JP5902927B2 - コーティング装置及びコーティング方法 - Google Patents

Description

本発明は、円筒状のスリーブの外周面に、液状のコーティング材を塗布して所定厚さのコーティング層を高精度で形成するコーティング装置及びコーティング方法に関する。

近年、円筒状のスリーブの外周面に、つなぎ目のない高平滑な表面を有するコーティング層を形成したスリーブ体が、コーティング材を各種設定することでさまざまな用途で使用されている。その一例として、感光体を用いた電子写真方式の複写機、ファックス、プリンター等におけるトナーの転写部材、およびオフセット印刷機におけるインキ転写用のブランケットなどが知られている。

これら用途のスリーブ体において重要とされる点は、コーティング層の表面平滑性と厚さ均一性である。この表面平滑性と厚さ均一性の要求精度は、用途によって異なるが、一番要求の厳しい電子写真方式の転写部材として使用されるスリーブ体においては、その表面平滑性は１０点平均粗さで１μｍ以下、さらに好ましくは０．５μｍ以下が要求される。また厚さ均一性についても大きさによるが、面内±１０μｍ以下の高精度が要求される。

そして、スリーブの外周面に、つなぎ目のない高平滑な表面を有するコーティング層ｈを形成する装置として、下記の特許文献１のものが提案されている。この装置は、図６（Ａ）に示すように、スリーブａ１からなる回転体ａを回転させながらその外周面に液状のコーティング剤ｇを供給して一次コーティング層ｈ１を形成する供給ブレードｂ、及び前記回転体ａの下方に前記回転体ａとは間隙を隔てて固定される掻取りブレードｃを具え、この掻取りブレードｃにより、前記一次コーティング層ｈ１の表面側を掻き取ることにより、コーティング厚さを所定厚さに形成している。なお掻き取られたコーティング材ｇは、掻取りブレードｃに沿って下方へ落下、除去される。

しかし前記装置では、前記回転体ａの軸心に対して、前記掻取りブレードｃの先端の距離が一定となるように該掻取りブレードｃが固定される。そのため従来と同様、前記スリーブａ１を、図６（Ｂ）に示す如き芯金ｄを用いて回転可能に支持した場合、前記芯金ｄの真円度が低いと、前記スリーブａ１の外周面と掻取りブレードｃ先端との間の隙間が変動し、コーティング層ｈの厚さ均一性が得られなくなる。

そのため、スリーブａ１の内径が変わるたびに、作成費用の高い高精度の芯金ｄを準備する必要があり、生産コストの上昇を招くという問題が生じる。

特開２００２−５９０６５号公報

そこで本発明は、芯金を不要とし生産コストの上昇を抑えながら、スリーブの外周面にコーティング層を高精度で形成しうるコーティング装置及びコーティング方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本願請求項１の発明は、
円筒状のスリーブの外周面に、液状のコーティング材を塗布して所定厚さのコーティング層を形成するコーティング装置であって、
前記スリーブを回転させる回転駆動手段、
回転するスリーブの外周面に前記コーティング材を塗布して一次コーティング層を形成する塗布手段、
及び先端が前記スリーブの外周面から離間して配され、前記塗布された一次コーティング層の表面側を前記先端により掻き取ることにより所定厚さのコーティング層を形成する掻取りブレードを具えるとともに、
前記回転駆動手段は、前記スリーブの軸心方向一端側に配される回転駆動具と、軸心方向他端側に配される回転駆動具とからなり、
しかも前記軸心方向一端側の回転駆動具、及び軸心方向他端側の回転駆動具は、それぞれ保持具と、駆動ローラとを具え、
各前記保持具は、前記スリーブと平行な軸心を有しかつ前記ブレードに近い側に配される第１の保持ローラと、前記スリーブと平行な軸心を有しかつ該第１の保持ローラとの間上に前記スリーブを跨らせて回転可能に保持する第２の保持ローラとを有し、
各前記駆動ローラは、前記スリーブの内周面に接するとともに前記第１の保持ローラとの間で前記スリーブを挟み込むことにより前記保持具によって保持されるスリーブを回転駆動させ、
しかも前記掻取りブレードは、前記軸心方向一端側の回転駆動具の第１の保持ローラと軸心方向他方側の回転駆動具の第１の保持ローラとの間を軸心方向にのび、かつ前記先端が、前記駆動ローラの中心と第１の保持ローラの中心とを通る第１の基準線上に位置するとともに、前記第１の保持ローラとスリーブとの接点から垂下する垂直な第２の基準線に対して０度以上かつ９０度より小な角度θで、前記スリーブの回転方向前方側に配されることを特徴としている。

