JP2005275278A - 円筒基体の搬送方法及び電子写真感光体の製造方法 - Google Patents

円筒基体の搬送方法及び電子写真感光体の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】複雑な装置が不要な電子写真感光体の製造方法を提供すること。
【解決手段】浸漬塗布にて電子写真感光体用塗膜を塗布する工程を有する電子写真感光体の製造方法において、塗布装置の基体搬送機で基体表面上端側を吸着しチャッキングする方法を用いて基体に塗膜を塗布又は基体が移動することを特徴とする。ここで、前記端部係合部材付きの円筒基体の材質が樹脂であることを特徴とする。又、吸着部分の面積が前記端部係合部材上面の面積の10%以上であることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、電子写真感光体用の円筒状基体の搬送方法及び並びに電子写真感光体の製造方法に関する。
電子写真装置は、高速で且つ高印字品質が得られ、複写機及びレーザービームプリンター等の分野において利用されている。電子写真装置に用いられる感光体として、有機の光導電材料を用いた有機感光体(OPC)の開発が進められ普及してきている。
又、感光体の構成も電荷移動型錯体構造や電荷発生材料を結着樹脂中に分散した単層型の感光体から電荷発生層と電荷輸送層とを分離した機能分離型の感光体構成へと変遷し、性能が向上してきた。この機能分離型感光体構成において、現在ではアルミニウム基体の上に下引き層を形成し、その上に電荷発生層及び電荷輸送層を形成する構成が主流となっている。
又、無機感光体は真空蒸着、グロー放電等の手法で基体上に感光層を設けることから、設備コストが高くつき、しかも、高熱下或は高真空下の過酷な条件を採用するために基体として耐熱性及び耐揮発性に優れた材料を用いる必要があり、このため基体管理コストが高価となるが、有機感光体は無機感光体のようにその製造条件が厳しくないため、製造コストが低減できる。
ところで、無機感光体及び有機感光体の基体としては、アルミニウム、スチール、銅、ニッケル等の金属や紙、プラスチック等の非金属が使用されているが円筒状基体としてはアースの容易性、寸法安定性等の点からアルミニウムを基体として使用しているのが現状である。
又、電子写真装置の進歩に伴い、感光体の性能においてより高品位な画質が要求されるようになってきた。感光体の繰り返し安定性や環境安定性の改善に対しては、電荷発生層、電荷輸送層及び下引き層の何れの層も、感度、画質や繰り返し安定性等の電子写真特性にそれぞれ重要な影響を与えている。
更に、基体はコスト低減や画質欠陥の改善等を目的として、押し出し管やED管、EI管等、各種のものが用いられるようになってきた。
一般に、レーザープリンター用の電子写真感光体の基体を製造する場合、熱間押し出しにより素管を製造後、冷間引抜きにより所望の振れ及び外径精度を得ていたり、或は旋盤によりダイヤモンド切削バイトで素管を切削加工して所望の素管の振れと外径精度を得ているが、その際、表面をなるべく平滑にするためにバイトの送り量を少なくしなければならず、1本の素管を切削するのに数分の時間が掛かる。
又、このようにして切削加工された切削管や引抜き管に、レーザー光が基体に反射して起こる干渉縞を防止するため、何らかの手段により粗面化する必要がある。この粗面化の程度は形状にもよるが、およそRz0.6μm以上である。
しかし、切削加工では、切削の粗さが規則的であるため、干渉縞は消えても切削のスジとレーザー光との干渉によるモアレ現象が起きてしまう。他の粗面化の方法としてはホーニング処理があり、乾式及び湿式での処理方法がある。湿式(液体)ホーニング処理は、水等の液体に粉末状の研磨剤(砥粒)を懸濁させ、高速度で基体表面に吹き付けて粗面化する方法であり、表面粗さは吹き付け圧力、速度、研磨剤の量、種類、形状、大きさ、硬度、比重及び懸濁温度等により制御することができる。
乾式ホーニング処理は、研磨剤をエアにより高速度で基体表面に吹き付けて粗面化する方法であり、湿式ホーニング処理と同様に表面粗さを制御することができる。これら湿式又は乾式ホーニング処理に用いる研磨剤としては、炭化ケイ素、アルミナ、ジルコニア、ステンレス、鉄、ガラスビーズ及びプラスチックショット等の粒子が挙げられる(例えば、特許文献1,2参照)。
しかし、アルミニウムは材料コスト、物流コスト、切断及び表面研磨コスト等がやや高くつくという難点がある。この点を改善するために、低価格化、軽量化等の優れたプラスチック樹脂を円筒状に成形したものを感光体や現像ローラーの基体として使用することが提案されている。更に、感光体や現像ローラーとして塗膜を連続浸漬塗布する場合には、積層する塗布液を並べて順に塗布するため、基体を保持し搬送移動させるための搬送機及び基体を保持するためのチャッキングユニットが必要となっている(例えば、特許文献3,4参照)
