(57)【要約】【課題】  立体形状物に対する電子線照射を効率良く、かつ、大量の不活性ガスを用いることなく行うことができる電子線照射装置及び電子線照射方法並びに該装置及び該方法により得られた電子写真感光体を提供する。【解決手段】  電子線を立体形状物に照射する際に用いる電子線照射装置に関して、電子線を発生する電子線発生手段、及び、立体形状物の周囲を囲んで該立体形状物周囲の酸素濃度を１％以下に維持する気体組成維持手段、及び、該立体形状物が該電子線の照射域に入り、また、脱するように、該立体形状物を囲む該気体組成維持手段を移動させる搬送手段からなることを特徴とする電子線照射装置、電子線照射方法及び電子写真感光体である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を立体形状物に照射する際に用いる電子線照射装置に関して、電子線を発生する電子線発生手段、及び、立体形状物の周囲を囲んで該立体形状物周囲の酸素濃度を１％以下に維持する気体組成維持手段、及び、該立体形状物が該電子線の照射域に入り、また、脱するように、該立体形状物を囲む該気体組成維持手段を移動させる搬送手段からなることを特徴とする電子線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子線照射による処理装置に関し、特には被処理物が立体形状を有する場合に効率的かつ低コストに処理可能な電子線照射装置及び電子線照射方法並びに該装置及び該方法により得られた電子写真感光体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、樹脂やゴム等の硬化・架橋、飲料容器や医療用具の滅菌等に関して、電子線が広く利用されている。従来、硬化・架橋、及び滅菌等の処理に対しては、古くから加熱処理が行われているが、加熱には次の欠点がある。すなわち、第一に処理に長い時間がかかること、第二にエネルギーの消費量が大きいこと、第三に対象物が熱劣化する場合は使用できないこと、第四に対象物が溶剤を含む場合、発火に注意を要すること、等の欠点が挙げられる。樹脂等の硬化・架橋処理に関しては、上述した欠点が改善された方法としてＵＶ照射が挙げられる。ＵＶ照射による処理は、一般に処理時間が加熱処理に対して１／１０以下に短縮できる場合が多く、またエネルギー消費量も少なくて済む。更に、被処理物の熱劣化、発火等の懸念も少ない。但し、ＵＶ照射における特有の問題点として、反応開始剤を必要とする点が挙げられる。反応開始剤の使用はコストアップの要因になるばかりでなく、製品の用途によっては反応開始剤を被処理物に混入することが不可能な場合もあり対象物が制限される。更に、ＵＶ照射は、顔料など紫外線を透過しない材料が被処理物に含まれる場合には充分な照射が行えない。
【０００３】
一方、電子線照射処理においては、ＵＶ照射に見られる前記問題点はない。すなわち、反応開始剤を必要とせず、また、被処理物における光透過性は問わない。更に、処理時間やエネルギー消費量はＵＶ照射より一層低く抑えられる場合が多い。このような理由から、電子線照射は、硬化・架橋、及び滅菌等の処理に対して広く利用されている。
【０００４】
電子線照射を用いるに際しては、次の必須条件がある。第一に、空気雰囲気下で電子線を照射すると、酸素分子が人体に有害なオゾンに変化する。これを防止するには、電子線の照射域における酸素濃度を下げるために、窒素、ヘリウム、ネオンなどの不活性ガスによって照射域内の空気を置換する、若しくは、照射域を真空状態にする必要がある。第二の必須事項としては、人体に悪影響を及ぼす二次Ｘ線の漏洩を防ぐためのシールドである。これらの必須条件を満足させるためには、照射域の周囲を鉛などのＸ線を透過しない材質を用いて遮蔽し、Ｘ線漏洩防止機構を持たせると同時に、これをもって内部の気体組成維持を兼ねる構成にする方式が効率的であり一般的に知られている方法である。
【０００５】
