(57)【要約】【課題】紫外線硬化型の表層を有する電子写真感光体を製造する紫外線照射部を備えた感光体製造装置において、紫外線を効率よく照射する。【解決手段】紫外線を照射して重合性のモノマーまたはオリゴマーを反応させて得られた重合物よりなる紫外線硬化型の表層を有する感光体２を製造する感光体製造装置の紫外線照射部として、紫外線光源としての紫外線ランプ１と、紫外線ランプ１より照射された紫外線を反射して感光体２に照射する照射用反射部材としての紫外線照射部筺体７備え、反射面となる紫外線照射部筺体７内壁にフォトニック結晶３を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線を照射して重合性のモノマーまたはオリゴマーを反応させて得られた重合物よりなる紫外線硬化型の表層を有する電子写真感光体を製造するため、紫外線光源と、該光源より照射された紫外線を反射して感光体に照射する照射用反射部材とを有する紫外線照射部を備えた感光体製造装置において、
上記照射用反射部材の反射面にフォトニック結晶を用いたことを特徴とする感光体製造装置。
【請求項２】
請求項１の感光体製造装置において、上記フォトニック結晶は、上記紫外線硬化型の表層に含まれる光重合開始剤の吸収ピークに対応する波長に、フォトニックバンドギャップをもつことを特徴とする感光体製造装置。
【請求項３】
請求項１または２の感光体製造装置において、上記光源と上記感光体との間に配置され、該光源より照射された紫外線が直接感光体に照射されないように該紫外線を反射する直接照射防止用反射部材を設けたことを特徴とする感光体製造装置。
【請求項４】
請求項３の感光体製造装置において、上記直接照射防止用反射部材が紫外線を透過しない基体上にフォトニック結晶を設けたものであることを特徴とする感光体製造装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の感光体製造装置において、上記感光体と上記光源とを内包するように上記照射用反射部材を円筒状又は円弧状に設け、該感光体を表面移動させながら紫外線を照射することを特徴とする感光体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真感光体を製造するための感光体製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式の画像形成装置では、機械の高速化や高耐久化に伴い、感光体の高耐久化が要求されている。感光体の高耐久化のために表面の耐摩耗性を改良する技術として、紫外線硬化型の表層を有する感光体が提案されている（例えば特許文献１、２）。これは、紫外線を照射して重合性のモノマーまたはオリゴマーの反応させて得られた重合物よりなる紫外線硬化型の表層を設けることで、感光体の表面の耐磨耗性を著しく向上させるものである。
【０００３】
しかし、紫外線硬化型の表層を有する感光体では、表層製造時の紫外線照射時間が長くなると、感光体内に含まれる電荷輸送材料に劣化や分解が起こり、感光体の感度低下や残留電位上昇を引き起こしてしまうという欠点を有している。このため、紫外線照射を効率よくおこない、照射時間を短くすることが望まれる。
【０００４】
紫外線照射装置としては、感光体に紫外線を照射する円筒状の紫外線ランプのほかに、紫外線ランプより周囲に照射された紫外線を反射して感光体に照射する反射板を設け、紫外線を効率よく感光体に照射するものが知られている。その一例として、特許文献３には、被照射体に紫外線を照射する紫外線照射装置として、被照射体と円筒状の紫外線ランプとを内包するように円筒状又は円弧状の反射板を設け、被照射体を回転させながら、紫外線ランプからの紫外線と、反射板により反射した紫外線とを均一に効率よく被照射体に照射するものが記載されている。紫外線照射装置の反射板としては、鏡面加工を施したステンレスや光沢アルマイト処理を施した高純度アルミニウムが使用されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３１９４３９２号公報
【特許文献２】特許第３２６２４８８号公報
【特許文献３】特開２００７−２３２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、紫外線硬化型の表層を有する感光体の製造装置としては、上記紫外線照射装置よりもさらに高効率な紫外線照射装置を用い、さらに紫外線照射時間を短縮化することが望まれる。
【０００７】
