(57)【要約】【課題】耐久性の高い粉体吹き付け装置を提供する。【解決手段】粉体を噴出する開口部２４と開口部２４に至る粉体流路２０を形成しているノズル２２と、開口部２４から噴出する粉体を放射状に拡散させる湾曲壁面を有する整流部３４とを備え、開口部２４の中央に整流部３４を支持している上流側支持ピン１０及び下流側支持ピン３０の表面がウレタンの弾性体カバー１２で被覆されている。ウレタンエラストマ等の弾性体はアルミナなどの粉体が衝突しても摩耗しにくいため、粉体吹き付け装置の耐久性を向上させることができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を噴出する開口部と前記開口部に至る流路を形成している本体と、
前記流路を流通する粉体が衝突する衝突部であって、表面が弾性体で被覆されている衝突部と、
を備えることを特徴とする粉体吹き付け装置。
【請求項２】
前記弾性体はウレタンエラストマであることを特徴とする請求項１に記載の粉体吹き付け装置。
【請求項３】
前記開口部の近傍に設けられ前記開口部から噴出する粉体を荷電するコロナ電極と、
前記開口部から噴出する粉体を放射状に拡散させる湾曲壁面を有する整流部とをさらに備え、
前記衝突部は、前記開口部の中央に前記整流部を支持していることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体吹き付け装置。
【請求項４】
芯材の外周壁面に塗料を塗装する工程と、
前記芯材の外周壁面に請求項１、２又は３に記載の粉体吹き付け装置を用いてセラミック粉体を付着させる工程と、
前記塗料を硬化させ前記セラミック粉体を前記芯材の外周壁面に固定する工程と、
を含むことを特徴とするシート搬送ローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体吹き付け装置及びそれを用いたシート搬送ローラの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、静電粉体塗装機などの粉体吹き付け装置が知られている。静電粉体塗装機は、帯電した粉体塗料を圧縮空気でノズル開口部から噴出させ、ノズル開口部に設けた整流板で粉体塗料を放射状に拡散させる。圧縮空気によってノズル内を搬送される粉体は、整流板やそれを支持する部材に衝突する。静電粉体塗装機から噴出した粉体塗料は霧状に拡散し、電気的に接地された塗装対象物に付着する。
【０００３】
従来の粉体吹き付け装置では、粉体が繰り返し衝突することによる摩耗を低減するため、整流板を支持する部材など粉体が衝突する部位には、ジルコニアなどの硬質材料が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、粉体吹き付け装置によってアルミナ等の硬質粉体を吹き付ける場合、粉体が衝突する部位では、たとえその部位にジルコニアなどの硬質材料が用いられていても摩耗が生じるため、頻繁に摩耗部品を交換する必要があった。
【０００５】
本発明は、かかる問題を解決するために創作されたものであって、耐久性の高い粉体吹き付け装置及びそれを用いたシート搬送ローラを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る粉体吹き付け装置は、粉体を噴出する開口部と前記開口部に至る流路を形成している本体と、前記流路を流通する粉体が衝突する衝突部であって、表面が弾性体で被覆されている衝突部と、を備えることを特徴とする。粉体が衝突する衝突部の表面は、弾性体で被覆されているため硬質粉体に繰り返し衝突されても摩耗しにくい。したがって、請求項１に係る発明によると、粉体吹き付け装置の耐久性を向上させることができる。前記弾性体は、ウレタンエラストマであることが望ましい。
【０００７】
請求項３に係る粉体吹き付け装置は、前記開口部の近傍に設けられ前記開口部から噴出する粉体を荷電するコロナ電極と、前記開口部から噴出する粉体を放射状に拡散させる湾曲壁面を有する整流部とをさらに備え、前記衝突部は、前記開口部の中央に前記整流部を支持していることを特徴とする。請求項３に係る発明によると、アルミナなどのセラミック粉体を荷電させて静電塗装することができ、セラミック粉体と衝突する衝突部の表面が摩耗しにくい粉体吹き付け装置を実現することができる。
