JPH07308615A - 塗布方法及び塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 凹凸やうねりが存在する基体表面や回転振れ
のある基体表面に、平滑でレベリングの充分な塗膜を形
成する。 【構成】 給送される塗布液を吐出するノズルを被塗布
対象物である基体表面に対し相対的に移動させて、該基
体表面に塗布膜を形成する塗布方法において、該基体表
面に弾性的に接触する部材を設け、該部材に該ノズルを
固設し、ノズル先端と基体表面との間隔を所定の値に保
つことを特徴とする塗布方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被塗布対象物である基
体表面に塗布膜を形成させる塗布方法及び塗布装置に関
し、さらに詳しくは、例えば、電子写真用感光体ドラム
又はベルト、シートなどにおいて、円筒状又はベルト
状、シート状である感光体基体の寸法精度及び加工度が
低く、外表面形状に凹凸がある場合、又は基体保持の水
平精度が悪く、ノズル開口と基体表面との距離を一定に
保つことが困難な場合であっても、常にノズルヘッドと
基体表面との距離を一定範囲に保ち安定した液吐出条件
で平滑な塗膜を有する塗布体を製造する方法及び装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、この種の主な被塗布対象物で
ある円筒状基体の表面に対して、円筒状塗布体を連続膜
状に形成するための方法としては、一般的に、ａ）浸漬
塗布方法、ｂ）リング塗布方法、ｃ）スプレー塗布方
法、ｄ）スパイラル塗布方法などの各手段が知られてい
る。

【０００３】こうした塗布方法の中でスパイラル塗布方
法は、塗膜面にスパイラル状の膜厚ムラを生じ易いとい
う不利を有する反面、塗布液の所要量が少なくて済み、
塗布装置自体についても比較的簡単であるなどの利点が
あって、非常に好ましい手段でもある。そこで、我々は
先に、スパイラル塗布方法を適用して、複数の吐出細孔
からなるノズルを特殊な形に配設させた塗布用マルチノ
ズル体を用い、給送される塗布液を特定の塗布幅で吐出
させる塗布方法を提案し、前記スパイラル塗布方法の難
点を克服して、基体表面に連続膜状の塗布膜を形成させ
ることに成功した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら基体表面
が充分に真円でなく、凹凸やうねりが存在する場合は、
平滑な塗布膜面を有する塗布体を得ることが困難であっ
た。又円筒状基体の場合は、基体自身の円筒度及び回転
中心の軸振れ等により、塗布時の回転基体の回転振れは
１ｍｍを越えることがあり、高精度の搬送治具を用いた
としても５０μ程度は極く普通に存在することとなる。
それ故、基体表面からのノズル高さを適切な位置に保つ
ことができず、そのため吐出された液が一定の状態で基
体表面に到達出来ずレベリングが充分に行なわれず、筋
状の未塗布部が残存してしまうという問題があった。

【０００５】又、基体とノズル先端の距離は、塗膜を均
一にすると云う観点からは小さい程望ましいが、上記の
様に基体の真円度、真直度、基体保持機構の振れ、搬送
系の誤差などからノズル先端が基体表面に接触して基体
表面を傷付け、またノズルも損傷してしまうという問題
が生じる。我々は既にレーザー測長器で基準線から基体
表面迄の距離を測定し、ノズルが測定位置に来たとき、
測定値に応じてノズルを上下させる自動間隔保持機構を
開発し提案している（特願平４−２０９００２）。