特開平02−087154号公報 特開平05−216261号公報 特開平05−066583号公報 特開2000−042968号公報
通常、チャッキングには板バネやゴム材を空気で膨張させるエアピッカー等の方法が用いられるが、これらの搬送装置やチャッキングユニットは精密な装置精度が要求され、しかも大量の基体(シリンダー)を保持、移動させるため装置の構造が複雑になり大型化し、何万回もの稼動では故障や破損し易く、それが装置トラブルとなり、収率低下の要因となっている場合がある。
又、従来のアルミニウムシリンダー等の塗布装置の搬送部チャッキングユニットの構造は板バネ式やエアピッカー等を用い複雑で重量があるため、チャッキング等の装置が比較的故障し易く、生産時に不良品を発生することが多少あり、高品質で低コストな電子写真感光体等を塗布する連続塗布装置には充分満足できるものではないという感があった。 本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、複雑な装置が不要な円筒基体の搬送方法及び電子写真感光体の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、片側に端部係合部材付きの円筒基体の搬送方法であって、該基体の表面上端側を吸着しチャッキングして搬送する工程を有することを特徴とする。
請求項2記載の発明は、浸漬塗布にて電子写真感光体用塗膜を塗布する工程を有する電子写真感光体の製造方法において、塗布装置の基体搬送機で基体表面上端側を吸着しチャッキングする方法を用いて基体に塗膜を塗布又は基体が移動することを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記端部係合部材付きの円筒基体の材質が樹脂であることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項2又は3記載の発明において、吸着部分の面積が前記端部係合部材上面の面積の10%以上であることを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項2〜4の何れかに記載の発明において、前記端部係合部材が円筒基体と一体製造されたものであることを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項2〜5の何れかに記載の発明において、前記吸着が電子写真に使用できる精度の吸着方法であることを特徴とする。
本発明によれば、円筒状の基体の搬送或は電子写真感光体の製造における円筒状基体の搬送に、複雑な機構を有しない、簡単な構成の装置を用いることから、故障が無く製造でき、高品質な電子写真感光体を効率良く製造することが可能となる。特に、基体を樹脂製にして上面端部の平面部分の割合を円筒断面積の10%以上にすることにより、更に基体が軽量になるため、それを搬送する塗布装置の搬送部のチャッキングユニットの構造が簡単になり、本発明の効果はより顕著なものとなる。
本発明に係る吸着チャッキング装置及び樹脂フランジ付きシリンダーを図1及び図2に示す。
図1において、1は樹脂シリンダーで、2はシリンダー1と一体化された樹脂製端部係合部材(フランジ)である。4,5は吸着チャッキングユニットであり、4が主軸で5が主軸から二股或は三つ股に分かれた支軸である。この主軸4と支軸5の中は空洞になっており、エアを吸引して支軸の先端が平らでフランジ2の上端面に密着するようになっている。
しかし、このときフランジ2の上端面が或る程度の面積が平面でないと充分密着しない。この感光体塗布装置の搬送系チャッキングがしっかりシリンダー1を把持していないと塗布やシリンダー移動の最中にチャッキングが外れてシリンダー1が落下してしまう。つまり、樹脂シリンダー1においては確実に吸着チャッキングするためには、フランジ外径の上面断面積の10%以上の平面が必要である。このようにしっかりシリンダー1を把持したチャッキングユニットと搬送装置を用いて3層又は4層に積層された電子写真感光体を塗布する。
本発明の導電性基体に使用する樹脂としては、通常使用される樹脂に導電材を分散させて導電性を付与させて使用されるが、この場合に使用される樹脂としては導電材を分散させた状態でもその強度を維持でき、更に成型する場合に問題が起きないようなものであれば良い。
このような樹脂としては、例えばポリフェニレンサルファイド樹脂、架橋型ポリフェニレンサルファイド樹脂、6−ナイロン、66−ナイロン等の各種ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が成型性に優れ、又、強度の面においても優れている。
これらの樹脂に添加する導電性粉体としては一般的に使用し易いものであり、樹脂と混合した際に着色して光を吸収して感度低下を起こすようなものであれば本発明の効果が得られるが、例えばカーボンブラック、グラファイト、アルミニウム、ニッケル、銅等の金属紛が用いられる。
