(57)【要約】【課題】電子写真感光体生産工程において、電子写真感光体の基体表面や塗膜厚さにばらつきが生じても、被加熱物の温度を正確に測定でき、均一な温度コントロールができる電子写真感光体の製造装置の提供。【解決手段】少なくとも基体表面に塗膜を形成する塗膜形成装置と、塗膜を形成された基体を加熱する加熱装置とを有する電子写真感光体の製造装置であって、前記加熱装置は、放射温度計により検知した温度と設定された制御指令温度とを比較し、その差に応じて加熱するものであり、前記塗膜を形成された基体の表面状態により、塗膜を形成された基体の放射率または制御指令温度を補正することを特徴とする電子写真感光体の製造装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも基体表面に塗膜を形成する塗膜形成装置と、塗膜を形成された基体を加熱する加熱装置とを有する電子写真感光体の製造装置であって、
前記加熱装置は、放射温度計により検知した温度と設定された制御指令温度とを比較し、その差に応じて加熱するものであり、前記塗膜を形成された基体の表面状態により、塗膜を形成された基体の放射率または制御指令温度を補正することを特徴とする電子写真感光体の製造装置。
【請求項２】
塗膜を形成された基体の放射率または制御指令温度の補正を塗膜厚さにより行う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装置。
【請求項３】
塗膜厚さを算出または測定し加熱装置にフィードバックさせて、塗膜を形成された基体の放射率または制御指令温度を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の電子写真感光体の製造装置。
【請求項４】
前記塗膜形成装置は、浸漬塗布により塗膜を形成するものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子写真感光体の製造装置。
【請求項５】
前記加熱装置は誘導加熱方式で加熱するものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電子写真感光体の製造装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の電子写真感光体の製造装置を用いることを特徴とする電子写真感光体の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれかに記載の電子写真感光体の製造装置で生産されたことを特徴とする電子写真感光体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真感光体の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置において用いられる電子写真感光体として、無公害性と高生産性といった利点から、光導電物質が広く利用されている。
これらの電子写真感光体は、電気的及び機械的特性の双方を満足するために電荷発生層と電荷輸送層を積層した機能分離型の電子写真感光体として利用される場合が多い。
【０００３】
前記電子写真感光体に要求される特性としては、適用されるプロセスに応じた感度や電気的特性、光学的特性等が挙げられるが、これらの特性を発現するにあたり電子写真感光体材料が有する特性を有効に発現しうる電子写真感光体膜の精度、すなわち、均一性・平滑性・クリーン度等が必須条件となる。
【０００４】
したがって、電子写真感光体が要求される前記特性を充たすための必要条件として、高精度な電子写真感光体膜が得られるような製造条件が重要な因子となる。
電子写真感光体の製造方法としては、例えば、支持体としてアルミニウム等の導電性円筒状基体を用いる場合、前記基体の表面に溶剤等を媒体とした電子写真感光体塗料を、浸漬・スプレー等の手段を用いて塗布し、これを加熱することにより塗膜を乾燥、及び／または硬化させることで感光層等の塗膜を有する電子写真感光体を得る方法が一般的である。
【０００５】
ここで、前記塗膜の加熱の方法としては、特許文献１の特開２００７−３０９５６９号公報に記載されているような、熱風加熱炉を用いるのが一般的である。熱風加熱炉は、メンテナンスが比較的簡単で、バッチ式・連続生産のいずれにも適応性が良いという長所を有する反面、次のような問題点がある。
【０００６】
