JP2004074159A - 円筒状基材の塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】　円筒状基材に対して高粘度の塗布液を、ビード切れのない膜厚変動のない塗布方法を提供する。
【解決手段】　エンドレスに形成された連続周面を有する円筒状基材１を５〜３０ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動させながら、塗布液Ｌを塗布液分配スリット１２を通して、前記基材周面を取り囲むように基材全周にわたって近接形成されたホッパー塗布面に設けられたエンドレスの塗布液流出口１１から該ホッパー塗布面にあるスライド面１５上に流出させ、前記基材とホッパー塗布面の先端部に連続的に供給させ、前記塗布液の粘度を１０以上６００ミリパスカル・秒未満、前記基材表面及びホッパーの先端部の間隙を５０〜５００μｍ、並びに前記塗布液分配スリット間隙を５０〜５００μｍとしたことを特徴とする円筒状基材の塗布方法。
【選択図】　　　　図１

Description

　本発明はエンドレスに形成された連続面を有する円筒状基材の外面上に、塗布液を均一に塗布する塗布方法に関するものである。

　エンドレスに形成された連続面を有する基材の外面上への薄膜で均一な塗布に関連してスプレー塗布法、浸漬塗布法、ブレード塗布法、ロール塗布法等の種々の方法が検討されている。特に電子写真感光体ドラムのような薄膜で均一な塗布については生産性の優れた塗布装置を開発すべく検討されている。しかしながら、従来のエンドレスに形成された連続面を有する基材への塗布方法においては、均一な塗膜が得られなかったり生産性が悪い等の短所があった。

　スプレー塗布法ではスプレーガンより噴出した塗布液滴が該エンドレスに形成された連続面を有する基材の外周面上に到達するまでに溶媒が蒸発するために塗布液滴の固形分濃度が上昇してしまい、それにともない塗布液滴の粘度上昇が起って液滴が面に到達したとき、液滴が面上を充分に広がらないために、或いは乾燥固化してしまった粒子が表面に付着するために、塗布表面の平滑性の良いものがえられない。また該連続面を有する基材への液滴の到達率が１００％でなく塗布液のロスがあったり部分的にも不均一である為、膜厚コントロールが非常に困難である。更に、高分子溶液等では糸引きを起こす事があるため使用する溶媒及び樹脂に制限がある。

　ブレード塗布法、ロール塗布法は例えば円筒状基材の長さ方向にブレード若しくはロールを配置し該円筒状基材を回転させて塗布を行い円筒状基材を１回転させた後ブレード若しくはロールを後退させるものである。しかしながらブレード若しくはロールを後退させる際、塗布液の粘性により、塗布膜厚の一部に他の部分より厚い部分が生じ、均一な塗膜が得られない欠点がある。

　浸漬塗布法は、上記におけるような塗布液表面の平滑性、塗布膜の均一性の悪い点は改良される。

　しかし塗布膜厚の制御が塗布液物性例えば粘度、表面張力、密度、温度等と塗布速度に支配され、塗布液物性の調整が非常に重要となる。また塗布速度も低いし、塗布液槽を満たすためにはある一定量以上の液量が必要である。さらに重層する場合、下層成分が溶け出し塗布液槽が汚染されやすい等の欠点がある。

　そこで例えば特許文献１に記載されている如く円形量規制型塗布装置（この中にはスライドホッパー型塗布装置が含まれる）が開発された。このスライドホッパー型塗布装置はエンドレスに形成された連続周面を有する円筒状基材を連続的にその長手方向に移動させながら、その周囲を環状に取り囲み、円筒状基材の外周面に対して塗布液を塗布するものであって、さらにこの塗布装置は環状の液溜まり室と、この液溜まり室内の一部に対して外部から塗布液を供給する供給口と、前記液溜まり室の内方に開口する塗布液分配スリットとを有し、このスリットから流出した塗布液を斜め下方に傾斜するスライド面上に流下させ、スライド面の下端の唇状部のスライドエッジと円筒状基材との僅かな間隙部分にビードを形成し、円筒状基材の移動に伴ってその外周面に塗布するものである。このスライドホッパー型塗布装置を用いることにより、少ない液量で塗布でき、塗布液が汚染されず、生産性の高い、膜厚制御の容易な塗布が可能となった。
特開昭５８−１８９０６１号公報

