(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液貯留槽に貯留されオーバーフローしているコーティング液に、被処理ローラをこの軸心を水平にして回転させながら、その外周面を一端部より徐々に接触させ水平方向に移動し、つづいて前記被処理ローラを一回転以上回転させた後、前記外周面を前記一端部から徐々に前記コーティング液より離間するローラ外周面へのコーティング方法であって、
前記コーティング液の粘度が１０mPa・s〜５００mPa・sであり、
前記被処理ローラの外周面に残された液切れ跡が、ローラ長さ方向に１mm〜３０mmの間隔となるように塗工することを特徴とするローラ外周面へのコーティング方法。
【請求項２】
液貯留槽に貯留されオーバーフローしているコーティング液に、被処理ローラをこの軸心を水平にして回転させながら、その外周面を一端部より徐々に接触させ水平方向に移動し、つづいて前記被処理ローラを一回転以上回転させた後、前記外周面を前記一端部から徐々に前記コーティング液より離間するローラ外周面へのコーティング方法であって、
前記コーティング液の粘度が１０mPa・s〜５００mPa・sであり、
前記被処理ローラの外周面を、前記コーティング液面に接触させた後そのコーティング液面より離間する条件を、
ローラ軸心方向と液貯留槽の離間側辺との交差角をθ°、被処理ローラの水平移動速度をｖ（mm/sec）、ローラ回転数をＮ（r/sec）としたとき、ｖ／Ｎtanθの値を１〜３０とする
ことを特徴とするローラ外周面へのコーティング方法。
【請求項３】
前記被処理ローラが、電子写真方式に用いられる帯電ローラ、転写ローラ、現像ローラである請求項１または２に記載のローラ外周面へのコーティング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真装置の現像ローラ、転写ローラ、帯電ローラ、クリーニングローラなど、導電性ローラ表面へコーティング剤の塗工する方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ローラ外周面へのコーティング方法としては、一般的に浸漬塗工方式（ディッピング方式）、ロールコーター方式、スプレー方式などが用いられる。浸漬塗工方式は図５（ａ）に浸漬作業開始時の状態を概念図で示すように、塗工槽２０に貯留されたコーティング液２２に被処理ローラ２１を長さ方向を鉛直にして浸漬し、引き上げることでコーティングする方式であり、円周方向に均一なコーティングができることが知られている。
【０００３】
ロールコーター方式は、被処理ローラが、外周面をコーティング液で覆われた塗工ローラと軸心を平行にして接して回転され、前記被処理ローラの外周面にコーティング液を塗工する方式であり、前記被処理ローラの長さ方向の塗工厚さが均一になる特長がある。スプレー方式では、被処理ローラを回転させながらスプレーガンにより塗工する方式であり、装置が簡単で、塗工液の交換などが容易である。
【０００４】
更に、特開平７−１５５６７９号公報、特開平１１−５７５６９号公報、特開平１１−５７５７０号公報には、軸心を水平とした被処理ローラを、回転させながら塗工槽に浸漬して引き上げる方式であって、被処理ローラを回転させながら水平に移送することにより連続コーティングが可能になり、生産性が高く、装置としても比較的簡単な機構となる。例えば、特開平１１−５７５６９号公報には、「液状のコーティング材が貯留される貯留槽上を、被処理ローラを回転させながら搬送させることにより、ローラ表面にコーティング材を塗布する装置であって、前記貯留槽が、前記被処理ローラの一端部側から徐々にコーティング材と接触し、前記一端部側から徐々にコーティング材との接触が解除される形状であるローラ表面へのコーティング材の塗布装置。」が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成を有する従来の塗工方式、塗工装置には、つぎの課題がある。
【０００６】
浸漬塗工方式によれば、図５（ｂ）に示すように、被塗工ローラ２１をコーティング液２２（図５（ａ）参照）より長さ方向を鉛直にして引き上げると、コーティング層２４の厚さが被処理ローラ２１の上下により大きく変化し、処理の不要な芯金下端部２３’にもコーティング液が塗工される問題がある。また、一本ごとの処理では生産に長時間を要し、バッチ処理をするためには、塗工装置が複雑で高価なものとなる問題がある。
