JP2647491B2

JP2647491B2 - 回転式塗膜形成方法

Info

Publication number: JP2647491B2
Application number: JP1093103A
Authority: JP
Inventors: 充本田; 直樹松重; 成人田中; 一成中村; 亜子竹村; 章海野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-04-14
Filing date: 1989-04-14
Publication date: 1997-08-27
Anticipated expiration: 2012-08-27
Also published as: JPH02273576A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は機能の異なる複数層の膜を単一操作で形成す
ることのできる回転式塗膜形成方法に関する。

［従来の技術］従来、塗料を用いて被塗布物に塗膜を形成する方法と
しては、例えば、被塗布物を塗料中に浸漬し、徐々に引
き上げることにより被塗布物と塗料との界面張力を利用
して塗膜を形成する浸漬塗布方法や、ロール上に一度塗
料層を形成し、該塗料層を被塗布物上に転写することに
より塗膜を形成するロールコーティング法などが知られ
ている。浸漬塗布方法は膜厚の均一な塗膜が比較的簡単
に形成できるが、使用すべき塗料が多量に必要であり、
被塗布物の形状、大きさによっては装置が大型化してし
まう。また、浸漬部分はすべて塗布されるので被塗布物
の非塗布部分にも塗膜が形成されてしまい、塗膜の除去
を必要とし、作業能率が低下する。さらに、多層コーテ
ィングの際に下地層を溶解してしまう可能性があり、そ
れによる塗膜中への混入により、特性劣化などがおこ
り、下地層と上塗層の組み合わせが限定されてしまう。

この為、一層毎に各層の乾燥固化を充分におこなわな
くてはならず、明確な層界面を形成することになる。

また、ロールコーティング法は形成される塗膜状態が
ロールと被塗布物の距離に依存しており、この距離を制
御しやすいシート物、缶等の塗布に用いられるが、やは
り多量の塗料を必要とし、特に円筒状基体などに塗布し
た場合塗膜に継ぎ目を生じてしまう。

一方、前記のような塗布方法の他に、スプレー法と呼
ばれる塗布方法も知られている。スプレー法は、微小開
口部を有するノズルより塗料を吐出し、霧化することに
より生成した微小液滴を被塗布物上に付着させて塗膜を
形成する方法であり、いろいろな形状や大きさの被塗布
物に、しかも広範囲にわたって塗膜を形成することがで
き、缶等に継ぎ目なしの塗布も可能であり、非常に有効
な塗膜形成方法である。

しかしながら、このスプレー法によれば、霧化すると
きの圧力により、塗料が飛翔し、塗料中の揮発成分が著
しく揮発して、塗料組成が変質する傾向にあり、また、
エアーレススプレー法においては高圧により泡が発生
し、この泡を巻み込みやすい塗膜となるなどの問題点が
あり、均一な塗膜を得るのが難しい。また、塗料は圧力
等により霧化されて放射状になるため塗料の被塗布物へ
の付着効率が低く、また損失した塗料を排出するための
排気と汚染防止のための塗料回収設備も必要となってし
まう。また、被塗布物と相対的にスプレーガンを移動さ
せながら被塗布物上に塗膜を形成させると、すでに塗膜
が形成された部分に、飛散霧化塗料の一部が付着して、
被塗布物上に塗膜欠陥が生じてしまう。さらに塗膜の非
形成部分にも塗料のまわり込みを生ずるため、剥離もし
くは塗料付着防止のために保護手段等が必要となってし
まう。

又、塗布においては、一層毎の塗装が基本であり、多
層を一度に塗装しようとする場合には、付着時に塗料が
乾きぎみの状態である事が必要である。且つ、異なる層
の塗料を別の塗装系から噴霧させながら、前層の塗布に
続けて、或いは、同時に塗布できる構造にする必要があ
る。しかも、塗料のエアー圧、各々の塗装系の噴無のパ
ターンを考慮し、相互に干渉しないようにする事が望ま
しい。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、各成分要素を含む単一塗料の塗装により、
複層を同時に形成する、回転式塗膜形成方法を提供する
ことを目的とする。

