(57)【要約】【課題】  リングコートにおいてフィラーの多い材料における塗布層の周方向のフィラー濃度ムラを抑制する。【解決手段】  リング塗布ヘッドの円周状の液分配室への液供給口が周方向において等間隔に複数個流入され、かつ該液供給口までの流路はリング塗布ヘッド内においてトーナメント方式で分流するよう設けの塗布液の流れを改善し、塗布液滞留部分を減らす。【選択図】  図１
2006106571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状基材表面の全周を同軸円筒状に取り囲み、該円筒状基材表面に対して所定の間隔をなす距離に全周に開口された吐出口と塗布液を周方向に分配するために円周溝状として設けられた液分配室と、該液分配室内の液圧を所望圧だけ上昇させ、周方向に流動する力を与える液絞り流路とで構成される円筒状の塗布ヘッド(リング塗布ヘッド)を用い該円筒状部材とリング塗布ヘッドとを所定の速度で相対移動させ、円筒状基材表面に所望の塗布膜厚に応じて全周均一に塗布液を供給して円筒状基材表面に塗布する塗布装置において、液分配室への液供給口が該液分配室の上流側に周方向に等間隔に複数個形成され、かつ該液供給口までの流路はリング塗布ヘッド内においてトーナメント方式で分流するよう設けられたことを特徴とするリング塗布装置。
【請求項２】
円筒状基材表面の全周を同軸円筒状に取り囲み、該円筒状基材表面に対して所定の間隔をなす距離に全周に開口された吐出口と塗布液を周方向に分配するために円周溝状として設けられた液分配室と、該液分配室内の液圧を所望圧だけ上昇させ、周方向に流動する力を与える液絞り流路とで構成される円筒状の塗布ヘッド(リング塗布ヘッド)を用い該円筒状部材とリング塗布ヘッドとを所定の速度で相対移動させ、円筒状基材表面に所望の塗布膜厚に応じて全周均一に塗布液を供給して円筒状基材表面に塗布する塗布装置において、液分配室への液供給口が該液分配室の上流側に設けられかつ円周溝状の液分配室の溝幅、液供給口間隔となるよう周方向に等間隔に複数個形成されたことを特徴とするリング塗布装置。
【請求項３】
液分配室への液供給口が円周溝状の液分配室の溝幅＞液供給口間隔となるよう周方向に等間隔に複数個形成されたことを特徴とする請求項１に記載のリング塗布装置。
【請求項４】
塗布液の液粘度が50Pa・s以上1500Pa・s以下でフィラーの配合量が10vol%以上70vol%以下である塗布液を特請求項１〜3に記載の装置により塗布するリング塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やファクシミリ等のＯＡ機器において定着、加圧、帯電、転写、現像等に使用される円筒および円柱体形状部材の製造装置および方法に係わり、詳細には、特にその層構成として少なくとも１層の弾性層を有する電子写真用トナー画像形成装置の弾性層を部材の表面に直接かつ良好で均一に塗布する塗布装置および塗布方法に関するものであるが、これに限定される物ではない。
【背景技術】
【０００２】
塗布液の粘度や塗布膜の膜厚による塗布工程の制限を除去し、より容易な装置で円筒体形状部材の表面に塗布液を直接塗布して良好かつ均一な塗工膜を形成することのできる装置および手法としては、円筒体の外径と略等しい内径を有するリング形状の塗工ヘッドを用意し、前記円筒体を前記塗工ヘッドの内側に同軸上に配置させ、前記塗工ヘッドの内周面と前記円筒体の間の隙間に前記塗布液を供給し、前記円筒体に対して前記塗工ヘッドを前記円筒体の軸方向に該軸線と同軸に相対移動させ、円筒体表面に所望の塗布膜厚に応じて全周均一に塗布液を供給して円筒状基材表面に塗布する塗布装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照）
