JP2011101875A - ロールコーター装置 - Google Patents

Abstract

【課題】断面の外周が円形をなす各種の円筒状物に均一厚さの塗膜を形成する。
【解決手段】外周面２Ａに付着した塗料Ｐを被塗物Ｈに付着させて塗装を行うアプリケーションローラー２を含むロールコーター装置１である。アプリケーションローラー２は、外周面２Ａの塗料Ｐを被塗物Ｈに付着させる半径５Ａを有した塗布面部５と、被塗物Ｈに塗料Ｐを付着させない半径６Ａを有する非塗布面部６と、これらの間を継ぐ余剰塗料を逃すための段差部７とを有する。しかも、アプリケーションローラー２の断面視において、段差部７は、塗布面部５側の端部に滑らかな円弧で面取りされた面取り部７Ｂを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、断面の外周が円形をなす各種の円筒状物に、均一厚さの塗膜を形成して塗装することが可能なロールコーター装置に関する。

例えば、複写機やプリンター等に使用されるＯＡローラ等の円筒状物の表面には、各種の塗装によりコーティングが施されている。この種のローラは、例えば、５〜１００μｍの均一な塗膜厚さで塗装する必要があり、外観や寸法精度の要求が非常に高い。このため、従来では、塗装精度が得られやすいスプレー塗装が多用されていた。

しかしながら、スプレー塗装では、塗装時の塗料が外部に飛散しやすく、塗料コストが高くなる他、環境の悪化を招くという欠点もある。

他方、円筒状物を塗装する方法として、例えば下記特許文献１に記載されるようなロールコーター装置が種々提案されている。図７（ａ）に示されるように、従来のロールコーター装置ｒは、塗料ａ１を収容する塗料パンａと、この塗料パンａから塗料ａ１を受け取って外周面ｂ１に付着させるアプリケーションローラーｂとを含む。そして、アプリケーションローラーｂと被塗物ｄとが所定のギャップｇを隔てて実質的に平行に配置され、例えば両者を互いに逆向きに回転させながら被塗物ｄの外周面ｄａに塗装を行うものである。そして、被塗物ｄの外周面ｄａに塗料ａ１が塗装されると、被塗物ｄとアプリケーションローラーｂとが離間させられる。

このようなロールコーター装置ｒは、スプレー塗装のような塗料の飛散を防止できる利点がある。しかしながら、ロールコーター装置では、塗料ａ１を塗り重ねた部分や、図７（ｂ）に示されるように、被塗物ｄとアプリケーションローラーｂとを離間させた被塗物ｄの塗り終え位置ｅでは、局部的に塗膜厚さｔが大になる傾向がある。このため、ロールコーター装置による塗工では、スプレー塗工に比べると、塗装精度が低下するという問題があった。

特開２００５−１０３４８２号公報

本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、断面の外周が円形をなす各種の円筒状物に、均一厚さの塗膜を形成して塗装することが可能なロールコーター装置を提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、断面の外周が円形である被塗物に塗料を塗装するためのロールコーター装置であって、前記塗料を収容する塗料パンと、前記塗料パンから直接又は中間ロールを介して前記塗料を外周面に付着させるとともにこの外周面に付着した塗料を前記被塗物に付着させて塗装を行うアプリケーションローラーとを含み、前記アプリケーションローラーは、前記外周面の塗料を前記被塗物に付着させる半径Ｒ１を有した塗布面部と、前記被塗物に塗料を付着させない半径Ｒ２（Ｒ２＜Ｒ１）を有する非塗布面部と、これらの間を継ぐ余剰塗料を逃すための段差部とを有し、しかも前記アプリケーションローラーの長手方向と直角な断面において、前記段差部と、前記塗布面部とが滑らかな円弧で面取りされた面取り部で接続されることを特徴とするロールコーター装置である。

