JP2013075274A - 成膜装置、及び成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無端状の素地に均一に成膜することのできる成膜装置、及び成膜方法を提供する。
【解決手段】成膜装置１は、駆動源により回転するローラー３に無端ベルト５を巻掛し、ローラー３の回転に従わせ無端ベルト５を走行させる走行手段７と、無端ベルト５にスロット２５を近接させたダイ９と、ダイ９のスロット２５に塗布液３９を供給する供給手段１１と、ローラー３の軸方向にダイ９を移動させる移動手段１３とを備える。ダイ９のスロット２５に供給される塗布液３９が無端ベルト５に塗布される過程で、移動手段１３がダイ９をローラー３の軸方向に移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、無端状の素地に所望の薄膜を形成するための成膜装置、及び成膜方法に関する。

円筒体の周面のような無端状の素地に薄膜を形成する技術が特許文献１〜３に開示されている。特許文献１に示されるように、リング状のダイを用いて円筒体の周面に薄膜を形成することができる。しかしながら、円筒体はその仕様により固有の直径を有するので、薄膜を形成する対象となる円筒体の仕様が幾つかあるとき、その仕様毎に直径の相違する複数のダイを準備しなければならない。

また、複写機やレーザープリンタ等の画像形成装置に適用されるプラスチック製の無端ベルトにハードコートを施すために、ダイから導出されるポリイミド系樹脂を無端ベルトに塗布する場合、次の問題がある。

図６は、２つのローラー１０１に巻掛した無端ベルト１０３を矢印Ｆの向きに走行させ、ダイ１０５のスロットから導出される塗布液１０７を無端ベルト１０３に塗布する工程を示している。無端ベルト１０３もまたその仕様により周長の異なるものが幾つかある。そこで、２つのローラー１０１のうちダイ１０５に近い方のローラーに対して、もう一方のローラーを矢印Ｆ、又はその反対向きに移動できるようにする。これにより、２つのローラー１０１の軸間の距離を調整し、これらのローラー１０１に巻掛した無端ベルト１０３に適度な張力を付与することができる。

しかしながら、無端ベルト１０３に塗布された塗布液１０７の始端１０９がダイ１０５の正面に周回したとき、塗布液１０７が始端１０９に重ね塗りされる。この部分がハードコートの継ぎ目として無端ベルト１０３に残留し、画像形成装置の出力する画像を損なう原因となる。

特開２００５−１５２８３０号公報 特開２００５−１３８６１号公報 特開２００６−１７５４１５号公報

本発明は、上記の実情に鑑みて為されたものであり、無端状の素地に均一に成膜することのできる成膜装置、及び成膜方法を提供することにある。

本発明は、駆動源により回転するローラーに無端ベルトを巻掛し、前記ローラーの回転に従わせ前記無端ベルトを走行させる走行手段と、前記無端ベルトに近接し前記無端ベルトへ向けてスロットを開放したダイと、前記ダイのスロットに塗布液を供給する供給手段と、前記ローラーの軸方向に前記ダイを移動させる移動手段とを備え、前記ダイのスロットから前記無端ベルトに塗布液の導出される過程で、前記移動手段が前記ダイを移動させることを特徴とする。

また、本発明は、前記ダイのスロットが前記ローラーの軸方向に沿って延び前記軸方向の端部を画定され、前記スロットの端部から導出される塗布液の流量を制限することを特徴とする。

また、本発明は、前記ダイのスロットの開放する広さが、前記スロットの端部で絞られたことを特徴とする。

また、本発明は、前記端部をそれぞれ画定された複数のスロットが前記ダイに形成され、前記複数のスロットのうち一のスロットの端部よりも他のスロットの端部を前記ローラーの軸方向へ延出したことを特徴とする。

また、本発明は、無端ベルト、及び回転するローラーを準備する工程と、前記無端ベルトを前記ローラーに巻掛し、前記ローラーの回転の従わせ前記無端ベルトを走行させる工程と、前記無端ベルトに近接するダイのスロットに供給される塗布液を前記無端ベルトへ向けて導出する工程と、前記ダイのスロットから塗布液の導出される過程で、前記ダイを前記無端ベルトの走行する方向に交差する向きに移動させる工程とから成ることを特徴とする。