【０００８】
請求項４に記載のシート搬送ローラの製造方法は、芯材の外周壁面に塗料を塗装する工程と、前記芯材の外周壁面に請求項１、２又は３に記載の粉体吹き付け装置を用いてセラミック粉体を付着させる工程と、前記塗料を硬化させ前記セラミック粉体を前記芯材の外周壁面に固定する工程と、を含むことを特徴とする。請求項４に係る発明によると、芯材の外周壁面に固定されるセラミック粉体が異形状粉体であり鋭利であるため、搬送ローラとシートとの摩擦力を増大させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、実施例に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施例によるコロナ放電式粉体塗装ガン１を示す断面図である。図２は、本発明の一実施例によるコロナ放電式粉体塗装機を示す模式図である。コロナ放電式粉体塗装ガン１は、供給装置２と配管３で接続され、コロナ放電式粉体塗装機の一部を構成している。配管３には供給装置２から圧縮空気及び粉体が供給されるため、供給装置２から配管３を通じてコロナ放電式粉体塗装ガン１に圧縮空気と混合された粉体が供給される。
【００１０】
ノズル２２は、請求項に記載の本体に相当し、内壁面１８によって粉体流路２０を形成している。粉体流路２０は、図示するように１つの経路で構成されるものであってもよいし、分岐や合流を伴う複数の経路で構成されるものであってもよい。また、粉体流路２０の断面積は、一定であってもよいし、先端部などで局所的に小さくなっていてもよい。ノズル２２の先端には開口部２４が形成されている。開口部２４の形状は、円形であってもよいし、スリット状、散孔状などであってもよい。
【００１１】
整流部３４は、整流板２６及び整流棒１４で構成され、上流側支持ピン１０及び下流側支持ピン３０によって開口部２４の中央に支持されている。整流板２６は、セラミック材料などから噴出方向に末広がりのベル状に形成されている。整流板２６の外壁面は、粉体が放射状に拡散するように凹曲面に形成されている。
【００１２】
整流棒１４は、一端が整流板２６に固定され、他端が円錐状に形成されている棒状部材である。整流棒１４の粉体流路の上流側端部は粉体と繰り返し衝突するため、超硬合金、セラミックなどの硬質材料で形成することが望ましい。整流棒１４の粉体流路２０の上流側端部を円錐状に形成することにより、整流棒１４の外壁面１７と粉体の流れ方向軸で挟む角θが小さくなるため、整流棒１４の外壁面１７の摩耗を低減することができる。
【００１３】
上流側支持ピン１０及び下流側支持ピン３０は、整流棒１４を粉体流路２０の中心軸上に保持している。上流側支持ピン１０及び下流側支持ピン３０は、粉体流路２０の直径上に位置し、その両端はノズル２２に支持されている。すなわち、上流側支持ピン１０及び下流側支持ピン３０は、粉体の流れ方向軸に対して垂直な姿勢で粉体流路２０内に設けられている。上流側支持ピン１０及び下流側支持ピン３０は、整流棒１４をその軸線に対して垂直な方向に貫通している。また、上流側支持ピン１０及び下流側支持ピン３０は、整流棒１４の軸方向から見て互いに直交するねじれの位置関係にある。上流側支持ピン１０及び下流側支持ピン３０は、整流棒１４を粉体流路２０の中心軸上に保持するのに十分な剛性を持つ材料であれば、鉄、アルミ、ステンレス、超硬合金、セラミック、プラスチックなどいかなる材料から形成してもよい。
【００１４】