また請求項２記載の発明は、前記被塗物の半径が７．５〜１５mmであり、前記段差部の半径方向の高さｈ１が２〜１５mmである請求項１記載のロールコーター装置である。

また請求項３記載の発明は、前記段差部の前記高さｈ１と前記被塗物の半径Ｒ３との比（ｈ１／Ｒ３）は、０．１〜０．５倍である請求項２記載のロールコーター装置である。

また請求項４記載の発明は、前記塗布面部の半径Ｒ１が７．５〜３０mmであり、かつ、該塗布面部の周方向の角度θが２０〜３００度である請求項１乃至３のいずれかに記載のロールコーター装置である。

また請求項５記載の発明は、前記塗布面部の半径Ｒ１及び前記非塗布面部の半径Ｒ２は、一定である請求項１乃至４のいずれかに記載のロールコーター装置である。

また請求項６記載の発明は、前記塗布面部の半径Ｒ１は一定であり、前記非塗布面部の半径Ｒ２は非一定であり、かつ、前記段差部から遠ざかるにつれて大きくなり前記塗布面部に滑らかに連なる請求項１乃至４のいずれかに記載のロールコーター装置である。

本発明によれば、アプリケーションローラーが、塗料を被塗物に付着させる半径を有した塗布面部と、前記塗料を被塗物に付着させない半径を有する非塗布面部と、これらの間を継ぐ余剰塗料を逃すための段差部とを有し、しかも、アプリケーションローラーの断面において、前記段差部と、前記塗布面部とが滑らかな円弧で面取りされた面取り部で接続される。このようなアプリケーションローラーは、被塗物との接触部に溜まる余剰塗料を、前記段差部を介して非塗布面部側へと円滑に逃がすことができる。従って、塗料の塗り終え位置において、局部的に塗膜厚さが大になるのを防止し、均一な塗膜を形成することができる。

本発明の一実施形態のロールコーター装置の要部斜視図である。 ハッチングを省略した図１の断面図である。 （ａ）乃至（ｅ）は、本実施形態の作用を説明する断面図である。 アプリケーションローラーの他の実施形態を示す断面図である。 本発明の他の実施形態を示すロールコーター装置を表す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、段差部の比較例の形態を示す断面図である。 （ａ）は、従来のロールコーター装置を模式的に示す断面図、（ｂ）は、それにより塗装された被塗物の断面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１及び２に示されるように、本実施形態のロールコーター装置１は、断面の外周が円形である被塗物Ｈの外表面に塗料Ｐを塗装するために用いられる。

前記被塗物Ｈとしては、断面の外周が円形であれば特に限定されないが、塗膜寸法の精度が高く要求される複写機やプリンターなどのＯＡ機器に使用される給紙・搬送用ローラ、帯電ローラ、現像ローラ及び駆動ローラ等の円筒状物が好適である。また、前記塗料Ｐとしては、被塗物Ｈの用途等に応じたものが種々選択され、溶剤系及び水性系を問わず、エポキシ樹脂系、ウレタン樹脂系など、全ての材料が採用できる。

前記ロールコーター装置１は、前記塗料Ｐを収容する塗料パン３と、外周面２Ａに付着した塗料Ｐを被塗物Ｈに付着させるアプリケーションローラー２とを含んで構成される。

前記塗料パン３は、例えば、上面が解放された箱状をなし、内部に塗料Ｐが貯留されている。また、塗料パン３は、アプリケーションローラー２の外周面２Ａの一部が前記塗料Ｐに浸漬しうるよう、該アプリケーションローラー２よりも十分に大きい寸法で形成されている。

図２に示されるように、本実施形態のアプリケーションローラー２は、図７で示した従来のような単一半径の円形断面ではない断面で構成される。即ち、アプリケーションローラー２は、該アプリケーションローラー２の外周面２Ａに付着させた塗料Ｐを被塗物Ｈに付着させる半径Ｒ１を有した塗布面部５と、被塗物Ｈに塗料Ｐを付着させない半径Ｒ２（Ｒ２＜Ｒ１）を有する非塗布面部６と、塗布面部５と非塗布面部６との間を継ぐ段差部７とを含んで構成される。なお、前記「半径」は、アプリケーションローラー２の回転中心Ｏ１からアプリケーションローラーの外周面２Ａまでの距離とする。

