JP3922845B2

JP3922845B2 - シームレスベルトの製造方法

Info

Publication number: JP3922845B2
Application number: JP25720799A
Authority: JP
Inventors: 智小田嶋; 利行川口; 登代次日比
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2019-09-10
Also published as: JP2001079862A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真式の複写機やレーザプリンタ等に使用されるシームレスベルトに関し、より詳しくは、中間転写用、用紙搬送用、現像用、あるいは定着用のシームレスベルトの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、厚いシームレスベルトを製造する場合には、図示しないが、先ず、円筒形で片持ちの金型を低速回転させ、この金型内に進退動可能な供給装置のノズルを進出させ、このノズルから高分子材料溶液を回転する金型の内周面一端部から他端部にかけて２ｋｇｆ／ｃｍ²以上の圧力で噴射塗布してレベリングし、材料を乾燥させてシームレスベルトを遠心成形する。そして、シームレスベルトを加熱、冷却し、その後、シームレスベルトを所定の長さとして完成させるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の厚いシームレスベルトの製造方法は、以上のように金型の内周面一端部から他端部にかけて高分子材料溶液を高い圧力で供給して飛翔塗布するので、金型への接触時に高分子材料溶液の波打ち飛散を生じ、この結果、シームレスベルトの肉厚が不均一化してしまうという大きな問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、金型内で高分子材料溶液が波打ったり、表面に風紋状の模様が生じるのを抑制防止し、厚さ５０μｍ以上、特には８０μｍ以上、通常１ｍｍ以下の厚いシームレスベルトの肉厚の均一化を図ることのできるシームレスベルトの製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明においては上記課題を達成するため、高分子材料溶液を円筒形で横長の金型に供給してシームレスベルトを成形する製造方法であって、
金型の両端部にそれぞれ着脱自在に嵌め合わされるリング形を呈した一対の蓋と、各蓋の外周面下部一側を接触支持する複数の駆動輪と、各蓋の外周面下部他側を接触支持し、金型の回転に伴い回転する複数の従動輪とを含み、
複数の駆動輪に対して複数の従動輪を水平横方向にスライド可能とするとともに、複数の駆動輪と従動輪の外周面を、３０°Ｈｓ〜９０°Ｈｓの硬度を有する耐熱性の弾性エラストマーでそれぞれ被覆し、
金型を回転させてその周囲から加熱し、粘度の高い線条の高分子材料溶液を金型内の長手方向一端部から他端部にかけて連続的に吐き出して金型の内周面に均一にレベリングし、金型の加熱を継続してシームレスベルトを遠心成形することを特徴としている。
【０００６】
本発明によれば、材料溶液を飛び散らせるのではなく、吐出ノズルから高分子材料溶液を連続して垂れ落とし、安定した状態で塗布するので、金型内で高分子材料溶液が波打ち飛散したり、シームレスベルトの肉厚が不均一化するのを抑制あるいは防止することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明すると、本実施形態におけるシームレスベルトの製造方法は、図１に示すように、供給装置１の吐出ノズル２から高分子材料溶液４を成形装置６の金型７内の長手方向一端部から他端部にかけて所定の吐出圧力で連続して垂らしながら吐出塗布するようにしている。
【０００８】
供給装置１は、図１に示すように、細長い吐出ノズル２を水平に備えた各種のポンプ３と、このポンプ３に高分子材料溶液４を供給するホッパ５とから構成されている。そして、図示しない歯車機構やベルト機構の駆動に基づき、矢印で示すように金型７の軸方向に対して進退動し、吐出ノズル２の先端部から２０〜３０ｍｍ離れた金型７の内周面に粘度の高い(常温時で１ポイズ以上、１００ポイズ以下)液状の高分子材料溶液４を筋状、線条に連続して垂らしながら塗布する。
【０００９】
