JP3330628B2 - 回転式アトマイザ - Google Patents
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Description
および可撓性のあるベルトの写真感光体のような基板に
対してコーティングを行う回転式アトマイザに関する。
さらに詳しくは、本発明は、複数のアレイの噴射ポート
を有する回転式アトマイザに関し、これらの各噴射ポー
トによって、基板をコーティングする際に使用するそれ
ぞれ異なった流体が供給される。
れる円筒状またはベルト状の基板である。写真感光体基
板に1層以上の光電導性物質、即ち、その導電性が照度
によって変化する物質の層をコーティングする。ゼログ
ラフで使用する場合、この光電導層を横切って電位を加
え、次にこの光電導層を画像から供給される光に対して
露出する。光電導層の電位は、画像から供給される光に
よって照射された部分で減衰し、投射された画像の暗領
域に対応する静電電荷の分布を残す。静電潜像は、適当
な粉末で現像することによって可視状態になる。コーテ
ィングの品質をうまく制御すれば、より良い画像の性能
が得られる。
の基板をコーティング物質のバスに浸漬することであ
る。この方法は、通常結果的にコーティングが不均一に
なるので得策ではない。特に、基板を垂直方向に向けて
バスの中へ浸漬すると、基板をバスから引き上げる際
に、コーティング物質が重力によって流れるため、コー
ティング厚は、基板の上部で「薄くなり」、即ち減少
し、基板の底部で「堆積して」、即ち厚くなり易い。ま
た、写真感光体を水平方向に向けてバスの中へ浸漬する
場合でさえも、基板をバスから取り出す際のメニスカス
の形成によって、厚さのバラつきが生ずる。このコーテ
ィング厚のバラつきは、写真感光体の性能のバラつきの
原因となる。さらに、浸漬工程は、バスをいつでもコー
ティングできる状態に保たねばならないので、別の工程
制御が必要となる。バスは、全体の処理装置の規模を拡
大し、コーティングの形成物質(coating formulation)
の速い変化にすぐに対応することができない。さらに、
連続コーティング、即ち連続した層に使用する形成物質
の間に互換性がないため、コーティングの形成物質の変
更が妨げられる。製造工程として効率的なモジュールを
使用した作業の場合、浸漬工程と両立できる洗浄および
硬化作業を組み込むことも難しい。
スプレー・ガンは高速の空気を使用して、基板上に吹き
付けるコーティングの形成物質を噴霧する。この方法で
は、噴霧空気を使用した場合に固有の高い質量の転送速
度によって、吹き付けられた小滴から相当な量の溶剤が
蒸発するので、遅蒸発性の溶剤を使用して、小滴が基板
に着くまでの過剰な溶剤のロスを防ぐことが必要であ
る。密封された環境でこの方法を使用することは困難で
あり、したがってコーティング工程の前後および工程中
に、基板を取り囲む溶剤の湿度を制御することも困難で
ある。さらに、空気噴霧スプレー法は、かなりの量の過
剰スプレーを生じ、その結果、材料の消費量が多くな
る。空気スプレー・ガンは、また多くの基板のバッチ処
理にも余り有利ではない。
同第07/457,494 号および同第07/457,926号は、回転
コンベア10によって保持された支持構造20に基板の
惑星状のアレイ18(図1および図2)を取り付けた円
筒状およびベルト状の基板をコーティングする装置を開
示している。各基板18は、支持構造20の中心水平軸
Hを中心として水平に支持されながら、水平軸「h」を
中止に回転する。往復運動をする塗布装置320を有す
るコーティング・チャンバ310の中へ支持構造20を
挿入し、塗布装置320は、支持構造20の中心水平軸
Hと整合した縦軸を有し、コーティングの形成物質を半
径方向外側に基板の惑星アレイの基板18に塗布する。
口端部328を形成するハウジング322を有する回転
式アトマイザである。ハウジング322は、縦軸を中心
に回転し、ハウジング322の出口端部328から突出
したシャフト325を内蔵している。分配装置、即ち
「ベル」324をシャフト325に取り付け、ハウジン
グの出口端部328とは間隔を設ける。
の回転式アトマイザのハウジング322は、その端部に
1個の噴射ノズル32を取り付けた1本の供給管30を
