JPS6038982B2 - 円柱形基体外周面への塗材塗布装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は円柱形基体外周面に、ペースト状の塗材を膜厚
均一に塗布する装置に関するもので、例えば電子写真装
置に内蔵されている感光ドラムの光電材料等の塗布を均
一に行う有効な手段を提供するものである。

上記感光ドラムは、例えば、第１図に示すように、直径
６０個、長さ３０仇駁、肉厚５側のＡＩのドラムーの外
周面に０．５仏程度の薄いセレン層２を蒸着により形成
し、更に有機半導体でありるポリビニルカルバゾール層
（以下ＰＶＫ層とする）３を約１．５〆の膜厚に均一に
塗布した構造となっている。

次にカールソン式電子写真機構造を第２図に、また感光
ドラムの光電特性を第３図に示す。

感光ドラム４は矢印Ａの方向に回転し、この回転角の変
化にともない感光ドラム４の表面電位Ｖは第３図に示す
ように変化する。ここで角度０は第２図の位置Ｂとした
。すなわち、除電器５により０ボルトに除電され、次に
コロナ放電器６により約一１０００ボルトに帯電される
。また、原稿面に光を当てレンズミラー７を介して角度
打／２の位置８で結像された写真像は、光半導体ＰＶＫ
層３の効果により光を受けた部分は導電層となり第３図
実線Ｃ部のごとく除電される。また、暗部は、そのまま
の電位を保ち点線Ｄのごとくなる。次に（十）に帯電し
たトナーを現像器９により感光ドラム４に接触させる。
そして光の当らなかった点線Ｄ部は（一）に強く帯電し
ているので（十）に帯電したトナ−と吸引して、吸着す
るが光の当った実線Ｃ部は除電されているので吸引効果
はなく吸着しない。以上示したプロセスにより感光ドラ
ム４上に顕像化されたトナー像を矢印Ｅ方向より供給さ
れたペーパーに位置１０で転写し電子写真を完了させる
。転写後の感光ドラム４は除電器１１，５により除電し
、またブラシ１２により表面に残留したトナ−を除去し
、元の状態にもどす構造となっている。

以上示したプロセスにおいて、コロナ放電器６により感
光ドラム４が一様均一に帯電されることが極めて重要で
ある。

なぜなら、強く帯電された部分はマイナストナーと強く
吸引し多量のトナーを吸着し、過剰に黒化し、弱く帯電
された部分はプラストナーを弱く吸引するので少量のト
ナーを吸着し、過少に黒化し、画像のむらを生ずるから
である。第４図は、ＰＶＫ層３の膜厚と帯電電位の関係
を示したもので、膜厚の変化により極めて徴感に帯電電
位が変化する。電子写真機の特性上、ＰＶＫ層３の膜厚
は約１５〜２０山程度が好ましく、その膜厚の許容値は
約±１０％すなわち膜厚をら＝２０ムとした場合膜厚変
化△ら＝±２仏と極めて厳しいものであった。次に従来
のＰＶＫ塗布装置の概要を第５図に示す。

セレン層を蒸着したＡＩのドラム１はベース１３に取り
付けられた円柱状の固定治具１４の上端部１５に舷合す
ることにより、固定沿具１４と同じかつ垂直に取り付け
る。一方、塗布治具１６は固定治具１４と同心にスライ
ドポスト１８に固定されており、スライドポスト１８上
を移動することによりドラム１の軸方向（矢印Ｆ）に移
動可能となっている。液状ＰＶＫは、有機溶剤に固体Ｐ
ＶＫを体積化で約５：１に溶解せしめた粘性を有する液
体状塗材であり、ボート１９により塗布治具１６内に設
けられたＵ溝２０に供給されたドラムーの外表面２１に
塗布される。

そして過剰に塗布された液状ＰＶＫは、塗布拾具１６が
スライドポスト１８上を矢印Ｆ方向に移動することによ
り、ドラム１と一定隙間を有するリング状のかき取り刃
２２により、スクィーズされ一定膜厚を有する液状ＰＶ
Ｋ層２３を形成する。液状ＰＶＫ層２３は、約１００仏
程度の薄い膜であるから自然乾燥状態においても数分で
有機溶剤が発散し固化する。