また請求項２はコーティング方法の発明であって、請求項１に記載のコーティング装置を用い、前記スリーブを回転駆動手段により回転させる回転工程と、前記回転するスリーブの外周面に、塗布手段によりコーティング材を塗布して一次コーティング層を形成する塗布工程と、前記塗布された一次コーティング層の表面側を、掻取りブレードの先端により掻き取ることにより所定厚さのコーティング層を形成する掻取り工程とを行うことを特徴としている。

本発明は叙上の如く、スリーブと平行な第１、第２の保持ローラを有する。そのため前記スリーブを、芯金を用いることなく中空円筒状のまま第１、第２の保持ローラ間上に跨らせて回転可能に保持することができる。しかしこの場合、スリーブが中空円筒状のまま保持されるため、例えば自重などによっても楕円状に容易に変形するなど真円状態を維持することは困難であり、そのためスリーブ外周面と掻取りブレードとの間隙が変動してコーティング層の厚さが不均一化する。
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そこで本発明では、スリーブの内周面に接する駆動ローラを用い、この駆動ローラと前記第１の保持ローラとの間でスリーブを挟み込んで回転駆動させるとともに、掻取りブレードの先端を、前記駆動ローラの中心と第１の保持ローラの中心とを通る第１の基準線上に位置させている。その結果、スリーブが楕円状などに変形している場合にも、スリーブと掻取りブレードとの間隙を一定に保つことが可能となり、コーティング層を精度良く高品質で形成することができる。

本発明のコーティング装置の一実施例の主要部を簡略化して示す斜視図である。 前記コーティング装置の主要部をさらに簡略化して示す断面図である。 本願の効果を誇張して示す略断面図である。 掻取りブレードの先端が第１の基準線上にない場合の問題点を示す略断面図である。 掻取りブレード７の巾と、第１の保持ローラ１２ａ、１２ａの間隔及び一次コーティング層５ａの形成巾との関係を略示する概念図である。 （Ａ）は従来のコーティング装置を説明する略断面図、（Ｂ）はスリーブの従来の保持方法を説明する断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１、２に示すように、本実施形態のコーティング装置１は、円筒状のスリーブ２を回転させる回転駆動手段３と、回転する前記スリーブ２の外周面２Ｓに液状のコーティング材４を塗布して一次コーティング層５ａを形成する塗布手段６と、前記塗布された一次コーティング層５ａの表面側を掻き取ることにより所定厚さのコーティング層５を形成する掻き取りブレード７とを具える。

本例では、前記スリーブ２が樹脂製スリーブであり、その外周面にシリコンゴムのコーティング層５を形成することにより、オフセット印刷機におけるインキ転写用のブランケットとして用いられるスリーブ体が形成される場合が例示される。

前記回転駆動手段３は、前記スリーブ２の軸心方向一端側に配される一方の回転駆動具９Ａと、軸心方向他端側に配される他方の回転駆動具９Ｂとから構成される。前記一方、他方の回転駆動具９Ａ、９Ｂは、前記スリーブ２を回転可能に保持する保持具１０と、この保持具１０によって保持されるスリーブ２を回転駆動させる駆動具１１とを具える。

前記保持具１０は、前記スリーブ２と平行な第１、第２の保持ローラ１２ａ、１２ｂを有し、該第１、第２の保持ローラ１２ａ、１２ｂ間上に前記スリーブ２を跨らせて回転可能に保持しうる。なお軸心方向両側の第１の保持ローラ１２ａ、１２ａは互いに同心に配されており、又軸心方向両側の第２の保持ローラ１２ｂ、１２ｂも互いに同心に配される。

