JP2005043807A - 電子写真感光体の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 加熱温度立ち上がりをより高速にでき、従来用いたタクトタイム差を補うバッチ処理等の装置複雑化をもたらすことなく、安価で簡素な安定した製造方法及び製造装置を提供することにある。
【解決手段】 電子写真感光体基体上に感光層用塗工液を塗布し、塗工された該電子写真感光体の外側に配置された輪に囲まれることによって形成された面が電子写真感光体長手方向の軸に平行に対向しているループ状の電磁誘導コイルによって、加熱することを特徴とする電子写真感光体の製造方法及びその製造装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真複写機、レーザービームプリンター及びファクシミリ等の電子写真応用分野に広く用いることができる電子写真感光体の製造方法及び製造装置に関し、詳しくは、電子写真感光体の製造方法及び製造装置における加熱乾燥工程に関する。

本発明で言う電子写真とは従来公知の有機光導体の電子写真プロセスによる写真方式に係るものである。電子写真感光体の光導電材料として有機光導電材料が広く実用化されている。

従来この光導電材料からなる電子写真感光体の製造に際し、塗布方法はスプレー法、ローラー又はブラシ塗装、フローコーター、浸漬（ディッピング）等の種々の方法があるが、比較的均一な塗膜が得られるとの理由で円筒状基体（シリンダー）を塗布液中に浸漬して塗布液を基体表面に塗着させ硬化させる方法、すなわちディッピング法（浸漬法）が一般に採用されている。

塗布されたドラムは次工程の加熱乾燥機、例えば図６に示される熱風加熱乾燥機によって加熱乾燥、硬化される。以後シリンダーは必要に応じて塗布、加熱乾燥の一連工程を繰り返し、必要な塗膜層が形成される。前記図６で示される熱風加熱乾燥機には、次のような問題がある。

熱風が加熱乾燥炉に均一に供給されず、炉内の空気温度が不均一になり易く、その結果塗工されたドラムに加熱乾燥ムラが生じ、電子写真特性に悪影響をもたらす。

加熱乾燥前の塗工工程（例えばディッピング）の必要時間（塗工タクトタイム）が数分に対し、加熱乾燥必要時間（加熱乾燥タクトタイム）が数十分必要で、タクトタイムを合わせるため、加熱乾燥工程は通常１０本前後まとめて加熱乾燥炉に投入される。そのため、炉内で隣り合わせたドラムの間で熱風が回り込み難くなり、その結果塗工されたドラムに熱風温度ムラが生じ、電子写真特性に悪影響をもたらす。更に、タクトタイムを合わせるため、加熱乾燥工程はバッチ処理となり、搬送コンベアー等による自動機械が複雑化し、装置の高額化、信頼性低下をもたらす。

また、図６の熱風加熱乾燥機に対し、特許文献１にはシリンダーの内面から熱風を吹き出して内部加熱を行なう方法、特許文献２にはシリンダーの外側に螺旋状に巻きつけた電磁誘導コイルを用いた誘導加熱方法が開示されている。

特許文献１で開示されたシリンダーの内面から熱風を吹き出して内部加熱を行なう方法は、棒状の熱風吹き出し装置を、シリンダーの長さ以上のストロークを持たせてコンベアーの定位置で精度良く上下させねばならず、自動機械が複雑化し、装置の高額化、信頼性低下をもたらすものであった。

特許文献２で開示されたシリンダーの外側に螺旋状に巻きつけた電磁誘導コイルを用いた誘導加熱方法は、螺旋状の電磁誘導コイルを、シリンダーの長さ以上のストロークを持たせてコンベアーの定位置で精度良く上下させねばならず、自動機械が複雑化し、装置の高額化、信頼性低下をもたらすものであった。
特開平１０−２３９８６８号公報 特開平９−１１４１１１号公報

本発明の目的は、上記の熱風乾燥による熱風温度ムラがもたらす、従来の電子写真感光体の特性の不均一性、塗膜表面の不均一性といった課題を解決し、特性ムラがなく、平滑な表面を有する電子写真感光体の製造方法及び製造装置を提供することにある。

更に、従来公知のシリンダーの内面から熱風を吹き出して内部加熱を行なう方法や、シリンダーの外側に螺旋状に巻きつけた電磁誘導コイルを用いた誘導加熱方法製造に比べ、支持体そのものが発熱する電磁誘導の原理を、誘導コイルの形状や配置に創意工夫を盛り込むことで、安価で簡素な安定した製造装置を実現することを目的としている。

以上まとめると、本発明の目的は、加熱温度立ち上がりをより高速にでき、従来用いたタクトタイム差を補うバッチ処理等の装置複雑化をもたらすことなく、安価で簡素な安定した製造方法及び製造装置を提供することにある。

本発明に従って、電子写真感光体基体上に感光層用塗工液を塗布し、塗工された該電子写真感光体の外側に配置された輪に囲まれることによって形成された面が電子写真感光体長手方向の軸に平行に対向しているループ状の電磁誘導コイルによって、加熱することを特徴とする電子写真感光体の製造方法及びその製造装置が提供される。

