JPS6038983B2 - 柱形基体外周面への塗材塗布方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は柱形基体外周面に、ペースト状の塗村を腰厚均
一に塗布する方法と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。

上記のような感光ドラムは、例えば、第１図に示すよう
に、直径６仇肋、長さ３０仇吻、肉厚５側のアルミニウ
ムのドラム１の外周面は０．５ム程度の薄いセレン層２
を蒸着により形成し、さらに有機半導体であるポリビニ
ルカルバゾール層（以下ＰＶＫ層とする）３を約１５ｒ
の膜厚に均一に塗布した構造となっている。

また、電子写真装置において、均一な写真を得るために
は、感光ドラムに対し均一な帯電が行なわれることが必
要なことは、良く知られている。

そこで、ドラム１に対するＰＶＫ層３の膜厚と帯電電位
の関係を調べてみると第２図のようになる。第２図は、
ＰＶＫ層３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ことを示
している。

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、その膜厚の許容量は約±１０％すな
わち際厚をｔｏ＝２０〃とした場合、膜厚変化ら＝±２
ムと極めて厳しいものであった。ここで、従来のＰＶＫ
塗布方法を第３図に示す。セレン層を蒸着したアルミニ
ウムのドラム４はベース板５に取り付けられた円柱状の
固定拾具６の上端部７に競合することにより、固定治具
６と同Ｄかつ垂直に取り付けられている。一方、塗布治
具８は固定治具６と同Ｄ的にスライドポスト９に支持さ
れており、スライドポスト９上を移動することによりド
ラム４の鼠方向（矢印Ｆ）に移動可能となっている。液
状ＰＶＫＩ川ま、有機溶剤に固体ＰＶＫを体積比で約５
：１に溶解させた粘性を有する液体状塗材であり、ボー
ト１１により塗布治具８内に設けられたＵ溝１２に供給
され、ドラム４の外表面１３に塗布される。そして過剰
に塗布された液状ＰＶＫＩＯは、塗布治具８がスライド
ポスト９上を矢印下方向に移動することにより、ドラム
４と一定隙間を有するリング状のかき取り刃１４により
、スクィーズされ一定膜厚を有する液状ＰＶＫ層１５を
形成する。液状ＰＶＫ層１５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、上述の従来の方法においては、液状ＰＶ
Ｋ層１５の膜厚変化を許容値内におさめるため、ドラム
４と塗布治具８の特にかき取り刃１４との間に極めて高
い同心性が要求される難点を有していた。

第４図は、か取り刃１４と、塗布後のＰＶＫ膜厚の関係
を示すものである。過剰に付着した塗材１６をテーパ部
１７を通てクリアランスｔ，＝（例えば２４０仏）の平
行部１８によってスクイーズされ、塗材はクリアランス
ｔ，の約１／２である液体膜厚ｔ２＝ｔ／２＝１２０ｒ
として塗布される。

さらに、乾燥により希釈度ｙとすると（例えばｙ＝６）
、膜厚ら＝ｔ２／ｙ＝２０Ａ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５図に示す。

かき取り刃１４の内半径をｒ，、ドラム４の外半径をｒ
２＝ｒ，十ｔ，とし、その各々の中心位置ｏ，ｏ′がＳ
ずれたとする。この時、かき取り刃１４とドラム４の最
大、最小クリアランスちｍａＸｔ，ｍｉｎは各々、ｔ，
ｍａＸ＝ｔ，十Ｓ、ｔ，ｍｉｎ＝Ｌ−Ｓとなる。第４図
にて説明したように、このような隙間によりドラム４の
軸方向に塗布治具８を移動し形成された固体塗膜１５は
、軸方向に均一で周方向の膜厚不均一を有し、その最大
、最小膜厚は各々ｔ３ｍａＸ＝ｔ，十Ｓ／２ｙ、ｔ３ｍ
ｉｎ＝ｔ，一Ｓ／２ｙ ら＝ｔ３ＭＸ−らｍｉｎ＝Ｓ／
ｙとなる。仮に平均膜厚２０一の土１０％である４仏を
ｔ３とおくとｙ＝６として、Ｓ＝ｙ ｔ３＝６×４＝
２４仏となり、２４仏以下という極めて厳しい同じ度に
設定することが要求される。

ドラム４とかき取り刃１４の同Ｄ度を悪化させる原因と
して次のことがあげられる。

【１’ 固定拾具６の上端部７と塗布治具８の同心度。

‘２’スライドポスト９の平行度。【３’ドラム４の真
直度。

■ ドラム４の内、外径の同じ度。

‘５｝ ドラム４の内蚤精度と固定治具上端部７との鉄
合に必要なクリアランスによる同Ｄずれ。

‘６｝ ドラム４のセッティ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隣路となっていた。本発明は、かか
る欠点を除去するためになされたもので、以下本発明を
その実施例を示す第７図ないし第９図を参考に説明する
。

