JP6003405B2 - 電子写真感光体の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は浸漬塗布方法及び浸漬塗布装置に関し、詳細には電子写真感光体用円筒状基体の外周面に感光材料を含む塗布液を浸漬塗布することにより、短時間で均一な塗膜を形成する方法及び装置に関する。

従来、電子写真感光体の感光層の塗布方法として、浸漬塗布、スプレー塗布、ノズル塗布等の塗布方法が知られているが、中でも円筒状の被塗布物に均一な塗布を形成する方法には浸漬塗布が多用されている。浸漬塗布は、被塗布物を塗布液に浸漬することにより被塗布物の外周面に塗膜を形成するものである。このような方法の１例が特許文献１の特開平９−３０４９４９号公報に開示されている。この公報記載の技術においては、浸漬速度を１〜５０ｍｍ／ｓとしているが、しかし、現実的には規定量を付着させるため、浸漬速度及び液粘度が大きく相関することから高粘度の塗布液においては規定膜厚を得るため浸漬速度を小さくする必要があった。また、低粘度化により浸漬速度を高くする方法においても、低粘度では塗布された液が重力により垂れが発生し、均一な塗膜を形成することが困難であった。

特許文献２の特許第４５６８６７４号公報には、感光体への塗膜厚ムラの原因になる塗工槽内での塗工液の淀みの解消、特にチキソトロピックな塗工液の場合の淀みの解消、さらに別の塗工ムラの原因になる槽内の乱流や渦流の発生防止等のため、塗工槽の入口と出口にそれぞれ整流版を設けた電子写真感光体製造装置が開示されている。しかし、この開示技術においては、塗工槽内の底部と上部での塗工液の好ましい流れの違いと、それを達成するための具体的手段についてまでは言及していない。

特許文献３の特許第４１３７３９８号公報には、被塗工体としての電子写真感光体用基体を塗工槽に浸漬させたときに生じる気流によるオーバーフロー液槽内蒸気相の乱れや、塗工槽上縁から塗工液がオーバーフロー槽に流出したときに発生する液流による蒸気相の乱れを防止して、膜厚ムラや膜面荒れのない塗膜を基体表面に形成する等のため、オーバーフロー液槽を改善することが記載されており、具体的にはオーバーフロー液槽の体積をオーバーフロー液量の２倍以上とし、かつ、オーバーフロー液槽を底部に向かって漸増する断面積を有するものにすることが記載されている。しかし、この技術も、オーバーフロー液槽に囲繞された「塗工槽自体」の改善に関するものではない。

本発明は、液ダレを発生させない粘度域において、規定膜厚を得るため浸漬速度を低くせざるを得ず塗膜形成に長時間を要していた問題点を、浸漬速度を高くして均一な塗膜を得ることにより、電子写真感光体、特に電子写真有機感光体の生産性を大きく向上させることを目的としたものである。

