塗膜形成装置
【課題】リングコート工法を採用した塗膜形成装置特有の、塗料開始直後の相対的に高い圧力での塗料架橋後に形成される膜厚が速やかに安定させることができる塗膜形成装置を提供する。
【解決手段】円筒状の被塗装物を保持する被塗装物保持部、被塗装物の外側面の全周に対し円筒状部材の軸方向に向かって環状に塗料を吐出するスリットが設けられた塗布ノズル、被塗装物保持部と塗布ノズルとを被塗装物の軸に沿って相対的に移動させる移動部、および、塗布ノズルに塗料を供給する塗料供給部が設けられた塗膜形成装置において、塗布ノズルのスリットの幅を調整することによりスリットから吐出される塗料の吐出量を調整するスリット幅調整部が設けられ、かつ、スリット幅調整部が、スリットを構成する２つの部材のうちの一方の部材であって他方の部材に対して前後に移動可能に設けられた可動部と、可動部を駆動する可動部駆動部と、から構成されている塗膜形成装置。
【解決手段】円筒状の被塗装物を保持する被塗装物保持部、被塗装物の外側面の全周に対し円筒状部材の軸方向に向かって環状に塗料を吐出するスリットが設けられた塗布ノズル、被塗装物保持部と塗布ノズルとを被塗装物の軸に沿って相対的に移動させる移動部、および、塗布ノズルに塗料を供給する塗料供給部が設けられた塗膜形成装置において、塗布ノズルのスリットの幅を調整することによりスリットから吐出される塗料の吐出量を調整するスリット幅調整部が設けられ、かつ、スリット幅調整部が、スリットを構成する２つの部材のうちの一方の部材であって他方の部材に対して前後に移動可能に設けられた可動部と、可動部を駆動する可動部駆動部と、から構成されている塗膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等に用いられる定着ベルトなどの無端状ベルトの基体などの円筒状被塗装物と塗料を吐出するノズル部とを相対移動することにより、円筒状被塗装物の表面に塗膜を形成するリングコート式の塗膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真の原理に基づく複写機およびプリンタにおいて、トナーが転写された用紙を加圧しながら熱によりトナーを溶融して定着させる定着プロセスが存在する。最近、この定着プロセスで用いられる部品（定着ローラあるいは定着ベルト）には弾性層（厚さ：１００〜３００μｍ程度）が形成された耐熱性ゴム（シリコーンゴム）が使われる。
【０００３】
前述した弾性層を形成するために従来、例えば、スプレー塗装方式の塗膜形成装置やディッピング方式の塗膜形成装置が用いられてきた。これらの塗膜形成装置では、塗料を溶剤で希釈して粘度を下げることにより、形成される塗膜の厚みを制御する。このために環境への負荷が大きく、望ましくない。
【０００４】
また、塗料を溶剤で希釈することなく塗膜を形成する塗膜形成装置として、リングコート工法を採用した塗膜形成装置（例えば、特許文献１参照）がある。この塗膜形成装置は、軸が鉛直方向となるように保持した円筒状の基体を円環状の塗布ノズル内に通し、塗布ノズルを円筒状の基体の軸に沿って移動させながら、塗布ノズルの内周面から基体の外周面に向かって塗料を吐出することで、塗膜を形成するものである。このような塗膜形成装置は、塗料の供給が基体に塗布する量だけでよく、このため、塗料を溶剤で希釈する必要がない。
【０００５】
しかしながら、この技術ではノズルから吐出される塗料の方向が水平であるために、塗装開始時にダイ内部の圧力を瞬間的に高めて（ピーク圧）、塗料を被塗装物へ吐出して架橋させる必要がある。ここで、塗料の吐出量はダイ内部の圧力に比例して増大するが、塗装開始時の圧力は通常時の１．５〜３倍となるために塗装開始時の塗料の吐出量も増大し、その結果、膜厚の被塗装物軸方向への均一性を確保することが困難であった。
【０００６】
そこで特許文献１に記載の技術を実際に応用するときには、塗装開始時に形成される膜厚が厚い領域を、塗装後に切断することで対応してきた。しかしながら、被塗装物とダイとが大型化すると圧力の応答性が低下し、圧力を高めた後に定常の圧力に戻るまでの時間が長くなり、結果として、切断領域が長くなりコスト増大に繋がる。
【０００７】
ここで、このような膜厚不良域を短くする方法として特開２００３−１９０８６２号公報（特許文献２）ではダイの内圧変化に応じて塗装速度を調整することで膜厚の安定化を図っている。しかし、この技術は、図１４（ａ）〜図１４（ｂ）にその工程を順にモデル的に示すように、平面に対して上方から吐液を供給する技術であって、基本的には図１５（ｂ）に示すような圧力変化しかない塗布技術であって、図１５（ａ）に示すような塗装開始時のダイ内圧の急激な上昇や塗料吐出量の急激な増大は想定されておらず、このために、この技術を応用した場合であっても、塗装速度の調整のみで膜厚を安定化させることが現実的に難しく、この技術をノズルと被塗装物との間隔が広い特許文献１の技術に応用した場合には、むしろ、塗装膜厚不良域を増大させてしまう可能性が高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、本発明は、リングコート工法を採用した塗膜形成装置の上記問題点を解決する、すなわち、塗料開始直後の、相対的に高い圧力での塗料架橋後に形成される膜厚が速やかに安定させることができる塗膜形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の塗膜形成装置は、上記問題点を解決するために、請求項１に記載の通り、円筒状の被塗装物を保持する被塗装物保持部、前記被塗装物の外側面の全周に対し該円筒状部材の軸方向に向かって環状に塗料を吐出するスリットが設けられた塗布ノズル、前記被塗装物保持部と前記塗布ノズルとを前記被塗装物の軸に沿って相対的に移動させる移動部、および、前記塗布ノズルに前記塗料を供給する塗料供給部が設けられた塗膜形成装置において、前記塗布ノズルのスリットの幅を調整することにより該スリットから吐出される塗料の吐出量を調整するスリット幅調整部が設けられ、かつ、前記スリット幅調整部が、前記スリットを構成する２つの部材のうちの一方の部材であって他方の部材に対して前後に移動可能に設けられた可動部と、該可動部を駆動する可動部駆動部と、から構成されていることを特徴とする塗膜形成装置である。
【００１０】
また、本発明の塗膜形成装置は請求項２に記載の通り、請求項１に記載の塗膜形成装置において、前記可動部駆動部としての圧電素子、該塗布ノズル内の前記塗料の圧力を検知する圧力測定器、および、該圧力測定器で検知された前記塗料の圧力に応じて前記圧電素子により前記塗布ノズルのスリットの幅を制御するスリット幅制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の塗膜形成装置は請求項３に記載の通り、請求項２に記載の塗膜形成装置において、前記圧電素子が、てこを介して前記可動部を駆動するものであり、かつ、該てこの支点が、該可動部側の作用点よりも該圧電素子側に設けられた力点に近い位置に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の塗膜形成装置は、前記塗布ノズルのスリットの幅を調整することにより該スリットから吐出される塗料の吐出量を調整するスリット幅調整部が設けられ、かつ、前記スリット幅調整部が、前記スリットを構成する２つの部材のうちの一方の部材であって他方の部材に対して前後に移動可能に設けられた可動部と、該可動部を駆動する可動部駆動部と、から構成されているので、リングコート工法を採用した塗膜形成装置で必要な塗布開始の際の、塗料架橋のために塗布ノズルの内部圧力が高められて架橋が形成されるときの圧力が高い場合であっても、スリット幅を小さくすることによって塗料の吐出量の増大を防ぐことができ、被塗装物の軸方向の膜厚を均一にすることが可能となる。
