JP2007014879A - 塗膜形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リングコート工法に使用される無端ベルト形状の被塗装物を複雑な構造を用いずに容易な装置で、真円かつ塗装ノズル先端との隙間を円周方向均一に高精度に保持することが可能となり、安定した塗膜を形成することが可能となる塗膜形成装置を提供する。
【解決手段】無端ベルト形状の被塗装物１と、被塗装物の内側に挿入された円柱状部材２と、円柱状部材２の外周面と被塗装物１の内周面との界面に流体を流す流体供給手段６と、被塗装物１に対して円柱状部材２の軸方向に沿って相対的に移動するリング状の塗料供給用ノズル８とを備え、被塗装物１の表面に塗膜を形成する塗膜形成装置であって、被塗装物１の外径を計測する外径計測手段１３と、外径計測手段１３の計測結果に応じて、被塗装物１の外径が一定になるように流体の供給圧力を制御する圧力制御手段７とをさらに備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、無端状ベルト形状の被塗装物へ塗膜を形成する塗膜形成装置に関し、特に、膜圧の均一化を図る塗膜形成装置に関する。

電子写真の原理に基づく複写機及びプリンタにおいて、用紙を狭圧し、熱によりトナーを溶解し、用紙に定着させる定着プロセスが存在する。近年その定着プロセスで用いられる部品（定着ローラあるいは定着ベルト）には、シリコンゴムなどの耐熱ゴムによる弾性層を１００〜３００μｍ程度形成することにより、トナー定着時の圧力を均一にし、画像の粒状度を上げることが考えられている。この弾性層は、厚みにより画像に影響を及ぼし、また、ゴムの熱伝導性の関係から定着ローラの立ち上がり時間（所定の温度に達する時間）などに影響を及ぼすことから、ある程度の範囲で均一にすることが求められる。

従来、このような層を形成するための工法としては、スプレーコーティング塗装が考えられ、一般的に用いられてきた。しかし、スプレーコーティング塗装ではこのような厚膜を形成するには塗装回数が非常に多くなり、加工タクトが長く量産性が低い。また、スプレーは、塗着効率が２０〜３０％と低く、塗料の効率が非常に悪い。さらに、スプレーガンで噴霧するには、粘度が低いことが前提である。そのため、一般的にシリコンなどのゴム材は、スプレーで塗装するために溶剤（トルエン、キシレンなどの有機溶剤）と混ぜ合わせることにより、塗装時に粘度を下げることが必要不可欠となる。しかし、溶剤を用いるため、局所排気装置の導入によるコスト増加、環境汚染という問題があることから避けることが望ましい。

一方、浸漬塗装では、液層に完全に被塗装物を浸して塗装を行う。そのため、膜厚はゴムの粘度に依存しているので、ゴムの粘度を制御するために結局溶剤が必要となる。

上記の欠点を回避すべく考案されたのが、リングコート工法である。この工法は、被塗装物にリング状の塗装ノズルから塗料を直接供給し、被塗装物に対して軸方向に移動させることによって塗布を行うため、塗料の供給は、毎回の被塗装物への塗着分だけでよく、溶剤の必要性もない。

このようなリング工法は、たとえば、特開２００４−２９０８５３号公報に開示されている。
特開２００４−２９０８５３号公報

しかしながら、塗膜をムラなく均一なものにするためには、ベルト形状のような被塗装物は、高精度な真円保持と、塗料ノズル先端と被塗装物外周の隙間を均一に保持することが要求される。

そこで、本発明では、リングコート工法に使用される無端ベルト形状の被塗装物を複雑な構造を用いずに容易な装置で、真円かつ塗装ノズル先端との隙間を円周方向均一に高精度に保持することが可能となり、安定した塗膜を形成することが可能となる塗膜形成装置を提供するものである。