上記の課題に鑑み、本発明者らは高粘度液においても液ダレを発生させず浸漬速度を高くする手段を検討した結果、塗工槽上部をテーパー形状とし、オーバーフロー面の内径と、ワーク（被塗工処理物）としての電子写真円筒状基体の外径との距離の差を一定以下とすることで、浸漬速度を高くして均一な塗膜を得ることができることを見出した。
すなわち本発明は、
（１）「電子写真感光体用円筒状基体を塗布液に浸漬させて感光体形成用塗工層を塗布形成する塗布工程を含む電子写真感光体の製造方法であって、該塗工層形成工程で用いられる塗工手段は、塗工液で満たされる塗工槽と、該塗工槽外周に設けられたオーバーフロー槽と、前記塗工槽の上縁から前記オーバーフロー槽に溢出した塗布液を再度該塗工槽内に循環させるための塗工液循環手段とを有し、該塗工槽は、塗工槽本体と、該塗工槽本体からオーバーフロー面に向かって小径になるテーパー構造部とを有するものであり、前記円筒状基体の外径ｄ（ｍｍ）と前記テーパー構造部の先端部である塗工槽内径のオーバーフロー面の面積と等しい面積を有する円の直径Ｄ（ｍｍ）との差Ｄ−ｄが４ｍｍ以下になる条件で浸漬塗工を行うことを特徴とする電子写真感光体の製造方法。」に係るものである。
また本発明は、以下のような「電子写真感光体の製造方法」、「電子写真感光体の製造装置」、「電子写真感光体」を包含する。
（２）「前記テーパー構造部のテーパー形状が水平方向に対し３５度〜６０度であることを特徴とする前記（１）項に記載の電子写真感光体の製造方法。」
（３）「前記塗工液循環手段内にエアダンパーが設置されていることを特徴とする前記（１）項又は（２）項に記載の電子写真感光体の製造方法。」
（４）「前記円筒状基体の外径ｄ（ｍｍ）と流量Ｌ（Ｌ）の関係が、０．０５≦Ｌ／ｄ≦０．５の関係を満たすことを特徴とする前記（１）項乃至（３）項のいずれかに記載の電子写真感光体の製造方法。」
（５）「塗工液で満たされる塗工槽と、該塗工槽外周に設けられたオーバーフロー槽と、前記塗工槽の上縁から前記オーバーフロー槽に溢出した塗工液を再度該塗工槽内に循環させるための塗工液循環手段と、該塗工液循環手段に設けられた塗工液貯留手段と、前記塗工槽に電子写真感光体用円筒状基体を浸漬して感光体形成用塗工層を塗布形成した後、該基体を塗工槽上に引上げる浸漬手段とを有し、前記塗工槽は、塗工槽本体と、該塗工槽本体からオーバーフロー面に向かって小径になるテーパー構造部とを有するものであり、前記円筒状基体の外径ｄ（ｍｍ）と前記テーパー構造部のテーパー形状先端部である塗工槽内径のオーバーフロー面の面積と等しい面積を有する円の直径Ｄ（ｍｍ）との差Ｄ−ｄが４ｍｍ以下になる条件で浸漬塗工が可能であることを特徴とする電子写真感光体に感光体形成用塗工層を塗布する電子写真感光体の製造装置。」
（６）「前記（１）項乃至（４）項のいずれかに記載の電子写真感光体の製造方法又は前記（５）項に記載の製造装置を用いて製造されたことを特徴とする電子写真感光体。」

本発明により、従来の浸漬塗布では実現できなかった高粘度での短時間塗布が可能となり、高品質な感光体を高い生産性で作製することが可能となる。
即ち、液ダレは、塗工時、特に塗工後基体を引上げた際、塗工液が基体の上部表面から下方向にタレる（移動する）結果、塗工膜の厚さが上部で薄く下部では厚くなるという不均一厚を生じるものであって、充分な膜厚を得るため塗工量を多くすれば、より顕著になり勝ちであるが、本発明によれば、高粘度液においても液ダレを発生させず浸漬速度を高くする手段を検討した結果、塗工槽上部をテーパー形状とし、オーバーフロー面の内径と、ワーク（被塗工処理物）としての電子写真円筒状基体の外径との距離の差を一定以下とすることで、浸漬速度を高くして均一な塗膜を得ることができるという優れた効果が発揮される。

本発明を実施するための浸漬塗工装置の一例の概略図である。 本発明におけるオーバーフロー面の内径（Ｄ）と、ワーク（被塗工処理物）としての電子写真円筒状基体の外径（ｄ）との距離の差を説明するための概要図である。

以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明を実施するための浸漬塗工装置の一例の概略図であって、この浸漬塗工装置は、被塗布物（１）を浸漬塗工するためのテーパー構造部（２）と塗工槽本体（３ａ）からなる塗工槽（３）、オーバーフロー槽（４）、塗工液循環手段を構成する配管（５）、（７）、（９）、（１１）、（１３）及びポンプ（８）、該塗工液循環手段に設けられた塗工液貯溜槽（６）、エアダンパー（１０）、フィルタ（１２）、及び被塗工物（１）をその上部で支持する図示していない昇降装置（浸漬、引上げ手段）からなっており、貯溜槽（６）からポンプ（８）により塗工槽（３）へ送液しオーバーフローが貯溜槽（６）へ戻る循環系が構成されている。