【００１３】
また、請求項２に記載の塗膜形成装置は、前記可動部駆動部としての圧電素子、該塗布ノズル内の前記塗料の圧力を検知する圧力測定器、および、該圧力測定器で検知された前記塗料の圧力に応じて前記圧電素子により前記塗布ノズルのスリットの幅を制御するスリット幅制御手段を備えているので、実際の塗布ノズル内の圧力を制御に利用できるのでより効果的に、塗料の吐出量を時間軸に対し一定に保つことができ、結果として被塗装物の軸方向の膜厚を均一にすることが可能となる。
【００１４】
また、請求項３に記載の塗膜形成装置は、前記圧電素子が、前記圧電素子が、てこを介して前記可動部を駆動するものであり、かつ、該てこの支点が、該可動部側の作用点よりも該圧電素子側に設けられた力点に近い位置に設けられている構成により、塗布ノズル内部のより大きい圧力変化に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る塗膜形成装置により塗装されて製造された製品の一例である画像形成装置の定着ベルト、および、その断面のモデル図である。
【図２】本発明に係る塗膜形成装置の例５を示すモデル図である。
【図３】塗布ノズル７付近のモデル断面図である。
【図４】図４（ａ）塗布ノズル７の軸を通る垂直面でのモデル断面図である。図４（ｂ）塗布ノズル７のモデル上面である。
【図５】動作時の塗膜形成装置５のノズル内圧力の時間変化を示す説明図である。
【図６】図６（ａ）塗膜形成装置５の初期状態を示すモデル図（一部断面図）である。図６（ｂ）図６（ａ）における塗布ノズル７付近のモデル拡大断面図である。
【図７】図７（ａ）塗料供給部６の作動により塗装ノズル７に塗料１４が供給された状態を示すモデル図（一部断面図）である。図７（ｂ）図７（ａ）における塗布ノズル７付近のモデル拡大断面図である。である。
【図８】被塗装物１８が被塗装物保持部９にセットされた状態を示すモデル図である。
【図９】図９（ａ）塗料供給部６からの塗装ノズル７への塗料１４の供給が再開され、塗料１４が架橋した状態を示すモデル図（一部断面図）である。図９（ｂ）図９（ａ）における塗布ノズル７付近のモデル拡大断面図である。
【図１０】図１０（ａ）通常塗布時の状態を示すモデル図（一部断面図）である。図１０（ｂ）図１０（ａ）における塗布ノズル７付近のモデル拡大断面図である。
【図１１】塗装領域の下端がスリット２１と同じ高さとなり、塗膜形成が終了したときの塗膜形成装置５の状態を示すモデル図である。
【図１２】塗料塗布済みの被塗装物１８を装置から取り外す状態を示すモデル図である。
【図１３】移動ベース２０を下降させた状態を示すモデル図である。
【図１４】特許文献２に記載された技術を説明するためのモデル図である。
【図１５】図１５（ａ）特許文献１に記載された技術を用いたときに生じるノズル内の圧力の時間変化を示すモデル図である。図１５（ｂ）特許文献２に記載された技術を用いたときに生じるノズル内の圧力の時間変化を示すモデル図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る塗膜形成装置の一例の動作について、以下に図面を参照して説明する。
【００１７】
図１に本発明に係る塗膜形成装置により塗装されて製造された製品の一例である画像形成装置の定着ベルト、および、その断面のモデル図を示す。符号１は定着ベルト（被塗装物）の基材であり、その材質は樹脂（一般的に高い耐熱性を有するためにポリイミドが選択される）で、無端状ベルト形状（円筒形状）をしており、厚みは通常５０〜１２０μｍである。基材１の外側面に弾性層２としてシリコーンゴム層、次いで、離型層３としてフッ素樹脂（一般的にＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン））層が、この順で積層されており、弾性層２の外側面部分４は接着性向上のためにコロナ放電処理された後、プライマ剤が塗装されている。ここで弾性層２の厚さは通常１００〜２５０μｍ、離型層３の厚さは通常１０〜３０μｍである。
【００１８】
以下に、本発明に係る塗膜形成装置を用いて弾性層２を塗装によって形成する例について説明する。
【００１９】
図２に、本発明に係る塗膜形成装置の例５を示す。この塗膜形成装置５は、液状の塗料を供給する塗料供給部６、塗布ノズル７、被塗装物移動部８、被塗装物保持部９、基台部１０、リフト部１１、および、図示しない制御部を備えている。
【００２０】
塗料供給部６は、シリンダポンプ１５、チューブ１２等を備えている。チューブ１２は、シリンダポンプ１５と後述する塗布ノズル７の固定部１３とを接続しており、シリンダポンプ１５は、チューブ１２を通して塗布ノズル７内に塗料１４を供給する。
【００２１】
リフト部１１は基台部１０に立設され、モータ、リニアエンコーダを備えており、被塗装物移動部８と移動カラー１９とを備えた移動ベース２０を昇降駆動させることができる。
【００２２】
移動カラー１９は、円筒状に形成され、被塗装物保持部９と同軸に保持されており、被塗装物１８を上面に載置しながら上下（図１中両矢印方向）に移動させる。
【００２３】
移動ベース２０は、移動カラー１９を支持している。このように、リフト部１１は移動ベース２０をモータにより昇降させることで、被塗装物１８を塗布ノズル７に対して相対的に上下移動させる。
【００２４】
また、図示しないリニアエンコーダは、移動ベース２０、すなわち、起動ベースの移動カラー１９に載置された被塗装物１８の位置を検出し、検出した被塗装物１８の位置を、制御部に出力する。
【００２５】
基台部１０の上には、被塗装物保持部９とテーブル１６を支える４本の支柱１７とが設けられている。円柱状の被塗装物保持部９は、その軸が鉛直となるように設置されている。この例では被塗装物保持部９の全長は、被塗装物１８の全長の約２倍である。
【００２６】
被塗装物保持部９は、円筒状の被塗装物１８の筒部に挿入されて、被塗装物１８を保持する。このとき、被塗装物保持部９の外周面と被塗装物１８の内周面とが互いに密着するために被塗装物１８は断面が真円になるように保持され、その結果、被塗装物１８のいずれの箇所であっても塗布ノズル７からの距離は一定に保たれる。
【００２７】
制御部は、周知のＲＡＭ（タイマー兼用）、ＲＯＭ、ＣＰＵなどを備えたコンピュータである。制御部は、塗料供給部６、塗布ノズル７、および、リニアエンコーダに接続されており、これらからの信号を受け、また、これらを制御して、塗膜形成装置５全体の制御を行う。また、図示しない動作継続スイッチ、および、移動部復帰スイッチが塗膜形成装置５に備えられており、これらが制御部に接続されている。
【００２８】
テーブル１６上に設けられた塗布ノズル７は、中空の円環状に形成されており、被塗装物保持部９と同軸に配置されている。塗布ノズル７の内部の空間には、前述した塗料供給部６から塗料１４が供給される。塗布ノズル７の内径は被塗装物保持部９に保持された被塗装物１８の外径よりも大きく、両者の間の隙間（コーティングギャップ）ＣＧは、形成する弾性層２の厚みの約１．５〜２倍程度となっている。塗布ノズル７は、被塗装物１８の外側面の全周に対し該円筒状部材の軸方向に塗料供給部６から供給された塗料１４を環状に吐出し、塗布ノズル７は、前述したコーティングギャップＣＧによって、被塗装物１８の外周面に所定の厚みの弾性層２を形成することができる。
【００２９】
図３に塗布ノズル７のモデル断面図を示す。塗布ノズル７は主として固定部１３と可動部２２から構成されている。
【００３０】
一方、塗布ノズル７の可動部２２は図中両矢印方向に移動可能であり、この結果可動部２２と固定部１３との間で形成されるスリット２１の幅は可変となっている。
【００３１】