高分子材料溶液４は、ＮＭＰ等の各種溶剤にＰＥＳやＰＥＴ等の高分子材料を溶解させ、カーボン等を配合等させたものである。高分子材料としては、これらの他にも、ＰＢＴ、ＰＥＮ等のポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素樹脂、ポリサルフォン、ポリカーボネート、アラミド樹脂、又はポリエーテルエーテルケトン等があげられるが、これらの中でも耐熱性、抗張力、耐クリープ特性に優れるＰＡＩやＰＥＳが好ましい。高分子材料は、熱可塑性や熱硬化性のいずれでも良く、実施する製造方法により適当なものを選択することができる。
【００１０】
成形装置６は、図２や図３に示すように、シームレスベルト２０を遠心成形する金型７と、この金型７を回転させる駆動装置８と、この駆動装置８に対して接離可能な従動装置９とから構成されている。金型７は、各種金属を使用して横長の円筒形に形成され、シームレスベルト２０を容易に脱型できるよう内周面に滑らかな鏡面加工、フッ素加工、あるいはシリコーン樹脂加工等が施されるとともに、外周面には図示しないつや消しの黒色が塗布されており、この黒色が外部ヒータからの熱を効率的に吸収する。金型７の両端部には高分子材料溶液４の漏洩を防止するリング形の蓋１０がそれぞれ着脱自在に嵌合され、蓋１０の中心部には高分子材料溶液４用の注入孔が設けられている。
【００１１】
駆動装置８は、各種のモータ１１と、このモータ１１の駆動で回転する駆動軸１２と、この駆動軸１２に嵌着される複数の駆動輪１３と、各駆動輪１３の外周面に覆着され、蓋１０の外周面下部を接触担持して制振機能を発揮する耐熱耐久性で円筒形の弾性エラストマー１４とから構成されている。弾性エラストマー１４は、例えば耐油性、耐溶剤性、耐薬品性、耐候性、耐熱性等に優れるシリコーンゴム、クロロプレンゴム、又はフッ素ゴム等からなり、９０°Ｈｓ以下、好ましくは３０°Ｈｓ〜９０°Ｈｓの硬度を有している。これは、３０°Ｈｓ未満だと圧縮永久歪み特性が悪化し、９０°Ｈｓを超えると制振性が乏しくなるからである。
【００１２】
従動装置９は、図２に示すように、駆動軸１２に対して水平横方向にスライドするフリーの従動軸１５と、この従動軸１５に嵌着される複数の従動輪１６と、各従動輪１６の外周面に覆着され、蓋１０の外周面下部を接触担持して制振機能を発揮する耐熱耐久性で円筒形の弾性エラストマー１４Ａとから構成されている。弾性エラストマー１４Ａについては、駆動装置８の弾性エラストマー１４と同様であるので説明を省略する。
【００１３】
次に、シームレスベルト２０の具体的な製造方法を説明すると、先ず、駆動装置８を駆動して水平状態の金型７を高速(例えば、９００〜１，０００ｒｐｍ)で回転させるとともに、この金型７を外部ヒータで所定の温度(特に制約はないが、７０℃〜１００℃程度)に加熱し、供給装置１を回転する金型７に対し適宜進退動させて金型７の内周面一端部から他端部にかけて高分子材料溶液４を０．５ｋｇｆ／ｃｍ²以下の吐出圧力で吐出ノズル２の先端部から連続して垂下させながら徐々に吐出塗布(吐出量は、例えば１０秒で５０ｇ〜５００ｇから選択された範囲)し、金型７の内周面に高分子材料溶液４を均一にレベリングする。
【００１４】
吐出圧力が０．５ｋｇｆ／ｃｍ²以下なのは、０．５ｋｇｆ／ｃｍ²を超えると、波打ちが生じ始め、しかも、高分子材料溶液４の粘度にもよるが、おおよそ０．８ｋｇｆ／ｃｍ²を超えると、飛散を招くからである。こうして高分子材料溶液４を完全にレベリングしたら、金型７を外部ヒータで周囲から継続加熱して高分子材料溶液４の粘度低減や溶剤の蒸発を促進する。
【００１５】
金型７を所定時間加熱したら、成形装置６を停止させて金型７を取り外し、金型７を乾燥機にセットして残留溶剤を蒸発・乾燥させ、乾燥機から金型７を取り外して室温で空冷する。すると、金型７と遠心成形されたシームレスベルト２０の熱膨張差により、金型７の内周面からシームレスベルト２０が自然に剥離する。金型７とシームレスベルト２０とが強く密着して離れない場合には、シームレスベルト２０の端部から徐々に剥がせば、金型７からシームレスベルト２０を脱型することができる。そしてその後、シームレスベルト２０の両端部をそれぞれ所定の長さで切断すれば、可撓性を有する円筒形で厚肉のシームレスベルト２０を得ることができる。
【００１６】