ここで、ポンプ（８）はダイヤフラムポンプ、容積式ポンプ、スネークポンプ等が適用できる。また配管経路内には、脈動抑制のためエアダンパー（１０）を設置することにより、循環液の定量性が向上し結果塗膜均一な塗膜が形成される。フィルタ（１２）は、塗工液内の異物除去を目的に設置されている。

この装置例の場合、円筒状の被塗布物（１）は、浸漬時（昇降装置の降下時）に円筒内部の空洞に塗工液が侵入して内壁を塗工しないように、円筒底部がプラグされており、したがって、円筒状の被塗布物（１）が降下して塗工槽（３）中に進入する際にはその進入体積の分だけ塗工液が塗工槽（３）から移動、排斥されることになる。被塗布物（１）の進入に伴う塗工槽（３）中での塗工液レベルの移動速度は、塗工槽本体（３ａ）ではより遅く、テーパー構造部（２）でより速い（つまり加速される）」ことになるが、一方、被塗布物（１）の引上げ時には、テーパー構造部（２）での塗工液の移動方向と被塗布物（１）の移動方向が交流関係になり、結果的に、顕著な液ダレの原因となる過剰量の塗工液のそぎ落とし作用を齎らす結果、本発明における浸漬速度を高くすることができ、かつ、液ダレが減少するのかも知れないとも思われる。

上記のように、前記（１）項に記載の電子写真感光体の製造方法においては、オーバーフロー面の内外径が塗工槽本体からオーバーフロー面に向かって小径になるテーパー構造を有し、かつ円筒状基体の外径ｄ（ｍｍ）と前記テーパー形状先端部である塗工槽内径のオーバーフロー面の面積と等しい面積を有する円の直径Ｄ（ｍｍ）との差Ｄ−ｄが４ｍｍ以下になる条件で浸漬塗工を行うことを特徴部分として包含するが、ギャップＤ−ｄが４ｍｍを超えると、液付着点での分離方向の流速が十分に得られず、塗工速度を速める効果が得られない。

また、本発明は、上記のように、前記テーパー形状が水平方向に対し３５度〜６０度であることを更なる特徴部分として包含するものでもあるが、テーパー角度は４５〜５５度であることがさらに好ましく、３５度以下では塗工槽内での液の流量変化が大きくなり循環均一性が損なわれてしまい、６０度以上ではオーバーフロー時にテーパー先端で瞬間的に淀みとなり、循環均一性が低下する。

さらに、本発明は、上記のように、前記循環機構内にエアダンパーが設置されていることを更なる特徴部分として包含するものでもあるが、エアダンパーにより、ポンプ等循環機構内で発生する脈動を抑制することにより、安定した循環送液が可能となる。

さらにまた、本発明は、上記のように、円筒状基体の外径ｄ（ｍｍ）と前記循環機構によって供給される流量Ｌ（Ｌ）の関係が、０．０５≦Ｌ／ｄ≦０．５の関係を満たすことを特徴部分として包含するものでもあるが、前記Ｌ／ｄの値が０．０５未満では基体の外径に関係なく十分な分離方向の流速が得られず、０．５を超えるとオーバーフロー時にテーパー先端で瞬間的に淀みとなり、循環均一性が低下する。

電子写真感光体例えばＯＰＣ感光体製造のための塗工液には、ＣＧＬ形成用塗工液、ＣＴＬ形成用塗工液、単一ＯＰＣ感光層形成用塗工液をはじめ、ＵＬ層形成用塗工液、表面保護層形成用塗工液等各種のものがあり得るが、これら塗工液は、一般的に、液媒体中に含まれる材料として、結着樹脂等の溶解性材料、フィラーや光電性顔料結晶粒子等の粒子状懸濁材料（ＳＳ）、樹脂エマルジョン等の乳濁材料など各種形態の材料を含有し得る。したがって、塗工槽中で淀み部分が生じると不均一な塗工膜形成の要因となり得るが、本発明の電子写真感光体の製造方法及び製造装置によれば、これを回避又は少なくとも軽減することができる。
また、電子写真感光体の当該製造技術においては、相対的に高粘度のものについて好適に用いることができるが、無論、低粘度の塗工液の場合にも適用される。

