JPH03224653A - ノズルの移動速度を変更することによって均一な厚さを有するスプレー・コーティング層を静電的に得る装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は基板、特に円筒状基板に静電的にスプレー塗装
を行い、基板の全長にわたって均一な厚さを有する層を
設ける装置と方法を含む。

（従来技術） 電子写真画像形成システムは、フォトリセプタ（ｐｈｏ
ｔｏ　　ｒｅｃｅｐｔｏｒ）材料を含み、この物質は電
気的に帯電され、光に対して露出され、次にトナーによ
って現像されてフォトリセプタ上に画像を形成する。こ
の画像は、次に直接または１接に記録媒体、すなわち紙
の上に転写されそこに定着される。

このフォトリセプタ材料は円筒状の基板（ドラム）上に
ベルトの形あるいは連続したウニ設けた場合でも、ベル
トを形成するかまたは円筒基板上に事前に形成されたベ
ルトを設置するかのいずれかを行い、次にこれらのベル
ト上にフォトリセプタ材料をコーティングするのが背進
である。コーティングされたベルトは次にこの基板から
除去される０例えば、５ｙｐｕｌａ他に対する米国特許
第４，７４７．９９２号を参照のこと、なお、この開示
は参考としてここに含まれている。

フォトリセプタ材料を基板に対して塗付するには、スプ
レー塗装法を使用することが可能である（コーティング
されたドラムまたはベルトのいずれが最終的に形成され
ようと、これは適用される）、このスプレー塗装のプロ
セスは、回転している円筒基板の縦軸に対して平行にス
プレー　ガンを横切らせるステップと、フォトリセブタ
材料の噴霧流を基板の方向に向けるステップを含む、ス
プレーの行われている期間中この基板は回転されている
ため、この円筒基板の全表面がコーティングされる。適
当に制御することにより、このプロセスは１００オング
ストローム未満から１００ミクロン以上の層の厚さをプ
ラス／マイナス５％以内の再現性でコーティングするこ
とが可能である。

上述の簡単なスプレー・プロセスの大きな欠点は、材料
の塗付効率が比較的低いことである。幾つかのフォトリ
セプタ材料の場合、スプレーされた材料は、わずか約１
０％しかこの基板にコーティングされない、過度にスプ
レーされた材料は、ドラムを通過してスプレー・ブース
の排気口でフィルターに捕捉される。このように効率の
低いことによって、コーティング用の溶剤の放出量が増
加し、これによって、溶剤回収装置が必要になるど共に
コストが上昇する。

材料の効率を改善するために確立された方法は、スプレ
ーされた流体の小滴に対して静電電荷を加えることであ
る。この基板がアースされていると、小滴と基板との間
にプラスの引き合い発生し、これによって材料の効率が
７５％以上に増加する。あいにく、静電電荷を使用した
場合、この方法によってコーティングされた円筒基板の
コーティング厚さがこの円筒の長さに沿って変化すると
いう欠点がある。−数的に、厚さは基板の先端に行くほ
ど薄くなる。この厚さの変化は少なくとも２つの原因に
起因する。すなわち、１つは、円筒基板の端部における
静電気の「エンド効果」による基板と小滴との閏の静電
力の変化であり、他は小滴と基板の支持体のような他の
近くにあるアースされている表面との間の引き合い〈「
アース効果」）である０円筒基板は、チェーン　コンベ
アから延びる垂直の支持体上にしばしば支持されるので
、これらのアース効果はかなり発生する可能性がある。

フォトリセプタ材料の厚さが不均一であることによって
、フォトリセプタ・ドラムまたはベルトを形成する場合
の静電スプレー法の使用は実質的に制限される。均一な
画像を形成するには、フォトリセプタ材料の厚さが均一
でなければならない、最も薄い領域の厚さと等しい厚さ
を得るようにより厚い領域に沿ってスプレー塗装の効率
を減じることによって、均一性を達成することができる
。また、均一性はこのドラムやベルトの端部を使用しな
いことによっても達成可能である。第１の代替案は材料
の効率を低下させ、第２の代替案はより長いドラムの作
成を必要どし、これによって装！全体のサイズを増加さ
せるので、これらの代替案はいずれも望ましくない、静
電スプレー・ガンの電圧を変えて厚さの変化を補償する
ことが提案されているが、小滴の電荷の増加によって、
小滴と基板との間の吸引力が増加するのみならず、小滴
と他の近接アース表面との間の吸引力も増加する。