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、紫外線硬化型の表層を有する電子写真感光体を製造する紫外線照射部を備えた感光体製造装置において、紫外線を効率よく照射することができる感光体製造装置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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、紫外線を照射して重合性のモノマーまたはオリゴマーを反応させて得られた重合物よりなる紫外線硬化型の表層を有する電子写真感光体を製造するため、紫外線光源と、該光源より照射された紫外線を反射して感光体に照射する照射用反射部材とを有する紫外線照射部を備えた感光体製造装置において、上記照射用反射部材の反射面にフォトニック結晶を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の感光体製造装置において、上記フォトニック結晶は、上記紫外線硬化型の表層に含まれる光重合開始剤の吸収ピークに対応する波長にフォトニックバンドギャップをもつものであることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の感光体製造装置において、上記光源と上記感光体との間に配置され、該光源より照射された紫外線が直接感光体に照射されないように該紫外線を反射する直接照射防止用反射部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の感光体製造装置において、上記直接照射防止用反射部材が紫外線を透過しない基体上にフォトニック結晶を設けたものであることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の感光体製造装置において、請求項１、２、３または４の感光体製造装置において、上記感光体と上記光源とを内包するように上記照射用反射部材を円筒状又は円弧状に設け、該感光体を表面移動させながら紫外線を照射することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明においては、紫外線照射部の光源より照射された紫外線を反射して感光体に照射する照射用反射部材の反射面に用いるフォトニック結晶が、光の波長レベルのサイズで屈折率の異なる材料が周期的に配列された構造をとるものである。このような構造をとることで、光に対するバンドギャップ(フォトニックバンドギャップ)が形成できる。フォトニック結晶に外部からフォトニックバンドギャップに入る波長の光を照射した場合、この照射光は結晶内部に進入することができないため、非常に高い反射率で反射されることになる。よって、照射用反射部材の反射面に紫外線を反射するフォトニック結晶を用いることにより、従来の材質の反射板に比べ、光源より照射された紫外線を非常に高い反射率で反射して、効率よく感光体に照射することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上、本発明によれば、紫外線硬化型の表層を有する電子写真感光体を製造する紫外線照射部を備えた感光体製造装置において、紫外線を効率よく照射することができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を、感光体製造装置に適用した一実施形態について、図１乃至３に基づき説明する。
図１は、本実施形態に係る感光体製造装置の紫外線照射部の模式図（ａ）と断面図（ｂ）である。紫外線照射部は、光源としての紫外線ランプ１と、感光体２と、これらを収容する円筒状の紫外線照射部筺体７と、感光体２を一定の速度で回転させる図示しないモーター等の駆動源を備えている。紫外線ランプ１としては、主に紫外光に発光波長をもつ高圧水銀灯やメタルハライドランプなどが利用できる。
【００１２】
感光体２は、紫外線硬化型の表層を有するものであればよく、例えば、特許文献１、２の紫外線硬化型の表層を有する公知の有機感光体が挙げられる。言い換えれば、感光体２は、電荷発生物質と電荷輸送物質同一の層に含有する単一層型、電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有する電荷輸送層とを有する積層型のどちらでも良く、さらに積層型では表面層となるのは電荷発生層または電荷輸送層のどちらでも良い。いずれの感光体においても、表面層となるものが、紫外線を照射されることにより、重合性のモノマーまたはオリゴマーが重合反応を開始し、得られた重合物よりなる紫外線硬化型のものであれば良い。また、電荷発生物質または電荷輸送物質を含有する層が紫外線硬化型でなくとも、これらの層の表面に紫外線硬化型の保護層を設けたものでも良い。いずれの場合も、紫外線硬化型の表層を設けることで、感光体の表面の耐磨耗性を著しく向上させることができる。
【００１３】