しかしながら、フィラーの配合量が多いような塗布液の塗布においては、液流れのせん断力によりフィラーの分離が発生しやすく、分離したフィラーがリング塗布ヘッドの液流れの遅い部分に堆積しそこからフィラーが流れ出すことにより円筒体円周方向にフィラー濃度ムラが発生し塗布層の硬度・熱伝導・抵抗等の物性的なムラとなってしまう。またひどい場合には塗布層の厚みムラとなってしまうこともある。とくにリング塗布ヘッドの塗布液を周方向に分配するために円周溝状として設けられた液分配室への液供給口がリング塗布ヘッド側面からの１箇所である場合は、液分配室の液供給口と反対側にフィラーの堆積が徐々に進展し、その部分からフィラーが流れ出す事によって円筒上で軸方向にスジ状にフィラー濃度の濃い部分が発生してしまう場合がある。
【０００３】
環状ダイを用いた樹脂の押出し成形の分野においては、一箇所から注入された樹脂が２つに分岐されかつ分岐されたそれぞれの流路は分岐点より見てダイ軸方向に対して対称となるように配置され、その回数は１回もしくは複数回行われ前記周面上に等間隔に分布されるように位置させるいわゆるトーナメント方式での分流を用いて、注入口からの流路長と流路形状を同じにすることでどの流路を通っても流路抵抗を同じにし、螺旋状のマニホールド入り口につなげることでダイ吐出口での周方向の単位幅当たりの樹脂流量を容易に均一にする方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照）
ただ、螺旋状のマニホールドを用いると液流れによるせん断が長くフィラーの分離が発生しやすくなることがあり部分的な詰まりも発生する。このためせん断は吐出口直前に短くかけるほうが良い。また、トーナメント方式だけであるとトーナメント流路出口のそれぞれの流速は同じになるがトーナメント流路出口間に流れの滞る部分が発生し、その部分にフィラーが堆積してしまうという課題があった。
【特許文献１】特開２００３−１９０８７０号公報（第９頁、図７）
【特許文献２】特開昭５４−４５３６９号公報（第６頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記の問題を解決する為になされたものであり、リング塗布ヘッド内の塗布液の流れを改善し、滞留部分を減らすことによりフィラーの配合量の多い材料においてもフィラー濃度ムラを抑制できる塗布装置および塗布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】
【０００５】
本発明は、以下に示す構成を有するリング塗布装置および塗布方法である。
【０００６】
上記目的を達成するための本出願に係る第１の発明は、円筒状基材表面の全周を同軸円筒状に取り囲み、該円筒状基材表面に対して所定の間隔をなす距離に全周に開口された吐出口と塗布液を周方向に分配するために円周溝状として設けられた液分配室と、該液分配室内の液圧を所望圧だけ上昇させ、周方向に流動する力を与える液絞り流路とで構成される円筒状の塗布ヘッド(リング塗布ヘッド)を用い該円筒状部材とリング塗布ヘッドとを所定の速度で相対移動させ、円筒状基材表面に所望の塗布膜厚に応じて全周均一に塗布液を供給して円筒状基材表面に塗布する塗布装置において、液分配室への液供給口が該液分配室の上流側に周方向に等間隔に複数個形成され、かつ該液供給口までの流路はリング塗布ヘッド内においてトーナメント方式で分流するよう設けられたことを特徴とする。
【０００７】
上記目的を達成するための本出願に係る第２の発明は、円筒状基材表面の全周を同軸円筒状に取り囲み、該円筒状基材表面に対して所定の間隔をなす距離に全周に開口された吐出口と塗布液を周方向に分配するために円周溝状として設けられた液分配室と、該液分配室内の液圧を所望圧だけ上昇させ、周方向に流動する力を与える液絞り流路とで構成される円筒状の塗布ヘッド(リング塗布ヘッド)を用い該円筒状部材とリング塗布ヘッドとを所定の速度で相対移動させ、円筒状表面に所望の塗布膜厚に応じて全周均一に塗布液を供給して円筒状基材表面に塗布する塗布装置において、液分配室への液供給口が該液分配室の上流側に設けられかつ円周溝状の液分配室の溝幅＞液供給口間隔となるよう周方向に等間隔に複数個形成されたことを特徴とする。
【０００８】