しかしながらこのような装置では、前述の固体ＰＶＫ層
３の膜厚変化を許容値内に納めるためドラム１と塗布治
具１６の特にかき取り刃２２との間に極めて高い同Ｄ性
が要求されるという難点を有していた。

第６図は、塗材のかき取り刃２２と、塗布後のＰＶＫ層
２３の膜厚の関係を示すものである。過剰に付着した塗
材２４をテーパ部２５を通てクリアランスｔ，＝（例え
ば２４０ｒ）の平行部２６によってスクイーズされた塗
材はクリアランスの約１′２である液体膜ｔ２±ｔ／２
＝（１２０仏）として塗布される。

更に乾燥により希釈度Ｑとすると（例えば、Ｑ＝６）、
固体膜厚ｔ３＝ｔ２／Ｑ＝２０仏の固体膜となる。前述
した同心度とこの固体膜の関係を第７図に示す。

かき取り刃２２の内半径をｒ，、ドラムーの外半径をｒ
２＝ｒ，十ｔ，とし、その各々の中心位置０，０′が６
ずれたとする。この時かき取り刃２２とドラム１の最大
，最小隙間ｔＹａＸ，ｔｒｉｎは各々、ｔｒ秘＝ｔ，十
６，ｔ少ｉｎ＝ｔ，一６となる。第６図にて説明したよ
うに、このような隙間によりドラムーの軸万向に塗布治
具１６を移動し形成された固体塗膜は、軸方向に均一で
周方向の膜厚は不均一となり、その最大，最小膜厚は各
々ｔ聖ａＸ＝ち十６／２Ｑ，ｔ聖ｉｎコｔ．一６／２Ｑ
，△ら＝ｔ聖ａＸ−ｔ聖ｉｎ＝６／Ｑとなる。仮に平均
膜厚２０仏の土１０％である４仏を△ｔ３とおくとＱ＝
６として６＝Ｑ△ら＝６×４＝２４仏となり、２４仏以
下という極めて厳しい同心度に設定することが要求され
る。

ドラムーとかき取り刃２２の同心度を悪化させる原因と
して次のことがあげられる。

‘１｝ 固定治具１４の上端部１６と塗布治具１６の同
心度。

（２｝ スライドポスト１８の平行度。

｛３１ ドラムの真直度。

■ ドラム１の内，外径の同心度。

■ ドラム１の内径精度と固定治具上端部１５との鉄合
に必要なクリアランスによる同心ずれ。

｛６ｌ ドラム１のセッテング誤差による傾斜。これら
の累積誤差を考えると、塗布装置，ドラムの加工精度，
セッティング精度のいずれも高い精度が要求され、これ
らの状態を満足して感光ドラムを製造することは極めて
難かしく製造上の隆略となっていた。本発明はかかる欠
点を除去するためになされたもので、外周面の一部また
は全面に塗材を塗布する円柱形基体に対し、半径方向に
自由にして前記円柱形基体と略同じに、リング状の塗材
かき取り刃を設置し、前記円柱形基体を周方向に回転さ
せた状態下において、前記リング状の塗布かき取り刃ま
たは前記円柱形基体を鯛方向に移動させ、リング状の塗
材かき取り刃で塗材をスクィーズすることにより、塗膜
を均一にする塗材塗布装置を得たものである。

以下、本発明をその実施例を含む第８図ないし第１５図
を参考に説明する。

ベース１３にベアリング２７を介して支持治具１４′を
回転自在にとりつけ、モーター２８によりベルト２９を
介して支持治具１４′を回転させ支持治具１４′の上端
部１５に支持したドラムーを回転させる。

