(57)【要約】【課題】本発明は、ローラ基材の外周面全体に塗料を塗布する上層塗工方法において、ローラ基材を液面から離す際の跡が発生せず、比較的短時間で塗膜を形成することができ、かつローラ基材の側面や軸心体への塗料の付着を防ぐことが可能な塗工方法を提供することを課題としている。【解決手段】本発明に係る塗工方法は、ローラ基材の外周面をおよそ水平な状態で塗料に浸し、該ローラ基材を回転させることで該ローラ基材の外周面に塗料を塗布する塗工方法において、前記ローラ基材と塗工槽中の塗料液面がおよそ水平の状態で該ローラ基材の外周面全体に塗料を付着させる工程と、前記ローラ基材の回転を継続したまま該ローラ基材と塗工槽を同じ方向に同時に傾けて塗料を塗工槽から溢流させる工程と、を有することを特徴とする【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラ基材の外周面をおよそ水平な状態で塗工槽中の塗料に浸し、該ローラ基材を回転させることで該ローラ基材の外周面に塗料を塗布する塗工方法において、
前記ローラ基材と塗工槽中の塗料液面がおよそ水平の状態で該ローラ基材の外周面全体に塗料を付着させ、
前記ローラ基材の回転を継続したまま該ローラ基材と前記塗工槽を同じ方向に同時に傾けて塗料を塗工槽から溢流させることを特徴とする塗工方法。
【請求項２】
溢流した塗料を再び塗工槽に循環させることを特徴とする請求項１に記載の塗工方法。
【請求項３】
前記塗工槽に流入した塗料は該塗工槽の全周もしくは一部分から溢流しており、
該塗工槽を傾けて該塗工槽中の塗料が減少した後も、循環流による塗料の供給により、再び該塗工槽を傾ける前の溢流状態に戻ることを特徴とする請求項２に記載の塗工方法。
【請求項４】
前記ローラ基材が軸芯体に弾性層を配したものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの請求項に記載の塗工方法。
【請求項５】
ローラ基材の外周面に塗料を塗布する塗工装置において、
前記ローラ基材がおよそ水平な状態で該ローラ基材の外周面を塗工槽中の塗料に浸す機構と、
前記ローラ基材を回転させる機構と、
前記ローラ基材の回転を継続したまま該ローラ基材と前記塗工槽とを同じ方向に同時に傾ける機構と、
前記塗工槽を傾けることにより塗料を塗工槽から溢流させる機構と、
を有することを特徴とする塗工装置。
【請求項６】
溢流した塗料を前記塗工槽に循環させる機構を有することを特徴とする請求項５に記載の塗工装置。
【請求項７】
前記循環機構は、前記塗工槽から溢流した塗料を再び塗工槽に供給し、塗工槽中の塗料の量を塗工槽を傾ける前の状態に戻す機構であることを特徴とする請求項６に記載の塗工装置。
【請求項８】
請求項６に記載の塗工装置であって、
前記ローラ基材に前記塗料を塗布する際に、前記循環機構により、塗料が前記塗工槽の全周もしくは一部分から溢流する状態が維持されるように構成されており、
前記塗工槽を傾けることにより塗工槽中の塗料が減少した後も、前記循環機構により再び塗料が溢流状態に戻るように構成されていることを特徴とする塗工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円柱または円筒形状の物体、特には複写機、レーザービームプリンタ等の電子写真プロセスに使用される感光体やローラの塗工方法及び塗工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から用いられている感光体およびローラの塗工方法としては、ディップ塗工、スプレー塗布、ロールコート等の方法が知られている。これらの特徴として、ディップ塗工は良好な塗面を得るには優れた方法であるが、ローラ形状の基材の場合、一般には垂直方法に浸漬するために塗装完了までに時間が掛かるという欠点がある。またスプレー塗布は、縦塗り・横塗りの制約が無く装置設計の自由度が高いが、基材への塗料の付着が５０％以下であることが多く、塗料の無駄が発生してしまう。ロールコートでは、塗料液面に対して基材を円周方向に１回転以上することで全面に塗料を行き渡らせることが出来るため非常に効率の良い塗装方法であるが、アプリケーションローラ（塗料供給ローラ）への塗料付着が不均一である場合には、その模様が基材にそのまま転写されてしまうため、アプリケーションローラの状態を一定に保つことが課題であった。
【０００３】
このような事例を踏まえ、基材への塗料付着方法はロールコートと同様としながらも、アプリケーションローラを排除し、直接塗料の液面と基材を接触させる塗工方法が提案されている。この塗工方法では、アプリケーションローラの状態を気にすること無く、ロールコート同様の処理時間の短さを実現させている。しかしながら、基材を液面から離す際に、その跡が残ってしまうという問題はロールコート同様に抱えたままであった。