　しかしながら、前記スライドホッパー型塗布装置を用いてもなお塗布液によっては塗布液膜切れ（ビード切れによるものが多い）、膜厚の変動等の問題があり未だ満足のいくものではない。

　本発明は前記実情に鑑みて提案されたものであり、本発明の目的とするところのものは、高粘度の塗布液においても膜厚変動がなく、ビード切れのない、優れた塗布方法を提供することにある。

　さらに本発明の目的は、同一塗布装置から複数の塗布層を同時に基材上に形成させるいわゆる同時重層塗布による高粘度の塗布液においても、膜厚変動がなく、ビード切れのない、優れた塗布方法を提供することにある。さらに又本発明の目的は、複数の塗布装置から塗布層を逐次基材上に形成させるいわゆる逐次重層塗布による高粘度の塗布液においても、膜厚変動がなく、ビード切れのない、優れた塗布方法を提供することにある。

　本発明の目的は、エンドレスに形成された連続周面を有する円筒状基材を移動させながら、塗布液を、前記基材側に開口する塗布液流出口を有する塗布液分配スリットを通して、前記基材周面を取り囲むように基材全周にわたって近接形成されたホッパー塗布面に設けられたエンドレスの塗布液流出口から該ホッパー塗布面にあるスライド面上に流出させ、前記基材とホッパー塗布面の先端部に連続的に供給させて塗布する方法において、前記塗布液の粘度を１０以上６００ミリパスカル・秒未満、前記基材表面及びホッパーの先端部の間隙を５０〜５００μｍ、並びに前記塗布液分配スリット間隙を５０〜５００μｍとしたことを特徴とする円筒状基材の塗布方法により達成される。

　本発明で用いられる塗布方法では、１０以上６００ミリパスカル・秒の高粘度塗布液を用いたとき、前記基材表面とホッパー塗布面の先端部との間隙（コータギャップとも言う）が５０〜５００μｍであり、かつ前記塗布液分配スリット間隙が５０〜５００μｍであるとする。前記コータギャップが５０μｍ未満のときには、ビードの安定性に欠く為、適正な膜厚に制御できず膜厚変動も大きい。５００μｍより大きいときには、ビード切れが起き易く膜厚変動も大きい。前記塗布液分配スリット間隙が５０μｍ未満のときは、膜厚変動が大きく信頼性に欠ける。５００μｍより大きいときには、液スライド面上の液膜が乱れ易いため膜厚変動が大きい。

　本発明で用いられる塗布速度は、基材の移動速度や塗布液膜厚等によるので一慨に定められないが、５〜３０ｍｍ／ｓｅｃの範囲に収めることにより、より一層の安定した塗布ができる。

　本発明で用いられる塗布液の粘度は２２℃の時の値であり、通常実験室や工程プロセスで用いられる任意の粘度計が用いられるが、いわゆるＢ型粘度計といわれるものが簡便でよい。

　本発明で用いられる塗布方法は同時重層塗布方法や逐次重層塗布方法にも同様に適用される。逐次重層塗布方法においては、下層が未乾の状態で、即ち乾燥ゾーンを通さないで逐次に塗布しても良いし、乾燥ゾーンを通して乾燥させた上に重層させても良い。

　本発明の塗布方法によるときは、塗布液が高粘度のときも、円筒状基材に対して膜厚変動がなく、塗布液のビード切れ、塗布ムラ、色ムラがない優れた塗布方法を提供することとなった。また同一塗布装置から複数の塗布層を同時に基材上に形成させる同時重層塗布方法によっても、複数の塗布装置から塗布層を逐次基材上に形成させる逐次重層塗布方法によっても、膜厚変動がなく、ビート切れのない、優れた塗布方法を提供することとなった。

　また本発明の塗布方法によって、円筒上基材上に多層からなる有機感光体を組み上げて実写テストを行ったところ、塗布ムラに起因する画像ムラは認められず、良好な画像を得ることができた。