可動部２２の移動の際に、スリット２１の幅の円周方向のばらつきを抑えるために、固定部１３と可動部２２とはこの例では鋼球（コロなどでもよい）からなるガイド材２３を介して接している。可動部２２と固定部１３との間から塗料１４が外部へ漏洩することを防ぐためにこの例ではＤリングが取り付けられている。
【００３２】
このような塗布ノズル７への塗料１４の供給は、固定部１３の底面の円周方向４点に設けられた配管２５を介して行われる。塗料供給部６から塗布ノズル７内部へ供給された塗料１４は、固定部１３の全周の内部に設けられたマニホールド２６に一時的に蓄えられることで、スリット２１の全周へ均一な圧力で送られ、全周に亘って均一な吐出が可能となっている。
【００３３】
塗料供給部６の作動により塗布ノズル７内部に塗料１４が満たされると、塗布ノズル７内の圧力が高まり、その圧力に押されて可動部２２が持ち上げられる。このとき、可動部２２の上面に取り付けたバネ２７が圧縮されるために、可動部２２は自重とバネ２７による付勢力との和と塗布ノズル７の内部圧力とが釣り合う位置で止まる。
【００３４】
本例では、通常塗装時、すなわち、塗布ノズル７の内部圧力が安定して所定の厚さでの塗装が継続して行われるとき、での、このスリット２１の幅が０．５〜１ｍｍ程度となるようにバネ２７の強度と長さとあらかじめ調整してある。
【００３５】
このような塗布ノズル７では、塗布ノズル７内部の圧力が低い場合には、可動部２２は自重とバネ２７による付勢力とにより下降するが、固定部１３と取付具２８とに形成されたストッパ２９に可動部２２の凸部が当接することで、スリット２１が完全に閉じないようにしている。このことにより、スリット２１が完全に閉じた場合に生じる、塗布ノズル７に塗料１４が満たされ、内部の圧力が上昇しても、スリット２１内に塗料１４が入らずに、可動部２２が持ち上がらなくなることを防止している。
【００３６】
塗料１４の吐出量は、塗布ノズル７の内部圧力とスリット２１の幅とで決まるが、塗布ノズル７の内部圧力は、塗装開始時には、塗布ノズル７から被塗装物１８への塗料１４の架橋のために、通常塗装時の１．５〜３倍にまで高くされ（ピーク圧）、従来技術であるスリット２１の幅が一定の場合では、塗料１４の吐出量が多くなる。この吐出量の増加により塗装膜が厚くなり、膜厚不領域となる。これに対し、本発明では、この塗装開始時の圧力が高い時期に、スリット２１の幅を小さくすることで吐出量を減少させるようにすることで、塗布ノズル７の内部圧力が高くなっても塗料吐出量を一定に保ち、被塗装品における膜厚不良部分の低減を可能とする。
【００３７】
スリット２１幅を調整する調整部３０は、圧電素子３１（積層型）、てこ（梃子）３２、内圧センサ３３から構成されている。圧電素子３１は前述した制御部にその動作を制御されている。前述した塗料供給部６からの塗料供給が開始されると、それと同期して制御部により圧電素子３１に電圧が印加されて、鉛直方向の上向きに全長が拡大する。本例ではこの変位量は３０〜５０μｍ程度である。圧電素子３１の全長が長くなると、圧電素子３１の上側に設置されたてこ３２の力点３２ａ側に上向きの荷重がかけられる。その荷重はてこ３２を介して作用点３２ｃとして可動部２２の上面に伝えられる。また、このてこ３２では、力点３２ａから支点３２ｂまでの長さＬ１よりも、支点３２ｂから作用点３２ｃまでの長さＬ２の方が長くなっており、作用点３２ｃ側に伝えられる荷重は小さくなり、変位量は大きくなる。ここで、本例ではＬ２はＬ１の４〜６倍に設定し、可動部２２へ伝えられる変位量を１５０〜２５０μｍ程度にしている。これのように変異量を拡大することにより、スリット２１の幅をより細くすることが可能となり、その結果、塗布ノズル７の内部圧力が通常塗装時の１．５〜３倍となるピーク圧（図５（ノズル内圧力の変化を示す図）におけるＰ２）時でも、塗料１４の吐出量を通常塗装時と同等に保つことができる。マニホールド内に塗料が充填されたときに上記のセンサ３３は圧力を感知し、図５におけるＰ１を検出できる（センサ３３は塗料の流れを妨げないところであればマニホールド２６内のどこに設置しても良い）。
【００３８】
また、吐出開始後ピーク圧印加終了後（図５におけるＰ２〜Ｐ４）は、固定部１３に埋め込まれた内圧センサ３３が塗布ノズル７の内部圧力を検出し制御部へ出力し、制御部はそれに応じて圧電素子３１へ付与する電圧の制御を行う。これによりスリット２１の幅を内部圧力に対応する幅に調整することで、塗料１４の吐出量を一定に保つ。
【００３９】
以上の調整部３０は、塗布ノズル７の軸を通る垂直面でのモデル断面図（図４（ａ））、および、モデル上面図（図４（ｂ））に示すように、塗布ノズル７の上面の４箇所に設けられており、制御部により全て同時に同じ動作を行う。
【００４０】
次に上記塗装装置の動作を、図６〜図１３を用いて順に、その一連の流れを説明する。
【００４１】
図６（ａ）は初期状態、すなわち、塗料供給部６の作動前の状態を示す装置全体図（一部断面図）であり、図６（ｂ）は塗布ノズル７付近のモデル拡大断面図である。
【００４２】
図示されているように初期状態では塗装ノズル７の内部は塗料１４が満たされておらず、ノズル内圧力は０であり、可動部２２はその自重とバネ２７の荷重とにより下降し、ストッパ２９により最低位置に保持されている。このとき、スリット２１は完全には閉じてはおらず、後述する塗料の通り道が確保された状態となっている。このときのスリット２１の幅は、この例では通常塗装時と比べて１５０〜２５０μｍ小さくなっている。また、このとき、移動カラー１９は下方の位置で保持されている。この移動カラー１９の保持位置は、後述する移動カラー１９の上面に被塗装物１８をセットしたときにスリット２１の先端の位置が被塗装物１８の塗装開始位置と一致する位置である。
【００４３】
図７（ａ）は塗料供給部６の作動により塗装ノズル７に塗料１４が供給された状態を示すモデル図（一部断面図）であり、図７（ｂ）は塗布ノズル７付近のモデル拡大断面図である。
【００４４】
装置操作者は、図示しないスイッチを操作することにより塗料供給部６を制御し、塗料１４を、チューブ１２と配管２５とを経て、塗布ノズル７の内部へ供給させる。塗布ノズル７の内部（マニホールド２６）が塗料１４で満たされたのち、塗料１４がスリット２１の先端から吐出され始める。このとき、装置操作者は手動で塗料１４の供給を停止する。このときの塗布ノズル７の内部圧力は図５におけるＰ１に達する。その後スリット２１の先端に付着した塗料１４を清掃して除去する。
【００４５】
上記塗料１４の供給停止までに、スリット２１にも塗料１４が供給され、その圧力によって可動部２２に対し上方への荷重が印加されて、その結果、可動部２２は持ち上がり、スリット２１の幅が大きくなる。その結果、可動部２２が持ち上がるとバネ２７が圧縮され、可動部２２に対し、下方へ付勢する。可動部２２の自重とバネ２７の付勢力との和と塗料１４の圧力（図５中Ｐ１）とが均衡する位置で可動部２２の上昇は停止するが、このときのスリット２１の幅は通常塗装時と比べて狭い。このようにスリット２１に塗料１４が供給された状態で、塗膜形成装置５は後述する図示しない動作継続スイッチが押されるまで待機する。
【００４６】
次に図８で下矢印で示すように、ベルト基材１にコロナ放電処理が施された被塗装物１８を被塗装物保持部９に、この例では装置操作者がセットする。このとき円筒状の被塗装物１８の内側を被塗装物保持部９が貫通するように被塗装物保持部９の先端から被塗装物１８をセットし、被塗装物１８下端を移動カラー１９の上面に載置する。このときスリット２１の先端は上述のように被塗装物１８の塗装開始位置に位置している。
【００４７】