本発明の効果をいっそう明瞭ならしめるため、実施例を挙げて更に具体的に説明するが、これらは本発明の一態様にすぎず、これらに本発明の技術的範囲は限定されない。各例中の「部」は別段の断りないかぎり、「質料部」を表わす。

〔実施例１〕
外径６０ｍｍのアルミニウム基体上に下記組成の中間層用塗工液を用いて塗布後、１３０℃／２０分間乾燥を行ない、約３．５μｍの中間層を形成した。続いて下記組成の電荷発生層用塗工液を用いて塗布後、１３０℃／２０分間乾燥を行ない、約０．２μｍの電荷発生層を形成した。さらに、下記組成の電荷輸送層用塗工液を用いて塗布後、１３０℃／２０分間乾燥を行ない、約３０μｍの電荷輸送層を形成した。

（中間層用塗工液）
酸化チタンＣＲ−ＥＬ（石原産業社製）： ５０部
アルキッド樹脂ベッコライトＭ６４０１−５０： １５部
（固形分５０重量％、大日本インキ化学工業社製）
メラミン樹脂Ｌ−１４５−６０： ８部
（固形分６０重量％、大日本インキ化学工業社製）
２−ブタノン： １２０部

（電荷発生層用塗工液）
下記構造式の非対称ビスアゾ顔料： ２．５部
ポリビニルブチラール（「ＸＹＨＬ」ＵＣＣ製）： ０．５部
メチルエチルケトン： １１０部
シクロヘキサノン： ２６０部

（電荷輸送層用塗工液）
ポリカーボネートＺポリカ（帝人化成社製）： １０部
下記構造式で示される電荷輸送性化合物： ７部
テトラヒドロフラン： ８０部
シリコーンオイル： ０．００２部
（ＫＦ５０−１００ｃｓ、信越化学工業社製）
このＣＴＬ塗工液の粘度は、３５０ｃｐ（２５℃）であった。

電化輸送層形成においては、下記条件にて規定膜厚を得るための塗工速度にて実施した。
・オーバーフロー形状：テーパー５０度
・テーパー形状先端部塗工槽内径円の直径Ｄ：６３ｍｍ
・基体外径ｄ−上記Ｄ：３ｍｍ
・ダンパー有無：あり
・液循環流量：２０Ｌ／ｍｉｎ

〔実施例２〕
中間層、電荷発生層は実施例１と同様に形成し、電荷輸送層においては下記条件にて実施例１と同様に作製した。
・オーバーフロー形状：テーパー４０度
・テーパー形状先端部塗工槽内径円の直径Ｄ：６２ｍｍ
・基体外径ｄ−上記Ｄ：２ｍｍ
・ダンパー有無：あり
・液循環流量：５Ｌ／ｍｉｎ

〔実施例３〕
中間層、電荷発生層は実施例１と同様に形成し、電荷輸送層においては下記条件にて実施例１と同様に作製した。
・オーバーフロー形状：テーパー６０度
・テーパー形状先端部塗工槽内径円の直径Ｄ：６４ｍｍ
・基体外径ｄ−上記Ｄ：４ｍｍ
・ダンパー有無：あり
・液循環流量：２５Ｌ／ｍｉｎ

〔実施例４〕
中間層、電荷発生層は実施例１と同様に形成し、電荷輸送層においては下記条件にて実施例１と同様に作製した。
・オーバーフロー形状：テーパー５０度
・テーパー形状先端部塗工槽内径円の直径Ｄ：６３．５ｍｍ
・基体外径ｄ−上記Ｄ：３．５ｍｍ
・ダンパー有無：あり
・液循環流量：２０Ｌ／ｍｉｎ