すなわち、水平設置したベース１９に取り付けた２個の
ベアリング２０，２１により、アルミニウムのドラム１
を固定した支持治具２２を回転可能に支持し、モータ２
３により、ベルト２４を介して、ドラム１を回転させる
。

なお２５は、ドラム１の回転振れを少なくするために、
固定センタ台２６に取付けられた固定センタ２７により
支持された治具であり、後述する塗布工程に必要なドラ
ムーのダミー部と兼用している。一方塗布拾具２８は、
次に述べる静圧空気軸受効果により、ドラムー上に同心
で浮上している。静圧空気軸受は、約３気圧で圧送され
た空気をボート３３より圧送し、同じ状に加工された空
気溜溝３４に蓄積した後、放射状に絞り穴を１２個所設
けてなるノズル３，５より、軸受面３６に射出する。射
出された圧縮空気は軸受面３６を通って外部へ排外され
、排出空気溜溝３７に−旦溜められ、放射状に４個所あ
げられたボート３８より外部に排出させられる。したが
って、排出空気溜溝３７は大気圧に近い値を示している
。以上述べた静圧空気軸受により、塗布治具２８は強く
ドラム１に固定され、ドラム１と塗布拾具２８は極めて
良い同０性を得ている。

一方３９は塗布治具２８の支持板であり、４個所のボー
ト４０より圧縮空気を圧送し、支持板３９と塗布拾具２
８の間にスラスト空気軸受４１を設定し、非穣触で低摩
擦状態で塗布治具２８を軸方向に押している。また同様
に、ボート５３より圧縮空気を圧送し、支持板３９に取
り付けたストッパ４２と、塗布拾具２８に取付けたスト
ッパ４３の間に、空気軸受を形成し、塗布治具２８の回
転を非接触で低摩擦に止めている。これらの支持板、ス
トッパにより半径方向の移動を塗布治具２８は防げられ
ることはない構造となっている。支持板３９は駆動源４
４を備えた移動手段４６により、矢印Ｇの方向に移動し
、支持板３９はスラスト空気軸受４１を介して塗布拾具
２８を藤方向に移動させる構造となっている。一方ＰＶ
Ｋ塗材は、ボート４６より同心状に形成された塗材溜溝
４７に溜められ、ここでドラム１の表面４８に過剰に塗
布される。

過剰に塗布されたＰＶＫ塗村は、先に述べたように塗布
治具２８が軸万向（矢印Ｇ）方向に、移動することによ
りテーパ一部４９を通過し、軸と平行なかき取り刃５川
こより、均一な膜厚の塗材にかき取られる構造となって
いる。次にその効果を説明する。先に、ＰＶＫ塗村の塗
膜厚み精度は、ドラム１とかき取り刃５０の同心度に大
きく依存し、同心度のずれは、膜厚の不均一となること
を説明した。本装置においては、ドラム１の外表面を基
準面として塗布治具２８を、静圧空気軸受効果により、
ドラム１上に浮上させたものである。この静圧空気軸受
は、第８図に示す各所の寸法を第１表に示す値に設定し
た場合、静圧空気軸受の剛性ＫはＭＴ１（メカニカル．
テクノロジー．インコーポレィテッド）の設計法に従い
計算するとＫ＝２．７ｋ９／仏ｍとなる。

すなわち、塗布治具２８の重量を２ｋ９とすると、この
重量による偏心量Ｓは、０．７４ｖ程度となり極めて良
い同心度を得る。また、この軸受の固有振動数ｆは、 ｆ＝健＝ノ２８×羊１ぴ ＝３．６４×１ぴＨｚ＝３．６４ＫＨｚ ３．６４ＫＨＺより十分小さいドラム１の振動に対して
は、塗布治具２８は十分追従し、隙間変動を発生させな
い。

（ドラム１の回転数はＩＲ．Ｐ．Ｓ程度で十分小さい）
第９図には静圧軸受は、１２ノズルの自成絞りを用いた
静圧空気軸受を示しているが、８ノズル、６ノズルでも
よく、ノズルは任意に設定して良くまたオリフィス絞り
、表面絞り、多孔質絞り、などの静圧空気軸受でもよい
。