また、本発明は、電位の一様性および耐久画像に優れ
た写真感光体の製造方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］すなわち、本発明は、円筒状基体を、その中心軸の回
りに所定速度で回転させながら、該円筒状基体の外表面
上に、微小開口部を有する塗料吐出ガンより塗料を実質
的に霧化せずに筋状に吐出して塗料液膜を形成し、その
後前記塗料の吐出を止めて前記基体の回転のみを行い、
前記塗料のレベリングを行うと共に該回転の遠心力によ
り該塗料成分を粒径乃至比重の差に応じて該塗料液膜内
で移動させることを特徴とする回転式塗膜形成方法であ
る。

また、本発明では、前記円筒状基体が電子写真感光体
用円筒状支持体の表面上に塗膜層を有するものであり、
前記塗料が感光体及び表面層改良材粉体を含有するもの
である上記回転式塗膜形成方法である。

本発明で用いることのできる感光体は電荷発生物質、
電荷輸送物質であり、また、表面層改良材粉体は、被塗
布物、特に電子写真感光体の表面層の機械的強度、表面
潤滑性、耐湿性、画像性等の耐久性を改善することがで
きるもの、例えば、フッ素含有樹脂粉体、シリコーン樹
脂粉体、スチレン樹脂粉体等がある。

本発明の実施において、塗料吐出用の微小開口部から
塗料を吐出して塗布する方法としては、加圧エアーを吐
出させることにより生ずる負圧により塗料を吐出し、霧
化することにより生成した微小液滴を被塗布物上に付着
させるエアースプレー法や、塗料を加圧し高速で吐出霧
化することにより生成した微小液滴を被塗布物上に付着
させるエアーレススプレー法などのスプレー法を用いず
前記したような塗料液膜の流動性状態を維持するため
に、並びに塗膜の成膜性を向上させるために、微小開口
部から吐出される塗料を実質的に霧化せずに筋状に飛翔
させることにより塗料の空気との接触を少なくして、塗
料中の揮発成分の揮発等による塗料の変性を防止する。

本発明の実施において、微小開口部から塗料を吐出す
る際に、実質的に霧化しない状態とは吐出角度が３゜以
下、好ましくは０゜の筋状に連続して飛翔する状態を意
味する。

尚、従来の塗布方法では20〜50％と非常に低い塗料の
付着効率であり、50〜80％の塗料を損失していたもの
が、前記のように実質的に霧化させないことにより、塗
料が微小領域に集中するため、塗料の付着効率が95％以
上となり、また、非塗膜形成部分への塗料付着がなくな
り、他の部分への塗料のまわり込みを生ずることがなく
なる。

本発明の回転式塗膜形成方法に用いる塗布装置の具体
例を第１図に示す。

第１図（ａ）において、１は円筒状基体であり、これ
は円筒状基体の保持を兼用する回転軸２に固定される。
又、回転軸２は回転モーター３により所定の回転速度で
回転される。一方、ビーム状の塗布液４を吐出するため
のガン５は、横送り機構の架台６に乗せられており、円
筒状基体１の回転軸方向と平行に移動する。また、ガン
５は、導出管７及びフィルター８を経由してタンク９に
接続されている。エアーパイプ10で導入された圧縮エア
ーにより、ゲージ11で定めた圧力にタンク９内の塗料は
加圧され、フィルター８および導出管７を経由してガン
５の先端のノズルチップ（不図示）から吐出される。