【０００４】
この問題を解決するにあたり、例えば特許文献１においては、塗料槽の上方に、円筒状基体をその側面が該塗料槽中の塗料の液面に接するように配した後、該円筒状物体を回転させることで、表面が平坦で膜厚が均一な塗膜が得られ、塗料の付着効率が高く、しかも製品不良率が低い円筒状物体及び電子写真感光体の塗布方法を提供するとある。しかしながら、回転によるレベリングを達成するためには低粘度かつ低揮発性の塗料を使用する必要がある。この場合、塗膜の動きを抑えるため、乾燥するまで相当の時間回転させ続けなければならない。
【０００５】
また、特許文献２においては、芯金外周にシリコーンゴム層を設けたシリコーンゴムローラを水平面に対して同一方向にわずかに傾斜させ、かつ所定の速度で回転させることにより、樹脂ディスパージョンをローラ表面に均一に塗布する方法が記載されている。しかしながら、ローラ長が長い場合やシリコーンゴム層の厚みが薄い場合では、十分な傾斜を与えるためには、傾けて下降した側のローラ末端を浸漬槽に沈めなければならない事態となり、ローラの軸を汚染してしまう可能性がある。たとえ液切りガイドがマスキングの役目を果たすとしても、ローラ寸法および治具の組み付けに相当な精度を要求されることになる。
【特許文献１】特開平３−１２２６２号公報
【特許文献２】特公平７−４３５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、ローラ形状を有する基材（以下、ローラ基材と略す）の外周面全体に塗料を塗布する上層塗工方法において、ローラ基材を液面から離す際の跡が発生せず、比較的短時間で塗膜を形成することができ、ローラ長が長い場合でもローラ基材の側面や軸芯体への塗料の付着を防ぐことが可能な塗工方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る塗工方法は、
ローラ基材の外周面をおよそ水平な状態で塗工槽中の塗料に浸し、該ローラ基材を回転させることで該ローラ基材の外周面に塗料を塗布する塗工方法において、
前記ローラ基材と塗工槽中の塗料液面がおよそ水平の状態で該ローラ基材の外周面全体に塗料を付着させる工程と、
前記ローラ基材の回転を継続したまま該ローラ基材と塗工槽を同じ方向に同時に傾けて塗料を塗工槽から溢流させる工程と、
を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る塗工装置は、
ローラ基材の外周面に塗料を塗布する塗工装置において、
前記ローラ基材がおよそ水平な状態で該ローラ基材の外周面を塗工槽中の塗料に浸す機構と、
前記ローラ基材を回転させる機構と、
前記ローラ基材の回転を継続したまま該ローラ基材と塗工槽とを同じ方向に同時に傾ける機構と、
前記塗工槽を傾けることにより塗料を塗工槽から溢流させる機構と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ローラ基材を塗料液面に水平の状態で接触させることにより短時間で容易に塗着することができる。また、ローラ基材の側面を必要以上に塗料で汚さずに、かつ、ローラに離間の跡を残さずに塗料を塗布することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る塗工方法は、
ローラ基材の外周面をおよそ水平な状態で塗料に浸し、該ローラ基材を回転させることで該ローラ基材の外周面に塗料を塗布する塗工方法において、
前記ローラ基材と塗工槽中の塗料液面がおよそ水平の状態で該ローラ基材の外周面全体に塗料を付着させる工程と、
前記ローラ基材の回転を継続したまま該ローラ基材と塗工槽を同じ方向に同時に傾けて塗料を塗工槽から溢流させる工程と、
を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る塗工方法によれば、ローラ基材を塗料液面に水平の状態で接触させることで容易に塗着することができ、ローラ基材の側面や軸芯体を必要以上に塗料で汚さずに塗布することができる。
【００１２】
以下に本発明の塗工方法を達成するための好ましい装置の一例を図１に示す。
【００１３】
図１において、ローラ基材１は基材支持部材２ａおよび２ｂで保持されている。基材支持部材２ａおよび２ｂはローラ基材１を回転させる機能を有し、また、塗工槽３中の塗料４へローラ基材１を接触させるための昇降機能を備えている。さらに、基材支持部材２ａおよび２ｂはローラ基材１を水平面に対して傾ける傾斜機能を備えている。また、塗工槽３もローラ基材１と同一方向に同時に傾けることができるように構成されている。
【００１４】