前記塗布面部５は、本実施形態では、単一（一定）の半径Ｒ１で構成された円筒面をなす。そして、被塗物Ｈが所定の位置にセットされた塗装時には、その外周面２Ａに付着した塗料Ｐを被塗物Ｈに付着させることができる。

前記非塗布面部６も、本実施形態では、単一（一定）の半径Ｒ２かつ前記塗布面部５と同心の円筒面をなす。しかし、非塗布面部６は、被塗物Ｈが所定の位置にセットされた前記塗装時において、その外周面２Ａに付着した塗料Ｐが被塗物Ｈに付着しないよう、塗布面部５の半径Ｒ１よりも十分に小さい半径Ｒ２で形成されている。また、アプリケーションローラー２は、前記塗装時、回転中心Ｏ１の周りで回転させたときに、非塗布面部６が塗料パン３の塗料Ｐと接触しないように支持される。

従って、本実施形態のアプリケーションローラー２は、その外周面２Ａの全周を使用して被塗物Ｈに塗料Ｐを付着させるものではなく、外周面２Ａの一部（３６０度よりも小）である塗布面部５を使用して塗料Ｐを被塗物Ｈに付着させる。

前記段差部７は、塗布面部５と非塗布面部６との間の半径の差を吸収すべく、両者の間を継ぐとともに、前記塗装時に、塗布面部５と被塗物Ｈとの間の余剰塗料を逃がす空間を提供する。本実施形態では、一つのアプリケーションローラー２において、一つの塗布面部５と、一つの非塗布面部６と、２つの段差部７が形成されている。

なお、アプリケーションローラーは、図示しない支持装置によって、前記回転中心Ｏ１の回りで所定の周速度で回転可能に支持されている。

図２に示されるように、アプリケーションローラー２の長手方向と直角な断面において、段差部７は、非塗布面部６の端部６ｅから半径方向外方にのびる直線部７Ａと、該直線部７Ａと塗布面部５の端部５ｅとを接続する滑らかな円弧で面取り（Ｒ面取り）された面取り部７Ｂとから構成される。このような面取り部７Ｂが設けられることにより、アプリケーションローラー２の回転に伴って、被塗物Ｈと前記塗布面部５とが離れるときに、両者の間の余剰塗料が、スムーズに面取り部７Ｂを通って非塗布面部６へと移動できる。

図３には、以上のように構成された本実施形態のロールコーター装置１を使用した塗装方法の一例を示す。

図３（ａ）には、塗装を開始するときの初期状態を示す。この状態では、アプリケーションローラー２は、回転により塗料パン３に塗布面部５を浸漬し、予めその外周面２Ａに塗料Ｐを付着させて待機している。また、予め定められた所定の位置に被塗物Ｈが位置決めされてセットされる。この際、アプリケーションローラー２と被塗物Ｈとは、被塗物Ｈの外周面ＨＡとアプリケーションローラー２の塗布面部５の外周面２Ａとの間に、目標とする塗膜厚さに応じた所定のギャップが形成されるように、各々の回転中心Ｏ１、Ｏ２が位置決めされる。

また、被塗物Ｈは、例えばその両端部が適宜の支持具（図示せず）によって支持され、予め定められた周速度で回転することができる。なお、アプリケーションローラー２は、前記初期状態において、非塗布面部６を被塗物Ｈに向けて配置される。

次に、本実施形態では、アプリケーションローラー２及び被塗物Ｈは、各々の回転中心Ｏ１、Ｏ２の回りでかつ互いに同一の方向に回転させられる。これにより、図３（ｂ）、（ｃ）に示されるように、アプリケーションローラー２の塗布面部５に付着した塗料Ｐを、被塗物Ｈの外周面ＨＡに付着させることができる。なお、図２は、図３（ｃ）の拡大図でもある。