　以下、図面を用いて本発明の説明を行う。図１は本発明に係わる塗布装置例の縦断面図で、図２はその斜視図である。

　図１に示されるように中心線ＸＸに沿って垂直状に重ね合わせた円筒状基材１Ａ，１Ｂを連続的に矢示方向に上昇移動させ、その周囲を取り囲み、基材１の外周面に対しスライドホッパー型塗布装置の塗布に直接係わる部分（塗布ヘッドと略称する）１０により塗布液Ｌが塗布される。なお、基材としては中空ドラム例えばアルミニウムドラム、プラスチックドラムのほかシームレスベルト型の基材でも良い。前記塗布ヘッド１０には、基材１側に開口する塗布液流出口１１を有する幅狭の塗布液分配スリット（スリットと略称する）１２が水平方向に形成されている。このスリット１２は環状の塗布液分配室１３に連通し、この環状の塗布液分配室１３には貯留タンク４内の感光液Ｌを圧送ポンプ５により供給管１４を介して供給するようになっている。他方、スリット１２の塗布液流出口１１の下側には、連続して下方に傾斜し基材の外寸よりやや大なる寸法で終端をなすように形成されたスライド面１５が形成されている。さらに、このスライド面１５終端より下方に延びる唇状部１６が形成されている。かかる塗布装置による塗布においては、基材１を引き上げる過程で、塗布液Ｌをスリット１２から押し出し、スライド面１５に沿って流下させると、スライド面終端に至った感光液は、そのスライド面終端と基材１の外周面との間にビードを形成した後、基材表面に塗布される。

　スライド面終端と基材は、ある間隙を持って配置されているため基材を傷つける事なく、また性質の異なる層を多層形成させる場合においても、既に塗布された層を損傷することなく塗布できる。

　図３，図４は基材１上に２層の塗布層を形成する重層塗布装置例を示している。図示したのは２層の重層塗布装置であるが、同様構造によって、或いはそれらの組み合わせによって３層以上の重層塗布装置を提供することができる。なお図３，図４において図１と同一の構成については同一符号を用いて示している。

　図３は、同一塗布装置から塗布液ＬＡ，ＬＢによる塗布層を同時に円筒状基材１上に形成させるいわゆる同時重層塗布装置を示している。処理液ＬＡ，ＬＢを貯留した貯留タンク４Ａ，４Ｂからはそれぞれ圧送ポンプ５Ａ，５Ｂを介して塗布ヘッド２０の水平方向に形成された幅狭の塗布液分配スリット１２Ａ，１２Ｂを通り円筒状基材１側に環状に開口する塗布液流出口１１Ａ，１１Ｂが設けられていて、塗布液流出口１１Ａ，１１Ｂの下側には共通の連続して下方に傾斜し、円筒状基材１の外寸よりやや大なる寸法で終端をなすように形成されたスライド面１５と、さらにこのスライド面１５終端より下方に延びる唇状部１６が形成されている。かかる塗布装置においては、円筒状基材１を引き上げる過程で、塗布液ＬＡ，ＬＢをスリット１２Ａ，１２Ｂから押出しスライド面１５に沿って流下させると塗布液ＬＡ，ＬＢは２層をなして流下し、スライド面１５の終端に至った２層の塗布液ＬＡ，ＬＢは円筒状基材１の外周面との間にビードを形成したのち基材表面に２層の塗布液ＬＡ，ＬＢが同時に塗布される。

　図４は、複数の塗布装置から塗布液ＬＡ，ＬＢによる塗布層を逐次基材上に形成させるいわゆる逐次重層塗布装置を示している。複数の塗布装置では各々複数の処理液分配スリット１２、塗布液流出口１１、及びホッパー塗布面のあるスライド面１５を設け、処理液ＬＡ，ＬＢを貯留した貯留タンク４Ａ，４Ｂからそれぞれ圧送ポンプ５Ａ，５Ｂを介して塗布ヘッド１０Ａ，１０Ｂの各塗布液分配スリット１２に処理液ＬＡ，ＬＢを供給し、各々塗布液流出口１１から各々のホッパー塗布面にあるスライド面１５上に流出させ、処理液ＬＡ，ＬＢの塗布層を円筒状基材１上に逐次形成させる。

