜の乾燥ムラは後述する高濃度導電性粒子層４４の厚さに影響を与えないので、第２塗膜はその残留溶媒量が２０％以上５０％以下の範囲内に収まるように乾燥させればよい。なお、残留溶媒量が５０％を超えると第２塗膜に皺が生じたり、第２塗膜が白色化したりすることがあり、残留溶媒量が２０％未満であると第２塗膜にひび割れが生じることがある。
【００３３】
（加熱工程）
加熱工程では、第１塗膜と第２塗膜とが形成された芯体１２を適宜な加熱炉に入れ、好ましくは２５０〜４５０℃、より好ましくは３００〜３５０℃程度で、２０〜６０分間、加熱処理する。それにより、第１塗膜および第２塗膜のＰＩ前駆体のイミド化反応が起こり、２層構造のＰＩ樹脂皮膜が形成される。
【００３４】
なお、この加熱工程においては、加熱の最終温度に達する前に温度を段階的または一定速度で徐々に上昇させるとよい。
【００３５】
（取外工程）
加熱工程での加熱処理後、芯体１２から２層構造のＰＩ樹脂皮膜を取り外す。これにより、第１塗膜から形成されるＰＩ樹脂皮膜を内層４０（図７参照）、第２塗膜から形成されるＰＩ樹脂皮膜を外層４２（図７参照）とする２層ポリイミド樹脂無端状ベルトが得られる。
【００３６】
なお、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの端部は、厚みムラがある場合があるため、必要に応じて切り落とす。また、この２層ポリイミド樹脂無端状ベルトを画像形成装置の転写ベルトなどの各種のベルト部材とする場合には、必要に応じて穴あけ加工やリブ付け加工などを施す。
【００３７】
（第１塗膜の残留溶媒量について）
次に、第１塗膜乾燥工程における第１塗膜の残留溶媒量を各部において１０％以上２２％以下の範囲内に収める技術的意義を説明する。
【００３８】
図７は、上記の各工程を経て製造された２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの断面図を示している。図示の如く、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの内層４０と外層４２との間には、内層４０よりに位置する高濃度導電性粒子層４４と外層４２よりに位置する低濃度導電性粒子層４６とが形成されている。これら高濃度導電性粒子層４４および低濃度導電性粒子層４６の形成は、第２塗膜形成工程において乾燥された第１塗膜の上に第２塗膜を塗布したとき、第１塗膜と第２塗膜との境界面でＰＩ前駆体および導電性粒子のうちＰＩ前駆体が第２塗膜の側へと染み出し、導電性粒子が第１塗膜の側に残されることに起因する。なお、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトは正確には内層４０、高濃度導電性粒子層４４、低濃度導電性粒子層４６および外層４２の４層構造とも言えるが、高濃度導電性粒子層４４および低濃度導電性粒子層４６は内層４０と外層４２に比べて薄いため、２層構造と称している。
【００３９】
高濃度導電性粒子層４４の導電性粒子の濃度は内層４０の導電性粒子の濃度よりも高く、低濃度導電性粒子層４６の導電性粒子の濃度は内層４０の導電性粒子の濃度よりも低い。このため、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの内層４０側の表面電流は、図中の矢印Ｘで示すように、高濃度導電性粒子層４４を流れる。即ち、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの内層４０側の表面抵抗率（裏面抵抗率）は、高濃度導電性粒子層４４の厚さに依存し、高濃度導電性粒子層４４の層厚が厚いほど裏面抵抗率は小さくなり、高濃度導電性粒子層４４の層厚が薄いほど裏面抵抗率は大きくなる。
【００４０】
図８は、第１塗膜乾燥工程での第１塗膜の残留溶媒量と裏面抵抗率との関係を示している。図示の如く、残留溶媒量が１０％以上２２％以下の範囲内においては裏面抵抗率が低くほぼ一定であるが、残留溶媒量が１０％未満あるいは２２％超えとなると裏面抵抗率は高くなる。これは、残留溶媒量が１０％以上２２％以下の範囲内においては高濃度導電性粒子層４４が比較的厚く形成され、残留溶媒量が１０％未満あるいは２２％超えとなると高濃度導電性粒子層４４が比較的薄く形成されるためと考えられる。
【００４１】
また、高濃度導電性粒子層４４の全体的な厚さが比較的厚い場合には、たとえ高濃度導電性粒子層４４に厚さムラがあるとしても、全体的な厚さが厚いが故に厚さムラによる裏面抵抗率ムラはそれほど顕著にはならないと考えられる。逆に、高濃度導電性粒子層４４の全体的な厚さが比較的薄い場合には、高濃度導電性粒子層４４に厚さムラがあると、全体的な厚さが薄いが故に厚さムラによる裏面抵抗率ムラは顕著になると考えられる。
【００４２】
図９は、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの軸方向位置に対する裏面抵抗率を示している。
【００４３】
図中の実施例（黒丸プロット）は、第１塗膜乾燥工程において熱風温度を１５０℃、乾燥時間を２０分間に設定し、第１塗膜の残留溶媒量を各部において概ね１０％以上２２％以下の範囲内に収めるように乾燥させた場合（図６参照）の２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの軸方向位置に対する裏面抵抗率を示している。
【００４４】
図中の比較例１（黒四角プロット）は、第１塗膜乾燥工程において熱風温度を１５０℃、乾燥時間を１０分間に設定し、第１塗膜の残留溶媒量を各部において概ね２２％以上３４％以下の範囲内に収めるように乾燥させた場合（図６参照）の２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの軸方向位置に対する裏面抵抗率を示している。
【００４５】
