(57)【要約】【課題】  本発明により、高周波誘導加熱を用いて長さが異なる複数種の金属性のシリンダードラムを加熱する際、容易な段取り替えで渦電流の局部集中を防止でき、温度ムラの幅を１０℃程度におさえることができる。【解決手段】  本発明は高周波誘導加熱を用いて金属性のシリンダードラムを加熱する方法に関するものであり、詳しくは筒状の電子写真感光体用支持体、及び筒状の電子写真感光体を加熱する方法に関するもので、更に詳しくは高周波誘導加熱におけるシリンダー長さ違い対応段取り方法に関するものである。この発明では、感光ドラム支持体に支持体と同じ材質、同じ外径の治具を取付け、治具の軸方向長さと感光ドラム支持体長さの合計が、高周波誘導コイルの高周波電流発生有効範囲長さと同じになるようにし、渦電流の局部集中による温度ムラを防止した。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電磁誘導加熱装置で金属製の円筒体を外部より加熱する方法であって、該円筒体の上端部分及び下端部分の外周を、単線のコイルを用いて半円周状にそれぞれ１８０度以内で囲み、これら上下一対の半円周状コイルを該支持体長手方向の軸に平行に対向するように繋いだ高周波電磁誘導コイルを用いて、該円筒体を加熱する際に、該円筒体の端部に長さ調整用部材を挿入し、該円筒体と挿入された長さ調製用部材をあわせた長さが該コイルの長手方向の寸法と同一或いは長くなるようにすることを特徴とする金属製円筒体の高周波誘導加熱方法。
【請求項２】
前記長さ調整用部材の挿入場所が、該支持体の軸方向取付け基準面の反対側である請求項１記載の高周波誘導加熱方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の高周波誘導加熱方法を用いて電子写真感光体用支持体を加熱することを特徴とする電子写真感光体用支持体の加熱方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の高周波誘導加熱方法を用いて電子写真感光体を加熱することを特徴とする電子写真感光体の加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高周波誘導加熱を用いて金属性のシリンダードラムを加熱する方法に関するものであり、詳しくは筒状の電子写真感光体用支持体、及び筒状の電子写真感光体を加熱する方法に関するもので、更に詳しくは高周波誘導加熱におけるシリンダー長さ違い対応段取り方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明で言う金属製のシリンダードラムとは、電子写真感光体用支持体に係るものである。また本発明で言う電子写真感光体とは、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。
【０００３】
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円筒形金属製シリンダーを用いる場合、該シリンダーの表面に有機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、ローラー等の塗布手段を用いてコーティングを行い、これを加熱することにより塗膜を乾燥、及び若しくは硬化させることで感光層のコーティング膜を有する電子写真感光体部材を得る方法が一般的である。
【０００４】
上記製造方法のうち塗膜を乾燥、及び若しくは硬化させる加熱方法として熱風加熱乾燥法や、電磁誘導加熱の原理を用いた加熱方法が知られている（特許文献１、２等）。しかし、特許文献１で開示されたシリンダー内面から熱風を噴出して内部加熱を行う方法は、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−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、信頼性の低下をもたらすものであった。また特許文献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の定位置で精度良く上下させねばならず、やはり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１】特開平１０−２３９８６８号公報