装置操作者は、被塗装物１８をセットした後、図示しない動作継続スイッチを操作する（図５における上向き矢印）。制御部は動作継続スイッチのオン信号を受けて図９で示すように、塗料供給部６からの塗装ノズル７への塗料１４の供給を再開させる。このとき、制御部は、再開直後の塗料１４の塗装ノズル７の内部圧力が、スリット２１から吐出される塗料１４が被塗装物１８外側面に確実に架橋することがあらかじめ確認された条件（塗料供給部６の所定出力および所定時間。「架橋形成条件」と云う）になるように、塗料供給部６を制御する。このとき、塗布ノズル７の内部圧力は通常塗装時の１．５〜３倍（図５中Ｐ２）になり、スリット２１から被塗装物１８外側面に向けて塗料１４が架橋するに充分な圧力で塗料１４が吐出されて、塗料１４が両者間を架橋する（図９（ａ）および図９（ｂ）参照）。
【００４８】
このとき、制御部は圧電素子３１に塗布ノズル７の内部圧力に応じて電圧を印加する。この例では圧電素子３１の全長の最大変位量は３０〜５０μｍであり、電圧印加により長くなった圧電素子３１はてこ３２の力点３２ａを上方に押し上げる。圧電素子３１の変位量はてこ３２により増幅され、作用点３２ｃ側の可動部２２の上面に伝えられる。
【００４９】
このとき、あらかじめ調べられた、塗布ノズル７の内部圧力、スリット幅、および、塗装ノズル７からの塗料１４の突出量の関係に従って、制御部は塗布ノズル７の内部圧力を示す内圧センサ３３からの信号に従って、塗布ノズル７からの塗料１４の突出量が通常塗装時の突出量と同じになるように圧電素子３１を制御して、スリット幅を調整する（図５中、Ｐ２からＰ４の間）。
【００５０】
制御部は塗料の上記架橋に合わせた、あらかじめ調べたタイミングで、以下の２つの動作を同時に開始する。
【００５１】
第一の動作は、塗料供給部６の塗料１４の供給圧力を通常塗装時に切り替える信号を塗料供給部６に送る。この信号を受け、塗料供給部６はその塗料１４の塗装ノズル７の供給圧力を通常塗装時の供給圧力に切り替える。
【００５２】
第二の動作としては、内圧センサ３３からの信号で検知される塗布ノズル７の内部圧力のチェックを続け、この圧力が通常塗装時の圧力となったとき（図５中、Ｐ４）に、圧電素子３１への印加電圧の出力を中止し、その後、通常塗装が継続される（図５中、Ｐ５以降の水平部）。
【００５３】
第三の動作として、制御部は、リフト部１１のモータに指示を送り、被塗装物移動部８と移動カラー１９とを備えた移動ベース２０を上昇させることにより、被塗装物１８を上方に駆動させる。このとき、制御部はリニアエンコーダにより上昇速度をチェックして一定の速度で上昇するようにリフト部１１のモータを制御する。
【００５４】
塗膜形成装置５は、上記第一および第三の動作を、リニアエンコーダで検出される、被塗装物１８のあらかじめ定められた塗装領域の下端が、スリット２１と同じ高さとなる（図５における下向き矢印）まで継続するが、この間、通常塗布が継続実施される（図１０（ａ）および図１０（ｂ）参照）。
【００５５】
上記塗装領域の下端がスリット２１と同じ高さとなったとき（図１１参照）に、制御部は、塗料供給部６による塗料１４の塗布ノズル７への供給、および、リフト部１１による移動ベース２０（被塗装物１８）の上昇を、それぞれ停止させる。このとき、塗布ノズル７の内部圧力は通常塗装時の圧力から低下して、最終的に図５中Ｐ５で示されるレベルで一定となる。
【００５６】
装置操作者は、塗料塗布済みの被塗装物１８を装置から取り外し（図１２参照）後工程へ送るとともに、移動部復帰スイッチを操作することにより移動部復帰信号を制御部に送信する。制御部は移動部復帰信号を受けてリフト部１１のモータに指示を送り、被塗装物移動部８と移動カラー１９とを備えた移動ベース２０をリニアエンコーダで検出されるその高さが図８で示された位置に至るまで下降させ（図１３参照）、その後制御部は図示しない動作継続スイッチが再度押されるまで待機する。
【００５７】
装置操作者は、再度、新たなコロナ放電処理が施された被塗装物１８を被塗装物保持部９にセットした後、動作継続スイッチを操作し、以降、図９〜図１３に示される上記一連の動作を繰り返す。
【００５８】
上記のように制御部は圧力測定器である内圧センサ３３で検知された塗料１４の圧力に応じて圧電素子３１により塗布ノズル７のスリット塗布ノズルの幅を制御するスリット幅制御手段の機能を有している。
【実施例】
【００５９】
以下に本発明に係る塗膜形成装置５を用いて塗膜形成を行った実施例について述べる。
【００６０】
被塗装物として、定着ベルト用の円筒状の基体を選択した。具体的には、ポリイミドからなる、外径１４７．２ｍｍ、長さ４２０ｍｍ、厚さ１１０μｍの無端状ベルトの外側面にコロナ放電処理を施したものを用いた。塗装領域は軸方向中央部の幅４０５ｍｍの部分で、塗料としては熱硬化型シリコーンエラストマー（粘度２５Ｐａ・ｓ）のものを用いた。
【００６１】
ここで、定着ベルト用の中間製品として加硫後に要求される塗装膜厚は２００±３０μｍである。
【００６２】
コーティングギャップは３３０μｍ、通常塗装時の塗布ノズル７のスリット２１の幅は７００μｍ、被塗装物１８の軸方向移動速度は３０ｍｍ／秒、塗料供給部６からの塗料の吐出速度は２．７２ｍＬ／秒に設定した。
【００６３】
ここで、上記塗料に関してあらかじめ調べた吐出速度２．７２ｍＬ／秒を実現するときの、ノズル内圧力Ｐ（ｋＰａ）とスリット幅Ｄ（μｍ）との関係を示す式はＤ＝９８６０／Ｐ＋４２５であり。制御部はこのノズル内圧力とスリット幅との関係からスリット幅を、吐出速度２．７２ｍＬ／秒になるように制御した。
【００６４】
また、比較例１として、塗膜形成装置５と同様の、ただしスリット幅が７００μｍと固定の塗布ノズルを備えた塗膜形成装置を用いた以外は、同条件で塗膜形成を行った。
【００６５】
これら得られた塗装品について、それぞれ同条件で加硫を行い、軸方向の厚さ変化を測定した。
【００６６】
その結果、実施例に係る塗装品では膜厚は２００μｍに対して厚さむらが±１５μｍ未満と極めて少なく、これに対して、比較例１に係る塗装品での厚さむらは±３０μｍ超で基準を満たさない部分が生じたためにその部分を除去する必要が生じた。
【符号の説明】
【００６７】
１ ベルト基材
２ 弾性層（シリコーンゴム）
３ 離型層（フッ素樹脂）
４ プライマ（接着層）
５ 本発明に係る塗膜形成装置
６ 塗料供給部
７ 塗布ノズル
８ 被塗装物移動部
９ 被塗装物保持部
１０ 基台部
１１ リフト部
１２ チューブ
１３ 固定部
１４ 塗料
１５ シリンダポンプ
１６ テーブル
１７ 支柱
１８ 被塗装物
１９ 移動カラー
２０ 移動ベース
２１ スリット
２２ 可動部
２３ ガイド材
２４ シール材
２５ 配管
２６ マニホールド
２７ バネ
２８ 取付具
２９ ストッパ
３０ 調整部
３１ 圧電素子
３２ てこ
３２ａ 力点
３２ｂ 支点
３２ｃ 作用点
３３ 内圧センサ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６８】
【特許文献１】特開２００８−１８８４８２号公報
【特許文献２】特開２００３−１９０８６２号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等に用いられる定着ベルトなどの無端状ベルトの基体などの円筒状被塗装物と塗料を吐出するノズル部とを相対移動することにより、円筒状被塗装物の表面に塗膜を形成するリングコート式の塗膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真の原理に基づく複写機およびプリンタにおいて、トナーが転写された用紙を加圧しながら熱によりトナーを溶融して定着させる定着プロセスが存在する。最近、この定着プロセスで用いられる部品（定着ローラあるいは定着ベルト）には弾性層（厚さ：１００〜３００μｍ程度）が形成された耐熱性ゴム（シリコーンゴム）が使われる。
【０００３】
前述した弾性層を形成するために従来、例えば、スプレー塗装方式の塗膜形成装置やディッピング方式の塗膜形成装置が用いられてきた。これらの塗膜形成装置では、塗料を溶剤で希釈して粘度を下げることにより、形成される塗膜の厚みを制御する。このために環境への負荷が大きく、望ましくない。