図中の比較例２（黒三角プロット）は、実施例および比較例１に比べて第１塗膜の形成に用いられる皮膜形成樹脂溶液１４の導電性粒子の分散濃度を増加させた場合であって、比較例１と同様に第１塗膜乾燥工程において熱風温度を１５０℃、乾燥時間を１０分間に設定し、第１塗膜の残留溶媒量を各部において概ね２２％以上３４％以下の範囲内に収めるように乾燥させた場合（図６参照）の２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの軸方向位置に対する裏面抵抗率を示している。
【００４６】
実施例と比較例１とを対比すると、全体的に裏面抵抗率は実施例の方が比較例１よりも低く、また軸方向位置に対する裏面抵抗率の最大値と最小値の差（裏面抵抗率ムラ）は実施例の方が比較例１よりも小さい。これは、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトにおける高濃度導電性粒子層４４の厚さが実施例の方が比較例１よりも厚いためと考えられる。
【００４７】
比較例２では、導電性粒子の分散濃度を実施例および比較例１よりも高くしたため、裏面抵抗率は比較例１に対して全体的に減少し、平均値で比較すれば実施例と同程度となっている。しかし、比較例２では、比較例１と同様、軸方向位置に対する裏面抵抗率の最大値と最小値の差（裏面抵抗率ムラ）は大きい。これは、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトにおける高濃度導電性粒子層４４の厚さが比較例１と同様、比較的薄いためと考えられる。
【００４８】
即ち、第１塗膜乾燥工程における第１塗膜の残留溶媒量を各部において１０％以上２２％の範囲内に収めることにより、高濃度導電性粒子層４４が比較的厚く形成され、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの裏面抵抗率ムラが抑制することが可能であると考えられる。
【００４９】
以上のように、本実施形態に係る２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの製造方法においては、ＰＩ前駆体と導電性粒子が含まれる皮膜形成樹脂溶液１４（導電性粒子の分散濃度２２．４％）を芯体１２の周面に塗布して第１塗膜を形成し（第１塗膜形成工程）、次いで第１塗膜を乾燥させ（第１塗膜乾燥工程）、次いで乾燥させられた第１塗膜の上にＰＩ前駆体と導電性粒子が含まれる皮膜形成樹脂溶液１５（導電性粒子の分散濃度２０．４％）を塗布して第２塗膜を形成し（第２塗膜形成工程）、次いで第２塗膜を乾燥させ（第２塗膜乾燥工程）、次いでポリイミド前駆体がイミド化するように第１塗膜および第２塗膜を加熱し（加熱工程）、次いで第１塗膜および第２塗膜を芯材から取り外す（取外工程）ことで、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトを製造する。
【００５０】
そして、第１塗膜を乾燥させるに際して、第１塗膜の残留溶媒量が各部において１０％以上２２％の範囲内に収まるようにする。それにより、高濃度導電性粒子層４４が比較的厚く形成される。従って、裏面抵抗率が各部においてバラ付くのが抑制された２層ポリイミド樹脂無端状ベルトが製造される。
【００５１】
なお、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトを画像形成装置の転写ベルトに採用する場合、上述したように、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの表面および裏面の表面抵抗率並びに体積抵抗率は重要な電気特性とされる。以下、表面抵抗率の測定および体積抵抗率の測定について説明する。
【００５２】
（表面抵抗率の測定）
表面抵抗率は、試験片の表面に沿って流れる電流と平行方向の電位傾度を、表面の単位幅当たりの電流で除した数値であり、各辺１ｃｍの正方形の相対する辺を電極とする二つの電極間の表面抵抗に等しい。表面抵抗率の単位は、正式にはΩだが、単なる抵抗と区別するためΩ／□と記載される。
【００５３】
表面抵抗率は、図１０に示すような円形電極１００を用いて測定される。図１０（Ａ）は円形電極１００の平面を示し、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）中のＢ−Ｂ線における断面を示している。円形電極１００は、第一電圧印加電極１０２と板状絶縁体１０４とを備える。第一電圧印加電極１０２は、円柱状電極部１０６と、該円柱状電極部１０６の外径よりも大きい内径を有し、且つ円柱状電極部１０６を一定の間隔で囲む円筒状のリング状電極部１０８とを備える。第一電圧印加電極１０２における円柱状電極部１０６及びリング状電極部１０８と板状絶縁体１０４との間に被測定物Ｔを挟持し、第一電圧印加電極１０２における円柱状電極部１０６とリング状電極部１０８との間に電圧Ｖ（Ｖ）を印可したときに流れる電流Ｉ（Ａ）を測定する。そして、下記式（１）により、被測定物Ｔの表面抵抗率ρｓ（Ω／□）を算出する。ここで、下記式（１）中、ｄ（ｍｍ）は円柱状電極部１０６の外径を示す。Ｄ（ｍｍ）はリング状電極部１０８の内径を示す。
式（１） ρｓ＝π×（Ｄ＋ｄ）／（Ｄ−ｄ）×（Ｖ／Ｉ）
【００５４】
（体積抵抗率の測定）
体積抵抗率は、試験片の表裏を流れる電流を試験片の厚さで除した数値であり、各辺１ｃｍの立方体の相対する二つの電極間の体積抵抗に等しい。体積抵抗率の単位は、Ωｃｍである。
【００５５】