【０００６】しかし該機構は構造が複雑であるため、高
価なものとなってしまう。しかして本発明者らは簡単な
機構でノズルとワークとの距離を一定に保つ方法を種々
検討した結果、本発明に到った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の問題を解
決するためになされたものでありその要旨は給送される
塗布液を吐出するノズルを被塗布対象物である基体表面
に対し相対的に移動させて、該基体表面に塗布膜を形成
する塗布方法において、該基体表面に弾性的に接触する
部材を設け、該部材に該ノズルを固設し、ノズル先端と
基体表面との間隔を所定の値に保つことを特徴とする塗
布方法に存し、好ましくは、該接触する部材が、基体表
面の未塗布部で基体と接触することを特徴とする塗布方
法、更には、該接触する部材の、基体表面に密接する部
分が、回転する構造を有することを特徴とする塗布方法
に存し、又は、塗布液を被塗布対象物である基体表面に
塗布する装置であって、給送される塗布液を吐出するノ
ズルと、基体表面に弾性的に接触する部材とを有した吐
出機構と、該吐出機構を基体表面に対し相対的に移動さ
せる移動機構と、該基体を軸を中心として回転せしめる
回転機構とを設けてなることを特徴とする塗布装置に存
し、好ましくは該接触する部材の基体表面と密接する部
分が、該ノズルの先端より吐出機構の移動方向前方に位
置することを特徴とした塗布装置、更に好ましくは、該
接触する部材の基体表面と密接する部分が球状ローラー
であることを特徴とする塗布装置に存する。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おける被塗布対象物となる基体としては、円筒状、ベル
ト状又はシート状基体等に適用できるが、以下の説明は
円筒基体に関して行う。本発明においては、被塗布対象
物である円筒状基体を例えば回転させた状態で、塗布液
吐出ノズルを回転軸線に平行する方向へ相対的に移動さ
せることによって、円筒状基体の被塗布対象表面に対
し、吐出ノズルに相対的なスパイラル状の軌跡をとら
せ、ノズルから吐出される塗布液を同被塗布対象表面へ
展開塗布させるようにしたスパイラル塗布方法を採用す
る。そして、この場合、１つの方法として円筒状基体が
１回転する間に、塗布液吐出ノズルをほぼ塗布幅相当分
だけ移動させるようにし、これによって塗布膜の重ね塗
りおよび塗り残しなどをほとんど生じないようにする。

【０００９】またここで、複数のノズルからなるノズル
ヘッドを使用する場合は、個々のノズルの開口断面積お
よび各開口相互間の間隔のそれぞれを、使用する塗布液
の表面張力と粘度、基体表面と吐出される塗布液との接
触角、および展開塗布される塗布膜の膜厚などの各塗布
条件に対応して的確に選択することが肝要である。つま
り、各ノズルの開口断面積については、塗布液の粘度と
流量とによって選択設定するものであって、この開口断
面積が小さ過ぎると、各ノズルでの圧力損が大きくなっ
て所望の流量が得られず、反対に開口断面積が大き過ぎ
ると、各ノズルでの流量にバラツキを生ずることになっ
て好ましくない。

【００１０】一方、このときの各塗布条件が適切でなく
て、基体表面と吐出される塗布液との接触角が大きいと
き、または塗布液自体の粘度が比較的大きいときには、
この塗布液が拡がらずに筋状を呈すると共に、これに見
合った筋状の未塗布部を生ずることになる。そしてこの
場合に、例えば、各ノズル開口相互間の間隔をより以上
に狭くしようとしても、構造上ならびに寸法的な面での
制約が加えられる。又、塗布液の粘度を下げるのにも限
界があり、あまり粘度を下げ過ぎると、ウェット塗布膜
の厚さが異常に厚くなって液垂れをきたすことになる。

【００１１】ここで、ウェット塗布膜とは基体表面に塗
布された時点での塗布液自体からなる塗布膜のことであ
る。そこで、このような場合に対処するための手段とし
て、各ノズル開口を一方向に配設させたままで、これを
ノズルヘッドの移動方向に所定の角度θだけ傾斜させ、
実質的な各吐出開口相互間の間隔を縮小したのと同様な
配置にすることができる。この場合には、先に付着され
た膜部分に、後から付着する膜部分が順次に融合されて
ゆき、結果的には、所期通りの連続膜状をした均等膜厚
の塗布膜を形成し得るのである。そして、この場合の傾
斜角度θについては、ここでも、塗布液の表面張力と粘
度、ドラム表面と吐出される塗布液との接触角などの諸
条件を考慮して調整するが、多くの場合、０〜８５°程
度とするのが、均等膜厚の塗布膜を得る上で好ましい。