一方塗村かき取り刃３川ま回転するドラム１の外周面に
設けた液体状ＰＶＫ３１を介してドラムー上を軸受効果
により浮上して非接触となり、かつドラム１と同軸に保
たれており更に、エアー源よりボート３２を介して圧送
された圧縮空気が保持板３３と塗材かき取り刃３０との
間に供給され、この圧縮空気の空気軸受効果により保持
板３３上に非接触状態で塗材かき取り刃３川ま浮上して
いる。塗村かき取り刃３０の回転を防ぐため、塗材かき
取り刃３川こはストッパ３４が付けられており、これに
対向して保持板３３にもストッパ３５が固定されている
。ストッパ３４と３５の間の摩擦を防ぐため、ボート３
６より同様に圧縮空気が供給されていて、ェアー享園滑
している。液状ＰＶＫはコニカル溝３７に蓄積されてお
り、スライドポスト１８上を相対移動手段（ねじ）３３
ａによって矢印Ｇ方向に保持板３３を移動することによ
り、塗材かき取り刃３０を軸万向に移動させ塗材かき取
り刃３０のスクィーズ効果により均一な膜厚の塗膜３８
を得る構造となっている。第７図に示す従来のものでは
塗膜の不均一はドラム１とかき取り刃２２の同心度によ
って一義的に決定されたが「本発明の場合これとまった
く異なる原理により塗膜の不均一は決定される。

第８図において回転するドラムーの振れを２６とした場
合、ドラム１と塗材かき取り刃３０の間に介在する液体
ＰＶＫ３１の潤滑効果により内圧を発生し、この内圧に
より、塗材かき取り刃３０はドラム１に追従同○を保つ
効果が発生する。しかして表１に示す諸条件を与えその
効果を説明する。

表イドラム１の中心位置は振れまわりにより、ｘ＝６Ｓ
ｉｎのｔ，ｙ＝６ＣＯＳのｔの位置ずれを生じたとする
。

潤滑効果による潤滑膜の直角座標のｘ方向，ｙ方向のば
ねの定数をｋｘ＝ｋｙ＝ｋ、粘性による減衰を０とする
と、このドラム１‘こ対する塗材かき取り刃３０の動的
応答のモデルは第９図に示すようになる。×，Ｙは、振
動系の座標，ｍは塗材かき取り刃３０の質量である。と
なる。

またすきま変動率８を８＝ノ６ｘ２ 十６Ｙ２／６と定
義すると、６ニ２ｈの２ ／（ｋ−ｍ■２ ） ……
〔口〕ここで×，Ｙは振動系の座標を取っているので６
ｘ＝６Ｙ＝０が完全追従、すなわち隙間変動０を意味し
、従ってすきま変動率８は小さい方が良い。

ここで現実的に問題となるのは表１に示した条件下にお
いて例えば、ドラム１の振れ６に対し十分小さなすきま
変動に押えることができうる潤滑油膜のばね定数を得る
ことの可否である。

すきま変動をドラム１の振れに対し十分小さな値約１０
％としてＢ：０．１表１の諸定数を用いて、式（０）よ
りさまね定数ｋを求める。

一方潤滑効果による潤滑膜のばね定数は第１０図に示す
Ｒａｉｍｏｎｄｉ−Ｂｏｙｄの偏心率ごとゾンマーフェ
ルト係数Ｓの相関表によって求めうる。

これを用い軸受幅１，／公２＝１／２偏心率０．１〜０
．０５の間の平均のばね定数Ｋｍｅａｎを求めるとＫ肌
ｎ＝Ｓ；ｔ；；貴；）（（害）２・ 公２１，りＮ）／０．０５×ｔ， ＝（さき）｛（虎露）２・２×３×３・ ｌｏ‐５．１｝／０．０５×０．０２４ ＝０．２２５×１ぴｋｇ／ｃの＝２．２５×１び夕／肌
．・・．・・〔Ｗ〕となり、式〔ｍ〕〔Ｎ〕より、 Ｋｍｅ肌＝２．２５×１ぴ夕／側》ｋ＝６１．５夕／徹
．・…・〔Ｖ〕式〔Ｖ〕に示すように、液体ＰＶＫ３１
は十分強い潤滑膜を形成する。