【特許文献２】特開平９−１１４１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明者らは、電子写真感光体やその基体の加熱方法として、高周波誘導加熱の原理を用いる方法に着目した。この方法は、詳しくは、図１で示すように、ループ状の輪に囲まれるような鞍形状をした高周波誘導加熱用のコイルを、電子写真感光体ドラム支持体の半周を囲む形で配置し、その鞍形状コイルに高周波電流を流し、支持体を回転させながら高周波誘導加熱することで感光層塗膜を乾燥・硬化させる方法である。この方法によれば、一般的な熱風乾燥方法に比べ、塗膜は支持体側から加熱されるために蒸発した溶剤は表面から抜け易く、更に熱風の偏向流れによる乾燥ムラ等の弊害も起こらない。また設定温度までの到達速さ、温度ムラの少なさ等、高周波誘導加熱方法は熱風乾燥方法に比べ優れている部分が多くある。以上のように、ループ状の鞍形コイルを用いた高周波誘導加熱による電子写真感光体の加熱方法は、安価で簡素、しかも品質に優れた乾燥・硬化装置を実現することができる。しかしいっぽう、工夫すべき事柄として、感光ドラム支持体の軸方向長さと、高周波誘導コイル高さ方向の高周波電流発生有効範囲を、製品によりその都度精密にそろえる必要がある。以下、その理由を説明する。
【０００６】
図１はループ状の鞍形コイルを用いた高周波誘導加熱による、筒状金属性支持体の加熱方法の例である。図１で表したように高周波誘導加熱用のループ状の鞍形コイルを、塗工した直後の電子写真用感光体支持体の半周を囲む形で配置し、コイルに高周波電流を流し、支持体を回転させながら高周波誘導加熱すると、感光層塗膜を乾燥・硬化することができる。ここで支持体の軸方向長さは、高周波誘導コイルの高さ方向において高周波電流発生有効範囲と同一でなければならない。理由は、図６で表すように筒状金属性支持体端部が、高周波誘導コイルの電流発生範囲内側にあることで、筒状金属端部に渦電流が集中作用してしまうからである。この渦電流の集中作用は、ループ状鞍型高周波誘導コイルの有効長さに比べ、軸方向に長い金属基体からなる支持体を加熱すると、支持体の中央部温度と支持体の端部との温度ムラが著しく異なる結果になってしまう。また、支持体が誘導コイルより長すぎると、はみ出した支持体部分は渦電流が作用せず、温度が上昇していかない。
【０００７】
いっぽう、良好な品質の電子写真用感光体を得るための感光層塗膜の乾燥・硬化温度条件は、その温度ムラ範囲を極力少なく押えることが必須であり、支持体の加熱温度ムラが大きい場合は、求められる感光層塗膜の乾燥・硬化温度条件から大幅に逸脱してしまうことになる。
【０００８】
しかし、電子写真用の感光体ドラムは、その画像形成装置により感光体ドラム製品の長さは様々である。この課題の一般的な対策として、長さ違いドラムそれぞれ専用の高周波誘導コイルを用意し、交換して使う方法がある。
【０００９】
しかし、
感光ドラム支持体の軸方向長さと、高周波誘導コイル高さ方向の高周波電流発生有効範囲長さを、製品によりその都度そろえるのは、乾燥・硬化装置の段取り替え、即ち誘導コイルの載せ替え、誘導コイルと感光ドラム支持体の位置調整に時間が掛かり、製品の長さ違い対応段取りに難点があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明では、感光ドラム支持体に支持体と同じ材質、同じ外径の治具を取付け、治具の軸方向長さと感光ドラム支持体長さの合計が、高周波誘導コイルの高周波電流発生有効範囲長さと同じになるようにした。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように本発明によれば、容易な段取り替えで渦電流の局部集中を防止でき、ムラの幅を１０℃程度におさえることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
上記の目的を達成するため本発明では、支持体にアルミニウム製の円筒形シリンダーを用いた電子写真用感光体の製造方法のなかで、塗布された感光層及び表面保護層の加熱乾燥および硬化方法において、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、塗膜を加熱乾燥および硬化することを特徴とする方法を用いた。
【００１３】
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による加熱方法の原理を用いた。
【００１４】
次に、安価で簡素、しかも容易な段取り替えで製品の長さ違い対応可能な方法を具体的に説明する。まず図１に示されるように、シリンダーを一本の電磁誘導コイルでシリンダー外周を半円周状に１８０度以内で囲み、これを上下二対用意し、更に感光ドラム支持体長手方向の軸に平行に対向するよう繋いだ。このような鞍形状をしたコイルは「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。
【００１５】
このループ状コイルは、形状が支持体の外周半円周状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の加熱工程部で、加熱する支持体又はコイルを支持体の半径方向に摺動させることで、例えば図５に示される一本流しラインのように、支持体を連続してよどみなく搬送することが可能である。
【００１６】