図中の符号１３は、前記第１、第２の保持ローラ１２ａ、１２ｂを枢支するローラホルダであって、前記コーティング装置１のフレームＦに支持されている。なお前記保持具１０には、前記スリーブ２が回転中に軸心方向に位置ズレするのを防止するため、例えば前記スリーブ２の軸心方向の端面と当接しうる位置ズレ防止手段（図示しない）を設けることができる。

又前記駆動具１１は、前記スリーブ２の内周面に内接する駆動ローラ１４を有し、該駆動ローラ１４と前記第１の保持ローラ１２ａとの間で前記スリーブ２を挟み込むことにより、前記保持具１０によって保持されるスリーブ２を回転駆動しうる。本例では、軸心方向両側の駆動ローラ１４、１４は、１本の駆動軸１５に支持されるとともに、この駆動軸１５は、その一端に接続されるモータＭによって回転駆動される。なお前記駆動軸１５は、適宜の支持手段（図示しない）によって前記第１の保持ローラ１２ａの軸心とは近離可能に平行移動でき、接近によりスリーブ２を駆動ローラ１４と第１の保持ローラ１２ａとの間で挟み込みうるとともに、離間によりスリーブ２を取り外しうる。

次に、前記塗布手段６は、本例では、供給ブレード１６を有する。この供給ブレード１６は、前記スリーブ２の外周面２Ｓに向かって下傾斜で取り付く先端鋭利な平板状をなすともに、その先端１６ｅは、スリーブ２の外周面２Ｓから間隙Ｄａを隔てて終端している。従って、供給ブレード１６の上面にコーティング材４を供給することにより、コーティング材４は、前記供給ブレード１６の上面および間隙Ｄａを通って前記回転するスリーブ２の外周面２Ｓ上に塗布され、該間隙Ｄａと実質的に等しい厚さの一次コーティング層５ａが形成される。

なお図中の符号１７は、コーティング材供給具であり、本例では、供給路１７Ａと、この供給路１７Ａから供給される塗布一回分のコーティング材４を一時的に収容する収容部１７Ｂとを具える。本例の収容部１７Ｂは、下板部１８ａの後縁から背板部１８ｂを立ち上げた断面Ｌ字状体の軸心方向両側を側板部１８ｃで閉じた上開放の横長容器状をなす。この収容部１７Ｂは、前記後縁近傍の軸心ｊ周りで傾動可能に支持され、前記背板部１８ｂが後ろ傾斜となって前記供給路１７Ａからのコーティング材４を受け取る待機状態Ｙ１と、下板部１８ａが水平又は前傾斜となって内部に収容した塗布一回分のコーティング材４を供給ブレード１６に受け渡す供給状態Ｙ２との間を傾動しうる。

次に、前記掻取りブレード７は、軸心方向両側の第１の保持ローラ１２ａ、１２ａ間に配される先端鋭利な板状をなす。この掻取りブレード７の先端７ｅは、前記スリーブ２の外周面２Ｓから前記間隙Ｄａよりも狭い間隙Ｄｂを隔たるとともに、この先端７ｅは、前記駆動ローラ１４の中心と第１の保持ローラ１２ａの中心とを通る第１の基準線Ｘ１上に配される。又掻取りブレード７は、前記第１の保持ローラ１２ａとスリーブ２との接点Ｐから垂下する垂直な第２の基準線Ｘ２に対して０度以上かつ９０度より小な角度θで、前記スリーブ２の回転方向前方側に配される。

この掻取りブレード７は、前記間隙Ｄｂが、前記供給ブレード１６の間隙Ｄａよりも小とすることにより、前記一次コーティング層５ａの表面側を掻き取り、前記間隙Ｄｂと実質的に等しい厚さのコーティング層５を形成する。又掻き取られたコーティング材４は、前記掻取りブレード７の側面７Ｓに沿って下方に落下する。