請求項１記載の発明の塗膜形成装置は、無端ベルト形状の被塗装物と、該被塗装物の内側に挿入された円柱状部材と、該円柱状部材の外周面と前記被塗装物の内周面との界面に流体を流す流体供給手段と、前記被塗装物に対して前記円柱状部材の軸方向に沿って相対的に移動するリング状の塗料供給用ノズルとを備え、前記被塗装物の表面に塗膜を形成する塗膜形成装置であって、前記被塗装物の外径を計測する外径計測手段と、前記外径計測手段の計測結果に応じて、前記被塗装物の外径が一定になるように前記流体の供給圧力を制御する圧力制御手段とをさらに備えていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の塗膜形成装置において、前記被塗装物の軸方向の動きを拘束するクランプ手段と、前記塗料供給用ノズルを前記被塗装物の軸方向へ可動する可動手段とをさらに備え、前記円柱状部材は、その軸方向に縦穴が形成されると共に、該縦穴の内部から外周面に貫通する流路が形成されており、前記流体が、前記流体供給手段から、前記円柱状部材の前記縦穴および前記流路を介して外周面と前記被塗装物の内周面との界面に供給されることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の塗膜形成装置において、前記流路は、前記円柱状部材の周方向に複数個形成されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の塗膜形成装置において、前記流路は、前記円柱状部材の軸方向に複数列形成されていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項３記載の塗膜形成装置において、前記被塗装物の外周面における周方向の複数の測定点で前記被塗装物と前記塗料供給用ノズルの先端との相対的位置を計測する位置計測手段をさらに備え、前記縦穴は、各々が、前記周方向の複数の測定点にそれぞれ対応する位置にある前記円柱状部材の周方向に形成された流路に対応して独立して連通するように、複数個形成されており、前記流体供給手段は、前記複数個の縦穴にそれぞれ対応して複数備えられており、前記圧力制御手段は、前記位置計測手段の計測結果に応じて、前記被塗装物と前記塗料供給用ノズルの先端との相対的位置が一定になるように、前記複数の流体供給手段からの前記流体の供給圧力を独立に制御することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項４記載の塗膜形成装置において、前記被塗装物の外周面における軸方向の複数の測定点で前記被塗装物と前記塗料供給用ノズルの先端との相対的位置を計測する位置計測手段をさらに備え、前記縦穴は、各々が、前記軸方向の複数の測定点にそれぞれ対応する位置にある前記円柱状部材の軸方向に形成された前記複数列の流路の各々に対応して独立して連通するように、複数個形成されており、前記流体供給手段は、前記複数個の縦穴にそれぞれ対応して複数備えられており、前記圧力制御手段は、前記位置計測手段の計測結果に応じて、前記被塗装物と前記塗料供給用ノズルの先端との相対的位置が一定になるように、前記複数の流体供給手段からの前記流体の供給圧力を独立に制御することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、無端ベルト形状の被塗装物と、被塗装物の内側に挿入された円柱状部材と、円柱状部材の外周面と被塗装物の内周面との界面に流体を流す流体供給手段と、被塗装物に対して円柱状部材の軸方向に沿って相対的に移動するリング状の塗料供給用ノズルとを備え、被塗装物の表面に塗膜を形成する塗膜形成装置であって、被塗装物の外径を計測する外径計測手段と、外径計測手段の計測結果に応じて、被塗装物の外径が一定になるように流体の供給圧力を制御する圧力制御手段とをさらに備えているので、被塗装物の外径のばらつきを吸収し目的の膜厚に適合した外径に高精度で保持することができ、そのため周方向の膜厚を均一にするという効果がある。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の塗膜形成装置において、被塗装物の軸方向の動きを拘束するクランプ手段と、塗料供給用ノズルを被塗装物の軸方向へ可動する可動手段とをさらに備え、円柱状部材は、その軸方向に縦穴が形成されると共に、縦穴の内部から外周面に貫通する流路が形成されており、流体が、流体供給手段から、円柱状部材の縦穴および流路を介して外周面と被塗装物の内周面との界面に供給されるので、被塗装物に対してその軸方向に塗料供給用ノズルを移動させる際、被塗装物の外径のばらつきを吸収し目的の膜厚に適合した外径に高精度で保持することができ、そのため周方向の膜厚を均一にするという効果がある。