静圧空気軸受を用いたのは、ドラム１の外表面を汚染し
ないためである。静圧空気の軸受面３６と、かき取り刃
５川ま２仏の同心度で加工されており、軸受面３６がド
ラム１と高精度の同心を維持している状態下では、かき
取り刃５０もドラム１と数仏の同０度を維持し、極めて
均一なＰＶＫ塗膜と得る。静圧空気軸受のクリアランス
（Ｃｒ＝２０仏）を、かき取り刃５０のクリアランス（
Ｃ＝２００仏）に比較し、極めて小さく設定したのは、
静圧空気軸受の剛性を高めるためであり、剛性が十分で
あれば、同一クリアランスでもよい。また、排出空気溜
溝３７と塗材溜溝４７を仕切る壁５１のクリアランスも
また３０仏と小さくしてあるのは、塗村溜溝４７内の塗
材が排出空気溜溝３７内に進入するのを防止するためで
あり、塗材の粘度、表面張力により「わずかな漏れに押
えている。また、塗布袷具２８が鞠方向移動時には、ま
ったく漏れがない。また、ドラム１を回転（約ｌｒｐｓ
）させたのは、塗布後の塗膜５２が固化するまでに、重
力によるたれ落ちを防ぐためであり、迅速に固化するも
の、あるいは、粘度が高く流動性の小さい塗材について
は、回転させる必要はない。また、重力によるたれ落ち
がないものについては、水平設置する必要はなく垂直設
置してもよい。また、軸受剛性は極めて大きいのでドラ
ム１は回転により振れてもよい。しかして支持板３９と
塗布治具２８の間を空気潤滑したのは、摩擦により塗布
治具２８の半径方向の移動を防げることを防止するため
であり、上記実施例においては十分軸受剛性が大きいの
で、通常のオイル潤滑で十分である。

また、空気溜溝３４を設けたのは、外部よりの圧送ホー
ス結合数を少なくするためであり、ボート３３は１個所
給気である。

また、支持治具２２，２５をドラム１の外径と等しくし
たのは、起動、停止時の塗布治具２８長さに相当する膜
厚不均一をドラム１上に作らないためである。さらにま
た、ドラム１を回転させない場合、ドラム１は円柱状で
なくてもよく、例えば第１０図に示すような四角柱の場
合においても、静圧空気軸受のノズル３５の位置を、第
１０図のように対称に選択すれば、かき取り刃と柱状基
体１′を均一の一定隙間に設定しうる。

次に本発明の他の実施例について、第１１図ないし第１
２図を参考に説明する。

前記実施例と同一の構造部分については、同一の番号を
記し説明を省略する。

前記実施例では、塗布治具２８（本実施例では５４）を
静圧空気軸受効果により浮上させているのに対し、この
実施例においては、塗布治具５４はＡＩのドラム１上に
形成すべき塗材を流体とした静圧流体軸受５５を介して
ドラム１上に浮上するように構成している。

静圧流体軸受５５は、ＰＶＫ塗材が供給されるボート５
６、塗材蓄積溝５７、オリフィス５８、ポケット５９、
軸受面６０１こより構成される。以上の構成により、塗
布治具５４は次に述べる翁圧軸受効果により、ドラムー
上に同Ｄで浮上している。

ＰＶＫ塗材はボート５６より約４気圧の圧送され、塗材
蓄積溝５７に蓄積され、さらに放射状に４個所設けたオ
リフィス６８よりポケット５９に供給され、軸受面６０
へ流動し、一方で塗材溜溝６１に排出される。この塗料
を用いた静圧軸受で塗布治具５４は強く固定され、ドラ
ム１と極めて良い同心性を得て浮上している。さらに、
前記実施例同様塗料溜溝４７には、ボート４６より、大
気圧よりやや高い一定圧力でＰＶＫ塗材が送り込まれて
、ＰＶＫ塗材が溝内部を充満しており、塗布治具５４は
、移動手段４５により矢印方向に移動させられ、この移
動により、塗村溜溝４７においてドラム１上に過剰に塗
布されたＰＶＫ塗材は、かき取り刃５０１こよりかき取
られ、均一なＰＶＫの塗膜５２を形成する構造となって
いる。本実施例装置においては、ドラム１の外表面を基
準面とし、ＰＶＫ塗材を静圧軸受潤滑流体として使用し
、ドラム１と向いこ浮上させたものである。静圧潤滑剤
として、塗布塗材を用いたのは、油を用いること等によ
り、ドラム１の外表面を汚染することをさげるためであ
り、ＰＶＫ塗材は１００比ｐ程度の粘度であるから、十
分静圧用軸受潤滑剤として使用できる。静圧軸受は４ポ
ケツトの通常工作機械等に用いられる通常の静圧軸受で
ある。本実施例においては、静圧軸受の部分にオリフィ
ス絞り軸受を使用したが、毛細管絞り軸受や−定流量型
式の静圧軸受でもよく、特に無偏心状態で剛性の大きい
軸受がよいので、可変絞りを用いて剛性を無限大にすれ
ばさらによい。また、静圧軸受面６０とかき取り刃５０
は同心に作られているので、静圧軸受面６０がドラム１
と高精度の関係を維持している状態下では、かき取り刃
５０は、ドラム１と同じく高精度な同０となり、均一な
膜厚となる。