また、本発明は、前記無端ベルトを複数の前記ローラーに巻掛し、これらのローラーの軸間の距離を調整することを特徴とする。

本発明に係る成膜装置によれば、ダイのスロットから導出される塗布液を無端ベルトに塗布することができる。一方、移動手段は、無端ベルトに塗布液の塗布される過程でダイをローラーの軸方向に移動させるので、無端ベルトに塗布される塗布液は無端ベルトに沿う螺旋状に延びることになる。これにより、無端ベルトに塗布された塗布液の始端に更に塗布液が重ね塗りされるのを避けられるので、本発明に係る成膜装置は、例えば画像形成装置に適用される無端ベルトに継ぎ目の無いハードコートを形成することができる。

更に、本発明に係る成膜装置によれば、移動手段がダイを移動するストロークを無端ベルトの全幅に基づき増減することにより、互いに全幅の相違する種々の無端ベルトにハードコートを形成することができる。以上に述べた効果は本発明に係る成膜方法によっても達成することができる。

また、上記の無端ベルトに塗布される塗布液が螺旋状に延びる過程で、相対的に先行して無端ベルトに塗布される塗布液の側縁に、これに後続して無端ベルトに塗布される塗布液の側縁が重ね塗りされるのが問題になることがある。この場合、スロットの端部から導出される塗布液の流量を制限するために、ダイのスロットの開放する幅がスロットの端部で狭くなるようにする。これにより、本発明に係る成膜装置は、無端ベルトに塗布液を均一な厚みで塗布することができる。

或いは、端部をそれぞれ画定された複数のスロットがダイに形成されている場合、複数のスロットのうち一のスロットの端部よりも他のスロットの端部をローラーの軸方向に延出させても良い。これによる効果は上記と同様である。

本発明の実施形態に係る成膜装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施形態に係る成膜装置の要部の斜視図。 （ａ）は本発明の実施形態に係る成膜装置に適用したダイの平面図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ線断面図、（ｃ）はそのＹ−Ｙ線断面図。 （ａ）は本発明に係る成膜装置に適用したダイの他の実施形態の要部を示す正面図、（ｂ）はそのスロットの端部の正面図、（ｃ）はダイの更なる他の実施形態の要部を示す正面図。 塗布液を塗布された直後の無端ベルトの断面を示す概念図。 無端ベルトに塗布液を塗布する従来例の工程を示す斜視図。

図１，２に示すように、本発明の実施形態に係る成膜装置１は、ローラー３の回転に従わせ無端ベルト５を矢印Ｆで指した向きに走行させる走行手段７と、無端ベルト５に近接したダイ９と、ダイ９に塗布液を供給する供給手段１１と、ローラー３の軸方向にダイ９を移動させる移動手段１３とを備える。ここで、ローラー３の軸方向とは無端ベルト５の走行する方向に直交する水平方向である。図２は供給手段１１、及び移動手段１３を省略している。

無端ベルト５は、従来例で説明した用途のものである。走行手段７は、互いに水平方向に隔たる２つのローラー３に無端ベルト５を巻掛し、モーター等の駆動源１５によりローラー３を回転させるものである。供給手段１１は、タンク等に貯留した塗布液をダイ９に形成された導入ポート１７に送るポンプである。符号１９は、導入ポート１７にポンプを接続するホースを指している。塗布液は、ポリイミド系樹脂を溶剤で希釈したものである。

ダイ９は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、２つのブロック２１をボルト等で連結し、これらのブロック２１の内側に流路２３を形成したものである。流路２３は、その先端をローラー３の軸方向に延びる１条のスロット２５として無端ベルト５へ向けて開放し、スロット２５の奥方にフローチャンバ２７を形成している。フローチャンバ２７は、スロット２５に比べて断面積が広く、導入ポート１７に接続している。個々のブロック２１は、スロット２５の両縁を無端ベルト５に対向するリップ部２９として突出させている。