さらに、図１に示した装置は、溢流した塗料４を再び塗工槽３に供給する循環機構も備えている。ポンプ７により循環された塗料４又は塗工槽３を傾けることにより溢流した塗料４は攪拌槽６に流れ込むように構成されている。また、攪拌槽６には希釈タンク５が連結し、センサーと連動させることで塗料４を適度な粘度および比重に調整することが出来る。ポンプ７により送られる塗料４は、エアーチャンバ８により脈動を緩和され、さらにフィルタ９を通過することで異物や凝集物が除去され、再び塗工槽３へ送られるように構成されている。
【００１５】
まず、ローラ基材１の外周面に塗料４を付着させる工程では、ローラ基材の中心軸および塗工槽中の塗料液面は水平であるため、ローラ基材が円柱または円筒形の形状を有するものであれば、塗料液面にローラ基材１が触れた状態でローラ基材を１回転以上させることで外周面全体に塗料４を付着させることが出来る。
【００１６】
その後、ローラ基材１をそのまま垂直に上昇させたのでは、ローラ基材１が回転していたとしてもローラ基材１が液面から離れる瞬間は長手方向に一直線状に液面と接することとなるため、この直線の痕が基材表面に残ってしまう。そこで、ローラ基材１の回転を継続したままローラ基材１及び塗工槽３を同じ方向に同時に傾けると、塗工槽３から塗料４が溢流して塗料液面が水平のまま降下し、且つ基材支持部材２ａ、２ｂによって保持されたローラ基材１は傾くため、ローラ基材１と塗料４の接液領域はしだいに狭まることになる。このときローラ基材は回転しているために離間痕は螺旋を描くことになる。この螺旋のピッチを調整することで、基材表面に離間痕が残らない良好な塗面を得ることが出来る。螺旋のピッチを調整する具体的な方法としては、塗工槽を傾ける速さや角度、ローラ基材の回転速度、ローラ基材を塗料に浸す深度、塗料の粘度や乾燥速度等を調整する方法が挙げられる。
【００１７】
塗料４の粘度は、高すぎる場合には液面の変化が遅くなる場合や螺旋痕のレベリングがなされにくくなる場合があるため、塗料４の粘度は１０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。
【００１８】
また、ローラ基材１の回転速度は、遅過ぎると十分なレベリングがなされない場合があり、速過ぎると塗工槽３中の塗料４を飛ばしたり、液面を波立たせてしまう場合があるため、６０〜６００ｒｐｍの範囲にすることが好ましい。
【００１９】
ローラ基材１および塗工槽３を傾ける速度は、ローラ基材の長さや弾性層の厚さ、塗料の性質等を考慮して適当な速度に調整することができる。例えば、鉛直方向で毎秒０．１〜１０ｍｍ／ｓの速度で、塗工槽３の両端に高低差をつけることが好ましい。また、塗工槽３の両端の高低差は３０ｍｍ以内であることが好ましい。なお、傾ける速度はプログラムにより制御させることも出来る。なお、塗工槽３を傾ける速度と角度を大きくし、液面の下降速度が速過ぎるようにしてしまうと、ローラ基材１の長手方向への接液領域が急速に狭くなるため、ローラ基材と塗工槽を傾けずに離間を行う場合と差が見られなくなってしまう場合がある。また、この条件にローラ基材１の回転を合わせると、上述した塗料４の飛び散りが発生してしまう場合がある。逆に、塗工槽３の傾ける速度と角度を小さくし、液面の下降速度が遅過ぎるようにしてしまうと、ローラ基材１の両端部での塗料４中への浸漬時間の差の影響で、膜厚が不均一になることがある。
【００２０】
さらに、上記塗工装置において、塗工槽に流入した塗料は塗工槽の全周もしくは一部分から溢流しており、塗工槽を傾けたことによる塗料の減少は、塗工槽が元の位置に戻った際には循環流による塗料の供給により、塗工槽を傾ける前の溢流状態に戻ることができる構成とすることが好ましい。この構成とすることにより、大量のローラ基材を塗工するのに必要となる塗料液面の管理が容易になる。また、塗布時における塗料４が溢流状態であることにより、分散安定性が良好でない樹脂粒子等を含む塗料を用いる場合や、離間の際に発生する液面の波打ちなどが原因の塗面ムラを軽減することが出来る。
【００２１】
前記ロール基材１としては、少なくとも円柱または円筒形状を有し、その外周面に塗料を付着させることが出来るものであればよい。例えば、円柱形状でステンレス製の軸芯体にＮＢＲやＥＰＤＭゴム、シリコーンゴム等の材料からなる弾性層を形成したものがある。また、弾性層と被覆層（塗料を塗布して形成する層を示す）の濡れ性や接着性改善のため、弾性層の上にプライマーを塗布しても構わない。
【００２２】
前記塗料４としては、ローラ製品の要求物性に応じて自在に選択することが可能である。例えば、電子写真装置用のローラの一つである現像ローラにおいては、ウレタン樹脂成分に導電剤や樹脂粒子を添加し、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）やＭＩＢＫ等の有機溶剤を加えて適性粘度に調整したものを用いることができる。