静圧軸受のクリアランスを、かき取り刃のクリアランス
に比較し、小さく設定することにより、静圧軸受の剛性
を高めることができ、剛性が十分であれば同一クリアラ
ンスでもよい。また、ドラム１を回転させたのは、塗布
後の塗膜５２が乾燥固化するまでに、重力によるたれ落
ちを防ぐためであり、迅速に固化するもの、粘度が高い
ものなど重力によるたれがないものについては、回転す
る必要はない。また、重力によるたれ落ちがなければ水
平設置する必要はなく垂直設置してもよい。軸受剛性は
極めて大きいのでドラム１は回転により振れてもよい。
支持板３９と塗布治具２８，５４との間に空気軸受を使
用したのは、摩擦による軸受効果を悪化させることを防
ぐためで、十分に軸受効果は大きいので空気軸受でなく
、通常のオイル潤滑でもよい。塗村蓄積溝５７を設けた
のは、外部よりの圧送ホースとの結合を少なくするため
であり、カバー６２を取りはずすことにより、清掃が容
易にできる。上記実施例から明らかなように、本発明は
、柱形基体の外周面に供給された塗材を、塗布給具によ
りかき取る際、塗布治具を静圧流体軸受によって支持す
ることにより、柱形基体と塗布治臭とを高い精度で同０
的に配設することができ、これにより柱形基体上に均一
に塗村を塗布することができる。また、特に塗布治具の
支持に空気軸受を使用した場合は、静圧流体軸受の流体
として塗材、例えばＣｄｓ感光材料を使用した場合に比
し、圧力により感光特性の劣化がひき起されＣｄｓ塗材
が変質するというような問題がなくなる利点があり、さ
らに塗布終了後、アルミニウムドラム除去後に、塗材が
迅速に固化し、静圧軸受のノズル穴を塞ぎ清掃に手間が
かかるという問題を除去し得るなどの利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は感光ドラムの断面図、第２図は感光ドラムの光
電特性図、第３図はドラム上にＰＶＫ層を形成する従来
の装置の概略構成図、第４図は同装置を用いたときの塗
膜厚みの変化を示す図、第５図、第６図はそれぞれ同装
置による同心度と膜厚の不均一を示す断面図、第７図は
本発明の一実施例を示す柱形基体外周面への塗材塗布装
置の縦断面図、第８図は同装置の空気軸受の縦断面図、
第９図は同空気軸受の正面断面図、第１０図は本発明の
他の実施例を示す装置の一部正面断面図、第１１図は本
発明のさらに他の実施例を示す柱形基体外周面への塗材
塗布装置の縦断面図、第１２図は同装置の要部正面断面
図である。 １・・・・・・ドラム（柱形基体）、２８，５４・・・
・・・塗布拾具、４５・・・・・・移動手段、４７，６
１・・・・・・塗材溜溝、４８・・…・表面（外表面）
、５０・・・・・・かき取り刃、５２・・・・・・塗膜
、５５・・・・・・静圧流体軸受。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 柱形基体の外周面に塗材を供給し、この柱形基体の
   外周面に対し、静圧流体軸受を介して支持された塗布治
   具の塗材かき取り刃により柱形基体の外周面に供給され
   た前記塗材をかき取ることを特徴とする柱形基体外周面
   への塗材塗布方法。 ２ 静圧流体軸受として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１項記載の柱形基体外周面への
   塗材塗布方法。 ３ 静圧流体軸受の流体として、塗材を使用したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の柱形基体外周面
   への塗材塗布方法。 ４ 柱形基体の外周面に静圧流体軸受を介して設けられ
   た塗布治具と、前記塗布治具と柱形基体とを長手方向に
   相対移動させる移動手段を有し、前記塗布治具には、塗
   材を所定量保持し、かつ柱形基体外周面に供給する溝と
   、進行方向にこの溝より下流にあつて柱形基体上の塗材
   をかき取るかき取り刃とが設けられていることを特徴と
   する柱形基体外周面への塗材塗布装置。 ５ 静圧流体軸受として空気軸受を使用しことを特徴と
   する特許請求の範囲第４項記載の柱形基体外周面への塗
   材塗布装置。 ６ 静圧流体軸受の流体を塗材としたことを特徴とする
   特許請求の範囲第４項記載の柱形基体外周面への塗材塗
   布装置。