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、支持体の外表面近傍まで、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、コイルと支持体の距離が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、コイルと支持体の距離は１０ｍｍ以下が好ましい。
【００１７】
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。
【００１８】
次に本発明の骨格を成す、長さ違い対応段取り方法について図１、図２、図３及び図４に基づいて説明する。
【００１９】
まず、図１のようにループ状コイルの高周波電流発生有効範囲の最大長さを、加熱対象である感光ドラム支持体の種類のうちで最も長いドラムに合わせる。次に実際に加熱する、軸方向長さがループ状コイルより短い感光ドラム支持体と同じ材質、同じ外径の長さ調整用部材を製作する。その際図２で示すように、調整用部材の軸方向長さと、加熱したい感光ドラム支持体長さの合計が、高周波誘導コイルの高周波電流発生有効範囲長さと同じになるようにする。製作した長さ調整部材を、図２で示すように金属基体から成る該支持体の端部に挿入し、該支持体と挿入された部材とを併せた長さが該コイルの長手方向の寸法と同一になるようにする。
【００２０】
その後該支持体を高周波誘導加熱し、温度分布の誤差が規定範囲内に収まっていることを確認する。以上の手順で長さ違い対応段取りは終了である。
【００２１】
次に長さ調整用部材の挿入場所について説明する。図６に表すような渦電流の局部集中を防ぐ意味では、長さ調整用部材の挿入場所は、図３で示すように該支持体の軸方向取付け基準面の反対側に挿入したほうが望ましい。図３の挿入位置であれば、部材と支持体の合計長さはコイルの有効長さより長くても差し支えない。
【００２２】
いっぽう、図２と図４で示すように長さ調整用部材を該支持体の軸方向取付け基準面に取り付けた場合、渦電流の局部集中を防ぐため、該支持体が高周波誘導コイルの高周波電流発生有効範囲の外に出ないようにする。以上、該支持体の取付け場所は、軸方向取付け基準面でも、或いはその反対側に挿入しても、いずれの場合でも原理的に同じであるが、ループ状コイルの汎用性を考慮すると、温度分布特性上では、図３のように長さ調整用部材の挿入場所を、感光ドラム支持体の軸方向取付け基準面の反対側に挿入したほうが好ましい。但し、きちんと寸法調整ができた後であれば、作業性が良いのは図２および図４の部材が下側にある形態のほうである。
（実施例）
【実施例１】
【００２３】
次に本発明の実施例を説明する。支持体を加熱させる装置を以下のように構成し、装置条件を設定した。
【００２４】
電磁誘導コイルは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５０ＫＨＺに設定した。コイルは、図１に示されるような「ループ状コイル」で高周波電流の発生有効長さ３７０ｍｍで製作した。
【００２５】
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、銅板と支持体シリンダー間の距離は１〜１０ｍｍの範囲で調整可能とし、本例では２ｍｍで実施した。図示しないが、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。支持体シリンダーは１００ＲＰＭで自転できるようにした。
【００２６】
支持体として外径がφ８４ｍｍ、長さ３７０ｍｍ、肉厚３．０ｍｍのアルミニウムシリンダーを用意した。実施例１では、支持体の軸方向長さと高周波誘導コイルの高周波電流発生有効範囲長さを同一にした。
【００２７】
以上の加熱装置、支持体を用いて加熱実験を実施した。図１は、高周波電磁誘導コイルによる加熱装置に配置されているシリンダーが、加熱されている状態の概念図である。この状態で、設定温度１５０℃で加熱した。温度測定は図９に示すようにシリンダー上、中、下の三箇所に貼り付けたサーモラベルを用いて測定した。結果は上が１５１℃、中が１５０℃、下が１４９℃で、温度ムラの幅は２℃だった。得られた加熱実験の結果を図１０に示す。
【実施例２】
【００２８】
実施例２では、支持体の軸方向長さが、高周波誘導コイルの高周波電流発生有効範囲長さより短い場合で、且つ支持体に支持体と同じ材質、同じ外径の治具を取付け、治具の軸方向長さと支持体長さの合計が、高周波誘導コイルの高周波電流発生有効範囲長さと同じになるようにした。治具は肉厚が異なる４種類を用意し、肉厚違いによる温度データを採った。
【００２９】
支持体として外径がφ８４ｍｍ、長さ３４０ｍｍ、肉厚３．０ｍｍのアルミニウムシリンダーを用意した。
【００３０】