この装置を用いて実際に塗布する場合、ガンの横送り
機構のスイッチとガン・ニードルのエアースイッチをセ
ットし、円筒状基体１の所定位置からビーム４を吐出す
る。同時に回転モーター３のスイッチも入れ、円筒状基
体保持の回転軸２を回転させる。第１図（ｂ）に示した
ように、ガン５の先端に設けられたノズルチップ12から
吐出したビーム状の塗布液４は、円筒状基体１上にネジ
を切ったようなパターン13で糸巻き状（らせん状）に付
着し、レベリングすることにより塗膜14が成膜される。
吐出停止後のレベリングによる塗膜の生成工程は第２図
に示すとおりである。すなわち、円筒状基体１上に付着
した糸巻き状塗料は、塗料の衝突エネルギーおよび塗料
と被塗布物との界面張力の為、徐々に幅広く拡がってい
き、隣接する塗料がたがいに接触し被塗布物の塗布面を
すきまなくおおう（第２図（ａ））。そして、塗料の拡
散性ならびに塗料と被塗布物との界面張力により適切な
時間経過後、ピッチに応じて生じていた当初の塗布膜凹
凸がレベリングされて、平滑な面として成膜される（第
２図（ｂ））、なお、糸巻き状に付着する塗料は、塗料
の端部どうしが重なり合うように付着してもよい。更
に、塗料の溶剤蒸気を制御する為にフードを併用すれば
表面をより平滑にすることも可能である。

ビームにより形成する糸巻きのラインのピッチは、回
転速度とガンの送り速度によって決まる。又、単位面積
上の塗布液の量は吐出量が一定であればガンの送り速度
によって決まる。

ΔVu:単位面積当りの吐出量（cc/分・cm²）Ｐ：吐出圧（kgf/cm²）ｒ：吐出口径（cm）ｄ：オリフイスのベアリング長（cm） υ :送り速度（cm/分）また、ビームのピッチ巾に関しては、次の関係があ
る。

Pw:ビームピッチ巾（cm） Ro:円筒状基体回転数（rpm）上記の塗布装置で用いる塗料吐出口の具体例としては
標準的には単一吐出口を有するノズルチップであるが、
塗布速度を早める為に多数の、例えば３つの吐出口を有
するノズルチップの形態をとってもよい。

第１図に示した型式の塗布装置を用いて塗布された円
筒状基体は塗布中も、レベリング中も所定回転数で回転
しており、その回転の遠心力の影響をうけて、塗料の構
成成分が粒径乃至比重の差に起因して移動して層構成を
とるような傾向が生じる。

回転する円筒状基体上の塗膜において、単位微小容積
の重さが重いほど、或いは、比重が大きいほど遠心力は
大きくなり、該当する単位物質は回転の中心から遠ざか
ろうとする。

従って、塗料液膜中に比重の異なる物質が含まれてい
ると、単位として、移動する塊り（又は粒子）の質量が
大きいものの順に外側から蓄積し、円筒状基体の表面に
は軽い物質が蓄積する傾向がうまれる。

尚、塗膜中の溶剤の蒸発も同時に起って指触乾燥が進
行し、このとき、対流の起きることがあり、それで、こ
れに打ち勝って上記したような積層を形成するように、
回転数を変えて必要な遠心力を生み出すようにしなくて
はならない。

溶剤の蒸発を考慮した場合、当然、溶剤の蒸気圧、或
いは塗布やレベリング、指触乾燥等の環境条件によっ
て、対流の生じやすい場合や、生じにくい場合を設定で
きる。例えば指触乾燥が早くなる場合、又は、活発に対
流が生じる場合には回転数を上げて遠心力が対流に打ち
勝つ条件にすることが必要となる。

塗料を構成する固形分成分の主要素が２、３又は４種
類であるときには、一層毎に個別に塗布した場合と異な
り、２、３又は４層に不明瞭に分離した層構成の塗膜が
１回の塗布で形成される。

第３図に本発明の方法によって形成された塗膜の層構
成の一例を示す。

１は円筒状基体であり、15は円筒状基体上に形成され
た塗膜である。

塗膜15は各層の構成成分の比重の重い順に外側から内
側にくるように15−1,15−2,15−3,15−４の層構成にな
っている。

次に、塗料系を選定して実際に塗工した実施例を挙げ
て更に詳しく説明する。以下の記載において部は重量部
である。

実施例１塗料として、ニッケル酸化物15部及びポリウレタン樹
脂35部をMEKに溶解、分散し、固型分30％となるように
調製した。

これを第１図に示した型式の塗布装置を用いて塗布す
るに当たり、吐出ガンの先端に吐出口径100μｍのノズ
ルチップを取りつけ、塗料の吐出圧0.8kgf/cm²のエア圧
力をかけて、ガンの塗料吐出量を測定したところ毎分6.
5gであった。