【０００７】
ロールコータ方式では、塗工ローラの表面で塗工液が乾燥しやすく、コーティング作業に長時間を要し、塗工装置の機構が複雑になるなどの問題がある。スプレー方式では、厚膜形成が困難であり、処理剤ロスが多く、作業場周辺をコーティング剤で汚染する課題がある。
【０００８】
特開平１１−５７５６９号公報に記載の塗工装置では、被処理ローラの外周面は一端部から徐々にコーティング液と接触し、前記一端部側から徐々にコーティング液面より離間されると、この離間される被処理ローラの外周面にはスパイラル状にコーティング剤が厚くなる部分が生じる問題がある（詳細後述）。特に、コーティング液の粘度が高く、コーティング剤の膜厚が厚い場合に、膜厚のバラツキは大きくなる。
【０００９】
この発明は、簡単な装置による塗工方法であって、上記被処理ローラの外周面に生じるスパイラル状のコーティング剤が厚くなる部分の膜厚のバラツキを小さくするローラの塗工方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために請求項１に記載のローラ外周面へのコーティング方法は、液貯留槽に貯留されオーバーフローしているコーティング液に、被処理ローラをこの軸心を水平にして回転させながら、その外周面を一端部より徐々に接触させ水平方向に移動し、つづいて前記被処理ローラを一回転以上回転させた後、前記外周面を前記一端部から徐々に前記コーティング液より離間するローラ外周面へのコーティング方法であって、前記コーティング液の粘度が１０mPa・s〜５００mPa・sであり、前記被処理ローラの外周面に残された液切れ跡が、ローラ長さ方向に１mm〜３０mmの間隔となるように塗工することを特徴とする。
【００１１】
被処理ローラを、オーバーフローしているコーティング液面に、一端部より徐々に浸漬し、一回転以上回転させた後、同端部より徐々に離間することにより、被処理ローラを浸漬開始の泡かみや離間位置において液切れ跡の発生が抑制される。なお、オーバーフローしているとは、コーティング液の液面が液貯留槽の側辺の高さより高く、溢れ出している状態をいい、被処理ローラの外周面が、前記液貯留槽の側辺に接することなく液面に浸漬、離間される。これによって被処理ローラを自転させながら水平に移動させることにより、被処理ローラの外周面に傷を付けることなくコーティング液を塗工できる。
【００１２】
コーティング液の粘度が所定の範囲である場合には、被処理ローラの外周面がコーティング液面より離間する位置で塗膜が厚くなり被処理ローラの外周面にスパイラル状の液切れ跡（スパイラルマークともいう）を残す。前記コーティング液の所定の粘度は１０mPa・s〜５００mPa・sであり、１０mPa・s未満であれば詳細後述のスパイラルピッチ（スパイラルマークの被処理ローラの長さ方向の間隔をいう）の長さに関わらず膜厚のバラツキは少なく、５００mPa・sを超えるとスパイラルピッチに関わらず膜厚のバラツキは、大きく膜厚のバラツキは許容範囲（１０μm以下）に入らない。
【００１３】
コーティング液の粘度が１０mPa・s〜５００mPa・sである場合において、上記スパイラルピッチを３０mm以下とすることにより、膜厚さのバラツキは現像ローラ等として好ましく使用できる範囲となる。
スパイラルピッチが３０mmを超えると、コーティング剤が乾燥するまでレベリングしても厚み差を解消できなくなる。なお、このスパイラルピッチを２０mm以下とすることにより一層好ましい膜厚を得ることができる。
【００１４】
スパイラルピッチが１mm未満であれば、現像ローラ等として品質的には問題がないが、大きな液貯留槽が必要になり、または、被処理ローラの回転数を多くする必要があり、設備投資が大きくなる問題がある。
【００１５】
このようにコーティング液が塗工された被処理ローラは、乾燥されて帯電ローラ等として使用される。
【００１６】