紫外線照射部では、感光体２を図示しないモーターにより回転させながら、紫外線ランプ１を発光させる。感光体２には、紫外線ランプ１から直接紫外線を照射されとともに、紫外線ランプ１より周囲に照射された紫外線を紫外線照射部筺体３内壁が反射して感光体２に照射する。このように、紫外線照射部筺体７内壁は、紫外線ランプ１より発せられた光を反射して感光体に照射する照射用反射部材としての機能を有しており、これにより紫外線を効率よく感光体に照射するようにしている。また、図１のように紫外線ランプ１や紫外線照射部筺体７を円筒状とすることにより、紫外線を均一に効率よく照射することができる。
【００１４】
さらに、本実施形態の紫外線照射部では、照射用反射部材である紫外線照射部筺体７内壁に、フォトニック結晶３を用いている。フォトニック結晶は光の波長レベルのサイズで、屈折率の異なる材料が周期的に配列されたものであり、このような構造をとることで特定の波長の光に対するフォトニックバンドギャップを形成することが可能となる。フォトニック結晶に外部からフォトニックバンドギャップに入る波長の光を照射した場合、この照射光は結晶内部に進入することができずに、照射光は非常に高い反射率で反射されることになる。よって、照射用反射部材の反射面に紫外線を反射するフォトニック結晶３を用いることにより、従来の材質の反射板に比べ、紫外線ランプ１より周囲に照射された紫外線を非常に高い反射率で紫外線を反射して、効率よく感光体２に照射することができる。
【００１５】
フォトニック結晶として、微粒子の自己組織化を利用し、微粒子を周期的に配列させた微粒子集積型のフォトニック結晶が大面積化を可能にするものとして提案されている（例えば、特許２８２８３８６号公報、P. Jiang, et al., Chem. Mater. １１ （１９９９）２１３２等参照）。微粒子集積型のフォトニック結晶形成技術としては、微粒子を分散媒に分散させた微粒子分散液に基材を差し込み、基材を引き上げることで基材上に微粒子集合体を形成する引き上げ法（K. Nagayama, J. Soc. Powder Technol. Japan （１９９５）３２  ４７６参照）や、微粒子分散液中に基材を静置し、微粒子の沈降により基材上に微粒子集合体を形成する自然沈降法（H. Miguez, et al., Adv. Mater.（１９９８） １０（６） ４８０ 参照）等が挙げられる。具体的に、フォトニック結晶３に使用する微粒子としては、単分散のよいシリカやポリスチレンの微粒子が用いられる。
【００１６】
ここで、感光体２の紫外線硬化型の表層では、含まれる光重合開始剤が紫外線波長域のなかのある特定波長近傍の光を吸収することにより重合反応を開始させる。通常、紫外線ランプ１が発する光はある程度広い波長域を持っているが、反応開始に必要なのはある特定波長近傍の光であり、その他の波長域の光は反応開始には必要なく、電荷輸送材料にダメージを与える虞があるものと考えられる。
【００１７】
そこで、フォトニック結晶３は、紫外線硬化型の表層に含まれる光重合開始剤の吸収ピークに対応する波長にフォトニックバンドギャップをもつものを用いる。このフォトニック結晶３を紫外線照射部筺体７内壁に用いることにより、フォトニックバンドギャップに対応した波長域、つまりは紫外線硬化型の表層を硬化させるために必要な波長のみを選択的且つ高反射率で反射することができる。よって、表層の硬化反応に必要な光が効率よく照射され、短時間での感光体製造が可能となる。このようなフォトニック結晶３を用いた紫外線照射部をもつ感光体製造装置では、感光体製造時に照射される紫外線照射量は、従来の照射用反射部材を用いた場合に比べ、表層の硬化に関与する波長の照射量は多く、逆に硬化に関与しない波長の照射量は少なくなる。従って感光体に照射される光エネルギーは効率よく硬化反応に使われるため、電荷輸送材料へのダメージを低減することができる。
【００１８】
図２は、他の紫外線照射部の模式図（ａ）と断面図（ｂ）である。図２の紫外線照射部では、紫外線ランプ１と感光体２との間に、紫外線ランプ１から発する紫外線が直接感光体２に照射されないように反射する直接照射防止用反射部材としての反射板４を設けている。反射板４としては、従来の反射板として用いられる鏡面加工したアルミニウム等の材料を用いることができる。これにより、紫外線ランプ１から発する広い波長域の光が感光体２に照射されることを防止し、製造時に感光体２の電荷輸送材料にダメージを与えてしまうことを抑制する。
【００１９】