【０００４】
また、塗料を溶剤で希釈することなく塗膜を形成する塗膜形成装置として、リングコート工法を採用した塗膜形成装置（例えば、特許文献１参照）がある。この塗膜形成装置は、軸が鉛直方向となるように保持した円筒状の基体を円環状の塗布ノズル内に通し、塗布ノズルを円筒状の基体の軸に沿って移動させながら、塗布ノズルの内周面から基体の外周面に向かって塗料を吐出することで、塗膜を形成するものである。このような塗膜形成装置は、塗料の供給が基体に塗布する量だけでよく、このため、塗料を溶剤で希釈する必要がない。
【０００５】
しかしながら、この技術ではノズルから吐出される塗料の方向が水平であるために、塗装開始時にダイ内部の圧力を瞬間的に高めて（ピーク圧）、塗料を被塗装物へ吐出して架橋させる必要がある。ここで、塗料の吐出量はダイ内部の圧力に比例して増大するが、塗装開始時の圧力は通常時の１．５〜３倍となるために塗装開始時の塗料の吐出量も増大し、その結果、膜厚の被塗装物軸方向への均一性を確保することが困難であった。
【０００６】
そこで特許文献１に記載の技術を実際に応用するときには、塗装開始時に形成される膜厚が厚い領域を、塗装後に切断することで対応してきた。しかしながら、被塗装物とダイとが大型化すると圧力の応答性が低下し、圧力を高めた後に定常の圧力に戻るまでの時間が長くなり、結果として、切断領域が長くなりコスト増大に繋がる。
【０００７】
ここで、このような膜厚不良域を短くする方法として特開２００３−１９０８６２号公報（特許文献２）ではダイの内圧変化に応じて塗装速度を調整することで膜厚の安定化を図っている。しかし、この技術は、図１４（ａ）〜図１４（ｂ）にその工程を順にモデル的に示すように、平面に対して上方から吐液を供給する技術であって、基本的には図１５（ｂ）に示すような圧力変化しかない塗布技術であって、図１５（ａ）に示すような塗装開始時のダイ内圧の急激な上昇や塗料吐出量の急激な増大は想定されておらず、このために、この技術を応用した場合であっても、塗装速度の調整のみで膜厚を安定化させることが現実的に難しく、この技術をノズルと被塗装物との間隔が広い特許文献１の技術に応用した場合には、むしろ、塗装膜厚不良域を増大させてしまう可能性が高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、本発明は、リングコート工法を採用した塗膜形成装置の上記問題点を解決する、すなわち、塗料開始直後の、相対的に高い圧力での塗料架橋後に形成される膜厚が速やかに安定させることができる塗膜形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の塗膜形成装置は、上記問題点を解決するために、請求項１に記載の通り、円筒状の被塗装物を保持する被塗装物保持部、前記被塗装物の外側面の全周に対し該円筒状部材の軸方向に向かって環状に塗料を吐出するスリットが設けられた塗布ノズル、前記被塗装物保持部と前記塗布ノズルとを前記被塗装物の軸に沿って相対的に移動させる移動部、および、前記塗布ノズルに前記塗料を供給する塗料供給部が設けられた塗膜形成装置において、前記塗布ノズルのスリットの幅を調整することにより該スリットから吐出される塗料の吐出量を調整するスリット幅調整部が設けられ、かつ、前記スリット幅調整部が、前記スリットを構成する２つの部材のうちの一方の部材であって他方の部材に対して前後に移動可能に設けられた可動部と、該可動部を駆動する可動部駆動部と、から構成されていることを特徴とする塗膜形成装置である。
【００１０】
また、本発明の塗膜形成装置は請求項２に記載の通り、請求項１に記載の塗膜形成装置において、前記可動部駆動部としての圧電素子、該塗布ノズル内の前記塗料の圧力を検知する圧力測定器、および、該圧力測定器で検知された前記塗料の圧力に応じて前記圧電素子により前記塗布ノズルのスリットの幅を制御するスリット幅制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の塗膜形成装置は請求項３に記載の通り、請求項２に記載の塗膜形成装置において、前記圧電素子が、てこを介して前記可動部を駆動するものであり、かつ、該てこの支点が、該可動部側の作用点よりも該圧電素子側に設けられた力点に近い位置に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の塗膜形成装置は、前記塗布ノズルのスリットの幅を調整することにより該スリットから吐出される塗料の吐出量を調整するスリット幅調整部が設けられ、かつ、前記スリット幅調整部が、前記スリットを構成する２つの部材のうちの一方の部材であって他方の部材に対して前後に移動可能に設けられた可動部と、該可動部を駆動する可動部駆動部と、から構成されているので、リングコート工法を採用した塗膜形成装置で必要な塗布開始の際の、塗料架橋のために塗布ノズルの内部圧力が高められて架橋が形成されるときの圧力が高い場合であっても、スリット幅を小さくすることによって塗料の吐出量の増大を防ぐことができ、被塗装物の軸方向の膜厚を均一にすることが可能となる。
【００１３】
また、請求項２に記載の塗膜形成装置は、前記可動部駆動部としての圧電素子、該塗布ノズル内の前記塗料の圧力を検知する圧力測定器、および、該圧力測定器で検知された前記塗料の圧力に応じて前記圧電素子により前記塗布ノズルのスリットの幅を制御するスリット幅制御手段を備えているので、実際の塗布ノズル内の圧力を制御に利用できるのでより効果的に、塗料の吐出量を時間軸に対し一定に保つことができ、結果として被塗装物の軸方向の膜厚を均一にすることが可能となる。
【００１４】
また、請求項３に記載の塗膜形成装置は、前記圧電素子が、前記圧電素子が、てこを介して前記可動部を駆動するものであり、かつ、該てこの支点が、該可動部側の作用点よりも該圧電素子側に設けられた力点に近い位置に設けられている構成により、塗布ノズル内部のより大きい圧力変化に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る塗膜形成装置により塗装されて製造された製品の一例である画像形成装置の定着ベルト、および、その断面のモデル図である。
【図２】本発明に係る塗膜形成装置の例５を示すモデル図である。
【図３】塗布ノズル７付近のモデル断面図である。
【図４】図４（ａ）塗布ノズル７の軸を通る垂直面でのモデル断面図である。図４（ｂ）塗布ノズル７のモデル上面である。
【図５】動作時の塗膜形成装置５のノズル内圧力の時間変化を示す説明図である。
【図６】図６（ａ）塗膜形成装置５の初期状態を示すモデル図（一部断面図）である。図６（ｂ）図６（ａ）における塗布ノズル７付近のモデル拡大断面図である。
【図７】図７（ａ）塗料供給部６の作動により塗装ノズル７に塗料１４が供給された状態を示すモデル図（一部断面図）である。図７（ｂ）図７（ａ）における塗布ノズル７付近のモデル拡大断面図である。である。
【図８】被塗装物１８が被塗装物保持部９にセットされた状態を示すモデル図である。
【図９】図９（ａ）塗料供給部６からの塗装ノズル７への塗料１４の供給が再開され、塗料１４が架橋した状態を示すモデル図（一部断面図）である。図９（ｂ）図９（ａ）における塗布ノズル７付近のモデル拡大断面図である。
【図１０】図１０（ａ）通常塗布時の状態を示すモデル図（一部断面図）である。図１０（ｂ）図１０（ａ）における塗布ノズル７付近のモデル拡大断面図である。
【図１１】塗装領域の下端がスリット２１と同じ高さとなり、塗膜形成が終了したときの塗膜形成装置５の状態を示すモデル図である。
【図１２】塗料塗布済みの被塗装物１８を装置から取り外す状態を示すモデル図である。
【図１３】移動ベース２０を下降させた状態を示すモデル図である。