請求項２に記載のローラのコーティング方法は、液貯留槽に貯留されオーバーフローしているコーティング液に、被処理ローラをこの軸心を水平にして回転させながら、その外周面を一端部より徐々に接触させ水平方向に移動し、つづいて前記被処理ローラを一回転以上回転させた後、前記外周面を前記一端部から徐々に前記コーティング液より離間するローラ外周面へのコーティング方法であって、前記コーティング液の粘度が１０mPa・s〜５００mPa・sであり、前記被処理ローラの外周面を、前記コーティング液面に接触させた後そのコーティング液面より離間する条件を、ローラ軸心方向と液貯留槽の離間側辺との交差角をθ°、被処理ローラの水平移動速度をｖ（mm/sec）、ローラ回転数をＮ（r/sec）としたとき、ｖ／Ｎtanθ（mm/r）の値を１〜３０とすることを特徴とする。
【００１７】
請求項１の塗工方法を別の視点より特定したものであって、スパイラルピッチを１mm〜３０mmとするために、
θ  ＝ローラ軸心方向と液貯留槽の離間側辺との交差角（°）、
ｖ  ＝被処理ローラの水平移動速度（mm/sec）、
Ｎ  ＝ローラ回転数（r/sec）、
ｙ  ＝ローラ一回転当たりのローラ移動距離（mm/sec）  としたとき、
１≦ｖ／Ｎtanθ≦３０  とする。
【００１８】
ｖ／Ｎtanθはスパイラルピッチ（mm）に相当し、上記各条件をこのように設定することにより、
１mm≦スパイラルピッチ≦３０mm
となる。ｖ／Ｎtanθを１〜３０とすることにより、被処理ローラの外周面上に残されたスパイラルマークの膜厚ムラが小さくなり、かつ液貯留槽も特に大きくする必要がない。なお、請求項１と同様にｖ／Ｎtanθ≦２０  とすることが好ましい。
【００１９】
請求項３に記載のローラの塗工方法は、この被処理ローラが電子写真方式に用いられる帯電ローラ、転写ローラ、現像ローラである。これらのローラはゴム、ウレタンゴムなどの弾性体ローラの外周面に帯電処理剤等による処理を必要とするものが多く、このコーティング液の粘度は、通常１０mPa・s〜５００mPa・sであり、更に処理した塗膜の厚み精度の要求が高い（膜厚ムラ≦１０μm）ので、請求項１または請求項２のローラの塗工方法が効果的に採用される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るローラの塗工方法について各実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に液貯留槽１のコーティング液面に被処理ローラ２を接しながら矢印ｚの方向に移送し塗工する塗工方法の概要を説明する平面図を示し、図２に液貯留槽の平面図と正面図を示す。
【００２１】
先ず、図２により液貯留槽１の概要を説明する。図２（ａ）に平面図を示すように、液貯留槽１は、被処理ローラ２が液貯留部６より離間する側辺（離間側側辺３ともいう）がローラ２の軸心方向（矢印ｘ）に対し所定の角度θ°に傾斜して交差する平行四辺形に形成された液貯留部６と、この液貯留部６の周辺部に液受け皿５を設けている。図２（ｂ）に正面図（一部断面図）を示すように、液貯留部６には、その底部に取り付けられた液供給管８よりコーティング液がオーバーフローする状態で充満され、オーバーフローしたコーティング液１は液受け皿５より排出管７、液供給管８を経て液貯留部６に循環される。コーティング液を液貯留部６よりオーバーフローさせることによりコーティング液の表面が液貯留部６の側辺より高くなり、被処理ローラ２を水平に移送することにより塗工が可能になる。
【００２２】
被処理ローラ２（仮想線で示す）を軸心を水平にして自転させながらその外周面の一部を液貯留部６に貯留されているコーティング液に浸漬しながら移送方向（矢印ｚ）に水平に移動する。被処理ローラ２を矢印ｚの方向に移動すると、被処理ローラ２の外周面は一端より徐々にコーティング液に浸漬され、つづいて被処理ローラ２を一回転以上回転させた後、前記一端と同じ端部より徐々に液面より離間する。一回転以上回転させることにより被処理ローラ２の全周にコーティング液が塗工される。
【００２３】