次に長さ３０ｍｍで、外径がφ８４ｍｍ、肉厚がそれぞれ２１．０ｍｍ、２４．０ｍｍ、２７．０ｍｍ、及び３０．０ｍｍの４種類の肉厚違いアルミニウム製治具を用意し、長さ調整用部材とした。長さ調整用部材の挿入場所は図３で示される方法の、支持体軸方向取付け基準面の反対側である、支持体上部に挿入した。
【００３１】
上記の支持体と調整部材を実施例１と同様の加熱装置にセットし、加熱実験を各肉厚ごとに実施した。図３及び図７は、高周波電磁誘導コイルによる加熱装置に配置されているシリンダーが、加熱されている概念図である。この状態で、設定温度１５０℃で加熱した。温度測定は図１１に示した様にシリンダーの上、中、下の三箇所に貼り付けたサーモラベルを用いて測定した。実施例２の結果を図１２と表１に示す。図１２及び表１から明らかなように、肉厚２１ｍｍの調整用部材が良い結果を残した。
【００３２】
【表１】
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【実施例３】
【００３３】
実施例３では下記の要領で電子写真感光体を作製した。
【００３４】
支持体として外径がφ８４ｍｍ、長さ３４０ｍｍ、肉厚３．０ｍｍのアルミニウムシリンダーを用意した。これに浸漬塗布装置を用いて以下に示すような構成の層を順次積層塗布した。
【００３５】
（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。
【００３６】
（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。
【００３７】
（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。
【００３８】
（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。
【００３９】
塗布後は長さ調整部材として長さ３０ｍｍ、外径がφ８４ｍｍ、肉厚が２１．０ｍｍの治具を用意し、支持体の上部に組付けた。この状態で、実施例２と同様に設定温度１５０℃で加熱乾燥し、成膜した。上記の塗布及び乾燥硬化を４回繰り返し、４層で構成される感光層を形成した。そして４層目の電荷輸送層を加熱乾燥した際に、感光体シリンダーの表面温度を測定した。
【００４０】
温度測定方法は、本実施例では非接触式の赤外線温度計を用い、図１３に示した温度測定位置におけるシリンダー表面の温度分布を経時で測定した。念のため測定前に実施例１と２の測定で用いたサーモラベルと校正を試み、測定値の差がレンジで５℃の範囲内であることを確認した。その後シリンダーの上部、中部、下部を２０秒ごとに測定した。得られた加熱実験の結果を図１４と表２に示す。サーモラベルの測定値と比べ、非接触の赤外線温度計は被測定物表面の色や反射度の影響を受けやすく、測定値に若干のバラツキはあるが、許容範囲とした。図１４並びに表２から明らかなように、感光層を塗膜された状態でも良好な温度上昇カーブと温度分布を得ることができた。
【００４１】
【表２】
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【００４２】
（比較例１）
比較例１では、実施例２と同じ支持体を用い、調整用部材の取付け無しで高周波誘導加熱した。結果は、図６に示すように筒状金属性支持体の上端部が、高周波誘導コイルの電流発生範囲から３０ｍｍ下側にあることで、筒状金属端部に渦電流が集中作用してしまい、支持体の中央部温度が１５０℃の時に、支持体の端部はサーモラベルの測定上限１８０℃を超えてしまった。温度上昇カーブから推測すると２００℃に達している模様で、温度ムラが５０℃と好ましくない結果になった。得られた加熱実験の結果を図１５に示す。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】電磁誘導コイルで金属基体である支持体を加熱させる装置概念図
【図２】金属基体下部に長さ調整用部材を装着した概念図で長さの寸法記入
【図３】金属基体上部に長さ調整用部材を装着した概念図
【図４】金属基体下部に長さ調整用部材を装着した概念図
【図５】一本流しラインの概念図
【図６】渦電流が局部集中している概念図
【図７】加熱乾燥装置で、横から見た概念図
【図８】加熱乾燥装置で、上から見た概念図
【図９】実施例１に於けるドラムの温度測定位置を示す概略図
【図１０】実施例１に於けるドラム温度の測定結果を示すグラフ
【図１１】実施例２に於けるドラムの温度測定位置を示す概略図
【図１２】実施例２に於けるドラム温度の測定結果を示すグラフ
【図１３】実施例３に於けるドラム温度の測定位置を示す概略図
【図１４】実施例３に於けるドラム温度の測定結果を示すグラフ
【図１５】比較例１に於けるドラム温度の測定結果を示すグラフ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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