上記目的を達成するための本出願に係る第３の発明は、第１の発明において液分配室への液供給口が円周溝状の液分配室の溝幅＞液供給口間隔となるよう周方向に等間隔に複数個形成されたことを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するための本出願に係る第４の発明は、塗布液の液粘度が50Pa・s以上1500Pa・s以下でフィラーの配合量が10vol%以上70vol%以下である塗布液を第１から第３の発明の装置により塗布することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の手法を用いれば、リング塗布ヘッド内の塗布液の流れを改善し、滞留部分を減らすことによりフィラーの配合量の多い材料においてもフィラー濃度ムラを抑制できる塗布装置および塗布方法を提供することが出来る。
【００１１】
詳細には、即ち、円筒状基材表面の全周を同軸円筒状に取り囲み、該円筒状基材表面に対して所定の間隔をなす距離に全周に開口された吐出口と塗布液を周方向に分配するために円周溝状として設けられた液分配室と、該液分配室内の液圧を所望圧だけ上昇させ、周方向に流動する力を与える液絞り流路とで構成される円筒状の塗布ヘッド(リング塗布ヘッド)において、該液分配室への液供給口を該液分配室の上流側に周方向に等間隔に複数個形成され、かつ該液供給口までの流路はリング塗布ヘッド内においてトーナメント方式で分流するよう設けることにより、リング塗布ヘッドへの液注入口より該液供給口までの流路は流路長と流路形状を同じになる為どの流路を通っても流路抵抗を同じにすることができ該液分配室への塗布液の供給速度はどの部分も同じになる。ここでトーナメント方式とは一箇所から注入された樹脂が２つに分岐されかつ分岐されたそれぞれの流路は分岐点より見て塗布ヘッド軸方向に対して対称となるように配置され、その回数は１回もしくは複数回行われ前記周面上に等間隔に分布されるように位置させる流路構成を言う。また該液分配室は液圧を所望圧だけ上昇させ、周方向に流動する力を与える構造となっている為、該液供給口間隔の該液分配室内の塗布液の流れも改善し、滞留部分を減らすことができる。また強いせん断は吐出口前の液絞り流路でのみかかる為フィラーの分離が発生しにくい。
【００１２】
また、液分配室への液供給口が該液分配室の上流側に設けられかつ円周溝状の液分配室の溝幅＞液供給口間隔となるよう周方向に等間隔に複数個形成することでも該液分配室内の塗布液の流れを改善し滞留部分を減らすことができる。
【００１３】
さらに、液分配室への液供給口が該液分配室の上流側に設けられかつ円周溝状の液分配室の溝幅＞液供給口間隔となるよう周方向に等間隔に複数個形成されかつ、該液供給口までの流路はリング塗布ヘッド内においてトーナメント方式で分流するよう設けることにより該液分配室内の塗布液の流れをより改善し滞留部分を減らすことができる。
【００１４】
またこのようなリング塗布ヘッドを用いた装置をもちいることにより塗布液の液粘度が50Pa・s以上1500Pa・s以下でフィラーの配合量が10vol%以上70vol%以下である塗布液をフィラー濃度ムラを抑制し塗布層の硬度・熱伝導・抵抗等の物性的なムラのない塗布層を形成できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図2にリング塗布装置の全体構成図を示す。
【００１６】
リング塗布装置は、リング塗布ヘッド21に対して垂直把持された円筒基材22が同軸調芯された状態で配置され、リング塗布ヘッド21と円筒基材22が相対的に任意の速度・移動量で可動するように構成されている。移動方向は縦置き（上下方向）、横置き（左右方向）どちらでも良い。今回は横置きの装置構成図で説明する。尚、リング塗布ヘッド21と円筒基材22が相対移動する構成であれば、円筒基材22、リング塗布ヘッド21のいずれが可動する機構であってもよい。
【００１７】
塗布液10は、供給容器23から、定量供給型ポンプ24により任意の流速・流量で、１つ以上の経路25によりリング塗布ヘッド21に供給され、円筒基材22表面に塗布される。
【実施例１】
【００１８】