本発明によって、従来の技術と比較して早く昇温出来ることで、加熱乾燥工程が前工程の塗工工程と同期できるようになりバッチ処理を必要とせず、更にループ状コイルの形状がシリンダー外周半円周状１８０度以内にすると、製造装置の搬送コンベアーの加熱工程部で、シリンダー又はコイルをシリンダーの半径方向に摺動させるだけで、シリンダーを連続してよどみなく搬送することで一本流しが可能で、これによってラインにおいて搬送系が単純になり、加熱乾燥装置を安価することが可能になった。

上記の目的を達成するため本発明では、導電性支持体に感光層を有する電子写真感光体の製造方法において、熱風を用いることなく、電磁誘導コイルを用いることによって、加熱される支持体そのものの発熱から加熱乾燥することを特徴とする電子写真感光体の製造方法である。

まず、安価で簡素な安定した製造装置を実現するため、前記の従来技術で用いられていた加熱乾燥炉の加熱立ちあがり時間（加熱タクトタイム）に比べ、短時間で加熱設定温度に到達できるような加熱方法、すなわち電磁誘導コイルによる磁力線を感光層支持体であるアルミニウムシリンダーに作用させ、その結果発生する渦電流の作用で、支持体を直接加熱することで、極めて短時間に加熱設定温度まで到達できる高周波電磁誘導コイルを用いた。

次に、安価で簡素な安定した製造装置を提供する手段を説明する。電磁誘導コイルをシリンダーの外側に螺旋状に巻きつける方法は、シリンダーの長さ以上のストロークを持たせてコンベアーの定位置で精度良く上下させねばならず、自動機械が複雑化し、装置の高額化、信頼性低下をもたらすことは先に述べた。本発明では、この課題を解決するために、図１に示されるようにシリンダーを一本のコイルでシリンダー外周の半円周状に１８０度以内で囲み、これを上下二対用意し、更に電子写真感光体長手方向の軸に平行に対向するよう繋いだ。コイルは「一筆書き」の様に一本で成立させ、軽量かつ精度良く製作することが容易であることが特徴である。以下、このコイルを便宜上「ループ状コイル」と呼ぶ。

このループ状コイルは、形状がシリンダー外周半円周状１８０度以内であることが好ましく、これにより製造装置の搬送コンベアーの加熱工程部で、加熱するシリンダー又はコイルをシリンダーの半径方向に摺動させることで、図４及び図５に示される一本流しラインようにシリンダーを連続してよどみなく搬送することが可能である。

また、ループ状コイルは軽量かつ精度良く製作することが容易であることから、シリンダー外表面近傍まで、極限では１ｍｍ近辺まで摺動させ近づけることが可能である。この際、コイルとシリンダー距離が１０ｍｍを超えて離間すると、電磁誘導による磁力線から発生する渦電流が著しく減少するので、コイルとシリンダー距離は１０ｍｍ以下が好ましい。

コイルの内側両サイドに銅板を貼り合わせると、加熱効率を上げることが可能となり好ましい。更に、コイルに冷却水を通水したパイプ等を接続すれば、温度の精密な調整が可能になると共に、熱暴走による過昇温を防止することが可能となり好ましい。

本発明の電子写真感光体の製造装置は、以下のように構成され、装置条件を設定した。

電磁誘導コイル：日本サーモニクス株式会社製 ＩＨコイルを使用し、１５０℃で維持するようＰＩＤ制御（中心値７５ボルト３０アンペア）を実施した。高周波電源を用い、周波数は１５ＫＨＺ〜３０ＫＨＺの間で調整した。コイルは、図１に示されるような「縦型外部加熱」とした。

コイルによりシリンダーは１８０度囲まれており、コイルには加熱効率を上げるためコイル内側両サイドに銅板を貼り合わせてあり、銅板とシリンダー距離は１〜１０ｍｍの範囲で調整可能とし、本例では２ｍｍで実施した。コイル内は冷却水を通水できる構造とし、熱暴走による過昇温を防止している。シリンダーは５０〜２００ＲＰＭの範囲で自転させた。

電磁誘導コイルの下部にフェライト製のコアを配置して磁束密度を増加させた；コア幅６０ｍｍ、コア厚み４ｍｍ、コア−銅板距離＝１３ｍｍ。

以上の装置を用いて、下記の要領で電子写真感光体を作製した。

支持体としてφ３０ｍｍ、長さ３４６ｍｍ、肉厚０．７５ｍｍのアルミニウムシリンダーを用意した。これに、以下に示すような構成の層を順次積層塗布し、感光層を形成した。
（１）導電性被覆層：酸化スズ及び酸化チタンの粉末をフェノール樹脂に分散したものを主体とする層で、膜厚が１８μｍ。
（２）下引層：変性ナイロン及び共重合ナイロンを主体とする層で、膜厚が１．０μｍ。
（３）電荷発生層：可視域に吸収を持つジスアゾ顔料をアクリル樹脂に分散したものを主体とする層で、膜厚が０．２μｍ。
（４）電荷輸送層：ホール搬送性を有するヒドラゾン化合物をポリカーボネート樹脂に溶解したものを主体とする層で、膜厚が２５μｍ。