【００１２】ノズルの開口断面形状としては、円形が一
般的であるが、上記断面積の条件を満たす範囲内であれ
ば、方形、帯状の断面をもったノズルを選択し使用する
ことも可能である。また本法に於てノズル開口部から塗
布液を吐出する際は、塗布液を噴出又は飛翔させる条件
ではなくノズル開口部に塗布液を湧出させ、これをノズ
ル先端部から近い距離に保たれた基体表面に紐状に塗着
させることが望ましい。

【００１３】先に述べた塗布液がひろがらず筋状を呈し
て被塗物に塗り残しを生じながら塗着するときは本発明
者等が既に特願平５−３４６５４８号及び特願平５−３
４６５４８号により提案しているようにノズルに近接し
て設けられたブレードにより液の筋状部を平滑化するこ
とにより平滑な連続膜が得られる。従ってノズル開口部
と基体表面との距離は吐出させる液量、ウェット塗布膜
厚さにより変り、膜厚さが厚いときは距離を大きく取っ
ても吐出された塗液が基体表面に塗着する時は紐状とな
り高沸点溶媒を用いた自己レベリング力の大きい液はブ
レードなしで低沸点溶媒を用い、レベリング力の小さい
液では吐出直後にブレードで平滑化することにより厚さ
の均一な塗膜を得ることが出来る。

【００１４】ブレードを使う場合、例えばウェット膜厚
５０〜２００μｍではノズル開口部と基体表面との距離
は１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下、ウェット膜厚
５〜５０μｍでは該距離は５ｍｍ以下、好ましくは２ｍ
ｍ以下となる。ブレードを使わない場合は上記距離の数
分の１の大きさになる。これらの値より距離が大きいと
きは、ノズルから湧出された液はワーク表面に達した時
は液滴状になり、ブレードを使用しない場合は勿論、使
用した場合でも均一な厚さの塗膜を得ることは困難であ
る。

【００１５】次に、本願発明における基体表面に弾性的
に接触する部材を説明する。基体表面に弾性的に接触す
る部材は、例えば、基体表面に密接する部分と、該密接
部分に弾性的に弱い押圧力を与えると共に、ノズルの基
部を固定する支持部とから構成することが出来る。該密
接する部分としては、回転している基体表面上を軸方向
に移動するために、回転する構造を有することが好まし
く、特に球状のローラーであると好ましい。

【００１６】又、密接する部分は、ノズル先端より塗布
移動方向の前方、すなわち未塗布部で基体表面と接触す
ることが好ましい。該密接部に弾性的でかつ弱い押圧力
を与えるために、支持部の一部はスプリングにより構成
されている。又、支持部には液吐出用のノズルの基部が
固定されている。又、液供給系も支持部と一緒に伸縮す
る必要があるので、その一部は例えばフレクシブルなチ
ューブやパイプをスプリング状に巻いたもので構成する
と好ましい。

【００１７】かくして、密接部材の先端は基体表面に常
に接しており、密接部材の支持部とノズルの基部が固定
されているため、密接部材の先端とノズル先端は一定の
距離に保たれているので、基体が極端な凹凸部を持たな
い限り基体とノズル先端との距離は一定に保たれ、ノズ
ル先端から湧出した塗液は常に一定で連続した紐状をな
して、基体表面に塗着し、要すればブレードを使用し
て、平滑な均一厚さの塗膜を形成することが出来るので
ある。