　本発明の塗布方法では、スライド面終端と基材は、ある間隙を持って配置されているため基材を傷つける事なく、また性質の異なる層を多層形成させる場合においても、既に塗布された層を損傷することなく塗布できる。更に性質が異なり同一溶媒に溶解する層を多層形成させる際にも、浸漬塗布方法と比べて溶媒中に存在する時間がはるかに短いので、下層成分が上層側へ殆ど溶出しないし、塗布槽にも溶出することなく塗布できる。

　本発明の塗布方法は、薄膜で均一な塗布膜を要求する電子写真感光体ドラム、静電記録体の製造、ローラ表面上への被覆、エンドレス帯状物等の外周面への塗膜形成等に用いられそれらに制限される事はない。即ちエンドレスに形成された連続面を有する基材の外周面の塗布方法として用いられる。塗布は基材自体が移動しても塗布装置が移動しても良く、更に円筒状基材を回転しても良い。

　なお本発明は添付した図の形状だけに制約されるものではない。

　次に実施例により本発明（高粘度の塗布液使用）について説明するが、これに限定されるものではない。
実施例１
（実施例及び比較例）
　導電性支持体としては鏡面加工を施した直径８０ｍｍ、高さ３５５ｍｍのアルミニウムドラム支持体を用いた。

　前記支持体上に下記の如く各塗布液組成物ＣＴＬ−１、ＣＴＬ−２、ＣＴＬ−３を表１の如くの粘度になるようにポリマー濃度（溶媒量の添加による）を調整し、図１に記載の如くのスライドホッパー型塗布装置を用いて、表１に記載の如くコータギャップ及びスリットギャップを調整し塗布し、塗布ドラムＮｏ．１−１〜１−９を得た。なお基材の移動速度は８ｍｍ／ｓｅｃで行った。
ＣＴＬ−１塗布液組成物
　ＣＴＭ−１
　ポリカーボネート（Ｚ−２００　三菱瓦斯化学社製）
　１，２−ジクロロエタン
　固形分については固形分重量比ＣＴＭ−１：Ｚ−２００＝０．８９：１に固定
ＣＴＬ−２塗布液組成物
　ＣＴＭ−２
　ポリカーボネート（Ｚ−２００　三菱瓦斯化学社製）
　１，２−ジクロロエタン
　固形分については固形分重量比ＣＴＭ−１：Ｚ−２００＝０．８９：１に固定
ＣＴＬ−３塗布液組成物
　ＣＴＭ−３
　ポリカーボネート（Ｚ−２００　三菱瓦斯化学社製）
　１，２−ジクロロエタン

　固形分については固形分重量比ＣＴＭ−１：Ｚ−２００＝０．８９：１に固定
　塗布結果を示したのが表１である。

実施例２
（実施例及び比較例）
　導電性支持体としては鏡面加工を施した直径８０ｍｍ、高さ３５５ｍｍのアルミニウムドラム支持体を用いた。

　前記支持体上に下記の如く各塗布液組成物ＰＣＬ−１、ＯＣＬ−１を分散調整し、表２の如くの粘度になるように固形分濃度（溶媒量の添加による）を調整し、図１に記載の如くのスライドホッパー型塗布装置を用いて、表２に記載の如くコータギャップ及びスリットギャップを調整し塗布し、塗布ドラムＮｏ．２−１〜２−９を得た。なお基材の移動速度は２０ｍｍ／ｓｅｃで行った。
ＰＣＬ−１塗布液組成物
　ＣＧＭ−４
　ポリカーボネート（Ｚ−２００　三菱瓦斯化学社製）

　ＣＴＭ−４
　１，２−ジクロロエタン

　上記塗布液組成物（固形分については固形分重量比ＣＧＭ−４：Ｚ−２００：ＣＴＭ−４＝１０：２０：１５に固定）をサンドミルを用いて２０時間分散したもの。
ＯＣＬ−１塗布液組成物
　ポリカーボネート（Ｚ−２００　三菱瓦斯化学社製）
　シリコーン系微粒子（トスパール１０３　東芝シリコーン社製）
　１，２−ジクロロエタン
　上記塗布液組成物（固形分については固形分重量比Ｚ−２００：トスパール＝１００：１に固定）をサンドミルを用いて３時間分散したもの。