この関係を図１により詳細に説明する。図１には液貯留槽１の平面図と、この液貯留槽１の上面を矢印ｚの方向に移動する被処理ローラ２を示す。まず、前述のように液貯留層１を、その離間側辺３が被処理ローラ２の軸心方向ｘと交差角がθ°となるようにセットする。液貯留部６をオーバーフローしているコーティング液の表面に、軸心を水平にして支持され回転している被処理ローラ２を接近させ、その一端部１１より徐々に浸漬する（ステップ（イ））。更に、被処理ローラ２を回転させながら矢印ｚの方向に移動すると被処理ローラ２の外周面にコーティング液が塗工され、被処理ローラ２が一回転以上回転されて離間側辺３に到達すると（（ロ）の位置）、その外周面全長にわたってコーティング液が塗工される。更に、被処理ローラ２を矢印ｚの方向に移動すると、被処理ローラ２の外周面は前記一端部１１より徐々に離間側辺３の沿って前記コーティング液面より離間する（ステップ（ロ）→（ハ））。
【００２４】
被処理ローラ２の外周面がコーティング液面より離間する位置は、被処理ローラ２の軸心方向（矢印ｘ）と離間側辺３とが所定の角度θ°を持って交差しているので、被処理ローラ２の一端１１より他の端部に向けて徐々に移動する。そしてこの離間位置に残る液切れ跡は、被処理ローラ２の軸心方向に向かって被処理ローラ２の外周面にスパイラルマーク４を描く。離間開始後、被処理ローラ２が一回転した位置（ハ）では、スパイラルマーク４は被処理ローラ２を丁度一周し、この位置と浸漬開始位置との間隔がスパイラルピッチｄとなる。なおこの間に被処理ローラ２は（ロ）の位置から（ハ）の位置までの間ｙを移動する（軸心位置で示す）。
【００２５】
このスパイラルマーク４を生じた被処理ローラ２の事例を図３（ａ）に斜視図で示す。被処理ローラ２は芯金９にゴム、ウレタンゴム等弾性体１０をローラ状に巻き付けたものであって、表面は平滑に研磨されている。被処理ローラ２が離間側辺部３より離間する外周面上の液切れ跡は、スパイラルマーク４で示す位置に現れる。スパイラルピッチｄは、スパイラルマーク４が被処理ローラ２が一回転する間に、被処理ローラ２の軸心方向に移動する距離を表す。
【００２６】
図４に塗工済みの被処理ローラ２の断面図であって、スパイラルマーク４の断面（被処理ローラ２、２’の断面図）を示し、図４（ａ）は従来の塗工方法による被処理ローラ２’であって、外周面に塗工膜１２’が塗工され、スパイラルマーク４’の位置では、塗膜の厚み差ｈ’は例えば約２０μmであり、この部分では用途により帯電量やトナー付着量のバラツキが大きくなる。図４（ｂ）は本発明の塗工方法による被処理ローラ２のスパイラルマーク４の断面（被処理ローラ２の断面）を示し、スパイラルマーク４の厚み差ｈは１０μm以下となる。
【００２７】
このようにスパイラルマーク４の厚み差ｈを所定の範囲（１０μm以下）とするために、スパイラルピッチｄを３０mm以下とする。しかし、このスパイラルピッチｄを１mm以下とするためには、被処理ローラ２の回転数を大幅に増加させるか、液貯留槽１を極端に大きくする必要があり実施することが困難となる。また、このスパイラルピッチｄを３０mm以上とすると膜厚のバラツキは１５μm以上となり、上記帯電ローラ等として使用できない。
【００２８】
このスパイラルピッチを所定の範囲（１mm〜３０mm）とするための塗工条件について、図１より説明する。スパイラルピッチをｄとし、
θ  ＝被処理ローラ２の軸心方向ｘと液貯留槽１の離間側辺３との交差角（°）、
ｖ  ＝被処理ローラ２の水平移動速度（mm/sec）、
Ｎ  ＝ローラ回転数（r/sec）、
ｙ  ＝ローラ一回転当たりのローラ移動距離（mm/sec）  とするとき、スパイラルピッチｄは次式（１）により表される。
【００２９】
ｄ  ＝ｖ／Ｎtanθ                                  （１）
式（１）は次のように導かれる。
【００３０】
ｙ  ＝ｖ（mm/sec）／Ｎ（r/sec）＝ｖ／Ｎ（mm/r）    （２）
tanθ＝ｙ／ｄ                                      （３）
式（２）、式（３）より
ｄ＝ｖ／Ｎtanθとなる。
【００３１】
スパイラルピッチｄを１mm〜３０mmとするためには、ｖ／Ｎtanθを１〜３０とすればよい。
【００３２】
〔実施例〕
被処理ローラ２は直径１２mmの導電性ゴムローラであって、この表面に厚さ約５０μmのコーティング剤をコーティングする。ローラ回転数Ｎを０.３６r/secとし、被処理ローラ２の水平移動速度ｖを５mm/secとした。コーティング剤としてウレタン系塗料（大日精化工業（株）製、品番：ME3119、粘度＝５００mPa・s）を用い、希釈溶剤としてＭＥＫを添加して、粘度が５０mPa・sであるコーティング液を調整した。固形分は１０％である。このコーティング液にカーボンブラックを分散し、コーティング液の電気抵抗値を１０9Ωcmに調整した。この条件において交差角θ°を３０〜６０°に変量して、ｖ／Ｎtanθを１〜３０とし、この条件で膜厚ムラ（μm）を測定した。