体積抵抗率は、図１１に示すような円形電極２００を用いて測定される。図１１（Ａ）は円形電極２００の平面を示し、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）中のＢ−Ｂ線における断面を示している。円形電極２００は、第一電圧印加電極２０２と第二電圧印加電極２０４とを備える。第一電圧印加電極２０２は、円柱状電極部２０６と、該円柱状電極部２０６の外径よりも大きい内径を有し、且つ円柱状電極部２０６を一定の間隔で囲む円筒状のリング状電極部２０８とを備える。第一電圧印加電極２０２における円柱状電極部２０６及びリング状電極部２０８と第二電圧印加電極２０４との間に被測定物Ｔを挟持し、第一電圧印加電極２０２における円柱状電極部２０６と第二電圧印加電極２０４との間に電圧Ｖ（Ｖ）を印可したときに流れる電流Ｉ（Ａ）を測定する。そして、下記式（２）により、被測定物Ｔの体積抵抗率ρｖ（Ωｃｍ）を算出する。ここで、下記式（２）中、Ｄ（ｍｍ）はリング状電極部２０８の内径を示し、ｔは被測定物Ｔの厚さを示す。
式（２） ρｖ＝π×（Ｄ／２）2／ｔ×（Ｖ／Ｉ）
【００５６】
円形電極２００によって体積抵抗率を測定する際、第二電圧印加電極２０４と被測定物Ｔとの間に空気が入り込むと測定精度が低下する。これを抑制するため、この円形電極２００には、第二電圧印加電極２０４にその厚さ方向に沿って貫通形成される空気抜き孔２１０と、空気抜き孔２１０に負圧を発生させる負圧発生機２１２とを設けている。
【００５７】
空気抜き孔２１０は、第二電圧印加電極２０４の中央部に１個、その周りに６０度間隔で６個、計７個設けられている。負圧発生機２１２は、例えば真空エジェクタあるいは真空ポンプのエア継手２１４が第二電圧印加電極２０４の被測定物Ｔが接触する面２０４ａとは反対側の面２０４ｂに接続されて構成される。なお、図１１（Ｂ）のように、計７個の空気抜き孔２１０に共通のエア継手２１４を１個設けてもよいし、７個の空気抜き孔２１０それぞれにエア継手２１４を設けてもよい。
【００５８】
負圧発生機２１２によって空気抜き孔２１０に負圧を発生させつつ第二電圧印加電極２０４を被測定物Ｔに接触させることで、第二電圧印加電極２０４と被測定物Ｔとの間に空気が入り込むのが抑制される。それにより、被測定物Ｔの体積抵抗率を精度良く測定することが可能となる。
【００５９】
なお、体積抵抗率の測定終了後、空気抜き孔２１０に正圧を生じさせ被測定物Ｔに向けて空気を噴き出させてもよい。それにより、被測定物Ｔと第二電圧印加電極２０４との剥離が容易となる。
【符号の説明】
【００６０】
１４ 皮膜形成樹脂溶液
１５ 皮膜形成樹脂溶液
４０ 内層
４２ 外層
４４ 高濃度導電性粒子層
４６ 低濃度導電性粒子層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無端状ベルトの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、無端状ベルト、特に２層ポリイミド樹脂無端状ベルトとして、外層（１２１）及び内層（１２２）の積層体からなる管状体であって、内層（１２２）には、厚み方向において、他の領域（導電点偏在領域（１２４Ａ）以外の内層（１２２）領域、及び外層（１２１）領域）よりも導電性が高い領域を有する管状体が記載されている。
【０００３】
特許文献２には、無端状ベルトの製造方法として、皮膜形成樹脂溶液を塗布することにより塗膜がその表面に形成された芯体を、乾燥炉（１００）内に配置して加熱し前記塗膜を乾燥させて樹脂皮膜を形成する乾燥工程と、前記樹脂皮膜が形成された芯体を、加熱炉（２００）内に配置して加熱し前記樹脂皮膜を焼成する加熱工程とを含み、前記加熱工程において、前記加熱炉から排気された排気ガス（２１０）を前記乾燥炉に供給することが記載されている。
【０００４】
特許文献３には、ポリイミド製フィルムの電気抵抗率調節方法として、ポリアミド酸溶液を円筒状金型に塗布又はシート状金属表面に流延してポリアミド酸塗膜を形成し、該ポリアミド酸塗膜を加熱乾燥した後、イミド転化反応をさせてポリイミド樹脂皮膜を形成してポリイミド製フィルムを製造する際に、前記加熱乾燥の温度、該加熱乾燥後の前記ポリアミド酸塗膜の固形分率、前記イミド転化反応における最高到達温度及び２５０℃以上の温度に保持されている時間、前記ポリイミド樹脂皮膜の厚さ、を予め一定の値に設定し、前記ポリアミド酸溶液中のカーボンブラックの含有量を変化させることにより、前記ポリイミド製フィルムの電気抵抗率を調節することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４１１２３号公報
【特許文献２】特開２００７−２１６５１０号公報
【特許文献３】特開２００５−６６８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、第１塗膜を形成し乾燥させ、その上に第２塗膜を形成し乾燥させる工程を経て製造される無端状ベルトの製造方法において、無端状ベルトの内層側の表面抵抗率が各部においてバラ付くのを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１の無端状ベルトの製造方法は、ポリイミド前駆体と導電性粒子とが含まれる溶液を芯材の周面に塗布して第１塗膜を形成する第１塗膜形成工程と、前記第１塗膜の残留溶媒量が各部において１０％以上２２％以下の範囲内に収まるように、前記第１塗膜を乾燥させる第１乾燥工程と、前記第１乾燥工程において乾燥させられた第１塗膜の上にポリイミド前駆体と導電性粒子とが含まれる溶液を塗布して第２塗膜を形成する第２塗膜形成工程と、前記第２塗膜を乾燥させる第２乾燥工程と、前記ポリイミド前駆体がイミド化するように、前記第１乾燥工程において乾燥させられた第１塗膜および第２乾燥工程において乾燥させられた第２塗膜を加熱する加熱工程と、前記加熱工程で加熱された第１塗膜および第２塗膜を前記芯材から取り外す取外工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１に記載の無端状ベルトの製造方法によれば、第１乾燥工程において第１塗膜を乾燥させるに際して第１塗膜の残留溶媒量を各部において１０％以上２２％以下の範囲内に収めない場合に比べて、無端状ベルトの内層側の表面抵抗率が各部においてバラ付くのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの製造方法に係る工程順を示す図である。