弾性体カバー１２は、上流側支持ピン１０及び下流側支持ピン３０に各２つずつ設けられ、上流側支持ピン１０及び下流側支持ピン３０を被覆している。弾性体カバー１２、上流側支持ピン１０及び下流側支持ピン３０は、請求項に記載の衝突部に相当する。弾性体カバー１２の外周面は平滑な曲面に形成されている。弾性体カバー１２は、ウレタンエラストマ等を材料として形成された例えば図示するように円筒状のチューブによって構成する。ウレタンエラストマ等のエラストマは、衝突のエネルギーを変形することにより吸収し、その後にほぼ元の形状寸法に戻るため、アルミナなどの硬質粉体が繰り返し衝突しても摩耗しにくい性質を持つ。尚、弾性体カバー１２は、上流側支持ピン１０及び下流側支持ピン３０と別体のチューブで構成してもよいし、上流側支持ピン１０及び下流側支持ピン３０の表面をウレタンエラストマ等でコーティングすることにより、上流側支持ピン１０及び下流側支持ピン３０と一体に形成された表面層として構成してもよい。弾性体カバー１２の肉厚は、適度な弾性を持つ大きさに設定すればよく、例えば１ｍｍ程度に設定すればよい。
【００１５】
コロナ電極２８は、開口部２４の近傍に複数設けられ、ノズル２２の内壁１８から突出している。コロナ電極２８は、供給装置２に設けられた電源回路に図示しない配線で接続されている。
【００１６】
以上、コロナ放電式粉体塗装ガン１の構成を説明した。以下、コロナ放電式粉体塗装ガン１の作動を説明する。
粉体は、供給装置２から圧縮空気とともにコロナ放電式粉体塗装ガン１の粉体流路２０に供給され、開口部２４に向かって粉体流路２０を流通し、開口部２４から噴出する。コロナ電極２８に電源回路によって高電圧が印加されると、電気的に接地された塗装対象物とコロナ電極２８との間にコロナ放電が発生し、それによってイオンが発生する。すると、開口部２４から噴出した粉体はこのイオンと衝突して荷電され、粉体とともに噴出する圧縮空気と電気力線の影響を受けて塗装対象物の表面に付着する。
【００１７】
粉体流路２０を流通する粉体は、ノズル２２、整流棒１４、弾性体カバー１２などと衝突しながら開口部２４まで到達する。ノズル２２の内壁面１８や整流棒１４の外壁面１７は、粉体の流れ方向軸となす角が小さいため、これらに粉体が衝突しても、そのことによってこれらが粉体から受けるエネルギーは小さい。すなわち、粉体がノズル２２の内壁面１８や整流棒１４の外壁面１７を変形させようとするエネルギーは小さい。
【００１８】
一方、弾性体カバー１２によって被覆された上流側支持ピン１０及び下流側支持ピン３０は、粉体の流れ方向軸に対して垂直な姿勢で粉体流路２０内に設けられている。このため、弾性体カバー１２の上流側壁面の一部では、粉体が壁面に対して垂直に衝突する。粉体が垂直に衝突する弾性体カバー１２の壁面は、粉体から大きなエネルギーを受ける。すなわち、粉体が弾性体カバー１２を変形させようとするエネルギーは大きい。弾性体カバー１２は、表面が平滑に形成され、外力により容易に変形することによりそのエネルギーを吸収し、その直後に復元するため、摩耗しにくい。
【００１９】
本実施例では、粉体から大きなエネルギーを受ける部位のみをウレタンエラストマ等の弾性体で被覆しているが、ノズル２２の内壁面１８、整流棒１４の外壁面１７などの粉体が衝突する部位の全部又は一部をウレタンエラストマ等の弾性体で被覆してもよい。
【００２０】
下表は、本実施例によるコロナ放電式粉体塗装ガン１の耐久性試験の結果を比較例とともに示した表である。耐久性試験では、供給装置２から１．４ｇ／秒のアルミナ粉体をコロナ放電式粉体塗装ガン１に供給し、１回について２．２秒間の吹き付けを繰り返し行った。耐久値は、検体が破断するまでに実施した吹き付け回数である。
【表１】
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【００２１】
試験の結果、ステンレス、チタン、ジルコニアが粉体流路２０に露出する構造体で整流部３４を支持する場合に比べ、本実施例のようにウレタンエラストマチューブで芯材を被覆した構造体で整流部３４を支持する方が、整流部３４を支持する構造体の摩耗を低減できることが判明した。６０００回の吹き付けを実施した後のウレタンエラストマチューブは、表面を顕微鏡観察するとささくれた状態が認められるものの、実質的に外形寸法の変化がなかった。
【００２２】