アプリケーションローラー２の塗布面部５と被塗物Ｈとが対向しながら回転が進むにつれ、被塗物Ｈの表面には、ギャップに応じた実質的に均一な塗膜が形成される。しかる後、図３（ｄ）に示されるように、アプリケーションローラーの被塗物Ｈに対向する面が、塗布面部５から非塗布面部６へと移り変わる。この際、塗布面部５と非塗布面部６とは、塗布面部５側の端部５ｅに滑らかな円弧で面取りされた面取り部７Ｂを含む段差部７を介して接続されているため、その切り替えが円滑に行われるとともに、アプリケーションローラー２と被塗物Ｈとの間に存在していた余剰塗料を、段差部７から非塗布面部６側へと円滑に逃がすことができる。

このため、本発明のロールコーター装置を用いた塗装方法では、被塗物Ｈとアプリケーションローラー２との回転中心Ｏ１、Ｏ２間の距離（即ち、ギャップ）を一定に維持したままま、被塗物Ｈの外周面ＨＡへの均一な塗膜の形成が可能であり、しかも塗り終え位置では余剰塗料を非塗布面部６側に逃がすことで塗料の切断をスムーズに行うことができる。また、前記面取り部７Ｂを有する段差部７は、塗料パン３内に進入する際、塗料Ｐに段差部７が接触するときの衝撃を緩和でき、塗料パン３内で塗料の過度の波打ちや飛散を防止しうる点で好ましいものとなる。

しかる後、図３（ｅ）に示されるように、アプリケーションローラー２の非塗布面６が被塗物Ｈに対向している間に、該被塗物Ｈをアプリケーションローラー２から離間させる。なお、アプリケーションローラー２から離間させた後も、被塗物Ｈを所定時間回転させた状態に保持することが望ましい。これにより、未硬化の塗膜の厚さを平均化することができ、塗膜のバラツキをより一層抑えることができる。

以上のような作用により、本実施形態のロールコーター装置１によれば、被塗物Ｈの塗り終え部での塗料の切れが良くなり、ひいては局部的な塗膜厚さの増大などを効果的に防止することができる。従って、本実施形態のロールコーター装置１によれば、簡単な構成で均一な塗膜厚さで被塗物Ｈを塗装しうる。

本実施形態のように、ＯＡローラの塗工を行う場合、被塗物Ｈの半径Ｒ３は７．５〜１５mm程度が一般的である。このような実施形態の場合、前記塗布面部５の半径Ｒ１は、好ましくは７．５mm以上、より好ましくは１０mm以上が望ましく、また好ましくは３０mm以下、より好ましくは２０mm以下が望ましい。前記半径Ｒ１が７．５mm未満になると、塗布面部５の周長さが過度に小さくなり、重ね塗りが繰り返されるため、塗膜の均一化や生産効率が悪化するおそれがある。逆に、前記半径Ｒ１が３０mmを超えると、無駄にロールコーター装置が大型化し、生産効率が悪化するおそれがある。

また、図２に示されるように、塗布面部５の周方向の角度θは、好ましくは２０度以上、より好ましくは４０度以上が望ましく、また好ましくは３００度以下、より好ましくは１８０度以下が望ましい。前記角度θが小さくなると、塗布面部５の周長さが過度に小さくなり、重ね塗りや回転速度の著しい低下を余儀なくされるおそれがある。他方、前記角度θが大きすぎると、非塗布面部６の占める割合が小さくなり、余剰塗料を逃し難い傾向がある他、塗装後の被塗物を離間させる時間が小さくなるおそれがある。

また、段差部７の半径方向の高さｈ１（即ち、塗布面部５と非塗布面部６との半径差Ｒ１−Ｒ２）は、特に限定されるものではないが、小さ過ぎると、余剰塗料を十分に逃がすことができないおそれがある。このため、前記高さｈ１は、好ましくは２mm以上、より好ましくは３mm以上が望ましい。他方、前記高さｈ１が大きすぎると、アプリケーションローラー２の重心が回転中心Ｏ１から大きくずれ、均一な速度で回転させるのが困難な傾向がある。このような観点より、前記高さｈ１は、好ましくは１５mm以下、より好ましくは１０mm以下が望ましい。