（発明の目的と概要） 本発明の目的は、均一な厚さを有する少なくとも１つの
材料の層によって基板を静電スプレー塗装する装置と方
法を提供することである。

本発明の他の目的は、基板を通過する過剰なスプレー材
料の経路を最小にしてこの基板を静電スプレー塗装する
装置と方法を提供することである。

本発明の更に他の目的は、塗装用溶剤の放出を削減して
基板を静電スプレー塗装する装置と方法を提供すること
である。

本発明は、静電噴霧ノズルが横切る速度を利用して、さ
もなければ外部の影響によって発生する塗付材料のコー
ティング厚さの変化を相殺する。特に、本発明は、ノズ
ルがこのノズルによって静電スプレー塗装されている円
筒基板の端部に接近するにしたがって、このノズルの移
動速度を変化させる　装置と方法を提供する。オープン
・ループ補正アルゴリズムによって厚さの誤差を補正す
るようにプログラムを組むこと（こよって、厚さの均一
性を最大にすることができる。

（実施例） 本発明は以下の図面を参照して関して詳細に説明される
が、その中で同一の参照番号は同一の要素を示す。

本発明は、基板を静電スプレー塗装する全てのプロセス
に適用することができる。ここで図示し、説明する特定
の実施例は、静電画像形成装！で使用するフォトリセプ
タ・ドラムの製造プロセスに本発明を適応した場合を含
む０図示の実施例は、垂直に延びる縦軸の方向を向いた
ドラムをスプレー塗装するように構成されているが、本
発明はスプレー塗装された基板の方向にかかわらず適応
することができる。

第１図は、基板に沿って移動するスプレー・ガンの移動
速度の関数としての円筒基板の長さに沿ってまで静電ス
プレー塗装された層の測定厚さのプロットを示す、プロ
ットＡ。

ＢおよびＣは、７．５ｆｔ／ｍｉｎ　　１０７ｆｔ／ｍ
ｉｎおよび１７ｆｔ／ｍｉｎの移動速度にそれぞれ対応
する。第１図から分かるように、この厚さは、移動速度
に反比例する。プロットＤは、１０．７ｆｔ／ｍｉｎの
移動速度が１７ｆｔ／ｍｉｎの移動速度に変化した場合
に円筒基板の一部に沿って塗付された層の厚さに対応す
る。移動速度は点Ｐで変化する。この層の厚さは、新し
い移動速度と関連する均衡厚さまで直ちに上昇するので
はなく、第１図から分かるように、新しい均衡厚さに到
達する前には一定の時間間隔（およびこれと関連する移
動距Ｍ）が必要である。

新しい均衡厚さに到達するまでの時間は、走査速度と円
筒軸方向のスプレー・パターンの幅の変更を完了するの
に要する時間の関数である。各ガンの移動速度のプログ
ラムに対する厚さの軌跡Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３およびＴ４は
、塗装された円筒から切り取った別々のサンプルの測定
された厚さである。

他の処理条件を一定にすると、円筒基板上にスプレー塗
装された層の厚さは、スプレーガンが円筒の縦軸に沿っ
て移動する速度に反比例する。もし材料の効率が静電界
効果によってスプレー・ガンの移動中に変化すれば、そ
の結果発生する厚さの変化は、したがってガンが基板を
移動する期間中のガン速度を変化させることによって補
償することができる。

このガン速度は、単位面積および単位時間当りに円筒基
板に到達するスプレー材料の量が変化しないことを保証
するようにプログラムされなければならない、もしこの
ようなプログラムを使用すれば、塗装厚さはフオトリセ
プタの表面全体に渡って一定になり、最大の材料効率が
達成される。堆積速度がガンの走査速度に反比例するの
で、要求される走査速度のプログラムは、１つの移動速
度で観察された厚さの変化から計算することができる。

第３図は、縦軸を垂直に延ばしたドラム（図示せず）上
にフォトリセプタ材料を静電スプレー塗装するための１
つの可能な構成を示す、フォトリセプタを塗装したドラ
ムを製造するには、−数的に組み立てラインが使用され
る。このような組み立てラインでは、垂直方向を向いた
一連のドラムがコンベア上に配列され、このコンベアは
各ドラムを所望の番号の塗装ステーションに導き、各ド
ラムに対して１層以上の材料が塗装される。フォトリセ
プタ　ドラムをコーティングするために使用される材料
は、例えば、米国特許第４．７４７．９９２号に開示さ
れている材料である。

このスプレー塗装装置は、ノズル４を含む静電スプレー
・ガン２を含む、このガンには貯槽（図示せず）から材
料が供給される。このガン２は、フレーム６に支持され
、ねじを切ったスピンドル８に取り付けられる。このガ
ン２はガンの位置決めモータ１０によって垂直方向に移
動される。このスピンドル８の回転によってガン２をス
ピンドル８に沿って垂直に移動させるため、モータ１０
のシャフトはスピンドル８に結合される０図示しないが
、別のモータを設けて、ガン２が水平方向に移動するよ
うに制御することもできる。