次に、ガンと被塗布物との距離を15mmに調節して、直
径80mm、長さ360mmのアルミニウムシリンダーを回転数1
50rpm、ガンの送り速度の毎分150mmにして、上記塗料を
塗布した。

所定の塗布領域の塗布を完成した後も５分間乃至８分
間150rpmでレベリング、指触乾燥をし、５分間、回転数
を50rpmに落として、指触乾燥を完了した。そして、こ
れを100℃の乾燥炉で20分間乾燥固化した。

これを切断して、電顕用試料とし、その切断面を観察
したところ基板に近い所よりも表面層にニッケルが多く
分布していることが判明した。

従って、本発明の回転式塗膜形成方法によれば、塗膜
の表面層に金属成分を多く必要とするような塗装膜を形
成することが可能となる。

同一成分の塗料を用いた場合には、従来法では均一塗
膜となっていたが、本発明の回転式塗膜形成方法ではよ
り多くの金属成分の表面層への塗布が期待できる為、特
に高価な金属を含む塗料に有効である。

又、この実施例の場合には、金属層の下の層にあたる
ポリウレタン樹脂層は、円筒状基体の緩衝材であるとも
考えられる。

上記の層構成と同様の層構成はその各層を個別に例え
ば、スプレー塗布方法で、或いは、浸漬塗布方法で塗布
することも可能である。この場合は、界面が比較的明瞭
に形成される。界面の不明瞭となる場合もあるが、この
時は、上層の塗料が下層の塗膜を冒す場合であり、塗膜
としては、好ましくない場合も多い。

又、各層を別個に塗装する場合、膜間の接着力が問題
となる事も考えられるが、本発明にかかる方法の場合に
はほとんど傾斜的に成分の分布が生ずるので、そのよう
な問題は生じない。

本発明の回転式塗膜形成方法は、表層にすべり性をよ
くする機能性膜を電荷移送層の膜の塗布と同時に設け、
両者間の剥離がしにくい層構成とする場合にも有効であ
る。

実施例２平均粒径10μのシリコーン樹脂粉体５部（比重2.33〜
2.35）、ポリカーボネート樹脂10部及びヒドラゾン化合
物（Ｐ−（N,N−ジエチルアミノ）ベンズアルデヒド−
Ｎ′−α−ナフチル−Ｎ′−フェニルヒドラゾン）9.5
部を100部のモノクロロベンゼンと40部のジクロロメタ
ンに溶解及び分散させた。

これを第１図に示した型式の塗布装置の撹拌棒付きの
塗料タンクに入れ、ビームガンの先端に口径150μｍの
ノズルチップを取り付け、該タンクに0.6kgf/cm²のエア
ー圧力をかけて、ガンの塗料吐出量を測定したところ、
毎分10.0gであった。

次に、このガンと被塗布物との距離を20mmに調節し
て、電荷発生層まで塗布してあるアルミシリンダーを
（直径80mm、厚み1.0mm、長さ360mm）120rpmで回転させ
ながら、ビームガンを毎分180mmでシリンダーの母線方
向に平行移動させて塗布した。

電荷発生層上に付着した上記塗料のビームの巾は約2.
5mmで糸巻き状に付着し、つづいて塗布されて重なりあ
った塗料のビーム付着ライン同志が混合されて、レベリ
ングが始まり、且つ、塗料の流動性が充分にある間に、
回転の遠心力により、表層に重いシリコーン樹脂粉体の
分布が多くなり、５分後に表面あらさが0.8μｍ以下の
面となった。