さらに、反射板４として、表面の反射面に紫外線硬化型の表層中に含まれる光重合開始剤の吸収ピークに対応する波長にフォトニックバンドギャップをもつフォトニック結晶を用いることもできる。図３は、フォトニック結晶を用いた反射板４の概略構成図である。図３に示すように、紫外線を透過しない基体５上にフォトニック結晶６を積層する。このように、反射板４としてフォトニック結晶を用いることで、感光体２には、紫外線照射部筺体７内壁のフォトニック結晶３と反射板４表面のフォトニック結晶とにより反射した光が照射される。フォトニック結晶は紫外線硬化型の表層に含まれる光重合開始剤の吸収ピークに対応する波長のみを反射するため、感光体２にはこの波長のみが照射される。よって、製造時に感光体２の電荷輸送材料にダメージを与えることを抑制するだけでなく、さらに反射率が向上させ、感光体２への必要な波長の照射効率を向上させることができる。なお、反射板４に用いるフォトニック結晶６は紫外線照射部筺体７内壁に用いられるフォトニック結晶３と同一のものである。
【００２０】
以下、実施例を示す。
＜実施例１＞
感光体製造装置の作製
直径１１０［ｎｍ］のシリカ微粒子分散水溶液（２０［ｗｔ％］）を用意し、これを引き上げ法でポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（厚み約１００［μｍ］）上に塗布、乾燥させた。塗布はＰＥＴフィルムをアルミ板に固定して行った。その結果、膜厚が約５［μｍ］のフォトニック結晶が形成された。このフォトニック結晶の反射スペクトルを測定すると、２５０［ｎｍ］付近に反射ピークが見られた。すなわち、このフォトニック結晶は２５０［ｎｍ］付近にフォトニックバンドギャップをもつことになる。作製したフォトニック結晶３を、感光体製造装置の紫外線照射部７内壁に貼り付け、図１に示すような感光体製造装置を作製した。また紫外線ランプ１としては、メタルハライドランプを用いた。
【００２１】
感光体の製造
直径３０ｍｍ、長さ３４０ｍｍのアルミニウムシリンダー上に下記組成の下引き層塗工液、電荷発生層塗工液、および電荷輸送層塗工液を、浸漬塗工によって順次塗布、乾燥し、３．５［μｍ］の下引き層、０．２［μｍ］の電荷発生層、１５［μｍ］の電荷輸送層を形成した。 
【００２２】
下引き層塗工液 
・アルキッド樹脂：（ベッコゾール１３０７−６０−ＥＬ、大日本インキ化学工業製） ６部 
・メラミン樹脂：（スーパーベッカミン Ｇ−８２１−６０、大日本インキ化学工業製） ４部 
・酸化チタン： ４０部 
・メチルエチルケトン： ５０部 
【００２３】
電荷発生層塗工液 
・チタニルフタロシアニン顔料： １．５部 
・ポリビニルアセタール：（ＢＭ−Ｓ、積水化学社製） ０．５部 
・メチルエチルケトン： ７０部 
【００２４】
電荷輸送層塗工液 
・ビスフェノールＺ型ポリカーボネート： （パンライトＴＳ−２０５０、帝人化成製）：１０部 
・下記化学式の電荷輸送層化合物： １０部 
【化１】
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・テトラヒドロフラン： １００部 
・１％シリコーンオイルのテトラヒドロフラン溶液： （ＫＦ５０−１００ＣＳ、信越化学工業製） １部 
【００２５】
電荷輸送層上にさらに、下記構成の紫外線硬化型の表面保護層塗工液を用いてスプレー塗工し、作製した感光体製造装置を用いて、照射強度２４０［ｍＷ／ｃｍ２］、照射時間６０秒の条件で光照射を行なった。さらに、１３０℃で３０分乾燥を加え、５［μｍ］の表面保護層を設け、電子写真用の感光体を作製した。
【００２６】
表面保護層塗工液
・電荷輸送性構造を有さない３官能以上のラジカル重合性モノマー
下記化学式で示されるＫＡＹＡＲＡＤ ＴＭＰＴＡ（日本化薬製）：５部 
【化２】
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・電荷輸送性構造を有さない３官能以上のラジカル重合性モノマー
下記化学式３で示されるＫＡＹＡＲＡＤ ＤＰＣＡ１２０（日本化薬製）：５部 
【化３】
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・下記化学式４で表される１官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物：１０部 
【化４】
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・下記化学式の光重合開始剤Ａ （２５０ｎｍに吸収ピークあり）：０．５部 
【化５】
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・テトラヒドロフラン：８０部
【００２７】
＜実施例２＞
実施例１において作製した感光体製造装置に、図２に示すように反射板４を設置した。反射板４には鏡面加工したアルミニウムを用いた。表面保護層の光照射に上記反射板を設置した感光体製造装置を用いた以外は実施例１と同様にして感光体を作製した。
【００２８】
＜実施例３＞