ガン２の動きは、コンピュータ１６を使用して監視およ
び制御することができる。コンピュータ１６は多数の監
視装置からデータを受信するが、これらの監視装置には
、ガン２の垂直位置を監視するエンコーダ／カウンタ１
４とガン２が何時その移動の先端に到達したかを示すボ
ーム・スイッチ１２と１８が含まれる。この監視データ
はあらかじめセットされたパラメータとコンピュータに
よって比較され、次にこのコンピュータはモータ１０を
適当に制御する。コンピュータ１６は、例えば始動−停
止点、速度、加速度、減速度および使用されたサイクル
数のような機械的な運動の全ての面を制御する。移動距
離とタイミングのシーケンスはいずれの割り当てられた
セグメントの数に分割することも可能であり、そのセグ
メントの各々には、例えば、速度、加速度または減速度
およびガンのオン・オフ、休止、およびドウエル（ｄｗ
ｅｌｌ）の切り替えが設定される０選択されたセグメン
トの数は、全体のストロークの距離を分割することによ
って各セグメントの長さを決定し、このストロークの長
さもまたこのセグメントの数によって変更することがで
きる。全ての機能は「ホーム」ポジションでスタートす
るパルス・エンコーダ１４によって決定され、エンコー
ダ１４によって出力される各パルスは１０ミクロンの移
動動作を示す、唯一の固定変数はマイクロスイッチ１２
と１８によって読み取られるホームポジションである。

この「ホーム」ポジションは、所定の各サイクル（すな
わち、マイクロスイッチ１２．１８のいづれか１つが作
動させられるとき）にに割り当てられる。サイクルの完
了に要する時間は、往復運動装置の速度、ドウエル点ま
たは停止点、全ストローク距離またはサイクル当りのス
トローク数を変更することによって変更することができ
る。この装！の全サイクルの動作が終了すると、マイク
ロプロセッサはインデックス機構に信号を送って、スプ
レーするべき次の対象物のセットに進み、完全なシーケ
ンスを繰り返す。

第２図は、ドラム上のフォトリセプタ搬送層を静電スプ
レー塗装するためのガン速度のプログラムとその結果得
られる厚さのプロフィールを示す、実線は、一定速度の
プロフィールとその結果ドラムの中央部と底部との間に
発生する０、８ミクロンの厚さの変化を示す、この厚さ
の変化は、前に説明した「エンド効果」と「アース効果
Ｊによって引き起こされる０点線は、このドラムの中央
部と底部との閏で移動速度を逓減するプログラムの結果
、厚さの差が０．２ミクロンに減少し、これは測定誤差
内であることを示す。

特定の例を開示したが、本発明は電界の変化と隣接する
寄生アース表面により厚さが不均一になるいずれの静電
スプレー塗装プロセスにも適応することができる。従っ
て、二二で明かにした本発明の好適な実施は、図示目的
のものであって限定を意図するものではない、上記の特
許請求の範囲で定義するように、本発明の精神と範囲か
ら逸脱することなく種々の変更を行うことが可能である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、移動速度の関数としての円筒基板の長さに沿
った静電スプレー塗装された搬送層の厚さのプロットで
ある。 第２図は、ガン速度の１０グラムと底端部で支持され、
静電スプレー塗装された円筒ドラムに結果として生じた
厚さのプロフィールを示す。 第３図は、本発明の往復運動装置の１実施例の側面図を
示す。 ２・・・ガン ４・・・ノズル ６・　・フレーム ８・・・スピンドル １０　・ １２、 ４ ６ モータ １８・　・ホーム・スイッチ ・・エンコーダ／カウンタ ・・コンピュータ 図面の浄書（内容に変更なし） サンプルの長さ（ｉｎｃｈ） ＦＩＧ、　１ ドラムの縦軸に沿った距離 １、事件の表示 平成２年特許願第３２８８０４号 ３゜補正をする者 事件との関係

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板を材料で塗装する方法に於て、上記の方法は： 電気的にアースした長尺の基板を設けるステップ； 少なくとも１つのスプレー・ノズル内で液体の塗装材料
   を噴霧し、流体の小滴を形成するステップ； 上記の小滴に１つの極性の電荷を加えるステップ； 上記の小滴を上記の基板の方向に向け、上記の基板上に
   上記の塗装材料のコーティングを形成するステップ； 上記の基板の長さに沿つて一端から他端に上記のノズル
   を移動するステップ；および 上記のノズルの移動速度を変化させ、上記の基板の長さ
   に沿って上記のコーティングの厚さを実質的に均一に保
   持するステップ； によって構成されることを特徴とする方法。