請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の塗膜形成装置において、流路は、円柱状部材の周方向に複数個形成されているので、被塗装物を円柱状部材の外形に沿って周方向に高精度に真円度を向上させることができる。

請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の塗膜形成装置において、流路は、円柱状部材の軸方向に複数列形成されているので、被塗装物を軸方向に円柱状部材の外形に沿っての高精度に真直度を向上させることができる。

請求項５記載の発明によれば、請求項３記載の塗膜形成装置において、被塗装物の外周面における周方向の複数の測定点で被塗装物と塗料供給用ノズルの先端との相対的位置を計測する位置計測手段をさらに備え、縦穴は、各々が、周方向の複数の測定点にそれぞれ対応する位置にある円柱状部材の周方向に形成された流路に対応して独立して連通するように、複数個形成されており、流体供給手段は、複数個の縦穴にそれぞれ対応して複数備えられており、圧力制御手段は、位置計測手段の計測結果に応じて、被塗装物と塗料供給用ノズルの先端との相対的位置が一定になるように、複数の流体供給手段からの流体の供給圧力を独立に制御するので、被塗装物と塗料を供給するノズル先端の相対的位置を検出し、被塗装物を円筒形状のままで半径方向に偏芯させて、塗装中に被塗装物とノズル先端との隙間を周方向に高精度で均一化でき、被塗装物とノズル先端の同軸が確保できる。そのため、請求項１記載のみを実施した以上の精度で被塗装物の保持が可能となり、さらに膜厚が均一となる。

請求項６記載の発明によれば、請求項４記載の塗膜形成装置において、被塗装物の外周面における軸方向の複数の測定点で被塗装物と塗料供給用ノズルの先端との相対的位置を計測する位置計測手段をさらに備え、縦穴は、各々が、軸方向の複数の測定点にそれぞれ対応する位置にある円柱状部材の軸方向に形成された複数列の流路の各々に対応して独立して連通するように、複数個形成されており、流体供給手段は、複数個の縦穴にそれぞれ対応して複数備えられており、圧力制御手段は、位置計測手段の計測結果に応じて、被塗装物と前記塗料供給用ノズルの先端との相対的位置が一定になるように、複数の流体供給手段からの流体の供給圧力を独立に制御するので、被塗装物の軸方向の外径ばらつきを吸収でき、塗装中に被塗装物とノズル先端との隙間を軸方向に高精度で均一化できる。そのため、請求項１記載のみを実施した以上の精度で被塗装物の保持が可能となり、軸方向の膜厚が均一にする効果がある。

以下、本発明を実施するための実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）図１および図２は、それぞれ、本発明による塗膜形成装置の第１の実施形態を示す断面図および平面図である。

被塗装物１は、無端ベルト形状のもの、たとえば複写機の定着ベルトであり、その材質が主にポリイミド樹脂である。ただし、定着ベルトは無形状であるので、その内部に矯正用の円柱状部材２が挿入されることにより保持される。円柱状部材２は、外周上に流体としてのエアを給気する手段を有しており、被塗装物１との間にエア層を形成することにより、被塗装物１は、円柱状部材２で矯正され、外周面が真円状になって保持される。また、被塗装物１の軸方向下端は、リング３で位置決めされており、クランプ手段としてのゴムチューブ４を膨らますことによってクランプされている。円柱状部材２への流体としてのエアの供給は、架台５の流体供給手段としてのホース６によって行われ、その供給圧力は、圧力制御手段としてのエア圧制御用レギュレータ７によって適当な範囲（たとえば、０．０１〜０．４ＭＰａ）まで可変にすることができる。

