JP4726583B2 - 円筒状基体への塗布装置及び塗布方法、並びに電子写真感光体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真用感光体ドラム等の製造方法に好適な円筒状基体への塗料塗布方法に関するものである。

電子写真用感光体ドラムには、アルミニウムで構成された中空円筒状基体の外周面に電子写真用感光体塗料として下引き層、電荷発生層、電荷輸送層を順次塗布、積層した感光層を形成しているものがあり、感光層は薄膜でかつ均一な厚さであることが要求されるが、低コスト化の要求も強いため、生産性に優れた塗布方法の開発検討が行われている。円筒状基体の外周面に電子写真用感光体塗料を塗布して感光層を形成する方法としては、従来からスプレー塗布法、浸漬塗布法、ブレード塗布法、ロール塗布法等の方法が知られている。しかしながら、従来の塗布法においては、次の理由により、均一な塗膜が得られなかったり、生産効率が悪い等の欠点があった。

例えばスプレー塗布法では、電子写真用感光体塗料に沸点の低い溶媒を用いると、塗料が円筒状基体の外周面に到達する途中で塗料中に含まれる溶媒が揮発し塗料の固形分濃度が増大するために、円筒状基体に到達したときには外周面に充分に広がらずに塗膜表面が凹凸になり、塗膜表面の平滑性が得られず均一な塗膜が得られないという欠点があった。逆に沸点の高い溶媒を用いると、塗料が円筒状基体の外周面に付着してレベリング（膜厚の均一化、以下同じ）はするが、溶剤の揮発が遅いために塗膜の固定が遅延してしまう。したがって、塗膜の固定化が不十分な状態で塗布を続けると所望の膜厚が厚い場合には塗料だれが起こり、やはり均一な膜厚の塗膜が得られなかった。これを回避するために数回に分割して塗料を塗布することも考えられるが、塗布及び指触乾燥状態（指で触れても痕跡が残らない程度に乾燥した状態）になるまでの乾燥を繰り返して所望の膜厚を得なければならず、時間もかかり極めて煩雑であった。

浸漬塗布法によれば塗膜表面の平滑性は改善されるものの、円筒状基体の内部や端面にまで塗膜が形成される。円筒状基体の内部や端面に形成された塗膜は、該円筒状基体の端面にフランジ等を取り付ける際の障害となるため、この円筒状基体を電子写真用感光体ドラムとする際には、円筒状基体の内部や端面に一度形成された塗膜を剥離しなければならない。また使用される機種によっては円筒状基体の外周面端部に一度形成された塗膜を剥離しなければならないため、剥離工作が必要となり、生産性を阻害する要因となっていた。さらに、塗膜の膜厚は塗料物性と浸漬した後の引き上げ速度に大きく支配され、等速度で引き上げると円筒状基体の上端と下端とで膜厚差が発生する。これを解消するためには引き上げ速度を制御する必要があるが、その制御は難しく、さらには均一な塗膜を形成するために浸漬した後の引き上げ速度を遅くせざるを得ないという基本的な問題もあり、高い生産効率が得られなかった。

ブレード塗布法は円筒状基体の長さ方向に近接する位置にブレードを配置してブレードに塗料を供給し、円筒状基体を１回転させた後ブレードを後退させる塗布法である。この方法では高い生産性は得られるものの、ブレードを後退させる際、塗料の表面張力により円筒状基体に塗布された塗膜の一部が盛り上がるため膜厚が不均一になるという欠点があった。

上記以外の方法としてロール塗布法がある。ロール塗布法は、円筒状基体に対して所定のギャップをあけて配置した塗布ロールから塗料を供給し、その後塗布ロールを円筒状基体から難間することを基本とする塗布方法である。

特許文献１にこのロール塗布法が開示されている。特許文献１には、円筒状基体に対してドクターロールを平行に配置し、そのドクターロールに樹脂ペーストを供給し、これをドクターロールを介して円筒状基体に塗布せしめることにより、均一な膜厚で継ぎ目のない光導電層が形成される。しかるに、電子写真に要求される画質のレベルが年々高くなり、本発明者等の検討によれば、前記特許文献１で開示された手法のみではその要求を十分に満足させることは困難となってきている。つまり、特許文献１が開示された当時に問題とされた膜厚均一性、継ぎ目大きさでは現在要求される画質を満足させることはできない。