第一に、塗膜の最表面側から加熱するために、塗膜の乾燥・硬化状態にムラが発生してしまう。この現象は、例えば、塗膜が表面側から先に硬化すると塗膜内部の溶剤が膜から抜け出ることができず、塗膜内部に気泡が発生する要因ともなる。
また、乾燥・硬化の初期には熱供給をなるべく緩やかにする方法により、表面側が先に硬化することを防止できるが、これでは生産効率を著しく損ねる。  
【０００７】
第二の問題点として、風が塗膜に直接当たることによる影響が挙げられる。例えば、風の塗膜面への吹付けにより膜表面の平滑性が損なわれる場合がある。さらに、風が乾燥炉内に微量に存在する塵・ホコリ等を舞い上げ、塵・ホコリ等を塗膜に吹付けてしまい、塗膜上に異物が発生してしまう可能性があるため、製造環境の要求はより厳しいものとなる。  
【０００８】
第三の問題点としては、空気を媒介として熱を供給する方式に起因する点であり、乾燥炉内に電子写真感光体の数量が増えるほど熱風の通り易い部分と通り難い部分ができ、乾燥炉内に温度ムラが発生し易く、また、空気を媒介とする加熱では加熱対象物の昇温速度が遅く、加熱効率が低い。
【０００９】
さらに最近では、高解像度な画像を得るために特に膜特性の最適化が望まれているが、多品種少量生産の要請があり、アルミ基体の径、長さ、肉厚等が多彩であるため、熱伝導による熱風加熱炉では均一な温度制御が従来よりも難しくなっている。
【００１０】
熱風乾燥炉に代えて、例えば、特許文献２の特開平９−１１４１１１号公報には、円筒状基体の外側に設けた螺旋状の電磁誘導コイルによる誘導加熱方法が提案されている。
誘導加熱によれば、基体自体が加熱されて塗膜が乾燥・硬化するため塗膜の表面側から乾燥することがなく、塗膜内部に気泡なども発生しない。また、空気を媒介として熱を供給する方式ではないため、温度ムラも発生しづらく、高効率な加熱・乾燥が実現できる。
【００１１】
特許文献３の特許４２９８４２３号公報には、電磁誘導コイルの内側両サイドに銅板を貼り合わせ、加熱効率を上げることが開示されている
【００１２】
また、電子写真感光体作製時の加熱において、基体温度を一定に制御することが多くの場合必要とされている。例えば、特許文献４の特開２００８−０９８１８９号公報では、ＩＨ調理器において披加熱物を直接温度測定することにより誘導加熱出力を調整し温度を狙いの温度にすること方法が提示されている。
特に電子写真感光体では、要求される電気的特性を満たすには、塗膜を適切な温度で、かつ適切な時間加熱することが必要になる。
【００１３】
基体自身を発熱させる誘導加熱方式では、基体自体の温度は、温度計で測定することで管理できる。
しかしながら、例えば、熱電対による測定方式は、測定原理そのものが誘導加熱装置による電磁場の影響を受けるため測定できず、他の接触温度計においても被測定物の温度となじむまで時間がかかり、短い時間での温度変化を測定できず、また、被測定物との接触によって製品を傷つけることがあるのに加え、塗膜自体の温度は測定できない。
【００１４】
そこで、誘導加熱での被加熱物の温度測定には、非接触式の放射温度計が一般的に使用されている。放射温度計を使用することにより、被測定物を傷つけることなく、短時間で測定が可能であり、また温度計表面をシールドすることにより電磁場の影響を受けず被測定物の温度を測定することが可能である。
【００１５】
特許文献５の特開２００６−２５５６７９号公報には、被加熱物の温度を均一に制御するために、非接触温度計で被加熱物の温度を測定し、該温度測定結果による加熱出力を制御することが開示されている。
【００１６】
特許文献６の特開２０１２−１０８１８７号公報には、複数の円筒状導電性基体を同時に加熱する際、前記複数の円筒状導電性基体群の外側に誘導加熱手段を設け、円筒状導電性基体を回転させながら加熱し、エアーを供給する電子写真感光体の製造方法において、誘導加熱手段が有するコイルのピッチ間に配置された非接触温度計で円筒状導電性基体の温度を測定することが記載されている。
しかし、放射温度計において放射率補正を行っても、塗膜の状態によって均一な加熱ができない場合があった。
【００１７】
すなわち、放射温度計の測定原理は、被測定物から放射される赤外線量の大きさを温度に変換して温度を間接的に測定する方式である。放出される赤外線量は同一の温度であっても物体によって異なり、一般的に赤外線量の放射のしやすさは放射率と呼ばれ、温度測定の際には放射率の補正が行われる。