本実施例のコロナ放電式粉体塗装ガン１によると、上流側支持ピン１０及び下流側支持ピン３０の表面は、弾性体カバー１２で被覆されているため、アルミナなどのセラミック粉体を吹き付ける用途に使用されても高い耐久性を維持することができる。また、弾性体自体がジルコニアなどの硬質材料に比べて安価であって、弾性体カバー１２で被覆される芯材に鉄、アルミ、樹脂等の安価な材料を用いることができるため、製造コストを低減することができる。
【００２３】
以上の説明では、本発明の粉体吹き付け装置をコロナ放電式粉体塗装機に適用した実施例を開示したが、本発明はトリボ放電式粉体塗装機などの別方式の塗装機に限らず、例えばブラスト機などにも適用することができる。
【００２４】
次に、コロナ放電式粉体塗装ガン１を用いてプリンタのシート搬送機構の原動側ローラ（シート搬送ローラ）を製造する方法について説明する。
はじめに、高剛性材料からなる丸剛棒の芯材に例えばエポキシ・ポリエステル系の粉末塗料などを塗布して塗装膜を形成する。尚、アルコール系有機溶剤及びグリコールエーテル系有機溶剤とともに樹脂が水溶している塗料を用いてもよい。
【００２５】
次に、図３に示す塗装ブース３０内でコロナ放電式粉体塗装ガン１を用いて芯材にセラミック粉体を静電塗装する。塗装ブース３０は、その下部に、芯材３７を略水平に支持するための、一対のチャック３５を有している。このチャック３５は芯材３７の両端３５を保持し、回転駆動部３４に固定され、この保持した芯材３７を、当該芯材３７の軸廻りに、例えば１００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ程度の低速でゆっくり回転駆動する。なお、上記芯材３７は若干斜めに支持してもよいことは明らかである。
【００２６】
塗装ブース３０の上部にはコロナ放電式粉体塗装ガン１が配置され、この塗装ガン１はシャフト３３に沿って図中左右に移動する。排気ダクト３８は、塗装ブース３０の下部に設置される。排気ダクト３８の吸引風量は適宜設定され、この塗装ブース３０内には下方に向かうゆっくりとした気流が形成される。
【００２７】
この塗装ブース３０内では、芯材３７の外周の塗膜層の全周略均一に、セラミック粉体３２が静電吸着される。静電吸着されたセラミック粉体３２は、塗膜層に一部埋まった状態で、この塗膜層をバインダとして芯材３７の外周面に付着する。
【００２８】
このセラミック粉体３２は、例えば、酸化アルミニウム（アルミナＡｌ２Ｏ３）又は炭化珪素（ＳｉＣ）、或いは二酸化珪素（ＳｉＯ２　）を破砕して製造され、この破砕により比較的に鋭く尖っている。セラミック粉体３２は、塗膜層に当接して或程度入り込み、塗膜層から一部突出した状態になる。
【００２９】
このセラミック粉体３２が塗膜層と共に付着された後に、芯材３７は約１８０℃の雰囲気中に２０分〜３０分間曝されて焼成され、塗膜層が硬化してセラミック粉体３２が芯材３７に固着される。
【００３０】
その結果、セラミック粉体３２は、その一部が塗膜層から突出した状態で芯材３７に固着するため、シート搬送力の高いシート搬送ローラが得られる。また、セラミック粉体３２は塗膜層中に十分に入り込んだ状態で固着されているので脱落することもなく、耐久性の優れたシート搬送ローラが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるコロナ放電式粉体塗装ガンを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例によるコロナ放電式粉体塗装機を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施例によるシート搬送ローラの製造方法を示す模式図である。
【符号の説明】
１　　コロナ放電式粉体塗装ガン
２　　供給装置
３　　配管
１０　　上流側支持ピン（衝突部）
１２　　エラストマカバー（衝突部）
１４　　整流棒（整流部）
２０　　粉体流路
２２　　ノズル（本体）
２４　　開口部
２６　　整流板（整流部）
２８　　コロナ電極
３０　　下流側支持ピン（衝突部）
３４　　整流部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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