移動手段１３は、図１に示すように、送り螺子３１に螺合したボールナット３３にダイ９を連結した送り機構である。モーター等の駆動源３５が送り螺子３１を回転させることにより、ダイ９がローラー３の軸方向に往復運動する。また、無端ベルト５の全幅とは、無端ベルト５がローラー３の軸方向に広がる寸法であり、ダイ９のスロット２５の全長の約２倍〜９倍以上であることが好ましい。

成膜装置１を使用した成膜方法について以下に説明する。図１に示す制御装置３７は本発明の必須の要素ではないが、走行手段７、及び移動手段１３の動作は、駆動源１５，３５、及び供給手段１１を制御装置３７が制御することによって実現される。先ずは、移動手段１３がダイ９をその移動できる図１の右側の限界で待機させる。供給手段１１から供給される塗布液は、ダイ９の導入ポート１７、及び流路２３を通過し、スロット２５から無端ベルト５へ向けて導出される。

続いて、移動手段１３がダイ９を矢印Ｓの向きに移動する。これにより、図２に示すように、ダイ９のスロット２５から導出される塗布液３９は、無端ベルト５に塗布されながら無端ベルト５に沿う螺旋状に延びるので、塗布液３９の始端４１に更に塗布液が重ね塗りされることはない。ダイ９が矢印Ｓの向きに移動できる限界に達した段階で、駆動源１５，３５、及び供給手段１１が停止し、成膜装置１による塗布液の塗布が完了する。

最後に、無端ベルト５がローラー３から取り外され、無端ベルト５の両縁部が切除される。これらの両縁部は、塗布液３９の始端４１、又は終端を含み塗布液３９の塗布が不完全な部位である。また、ダイ９のスロット２５の全長が短い程、無端ベルト５から切除される両縁部の幅を小さくすることができる。

以上に述べた成膜装置１によれば、例えば画像形成装置に適用される無端ベルト５に継ぎ目の無いハードコートを形成することができる。また、移動手段１３がダイ９を移動するストロークを無端ベルト５の全幅に基づき増減することにより、互いに全幅の相違する種々の無端ベルトにハードコートを容易に形成することができる。このため、成膜装置１は、ダイ９の全長が無端ベルト５の幅に略等しくなるようなダイの準備が不要であり、種々の無端ベルト５の幅に基づくダイの取り換えも不要である。

また、無端ベルト５の周長はその仕様によって異なるので、無端ベルト５を２つのローラー３に巻掛する段階で、これらのローラー３の軸間の距離を調整できることが好ましい。例えば、２つのローラー３のうちダイ９に近い方のローラーの支軸は筐体等に軸受けさせ、もう一方のローラーの支軸をスライドレールに係合したスライダで軸受けする。このスライダをエアシリンダーにより矢印Ｆ、又はその反対向きに移動させる。ここで、エアシリンダーの矢印Ｆの向きの出力が無端ベルト５の張力を保つので、あらゆる仕様の無端ベルト５を２つのローラー３の間で適度に緊張させることができる。

上記の無端ベルト５に塗布液が塗布される過程で、相対的に先行して無端ベルト５に塗布される塗布液３９の側縁４３に、これに後続して無端ベルト５に塗布される塗布液３９の側縁４３'が僅かながら重ね塗りされる。これはハードコートの品質に影響する程度ではないが、塗布液３９として粘度の比較的高いものを適用した場合に、ハードコートの継ぎ目になることが希にある。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、ダイ９のスロット２５は、ローラー３の軸方向に沿って延びる長尺な開口部であり、スロット２５の軸方向に延びる限界は端部４５として画定されている。本実施例では、スロット２５の端部４５から導出される塗布液３９の流量を制限するために、ダイ９のスロット２５の開放する広さがスロット２５の端部４５で狭くなるよう絞られている。これにより、塗布液３９の粘度に関わらず、無端ベルト５に塗布される塗布液３９がその側縁４３で重ね塗りされるのを抑止できるので、成膜装置１は、無端ベルト５に塗布液を均一な厚みで塗布することができる。