しかし、同一種の電子写真感光体であっても、電子写真感光体生産工程内では、基体切削による表面粗さバラツキや、塗膜形成工程での塗膜厚みのバラツキが発生することがあり、塗膜厚さによって基体からの影響が異なること等により、一定の放射率補正では均一に加熱することが困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、電子写真感光体生産工程において、電子写真感光体の基体表面や塗膜厚さにばらつきが生じても、被加熱物の温度を正確に測定でき、均一な温度コントロールができる電子写真感光体の製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者らは、塗膜を形成された基体の表面状態により、塗膜を形成された基体の放射率または制御指令温度を補正することで均一な温度コントロールを実施できることを見い出し本発明を完成するに至った。
すなわち、上記課題は、本発明の（１）〜（７）によって解決される。
（１）「少なくとも基体表面に塗膜を形成する塗膜形成装置と、塗膜を形成された基体を加熱する加熱装置とを有する電子写真感光体の製造装置であって、
前記加熱装置は、放射温度計により検知した温度と設定された制御指令温度とを比較し、その差に応じて加熱するものであり、前記塗膜を形成された基体の表面状態により、塗膜を形成された基体の放射率または制御指令温度を補正することを特徴とする電子写真感光体の製造装置」、
（２）「塗膜を形成された基体の放射率または制御指令温度の補正を塗膜厚さにより行うことを特徴とする前記第（１）項に記載の電子写真感光体の製造装置」、
（３）「塗膜厚さを算出または測定し加熱装置にフィードバックさせて、塗膜を形成された基体の放射率または制御指令温度を補正することを特徴とする前記第（１）項または前記第（２）項に記載の電子写真感光体の製造装置」、
（４）「前記塗膜形成装置は、浸漬塗布により塗膜を形成するものであることを特徴とする前記第（１）項乃至第（３）項のいずれかに記載の電子写真感光体の製造装置」、
（５）「前記加熱装置は誘導加熱方式で加熱するものであることを特徴とする前記第（１項乃至第（４）項のいずれかに記載の電子写真感光体の製造装置」、
（６）「前記第（１）項乃至第（５）項のいずれかに記載の電子写真感光体の製造装置を用いることを特徴とする電子写真感光体の製造方法」、
（７）「前記第（１）項乃至第（５）項のいずれかに記載の電子写真感光体の製造装置で生産されたことを特徴とする電子写真感光体」。
【発明の効果】
【００２０】
以下の詳細かつ具体的な発明から明らかなように、表面状態が異なり、放射率が異なる基体であっても、均一な温度にコントロールできる。
すなわち、本発明により、基体の塗膜状態により、放射率又は制御指令温度を補正することで、塗膜を形成された基体の表面状態にバラツキが生じても、正確に被加熱体の温度を把握することができ、均一な温度で加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明で用いる浸漬塗布装置の一例を示す図である。
【図２】本発明で用いる誘導加熱装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の電子写真感光体の製造装置は、基体表面に塗膜を形成する塗膜形成装置と、塗膜を形成された基体を加熱装置とを有し、前記加熱装置は、放射温度計により検知した温度と予め設定された制御指令温度とを比較し、その差に応じて加熱するものであり、前記塗膜を形成された基体の表面状態により、塗膜を形成された基体の放射率または制御指令温度を補正するものである。
【００２３】
＜塗膜形成装置＞
本発明の塗膜形成装置は、浸漬塗工、スプレー塗工、インクジェット方式、各種ロールコーター、バーコーター、ダイコーター、スライドコーター等を塗布液特性に合わせて選択することができる。中でも、少ない情報から高精度で塗膜の状態を把握できる浸漬塗工であることが好ましい。
【００２４】
図１に本発明に使用できる浸漬塗工による塗膜形成装置の一例を示す。
導電性基体上に顔料を含む塗工液を浸漬塗布する塗工槽６と、該顔料を含む塗工液を収容する、撹拌手段と温度調整手段を具備するストレージタンク５と、該ストレージタンク５から塗工槽６へ塗工液を供給する塗工液送液パイプと、該塗工液送液パイプの経路に塗工液を送液する循環ポンプ４と、塗工槽６からオーバーフローした塗工液をストレージタンクに戻す戻り液輸送パイプとを有する。前記塗工槽６には、図示しないが、基体を把持し基体を塗工液中に浸漬する装置が設けられる。