同様の観点より、前記段差部の前記高さｈ１と前記被塗物の半径Ｒ３との比（ｈ１／Ｒ３）は、好ましくは０．１以上、より好ましくは０．２以上、さらに好ましくは０．３以上が望ましく、また好ましくは０．５倍以下が望ましい。

また、本実施形態のように、被塗物Ｈの半径Ｒ３が７．５〜１５mm程度に設定されている場合、前記段差部の面取り部７Ｂの曲率半径Ｒ４は、好ましくは２．０mm以上、より好ましくは３．０mm以上が望ましく、また好ましくは１０mm以下、より好ましくは７mm以下が望ましい。前記曲率半径Ｒ４が、２．０mm未満になると、余剰塗料を円滑に逃がすことができないおそれがある。逆に、前記曲率半径Ｒ４が、１０mmを超えると、面取り部７Ｂが直線状に近くなり、かえって余剰塗料を円滑に逃すことができないおそれがある。さらに、相対的に非塗布面部６の半径Ｒ２が小さくなるため、アプリケーションローラー２の重心が回転中心Ｏ１から大きくずれ、均一な速度で回転させるのが困難な傾向がある。

また、上述の塗工において、アプリケーションローラー２の周速度ｓ１と、被塗物Ｈの周速度ｓ２とは、塗布面部５の半径Ｒ１や被塗物Ｈの半径Ｒ３等に基づいて種々定めることができる。例えば、被塗物Ｈの周長さと塗布面部５の周長さとが同一の場合、被塗物Ｈの周速度ｓ２は、アプリケーションローラー２の周速度ｓ１の整数倍であるのが望ましい。これにより、塗料Ｐを被塗物Ｈの全周に均一付着させることができる。また、生産効率を考慮すると、被塗物Ｈの周速度ｓ２は、アプリケーションローラー２の周速度ｓ１の２ないし４倍程度が望ましい。

また、前記塗料Ｐの粘度も特に限定されるものではないが、被塗物Ｈへの塗料Ｐの付着に対する適正な塗膜厚さや塗りむら等の外観などを考慮すると、好ましくは０．５ｄＰａ・ｓ以上、より好ましくは１．０ｄＰａ・ｓ以上が望ましく、また好ましくは２０ｄＰａ・ｓ以下、より好ましくは１０ｄＰａ・ｓ以下が望ましい。

図４には、アプリケーションローラー２のさらに他の実施形態が示される。この実施形態では、段差部７が一つのみであるとともに、非塗布面部６の半径Ｒ２が非一定で形成されている。この例では、非塗布面部６の外周面２Ａは、段差部７から遠ざかるにつれて半径Ｒ２が大きくなり、最終的には塗布面部５の半径Ｒ１まで滑らかに漸増している。このようなアプリケーションローラー２は、被塗物Ｈと滑らかに当接できるため、塗り始め時の塗料の付着を良好とし、さらに塗膜厚さを均一化するのに役立つ。

なお、上記各実施形態のロールコーター装置１では、塗料パン３に収容された塗料Ｐは、直接アプリケーションローラー２の外周面２Ａに付着させているが、図５に示されるように、中間ロール１０を介在させて塗料Ｐをアプリケーションローラー２の外周面２Ａに付着させても良いのは言うまでもない。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施し得る。例えば、上記実施形態では、アプリケーションローラー２と被塗物Ｈとは互いに同一方向に回転させながら塗装を施したが、互いに逆向きに回転させることももちろん可能である。

図１、図２に示されるアプリケーションローラーを有する本発明のロールコーター装置により、以下の条件で被塗物に塗装を行い、その塗膜厚さなどの性能評価が行われた。また、比較例として、図７のように、アプリケーションローラーが単一半径（Ｒ１＝２０mm）を有するもの（比較例１）、図６（ａ）に示されるように段差部が２つの直線部でＣ面取りされたもの（比較例２）、及び図６（ｂ）に示されるように段差部が直線部のみで形成されたもの（比較例３）についても同様の評価が行われた。主な仕様は、次の通りである。