【図２】図１の第１塗膜形成工程（および第２塗膜形成工程）に用いられる塗膜形成装置の構成を示す図である。
【図３】図１の第１塗膜乾燥工程（および第２塗膜乾燥工程）に用いられる乾燥装置の構成を示す正面図である。
【図４】図１の第１塗膜乾燥工程（および第２塗膜乾燥工程）に用いられる乾燥装置の構成を示す側面図である。
【図５】図３および図４の乾燥装置における芯体の軸方向位置に対する温度分布を示すグラフである。
【図６】図３および図４の乾燥装置による第１塗膜の乾燥時間と残留溶媒量との関係を示すグラフである。
【図７】図１の工程順によって製造された２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの断面図である。
【図８】図１の第１塗膜乾燥工程での第１塗膜の残留溶媒量と裏面抵抗率との関係を示すグラフである。
【図９】図１の工程順によって製造された２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの軸方向位置に対する裏面抵抗率を示すグラフである。
【図１０】表面抵抗率を測定するための円形電極を示す平面図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。
【図１１】体積抵抗率を測定するための円形電極を示す平面図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る無端状ベルトの製造方法、具体的には２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの製造方法の実施形態の一例について、添付の図面を用いて説明する。
【００１１】
先に２層ポリイミド樹脂無端状ベルトについて概説する。
【００１２】
本発明に係る２層ポリイミド樹脂無端状ベルトは、例えば画像形成装置の転写ベルトに使用される。転写ベルトでは、転写するトナーに濃度ムラが生じないように、ベルト表面の表面抵抗率（以下、単に「表面抵抗率」という）、ベルト裏面の表面抵抗率（以下、単に「裏面抵抗率」という）および体積抵抗率をそれぞれ規定の範囲に収めることが望まれている。しかし、ベルトの電気特性であるこれら各抵抗率は互いに関連しており、単層のベルトでこれら各抵抗率を規定値に収めることは難しい。このため、転写ベルトには、導電性粒子の分散濃度を相違させた外層および内層の２層構造を有する２層ポリイミド樹脂無端状ベルトを採用している。
【００１３】
以下、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの製造方法について説明する。
【００１４】
図１は、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの製造方法の工程順を示している。図１に示すように、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトは、第１塗膜形成工程、第１塗膜乾燥工程、第２塗膜形成工程、第２塗膜乾燥工程、加熱工程および取外工程を経て製造される。以下、各工程に関して具体的に説明する。
【００１５】
（第１塗膜形成工程）
図２は、塗膜形成装置１０の構成を示している。この塗膜形成装置１０においては、円筒状の芯体１２をその軸方向を水平にして軸周り（図中の矢印Ｂで示す）に回転させながら、皮膜形成樹脂溶液１４を流下装置１６から吐出して芯体１２周面に付着させる。皮膜形成樹脂溶液１４は、皮膜形成樹脂溶液１４を貯留するタンク１８からポンプ２０により供給管２２を通じて流下装置１６に供給される。芯体１２の周面に付着した皮膜形成樹脂溶液１４は、へら２４によって平滑化される。芯体１２は、回転装置２６により軸方向を水平にした状態で軸周りに矢印Ｂ方向に回転する。
【００１６】
流下装置１６とへら２４とは、芯体１２の軸方向に移動可能に支持されており、芯体１２を予め設定された回転速度で回転させた状態で、流下装置１６とへら２４とが芯体１２の軸方向（矢印Ｃ方向）に移動しつつ皮膜形成樹脂溶液１４を吐出することで、芯体１２の表面に螺旋状に皮膜形成樹脂溶液１４が塗布され、へら２４で平滑化させて螺旋状の筋を消滅させ、継ぎ目のない塗膜２８が形成される。この第１塗膜形成工程で形成される塗膜２８を第１塗膜と呼ぶ。また、後述するように、第２塗膜形成工程で形成される塗膜２８を第２塗膜と呼ぶ。第１塗膜の膜厚は２００μｍ（できあがり膜厚３３μｍ）に設定される。
【００１７】
皮膜形成樹脂溶液１４には、ポリイミド樹脂（ＰＩ）前駆体および導電性粒子が含まれている。正確には、ＰＩ前駆体溶液に導電性粒子が分散され、皮膜形成樹脂溶液１４とされている。
【００１８】
ＰＩ前駆体溶液は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン成分を、溶剤中で反応させることによって得られる。各成分の種類は特に制限されないが、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミン成分とを反応させて得られるものが、皮膜強度の点から好ましい。
【００１９】
芳香族テトラカルボン酸としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，３，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、あるいはこれらのテトラカルボン酸エステル、又は上記各テトラカルボン酸類の混合物等が挙げられる。