【００２５】
前記戻り液輸送パイプには、粘度計１、コリオリ式流量計３、表面張力計２を設けることが好ましい。前記計測器は塗工液の状態管理に用いられていることが多く、塗膜厚さを得るために新たな計測器を設けることなく、基体表面の塗膜状態を把握することができる。前記情報を後述する加熱装置に送り、フィードバックさせることで放射率または制御指令温度の自動補正が可能となる。
【００２６】
（塗膜厚さの算出方法）
塗膜厚さの算出方法について説明する。塗膜厚みの算出方法は、塗膜厚みを高精度で得られれば特に制限はなく、光干渉方式や変位計による差分測定方式等を用いることができるが、浸漬塗布においては下記（１）式により塗膜厚さを算出できる。
【００２７】
【数１】
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（ただし、（１）式中、Ｈは膜厚、μは粘性係数、σは表面張力、ρは密度、νは引き上げ速度、ｇは重力加速度を表す。）
【００２８】
塗膜厚さによる塗膜を形成された基体の放射率補正、または、誘導加熱時の制御指令温度の補正は、一つの基体内において任意の複数ポイントの塗膜厚さを求めることが好ましい。複数ポイントの塗膜厚さを求めることで、一つの基体内でのバラツキに応じて加熱できる。基体を任意の間隔で区切って測定し、その各区間に対して１の放射率補正又は制御指令温度を設定することもできるが、要求される温度均一性に応じて間隔を短くすることが好ましい。
【００２９】
＜加熱装置＞
本発明の加熱装置は、熱風乾燥、抵抗加熱、赤外線加熱、マイクロ波加熱、誘導加熱等従来公知の加熱方法を用いることができる。中でも、塵・ホコリ等の吹付けがなく、効率よく乾燥時間が短く均一に加熱でき、コイルを分割することで、１つの基体内でも加熱を調節できる誘導加熱方式であることが好ましい。
【００３０】
誘導加熱装置としては、電源たる加熱コントローラと高周波を発生させる共振器及びコイルを備えていればよく、出力や共振周波数、共振方式およびコイル構成等の制限は受けない。ただしコイルについては被測定物の温度を測定するため、放射温度計の測定視野範囲が確保されることが必要である。例えば基体全長に渡って極めてコイルピッチが狭く、測定視野範囲を遮るようなヘリカル状コイル等の場合、放射温度計による基体温度測定そのものが不可能なため、本発明の適応外となる。
【００３１】
図２に、本発明に使用できる加熱装置の一例を示す。
加熱装置５は、高周波誘導加熱コイル２、誘導加熱コントローラ４、及び放射温度計３を有し、基体１は、その中心線と前記高周波誘導加熱コイル２の中心線とがほぼ重なるように配置され、前記放射温度計３は、基体の塗膜の塗布面に対向し前記高周波誘導加熱コイル２のピッチ間に配置されてなる。
【００３２】
前記放射温度計としては、赤外線放射量を温度変換して測定する非接触式測定であればよく、スポット径数ｍｍ〜数十ｍｍの放射温度計、センサ及び同一原理を用いたサーモグラフィ等も適応できる。温度データから誘導加熱装置の出力をコントロールするため、アナログ出力やシリアル出力等の外部出力機能を有していることが好ましい。
また、前記塗膜状態に対応する被加熱体の放射率等を入力する機能を有することが好ましい。入力機能を有することで被加熱体の放射率が補正され、被加熱体の正確な温度を検知することができる。
【００３３】
放射温度計での測定距離としては近距離であるほど温度測定精度が高いため、３００ｍｍ以下が好ましく、２００ｍｍ以下に温度測定機構を設置することがさらに好ましい。
コイル構成によっては、電磁波の影響防止のため５０ｍｍ以上とするか、または必要に応じてシールドを設置することが好ましい。
【００３４】
誘導加熱コントローラ４は、放射温度計により検知した温度と予め設定された制御指令温度とを比較し、その差に応じて加熱を行う。
ここで、制御指令温度とは加熱装置が調節する目標温度であり、安定状態での放射温度計で測定される温度と実際の温度とが同じである場合は設定温度と同じであるが、放射温度計で測定される温度と実際の温度とが異なる場合は、その差分だけ設定温度とは異なるものである。
【００３５】
また、本発明の電子写真感光体の製造装置は、塗膜状態を記録する記録装置を有することが好ましい。記録装置を有することで、複数の表面状態の異なる塗膜を形成された基体を連続して各基体に応じた加熱が可能となるだけでなく、一つの基体内でのバラツキに応じた加熱が可能となる。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００３７】
