JP4773255B2

JP4773255B2 - 電子写真感光体の分解方法

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Publication number: JP4773255B2
Application number: JP2006112566A
Authority: JP
Inventors: 智之川西
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2006-04-14
Filing date: 2006-04-14
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2026-04-14
Also published as: JP2007286267A

Description

本発明は、電子写真感光体の分解方法に関し、とくに、複写機やプリンター等に用いられる電子写真感光体の分解方法に関する。

電子写真感光体（以下「感光体」と称する）は、複写機やプリンター等に広く用いられている。感光体は、主に、アルミニウム基体上に感光層が形成された感光体ドラムと、その両端にプラスチック製のフランジが取り付けられて形成されている。感光層としては有機系の光導電性材料と無機系の光導電性材料を用いられたものがあるが、無機系の材料に比べ有機系の材料のほうが毒性、コスト、材料設計の自由度といった点で利点が多く、現在では有機系の材料が広く使われている。

その中で、有機系の光導電性材料を用いた感光層には、電荷発生材料を含む電荷発生層と、発生した電荷を輸送する材料を含む電荷輸送層をこの順に積層した積層型のものが優れた増感性を示し、実用化されている大部分を占めている。

また、接触帯電器を用いて感光体ドラムを帯電させる場合や、感光体ドラムのクリーニング時に異音が発生する場合がある。それを防ぐために、感光体内部に防振材が取り付けられているものもある。この材質としては、アルミニウム、プラスチック、ゴム等が用いられている。

この様な感光体を再生利用するためには、感光体において感光体ドラムからフランジを損傷することなく分離しなくてはならない。そして、このような分離を容易に行うために次のような様々な方法が知られている。

（１）感光体ドラムとフランジを容易に分離するために、感光体ドラム、もしくはフランジの形状を工夫する（例えば、特許文献１と２参照）。

（２）フランジ部分を極度に冷却して取り外す（例えば特許文献３〜５参照）。

（３）感光体ドラムとフランジの接着剤を溶かして分離するために、感光体とフランジの隙間に液体、又は粉体を注入する（例えば、特許文献６参照）。
特開平９−１１４３２３号公報特開２００１−１６６６２８号公報特開平９−１８７８２０号公報特開平１０−１１５９３８号公報特開平１０−１４３０１１号公報特開２００４−１０１８２５号公報

しかしながら、上記（１）の方法では感光体ドラム、もしくはフランジに複雑な加工が必要となる。
上記（２）の方法では、冷却材として液体窒素等を用いる必要があるため、冷却材の保管や取扱が問題となる。
上記（３）の方法では、水溶性接着剤を使用した感光体にしか用いることができず、加えてフランジに液体、又は粉体注入用の加工を施す必要がある。
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、感光体ドラムからフランジをきわめて容易に分離する方法を提供するものである。

この発明は、円筒形の感光体ドラムと、その両端に嵌合によって装着されたフランジとを備える電子写真感光体において、フランジが感光体ドラムより大きい線膨張係数を有し、電子写真感光体のフランジを取り外す際に、フランジのついている状態の電子写真感光体を加熱後、冷却させ、感光体ドラムからフランジを取り外すことを特徴とする電子写真感光体の分解方法を提供するものである。
互いに分離した感光体ドラムとフランジが、原材料としてのみならず、そのまま再利用可能であることが好ましい。
感光体ドラムとフランジとの嵌合が、接着剤等を用いず行われることが好ましい。
フランジが合成樹脂からなり、電子写真感光体を加熱する際に、フランジに用いられている合成樹脂のガラス転移温度以下で加熱するようにしてもよい。
感光体ドラムが円筒形で、導電性の支持基体と、その支持基体上に形成された積層型有機感光層から構成されてもよい。

この発明によれば、フランジが感光体ドラムより大きい線膨張係数を有するので、電子写真感光体を一旦加熱した後、冷却すると、冷却時に感光体ドラムよりもフランジが大きく収縮し、感光体ドラム内径よりもフランジ外径が小さくなる温度領域が存在する。従って、その温度領域では感光体ドラムからフランジを容易に取り外すことができる。
また、本発明を用いることで、感光体ドラムとフランジを容易に、損傷なく分離でき、材料としてのみならず、そのまま再利用可能である。加えて、感光体ドラムとフランジを分離する際に、加熱のみという極めて容易な手順で行うことができ、加熱以外のコストがかからないという利点も有する。

本発明を実施の形態を用いて説明する。本発明は一般的な電子写真感光体における感光体ドラムとフランジの分離の際に適用することができる。

図１は本発明の電子写真感光体の断面図、図２は図１の感光体の分解断面図を示したものである。電子写真感光体1は感光体ドラム２、フランジ３、防振材４から構成されている。図３は、感光体ドラム２の要部拡大断面図である。感光体ドラム２は、導電性支持基体５上に、下引き層６、電荷発生材料を含む電荷発生層７、発生した電荷を輸送する材料を含む電荷輸送層８をこの順に積層され、構成されている。また、電荷発生層７と電荷輸送層８は、感光層９を形成しており、この様な積層型の感光体９が、広く用いられている。感光層９上に保護層１０が必要に応じて用いられる。