すなわち、塗材かき取り刃３川まドラムーに追従し、極
めて微小な隙間変動しか発生せず均一な塗材の塗布が可
能となる。次に本発明の第二の実施例について第１１図
〜１５図により説明する。第一の実施例においてはドラ
ムーの長さは３００側程度であり、更に塗材かき取り刃
３０の軸方向移動速度は１００仇肋／分程度であるので
、ドラムーの全面に塗料を塗布するために約０．３分を
要する。また、塗布された液体ＰＶＫ３１が乾燥し流動
性を失うまでに要する時間は約４〜５分である。以上の
ことから少なくとも液体ＰＶＫ３１の流動性を有する状
態において、第８図の状態において、すなわち、ドラム
１が垂直に立てられた状態で０．３分以上保持される。
この間均一に塗布された液体ＰＶＫ３１はその種類によ
っては重力作用により、下方に流動し、たれが発生する
場合がある。このたれは、第１１図イに示す、均一な膜
厚状態３８より、第１１図口に示すように下方に向って
膜厚が増大する＊状態３８′、あるいは、第１１図二に
示すように、さざ波状に膜厚が変動する状態３８″とな
る。このような欠点を除去するために、第８図に示す装
置を横にして水平設置すればこの欠点を除去しうる。

すなわち、第８図に示す装置を水平設置した場合、第１
２図に示すように、ドラムーの上半面Ｑ領域では、重力
作用により下方に流動して膜厚は減少し、下半面Ｐ領域
では膜厚は増大する。

しかしながら、ドラムーは、Ｐ領域とＱ領域を交互に通
過するので６仇．ｐ．ｍ程度の回転数では、平均化され
重力による膜厚の不均一は発生しない。この限りにおい
ては水平設置は従来の欠点を除去しているのであるが、
新たに第１３図に示すような深さ７仏程度のスパイラル
状の深溝が発生した。このスパイラル状の溝のピッチは
、回転数Ｎと送り速度ｖの比ｖ／Ｎに対応しており、こ
のことから塗材かき取り刃３０の偏心が新たに発生した
ことによると推定される。本実施例はこのような問題点
を除去するためになされたものであり、第１４図の実施
例を基にして構造を説明する。

第１４図は第８図の装置を水平設置したものとほぼ同じ
であり、ベース３９を取り付け水平設置した。さらにア
ーム４０を保持板３３の上方に付けコイルばね４１によ
り塗村かき取り刃３０を備えた塗布治具１６をアーム４
０につり下げる。すなわち、コイルばね４１が塗材かき
取り刃３０を弾性支持している。４２はコイルばねテン
ション調整用の調節ねじで、調節ねじ４２によりコイル
ばね長を変化させ、塗布治具１６の吊下げ力をコントロ
ールする構造となっている。

次に効果を説明する。塗材かき取り刃３０の自重による
ドラムーと、塗材かき取り刃３０の偏心量８ｗを求める
。表１の諸定数よりゾンマーフェルト係数Ｓはｓ＝も２
等州＝（虎縁）２冬拳ＸＩ。

‐５×・＝２．８２第１０図をもとに１／公２＝０．５
Ｓ＝２．８２より偏心率ご＝０．２４ ど＝８ｗ／ｔ
，より８ｗ＝らご＝０．００５７伽：５７仏 すなわち自重ｌｋ９により５７仏の偏心を発生させる。

しかるに第１４図コイルばね４１により塗村かき取り刃
３０の重量を９５％負担し、５％は調節誤差により残っ
たとすると、ゾンマーフェルト係数Ｓは同様に、Ｓ＝５
６．４となり、第１０図より、ご《０．０１となる。し
たがって、６ｗ《２．４仏と極めて良好な同じ性が得ら
れ前述したスパイラル溝は消失し極めて高精度な均一の
塗膜が得られた。