【００１８】以下、図面に従って更に本発明の詳細を記
す。図１は本発明の塗布装置の全体図を示し、図２は、
その吐出機構の拡大図を示す。１は基体である。本法に
於ては通常はアルミ押出し管や引抜き管を精度の良いも
のはそのまま、精度が悪ければ非導性樹脂で精度修正後
導電化し、必要ならばブロッキング層を塗布したもの、
直接導電性塗料で精度修正したものなどを使用するが他
の金属管、ガラス管、熱安定性の良い樹脂管、紙管など
も使うことが出来る。

【００１９】該基体はフランジを装着し、フランジ穴に
シャフトを通しシャフトとフランジ穴とを固定し（図示
せず）、シャフトは一方はベアリング軸受けに他方はギ
ヤーに固定され、ギヤーはモーター５により回転され
る。回転速度は周速度を略一定にするように設定し、周
速度としては２０〜２００ｃｍ／ｓｅｃの範囲から選
ぶ。

【００２０】２はノズル先端部で塗液が湧出される。通
常はステンレスの小径パイプで作られ、液の粘度と湧出
量とにより内径は選定されるが、０．３〜２ｍｍφのも
のが適用出来る。パイプの長さとしては１０ｍｍ程度で
よい。ノズルの基部は球状ローラー８の支持部に固定さ
れている。球状ローラー先端とノズル先端とは０．９〜
５ｍｍの間隔を有している。この間隔は湧出される液の
量、湧出し線速度及び粘度などの物性で決るが、要はノ
ズル先端から湧出した液が基体表面に連続した紐状に塗
着することが達成できるように調整する。

【００２１】パイプは伸縮可能なチューブ又はスパイラ
ル状に巻かれたパイプ１０に接続され、チューブ又はパ
イプ１０は液送りポンプ４にパイプ又はチューブで接続
されている。８は球状ローラーで樹脂又はステンレスな
どで作られることが好ましいが、基体に接触し基体を傷
つけない材質であればよい。多くの場合、基体表面は樹
脂又はアルミニウムで形成されているので、傷つくこと
はほとんどない。ローラーの直径は塗布終端の未塗布部
の長さよりも小さいことが好ましく、その長さなどが制
約となるが３〜１０ｍｍの範囲から選ぶのがよい。９は
スプリングである。ローラー８を常に軽く基体１に押し
当てていればよいのであるから、基体の硬さにもよるが
バネ常数５ｇｆ／ｍｍ〜５０ｇｆ／ｍｍのものが適用で
きる。

【００２２】ノズル部及びローラー部は支持部材１１に
固定され、支持部材１１は全体としてはＡＣサーボモー
ター６で駆動され、ボールネジ７により基体の軸方向に
移動する。部材１１の一部は直進ガイド及びＡＣサーボ
モーター１２で駆動され、上下方向に移動出来、サーボ
モーター６で駆動された部材１１が塗布位置に来た時、
サーボモーター１２が始動しローラー８がワークに軽く
当るまで下降する。

【００２３】又、塗布終点にノズルが達し、液吐出が停
止されると、サーボモーターは逆転して部材１１の可動
部分を引き上げる。３は塗液貯槽で液送ポンプ４のサク
ション側に接続されている。以下に実施例を示すが、本
願発明はこの態様に限定されない。

【００２４】

【実施例】

〔実施例１〕アルミ押出し管外径２９．４ｍｍφ、長さ
３００ｍｍ、内径２５．４ｍｍφにフランジを装着し、
これを別装置でフランジ穴を内拡コレットチャックで把
持する。この基体を回転させレーザー測長器（アンリツ
製 ＫＬ１３１Ａ型）を軸方向に移動させ、チャック基
準の全振れを測定すると、１５０μであった。又表面粗
らさは４．５μであった。

【００２５】この押出し管を別途提案（特願平５−３４
６５４９）している方法によりＵＶ硬化樹脂により外径
修正を行うと全振れは３０μ、表面粗らさは０．２μと
なった。本実施例では上記修正管を基体として用いた。
本基体のフランジ穴にシャフトを通し、本装置に付属し
ている（図１に図示していない）レーザー測長器を用い
て、シャフト基準の全振れを測定すると１５０μであっ
た。