有する。供給管30は、コーティングの工程の管に種々
のコーティング溶液またはフラッシグ用の溶剤を交互に
流す。流体は回転ベル324に送られ、そこで霧化さ
れ、(またベルに高い電圧が加えられている場合には帯
電し、)その結果、ベルはスプレーを半径方向外側へ向
ける。所定の層に対して1バッチ分のコーティング溶液
が送られると、次に通常は1バッチ分の空気および(ま
たは)フラッシグ用の溶剤が送られ、次の層のコーティ
ング溶液が送られる前に、供給管を洗浄する。溶剤およ
び空気を使用して、管からコーティング溶液を効果的に
フラッシグすることは難しい。フラッシグに使用する溶
剤および(または)空気の量を制限する結果、コーティ
ング溶液の滓が供給管に残り、これはその後にコーティ
ングされる層を汚染し、それによって全体的な写真感光
体の品質を劣化し、一方供給管のフラッシグに大量の溶
剤および(または)空気を使用すると、製造工程のサイ
クル時間が受け入れられない程度にまで長くなる。
回転式アトマイザの欠点を取り除くことである。本発明
によれば、コーティングされる対象に向かって流体をス
プレーする回転式アトマイザは、縦軸を形成するアトマ
イザのハウジングであって、上記の縦軸を中心に回転し
上記のハウジングの出口端部から突出する中空のシャフ
トと上記のハウジングの入口端部と出口端部の間の上記
の中空のシャフト内にある複数の供給管を内蔵する上記
のアトマイザのハウジングと、上記のシャフトに取り付
けられ、上記のハウジングの出口端部から間隔があり、
上記の複数の供給管によって供給された上記の流体を噴
霧し、流体のスプレーを半径方向外側のコーティングさ
れる対象の方向に向ける分配手段と、各々が対応する供
給管と連通し、上記のハウジングの出口端部に設けら
れ、上記の分配手段に向かって上記の流体を噴射する上
記の中空のシャフト内に位置し上記の縦軸と整合された
複数の噴射ポートとを有する。
ィング溶液または溶剤またはガスを供給する専用のポー
トであることができる。請求項に記載の発明は、少なく
とも下記の利点を供給する: 1) 管の相互汚染が発生しない。コーティング流体がア
トマイザに対する共通の供給管を共有する場合には、連
続して行われる層のコーティングの間に管のフラッシグ
を行うと、種々の困難に直面する。溶剤とポリマーが両
立しないため、沈澱物の汚泥がしばしば管内に形成さ
れ、その結果、写真感光体の表面に汚泥の粒子が堆積す
るか、または共通の流体管が完全に目詰まりする。
要がない。これによって、工程中の写真感光体装置がフ
ラッシング廃水によって汚染される危険が取り除かれ
る。 3) 製造工程のサイクル時間が短縮され、その結果、生
産高の増加と単位当りの製造原価(UMC)の低減が達
成される。複数の管のアレイによって、全てのコーティ
ング溶液と溶剤を準備し、工程が始まる前にいつでも送
り出せる体制が可能になり、したがって工程中に種々の
時間のかかる流体供給準備ステップが必要でなくなる。
ような独自の装置の構造を組立てることが可能になる。
コーティング溶液または多成分の反応性流体に順に堆積
し、または混合することが容易になる。 5) 管をそれ程フラッシングする必要がないので、フラ
ッシング溶剤の廃液の量が最小限に止まる。過剰溶剤が
大気に排出されないので、このことが環境面に及ぼす利
点は明らかである。
が、図の中で同じ参照番号は、同じ部品を示す。図6と
図7に示す本発明の好適な実施例に於いて、回転式アト
マイザ320は、溶液でコーティングする対象(写真感
光体が好ましい)に向けて流体をスプレーする。このア
トマイザは、中心縦軸を形成するアトマイザのハウジン
グ322を有し、ハウジング322の出口端部328で
終了する複数の供給管30A、30B、30C・・・を
内蔵する。中空のシャフト325は、このハウジングに
内蔵され、出口端部328と間隔を設けてこの出口端部
から突き出ている。シャフト325は、ハウジング32
2の中心縦軸を中心にして回転し、図7に示すように供
給管30A、30B、30Cを内蔵している。このハウ
ジングは、また複数のタービン翼(図示せず)も内蔵し
ている。
4を取り付けるが、供給管30A、30B、30C・・
・を介して供給された流体を霧化し、流体のスプレーを
半径方向外側に向けるために、これは、ハウジング32
2の出口端部とは間隔が設けられている。ベル324に