これらの中でカーボンブラック、グラファイト等はコスト的にも安価であり、取り扱いも容易であるために導電材として使用するのは好ましいのであるが、黒色或は黒色に近い色に着色し感度低下が生じるため、基体の導電材に使用されている場合には本発明の効果が良く発現できる。
基体に使用する導電性粉体の添加量としては、樹脂部分の15質量%〜70質量%が好ましい。導電性粉体添加後の樹脂の抵抗値としては体積抵抗率が106Ω・cm以下、好ましくは104Ω・cm以下であることが望ましい。
又、本発明の基体では導電性粉体を分散させた樹脂中に更に環境変化時の寸法の安定性確保、強度を上げる等の目的で更に繊維状の充填材を添加することもできる。これらの繊維状の添加材としては、例えばカーボンウィスカー、ガラス繊維等が挙げられる。
更に同様の目的で炭酸カルシウムやクレー等の無機質の粉体状充填材を添加することも可能である。
本発明の導電性樹脂基体を形成する方法としては、例えば射出成型法、押出し成型法等の方法を用いることができる。
次に、本発明の感光層を形成する詳細は、先ず、基体の上に必要に応じて導電層を塗布する場合がある。該導電層は、少なくとも導電性粒子と樹脂バインダーから構成される。導電層に分散する導電性粒子は、それぞれ導電処理を施した酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス、スズをドープした酸化インジウム、アンチモンやタンタルをドープした酸化スズ及び酸化ジルコニウム等といった導電性金属酸化物や硫酸バリウム等の金属硫化物、カーボンブラック等、又はこれらを含有する粒子であり、中でも導電処理を施した酸化スズ、導電処理を施した酸化チタン、導電処理を施した硫酸バリウム、導電処理を施した酸化アンチモンが望ましい。その中でも導電処理を施した酸化チタン及び導電処理を施した硫酸バリウムが特に好ましい。その平均粒径は0.01〜0.5μm、更には0.02〜0.3μmが好ましい。この導電性粒子を分散させる樹脂は、導電層上に直接塗工するバリア層や感光層用の塗料の溶剤によって溶出されないものから適当に選択して使用することができる。
一般に、フィラーの平均粒径が小さくなると、分散が難しくなり再凝集し易くなるが、本発明のフィラーは分散性に優れている。フィラーの含有量は、導電層に対して1.0〜90質量%、好ましくは5.0〜80質量%である。
導電層に用いられる樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド酸、ポリビニルアセタール、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂或はポリエステルなどが好ましい。これらの樹脂は、単独でも、2種類以上を組み合わせても良い。これらの樹脂は、基体に対する接着性が良好であるとともに、本発明で使用するフィラーの分散性を向上させ、且つ、成膜後の耐溶剤性が良好である、上記樹脂の中でも特にフェノール樹脂、ポリウレタンが好ましい。
フィラーの分散性を向上させるために、フィラー表面をカップリング剤(シランカップリング剤やチタンカップリング剤等)或はシリコーンオイル等の処理剤で処理しても良い。又、上記処理剤を導電層のバインダー中に含有させても良い。
導電層の厚みは0.1〜30μm、更には0.5〜20μmが好ましい。又、導電層の体積抵抗率は1013Ω・cm以下、更には10Ω・cm以上1012Ω・cm以下が好ましい。導電層には、導電層の表面性を高めるためにレベリング剤を添加しても良い。
感光層の材料の種類によっては導電層から感光層にフリーキャリアが注入されることがあり、感光体の帯電能が低下し、画像特性に大きな影響を及ぼす。このような場合には、必要に応じて導電層と感光層の中間に電気的バリア性を有する中間層(例えば、適当な樹脂薄膜)を設けることによってこのフリーキャリアの注入を効果的に抑制することができる。
又、本発明の導電性基体と感光層の間にバリア機能と下引き機能を持つ中間層(下引き層)を設けることもできる。
下引き層は感光層の接着性改良、基体の保護、基体からの電荷注入性改良、感光体の電気的破壊に対する保護等のために形成することができる。下引き層の材料としては、ポリビニルアルコール、ポリ−N−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、メチルセルロース、エチレン・アクリル酸コポリマー、カゼイン、ポリアミド、共重合ナイロン、ニカワ、ゼラチン等が使用される。
又、無機高分子化合物を用いたゾルゲル法による下引き層も用いても良い。これらは、ジルコニウムとシラン化合物の混合物、シラン化合物及びジルコニウム化合物にセルロース樹脂を添加したもの、ブチラール樹脂をジルコニウム及びシランの無機成分に添加した塗工液等がある。