これを改良したものとして、特許文献２に、塗布ロール上の膜厚をT1、円筒状基体と塗布ロールの間隔をG1とするとT1≦G1を満足する条件下で塗料を定常状態となし、その状態から円筒状基体と塗布ロールとを５０mm/secから３５０mm/secの範囲の速度で離間することを内容とするロール塗布法が開示されている。しかし、特許文献２に記載の方法では、円筒形基体と塗布ロール間で糸引き状態となり、均一な塗料の切断ができず、またロットによるバラツキも生じやすく、更にはアクリル樹脂系塗料等、糸引き性を特徴とした塗料では、更に糸引き状態が増し、図３に図示するように糸引き状態がきれたところが突起化して不均一性が高くなりうる。

また、特許文献３に、塗布ロールと円筒状基体を離間させるとき、塗布ロールと円筒状基体のいずれか一方の周速が他方の周速よりも速くなるように制御することを内容とするロール塗布法も開示されているが、この方法でも塗料の繋がり部の均一な切断ができず、更にはアクリル樹脂系塗料等、糸引きを特徴とした塗料では、前述と同様に更に糸引き状態が増し、不均一性が高くなるという不具合があった。

特開昭４８−９０７４６号公報 特開２０００−３２５８６２号公報 特開２００５−８７９７１号公報

従って、本発明の目的は、上記従来技術に鑑み、従来のロール塗布法を更に改良し、如何なる塗料においても常に円筒状基体に均一な塗布を行なうロール塗布法を提供することにある。

即ち、上記課題は、本発明によれば、（１）「塗布ロール（１３）に供給された塗料（１１）を円筒状基体（１５）に塗布する塗布方法において、円筒状基体（１５）外周面に塗料（１１）を塗布した後、塗布ロール（１３）軸方向に設けた切り欠き部（１６）が、円筒状基体（１５）と塗布ロール（１３）との間に生ずる塗料の繋がり部を通過する際に、該塗料の繋がり部を強制的に切断させることを特徴とする塗布方法」、
（２）「円筒状基体（１５）外周面に塗料（１１）を塗布した後、円筒状基体（１５）と塗布ロール（１３）との間に生ずる塗料の繋がり部を切断する直前迄に塗布ロール（１３）上の膜厚を徐々に減少させることを特徴とする前記第（１）項に記載の円筒状基体（１５）への塗布方法」により達成される。
また、上記課題は、本発明の（３）「感光層を形成するための塗料（１１）に浸漬された供給ロール（１２）と、供給ロール（１２）から汲み上げられた塗料（１１）を円筒状基体（１５）上に塗布するための塗布ロール（１３）とを備え、前記塗布ロール（１３）には、軸方向に切り欠き部（１６）を設けたことを特徴とする前記第（１）項に記載のロール塗布方法を実施するロール塗布装置」、
（４）「前記塗布ロール（１３）に偏芯形状のメータリングロール（１４）を接触して設け、円筒状基体（１５）への塗料塗布後にメータリングロール（１４）が回転して塗布ロール（１３）上の膜厚を順次減少させることを特徴とする前記第（２）項に記載のロール塗布方法を実施する塗布装置」により達成される。

上記（１）の塗料塗布方法においては、塗布ロール（１３）上に設けた切り欠き部（１６）により塗布ロール（１３）と円筒状基体（１５）間の塗料の繋がり部を強制的に瞬時切断させるので、糸引き性を特徴とする塗料や表面張力の高い塗料等、あらゆる塗料にも常に同じ条件で塗布が可能である。
また、上記（２）の塗料塗布方法においては、塗布ロール（１３）と円筒状基体（１５）間の塗料の繋がり部を、塗布ロール（１３）上に設けた切り欠き部（１６）が通過して切断する際に、塗布ロール（１３）上の塗料（１１）膜厚を徐々に減少させるので、円筒状基体（１５）表面には膜厚ムラ及び継ぎ目のない均一性に優れた塗膜を形成することが可能である。
また、上記（３）の塗料塗布装置においては、塗布ロール（１３）上に設けた切り欠き部（１６）にて塗布ロール（１３）と円筒状基体（１５）間の塗料の繋がり部を切断できるので、高速移動可能な円筒状基体（１５）移動装置を設ける必要もないし、塗布ロール（１３）と円筒状基体（１５）に回転差を生じさせて塗料の繋がり部を切断させるような精密な制御の必要もなく、低コストで簡単な構成の装置が可能である。
また、上記（４）の塗料塗布装置においては、偏芯形状のメータリングロール（１４）を塗布ロール（１３）と平行に接触することで容易に塗布ロール（１３）上の膜厚を規制可能であり、メータリングロール（１４）と塗布ロール（１３）の間のギャップを精密に位置出しする必要もない。また、塗布ロール（１３）上の膜厚は回転機構により偏芯形状のメータリングロール（１４）を回転させるだけで減少させることができるので、精密な制御の必要もなく、低コストで簡単な構成の装置が可能である。