上記方法によれば、高粘度の高分子材料溶液４を吐出ノズル２の先端部から連続して吐出塗布するので、金型７内で高分子材料溶液４が波打ったり、得られるシームレスベルト２０の表面に風紋状の模様が生じるのをきわめて有効に抑制防止し、シームレスベルト２０の肉厚を著しく均一化することができる。したがって、厚さ５０μｍ以上、特には８０μｍ以上、通常１ｍｍ以下の高精度の厚いシームレスベルト２０を短時間に好適に製造することができる。また、不安定な片持ちではなく、駆動装置８と従動装置９とで金型７を安定状態に搭載するので、小径のみならず、２００ｍｍ以上の大径のシームレスベルト２０をも容易に遠心成形することが可能となる。また、低速回転ではなく、高速回転中の金型７に高分子材料溶液４を塗布するので、迅速なレベリングが非常に容易になる。
【００１７】
また、駆動装置８の駆動輪１３のみで金型７を回転させ、従動輪１６を従わせて回転させるので、駆動輪１３と従動輪１６との間に速度差の発生することがなく、簡易な構成で金型７の上下動や微小なスリップをきわめて有効に防止することができる。さらに、駆動装置８に対して従動装置９が図２の矢印方向に接近又は離隔するので、金型７のメンテナンスや交換の便宜を図ったり、異なる使用の金型７に簡単に対処することが期待できる。さらにまた、弾性エラストマー１４・１４Ａが耐熱性に優れるので、金型７を加熱しても、長時間の連続使用が大いに期待できる。
【００１８】
なお、上記実施形態では駆動装置８と従動装置９とを使用したが、従動装置９を省略し、一対の駆動装置８を使用することもできる。また、駆動装置８に対して従動装置９を接離可能としたが、従動装置９に対して駆動装置８を接離可能としたり、駆動装置８と従動装置９とを相互に接離可能としても良い。また、蓋１０の外周面下部に駆動輪１３や従動輪１６の弾性エラストマー１４・１４Ａを接触させたが、金型７の外周面下部に駆動輪１３や従動輪１６の弾性エラストマー１４・１４Ａを接触させても良い。また、シームレスベルト２０は、半導電性でも良いし、そうでなくても良い。さらに、高分子材料溶液４を完全にレベリングした後、高速回転する金型７を乾燥時に低速回転(例えば、２００〜２５０ｒｐｍ)させて溶剤を遠心力から解放し、排出するようにすれば、乾燥時間を短縮し、シームレスベルト２０の肉厚をさらに均一化することができる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明に係るシームレスベルトの製造方法の高分子材料溶液、実施例、比較例、及び評価について順次説明する。
高分子材料溶液の調整
先ず、トリメリット酸無水物と４，４′−ジアミノジフェニルメタンとの当量をジメチルアセトアミドに溶解し、加熱反応して固形分濃度(実質的全閉環のポリアミドイミド)２８重量％の芳香族ポリアミドイミドを調整した。これにジメチルアセトアミドを加え、固形分濃度１５重量％、固形分の比重１．２のポリアミドイミド溶液を得た。
次いで、カーボンフィラーとして、ジメチルアセトアミドにキャボット製「ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋＭＯＮＡＲＣＨ１２０」を１５重量％となるよう混合した。そして、ビーズミルで１時間分散処理したカーボンフィラー混合液をポリアミドイミド溶液１００重量部に対し、カーボンフィラー混合液を２０重量部加え、ビーズミルで１時間混合処理してポリアミドイミド−カーボンブラック混合溶液を得た。
【００２０】
実施例
先ず、金型(内径２００ｍｍ、外径２２０ｍｍ、長さ４００ｍｍ)７に蓋(内径１７０ｍｍ、外径２２０ｍｍ)１０を嵌合し、この金型７を成形装置６に搭載支持させた。こうして金型７を搭載したら、駆動装置８を駆動して水平の金型７を１，０００ｒｐｍの高速で回転させ、供給装置１を回転する金型７に対し適宜移動させて金型７の内周面一端部から他端部にかけてポリアミドイミド−カーボンブラック混合溶液からなる高分子材料溶液４を吐出ノズル(φ５ｍｍ)２の先端部から吐出圧力０．１ｋｇｆ／ｃｍ²で連続して垂下させながら吐出塗布し、金型７の内周面に高分子材料溶液４を均一にレベリングした。この場合の高分子材料溶液４の供給量は２１５ｇである。
【００２１】
次いで、熱風温風機により金型７の雰囲気温度を８０℃に維持し、高分子材料溶液４の粘度低減や溶剤の蒸発を促進させた。８０℃の雰囲気温度を３０分保ったら、成形装置６を停止させて金型７を取り外し、金型７を１８０℃のオーブンにセットして残留溶剤を蒸発・乾燥させ、４５分後にオーブンから金型７を取り外して室温で空冷した。そして、金型７とシームレスベルト２０の熱膨張差を利用して金型７の内周面からシームレスベルト２０を剥離し、幅２６０ｍｍにカットして厚さ約１００μｍのシームレスベルト２０を得た。