図１に本発明のリング塗布ヘッド11の断面模式図およびトーナメント方式の流路の展開図を示す。リング塗布ヘッド11はステンレス製であり容易性ならびに分解清掃の容易性のため３つのパーツからなっている。１つはその外周面に塗布液10の流路（本実施例ではトーナメント方式の流路16）と液分配室12としての溝ならびに、該液分配室12内の液圧を所望圧だけ上昇させ、周方向に流動する力を与える液絞り流路13を外側に勘合される外リング03内面との間で形成する内リング01である。該内リング01上面との隙間で該円筒状基材表面に対して所定の間隔をなす距離に全周に開口された吐出口14を形成する上リング02、および上記外リングの３パーツからなる。外リング03側面に設けられた注入口15から図２に記載のような装置で導入された塗布液10は内リング01外周面に設けられたトーナメント方式の流路16により第一分岐点161で２分割され、さらにおのおの第二分岐点162で２分割され、さらにおのおの第三分岐点163で２分割され、計８分割されて該液分配室12内に周方向に等間隔に流入する。該液分配室12内では液絞り流路13により吐出方向においては絞られ該液分配室12内の液圧を所望圧だけ上昇させ、周方向に流動する。その後吐出口14より周方向に均一に吐出される。該液分配室12内に周方向に８分割で等間隔にトーナメント方式の流路16により等しい流量に分岐された塗布液10を流すことにより、塗布液10の流れが改善され、滞留部分が減った。円周溝状の液分配室12の溝幅は8ｍｍ＜液供給口17間隔は約10ｍｍとなっている。
【００１９】
本実施例の塗布装置を用いて、外径φ４５ｍｍ、長さが３００ｍｍのアルミ芯金09に塗布液10としては、フィラー18が30vol％配合された液粘度が300Pa・sのＬＴＶ（低温硬化型）シリコーンゴム材料を用いて500μｍの厚みで塗布した。塗布速度は10ｍｍ/sである。塗布液10の液粘度は室温でＢ型粘度計によって測定した。塗布後200℃20分加熱架橋した後観察すると塗布層の厚みムラ、フィラー濃度ムラおよび硬度・熱伝導のムラは見られなかった。またリング塗布ヘッド11の液分配室12内にもフィラー18の堆積はなかった。
【００２０】
（比較例１）
図５に比較例として使用したリング塗布ヘッド51の断面模式図を示す。
【００２１】
実施例１と同様に塗布を行ったところ注入口55の反対側に塗布層のフィラー濃度の濃いスジ部分が発生してしまい、硬度も上昇していた。またリング塗布ヘッドの液分配室52内にもフィラー18の堆積が認められた。
【実施例２】
【００２２】
実施例１のリング塗布ヘッド11を用い同様のアルミ芯金09に塗布液としては、フィラー18が68vol％配合された液粘度が1400Pa・sのＬＴＶ（低温硬化型）シリコーンゴム材料を用いて500μｍの厚みで塗布した。塗布速度は10ｍｍ/sである。塗布液10の液粘度は室温でＢ型粘度計によって測定した。塗布後200℃20分加熱架橋した後観察すると塗布層の厚みムラ、フィラー濃度ムラおよび硬度・熱伝導のムラは見られなかった。ただしリング塗布ヘッド11の液分配室12内には液供給口17間に吐出されない低程度の若干のフィラー18の堆積が確認できた。
【実施例３】
【００２３】
図３に実施例３のリング塗布ヘッド31の流路の展開図を示す。
【００２４】
実施例１と同様に３つのパーツからなるリング塗布ヘッド31の外リング03側面に設けられた注入口35から実施例1と同様に導入された塗布液10は内リング01外周面に設けられた分割流路36で16分割されて円周溝状の液分配室32の溝幅＞液供給口37間隔となるよう周方向に等間隔に流入する。16分割の為、円周溝状の液分配32室の溝幅8ｍｍ＞液供給口37間隔約5ｍｍとなっている。該液分配室32内では液絞り流路33により吐出方向においては絞られ該液分配室32内の液圧を所望圧だけ上昇させ、周方向に流動する。その後吐出口34より周方向に均一に吐出される。
【００２５】
液分配室32の溝幅＞液供給口37間隔となっている為液供給口37間での塗布液の滞留が起きづらくフィラーが堆積しない。
【００２６】
本実施例のリング塗布ヘッド31を用い同様のアルミ芯金09に塗布液としては、フィラー18が68vol％配合された液粘度が1400Pa・sのＬＴＶ（低温硬化型）シリコーンゴム材料を用いて500μｍの厚みで塗布した。塗布液10の液粘度は室温でＢ型粘度計によって測定した。塗布後200℃20分加熱架橋した。塗布速度は5ｍｍ/sでの塗布では観察すると塗布層の厚みムラ、フィラー濃度ムラおよび硬度・熱伝導のムラは見られなかった。またリング塗布ヘッド31の液分配室32内にもフィラー18の堆積はなかった。