【００２３】
本発明の実施形態の一例である電子写真装置用ローラを図４に示す。導電性の軸芯体Ａに、主にゴム材から成る弾性層ｂ、さらに被覆層ｃを順次積層した構成となっている。弾性層および被覆層は１層であっても２層以上の多層構造であっても構わない。この被覆層の積層に本発明の技術を用いることが出来る。なお、本発明の塗工方法は、被覆層が２層以上の多層構成の場合、いずれの層を設ける際においても用いることが出来る。
【実施例】
【００２４】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を説明する。なお、実施例として電子写真部材である現像ローラにおける被覆層の形成について示すが、特に当該実施例に限定されるものではない。
【００２５】
実施例に係る塗工方法を図２および図３に示す。ローラ基材、塗料は以下のものを用いた。
［ローラ基材］
軸芯体：外径φ６ｍｍ、長さ２８０ｍｍのステンレス製芯金
弾性層：外径φ１２ｍｍ、長さ２４０ｍｍのシリコーンゴム層［シリコーンゴム  東レ・ダウコーニング（株）製］
［塗料］
１：ポリウレタンポリオール  １００質量部［商品名  ニッポランＮ５０３３／日本ポリウレタン工業（株）製］
２：イソシアネート          １０質量部  ［商品名  コロネートＬ／日本ポリウレタン工業（株）製］
３：カーボンブラック        ２０質量部  ［商品名  ＭＡ７７／三菱化学（株）製］
４：樹脂粒子                  ６質量部  ［商品名  アートパールＣ４００／根上工業（株）製］
上記１乃至４の材料にＭＥＫを加え、ビーズミルで十分に分散させ、さらにＭＥＫを加えて十分に混合し、塗料の粘度が１００ｍＰａ・ｓになるように調製した。なお、粘度の測定は回転式粘度計（ＶＩＳＭＥＴＲＯＮ  ＶＤＡ；芝浦システム製）、Ｎｏ．１ロータを用い、測定温度２３±１℃、回転速度６０ｒｐｍにて行った。
【００２６】
図２は、ローラ基材１を基材支持部材２ａおよび２ｂによって保持、回転させ、これを塗工槽３に満たした塗料４に浸漬し、ローラ基材１の外周面全体に塗料を付着している状態を示す図である。ローラ基材１および塗料４の液面はおよそ水平の状態である。図２に示した状態でローラ基材１を１２０ｒｐｍで２秒間回転させることで、基材外周面全体に塗料を付着させた。
【００２７】
図３は図２の状態から、ローラ基材１を保持、回転させたまま、基材支持部材２ｂおよび塗工槽３の右側（下流側）を下降させることで、ローラ基材１と塗料４との離間が進行している状態を示す図である。図３中の破線は、離間を開始する前の位置、すなわち水平を示している。離間工程では、ローラ基材の回転を２４０ｒｐｍに上げ、基材支持部材２ｂ及び塗工槽３の下降側を速度２ｍｍ／ｓで下降させていき、最終的に２０ｍｍ下降させた。なお、基材支持部材２ａ、２ｂと塗工槽３は繋がっているため、両者同じ動きで傾いた。
【００２８】
このとき、塗工槽３を満たしていた塗料４は塗工槽３が傾いたことで高さの低い右側に移動して塗工槽から流れ出し、液面は水平なまま鉛直方向に降下した。そして、ローラ基材１は、塗工槽３の傾きと連動していたため、ローラ機材も塗工槽３と同じ角度に傾いた。そして、このローラ基材の傾斜に対して液面は水平のまま鉛直方向に降下したため、ローラ基材１の接液領域は図３上の左側から右側に向かって狭くなっていき、最後に右端部までの全領域が塗料４中から露出し、離間が完了した。なお、離間が完了した後は、傾いた状態のままローラ支持部材２ａ、２ｂを上昇させても良いし、水平に戻してから、再び塗工槽３が塗料４で満ちる前にローラ支持部材２ａ、２ｂを上昇させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明に係る塗工方法における付着工程を示す概略図である。
【図３】本発明に係る塗工方法における離間工程を示す概略図である。
【図４】電子写真装置用ローラの断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：ローラ基材
２ａ、２ｂ：基材支持部材
３：塗工槽
４：塗料
５：希釈溶剤
６：攪拌槽
７：ポンプ
８：エアーチャンバ
９：フィルタ
Ａ：軸芯体
Ｂ：弾性層
Ｃ：被覆層
【図１】
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【図２】
2009112997.tif 000004
【図３】
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【図４】
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