被処理物の形状がフィルム・シート状である場合、この機構は比較的容易に達成される。例えば、フィルムに対して連続的に電子線を照射させる装置が開示されている（特許文献１参照）。フィルム・シート形状は照射域への出入口が狭い隙間で済むために外部空気の混入が少なく、照射域における気体組成の維持が比較的容易に為される（特許文献１参照）。これに対して、被照射物が立体形状である場合、照射域への出入口が大きくなるため気体組成の維持が困難になる。例えば、円柱状の缶に対する電子線照射方法が開示されている（特許文献２参照）。これによると、まず照射室の扉を開放して該円柱状缶を照射室内に入れた後、扉を閉めてから電子線を照射するという手順が取られている。このような方式の場合、扉を一度開けると外部の空気が照射室内に大量に入るために、照射室内の酸素濃度を下げるための不活性ガス置換、または真空引きに多くの時間を要してしまい、生産効率は著しく低下する。すなわち、電子線の照射自体は一般に数秒しか必要としないにも関わらず、酸素濃度の調整に時間がかかってしまい、結果として電子線照射に於ける効率という利点がこの方式では有効に活かされていない。一方、連続的に多数の缶体を長い照射室を移動させつつ照射を行う方式が開示されている（特許文献３参照）。このような機構の場合、被照射物が出入りする入口及び出口は常時開放されているか、若しくは出し入れの度に開閉を繰り返すかであり、いずれにしても照射室内の酸素濃度を維持するためには大量の不活性ガスを供給する必要があり、ランニングコストの増加につながる。
【特許文献１】特開平９−１３８３００号公報
【特許文献２】特開平９−６８６００号公報
【特許文献３】特開平１１−３１９６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、これらの状況に鑑み、立体形状物に対する電子線照射を効率良く、かつ、大量の不活性ガスを用いることなく行うことができる電子線照射装置及び電子線照射方法並びに該装置及び該方法により得られた電子写真感光体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、電子線を立体形状物に照射する際に用いる電子線照射装置に関して、電子線を発生する電子線発生手段、及び、立体形状物の周囲を囲んで該立体形状物周囲の酸素濃度を１％以下に維持する気体組成維持手段、及び、該立体形状物が該電子線の照射域に入り、また、脱するように、該立体形状物を囲む該気体組成維持手段を移動させる搬送手段からなることを特徴とする電子線照射装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電子線発生手段、立体形状物周囲の酸素濃度を１％以下に維持する気体組成維持手段、該気体組成維持手段を移動させる搬送手段からなる電子線照射装置を用いることにより、電子線を利用した製造が効率的に、かつ低コストで実現することができる。また、電子線発生手段の後に加熱手段を付設することにより、硬化・架橋の更なる効率化がはかれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１を用いて、本発明における電子線照射装置による電子線照射の手順を説明する。まず、立体形状物３を気体組成維持手段２の内部に挿入する。ここで該気体組成維持手段２は、ワーク挿入位置２−１に位置する。該立体形状物３には特に制限はなく、形状としては円柱形状、直方体、球などいかなる形状も適用可能である。また、該気体組成維持手段２としては、内部の気体組成を一定に維持しうる密閉性が必用であると共に、電子線照射室として電子線及び二次Ｘ線を透過しない材質からなること及び厚みを有することが求められる。材質としては鉛やステンレスなどの金属が特に好適である。次に、気体組成維持手段２は、電子線発生手段１に向って搬送される。搬送手段としては、ベルトコンベア方式、パレット方式など特に制限はない。例えば図２のようなロータリーインデックス式の搬送方法を用いれば、同一の位置２−６で被照射物を気体組成維持手段に出し入れできるため作業効率及び製造スペース上好ましい。