互いに長さの相違する２つ以上のスロットをダイ９に形成しても良い。この場合、図４（ｃ）に示すように、複数のスロットのうち一のスロット２５の端部４５よりも他のスロット４７の端部４５をローラー３の軸方向に延出させる。これによる効果は上記と同様である。図５は、実施例２，３で述べたダイ９を用いて塗布液３９を塗布された無端ベルト５の断面図として、塗布液３９が均一な厚みになる概念を表している。

尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施することができる。上記の説明では、移動手段１３がダイ９を矢印Ｓの向きに移動する一度の過程で、塗布液が無端ベルト５に塗布されるものとしたが、移動手段１３がダイ９を矢印Ｓ、及びその反対向きに１回以上の往復運動をさせる間、ダイ９のスロット２５から塗布液を導出させ続けても良い。

移動手段１３は、ダイ９をローラー３の軸方向に進退させるエアシリンダーであっても良い。２つのローラー３を互いに上下方向に離れるように配置しても良い。ローラー３の軸方向と無端ベルト５の走行する方向は交差すれば足り、必ずしも直交しなくても良い。スロット２５、及びその端部４５が図示の形状に限定されることはない。

また、２つのローラー３の軸間の距離を調整できる構成は、成膜装置１に必須の要素ではない。３つ以上のローラーに無端ベルト５を巻掛し、その中の１つのローラーをテンションローラーとして機能させても良い。

本発明は、画像形成装置の無端ベルトに限らず、あらゆる用途、又は材質の無端状の物品に成膜するのに有益な技術である。

１...成膜装置、３，１０１...ローラー、５，１０３...無端ベルト、７...走行手段、９，１０５...ダイ、１１...供給手段、１３...移動手段、１５，３５...駆動源、１７...導入ポート、１９...ホース、２１...ブロック、２３...流路、２５，４７...スロット、２７...フローチャンバ、２９...リップ部、３１...送り螺子、３３...ボールナット、３７...制御装置、３９，１０７...塗布液、４１，１０９...始端、４３...側縁、４５...端部。

Claims (6)

1. 駆動源により回転するローラーに無端ベルトを巻掛し、前記ローラーの回転に従わせ前記無端ベルトを走行させる走行手段と、
   前記無端ベルトに近接し前記無端ベルトへ向けてスロットを開放したダイと、
   前記ダイのスロットに塗布液を供給する供給手段と、
   前記ローラーの軸方向に前記ダイを移動させる移動手段とを備え、
   前記ダイのスロットから前記無端ベルトに塗布液の導出される過程で、前記移動手段が前記ダイを移動させることを特徴とする成膜装置。
2. 前記ダイのスロットが前記ローラーの軸方向に沿って延び前記軸方向の端部を画定され、前記スロットの端部から導出される塗布液の流量を制限することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記ダイのスロットの開放する広さが、前記スロットの端部で絞られたことを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
4. 前記端部をそれぞれ画定された複数のスロットが前記ダイに形成され、前記複数のスロットのうち一のスロットの端部よりも他のスロットの端部を前記ローラーの軸方向へ延出したことを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
5. 無端ベルト、及び回転するローラーを準備する工程と、
   前記無端ベルトを前記ローラーに巻掛し、前記ローラーの回転の従わせ前記無端ベルトを走行させる工程と、
   前記無端ベルトに近接するダイのスロットに供給される塗布液を前記無端ベルトへ向けて導出する工程と、
   前記ダイのスロットから塗布液の導出される過程で、前記ダイを前記無端ベルトの走行する方向に交差する向きに移動させる工程とから成ることを特徴とする成膜方法。
6. 前記無端ベルトを複数の前記ローラーに巻掛し、これらのローラーの軸間の距離を調整することを特徴とする請求項５に記載の成膜方法。

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