向けて流体を噴射するため、それぞれ対応する供給管3
0A、30B、30C・・・と連通した複数の噴射ポー
ト32A、32B、32C・・・をハウジングの出口端
部に設ける。図8ないし図11に示すように、噴射ポー
トと対応する供給管の数は、3個(図8)、4個(図
9)、7個(図10)またはそれ以上(図11)であ
り、上限は約20個の管と噴射ポートである。噴射ポー
トを中心縦軸を中心として対称的に配置することが好ま
しい。
のノードソン社(Nordson Corporation of Amherst, Oh
io) から入手可能なノードソンRA−12であるが、下
記の構造に従って変形されている]では、噴射ポートの
アレイ即ちノズルのアレイ用に、タービン翼の内側に直
径約1cm、長さ20cmの空間が使用可能である。もし個
々の管が十分小さく製作されていれば、多分20本もの
管をこの空間に納めることができる。図8に示すように
2本または3本という少数の管を使用することも可能で
ある。現在の工程上の要求とアレイの対称性の観点か
ら、7本の管(図10)が便利な数である、即ち、同じ
サイズの6本の管を対称形になるように六角形に配置
し、残りの1本の管をこの六角形の中心に配置してもよ
いことが分かっている。
て、複数のコーティング溶液を流体管に入れて準備し、
コーティングできる状態を得ることが可能である。した
がって、幾つかの層の、一般的には2層または3層の有
機光電導物質のドラムの内のいずれか1つのバッチをコ
ーティングできるように工程を準備することが可能であ
り、噴射ポートが7個のアレイの場合、例えば、2つの
異なった下塗り用流体、2つの異なった電荷発生流体、
および2つの異なった電荷搬送流体を準備することがで
きる(その他の組み合わせも可能である)。残りのポー
トは、ベルをフラッシングするための溶剤噴射体にな
る。
2つ以上の電荷発生流体を選択することが可能であり、
これらの物質は、一般的に光学レンズ複写機とレーザ・
プリタでそれぞれ使用される。したがって、全体のシス
テムは、異なった製品のセットのバッチの間で素早く変
更を行い、これらの異なった製品のセットを交互に製作
する柔軟性を有する。この柔軟性は、広く理解されてい
る利点であるジャスト・イン・タイム方式の製造を可能
にするという点で、貴重である。
つ以上の電荷発生物質または電荷発生物質と電荷輸送物
質とを混合して、独自の装置を製作することが可能にな
るが、このことは、ジョン・ハモンド(John Hammond)
による「基板および複数の顔料の電荷発生層を複数の基
板にコーティングする工程」(「Substrate and Proces
s for Coating Substrates with a MultipigmentCharge
Generation Layer」)と題された関連出願の主題であ
り、この出願は本出願と同時に出願され、その開示は参
考としてここに含まれている。
の管を使用することができる。この材料は精密に製作さ
れ、溶剤と両立し、容易に入手できる。アレイ内の個々
の管に製造上の強度を与えるため、仮付け溶接を施して
もよい(例えば図10の溶接部Wを参照のこと)。また
テフロンの管をまた使用することもできる。その低い導
電性は、回転式スプレー工程を静電的に支援するので、
何らかの導電材料を使用する場合の付随的利点でにな
る。
あるスリーブまたは熱収縮性の管を使用して所定の場所
に固定することもできる(例えば、図8のスリーブまた
は管Sを参照のこと)。これらは、また溶剤に対して抵
抗力のあるポリマーに内蔵することもできる。(できれ
ば、エポキシまたはポリウレタンであり、例えば図11
のポリマーPを参照のこと)。
い束にして、または溶剤に対して抵抗力のある材質であ
ることが好ましい適当な材料の孔のないむくのプラグ4
0に孔をあけることによってできた環状の通路の中に組
み立てることができる(図16ないし図18を参照のこ
と)。次に、この短いノズル構造にバーベッド(barbe
d) またはその他の適当な接続部42を取り付け、必要
な長さの流体供給管30A、30B、30Cに接続し、
さらにこの短いノズル構造をねじ41または他の適当な
手段を介して取り付け管46に固定し、この取り付け管
46によってこの短いノズル構造はベル(図16ないし