ロータリーインデックス式の搬送機としては、特に制限はないが、例えば円盤状の回転台の上に必要分の仕切りを取り付けて、回転台自体を気体組成維持手段の底部として用いてもよく、また、回転台の上に各々独立した気体組成維持手段をのせる方法をとってもよい。内部に立体形状物３を入れた気体組成維持手段２が、電子線照射位置２−３に到達するまでの移動時、すなわち、２−２に位置している間に、気体組成維持手段２内部の酸素濃度を１％以下に下げてかつ維持するという工程がとられる。酸素濃度を下げ、維持する方法としては、窒素、ヘリウム、ネオン等の不活性ガスを該気体組成維持手段２の内部に供給する、若しくは該気体組成維持手段２内部を真空引きをする方法をとる。ここで酸素濃度としては低いほうが好ましく、１％以下、更には１０００ｐｐｍ以下、更には５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００１０】
次に、図１において、気体組成維持手段２が電子線照射位置２−３に到達した後に、立体形状物３に対して、電子線発生手段１による電子線照射が行われる。電子線発生手段１としては、真空設備を用いて真空引きをしながら電子線を照射するドラム型の電子線発生機、あるいは、真空管を用いた真空管型の電子線発生機など、どのような方式のものを選択してもよい。
【００１１】
立体形状物への電子線照射が終了後、気体組成維持手段２はワーク排出位置２−５に移動して、ここでワークを排出する。
【００１２】
以上の手順を図１のように多数の立体形状物に対して連続的に行う方式を取れば、照射までの移動距離（移動時間）を適当に設定することにより、製造タクトは酸素濃度調整時間に影響を受けることなく、電子線照射のタクトに応じた効率的な製造が可能となる。
【００１３】
一般に、反応、硬化・架橋等の処理に対しては、電子線照射に加熱・ＵＶ照射等、別の工程を組み合わせることにより、これらの処理を効率化することが可能である。ここで加熱手段としては、特に制限はないが、例えばセラミックヒーター、ハロゲンランプ、誘導加熱式ＩＨヒーター、温風等が用いられる。一例として、図３は電子線照射後の加熱手段４（位置２−４）としてセラミックヒーターを用いている。ヒーターは、熱効率を上げるために立体形状物との距離を極力近づけ、更には立体形状物に対応した形状を有することが好ましい。例えば立体形状物が図３のような円柱形状である場合、ヒーターは立体形状物の曲面に沿った湾曲型であれば加熱効率はより良好となる。
【００１４】
ヒーターにより立体形状物を加熱する際には、立体形状物の周囲雰囲気の酸素濃度を必ずしも低濃度に保つ必要はないが、立体形状物が溶剤等の引火性・発火性物質を含んでいる場合や、立体形状物における硬化・架橋が酸素の存在下で反応速度低下等の悪影響を受ける場合には、加熱の際にもひき続き酸素を低濃度に維持するのが好ましく、この工程を効率的に実現するためには、本発明による装置の構成は好適である。本発明による電子線照射装置は、立体形状物の表面を被覆した膜の架橋・硬化に用いてもよい。一般的に被覆膜は０．１〜１００μｍの範囲の厚みを有するが、この厚みの被覆膜を電子線が透過するには低い加速電圧でよく、具体的には３０ＫＶ以上、２００ＫＶ以下が好適である。加速電圧がこの範囲より低いと、電子線発生手段における照射窓に電子線が吸収され被覆膜の厚み方向全域まで到達しない可能性が有る。また、加速電圧がこの範囲より高いと、電子線の多くが被覆膜より下の支持体に到達してしまい、エネルギー効率が悪いばかりでなく、電子線による支持体の収縮等、材料劣化も懸念される。
【００１５】
本発明による電子線照射装置は、立体形状物の入口及び出口に前工程もしくは後工程を行う製造装置を連結し、該電子線照射装置と連動させてもよい。例えば、立体形状物の表面被覆を行うコーティング装置を該電子線照射装置の前工程装置として連動させることにより、被覆・硬化が一括生産可能なラインとすることができる。
【実施例１】
【００１６】
以下、本発明について実施例を用いて説明する。
【００１７】