この塗膜を強制排気して溶剤を蒸発させた後、120℃
の乾燥炉で60分間乾燥させた。

これをキヤノン性複写機NP−3235に入れ画像とその表
面のスベリ性をみたところ、良好な結果が得られた。

これに対し、シリコーン樹脂粉体とポリカーボネート
樹脂とを分散した塗料と、前記塗料のうちシリコーン樹
脂粉体を除く電荷輸送層の塗料とを別途に塗布した場合
には、両者間に界面が生じ、両者間の接着力が充分でな
く、剥れることが起きた。

このようにして、単独に塗布した場合に支障の生ずる
層構成の場合にも、必要な機能性をもった複数層の膜の
形成が可能になった。

実施例３複数（ここでは２種類）の顔料分散塗料において、そ
の溶媒が異なり、しかも、相溶性に乏しい塗料である場
合には、通常、両者を混合した塗料容器からの浸漬塗布
法による塗工が出来ない為、各々、個別に一層ずつ塗布
した乾燥固化後、次層を形成しなくてはならない。

ところが、上記塗料の溶媒に顕著な比重差があり、
又、相溶性のない場合には、前述の実施例で使用した塗
布装置において、その塗料タンク中で撹拌混合し、基体
シリンダー上に塗布したところ、塗布面を形成する過程
で両者の液相が分離し、２層を形成した。従って、通常
ならば、塗布槽を２セット必要とし、更に、乾燥・冷却
槽も各々２セット必要としていたのが、１セットの塗布
装置、乾燥、冷却槽を用意するのみで所定の膜を形成で
きとことになり、工業生産上メリットのある装置構成と
することができた。

ちなみに明確な界面を形成せずに複数の層を一度に塗
布形成する事のみを目的とする場合には顔料分散系の塗
料でなくとも、相溶性がなく、且つ、比重差のある溶媒
を用いた塗料を塗布する事でも達成できる。

そして上記のような塗膜構成の場合には、各々の溶媒
と樹脂からなる塗料の比重差を積極的に利用して、例え
ば、屈折率に差の生ずるような塗膜を形成する事も可能
になる。

［発明の効果］以上に説明したように、本発明の回転式塗膜形成方法
により、 1.複数の異なる機能の層を有する塗膜を同時に形成する
ことができる。

2.各層の界面における接着力は個別に塗布した場合と比
較すると問題にならない程強い。

3.非相溶性の塗料を複数、同時に塗装でき、同時に異な
る機能を膜を形成できる。

4.この場合、塗料は複数又は単数の吐出口より吐出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いる塗布装置の一例を示す概
略説明図である。第２図は微小開口部からビーム状に吐出された塗料が基
体上で広がり、均一な膜となる様子を示す概略説明図で
ある。第３図は本発明の回転式塗膜形成方法で形成された塗膜
の一例を示す概略説明図である。図中、１は円筒状基体、２は回転軸、３は回転モータ
ー、４はビーム状塗布液、５はガン、６は架台、７は導
出管、８はフィルター、９はタンク、10はエアーパイ
プ、11はゲージー、12はノズルチップ、13はパターン、
14は塗料液膜、15は塗膜である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村一成東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者竹村亜子東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者海野章東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開昭64−44440（ＪＰ，Ａ) 特公昭39−8104（ＪＰ，Ｂ１) 特表昭62−501968（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状基体を、その中心軸の回りに所定速
度で回転させながら、該円筒状基体の外表面上に、微小
開口部を有する塗料吐出ガンより塗料を実質的に霧化せ
ずに筋状に吐出して塗料液膜を形成し、その後前記塗料
の吐出を止めて前記基体の回転のみを行い、前記塗料の
レベリングを行うと共に該回転の遠心力により該塗料成
分を粒径乃至比重の差に応じて該塗料液膜内で移動させ
ることを特徴とする回転式塗膜形成方法。
【請求項２】前記円筒状基体が電子写真感光体用円筒状
支持体の表面上に塗膜層を有するものであり、前記塗料
が感光体及び表面層改良材粉体を含有するものである請
求項１記載の回転式塗膜形成方法。