図18には図示せず)に対して所望のように近接して配
置される。図16および図17は、3個の噴射ポート3
2A、32B、32Cを示すが、図18に示すように、
もっと多くの噴射ポートを設けることもできるいずれの
場合でも、ノズル・アセンブリをタービンのハウジング
に強固に固定することが望ましく、その結果、ノズル・
アセンブリと回転可能な中空のシャフトの間およびノズ
ル・アセンブリとアトマイザ・ベルの間に同心で軸方向
に空間のある関係が正確に保持される。ハウジングの中
のノズル・アセンブリと正確に位置合わせされた障害物
を設けるように寸法を定めた外面の一部をノズル・アセ
ンブリに内蔵することによって、またはスクリューまた
は他の適当な手段でハウジングに正確に取り付けること
ができるフランジをノズル・アセンブリの入口端部に設
けることによって、またはこの2つの固定方法の組み合
せによって、これを達成することができる。
は、溶剤に対して抵抗力のあることが好ましい材質の孔
のないむくの丸棒50の外周面を研削して、縦方向にチ
ャネル、即ち溝52を形成する。溝52は、棒50の一
部分のみに形成すればよいが、但し棒の出口端部まで延
びていなければならない。次に棒の入口端部から延びる
別の、位置合わせした溝を形成して、入口端部から出口
端部まで延びる溝によって形成された通路52を完成す
る。また棒50に中心孔54を設けてもよい。次に棒の
上にスリーブ56を嵌合させて溝52を相互から密閉
し、出口端部にノズルのアレイを形成する。
置が、アトマイザの性能に影響する場合があることに留
意する必要がある。例えば、ノズルのアレイとベルの間
の距離は、最も長くて1/8インチないし3/16イン
チであり、最も短かくて(許容誤差にもよるが)1/1
000インチである。しかし、複数の管のアレイの場
合、管の間の隙間、即ち縦方向の空間の存在する場合が
ある。また、アレイ内の流体を流していない管によっ
て、空間が発生する。隙間または空の管の空間には、ス
プレーされた溶液が入り込む余地を生ずる。例えば、幾
つかの揮発性の高い溶液は、気化して空の管および隙間
に入り込み、したがって、アトマイザの性能を劣化させ
る。経験上、ノズルのアレイとベルの表面の間に、5万
分の1ないし10万分の1の空間を設けることによっ
て、アトマイザの最適の性能が得られることが分かって
いる。隣接する管の間の隙間をなくした図16ないし図
18または図19ないし図21のようなノズルの構造に
すれば、性能はさらに向上する。
イザ・ベルの中心軸に集中するような特殊な形状を管の
端部が有することが望ましく、またこのアトマイザ・ベ
ルの中心軸は、ハウジングの中心軸と一致しなければな
らない。このことはアレイの外側、即ち周囲に向かう管
について特に該当する。これによって、アトマイザから
放射されるスプレーの均一な分布が保証され、その結
果、今度は1つのバッチ内の全ての装置が、均等な厚さ
でコーティングされる。管から放射される流体をベルの
ちょうど中心に向ける手段としては、図12ないし図1
5に示すように、個々の噴射管の端部を傾斜させる、こ
の端部にひだを付ける、この端部を屈曲させるおよび
(または)細くすること等がある。換言すれば、噴射管
の端部を、個別的に形成されたノズル構造に合わせて形
成すればよい。
プレーが中心縦軸に平行している正方形の形状を示す。
図13では、周囲の管30A、30Bの端部は、中心部
にある管30Cよりも長く、また中心縦軸の方向に角度
が付いている。アレイに傾斜を付けるか、または周囲の
管を屈曲させることによってこの構成にすることができ
る。図14は、周囲の管30A、30Bの直径を小さ
く、直径の小さい管を中心部にある管30Cよりも長く
した構成を示す。直径の小さい管を中心縦軸の方に曲げ
て、流体をこの中心縦軸の方向に向ける。図15では、
図13のように周囲の管30A、30Bに傾斜を付けて
いるが、これらの管の流れが中心水平軸の方向に向かう
ように孔があけてある。図12ないし図15では、3本
の管30A、30Bおよび30Cのみを示したが、これ
らの構成は、より多くの管を有するアレイにも適用する
こともできる。
よって個々のコーティング流体を写真感光体に供給する
ことができるが、ここでは、異なったコーティング流体
を異なった管を介して同時に塗布する場合と、写真感光