下引き層の厚みは0.1〜3μm、更には0.3〜2μmが好ましい。又、下引き層を塗布する方法としては、浸漬塗布( ディッピング) 法、ブレードコーティング法、バーコート法、スプレーコート法等がある。
本発明における感光層は、電荷発生層と電荷輸送層を有する積層感光体或は単層感光体或は表面保護層を設けた感光体の何れであっても良い。電荷発生層は電荷発生物質と樹脂バインダーから形成される。
樹脂バインダーとしては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられる。
電荷発生物質としては、例えば、シーアイピグメントブルー25[カラーインデックス(CI)21180]、シーアイピグメントレッド41(CI 21200)、シーアイアシッドレッド52(CI 45100)、シーアイベーシックレッド3(CI 45210)、更に、ポリフィリン骨格を有するフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩顔料、スクアリック塩顔料、カルバゾール骨格を有するアゾ顔料、スチルスチルベン骨格を有するアゾ顔料、トリフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジベンゾチオフェン骨格を有するアゾ顔料、オキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、フルオレノン骨格を有するアゾ顔料、ビススチルベン骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルオキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルカルバゾール骨格を有するアゾ顔料、カルバゾール骨格を有するトリアゾ顔料等、更に、シーアイピグメントブルー16(CI 74100)等のフタロシアニン系顔料、シーアイバットブラウン5(CI 73410)、シーアイバットダイ(CI 73030)等のインジゴ系顔料、アルゴスカーレットB(バイオレット社製)、インダスレンスカーレットR(バイエル社製)等のペリレン系顔料等の有機顔料を使用することができる。
電荷発生層の膜厚は、0.05〜2μm程度が適当であり、好ましくは0.1〜1μmである。
電荷発生層は、適当な溶剤に前記したバインダー及び電荷発生物質を溶解或は分散し、これを塗布、乾燥することによって形成できる。溶剤として、ベンゼン、トルエン、キシレン、塩化メチレン、ジクロルエタン、モノクロルベンゼン、ジクロルベンゼン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等を単独又は混合して用いることができる。
電荷輸送層は、電荷輸送物質及び前記電荷発生層で用いたものと同様な樹脂バインダーを適当な溶剤に溶解或は分散し、これを電荷発生層上に塗布し、乾燥することにより形成することができる。又、必要により可塑剤やレベリング剤等を添加することもできる。
電荷輸送物質としては、ポリ−N−ビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリ−γ−カルバゾリルエチルグルタメート及びその誘導体、ピレン−ホルムアルデヒド縮合物及びその誘導体、ポリビニルピレン、ポリビニルフェナントレン、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、9−(p−ジエチルアミノスチリル)アントラセン、1,1−ビス−(4−ジベンジルアミノフェニル)プロパン、スチリルアントラセン、スチリルピラゾリン、フェニルヒドラゾン類、α−フェニルスチルベン誘導体等の電子供与性物質が挙げられる。
このときの溶剤としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、モノクロルベンゼン、ジクロルエタン、塩化メチレン、メチラール等が使用できる。
電荷輸送層の厚さは、5〜40μm程度が適当である。
ポリアミド樹脂にカーボンを25重量%含浸させ、射出成型にて射出し、長さ267mm、外径30mm、内径26mmで上面の平らな面積の割合が円筒断面積の10%の片側フランジ一体型円筒基体を成形し、樹脂基体を製造した。
次に、このフランジ一体型ポリアミド樹脂基体を吸着チャッキング式搬送機付き連続塗布装置に投入し、始めに導電層を20μm浸漬塗布し、150℃で20分間乾燥した。
次に、下引き層を0. 5μm浸漬塗布し、塗布後、吸着チャッキング式搬送機で搬送移動し60℃の乾燥機に入れ10分間乾燥した。
その次に、吸着チャッキング式搬送機で搬送移動し、電荷発生層を循環した塗布機に移動し、付着重量150mg/m2の電荷発生層を塗布し80℃で20分間乾燥した。
最後に吸着チャッキング式搬送機で電荷輸送層のタンクに移動し、電荷輸送層を25μm浸漬塗布し120℃で30分間乾燥した。