図１は、加熱乾燥装置に配置されている塗工済シリンダーが、加熱乾燥されている状態の概念図である。この状態で、設定温度１５０℃で加熱乾燥し、成膜した。温度測定は熱電対とアンリツ製データコレクターＡＭ−７００２を用いて、表１に示すようにシリンダーの上部／下部を３０秒ごとに測定した。得られた加熱実験の結果を表１に示す。

比較例

比較例は、実施例に従って感光層を形成した。得られた塗工済みシリンダーを図６の熱風加熱乾燥機を用い、設定温度１５０℃で加熱乾燥し成膜した。この手法で表２に示すようにシリンダーの上部／中部／下部を３０秒ごとに温度測定した。得られた加熱実験の結果を表２に示す。

この結果で明らかなように、実施例が設定温度までの到達速さ、温度ムラの少なさで優れていることが実証された。特に、設定温度までの到達速さでは優位性があることが判る。表２を見るとシリンダー下部の温度上昇が遅く、比較例で用いた加熱炉の熱風がシリンダー下部への回り込みが少ないことが明らかとなった。数値で言うと、実施例では表１のように３０秒で１５０℃まで昇温したのに対し、比較例では１５０℃まで昇温するのに５分要した。

以上のように、昇温時間では実施例が比較例に比べ圧倒的に優れていることが証明された。

上述のように、本発明は、従来の技術（比較例）の１０倍早く昇温できることで、加熱乾燥工程が前工程の塗工工程と同期できるようになりバッチ処理を必要とせず、更にループ状コイルの形状がシリンダー外周半円周状１８０度以内としているため、製造装置の搬送コンベアーの加熱工程部で、シリンダー又はコイルをシリンダーの半径方向に摺動させるだけで、シリンダーを連続してよどみなく搬送することで一本流しが可能になった。

これらの結果、ラインにおいて搬送系が単純になり、加熱乾燥装置を安価にすることが可能となった。

また、温度ムラでは実施例が上下差で１０〜１５℃で収まっているのに対し、比較例では約５０℃あり、塗膜品質の面でも実施例が優れている。

また、下部にフェライト製のコアを配置して磁束密度を増加させたことにより温度ムラの少ない加熱が達成された。従来から、シリンダーをヒーター装置により加熱する際、シリンダー内部の温まった空気対流の影響を避ける目的でシリンダーは横型に配置され、加熱乾燥することが一般的には考えられていたが、このフェライト製のコアを配置し磁束密度を調整する手法でシリンダーの縦型配置が可能になった。これにより加熱前工程である縦型配置のディップ塗工からシリンダーが縦型配置のまま加熱乾燥でき、ライン想定時にワーク搬送が単純になった。これは上記の早い昇温速度の効果に加え、更に加熱乾燥装置を安価に作れる利点をもたらす。

本発明を実施した、電子写真感光体の外側に縦型配置されたループ状の電磁誘導コイルによって、電子写真感光体を加熱する装置の概念図で、回転させながら高周波加熱している状態である。 電磁誘導コイルと、シリンダーの断面図である。 コイル下部にフェライトコアを配置して磁束密度を増加させている概念図である。 一本流しラインの概念図である。 上部から見た一本流しラインの概念図である。 従来の技術による熱風加熱乾燥機の概念図である。

Claims (7)

1. 電子写真感光体基体上に感光層用塗工液を塗布し、塗工された該電子写真感光体の外側に配置された輪に囲まれることによって形成された面が電子写真感光体長手方向の軸に平行に対向しているループ状の電磁誘導コイルによって、加熱することを特徴とする電子写真感光体の製造方法。
2. 前記電磁誘導コイルを、前記電子写真感光体の周方向１８０度以内に輪及び環状のループ状に配置し、加熱・乾燥する請求項１に記載の電子写真感光体の製造方法。
3. 前記電磁誘導コイルと前記電子写真感光体の距離が１０ｍｍ以下に設定され、加熱・乾燥する請求項１又は２に記載の電子写真感光体の製造方法。
4. 前記電子写真感光体を回転しながら加熱・乾燥する請求項１〜３のいずれかに記載の電子写真感光体の製造方法。
5. 前記電子写真感光体と前記電磁誘導コイルを、共に縦型に配置する請求項１〜４のいずれかに記載の電子写真感光体の製造方法。
6. 前記電磁誘導コイルが磁性材料からなるコアを有している請求項１〜５のいずれかに記載の電子写真感光体の製造方法。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の電子写真感光体の製造方法を用いたことを特徴とする電子写真感光体の製造装置。
   
   

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