【実施例４】
【００２７】
実施例３と同様に塗布速度は10ｍｍ/sでの塗布では塗布層のフィラー濃度ムラおよび硬度・熱伝導のムラは見られず、またリング塗布ヘッド31の液分配室32内にもフィラーの堆積はなかった。ただ流路36長違いによる軸位置調整で修正できる程度の若干の塗布層の厚みムラが見られた。
【実施例５】
【００２８】
図４に実施例５のリング塗布ヘッド41の流路の展開図を示す。
【００２９】
外リング03側面に設けられた注入口45から図２に記載のような装置で導入された塗布液10は内リング01外周面に設けられたトーナメント方式の流路46により第一分岐点461で２分割され、さらにおのおの第二分岐点462で２分割され、さらにおのおの第三分岐点463で２分割され、さらにおのおの第四分岐点464で２分割され計１６分割されて該液分配室42内に周方向に等間隔に流入する。１６分割の為、円周溝状の液分配42室の溝幅8ｍｍ＞液供給口47間隔約5ｍｍとなっている。
【００３０】
該液分配室42内では液絞り流路43により吐出方向においては絞られ該液分配室42内の液圧を所望圧だけ上昇させ、周方向に流動する。その後吐出口44より周方向に均一に吐出される。該液分配室42内に周方向に１６分割で等間隔にトーナメント方式の流路46により等しい流量に分岐された塗布液10を流しかつ液分配室42の溝幅＞液供給口47間隔となっている為液供給口47間での塗布液10の滞留が起きづらくフィラー18が堆積しないことにより、塗布液10の流れが改善され、滞留部分が減った。
【００３１】
本実施例の塗布装置を用いて、外径φ４５ｍｍ、長さが３００ｍｍのアルミ芯金09に塗布液としては、フィラー18が68vol％配合された液粘度が1400Pa・sのＬＴＶ（低温硬化型）シリコーンゴム材料を用いて500μｍの厚みで塗布した。塗布速度は10ｍｍ/sである。塗布液10の液粘度は室温でＢ型粘度計によって測定した。塗布後200℃20分加熱架橋した後観察すると塗布層の厚みムラ、フィラー濃度ムラおよび硬度・熱伝導のムラは見られなかった。またリング塗布ヘッド41の液分配室42内にもフィラー18の堆積はなかった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例1のリング塗布ヘッドの断面模式図、およびトーナメント方式の流路の展開図。
【図２】リング塗布装置の全体構成図（横置き）。
【図３】実施例3のリング塗布ヘッドの流路の展開図。
【図４】実施例5のリング塗布ヘッドの流路の展開図。
【図５】比較例1のリング塗布ヘッドの断面模式図。
【符号の説明】
【００３３】
01  内リング
02  上リング
03  外リング
09  アルミ芯金
10  塗布液
11  リング塗布ヘッド
12  液分配室
13  液絞り流路
14  吐出口
15  注入口
16  流路（トーナメント方式）
161  第一分岐点
162  第二分岐点
163  第三分岐点
17  液供給口
31  リング塗布ヘッド
32  液分配室
33  液絞り流路
34  吐出口
35  注入口
36  分割流路
37  液供給口
41  リング塗布ヘッド
42  液分配室
43  液絞り流路
44  吐出口
45  注入口
46  流路（トーナメント方式）
461  第一分岐点
462  第二分岐点
463  第三分岐点
464  第四分岐点
47  液供給口
18  フィラー
21  リング塗布ヘッド
22  円筒基材
23  供給容器
24  定量供給型ポンプ
25  液供給配管
51  リング塗布ヘッド
52  液分配室
53  液絞り流路
54  吐出口
55  注入口
【図１】
2006106571.tif 000003
【図２】
2006106571.tif 000004
【図３】
2006106571.tif 000005
【図４】
2006106571.tif 000006
【図５】
2006106571.tif 000007