ここで用いられる導電性支持基体５の材料には、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス、真鍮等が用いられる。これらの材料を円筒状、円柱状、ベルト状等の形状に加工して用いられる。本発明の実施においては円筒状の導電性支持基体である。また、本発明においては円筒状導電性支持基体の径の大きさは問わない。

下引き層６は、導電性支持基体５上に、導電性支持基体の傷や凹凸の被覆、感光層へ電荷注入による帯電性の劣化防止等の目的で、導電性支持基体５と感光層９の間に設けられる。この下引き層６は、膜厚が０．１〜５μｍ程度になるように塗布される。

下引き層６の材料としては、ポリアミド、共重合ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ、フェノール樹脂、カゼイン、セルロース、ゼラチン等が挙げられ、これらを水、及び溶剤に溶解し、導電性支持基体５上に塗布する。下引き層の材料としては、特に、アルコール可溶性の共重合ナイロンが望ましい。上記溶剤の材料としてはメタノール、エタノール、ブタノール等の低級アルコール類、ジクロロエタン、クロロホルム、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、パークロロエチレン等の塩素系溶剤とアルコール溶剤の混合溶剤等が用いられる。

上記下引き層６中に下引き層６の体積低効率の調整、低温及び低湿環境下での繰り返しエージング特性の向上等を目的として、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化インジウム、シリカ、酸化アンチモン等の無機顔料が含まれてもよい。この場合、顔料と樹脂の重量比が、６０／４０〜９５／５で分散含有させることが好ましい。

電荷発生層７は、光照射により電荷を発生する電荷発生材料を主成分とし、バインダ樹脂、必要に応じて公知の結合剤、可塑剤、増感剤等から形成される。この電荷発生層７は、膜厚が０．５〜５μｍ程度になるように塗布される。

電荷発生材料としては、ペリレンイミド、ペリレン酸無水物等のペリレン系顔料、キナクリドン、アントラキノン等の多環キノン系顔料、金属フタロシアニン、無金属フタロシアニン、ハロゲン化無金属フタロシアニン等のフタロシアニン系顔料、スクエアリウム色素、アズレニウム色素、チアピリリウム色素、カルバゾール骨格、スチリルスチルベン骨格、トリフェニルアミン骨格、ジベンゾチオフェン骨格、オキサジアゾール骨格、フルオレノン骨格、ビススチルベン骨格、ジスチリルオキサジアゾール骨格、ジスチリルカルバゾール骨格等の骨格を有するアゾ顔料、フローレン環及びフルオレノン環を含有するビスアゾ顔料、芳香族アミンを含有するビスアゾ顔料、トリスアゾ顔料等が挙げられ、これらをバインダ樹脂と必要に応じて、他の添加剤、と共に有機溶媒に溶解、分散し、下引き層６上に塗布する。この電荷発生材料の割合は、電荷発生層塗液全体の３０〜９０重量％である。

このバインダ樹脂としては、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルブチラール、ポリアリレート、ポリアミド、ポリエステル等が挙げられる。これらは、１種類を単独、又は２種類以上併用で使用できる。また、有機溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。これらは、１種類を単独、又は２種類以上併用で使用できる。

電荷輸送層８は、電荷発生層７で生じた電荷を輸送する能力を持つ電荷輸送材料を主成分とし、バインダ樹脂、必要に応じて酸化防止剤、可塑剤、増感剤、潤滑剤等の添加剤から形成される。この電荷輸送層８は、膜厚が１０〜１００μｍ程度になるように塗布される。

電荷輸送材料としては、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリ−γ−カルバゾリルエチルグルメタート及びその誘導体、ビレン−ホルムアルデヒド縮合物及びその誘導体、ポリビニルビレン、ポリビニルフェナントレン、オキサゾール誘導体、オキソジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、９−（ｐ−ジエチルアミノスチリル）アントラセン、１，１−ビス（４−ジベンジルアミノフェニル）プロパン、スチリルアントラセン、スチリルビラゾリン、フェニルヒドラゾン類、ヒドラゾン誘導体、３−メチル−２−ベンゾチアゾリン環を有するアジン化合物等の電子供与性物質、或いはフルオレノン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、インテノチオフェン誘導体、フェナンスレンキノン誘導体、インテノピリジン誘導体、チオキサントン誘導体、ベンゾ〔Ｃ〕シンノリン誘導体、フェナジンオキサイド誘導体、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、プロマニル、クロラニル、ベンゾキノン等の電子需要性物質等が挙げられ、これらをバインダ樹脂と必要に応じて、他の添加剤と共に有機溶媒に溶解、分散し電荷発生層７上に塗布する。これらの電荷輸送材料は１種類、又は２種類以上混合して用いられる。この電荷輸送材料の割合は、電荷輸送層塗液全体の３〜１５重量％である。