【００２２】
比較例
先ず、実施例と同様の金型７に同様の蓋１０をセットし、この金型７を成形装置６に搭載支持させた。金型７を搭載したら、駆動装置８を駆動して水平の金型７を１，０００ｒｐｍの高速で回転させ、供給装置１を回転する金型７に対し適宜移動させて金型７の内周面一端部から他端部にかけてポリアミドイミド−カーボンブラック混合溶液からなる高分子材料溶液４を吐出ノズル(φ０．２ｍｍ)２の先端部から吐出圧力２．０ｋｇｆ／ｃｍ²で連続して飛翔させながら吐出塗布し、金型７の内周面に高分子材料溶液４をレベリングした。この場合の高分子材料溶液４の供給量は２１５ｇである。
【００２３】
次いで、熱風温風機により金型７の雰囲気温度を８０℃に保ち、高分子材料溶液４の粘度低減や溶剤の蒸発を促進させた。８０℃の雰囲気温度を３０分保ったら、成形装置６を停止させて金型７を取り外し、金型７を１８０℃のオーブンにセットして残留溶剤を蒸発・乾燥させ、４５分後にオーブンから金型７を取り外して室温で冷却した。そして、金型７とシームレスベルト２０の熱膨張差を利用して金型７の内周面からシームレスベルト２０を剥離し、幅２６０ｍｍにカットして厚さ約１００μｍのシームレスベルト２０を得た。
【００２４】
評価
実施例で得られたシームレスベルト２０の周壁の厚さを縦横１０ｍｍ間隔で測定したところ、シームレスベルト２０の周壁の厚さの平均値は１００．１μｍ、最小値は９８．６μｍ、最大値は１０１．３μｍであった。また、外観上の欠点も認められなかった。
これに対し、比較例で得られたシームレスベルト２０の周壁の厚さを縦横１０ｍｍ間隔で計測したところ、シームレスベルト２０の周壁の厚さの平均値は９９．７μｍ、最小値は９５．２μｍ、最大値は１１０．３μｍであり、大きなばらつきが確認された。さらに、シームレスベルト２０の内周面に、高分子材料溶液４の飛び散りに起因すると見られる凸部が無数に認められた。
【００２５】
以上のように本発明によれば、金型内に高分子材料溶液を単に塗布するのではなく、高粘度の高分子材料溶液を線条に連続して吐出塗布するので、金型内で高分子材料溶液が波打ったり、表面に風紋状の模様が生じるのを抑制防止し、厚さ５０μｍ以上、特に８０μｍ以上、通常１ｍｍ以下の厚いシームレスベルトの肉厚の均一化を図ることができるという効果がある。また、各輪を被覆する弾性エラストマーの硬度が３０°Ｈｓ〜９０°Ｈｓの範囲なので、圧縮永久歪み特性が悪化したり、制振性が乏しくなるのを抑制することができる。
また、不安定な片持ちではなく、駆動輪と従動輪とで金型を安定状態に搭載するので、小径のみならず、２００ｍｍ以上の大径のシームレスベルトをも容易に遠心成形することができる。また、駆動輪のみで金型を回転させ、従動輪を従わせて回転させるので、駆動輪と従動輪との間に速度差の発生することがなく、簡易な構成で金型の上下動や微小なスリップを有効に防止することができる。さらに、駆動輪に対して従動輪が接近又は離隔するので、金型のメンテナンスや交換の便宜を図ったり、異なる仕様の金型に簡単に対処することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシームレスベルトの製造方法の実施形態を示す部分断面説明図である。
【図２】本発明に係るシームレスベルトの製造方法の実施形態における金型を示す正面説明図である。
【図３】図２の金型の側面説明図である。
【符号の説明】
１供給装置
２吐出ノズル
３ポンプ
４高分子材料溶液
６成形装置
７金型
８駆動装置
９従動装置
１０蓋
２０シームレスベルト

Claims

高分子材料溶液を円筒形で横長の金型に供給してシームレスベルトを成形するシームレスベルトの製造方法であって、
金型の両端部にそれぞれ着脱自在に嵌め合わされるリング形を呈した一対の蓋と、各蓋の外周面下部一側を接触支持する複数の駆動輪と、各蓋の外周面下部他側を接触支持し、金型の回転に伴い回転する複数の従動輪とを含み、
複数の駆動輪に対して複数の従動輪を水平横方向にスライド可能とするとともに、複数の駆動輪と従動輪の外周面を、３０°Ｈｓ〜９０°Ｈｓの硬度を有する耐熱性の弾性エラストマーでそれぞれ被覆し、
金型を回転させてその周囲から加熱し、粘度の高い線条の高分子材料溶液を金型内の長手方向一端部から他端部にかけて連続的に吐き出して金型の内周面に均一にレベリングし、金型の加熱を継続してシームレスベルトを遠心成形することを特徴とするシームレスベルトの製造方法。