塗料：水性ウレタン樹脂系塗料
被塗物の素材：アルミニウムＡ６０６３
被塗物の半径Ｒ３：１０mm（塗料付着前）
目標乾燥膜厚：５０μm
周速度比：ｓ２／ｓ１＝２．０
塗布面部の周方向の角度θ：１８０度
塗布面部の半径Ｒ１：２０mm
非塗布面部の半径Ｒ２：１５mm
段差部の半径方向の高さｈ１：５mm
Ｒ面取り部の曲率半径Ｒ４：３mm
Ｃ面取り部（比較例２）の傾斜角度：４５度
塗布面部と被塗物とのギャップ：０．１mm
テストの方法は、次の通りである。

＜外観検査＞
塗装しかつ乾燥後の被塗物について、塗り重ね部及び塗り終え部が肉眼で観察された。評価は、次の通りである。
××：塗り重ね部・塗り終え部において、長手方向に幅５mm以上の塗膜盛り上がり部又は塗膜タレ部がある
×：塗り重ね部・塗り終え部において、長手方向に幅２mm以上かつ５mm未満の塗膜盛り上がり部又は塗膜タレ部がある
○：塗り重ね部・塗り終え部において、上記欠陥がないもの

＜フレ精度測定＞
塗装しかつ乾燥後の被塗物を一定速度で回転させ、その断面方向にレーザー測定機を用い、３２箇所周上均等にフレ精度が測定された。数値が小さいほど塗膜厚さが均一であることを示す。

テストの結果、実施例のものは、比較例に比べて外観上の見栄えがよく、塗膜厚さが均一に保たれていることが確認できた。

１ ロールコーター装置
２ アプリケーションローラー
２Ａ 外周面
３ 塗料パン
５ 塗布面部
Ｒ１ 塗布面部の半径
６ 非塗布面部
Ｒ２ 非塗布面部の半径
７ 段差部
７Ａ 直線部
７Ｂ 面取り部
１０ 中間ロール
Ｈ 被塗物
Ｐ 塗料

Claims (6)

1. 断面の外周が円形である被塗物に塗料を塗装するためのロールコーター装置であって、
   前記塗料を収容する塗料パンと、
   前記塗料パンから直接又は中間ロールを介して前記塗料を外周面に付着させるとともにこの外周面に付着した塗料を前記被塗物に付着させて塗装を行うアプリケーションローラーとを含み、
   前記アプリケーションローラーは、前記外周面の塗料を前記被塗物に付着させる半径Ｒ１を有した塗布面部と、前記被塗物に塗料を付着させない半径Ｒ２（Ｒ２＜Ｒ１）を有する非塗布面部と、これらの間を継ぐ余剰塗料を逃すための段差部とを有し、
   しかも前記アプリケーションローラーの長手方向と直角な断面において、前記段差部と、前記塗布面部とが滑らかな円弧で面取りされた面取り部で接続されることを特徴とするロールコーター装置。
2. 前記被塗物の半径が７．５〜１５mmであり、前記段差部の半径方向の高さｈ１が２〜１５mmである請求項１記載のロールコーター装置。
3. 前記段差部の前記高さｈ１と前記被塗物の半径Ｒ３との比（ｈ１／Ｒ３）は、０．１〜０．５倍である請求項２記載のロールコーター装置。
4. 前記塗布面部の半径Ｒ１が７．５〜３０mmであり、かつ、該塗布面部の周方向の角度θが２０〜３００度である請求項１乃至３のいずれかに記載のロールコーター装置。
5. 前記塗布面部の半径Ｒ１及び前記非塗布面部の半径Ｒ２は、一定である請求項１乃至４のいずれかに記載のロールコーター装置。
6. 前記塗布面部の半径Ｒ１は一定であり、前記非塗布面部の半径Ｒ２は非一定であり、かつ、前記段差部から遠ざかるにつれて大きくなり前記塗布面部に滑らかに連なる請求項１乃至４のいずれかに記載のロールコーター装置。

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