塗料はシリンダポンプ９により、ホース１０からリングダイコートの塗料供給用ノズル８へ供給される。塗料供給用ノズル８は、ベース１１に取り付けられており、また、円柱状部材２に対して周方向の位置決めがされており、可動手段としてのアクチュエータ１２によって被塗装物１の軸方向に対して上下に可動し、被塗装物１の表層全面へ塗装が可能となっている。通常、塗料供給用ノズル８の先端と被塗装物１外周の隙間（コーティングギャップ）によって、所定の膜厚にすることが可能であり、発明者らの実験では、通常膜厚はそのギャップの６〜７．５割程度になることが明らかになっている。

また、外径計測手段としての透過型レーザセンサ１３によって、被塗装物１の外径を直角に２方向から計測し、計測結果を処理装置１４を通してエア圧制御用レギュレータ７の給気エア圧にフィードバックし、被塗装物１の外径を一定にする手段を備えている。

円柱状部材２には、その内部の軸方向に縦穴１６が形成されると共に、縦穴１６の内部から被塗装物１の外周面へ貫通する流路としての給気穴１５がその外周の円周方向に等間隔に形成されている。ホース６は、エア圧制御用レギュレータ７から縦穴１６に対して繋がっている。円柱状部材２は、ホース６、縦穴１６および給気穴１５を介して、流体としてのエアを円柱状部材２の外周面と被塗装物１の内周面との界面に供給する。給気穴１５の数は、円柱状部材２の円周方向に５個以上が好ましく、本実施形態では８個である。

図３は、給気穴数に対する被塗装物１の真円度測定結果を示すグラフであり、被塗装物１の円周方向の給気穴１５を４個設けた場合と８個設けた場合において、給気エア圧を０．０２，０．０５，０．１ＭＰａの３水準で真円度を測定した値である。図３から、４個穴に対して８個穴は真円度が小さい値となっており、より高精度な真円保持が可能であることがわかる。

また、給気穴１５は、円柱状部材２の軸方向に２列以上あるのが好ましく、被塗装物１の全長が長ければ長い程、列数を増やした方が良い。給気穴径は、エア層の厚さによって決められるが、通常１０〜１００μｍのエア層で、穴径φ０．５〜２ｍｍが好ましい。給気穴１５の軸方向の間隔Ｌは、被塗装物１の内径Ｄに対してＬ／Ｄ＝１とするが、静圧式であればＬ／Ｄ≧１でもよい。また、ゴムチューブ４は、エア圧制御用レギュレータ７とは別のレギュレータ１７によって給気され、エア圧制御用レギュレータ７により制御されるエア圧以上の圧力をかける。

以下にその動作を示す。円柱状部材２に挿入された被塗装物１は、リング３で位置決めされ、ゴムチューブ４の膨張により固定される。エア圧制御用レギュレータ７により一定のエア圧をかけ、給気穴１５から給気する。透過型レーザセンサ１３により被塗装物１の外径が２方向から計測され、計測結果が処理装置１４を通してフィードバックされ、エア圧制御用レギュレータ７の圧力が調整される。

図４は、給気エア圧に対する被塗装物１の外径変化を示すグラフであり、基準直径がφ６０ｍｍの被塗装物１の外径を給気エア圧０．０２，０．０５，０．１ＭＰａの３水準で測定した結果である。各プロットの幅は、外径のばらつきを表している。

これを基に、給気穴１５からの給気エア圧をエア圧制御用レギュレータ７を使用し調整することによって、被塗装物１の外径を一定に保つことができる。塗料は、シリンダポンプ９により供給され、塗料供給用ノズル８の先端から吐出される。塗料供給用ノズル８は、被塗装物１の軸方向下端までノズル先端が位置するまで下がり、吐出開始と同時に上方に可動し塗装を行う。塗装後、架台５は、エアシリンダ１８によって図１の左方に引き出され、ゴムチューブ４への給気を止め、被塗装物１の下端側を開放する。円柱状部材２からはエアが給気されているので、被塗装物１の脱着は容易となる。