以下の詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明における塗布ロール（１３）は従来技術と比較して格段に均一性が向上しており、特に厳密な制御を必要とすることもないという極めて優れた効果を奏するものである。

以下に、本発明を詳細に説明する。
図１にその１例が非限定的に示されるように、本発明は、軸方向に切り欠き部（１６）を設けた塗布ロール（１３）を巧みに用いることを特徴とする。本発明によれば、円筒状基体（１５）外周面に塗料（１１）を塗布した後、円筒状基体（１５）と塗布ロール（１３）との間に生ずる塗料の繋がり部を前記切り欠き部（１６）により強制的に切断させることができる。
また、図２にその１例が非限定的に示されるように、塗布ロール（１３）に偏芯形状のメータリングロール（１４）を接するように配置し、円筒状基体（１５）への塗料塗布後にメータリングロール（１４）が回転して塗布ロール（１３）上の膜厚を順次減少させることで継ぎ目のない均一な塗膜が円筒状基体（１５）外周面に形成されることを特徴とする。図４には、塗布ロール（１３）上の膜厚が順次減少されて後、切り欠き部により、円筒状基体（１５）と塗布ロール（１３）との間にある塗料の繋がり部が強制的に切断される様子の１例が示される。
以上により、本発明は、軸方向に切り欠き部（１６）を設けた塗布ロールを従来技術とは異なり、回転させながら塗料を円筒状基体（１５）に円滑に塗布し、更には塗布ロール（１３）と円筒状基体（１５）間の塗料の繋がり部を均一に切断させることが可能となる。
図５、図６及び図７には、本発明に係るロール塗布装置の他の装置例が示される。図５のロール塗布装置においては、塗布ロール（１３）の切り欠き部（１６）が、コの字形に形成されており、図６のロール塗布装置においては、塗布ロール（１３）の切り欠き部（１６）が、Ｕ字型に形成されており、図７のロール塗布装置においては、塗布ロール（１３）の切り欠き部（１６）が、Ｖ字型に形成されており、このように、本発明においては、塗布ロール（１３）の切り欠き部（１６）は、円筒状基体（１５）と塗布ロール（１３）との間にある塗料の繋がり部を強制的に切断することができるものであればよく、また、鋭角なエッジ状稜線部が、少なくとも回転方向後端に設けられていることが好ましく、またさらに、残留塗工液の液溜まりとなる程度の（深い又は広い）溝形状のものとすることができる。

以下、実施例に基づき本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例の範囲に何ら限定されるものではない。

表面処理として硬質クロムメッキを施した表面粗さ１．５Ｓ、長さ４００ｍｍ、外径１２０ｍｍの炭素鋼製塗布ロール（１３）と硬質ゴム等で形成された表面粗さ１．５Ｓ、長さ４００ｍｍ、外径１２０ｍｍの供給ロール（１２）と、硬質アルマイトを施した偏芯量０．１ｍｍ、長さ４００ｍｍ、外径２０ｍｍのアルミニウム製メータリングロール（１４）と、被塗物である円筒状基体（１５）を図１に示すように配置した。円筒状基体（１５）はアルミニウムからなり、長さ３４０ｍｍ、外径３０ｍｍ、肉厚１ｍｍの中空構造を有する。
また、塗布ロール（１３）には図１に示すような塗布ロール（１３）軸方向に深さ５ｍｍ、幅およそ１２ｍｍの切り欠き部（１６）が設けてある。
円筒状基体（１５）は図示しない回転駆動装置に正逆回転可能なベアリングを有した保持機構を介して連結されている。これら回転保持機構部は塗布ロール（１３）に対して平行に近接する移動装置に搭載されている。
塗料供給手段は感光層を構成するための塗料（１１）を図１の供給ロール（１２）下部のパンに貯液し、その塗料（１１）の液面が供給ロール（１２）の外周面の少なくとも一部に接触することのできる配置になるよう設置する。このことにより、回転する供給ロール（１２）がパンに貯液される塗料（１１）をその外周面に付着させて塗布ロール（１３）へ供給することができる。