【図１４】特許文献２に記載された技術を説明するためのモデル図である。
【図１５】図１５（ａ）特許文献１に記載された技術を用いたときに生じるノズル内の圧力の時間変化を示すモデル図である。図１５（ｂ）特許文献２に記載された技術を用いたときに生じるノズル内の圧力の時間変化を示すモデル図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る塗膜形成装置の一例の動作について、以下に図面を参照して説明する。
【００１７】
図１に本発明に係る塗膜形成装置により塗装されて製造された製品の一例である画像形成装置の定着ベルト、および、その断面のモデル図を示す。符号１は定着ベルト（被塗装物）の基材であり、その材質は樹脂（一般的に高い耐熱性を有するためにポリイミドが選択される）で、無端状ベルト形状（円筒形状）をしており、厚みは通常５０〜１２０μｍである。基材１の外側面に弾性層２としてシリコーンゴム層、次いで、離型層３としてフッ素樹脂（一般的にＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン））層が、この順で積層されており、弾性層２の外側面部分４は接着性向上のためにコロナ放電処理された後、プライマ剤が塗装されている。ここで弾性層２の厚さは通常１００〜２５０μｍ、離型層３の厚さは通常１０〜３０μｍである。
【００１８】
以下に、本発明に係る塗膜形成装置を用いて弾性層２を塗装によって形成する例について説明する。
【００１９】
図２に、本発明に係る塗膜形成装置の例５を示す。この塗膜形成装置５は、液状の塗料を供給する塗料供給部６、塗布ノズル７、被塗装物移動部８、被塗装物保持部９、基台部１０、リフト部１１、および、図示しない制御部を備えている。
【００２０】
塗料供給部６は、シリンダポンプ１５、チューブ１２等を備えている。チューブ１２は、シリンダポンプ１５と後述する塗布ノズル７の固定部１３とを接続しており、シリンダポンプ１５は、チューブ１２を通して塗布ノズル７内に塗料１４を供給する。
【００２１】
リフト部１１は基台部１０に立設され、モータ、リニアエンコーダを備えており、被塗装物移動部８と移動カラー１９とを備えた移動ベース２０を昇降駆動させることができる。
【００２２】
移動カラー１９は、円筒状に形成され、被塗装物保持部９と同軸に保持されており、被塗装物１８を上面に載置しながら上下（図１中両矢印方向）に移動させる。
【００２３】
移動ベース２０は、移動カラー１９を支持している。このように、リフト部１１は移動ベース２０をモータにより昇降させることで、被塗装物１８を塗布ノズル７に対して相対的に上下移動させる。
【００２４】
また、図示しないリニアエンコーダは、移動ベース２０、すなわち、起動ベースの移動カラー１９に載置された被塗装物１８の位置を検出し、検出した被塗装物１８の位置を、制御部に出力する。
【００２５】
基台部１０の上には、被塗装物保持部９とテーブル１６を支える４本の支柱１７とが設けられている。円柱状の被塗装物保持部９は、その軸が鉛直となるように設置されている。この例では被塗装物保持部９の全長は、被塗装物１８の全長の約２倍である。
【００２６】
被塗装物保持部９は、円筒状の被塗装物１８の筒部に挿入されて、被塗装物１８を保持する。このとき、被塗装物保持部９の外周面と被塗装物１８の内周面とが互いに密着するために被塗装物１８は断面が真円になるように保持され、その結果、被塗装物１８のいずれの箇所であっても塗布ノズル７からの距離は一定に保たれる。
【００２７】
制御部は、周知のＲＡＭ（タイマー兼用）、ＲＯＭ、ＣＰＵなどを備えたコンピュータである。制御部は、塗料供給部６、塗布ノズル７、および、リニアエンコーダに接続されており、これらからの信号を受け、また、これらを制御して、塗膜形成装置５全体の制御を行う。また、図示しない動作継続スイッチ、および、移動部復帰スイッチが塗膜形成装置５に備えられており、これらが制御部に接続されている。
【００２８】
テーブル１６上に設けられた塗布ノズル７は、中空の円環状に形成されており、被塗装物保持部９と同軸に配置されている。塗布ノズル７の内部の空間には、前述した塗料供給部６から塗料１４が供給される。塗布ノズル７の内径は被塗装物保持部９に保持された被塗装物１８の外径よりも大きく、両者の間の隙間（コーティングギャップ）ＣＧは、形成する弾性層２の厚みの約１．５〜２倍程度となっている。塗布ノズル７は、被塗装物１８の外側面の全周に対し該円筒状部材の軸方向に塗料供給部６から供給された塗料１４を環状に吐出し、塗布ノズル７は、前述したコーティングギャップＣＧによって、被塗装物１８の外周面に所定の厚みの弾性層２を形成することができる。
【００２９】
図３に塗布ノズル７のモデル断面図を示す。塗布ノズル７は主として固定部１３と可動部２２から構成されている。
【００３０】
一方、塗布ノズル７の可動部２２は図中両矢印方向に移動可能であり、この結果可動部２２と固定部１３との間で形成されるスリット２１の幅は可変となっている。
【００３１】
可動部２２の移動の際に、スリット２１の幅の円周方向のばらつきを抑えるために、固定部１３と可動部２２とはこの例では鋼球（コロなどでもよい）からなるガイド材２３を介して接している。可動部２２と固定部１３との間から塗料１４が外部へ漏洩することを防ぐためにこの例ではＤリングが取り付けられている。
【００３２】
このような塗布ノズル７への塗料１４の供給は、固定部１３の底面の円周方向４点に設けられた配管２５を介して行われる。塗料供給部６から塗布ノズル７内部へ供給された塗料１４は、固定部１３の全周の内部に設けられたマニホールド２６に一時的に蓄えられることで、スリット２１の全周へ均一な圧力で送られ、全周に亘って均一な吐出が可能となっている。
【００３３】
塗料供給部６の作動により塗布ノズル７内部に塗料１４が満たされると、塗布ノズル７内の圧力が高まり、その圧力に押されて可動部２２が持ち上げられる。このとき、可動部２２の上面に取り付けたバネ２７が圧縮されるために、可動部２２は自重とバネ２７による付勢力との和と塗布ノズル７の内部圧力とが釣り合う位置で止まる。
【００３４】
本例では、通常塗装時、すなわち、塗布ノズル７の内部圧力が安定して所定の厚さでの塗装が継続して行われるとき、での、このスリット２１の幅が０．５〜１ｍｍ程度となるようにバネ２７の強度と長さとあらかじめ調整してある。
【００３５】
このような塗布ノズル７では、塗布ノズル７内部の圧力が低い場合には、可動部２２は自重とバネ２７による付勢力とにより下降するが、固定部１３と取付具２８とに形成されたストッパ２９に可動部２２の凸部が当接することで、スリット２１が完全に閉じないようにしている。このことにより、スリット２１が完全に閉じた場合に生じる、塗布ノズル７に塗料１４が満たされ、内部の圧力が上昇しても、スリット２１内に塗料１４が入らずに、可動部２２が持ち上がらなくなることを防止している。
【００３６】
塗料１４の吐出量は、塗布ノズル７の内部圧力とスリット２１の幅とで決まるが、塗布ノズル７の内部圧力は、塗装開始時には、塗布ノズル７から被塗装物１８への塗料１４の架橋のために、通常塗装時の１．５〜３倍にまで高くされ（ピーク圧）、従来技術であるスリット２１の幅が一定の場合では、塗料１４の吐出量が多くなる。この吐出量の増加により塗装膜が厚くなり、膜厚不領域となる。これに対し、本発明では、この塗装開始時の圧力が高い時期に、スリット２１の幅を小さくすることで吐出量を減少させるようにすることで、塗布ノズル７の内部圧力が高くなっても塗料吐出量を一定に保ち、被塗装品における膜厚不良部分の低減を可能とする。
【００３７】