（第２の実施形態）次に、図５および図６は、それぞれ、本発明による塗膜形成装置の第２の実施形態を示す断面図および平面図である。この第２の実施形態では、図５中の塗料供給用ノズル８に取り付けられた位置計測手段としての反射型レーザ変位計２０を備えている。反射型レーザ変位計２０は、被塗装物１の外周面における周方向の異なる位置の測定点で塗料供給用ノズルの先端と被塗装物１の外周面との相対的位置を計測する。また、被塗装物１の軸方向に、複数（この実施形態では２個）の縦穴１９が形成され、各縦穴１９は、上述の異なる位置の測定点にそれぞれ対応する周方向の異なる給気穴１５に対してそれぞれ独立して連通するように形成されている。各縦穴１９への給気の供給圧力は、各縦穴１９にそれぞれ対応して備えられた複数（この実施形態では２個）のエア圧制御用レギュレータ７によって、独立に制御できるようになっている。

この第２の実施形態では、第１の実施形態における塗装前動作後、反射型レーザ変位計２０において２方向から、塗料供給用ノズルの先端と被塗装物１の外周面との相対的位置を計測する。計測結果は、処理装置１４を通してエア圧制御用レギュレータ７にフィードバックする。エア圧制御用レギュレータ７により、周方向独立にエア圧を制御し、被塗装物１を偏芯させ、塗料供給用ノズル８との相対的位置を一定にし、同軸を一定の精度で出すことができる。塗装および被塗装物１の脱着の動作は、前述の第１の実施形態と同じである。

（第３の実施形態）次に図７は、本発明による塗膜形成装置の第３の実施形態を示す断面図である。この第３の実施形態では、被塗装物１の軸方向に、複数（この実施形態では２個）の縦穴１９ａ，１９ｂが形成され、各縦穴１９ａ，１９ｂは、軸方向に複数列形成された給気穴１５の異なる列に対してそれぞれ独立して連通するように形成されている。各縦穴１９ａ，１９ｂへの給気の供給圧力は、各縦穴１９ａ，１９ｂにそれぞれ対応して備えられた複数（この実施形態では４個）のエア圧制御用レギュレータ７によって独立に制御できるようになっている。また、透過型レーザセンサ１３および反射型レーザ変位計２０を、被塗装物１の軸方向の異なる２箇所に配置している。

この第３の実施形態では、第１の実施形態における塗装前動作後、各透過型レーザセンサ１３および各反射型レーザ変位計２０の計測結果を処理装置１４から各エア圧制御用レギュレータ７にフィードバックする。各エア圧制御用レギュレータ７により軸方向および周方向の給気穴１５からの給気のエア供給圧力を独立に制御する。これにより、被塗装物１の軸方向および周方向の外径、同軸を一定の精度で保持することができる。塗装および被塗装物１の脱着の動作は、前述の第１の実施形態と同じである。

（第４の実施形態）次に図８および図９は、それぞれ、本発明による塗膜形成装置の第４の実施形態を示す断面図および平面図である。この第４の実施形態では、透過型レーザセンサ１３および反射型レーザ変位計２０を塗料供給用ノズル８のベース１１上に設けている。塗料供給用ノズル８の塗装時の上昇と同時に、計測結果を処理装置１４からレギュレータ７にフィードバックする。これにより、塗装中に随時給気穴１５からのエア流量の制御が行え、被塗装物１の軸方向、周方向の外径、同軸を高精度で保持することが可能となる。

以上の通り、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。

本発明による塗膜形成装置の第１の実施形態を示す断面図である。（第１の実施形態） 本発明による塗膜形成装置の第１の実施形態を示す平面図である。（第１の実施形態） 給気穴数に対する被塗装物１の真円度測定結果を示すグラフである。（第１の実施形態） 給気エア圧に対する被塗装物１の外径変化を示すグラフである。（第１の実施形態） 本発明による塗膜形成装置の第２の実施形態を示す断面図である。（第２の実施形態） 本発明による塗膜形成装置の第２の実施形態を示す平面図である。（第２の実施形態） 本発明による塗膜形成装置の第３の実施形態を示す断面図である。（第３の実施形態） 本発明による塗膜形成装置の第４の実施形態を示す断面図である。（第４の実施形態） 本発明による塗膜形成装置の第４の実施形態を示す平面図である。（第４の実施形態）