ここで前記スリーブ２は、芯金を用いることなく、中空円筒状のまま第１、第２の保持ローラ１２ａ、１２ｂ間上に跨らせて保持されるため、特に樹脂製の場合には、スリーブ２の肉厚にもよるが、その自重によって例えば図３（Ａ）、（Ｂ）に誇張して示すように多少楕円状に変形している。このとき、駆動ローラ１４と第１の保持ローラ１２ａとの間でスリーブを挟み込むとともに、駆動ローラ１４の中心と第１の保持ローラ１２ａの中心とを通る第１の基準線Ｘ１上に掻取りブレード７の先端７ｅを位置させることにより、楕円状の場合にも、前記先端７ｅとスリーブ２の外周面２Ｓとの間の距離Ｌを、前記間隙Ｄｂと等しい値に保つことができ、均一な厚さのコーティング層５を形成することができる。これに対して、図４に示すように、前記先端７ｅが第１の基準線Ｘ１上に位置しない場合には、距離Ｌがスリーブ２の位置によって変動し、均一な厚さが得られなくなる。

又前記掻取りブレード７は、前記角度θが、０度以上かつ９０度より小であることが必要であり、前記範囲から外れると掻き取ったコーティング材４が、スリーブ２側に戻って再付着しコーティング層５の表面性に悪影響を与える恐れを招く。そのため前記角度θの下限は３０度以上、上限は６０度以下がより好ましい。

なお本例では、図５に示すように、前記掻取りブレード７の巾Ｗ１は、前記第１の保持ローラ１２ａ、１２ａの間隔Ｗ２よりも小、かつ一次コーティング層５ａの形成巾Ｗ３よりも大に設定される。

次に、前記コーティング装置１を用いてスリーブ２の外周面２Ｓにコーティング層５を形成するコーティング方法を説明する。このコーティング方法では、
（ア）前記スリーブ２を回転駆動手段３により回転させる回転工程と、
（イ）前記回転するスリーブ２の外周面２Ｓに、塗布手段６によりコーティング材４を塗布して一次コーティング層５ａを形成する塗布工程と、
（ウ）前記塗布された一次コーティング層５ａの表面側を、掻取りブレード７の先端７ｅにより掻き取ることにより所定厚さのコーティング層５を形成する掻取り工程と、
を具える。本例では、前記掻取り工程後に、所定時間回転を与えてコーティング層５の表面を平滑化させるセルフレベリング工程を含んで構成される。

前記回転工程では、前記塗布工程の開始前から前記セルフレベリング工程の終了までの間、前記スリーブ２を回転させる。

又前記塗布工程では、液状のコーティング材４を、前記間隙Ｄａからスリーブ２の外周面２Ｓに供給することで、前記間隙Ｄａに合う厚さの一次コーティング層５ａが形成される。前記コーティング材４の供給量は、コーティング層５が所定厚さとなるのに必要な程度の量であり、過度の供給は、コーティング材４の無駄や不必要な部位への付着などの問題を招く。

又前記塗布工程にて塗布された一次コーティング層５ａは、掻取りブレード７の位置に到達したとき、その表面側が掻取りブレード７によって順次掻き取られ、これがスリーブ２の連続回転により繰り返されることにより、均一な厚さのコーティング層５が形成される（掻き取り工程）。なお前記塗布工程および掻き取り工程におけるスリーブ２の回転数及び回転時間は特に規制されないが、回転数としては３〜６０回転／分程度、回転時間としては３０秒〜５分程度が好ましい。本例では回転数１０回／分にて３分回転させている。

その後、供給ブレード１６、掻取りブレード７を、この順で取り外した後、前記セルフレベリング工程が行われる。このセルフレベリング工程では、コーティング層５形成後にスリーブ２の回転を継続させることで、コーティング材４のセルフレベリング性を利用してその表面を平滑化させながら硬化させる。このセルフレベリング工程における回転数は特に規制されないが、遠心力によってコーティング層５の厚さが不均一化しないことが必要であり、前記塗布工程および掻き取り工程における回転数よりも遅いことが好ましく、本例では３０回／分にて回転させている。又セルフレベリング工程時間は、コーティング層５が硬化するまでであって、本例では５時間程度行っている。なお硬化時間を早めるために、セルフレベリング工程中のコーティング層５を加温することも好ましく、この時の加温温度は、例えば４５℃以下が、コーティング層５に悪影響を与えないために好ましい。