なおコイルばね４１の長さは１５仇肋，ｌｋ９の負荷に
対し変形量を５０伽としたのでこのばね定数ｋ′＝１ぴ
夕／５仇奴＝２０夕／側であり、潤滑膜により発生する
ばね定数とＫｍｃａｎ＝２．２５×１ぴ夕／肌と比較し
十分小さいので塗材かき取り刃３０のドラムーに対する
追従性を悪化させない。また、コイルばね４１と塗材か
き取り刃３０の接合点４３は、塗材かき取り刃３０の重
心点と一致させるのが良く、一致させないと、不一致に
よるモーメントが発生しこれによる膜厚不均一を生ずる
こととなる。また、塗材かき取り刃３０の支持ばねとし
ての必要条件は、Ｋｍｅ肌に比較し十分小さく，柔らか
し、ばねであればよく、第１５図に示すような空気ばね
であっても良い。なお第１５図において４４はフック、
４５はべロー、４６は密閉用の蓋である。上記実施例か
ら明らかなように、本発明の円柱形基体外周面への塗材
塗布装置は、外周面に塗材塗布される円柱形基体に対し
略同０的にリング状の塗材かき取り刃を配設し、この塗
材かき取り刃を前記円柱形基体に対し半径方向に移動自
在でかつ回転しないように支持し、円柱形基体を周方向
に回転駆動する装置を備えた円柱形基体の支持装置と、
塗材かき取り刃、円柱形基体を鰍方向に相対的に移動さ
せる相対移動手段を設けたもので、円柱形基体を回転さ
せ、回転によって生ずる塗材かき取り刃と円柱形基体間
に存在する液体塗材に軸受効果を発生させ、この軸受効
果により、円柱形基体の回転による振れ回りに対し、塗
材かき取り刃を追従させ、円柱形基体と塗村かき取り刃
の同心配置を向上させ、円柱形基体外周面に均一な塗膜
を形成することができる。

また相対移動手段にスラスト軸受を設け空気軸受とする
ことにより、摩擦が低減し円柱形基体に対し塗膜かき取
り刃が良好に追従するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は感光ドラムの断面図、第２図は電子写真機の概
略構造図、第３図は感光ドラムの光電特性図、第４図は
ＰＶＫ膜厚と帯電電位の相関図、第５図は従来の塗材塗
布装置の概略側断面図、第６図は同装置により形成した
塗膜厚みの変化を示す図、第７図イ，口は同装置の同Ｄ
度と、膜厚の不均一を示す図、第８図は本発明の一実施
例を示す円柱形基体外周面への塗材塗布装置の側断面図
、第９図は同装置の潤滑効果モデル図、第１０図はＲａ
ｉｍｏｎｄｊ−恥ｙｄの軸受特性図、第１ １図イ，口
，ハは円柱形基体への塗材の塗布状態を示す断面図、第
１２図は円柱形基体の横断面図、第１３図は円柱形基体
の縦断面図、第１４図は本発明の他の実施例を示す塗材
塗布装置の側断面図、第１５図は同装置に用いる空気ば
ねの斜視図である。 １・・・・・・ドラム（円柱形基体）、１４′・・…・
支持具（支持装置）、２８・・・…モ−夕（回転駆動す
る装置）、３０・・・・・・塗材かき取り刃、３１・・
・・・・液体状ＰＶＫ（塗材）、３３・・・・・・保持
板（スラスト軸受）、３３ａ・・・・・・相対移動手段
、３４，３５・・・・．・ストツパ、３７……コニカル
溝（溝）、３８……塗膜（塗材）。 第１図 第２図 第３図 第４図 第７図 第５図 第６図 第８図 第９図 第１０図 第１４図 第１５図 第１１図 第１２図 第１３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外周面に塗材が塗布される円柱形基体に対し略同心
   的にリング状の塗材かき取り刃を配設し、この塗材かき
   取り刃を前記円柱形基体に対し半径方向に移動自在でか
   つ回転しないように支持し、前記円柱形基体を周方向に
   回転駆動する装置を備えた円柱形基体の支持装置と、前
   記塗材かき取り刃およびまたは、前記円柱形基体を軸方
   向に相対的に移動させる相対移動手段を有することを特
   徴とする円柱形基体外周面への塗材塗布装置。 ２ 相対移動手段は、塗材かき取り刃の相対的進行方向
   の反対側に、ラジアル方向の摩擦を軽減する潤滑手段を
   設けたスラスト軸受を設置し、このスラスト軸受を軸方
   向に駆動することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の円柱形基体外周面への塗材塗布装置。 ３ スラスト軸受に空気軸受を使用したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の円柱形基体外周面への塗
   材塗布装置。 ４ 塗材かき取り刃は、軸方向相対進行方向に向つて前
   方に塗材を保留する溝を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の円柱形基体外周面への塗材塗布装
   置。 ５ 塗材かき取り刃が、半径方向に弾性支持されたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の円柱形基体外
   周面への塗材塗布装置。