符号の説明

１ 被塗装物
２ 円柱状部材
４ ゴムチューブ（クランプ手段）
６ ホース（流体供給手段）
７ エア圧制御用レギュレータ（圧力制御手段）
８ 塗料供給用ノズル
１２ アクチュエータ（可動手段）
１３ 透過型レーザセンサ（外径計測手段）
１６，１９，１９ａ，１９ｂ 縦穴
１５ 給気穴（流路）
２０ 反射型レーザ変位計（位置計測手段）

Claims (6)

1. 無端ベルト形状の被塗装物と、該被塗装物の内側に挿入された円柱状部材と、該円柱状部材の外周面と前記被塗装物の内周面との界面に流体を流す流体供給手段と、前記被塗装物に対して前記円柱状部材の軸方向に沿って相対的に移動するリング状の塗料供給用ノズルとを備え、前記被塗装物の表面に塗膜を形成する塗膜形成装置であって、
   前記被塗装物の外径を計測する外径計測手段と、
   前記外径計測手段の計測結果に応じて、前記被塗装物の外径が一定になるように前記流体の供給圧力を制御する圧力制御手段と
   をさらに備えていることを特徴とする塗膜形成装置。
2. 請求項１記載の塗膜形成装置において、
   前記被塗装物の軸方向の動きを拘束するクランプ手段と、前記塗料供給用ノズルを前記被塗装物の軸方向へ可動する可動手段とをさらに備え、
   前記円柱状部材は、その軸方向に縦穴が形成されると共に、該縦穴の内部から外周面に貫通する流路が形成されており、
   前記流体が、前記流体供給手段から、前記円柱状部材の前記縦穴および前記流路を介して外周面と前記被塗装物の内周面との界面に供給される
   ことを特徴とする塗膜形成装置。
3. 請求項２記載の塗膜形成装置において、
   前記流路は、前記円柱状部材の周方向に複数個形成されていることを特徴とする塗膜形成装置。
4. 請求項３記載の塗膜形成装置において、
   前記流路は、前記円柱状部材の軸方向に複数列形成されていることを特徴とする塗膜形成装置。
5. 請求項３記載の塗膜形成装置において、
   前記被塗装物の外周面における周方向の複数の測定点で前記被塗装物と前記塗料供給用ノズルの先端との相対的位置を計測する位置計測手段をさらに備え、
   前記縦穴は、各々が、前記周方向の複数の測定点にそれぞれ対応する位置にある前記円柱状部材の周方向に形成された流路に対応して独立して連通するように、複数個形成されており、
   前記流体供給手段は、前記複数個の縦穴にそれぞれ対応して複数備えられており、
   前記圧力制御手段は、前記位置計測手段の計測結果に応じて、前記被塗装物と前記塗料供給用ノズルの先端との相対的位置が一定になるように、前記複数の流体供給手段からの前記流体の供給圧力を独立に制御することを特徴とする塗膜形成装置。
6. 請求項４記載の塗膜形成装置において、
   前記被塗装物の外周面における軸方向の複数の測定点で前記被塗装物と前記塗料供給用ノズルの先端との相対的位置を計測する位置計測手段をさらに備え、
   前記縦穴は、各々が、前記軸方向の複数の測定点にそれぞれ対応する位置にある前記円柱状部材の軸方向に形成された前記複数列の流路の各々に対応して独立して連通するように、複数個形成されており、
   前記流体供給手段は、前記複数個の縦穴にそれぞれ対応して複数備えられており、
   前記圧力制御手段は、前記位置計測手段の計測結果に応じて、前記被塗装物と前記塗料供給用ノズルの先端との相対的位置が一定になるように、前記複数の流体供給手段からの前記流体の供給圧力を独立に制御することを特徴とする塗膜形成装置。

Images