体の層形成の効果を得るためにこれらの流体を順に塗布
する場合がある。前者の場合には、流体を噴射ベルで混
合し、したがって混合工程が改善され、アトマイザに入
れる前に混合する必要がなくなる。この方法によって、
コーティング流体と溶剤を混合することができる。後者
の場合には、異なった管を介してコーティング流体を塗
布する前に、1つの管を溶剤でフラッシングする必要が
なくなるが、その理由は、各管は1つの流体源専用に使
用されるからである。アレイ内の他の管をベルの洗浄用
の溶剤またはチャンバの加湿用の溶剤専用に使用しても
よい。全体的な効果として、サイクル時間が短縮され、
フラッシング工程および種々のコーティング流体の相互
汚染がなくなる。
な異なった製品に異なった塗装色を塗装するかまたは複
数のオーバーコートを施す産業に、本発明による複数の
供給管および複数の噴射ポートを有するアトマイザを適
用することができる。本発明によって、各供給管を1つ
の異なった色専用に使用することが可能となり、これに
よって、供給管をフラッシングする必要性が減少し、色
の迅速な変更が可能になる。
したが、これらの実施例は例示を目的とするものであ
り、この実施例に限定されるものではない。上記の請求
項で定義した本発明の要旨および範囲から逸脱すること
なく、種々の変更を行なうことが可能である。
る。
ャンバの概略側部断面図である。
本の供給管を介してコーティング流体を供給する市販の
回転式アトマイザの概略側部断面図である。
拡大図である。
ある。
大図である。
マイザの拡大側面図である。
給管の異なった実施例の1つの端面図である。
給管の異なった実施例の端面図である。
供給管の異なった実施例の端面図である。
供給管の異なった実施例の端面図である。
供給管の異なった実施例の1つの側面図である。
供給管の異なった実施例の他の側面図である。
供給管の異なった実施例の他の側面図である。
供給管の異なった実施例の他の側面図である。
有するアトマイザの側面図である。
る。
る。
端面図である。
である。
Claims (7)
- 【請求項1】 流体によってコーティングされる対象に
向って上記の流体をスプレーする回転式アトマイザにお
いて、 上記の回転式アトマイザは、 中心縦軸を形成するアトマイザのハウジングであって、
上記の縦軸を中心に回転し上記のハウジングの出口端部
から突出する中空のシャフトと上記のハウジングの入口
端部と出口端部の間の上記の中空のシャフト内にある複
数の平行であり且つ同心でない供給管を内蔵する上記の
アトマイザのハウジングと、 上記のシャフトに取付けられ、上記のハウジングの出口
端部から間隔がある分配手段であって、その外方に向け
られた内面の上に上記の複数の供給管によって供給され
た上記の流体を霧化し、流体のスプレーをコーティング
される対象に向けて半径方向外側に向ける分配手段と、 各々が対応する供給管と連通し、上記のハウジングの出
口端部に設けられ、上記の分配手段に向って上記の流体
を噴射する複数の噴射ポートであって、これらの噴射ポ
ートが、それらと上記のハウジングの中心縦軸との間の
半径方向距離を最小にするように、上記の中心縦軸の周
りに半径方向対称に配置されている複数の噴射ポート
と、 を有することを特徴とする回転式アトマイザ。 - 【請求項2】 上記供給管の各々は、流体源と連通する
入口を備えており、この入口は、他の供給管の入口のた
めの流体源とは別である請求項1記載の回転式アトマイ
ザ。 - 【請求項3】 上記供給管及び対応する噴射ポートの数
は、2から20の範囲である請求項1記載の回転式アト
マイザ。 - 【請求項4】 上記供給管の数は、3から7の範囲であ
る請求項1記載の回転式アトマイザ。 - 【請求項5】 上記噴射ポートの少なくとも1つの出口
は、流体を上記中心縦軸に向けるために角度が付けられ
ている請求項1記載の回転式アトマイザ。 - 【請求項6】 少なくとも1つの噴射ポートは、流体を
中心縦軸に向けるための個別に形成されたノズル構造を
有する請求項1記載の回転式アトマイザ。 - 【請求項7】 上記噴射ポートの出口は、その断面にお
いて、アレイに中心縦軸の周りに対称に配置されている
請求項1記載の回転式アトマイザ。
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