スリット２１幅を調整する調整部３０は、圧電素子３１（積層型）、てこ（梃子）３２、内圧センサ３３から構成されている。圧電素子３１は前述した制御部にその動作を制御されている。前述した塗料供給部６からの塗料供給が開始されると、それと同期して制御部により圧電素子３１に電圧が印加されて、鉛直方向の上向きに全長が拡大する。本例ではこの変位量は３０〜５０μｍ程度である。圧電素子３１の全長が長くなると、圧電素子３１の上側に設置されたてこ３２の力点３２ａ側に上向きの荷重がかけられる。その荷重はてこ３２を介して作用点３２ｃとして可動部２２の上面に伝えられる。また、このてこ３２では、力点３２ａから支点３２ｂまでの長さＬ１よりも、支点３２ｂから作用点３２ｃまでの長さＬ２の方が長くなっており、作用点３２ｃ側に伝えられる荷重は小さくなり、変位量は大きくなる。ここで、本例ではＬ２はＬ１の４〜６倍に設定し、可動部２２へ伝えられる変位量を１５０〜２５０μｍ程度にしている。これのように変異量を拡大することにより、スリット２１の幅をより細くすることが可能となり、その結果、塗布ノズル７の内部圧力が通常塗装時の１．５〜３倍となるピーク圧（図５（ノズル内圧力の変化を示す図）におけるＰ２）時でも、塗料１４の吐出量を通常塗装時と同等に保つことができる。マニホールド内に塗料が充填されたときに上記のセンサ３３は圧力を感知し、図５におけるＰ１を検出できる（センサ３３は塗料の流れを妨げないところであればマニホールド２６内のどこに設置しても良い）。
【００３８】
また、吐出開始後ピーク圧印加終了後（図５におけるＰ２〜Ｐ４）は、固定部１３に埋め込まれた内圧センサ３３が塗布ノズル７の内部圧力を検出し制御部へ出力し、制御部はそれに応じて圧電素子３１へ付与する電圧の制御を行う。これによりスリット２１の幅を内部圧力に対応する幅に調整することで、塗料１４の吐出量を一定に保つ。
【００３９】
以上の調整部３０は、塗布ノズル７の軸を通る垂直面でのモデル断面図（図４（ａ））、および、モデル上面図（図４（ｂ））に示すように、塗布ノズル７の上面の４箇所に設けられており、制御部により全て同時に同じ動作を行う。
【００４０】
次に上記塗装装置の動作を、図６〜図１３を用いて順に、その一連の流れを説明する。
【００４１】
図６（ａ）は初期状態、すなわち、塗料供給部６の作動前の状態を示す装置全体図（一部断面図）であり、図６（ｂ）は塗布ノズル７付近のモデル拡大断面図である。
【００４２】
図示されているように初期状態では塗装ノズル７の内部は塗料１４が満たされておらず、ノズル内圧力は０であり、可動部２２はその自重とバネ２７の荷重とにより下降し、ストッパ２９により最低位置に保持されている。このとき、スリット２１は完全には閉じてはおらず、後述する塗料の通り道が確保された状態となっている。このときのスリット２１の幅は、この例では通常塗装時と比べて１５０〜２５０μｍ小さくなっている。また、このとき、移動カラー１９は下方の位置で保持されている。この移動カラー１９の保持位置は、後述する移動カラー１９の上面に被塗装物１８をセットしたときにスリット２１の先端の位置が被塗装物１８の塗装開始位置と一致する位置である。
【００４３】
図７（ａ）は塗料供給部６の作動により塗装ノズル７に塗料１４が供給された状態を示すモデル図（一部断面図）であり、図７（ｂ）は塗布ノズル７付近のモデル拡大断面図である。
【００４４】
装置操作者は、図示しないスイッチを操作することにより塗料供給部６を制御し、塗料１４を、チューブ１２と配管２５とを経て、塗布ノズル７の内部へ供給させる。塗布ノズル７の内部（マニホールド２６）が塗料１４で満たされたのち、塗料１４がスリット２１の先端から吐出され始める。このとき、装置操作者は手動で塗料１４の供給を停止する。このときの塗布ノズル７の内部圧力は図５におけるＰ１に達する。その後スリット２１の先端に付着した塗料１４を清掃して除去する。
【００４５】
上記塗料１４の供給停止までに、スリット２１にも塗料１４が供給され、その圧力によって可動部２２に対し上方への荷重が印加されて、その結果、可動部２２は持ち上がり、スリット２１の幅が大きくなる。その結果、可動部２２が持ち上がるとバネ２７が圧縮され、可動部２２に対し、下方へ付勢する。可動部２２の自重とバネ２７の付勢力との和と塗料１４の圧力（図５中Ｐ１）とが均衡する位置で可動部２２の上昇は停止するが、このときのスリット２１の幅は通常塗装時と比べて狭い。このようにスリット２１に塗料１４が供給された状態で、塗膜形成装置５は後述する図示しない動作継続スイッチが押されるまで待機する。
【００４６】
次に図８で下矢印で示すように、ベルト基材１にコロナ放電処理が施された被塗装物１８を被塗装物保持部９に、この例では装置操作者がセットする。このとき円筒状の被塗装物１８の内側を被塗装物保持部９が貫通するように被塗装物保持部９の先端から被塗装物１８をセットし、被塗装物１８下端を移動カラー１９の上面に載置する。このときスリット２１の先端は上述のように被塗装物１８の塗装開始位置に位置している。
【００４７】
装置操作者は、被塗装物１８をセットした後、図示しない動作継続スイッチを操作する（図５における上向き矢印）。制御部は動作継続スイッチのオン信号を受けて図９で示すように、塗料供給部６からの塗装ノズル７への塗料１４の供給を再開させる。このとき、制御部は、再開直後の塗料１４の塗装ノズル７の内部圧力が、スリット２１から吐出される塗料１４が被塗装物１８外側面に確実に架橋することがあらかじめ確認された条件（塗料供給部６の所定出力および所定時間。「架橋形成条件」と云う）になるように、塗料供給部６を制御する。このとき、塗布ノズル７の内部圧力は通常塗装時の１．５〜３倍（図５中Ｐ２）になり、スリット２１から被塗装物１８外側面に向けて塗料１４が架橋するに充分な圧力で塗料１４が吐出されて、塗料１４が両者間を架橋する（図９（ａ）および図９（ｂ）参照）。
【００４８】
このとき、制御部は圧電素子３１に塗布ノズル７の内部圧力に応じて電圧を印加する。この例では圧電素子３１の全長の最大変位量は３０〜５０μｍであり、電圧印加により長くなった圧電素子３１はてこ３２の力点３２ａを上方に押し上げる。圧電素子３１の変位量はてこ３２により増幅され、作用点３２ｃ側の可動部２２の上面に伝えられる。
【００４９】
このとき、あらかじめ調べられた、塗布ノズル７の内部圧力、スリット幅、および、塗装ノズル７からの塗料１４の突出量の関係に従って、制御部は塗布ノズル７の内部圧力を示す内圧センサ３３からの信号に従って、塗布ノズル７からの塗料１４の突出量が通常塗装時の突出量と同じになるように圧電素子３１を制御して、スリット幅を調整する（図５中、Ｐ２からＰ４の間）。
【００５０】
制御部は塗料の上記架橋に合わせた、あらかじめ調べたタイミングで、以下の２つの動作を同時に開始する。
【００５１】
第一の動作は、塗料供給部６の塗料１４の供給圧力を通常塗装時に切り替える信号を塗料供給部６に送る。この信号を受け、塗料供給部６はその塗料１４の塗装ノズル７の供給圧力を通常塗装時の供給圧力に切り替える。
【００５２】
第二の動作としては、内圧センサ３３からの信号で検知される塗布ノズル７の内部圧力のチェックを続け、この圧力が通常塗装時の圧力となったとき（図５中、Ｐ４）に、圧電素子３１への印加電圧の出力を中止し、その後、通常塗装が継続される（図５中、Ｐ５以降の水平部）。
【００５３】
第三の動作として、制御部は、リフト部１１のモータに指示を送り、被塗装物移動部８と移動カラー１９とを備えた移動ベース２０を上昇させることにより、被塗装物１８を上方に駆動させる。このとき、制御部はリニアエンコーダにより上昇速度をチェックして一定の速度で上昇するようにリフト部１１のモータを制御する。
【００５４】
塗膜形成装置５は、上記第一および第三の動作を、リニアエンコーダで検出される、被塗装物１８のあらかじめ定められた塗装領域の下端が、スリット２１と同じ高さとなる（図５における下向き矢印）まで継続するが、この間、通常塗布が継続実施される（図１０（ａ）および図１０（ｂ）参照）。