［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を作製し、図１の浸漬塗布装置で塗布後、図２の誘導加熱装置において制御温度１６０℃で２００ｓｅｃ間加熱乾燥を行ない、３．５±０．５μｍの中間層が塗布された基体を３０本作製した。
塗膜厚みは下記（１）式による予測をおこない、設定温度（狙いの温度）に対し、誘導加熱の制御指令温度を表１のように補正し実施した。
【００３８】
（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
【００３９】
（浸漬塗布装置）
循環ポンプ：  花塚製作所製  ＭＦ２５
流量計：東京計装製  ＭＭＭ７３００Ｃ
粘度計：  セコニック製  ＦＶＭ７０Ａ
表面張力計：キーストンサイエンティフィック製  ＡｑｕａＰｉ  ｐｌｕｓ
【００４０】
（誘導加熱装置）
加熱コントローラー  ：アメリサーム製  ＥＡＳＹ  ＨＥＡＴ８３１０
コイル：外径φ８０、導管径φ１０、コイルピッチ４０ｍｍ、コイル巻数１０ｔｕｒｎのヘリカル状コイル
【００４１】
（塗膜厚さ算出方法）
浸漬塗布における塗膜厚さの算出は、式（１）により算出した。
【００４２】
【数２】
2015007728.tif 000004
Ｈ：膜厚
μ：粘性係数
σ：表面張力
ρ：密度
ν：引き上げ速度
ｇ：重力加速度
【００４３】
前記粘性係数μは、浸漬塗布が液を循環・オーバーフローさせて塗布することから、その循環装置内に液粘度調整のための、インライン粘度計によりデータとして取得した。
前記表面張力σは外部出力機能をもった表面張力計を循環装置内に配置しデータ取得した。
前記密度ρは循環装置内に設置したコリオリ式流量計により密度データを取得した。
以下の表１に、膜厚による制御指令温度一覧を表わす。
【００４４】
【表１】
2015007728.tif 000005
【００４５】
（評価方法）
放射温度計で検知された温度を基に誘導加熱により安定して定温制御されている被加熱体の実際温度を、測温抵抗体（チノー製  １ＮＲＺＮ１）で測定し、３０本の基体について狙いの温度（設定温度）との差を以下の基準で評価した。
良：  狙いの温度との差が±１℃未満
可：  狙いの温度との差は±１℃以上２℃未満
不可：狙いの温度±２℃以上
【００４６】
［実施例２］
塗膜厚みを渦電流式膜厚計でインライン測定して得た以外は、実施例１と同一に作製、制御指令温度補正を行い、評価した。
【００４７】
［実施例３］
塗布膜を下記の電荷輸送層に変更した以外は、実施例２と同一に作製、制御指令温度補正を行い、評価した。
【００４８】
（電荷輸送層用塗工液）
テトラヒドロフラン８３重量部に、ビスフェノールＡ型ポリカーボネート樹脂１０部、シリコーンオイル（ＫＦ−５０：信越化学工業社製）０．００２重量部を溶解した。これに下記構造式（２）の電荷輸送物質８重量部を加えて溶解させ、固形分が８重量％となるようシクロヘキサノンで稀釈し電荷輸送層塗布液を調製した。
【００４９】
【化１】
2015007728.tif 000006
【００５０】
（比較例１）
膜厚厚みデータによる制御指令温度補正を実施しない以外は、実施例１と同一に作製及び評価を実施した。
【００５１】
（比較例２）
膜厚厚みデータによる指令温度補正を実施しない以外は、実施例３と同一に作製及び評価を実施した。
以下の表２に、３０本の基体について評価した結果を表わす。
【００５２】
【表２】
2015007728.tif 000007
【符号の説明】
【００５３】
（図１について）
１：インライン粘度計
２：表面張力計
３：流量計
４：循環用ポンプ
５：ストレージタンク
６：塗工槽
（図２について）
１：被加熱物（電子写真感光体）
２：誘導加熱コイル
３：放射温度計
４：誘導加熱コントローラ
５：加熱装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５４】
【特許文献１】特開２００７−３０９５６９号公報
【特許文献２】特開平９−１１４１１１号公報
【特許文献３】特許４２９８４２３号公報
【特許文献４】特開２００８−０９８１８９号公報
【特許文献５】特開２００６−２５５６７９
【特許文献６】特開２０１２−１０８１８７号公報
【図１】
2015007728.tif 000008
【図２】
2015007728.tif 000009