この工程で連続1日10000本塗布しても吸着チャッキングによる搬送不良や異常は起こらず、収率は非常に向上した。
尚、各塗布層の塗料の処方は以下の通りである。
導電層:導電性酸化チタン微粉(クロノスECT−62、チタン工業社製)100重量部、白色酸化チタン粉末(タイトーンSR−1T、堺化学製)、100重量部、フェノール樹脂(プライオーフェンJ−325、大日本インキ化学工業社製)100重量部をメチルセロソルブ100重量部に混入し、1.2mmφガラスビーズと共にロール架台上で100時間回転攪拌を行い得られた酸化チタン分散液を得る。
下引き層:メトキシメチル変性6ナイロン(トレジンEF−30T、東レ社製)50重量部とポリアミド樹脂( アミランCM−8000、帝国化学社製) 50重量部、メチルアルコール400重量部とブチルアルコール200重量部から成る混合溶媒中に溶解。
電荷発生層:フタロシアニン顔料10重量部をポリビニルブチラール樹脂(エスレックBX−S:積水化学製)5重量部及びシクロヘキサノン600重量部を、ガラスビーズを用いたサンドミル装置で分散した。
電荷輸送層:4フッ化エチレン(ダイキン社製ルブロンL−2)30重量部をポリカーボネート樹脂(三菱ガス化学社製Z−200)30重量部、モノクロロベンゼン300重量部から成る溶液中に加え、クシ型フッ素系グラフトポリマー(東亜合成化学工業社製GF−300)を1.2重量部と共にボールミル装置で分散し、得られた分散液と下記のスチルベン化合物35重量部、同じく前述のポリカーボネート樹脂5重量部をモノクロロベンゼン1500重量部に溶解させてバインダー樹脂塗料とし、10日間静置保存した後に使用する。
このように感光層を塗布して電子写真感光体として完成させ、レーザービームプリンター(LBP−930、キヤノン社製)のカートリッジに装着して耐久テストを行ったところ、50000枚の連続耐久テストでも、画像は良好であった。
実施例1と同じ条件で上面の平らな面積の割合が円筒断面積の20%の片側フランジ一体型円筒基体を成形し、樹脂基体を製造し各層を同様に塗布したところ、装置トラブルも無く画像や特性も良好であった。
実施例1と同じ条件で上面の平らな面積の割合が円筒断面積の30%の片側フランジ一体型円筒基体を成形し、樹脂基体を製造し各層を同様に塗布したところ、装置トラブルも無く画像や特性も良好であった。
(比較例1)
実施例1と同じ条件で上面の平らな面積の割合が円筒断面積の5%の片側フランジ一体型円筒基体を成形し、樹脂基体を製造し各層を同様に塗布したところ、装置トラブルが多く発生し収率が下がり、そのために画像や特性も余り良くなかった。
(比較例2)
板バネ式のチャッキングによる感光体の連続塗布装置を用いて実施例1と同じ条件で1日連続塗布を行ったが、装置トラブルが多く発生し収率が下がり、そのために画像や特性も余り良くなかった。
(比較例3)
エアピッカー式のチャッキングによる感光体の連続塗布装置を用いて実施例1と同じ条件で1日連続塗布を行ったが、装置トラブルが多く発生し収率が下がり、そのために画像や特性も余り良くなかった。
本発明は、複写機及びレーザービームプリンター等の分野において利用される。
本発明のフランジ吸着チャッキングの概略図である。 本発明のフランジの平面図及び側面図である。 本発明の塗布装置の概略図である。
符号の説明
1 基体(シリンダー)
2 端部係合部材(フランジ)
3 フランジ軸
4 チャッキングユニット主軸
5 チャッキングユニット支軸
6 エア管
7 上昇した状態の搬送ユニット
8 下降した状態の搬送ユニット
9 搬送機アーム
10 置き台
11 導電層塗料塗布槽
12 下引き層塗料塗布槽
13 電荷発生層塗料塗布槽
14 電荷輸送層塗料層
15 基体

Claims (6)

  1. 片側に端部係合部材付きの円筒基体の搬送方法であって、該基体の表面上端側を吸着しチャッキングして搬送する工程を有することを特徴とする円筒基体の搬送方法。
  2. 浸漬塗布にて電子写真感光体用塗膜を塗布する工程を有する電子写真感光体の製造方法において、
    塗布装置の基体搬送機で基体表面上端側を吸着しチャッキングする方法を用いて基体に塗膜を塗布又は基体が移動することを特徴とする電子写真感光体の製造方法。
  3. 前記端部係合部材付きの円筒基体の材質が樹脂であることを特徴とする請求項2記載の電子写真感光体の製造方法。
  4. 吸着部分の面積が前記端部係合部材上面の面積の10%以上であることを特徴とする請求項2又は3記載の電子写真感光体の製造方法。
  5. 前記端部係合部材が円筒基体と一体製造されたものであることを特徴とする請求項2〜4の何れかに記載の電子写真感光体の製造方法。
  6. 前記吸着が電子写真に使用できる精度の吸着方法であることを特徴とする請求項2〜5の何れかに記載の電子写真感光体の製造方法。
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