実施例２において設置した反射板４に、実施例１において作製したフォトニック結晶を貼り付けた。表面保護層の光照射用の反射板４にフォトニック結晶を貼り付けた感光体製造装置を用いた以外は実施例１と同様にして感光体を作製した。
【００２９】
＜比較例１＞
実施例１において感光体製造装置の内壁にフォトニック結晶３を用いなかった以外は実施例１と同様にして感光体を作製した。
【００３０】
実施例１〜３、比較例１で作製した感光体を実装用にした後、電子写真装置（リコー製Ｉｍｇｉｏ  Ｎｅｏ  ２７０）に搭載し、書き込み率５％チャート（Ａ４全面に対して、画像面積として５％相当の文字が平均的に書かれている）を用い通算５万枚印刷する耐刷試験を行った。耐刷試験の前後で露光部電位を評価した。露光部電位は、感光体を−８００「Ｖ］に帯電した後、画像露光（全面露光）を受け、現像部位置まで移動した際の感光体表面電位を測定した。結果を表１に示す。
【表１】
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表１より、比較例１で作成した感光体に比べ、実施例１〜３で作成した感光体は、耐刷試験後の露光部電位の変化が少ないことがわかる。なかでも、実施例１、実施例２、実施例３となるにつれ、変化が少ないことがわかる。これより、感光体に照射される光エネルギーは効率よく照射されており、電荷輸送材料へのダメージを低減することができるといえる。
【００３１】
以上、本実施形態によれば、紫外線硬化型の表層を有する感光体２を製造する感光体製造装置の紫外線照射部として、紫外線光源としての紫外線ランプ１と、紫外線ランプ１より照射された紫外線を反射して感光体２に照射する照射用反射部材としての紫外線照射部筺体７備え、反射面となる紫外線照射部筺体７内壁にフォトニック結晶３を用いる。フォトニック結晶３に外部からフォトニックバンドギャップに入る波長の光を照射した場合、この照射光は結晶内部に進入することができずに、非常に高い反射率で反射されることになる。よって、従来の材質の照射用反射部材に比べ、非常に高い反射率で紫外線ランプ１より照射された紫外線を反射して、効率よく感光体２に照射することができる。
また、フォトニック結晶３は、紫外線硬化型の表層に含まれる光重合開始剤の吸収ピークに対応する波長にフォトニックバンドギャップをもつものとする。これは、紫外線ランプ１が発する光はある程度広い波長域を持っているが、反応開始に必要なのは光重合開始剤の吸収ピークに対応する特定波長近傍の光であり、その他の波長域の光は反応開始には必要なく、電荷輸送材料にダメージを与える虞があるものと考えられる。そこで、フォトニック結晶３として光重合開始剤の吸収ピークに対応する波長にフォトニックバンドギャップをもつものを用いることにより、フォトニックバンドギャップに対応した波長域、つまりは紫外線硬化型の表層を硬化させるために必要な波長のみを選択的且つ高反射率で反射することができる。よって、感光体２に照射される光エネルギーは効率よく硬化反応に使われ、電荷輸送材料へのダメージを低減することができる。
また、紫外線ランプ１と感光体２との間に、紫外線ランプ１より照射された紫外線が直接感光体２に照射されないように紫外線を反射する直接照射防止用反射部材としての反射板４を設ける。これにより、紫外線ランプ１から発する広い波長域の光が感光体２に照射されることを防止し、製造時に感光体２の電荷輸送材料にダメージを与えてしまうことを抑制する。
また、反射板４が紫外線を透過しない基体５上にフォトニック結晶６を設けたものとする。感光体２には、紫外線照射部筺体７内壁のフォトニック結晶３と反射板４表面のフォトニック結晶とにより反射した光のみが照射されるようになる。よって、製造時に感光体２の電荷輸送材料にダメージを与えることを抑制するだけでなく、さらに反射率が向上させ、感光体２への必要な波長の照射効率を向上させることができる。
また、フォトニック結晶３を内壁に設けた紫外線照射部筺体を円筒状又は円弧状とし、内側に紫外線ランプ１と感光体２とを配置し、感光体を表面移動させながら紫外線を照射することにより、均一で高高率な紫外線照射ができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態の感光体製造装置の紫外線照射部を示す（ａ）は模式図、（ｂ）は断面図。
【図２】本実施形態の他の紫外線照射部を示す（ａ）は模式図、（ｂ）は断面図。
【図３】反射板の概略構成図。
【符号の説明】
【００３３】
１  紫外線ランプ
２  感光体
３  フォトニック結晶
４  反射板
５  基体
６  フォトニック結晶
７  紫外線照射部筺体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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