【００２０】
芳香族ジアミン成分としては、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノフェニルメタン、ベンジジン、３，３’−ジメトキシベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルプロパン、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン等が挙げられる。
【００２１】
ＰＩ前駆体溶液の溶剤としては、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が用いられる。溶液の濃度・粘度等に限定はないが、望ましい溶液の固形分濃度は１０質量％以上４０質量％以下、粘度は１Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下である。
【００２２】
ＰＩ前駆体溶液に分散させる導電性粒子としては、例えば、カーボンブラック、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、グラファイト等の炭素系物質、銅、銀、アルミニウム等の金属又は合金、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン等の導電性金属酸化物、チタン酸カリウム等のウィスカー、等が挙げられる。中でも、液中の分散安定性、半導電性の発現性、価格等の観点で、カーボンブラックは特に好ましい。
【００２３】
導電性粒子の分散方法としては、ボールミル、サンドミル（ビーズミル）、ジェットミル（対抗衝突型分散機）等、公知の方法をとることができる。分散助剤として、界面活性剤やレベリング剤等を添加してもよい。導電性粒子の分散濃度は、樹脂成分１００部（質量部、以下同様）に対して、１０部以上４０部以下、特には１５部以上３５部以下が好ましい。
【００２４】
この実施形態では、具体的に、ＰＩ前駆体溶液（商品名：Ｕワニス、宇部興産製、固形分濃度１８％、溶剤はＮ−メチルピロリドン）１００質量部に、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２２．４％混合し、次いで対向衝突型分散機（株式会社ジーナス製、ＧｅａｎｕｓＰＹ）により分散させたものを皮膜形成樹脂溶液１４とした。
【００２５】
なお、芯体１２の材質は、加工性や耐久性の面でステンレスが特に好ましい。芯体１２の幅（軸方向の長さ）は、目的とするベルト幅以上が必要であるが、端部に生じる無効領域に対する余裕領域を確保するため、目的とするベルト幅より、１０％乃至４０％程度長いことが望ましい。芯体１２の長さ（周長）は、目的とするベルト長と同等か、わずかに大きくする。
【００２６】
（第１塗膜乾燥工程）
図３および図４は、乾燥装置３０の構成を示している。乾燥装置３０は、乾燥炉３２内において上方から熱風（加熱された空気）を送り出す熱風機３４と、芯体１２を回転可能に支持する支持台３６を備えている。第１塗膜形成工程において第１塗膜が形成された芯体１２は、支持台３６に載せられ図示しない駆動装置によって回転される。そして、熱風機３４から送り出される熱風を芯体１２の全長に渡って吹き付け、第１塗膜を乾燥させる。熱風機３４が送り出す熱風の温度は１００℃〜２００℃の範囲とされる。
【００２７】
図５は、この乾燥装置３０における芯体１２の軸方向位置に対する温度分布を示している。具体的に、芯体１２を１０ｒｐｍで回転させつつ１５０℃に設定された熱風を１０分間送り出した場合の芯体１２の軸方向位置に対する温度分布である。図示の如く、芯体１２の軸方向位置に対する温度は一定ではなく、両端部は中央部に比べて高くなっている。これは、図３に示すように、乾燥装置３０では熱風は芯体の中央部から両端部へと広がるためと考えられる。
【００２８】
図６は、この乾燥装置３０による第１塗膜の乾燥時間と残留溶媒量との関係を示している。なお、芯体は１０ｒｐｍで回転させ、熱風は１５０℃に設定した。図中の黒丸プロットで示される曲線は、第１塗膜の軸方向端部における残留溶媒量を示している。図中の黒三角プロットで示される曲線は、第１塗膜の軸方向中央部における残留溶媒量を示している。図示の如く、第１塗膜の軸方向中央部および軸方向端部の残留溶媒量はいずれも乾燥時間が長くなるにつれて減少するが、同乾燥時間で比べた場合には軸方向端部の残留溶媒量の方が軸方向中央部の残留溶媒量よりも小さくなっている。これは、図５で示したように芯体１２の軸方向位置に対する温度が一定ではなく、第１塗膜の軸方向中央部の乾燥速度よりも軸方向端部の乾燥速度の方が高いためである。
【００２９】
このように、熱風機３４によって熱風を吹き付ける型の乾燥装置３０では、軸方向に渡ってムラ無く第１塗膜を乾燥させ難く、残留溶媒量で言えば数％の乾燥ムラが生じることとなる。それでも、乾燥時間および熱風温度の両者あるいはいずれか一方を調整することにより、第１塗膜の残留溶媒量の各部での差異を１０％以内に収めることは十分に可能である。そこで、本実施形態における第１塗膜乾燥工程では、第１塗膜の残留溶媒量が各部において１０％以上２２％以下の範囲内に収まるように、第１塗膜を乾燥させている。その理由については後述する。
【００３０】
（第２塗膜形成工程）
第２塗膜形成工程では、塗膜形成装置１０を再度用い、第１塗膜乾燥工程で乾燥させられた第１塗膜の上に第２塗膜を形成する。第２塗膜の形成に用いられる皮膜形成樹脂溶液１５（図２参照）は、第１塗膜の形成に用いられる皮膜形成樹脂溶液１４に対して導電性粒子の含有量が相違させられている。
【００３１】