〔比較例１〕
中間層、電荷発生層は実施例１と同様に形成し、電荷輸送層においては下記条件にて実施例１と同様に作製した。
・オーバーフロー形状：テーパーなし
・テーパー形状先端部塗工槽内径円の直径Ｄ：６６ｍｍ
・基体外径ｄ−上記Ｄ：６ｍｍ
・ダンパー有無：なし
・液循環流量：２０Ｌ／ｍｉｎ

作製したサンプルそれぞれにおいて、規定膜厚を得るための塗工速度及び膜表面評価結果は下記表のとおりとなり、本発明により塗工速度を向上できることが確認された。
この場合、渦電流式膜厚計にて円周方向３０度ごと、長手方向１０ｍｍごとの膜厚測定を実施し、その全測定点のＭＡＸ−ＭＩＮが２．５μｍ以下を良、２．５μｍを越える場合を可とした。

特開平９−３０４９４９号公報 特許第４５６８６７４号公報 特許第４１３７３９８号公報

Claims (3)

1. 電子写真感光体用円筒状基体を塗布液に浸漬させて有機感光体形成用塗工層を塗布形成する塗布工程を含む電子写真感光体の製造方法であって、
   該塗工層形成工程で用いられる塗工手段は、塗工液で満たされる塗工槽と、該塗工槽外周に設けられたオーバーフロー槽と、前記塗工槽の上縁から前記オーバーフロー槽に溢出した塗布液を再度該塗工槽内に循環させるための塗工液循環手段とを有し、
   該塗工槽は、塗工槽本体と該塗工槽本体からオーバーフロー面に向かって小径になるテーパー構造部とを有するものであって、該テーパーの角度が水平方向に対して３５度〜６０度であり、
   前記円筒状基体の外径ｄ（ｍｍ）と前記テーパー構造部の先端部である塗工槽内径のオーバーフロー面の面積と等しい面積を有する円の直径Ｄ（ｍｍ）との差Ｄ−ｄが２ｍｍ以上４ｍｍ以下になる条件、及び
   前記円筒状基体の前記外径ｄ（ｍｍ）と前記塗工液の流量Ｌ（Ｌ／ｍｉｎ）の関係が、０．０５≦Ｌ／ｄ≦０．５の関係を満たす条件で浸漬塗工を行うことを特徴とする電子写真感光体の製造方法。
2. 前記塗工液循環手段内にエアダンパーが設置されていることを特徴とする請求項１に記載の電子写真感光体の製造方法。
3. 塗工液で満たされる塗工槽と、該塗工槽外周に設けられたオーバーフロー槽と、前記塗工槽の上縁から前記オーバーフロー槽に溢出した塗工液を再度該塗工槽内に循環させるための塗工液循環手段と、該塗工液循環手段に設けられた塗工液貯留手段と、前記塗工槽に電子写真感光体用円筒状基体を浸漬して有機感光体形成用塗工層を塗布形成した後、該基体を塗工槽上に引上げる浸漬手段とを有し、
   前記塗工槽は、塗工槽本体と、該塗工槽本体からオーバーフロー面に向かって小径になるテーパー構造部とを有するものであって、該テーパーの角度が水平方向に対して３５度〜６０度であり、
   前記円筒状基体の外径ｄ（ｍｍ）と前記テーパー構造部のテーパー形状先端部である塗工槽内径のオーバーフロー面の面積と等しい面積を有する円の直径Ｄ（ｍｍ）との差Ｄ−ｄが２ｍｍ以上４ｍｍ以下になる条件、及び、
   前記円筒状基体の前記外径ｄ（ｍｍ）と前記塗工液の流量Ｌ（Ｌ／ｍｉｎ）の関係が、０．０５≦Ｌ／ｄ≦０．５の関係を満たす条件で浸漬塗工が可能であることを特徴とする電子写真感光体に有機感光体形成用塗工層を塗布する電子写真感光体の製造装置。

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