【００２６】ノズルは０．５ｍｍφ穴、長さ１０ｍｍの
パイプ、フレクシブルチューブとしてはバイトン製のも
のを用いた。ローラーは８ｍｍφのポリアセタール製、
スプリングはバネ定数１２ｇｆ／ｃｍのものを用いた。
ノズル先端とローラー先端とのギャップは１００μとし
た。液はシントーケミトロン製の導電性塗料（Ｃ−４４
２２）を用いた。

【００２７】基体は２５０ｒｐｍで回転、ノズルは６ｍ
ｍ／ｓｅｃで移動し、塗膜ウェット膜厚で２０μとなる
ように吐出量を決めた（０．６８ｃｃ／ｍｉｎ．）。ノ
ズルから湧出した塗液は紐状に基体に塗着し、２〜３回
転の間にレベリングし均一な塗膜が形成された。

【００２８】〔比較例１〕実施例１におけるローラー等
の接触する部材を除去し、フレクシブルチューブを除い
て、金属パイプの先にノズルを設け、スタート時のノズ
ル〜基体のギャップを１００μとして塗布を開始した。
ノズルが基体と接触し、塗布を続行することは出来なか
った。

【００２９】〔比較例２〕比較例１と同様の装置を用い
て、ノズル〜基体のギャップを１．０ｍｍとして塗布を
行った。ノズルが基体と接触することはなかったが、塗
液は滴状に基体に塗着され、均一な膜を得ることは出来
なかった。

【００３０】

【発明の効果】本願発明の塗布方法及び塗布装置を用い
ることにより、簡単な機構で、凹凸やうねりが存在する
基体においても、液が一定の状態で基体表面に到達し、
筋状の未塗布部が出来ずに良好な塗布膜が形成でき、か
つ、基体表面とノズル先端の接触による破損が生じない
方法及び装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の塗布装置を示す全体図。

【図２】本願発明の吐出機構の部分を示す拡大図。

【符号の説明】

１ 基体 ２ ノズル ３ 塗液貯槽 ４ 液送ポンプ ５ 基体回転モーター ６ ＡＣサーボモーター ７ ボールネジ ８ 球状ローラー ９ スプリング １０ 伸縮パイプ １１ 支持部材 １２ ＡＣサーボモーター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０５Ｄ 3/00 Ｃ 7717−4Ｄ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給送される塗布液を吐出するノズルを被
   塗布対象物である基体表面に対し相対的に移動させて、
   該基体表面に塗布膜を形成する塗布方法において、 該基体表面に弾性的に接触する部材を設け、該部材に該
   ノズルを固設し、ノズル先端と基体表面との間隔を所定
   の値に保つことを特徴とする塗布方法。
2. 【請求項２】 該接触する部材が、基体表面の未塗布部
   で基体と接触することを特徴とする請求項１記載の塗布
   方法。
3. 【請求項３】 該接触する部材の、基体表面に密接する
   部分が、回転する構造を有することを特徴とする請求項
   １又は２記載の塗布方法。
4. 【請求項４】 塗布液を被塗布対象物である基体表面に
   塗布する装置であって、 給送される塗布液を吐出するノズルと、基体表面に弾性
   的に接触する部材とを有した吐出機構と、 該吐出機構を基体表面に対し相対的に移動させる移動機
   構と、 該基体を軸を中心として回転せしめる回転機構とを設け
   てなることを特徴とする塗布装置。
5. 【請求項５】 該接触する部材の基体表面と密接する部
   分が、該ノズルの先端より吐出機構の移動方向前方に位
   置することを特徴とした請求項４記載の塗布装置。
6. 【請求項６】 該接触する部材の基体表面と密接する部
   分が球状ローラーであることを特徴とする請求項４又は
   ５記載の塗布装置。