この実施形態では、具体的に、ＰＩ前駆体溶液（商品名：Ｕワニス、宇部興産製、固形分濃度１８％、溶剤はＮ−メチルピロリドン）１００質量部に、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２０．４％混合し、次いで対向衝突型分散機（株式会社ジーナス製、ＧｅａｎｕｓＰＹ）により分散させたものを皮膜形成樹脂溶液１５とした。なお、第２塗膜の膜厚は４００μｍ（できあがり膜厚６７μｍ）に設定される。
【００３２】
（第２塗膜乾燥工程）
第２塗膜形成工程では、乾燥装置を再度用い、第２塗膜形成工程で形成された第２塗膜を乾燥させる。第２塗膜の乾燥ムラは後述する高濃度導電性粒子層４４の厚さに影響を与えないので、第２塗膜はその残留溶媒量が２０％以上５０％以下の範囲内に収まるように乾燥させればよい。なお、残留溶媒量が５０％を超えると第２塗膜に皺が生じたり、第２塗膜が白色化したりすることがあり、残留溶媒量が２０％未満であると第２塗膜にひび割れが生じることがある。
【００３３】
（加熱工程）
加熱工程では、第１塗膜と第２塗膜とが形成された芯体１２を適宜な加熱炉に入れ、好ましくは２５０〜４５０℃、より好ましくは３００〜３５０℃程度で、２０〜６０分間、加熱処理する。それにより、第１塗膜および第２塗膜のＰＩ前駆体のイミド化反応が起こり、２層構造のＰＩ樹脂皮膜が形成される。
【００３４】
なお、この加熱工程においては、加熱の最終温度に達する前に温度を段階的または一定速度で徐々に上昇させるとよい。
【００３５】
（取外工程）
加熱工程での加熱処理後、芯体１２から２層構造のＰＩ樹脂皮膜を取り外す。これにより、第１塗膜から形成されるＰＩ樹脂皮膜を内層４０（図７参照）、第２塗膜から形成されるＰＩ樹脂皮膜を外層４２（図７参照）とする２層ポリイミド樹脂無端状ベルトが得られる。
【００３６】
なお、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの端部は、厚みムラがある場合があるため、必要に応じて切り落とす。また、この２層ポリイミド樹脂無端状ベルトを画像形成装置の転写ベルトなどの各種のベルト部材とする場合には、必要に応じて穴あけ加工やリブ付け加工などを施す。
【００３７】
（第１塗膜の残留溶媒量について）
次に、第１塗膜乾燥工程における第１塗膜の残留溶媒量を各部において１０％以上２２％以下の範囲内に収める技術的意義を説明する。
【００３８】
図７は、上記の各工程を経て製造された２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの断面図を示している。図示の如く、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの内層４０と外層４２との間には、内層４０よりに位置する高濃度導電性粒子層４４と外層４２よりに位置する低濃度導電性粒子層４６とが形成されている。これら高濃度導電性粒子層４４および低濃度導電性粒子層４６の形成は、第２塗膜形成工程において乾燥された第１塗膜の上に第２塗膜を塗布したとき、第１塗膜と第２塗膜との境界面でＰＩ前駆体および導電性粒子のうちＰＩ前駆体が第２塗膜の側へと染み出し、導電性粒子が第１塗膜の側に残されることに起因する。なお、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトは正確には内層４０、高濃度導電性粒子層４４、低濃度導電性粒子層４６および外層４２の４層構造とも言えるが、高濃度導電性粒子層４４および低濃度導電性粒子層４６は内層４０と外層４２に比べて薄いため、２層構造と称している。
【００３９】
高濃度導電性粒子層４４の導電性粒子の濃度は内層４０の導電性粒子の濃度よりも高く、低濃度導電性粒子層４６の導電性粒子の濃度は内層４０の導電性粒子の濃度よりも低い。このため、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの内層４０側の表面電流は、図中の矢印Ｘで示すように、高濃度導電性粒子層４４を流れる。即ち、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの内層４０側の表面抵抗率（裏面抵抗率）は、高濃度導電性粒子層４４の厚さに依存し、高濃度導電性粒子層４４の層厚が厚いほど裏面抵抗率は小さくなり、高濃度導電性粒子層４４の層厚が薄いほど裏面抵抗率は大きくなる。
【００４０】
図８は、第１塗膜乾燥工程での第１塗膜の残留溶媒量と裏面抵抗率との関係を示している。図示の如く、残留溶媒量が１０％以上２２％以下の範囲内においては裏面抵抗率が低くほぼ一定であるが、残留溶媒量が１０％未満あるいは２２％超えとなると裏面抵抗率は高くなる。これは、残留溶媒量が１０％以上２２％以下の範囲内においては高濃度導電性粒子層４４が比較的厚く形成され、残留溶媒量が１０％未満あるいは２２％超えとなると高濃度導電性粒子層４４が比較的薄く形成されるためと考えられる。
【００４１】
また、高濃度導電性粒子層４４の全体的な厚さが比較的厚い場合には、たとえ高濃度導電性粒子層４４に厚さムラがあるとしても、全体的な厚さが厚いが故に厚さムラによる裏面抵抗率ムラはそれほど顕著にはならないと考えられる。逆に、高濃度導電性粒子層４４の全体的な厚さが比較的薄い場合には、高濃度導電性粒子層４４に厚さムラがあると、全体的な厚さが薄いが故に厚さムラによる裏面抵抗率ムラは顕著になると考えられる。
【００４２】
図９は、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの軸方向位置に対する裏面抵抗率を示している。
【００４３】
図中の実施例（黒丸プロット）は、第１塗膜乾燥工程において熱風温度を１５０℃、乾燥時間を２０分間に設定し、第１塗膜の残留溶媒量を各部において概ね１０％以上２２％以下の範囲内に収めるように乾燥させた場合（図６参照）の２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの軸方向位置に対する裏面抵抗率を示している。
【００４４】