立体形状物として、電子写真用感光体を用いる。ここで電子写真感光体の製法について説明する。電子写真感光体の支持体としては外径３０ｍｍ、長さ３６０ｍｍの円筒形アルミ製シリンダーを用い、該シリンダーの表面に電荷発生層、電荷輸送層の順で、有機溶剤を媒体とした感光体塗料を浸漬塗布によるコーティングを行う。この感光体塗膜を乾燥後、更に硬化性アクリル樹脂系の塗料を同様に塗布・乾燥した。この時、該硬化性塗膜の膜厚は８μｍであった。次に、このシリンダー複数を図２に示す電子線照射装置における内容積６５００ｃｃの気体組成維持手段２に次々に入れ、蓋を閉じて、１０リットル／分の窒素ガスを封入しつつ、タクト１０秒すなわち１０秒に１／８回転づつ時計周り方向に回転して電子線発生手段による照射域に移動させる工程を連続的に行った。気体組成維持手段が電子線照射域に到達した時点で、気体組成維持手段内部の酸素濃度は３００ｐｐｍであった。また、立体形状物に電子線が直接照射されるように、気体組成維持手段には開閉可能な窓が付設されている。次に、立体形状物に加速電圧９０ＫＶによる電子線照射を５秒間行った。本実施例では、表面に硬化性塗膜を有する高耐久の感光体が、１０秒に１本の速度で製造された。
【実施例２】
【００１８】
図１に示すような直線状のベルト式搬送手段を用いた以外は実施例１と同様にして感光体を製造した。この時、気体組成維持手段２の内容積は８０００ｃｃ、封入した窒素ガス流量３０リットル／分、タクト１０秒、到達酸素濃度は１２０ｐｐｍであった。次に、実施例１同様、加速電圧９０ＫＶによる電子線照射を５秒間行ったところ、表面に硬化性塗膜を有する高耐久の感光体が、１０秒に１本の速度で製造された。
【実施例３】
【００１９】
図３に示すようなセラミックヒーターを備えた電子線照射装置を用いた以外は実施例１と同様にして感光体を製造した。この時、気体組成維持手段２の内容積は６５００ｃｃ、封入した窒素ガス流量５０リットル／分、タクト１０秒、到達酸素濃度は９０ｐｐｍであった。次に、加速電圧８０ＫＶによる電子線照射を１．５秒間行った後、加熱位置２−４においてセラミックヒーターによりタクト１０秒間の加熱を行った。この時、セラミックヒーターの表面温度４５０℃、ヒーター−感光体の距離は１０ｍｍであった。本工程によって、表面に硬化性塗膜を有する高耐久の感光体が、１０秒に１本の速度で製造された。
［比較例１］
【００２０】
図４に示すような電子線発生手段と気体組成維持手段が一体化した装置を用いた以外は実施例１と同様にして感光体を製造した。すなわち、厚み８μｍの硬化性材料をコーティング・乾燥した感光体３を図４のワーク出し入れ口５から装置内部に入れた後、窒素封入を実施例１同様に１０リットル／分としたところ、酸素濃度が３００ｐｐｍになるのに６０秒を要した。この時、照射室の内容積は６５００ｃｃであった。次に、実施例１同様に９０ＫＶの加速電圧により電子線を５秒照射した後、感光体を出し入れ口５から排出した。この方式により感光体を製造した場合、酸素濃度調整に６０秒、電子線照射に５秒、感光体の出し入れに１０秒を要し、１本の感光体の製造に合計７５秒かかり実施例１に比較して製造効率が大きく落ちた。
［比較例２］
【００２１】
比較例１と同じ装置を用いて、タクトを２０秒に抑えるべく、窒素ガス封入量を１００リットル／分、封入時間を５秒間だけ行ったところ、酸素濃度は２．８０％までしか下がらず、電子線照射の実施が不可能だった。
［比較例３］
【００２２】
図５に示すような装置を用いた以外は実施例１と同様にして感光体を製造した。すなわち複数の立体形状物３が入口６から装置内部に入り、四方を遮蔽された通路を通過して電子線照射域まで移動し、電子線照射を行った後に出口７から装置外に排出される方式であり、通路内に絶えず不活性ガスを供給することにより、照射域の酸素濃度を制御する。また通路の内壁は鉛を用いて二次Ｘ線が外部に漏洩しないようにしてある。この時、実施例１同様に１０秒に１本の感光体が製造されるように、通路の入口及び出口を１０秒ごとに開閉し感光体を出し入れしたところ、照射域内の酸素濃度を３００ｐｐｍに維持するためには１００００リットル／分の窒素供給が必要となりランニングコストが著しく高くなることがわかった。なお、照射室の内容積は７０００ｃｃであった。
【００２３】