以上、本発明の特に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うる。

本発明の効果を確認するため、図１の構造のコーティング装置１を用い、合成樹脂製のスリーブ２の外表面に、シリコンゴムからなる厚さ０．５mmのコーティング層５を形成することによりオフセット印刷機におけるインキ転写用のブランケットを形成した。なおスリーブ２は、外径１００mm、長さ３００mm、厚さ２mmであり、コーティング材４として、旭化成ワッカーシリコーン株式会社製のシリコンゴム（ＲＴ６０１、粘度３５００ｍPa・s）を使用した。又形成条件は以下の通りである。
・供給ブレード１６の間隙Ｄａ −−−１．０ｍｍ、
・掻取りブレード７の間隙Ｄｂ −−−０．５ｍｍ、
・掻取りブレード７の角度θ −−−４５度、
・塗布工程および掻き取り工程
回転数 −−−１０回／分、
工程時間 −−−３分、
・セルフレベリング工程
回転数 −−−３０回／分
工程時間 −−−５時間
加温温度 −−−４０℃

又コーティングされたスリーブ２はコーティング装置１から取り外され、コーティング層５の厚さが測定された。測定方法は、コーティングされたスリーブ２を金属製の芯金に装着し、電磁膜厚計を用いて層厚さを測定した。測定位置は、軸心方向に５ｃｍ間隔にて５カ所、周方向には４５度間隔にて８カ所の合計４０点の位置にて測定した。その結果、厚さのバラツキは０．５０mm±０．０１mmの範囲内であり、高い平滑性を有する均一な厚さのコーティング層を、芯金を用いることなく効率よく形成しうるのが確認できた。

１ コーティング装置
２ スリーブ
２Ｓ 外周面
３ 回転駆動手段
４ コーティング材
５ コーティング層
５ａ 一次コーティング層
６ 塗布手段
７ 掻取りブレード
７ｅ 先端
９Ａ、９Ｂ 回転駆動具
１０ 保持具
１１ 駆動具
１２ａ 第１の保持ローラ
１２ｂ 第２の保持ローラ
１４ 駆動ローラ
Ｘ１ 第１の基準線
Ｘ２ 第２の基準線

Claims (2)

1. 円筒状のスリーブの外周面に、液状のコーティング材を塗布して所定厚さのコーティング層を形成するコーティング装置であって、
   前記スリーブを回転させる回転駆動手段、
   回転するスリーブの外周面に前記コーティング材を塗布して一次コーティング層を形成する塗布手段、
   及び先端が前記スリーブの外周面から離間して配され、前記塗布された一次コーティング層の表面側を前記先端により掻き取ることにより所定厚さのコーティング層を形成する掻取りブレードを具えるとともに、
   前記回転駆動手段は、前記スリーブの軸心方向一端側に配される回転駆動具と、軸心方向他端側に配される回転駆動具とからなり、
   しかも前記軸心方向一端側の回転駆動具、及び軸心方向他端側の回転駆動具は、それぞれ保持具と、駆動ローラとを具え、
   各前記保持具は、前記スリーブと平行な軸心を有しかつ前記ブレードに近い側に配される第１の保持ローラと、前記スリーブと平行な軸心を有しかつ該第１の保持ローラとの間上に前記スリーブを跨らせて回転可能に保持する第２の保持ローラとを有し、
   各前記駆動ローラは、前記スリーブの内周面に接するとともに前記第１の保持ローラとの間で前記スリーブを挟み込むことにより前記保持具によって保持されるスリーブを回転駆動させ、
   しかも前記掻取りブレードは、前記軸心方向一端側の回転駆動具の第１の保持ローラと軸心方向他方側の回転駆動具の第１の保持ローラとの間を軸心方向にのび、かつ前記先端が、前記駆動ローラの中心と第１の保持ローラの中心とを通る第１の基準線上に位置するとともに、前記第１の保持ローラとスリーブとの接点から垂下する垂直な第２の基準線に対して０度以上かつ９０度より小な角度θで、前記スリーブの回転方向前方側に配されることを特徴とするコーティング装置。
2. 請求項１に記載のコーティング装置を用い、
   前記スリーブを回転駆動手段により回転させる回転工程と、
   前記回転するスリーブの外周面に、塗布手段によりコーティング材を塗布して一次コーティング層を形成する塗布工程と、
   前記塗布された一次コーティング層の表面側を、掻取りブレードの先端により掻き取ることにより所定厚さのコーティング層を形成する掻取り工程とを行うことを特徴とするコーティング方法。
   

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