図中の比較例１（黒四角プロット）は、第１塗膜乾燥工程において熱風温度を１５０℃、乾燥時間を１０分間に設定し、第１塗膜の残留溶媒量を各部において概ね２２％以上３４％以下の範囲内に収めるように乾燥させた場合（図６参照）の２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの軸方向位置に対する裏面抵抗率を示している。
【００４５】
図中の比較例２（黒三角プロット）は、実施例および比較例１に比べて第１塗膜の形成に用いられる皮膜形成樹脂溶液１４の導電性粒子の分散濃度を増加させた場合であって、比較例１と同様に第１塗膜乾燥工程において熱風温度を１５０℃、乾燥時間を１０分間に設定し、第１塗膜の残留溶媒量を各部において概ね２２％以上３４％以下の範囲内に収めるように乾燥させた場合（図６参照）の２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの軸方向位置に対する裏面抵抗率を示している。
【００４６】
実施例と比較例１とを対比すると、全体的に裏面抵抗率は実施例の方が比較例１よりも低く、また軸方向位置に対する裏面抵抗率の最大値と最小値の差（裏面抵抗率ムラ）は実施例の方が比較例１よりも小さい。これは、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトにおける高濃度導電性粒子層４４の厚さが実施例の方が比較例１よりも厚いためと考えられる。
【００４７】
比較例２では、導電性粒子の分散濃度を実施例および比較例１よりも高くしたため、裏面抵抗率は比較例１に対して全体的に減少し、平均値で比較すれば実施例と同程度となっている。しかし、比較例２では、比較例１と同様、軸方向位置に対する裏面抵抗率の最大値と最小値の差（裏面抵抗率ムラ）は大きい。これは、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトにおける高濃度導電性粒子層４４の厚さが比較例１と同様、比較的薄いためと考えられる。
【００４８】
即ち、第１塗膜乾燥工程における第１塗膜の残留溶媒量を各部において１０％以上２２％の範囲内に収めることにより、高濃度導電性粒子層４４が比較的厚く形成され、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの裏面抵抗率ムラが抑制することが可能であると考えられる。
【００４９】
以上のように、本実施形態に係る２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの製造方法においては、ＰＩ前駆体と導電性粒子が含まれる皮膜形成樹脂溶液１４（導電性粒子の分散濃度２２．４％）を芯体１２の周面に塗布して第１塗膜を形成し（第１塗膜形成工程）、次いで第１塗膜を乾燥させ（第１塗膜乾燥工程）、次いで乾燥させられた第１塗膜の上にＰＩ前駆体と導電性粒子が含まれる皮膜形成樹脂溶液１５（導電性粒子の分散濃度２０．４％）を塗布して第２塗膜を形成し（第２塗膜形成工程）、次いで第２塗膜を乾燥させ（第２塗膜乾燥工程）、次いでポリイミド前駆体がイミド化するように第１塗膜および第２塗膜を加熱し（加熱工程）、次いで第１塗膜および第２塗膜を芯材から取り外す（取外工程）ことで、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトを製造する。
【００５０】
そして、第１塗膜を乾燥させるに際して、第１塗膜の残留溶媒量が各部において１０％以上２２％の範囲内に収まるようにする。それにより、高濃度導電性粒子層４４が比較的厚く形成される。従って、裏面抵抗率が各部においてバラ付くのが抑制された２層ポリイミド樹脂無端状ベルトが製造される。
【００５１】
なお、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトを画像形成装置の転写ベルトに採用する場合、上述したように、２層ポリイミド樹脂無端状ベルトの表面および裏面の表面抵抗率並びに体積抵抗率は重要な電気特性とされる。以下、表面抵抗率の測定および体積抵抗率の測定について説明する。
【００５２】
（表面抵抗率の測定）
表面抵抗率は、試験片の表面に沿って流れる電流と平行方向の電位傾度を、表面の単位幅当たりの電流で除した数値であり、各辺１ｃｍの正方形の相対する辺を電極とする二つの電極間の表面抵抗に等しい。表面抵抗率の単位は、正式にはΩだが、単なる抵抗と区別するためΩ／□と記載される。
【００５３】
表面抵抗率は、図１０に示すような円形電極１００を用いて測定される。図１０（Ａ）は円形電極１００の平面を示し、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）中のＢ−Ｂ線における断面を示している。円形電極１００は、第一電圧印加電極１０２と板状絶縁体１０４とを備える。第一電圧印加電極１０２は、円柱状電極部１０６と、該円柱状電極部１０６の外径よりも大きい内径を有し、且つ円柱状電極部１０６を一定の間隔で囲む円筒状のリング状電極部１０８とを備える。第一電圧印加電極１０２における円柱状電極部１０６及びリング状電極部１０８と板状絶縁体１０４との間に被測定物Ｔを挟持し、第一電圧印加電極１０２における円柱状電極部１０６とリング状電極部１０８との間に電圧Ｖ（Ｖ）を印可したときに流れる電流Ｉ（Ａ）を測定する。そして、下記式（１）により、被測定物Ｔの表面抵抗率ρｓ（Ω／□）を算出する。ここで、下記式（１）中、ｄ（ｍｍ）は円柱状電極部１０６の外径を示す。Ｄ（ｍｍ）はリング状電極部１０８の内径を示す。
式（１） ρｓ＝π×（Ｄ＋ｄ）／（Ｄ−ｄ）×（Ｖ／Ｉ）
【００５４】
（体積抵抗率の測定）
体積抵抗率は、試験片の表裏を流れる電流を試験片の厚さで除した数値であり、各辺１ｃｍの立方体の相対する二つの電極間の体積抵抗に等しい。体積抵抗率の単位は、Ωｃｍである。