　塗布結果を示したのが表２である。

実施例３
　導電性支持体としては鏡面加工を施した直径８０ｍｍ、高さ３５５ｍｍのアルミニウムドラム支持体１−２上に下記塗布液組成物ＵＣＬ−１を図４に記載の如くのスライドホッパー型重層塗布装置を用いて、下層塗布を行った。
ＵＣＬ−１塗布液組成物
　共重合ナイロン樹脂（ＣＭ−８０００　東レ社製）
　メタノール／ｎ−ブタノール＝１０／１（Ｖｏｌ比）
　また、実施例２の塗布ドラムＮｏ．２−２上に前記ＯＣＬ塗布組成物を、表３の如くの粘度になるように固形分濃度（溶媒量の添加による）を調整し、図４に記載の如くのスライドホッパー型重層塗布装置を用いて、これらの下層塗布上に表３の塗布条件で逐次重層塗布を行った。
ＣＴＬ−４塗布液組成物
　ＣＴＭ−４
　ポリカーボネート（Ｚ−２００　三菱瓦斯化学社製）
　１，２−ジクロロエタン
　固形分については固形分重量比ＣＴＭ−１：Ｚ−２００＝０．７５：１に固定
　塗布結果を示したのが表３である。

　本発明の塗布方法によれば、表１〜３から明らかな如く塗布液のビード切れ、塗布ムラや膜厚変動等がなく、また重層性も優れることがわかる。

　また本発明の方法で多層からなる有機感光体を組み上げ実写テストを行ったところ、塗布ムラに起因する画像ムラはなく良好な画像が得られた。

本発明に係わる塗布装置例の縦断面図である。 本発明に係わる塗布装置例の斜視図である。 本発明に係わる同時重層塗布装置例の縦断面図である。 本発明に係わる逐次重層塗布装置例の縦断面図である。

符号の説明

　１　円筒状基材
　４　貯留タンク
　５　圧送ポンプ
　１０，２０　塗布ヘッド
　１１　塗布液流出口
　１２　（処理液分配）スリット
　１３　塗布液分配室
　１４　供給管
　１５　スライド面
　１６　唇状部
　Ｌ　塗布液

Claims (4)

1. エンドレスに形成された連続周面を有する円筒状基材を移動させながら、塗布液を、前記基材側に開口する塗布液流出口を有する塗布液分配スリットを通して、前記基材周面を取り囲むように基材全周にわたって近接形成されたホッパー塗布面に設けられたエンドレスの塗布液流出口から該ホッパー塗布面にあるスライド面上に流出させ、前記基材とホッパー塗布面の先端部に連続的に供給させて塗布する方法において、
   前記塗布液の粘度を１０以上６００ミリパスカル・秒未満、前記基材表面及びホッパーの先端部の間隙を５０〜５００μｍ、並びに前記塗布液分配スリット間隙を５０〜５００μｍとしたことを特徴とする円筒状基材の塗布方法。
2. 前記基材の移動速度が５〜３０ｍｍ／ｓｅｃであることを特徴とする請求項１記載の円筒状基材の塗布方法。
3. 各々複数の塗布液分配スリット及び塗布液流出口を設け、異なる塗布液を塗布液分配スリット及び塗布液流出口から同一ホッパー塗布面にあるスライド面上に流出させ、複数の塗布層を同時に基材上に形成させることを特徴とする請求項１又は２記載の円筒状基材の塗布方法。
4. 各々複数の塗布液分配スリット、塗布液流出口及びホッパー塗布面を設け、異なる塗布液を各々の塗布液分配スリットに供給し、各々の塗布液流出口から各々のホッパー塗布面にあるスライド面上に流出させ、複数の塗布層を基材上に逐次形成させることを特徴とする請求項１又は２記載の円筒状基材の塗布方法。

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