【表１】
2005043314.tif 000002
【００２４】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明の好適な実施の態様を以下のとおり列挙する
［実施態様１］
電子線を立体形状物に照射する際に用いる電子線照射装置に関して、電子線を発生する電子線発生手段、及び、立体形状物の周囲を囲んで該立体形状物周囲の酸素濃度を１％以下に維持する気体組成維持手段、及び、該立体形状物が該電子線の照射域に入り、また、脱するように、該立体形状物を囲む該気体組成維持手段を移動させる搬送手段からなることを特徴とする電子線照射装置。
【００２５】
［実施態様２］
電子線を立体形状物に照射する際に用いる電子線照射装置に関して、電子線を発生する電子線発生手段、及び、立体形状物の周囲を囲んで該立体形状物周囲の酸素濃度を１％以下に維持する気体組成維持手段、及び、該立体形状物が該電子線の照射域に入り、また、脱するように、該立体形状物を囲む該気体組成維持手段を移動させる搬送手段、及び、該立体形状物を加熱する加熱手段、及び、照射を終え照射域を脱した該立体形状物が加熱域に入り、また、脱するように、該立体形状物を囲む該気体組成維持手段を移動させる搬送手段からなる電子線照射装置。
【００２６】
［実施態様３］
前記搬送手段が、間欠的または連続的に回転することにより複数の該気体組成維持手段を同時に移動させるロータリーインデックス式搬送装置であり、かつ、前記電子線発生手段が、該ロータリーインデックス式搬送装置の回転による円周の外側に配設されている実施態様１または２に記載の電子線照射装置。
【００２７】
［実施態様４］
立体形状物の表面を被覆した厚さ０．１〜１００μｍの被覆膜に、３０ＫＶ以上２００ＫＶ以下の加速電圧による電子線を照射することにより、該被覆膜を架橋、または硬化する実施態様１ないし３のいずれかに記載の電子線照射装置。
【００２８】
［実施態様５］
電子線照射装置を用いて電子線を立体形状物に照射する方法に関して、該立体形状物の周囲を囲み該立体形状物周囲の気体組成を維持する気体組成維持手段の内部に該立体形状物を入れる工程、及び、該気体組成維持手段の内部に不活性ガスを充填し酸素濃度を１％以下に維持する工程、及び、該立体形状物が電子線照射装置の照射域に入り、また、脱するように、該立体形状物を囲む該気体組成維持手段を移動する工程、及び、該立体形状物に電子線を照射する工程からなることを特徴とする電子線照射方法。
【００２９】
［実施態様６］
実施態様１ないし４のいずれかに記載の電子線照射装置を用いて電子線を照射されたことを特徴とする電子写真感光体。
【００３０】
［実施態様７］
実施態様５に記載の電子線照射方法により電子線を照射されたことを特徴とする電子写真感光体。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による電子線照射装置の概略平面図の例。
【図２】本発明による電子線照射装置の概略平面図の例（ロータリーインデックス式搬送手段）。
【図３】本発明による電子線照射装置の概略平面図の例（加熱手段を付設した場合）。
【図４】従来の電子線照射装置の概略平面図の例。
【図５】従来の電子線照射装置の概略平面図の例。
【符号の説明】
【００３２】
１  電子線発生手段
２  気体組成維持手段
２−１  ワーク挿入位置
２−２  ガス置換、若しくは真空引き位置
２−３  電子線照射位置
２−４  加熱位置
２−５  ワーク排出位置
２−６  ワーク出し入れ位置
３  立体形状物
４  加熱手段
２−６  ワーク出入り口
６  ワーク入口
７  ワーク出口
【図１】
2005043314.tif 000003
【図２】
2005043314.tif 000004
【図３】
2005043314.tif 000005
【図４】
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【図５】
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