【００５５】
体積抵抗率は、図１１に示すような円形電極２００を用いて測定される。図１１（Ａ）は円形電極２００の平面を示し、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）中のＢ−Ｂ線における断面を示している。円形電極２００は、第一電圧印加電極２０２と第二電圧印加電極２０４とを備える。第一電圧印加電極２０２は、円柱状電極部２０６と、該円柱状電極部２０６の外径よりも大きい内径を有し、且つ円柱状電極部２０６を一定の間隔で囲む円筒状のリング状電極部２０８とを備える。第一電圧印加電極２０２における円柱状電極部２０６及びリング状電極部２０８と第二電圧印加電極２０４との間に被測定物Ｔを挟持し、第一電圧印加電極２０２における円柱状電極部２０６と第二電圧印加電極２０４との間に電圧Ｖ（Ｖ）を印可したときに流れる電流Ｉ（Ａ）を測定する。そして、下記式（２）により、被測定物Ｔの体積抵抗率ρｖ（Ωｃｍ）を算出する。ここで、下記式（２）中、Ｄ（ｍｍ）はリング状電極部２０８の内径を示し、ｔは被測定物Ｔの厚さを示す。
式（２） ρｖ＝π×（Ｄ／２）2／ｔ×（Ｖ／Ｉ）
【００５６】
円形電極２００によって体積抵抗率を測定する際、第二電圧印加電極２０４と被測定物Ｔとの間に空気が入り込むと測定精度が低下する。これを抑制するため、この円形電極２００には、第二電圧印加電極２０４にその厚さ方向に沿って貫通形成される空気抜き孔２１０と、空気抜き孔２１０に負圧を発生させる負圧発生機２１２とを設けている。
【００５７】
空気抜き孔２１０は、第二電圧印加電極２０４の中央部に１個、その周りに６０度間隔で６個、計７個設けられている。負圧発生機２１２は、例えば真空エジェクタあるいは真空ポンプのエア継手２１４が第二電圧印加電極２０４の被測定物Ｔが接触する面２０４ａとは反対側の面２０４ｂに接続されて構成される。なお、図１１（Ｂ）のように、計７個の空気抜き孔２１０に共通のエア継手２１４を１個設けてもよいし、７個の空気抜き孔２１０それぞれにエア継手２１４を設けてもよい。
【００５８】
負圧発生機２１２によって空気抜き孔２１０に負圧を発生させつつ第二電圧印加電極２０４を被測定物Ｔに接触させることで、第二電圧印加電極２０４と被測定物Ｔとの間に空気が入り込むのが抑制される。それにより、被測定物Ｔの体積抵抗率を精度良く測定することが可能となる。
【００５９】
なお、体積抵抗率の測定終了後、空気抜き孔２１０に正圧を生じさせ被測定物Ｔに向けて空気を噴き出させてもよい。それにより、被測定物Ｔと第二電圧印加電極２０４との剥離が容易となる。
【符号の説明】
【００６０】
１４ 皮膜形成樹脂溶液
１５ 皮膜形成樹脂溶液
４０ 内層
４２ 外層
４４ 高濃度導電性粒子層
４６ 低濃度導電性粒子層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリイミド前駆体と導電性粒子とが含まれる溶液を芯材の周面に塗布して第１塗膜を形成する第１塗膜形成工程と、
前記第１塗膜の残留溶媒量が各部において１０％以上２２％以下の範囲内に収まるように、前記第１塗膜を乾燥させる第１乾燥工程と、
前記第１乾燥工程において乾燥させられた第１塗膜の上にポリイミド前駆体と導電性粒子とが含まれる溶液を塗布して第２塗膜を形成する第２塗膜形成工程と、
前記第２塗膜を乾燥させる第２乾燥工程と、
前記ポリイミド前駆体がイミド化するように、前記第１乾燥工程において乾燥させられた第１塗膜および第２乾燥工程において乾燥させられた第２塗膜を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程で加熱された第１塗膜および第２塗膜を前記芯材から取り外す取外工程と、
を有する無端状ベルトの製造方法。
【請求項１】
ポリイミド前駆体と導電性粒子とが含まれる溶液を芯材の周面に塗布して第１塗膜を形成する第１塗膜形成工程と、
前記第１塗膜の残留溶媒量が各部において１０％以上２２％以下の範囲内に収まるように、前記第１塗膜を乾燥させる第１乾燥工程と、
前記第１乾燥工程において乾燥させられた第１塗膜の上にポリイミド前駆体と導電性粒子とが含まれる溶液を塗布して第２塗膜を形成する第２塗膜形成工程と、
前記第２塗膜を乾燥させる第２乾燥工程と、
前記ポリイミド前駆体がイミド化するように、前記第１乾燥工程において乾燥させられた第１塗膜および第２乾燥工程において乾燥させられた第２塗膜を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程で加熱された第１塗膜および第２塗膜を前記芯材から取り外す取外工程と、
を有する無端状ベルトの製造方法。
【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２０１３−３９７２９（Ｐ２０１３−３９７２９Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７８０５３（Ｐ２０１１−１７８０５３）
【出願日】平成２３年８月１６日（２０１１．８．１６）
【特許番号】特許第４８４４７００号（Ｐ４８４４７００）
【特許公報発行日】平成２３年１２月２８日（２０１１．１２．２８）
【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２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１６日（２０１１．８．１６）
【特許番号】特許第４８４４７００号（Ｐ４８４４７００）
【特許公報発行日】平成２３年１２月２８日（２０１１．１２．２８）
【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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