【００３３】
更に、これらの処理により得られた帯電ローラを、電子複写機（キャノン（株）製、商標：ＬＢＰ−２１０）に使用し、低温低湿環境（１０℃、１０％）において実際に印刷して、その画像をハーフトーン画像にて評価して表１に表す。
なお、画像評価は、×＝不可、○＝良、◎＝優を示す。
【００３４】
【表１】
0003790428.tif 000002
〔比較例〕
被処理ローラ２、コーティング液、評価方法は実施例と同じとし、被処理ローラ２の軸心方向ｘと離間側辺３との交差角θを変量して  ｖ／Ｎtanθが３０を超える値とした。結果を表２に表す。
【００３５】
【表２】
0003790428.tif 000003
実施例１〜４，比較例１，２より次のことが判る。表１より、ｖ／Ｎtanθが３０以下であれば、膜厚ムラは１０μm以下になり、画像は合格であり、なお、より好ましくはｖ／Ｎtanθが２０以下で画像は優れた評価（◎）となる。表２より、ｖ／Ｎtanθが３０を超えると、膜厚ムラは１５μm以上になり、画像は不合格となる。
【００３６】
さらに、ｖ／Ｎtanθが１.０未満であれば厚さムラは２μm未満となり優れた画像が得られが、処理装置が大きくなり複雑高価となり実用できない。例えば、実施例３の液貯留槽１の寸法を１００としたとき、ｖ、Ｎを同じとしてθを７０&deg;としたとき、液貯留槽の大きさは２３０となる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、請求項１に記載のコーティング方法は、次のような効果がある。被処理ローラを液貯留槽をオーバーフローしているコーティング液面に接し回転しながら移送し、徐々に離間することによる前記被処理ローラの外周面に生じる液切れ跡のスパイラルピッチを３０mm以下とすることにより、外周面の塗膜の厚さムラは所定の値（１０μm以下）となり良好な画像が得られる。スパイラルピッチを１mm以上とすることにより、被処理ローラの回転数を大きくしたり、液貯留槽を大きくするなど、複雑高価な装置を必要としない。
【００３８】
請求項２に記載の塗工方法は、ｖ／Ｎtanθの値を１以上で３０以下とする。この塗工方法は請求項１に記載の塗工方法を他の視点で表したものであり、具体的に塗工工程を設計するときに、交差角θ°、ローラ回転数Ｎ等より１≦ｖ／Ｎ・tanθ≦３０を満足させることにより請求項１と同じ効果を得る。
【００３９】
請求項３に記載の塗工方法は、前記被処理ローラが電子写真方式に用いられる帯電ローラ、転写ローラ、現像ローラである。これらの被処理ローラは請求項１または２の塗工方法が好ましく活用され、特にローラ表面の電気抵抗性を調整し、ゴム弾性体でありながら表面を特に緻密に仕上げることが必要な上記のローラに好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗工方法を説明する平面図であり、液貯留槽１の上面を被処理ローラ２が自転しながら矢印ｚの方向に移動する過程を示す。
【図２】本発明に使用される液貯留槽１の構造を示し、図２（ａ）は平面図を示し、図２（ｂ）は正面図を示す。
【図３】被処理ローラ２の表面に残されるスパイラルマーク４を表す斜視図を示す。
【図４】塗工されたローラの断面図を表し、図４（ａ）は従来の塗工方法によるローラを示し、図４（ｂ）は本発明の塗工方法によるローラを示す。
【図５】従来の塗工方法の一例（ディッピング方式）を説明する概念図であり、図５（ａ）は塗工開始時の状態を示し、図５（ｂ）は塗工されたローラの断面図を示す。
【符号の説明】
１：液貯留槽
２：被処理ローラ
３：離間側辺
４：スパイラルマーク
５：液貯留部
９：芯金
１０：ゴム層
【図１】
0003790428.tif 000004
【図２】
0003790428.tif 000005
【図３】
0003790428.tif 000006
【図４】
0003790428.tif 000007
【図５】
0003790428.tif 000008