【００５５】
上記塗装領域の下端がスリット２１と同じ高さとなったとき（図１１参照）に、制御部は、塗料供給部６による塗料１４の塗布ノズル７への供給、および、リフト部１１による移動ベース２０（被塗装物１８）の上昇を、それぞれ停止させる。このとき、塗布ノズル７の内部圧力は通常塗装時の圧力から低下して、最終的に図５中Ｐ５で示されるレベルで一定となる。
【００５６】
装置操作者は、塗料塗布済みの被塗装物１８を装置から取り外し（図１２参照）後工程へ送るとともに、移動部復帰スイッチを操作することにより移動部復帰信号を制御部に送信する。制御部は移動部復帰信号を受けてリフト部１１のモータに指示を送り、被塗装物移動部８と移動カラー１９とを備えた移動ベース２０をリニアエンコーダで検出されるその高さが図８で示された位置に至るまで下降させ（図１３参照）、その後制御部は図示しない動作継続スイッチが再度押されるまで待機する。
【００５７】
装置操作者は、再度、新たなコロナ放電処理が施された被塗装物１８を被塗装物保持部９にセットした後、動作継続スイッチを操作し、以降、図９〜図１３に示される上記一連の動作を繰り返す。
【００５８】
上記のように制御部は圧力測定器である内圧センサ３３で検知された塗料１４の圧力に応じて圧電素子３１により塗布ノズル７のスリット塗布ノズルの幅を制御するスリット幅制御手段の機能を有している。
【実施例】
【００５９】
以下に本発明に係る塗膜形成装置５を用いて塗膜形成を行った実施例について述べる。
【００６０】
被塗装物として、定着ベルト用の円筒状の基体を選択した。具体的には、ポリイミドからなる、外径１４７．２ｍｍ、長さ４２０ｍｍ、厚さ１１０μｍの無端状ベルトの外側面にコロナ放電処理を施したものを用いた。塗装領域は軸方向中央部の幅４０５ｍｍの部分で、塗料としては熱硬化型シリコーンエラストマー（粘度２５Ｐａ・ｓ）のものを用いた。
【００６１】
ここで、定着ベルト用の中間製品として加硫後に要求される塗装膜厚は２００±３０μｍである。
【００６２】
コーティングギャップは３３０μｍ、通常塗装時の塗布ノズル７のスリット２１の幅は７００μｍ、被塗装物１８の軸方向移動速度は３０ｍｍ／秒、塗料供給部６からの塗料の吐出速度は２．７２ｍＬ／秒に設定した。
【００６３】
ここで、上記塗料に関してあらかじめ調べた吐出速度２．７２ｍＬ／秒を実現するときの、ノズル内圧力Ｐ（ｋＰａ）とスリット幅Ｄ（μｍ）との関係を示す式はＤ＝９８６０／Ｐ＋４２５であり。制御部はこのノズル内圧力とスリット幅との関係からスリット幅を、吐出速度２．７２ｍＬ／秒になるように制御した。
【００６４】
また、比較例１として、塗膜形成装置５と同様の、ただしスリット幅が７００μｍと固定の塗布ノズルを備えた塗膜形成装置を用いた以外は、同条件で塗膜形成を行った。
【００６５】
これら得られた塗装品について、それぞれ同条件で加硫を行い、軸方向の厚さ変化を測定した。
【００６６】
その結果、実施例に係る塗装品では膜厚は２００μｍに対して厚さむらが±１５μｍ未満と極めて少なく、これに対して、比較例１に係る塗装品での厚さむらは±３０μｍ超で基準を満たさない部分が生じたためにその部分を除去する必要が生じた。
【符号の説明】
【００６７】
１ ベルト基材
２ 弾性層（シリコーンゴム）
３ 離型層（フッ素樹脂）
４ プライマ（接着層）
５ 本発明に係る塗膜形成装置
６ 塗料供給部
７ 塗布ノズル
８ 被塗装物移動部
９ 被塗装物保持部
１０ 基台部
１１ リフト部
１２ チューブ
１３ 固定部
１４ 塗料
１５ シリンダポンプ
１６ テーブル
１７ 支柱
１８ 被塗装物
１９ 移動カラー
２０ 移動ベース
２１ スリット
２２ 可動部
２３ ガイド材
２４ シール材
２５ 配管
２６ マニホールド
２７ バネ
２８ 取付具
２９ ストッパ
３０ 調整部
３１ 圧電素子
３２ てこ
３２ａ 力点
３２ｂ 支点
３２ｃ 作用点
３３ 内圧センサ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６８】
【特許文献１】特開２００８−１８８４８２号公報
【特許文献２】特開２００３−１９０８６２号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の被塗装物を保持する被塗装物保持部、前記被塗装物の外側面の全周に対し該円筒状部材の軸方向に向かって環状に塗料を吐出するスリットが設けられた塗布ノズル、前記被塗装物保持部と前記塗布ノズルとを前記被塗装物の軸に沿って相対的に移動させる移動部、および、前記塗布ノズルに前記塗料を供給する塗料供給部が設けられた塗膜形成装置において、
前記塗布ノズルのスリットの幅を調整することにより該スリットから吐出される塗料の吐出量を調整するスリット幅調整部が設けられ、かつ、
前記スリット幅調整部が、前記スリットを構成する２つの部材のうちの一方の部材であって他方の部材に対して前後に移動可能に設けられた可動部と、該可動部を駆動する可動部駆動部と、から構成されている
ことを特徴とする塗膜形成装置。
【請求項２】
前記可動部駆動部としての圧電素子、該塗布ノズル内の前記塗料の圧力を検知する圧力測定器、および、該圧力測定器で検知された前記塗料の圧力に応じて前記圧電素子により前記塗布ノズルのスリットの幅を制御するスリット幅制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の塗膜形成装置。
【請求項３】
前記圧電素子が、てこを介して前記可動部を駆動するものであり、かつ、該てこの支点が、該可動部側の作用点よりも該圧電素子側に設けられた力点に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の塗膜形成装置。
【請求項１】
円筒状の被塗装物を保持する被塗装物保持部、前記被塗装物の外側面の全周に対し該円筒状部材の軸方向に向かって環状に塗料を吐出するスリットが設けられた塗布ノズル、前記被塗装物保持部と前記塗布ノズルとを前記被塗装物の軸に沿って相対的に移動させる移動部、および、前記塗布ノズルに前記塗料を供給する塗料供給部が設けられた塗膜形成装置において、
前記塗布ノズルのスリットの幅を調整することにより該スリットから吐出される塗料の吐出量を調整するスリット幅調整部が設けられ、かつ、
前記スリット幅調整部が、前記スリットを構成する２つの部材のうちの一方の部材であって他方の部材に対して前後に移動可能に設けられた可動部と、該可動部を駆動する可動部駆動部と、から構成されている
ことを特徴とする塗膜形成装置。
【請求項２】
前記可動部駆動部としての圧電素子、該塗布ノズル内の前記塗料の圧力を検知する圧力測定器、および、該圧力測定器で検知された前記塗料の圧力に応じて前記圧電素子により前記塗布ノズルのスリットの幅を制御するスリット幅制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の塗膜形成装置。
【請求項３】
前記圧電素子が、てこを介して前記可動部を駆動するものであり、かつ、該てこの支点が、該可動部側の作用点よりも該圧電素子側に設けられた力点に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の塗膜形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−２３５２０６（Ｐ２０１１−２３５２０６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０６５６３（Ｐ２０１０−１０６５６３）
【出願日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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