次に、本発明の動作を図１、２により説明する。
感光層を構成するための塗料（１１）を供給ロール（１２）下部のパンに貯液し、その塗料（１１）の液面が供給ロール（１２）の外周面の少なくとも一部に接触することのできる配置供給ロール（１２）の回転により塗料が汲み上げられ塗布ロール（１３）に転写された後、偏心となっているメータリングロール（１４）の段差部によって最適な塗布量となるよう液量が調整される。
回転駆動装置により回転した円筒状基体（１５）を移動装置により塗布ロール（１３）へ近接して塗布ロール（１３）上の塗料（１１）を円筒状基体（１５）へ塗布する。当初塗布ロール（１３）と円筒状基体（１５）の間隔は２００μｍに設定しているが、所定の膜厚とするために塗布ロール（１３）と円筒状基体（１５）間の塗料の繋がりが維持されている状態で円筒状基体（１５）を移動装置により９００μｍまで後退させる。
転移開始から円筒状基体（１５）表面の塗料（１１）が定常状態となりうる５秒間回転状態を維持した後、メータリングロール（１４）を回転駆動装置にて回転させることで塗布ロール（１３）上の塗料（１１）膜厚は徐々に減少し、最終的に塗布ロール（１３）と円筒状基体（１５）間の塗料の繋がり部膜厚を切断が開始する一歩手前の薄膜状態で維持できる。
この状態で塗布ロール（１３）を回転させることで塗布ロール（１３）に設けられた鋭利な切り欠き部（１６）が塗布ロール（１３）と円筒状基体（１５）間の塗料の繋がりを瞬時に切断でき、円筒状基体（１５）表面には均一な塗膜形成される。

本発明における円筒状基体の概略図である。 本発明における円筒状基体の動作の概略図である。 従来技術における円筒状基体と塗布ロール間での糸引き状態の様子を示した図である。 本発明で、塗布ロール（１３）上で塗工液膜厚が順次減少されて後、塗料の繋がり部が強制的に切断される様子の１例を示す図である。 本発明に係るロール塗布装置の他の装置例を示す図である。 本発明に係るロール塗布装置のさらに他の装置例を示す図である。 本発明に係るロール塗布装置のさらに他の装置例を示す図である。

符号の説明

１１ 塗料
１２ 供給ロール
１３ 塗布ロール
１４ メータリングロール
１５ 円筒状基体
１６ 切り欠き部

Claims (4)

1. 塗布ロール（１３）に供給された塗料（１１）を円筒状基体（１５）に塗布する塗布方法において、円筒状基体（１５）外周面に塗料（１１）を塗布した後、塗布ロール（１３）軸方向に設けた切り欠き部（１６）が、円筒状基体（１５）と塗布ロール（１３）との間に生ずる塗料の繋がり部を通過する際に、該塗料の繋がり部を強制的に切断させることを特徴とする塗布方法。
2. 円筒状基体（１５）外周面に塗料（１１）を塗布した後、円筒状基体（１５）と塗布ロール（１３）との間に生ずる塗料の繋がり部を切断する直前迄に塗布ロール（１３）上の膜厚を徐々に減少させることを特徴とする請求項１に記載の円筒状基体（１５）への塗布方法。
3. 感光層を形成するための塗料（１１）に浸漬された供給ロール（１２）と、供給ロール（１２）から汲み上げられた塗料（１１）を円筒状基体（１５）上に塗布するための塗布ロール（１３）とを備え、前記塗布ロール（１３）には、軸方向に切り欠き部（１６）を設けたことを特徴とする請求項１に記載のロール塗布方法を実施するロール塗布装置。
4. 前記塗布ロール（１３）に偏芯形状のメータリングロール（１４）を接触して設け、円筒状基体（１５）への塗料塗布後にメータリングロール（１４）が回転して塗布ロール（１３）上の膜厚を順次減少させることを特徴とする請求項２に記載のロール塗布方法を実施する塗布装置。
   

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