このバインダ樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリビニルブチラール、ポリアミド、ポリエステル、ポリケトン、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、ポリスルホン等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、ポリウレタン、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。これらは、1種類、又は2種類以上を併用できる。有機溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール類、ｎ−ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の溶剤が挙げられ、これらは1種類、又は2種類以上併用で使用できる。

下引き層６、電荷発生層７、電荷輸送層８の塗工方法としては、浸漬塗工、ブレード塗工、スプレー塗工等、様々な塗工方法が挙げられる。

フランジ３は、ドラムの両端に取り付けられ、駆動のためのギアが形成されたものや、感光体に電気的導通をとるために金属板を取り付けたものが広く用いられている。これらのフランジに用いられる樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリアミド、ABS樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。

以下に、本発明の実施例を示す。外径Ｄ０＝３０ｍｍ、内径Ｄ１＝２８．４±０．０３ｍｍ、長手方向の長さＬ＝３４０ｍｍのアルミニウム製円筒状支持基体（線膨張係数２．５５×１０^-5／ ℃（２０〜３０ ℃）を用いる。その上に下引き層を形成するために、酸化チタン（ＴＴＯ５５Ａ：石原産業社製）１０重量部および共重合ナイロン（ＣＭ８０００：東レ社製）１０重量部を、メタノール１５９重量部と１，３−ジオキソラン１０６重量部との混合溶剤に加え、ペイントシェーカにて８時間分散処理して下引き層用塗布液を調製した。この塗布液を塗布槽に満たし、導電性基体を浸漬後引上げ、自然乾燥して層厚０．９μｍの下引き層を形成した。この下引き層の上に、電荷発生層を形成するために、結晶型のオキソチタニウムフタロシアニン結晶２重量部と、ブチラール樹脂（積水化学社製：エスレックＢＭ−２）１重量部と、メチルエチルケトン９７重量部とを混合し、ペイントシェーカにて分散して電荷発生層用塗布液を調製した。この塗布液を、中間層の場合と同様の浸漬塗布法にて、先に形成した中間層上に塗布し、自然乾燥して層厚０．２μｍの電荷発生層を形成する。その上に、電荷輸送層として、下記の式（Ｉ）

で表される、エナミン化合物５重量部と、バインダ樹脂としてポリカーボネート樹脂G４００（出光興産株式会社製）９重量部と、酸化防止剤としてスミライザーＢＨＴ（住友化学株式会社製）０．０５重量部とを混合し、テトラヒドロフラン４７重量部を溶剤として電荷輸送層用塗布液を調製し、浸漬塗布法にて、電荷輸送層を形成した。温度１３０℃で１時間熱処理してトータル層厚が２5μｍの電荷輸送層を形成した。このようにして作成された感光体ドラムを、以下の実施例、比較例において使用した。

＜実施例１＞
上記の感光体ドラムに外径Ｄ２＝２８．５±０．０３ｍｍのポリカーボネート（線膨張係数７．０×１０^-5／℃、ガラス転移温度１４０℃）からなるフランジ３を圧入方式にて嵌入した。嵌入長さは１６ｍｍである。この電子写真感光体を１３０℃のヒーター内で十分に加熱した後、ヒーターから取り出し、外気にて自然冷却させた。電子写真感光体の温度が十分に下がった直後、フランジの取り外しを行ったところ、手で軽く引っ張るだけでフランジが外れた。また、感光体ドラム、及びフランジに傷や変形などが見られず、どちらもそのまま再利用することができた。

＜比較例１＞
実施例１と同様の感光体ドラムと、フランジとを用いた電子写真感光体を加熱せずにフランジの取り外しを行ったが、力を入れて引っ張っても外れなかった。そこで、機械的にフランジやその周囲をたたき、フランジを取り外した。このとき、フランジは破損し、感光体ドラムにも傷や変形が見られ、どちらもそのまま再利用することは不可能であった。

＜比較例２＞
実施例１と同様の感光体ドラムと、フランジとを用い、エポキシ樹脂にて嵌合部の接着を行った。この電子写真感光体を１３０℃のヒーターで十分に加熱した後、ヒーターから取り出し、外気にて自然冷却させた。電子写真感光体の温度が十分に下がった直後、フランジの取り外しを行ったが、力を入れて引っ張っても外れなかった。そこで、機械的にフランジやその周囲をたたき、フランジを取り外した。このとき、フランジは破損し、感光体ドラムにも傷や変形が見られ、どちらもそのまま再利用することは不可能であった。

＜比較例３＞
実施例１と同様の感光体ドラムに外径２８．５±０．０３ｍｍのガラス繊維入りのフェノール樹脂（線膨張係数１．６×１０^-5／ ℃、ガラス転移温度１５０℃）からなるフランジ３を圧入方式にて嵌入した。この電子写真感光体を１４０℃のヒーター内で十分に加熱した後、ヒーターから取り出し、外気にて自然冷却させた。電子写真感光体の温度が十分に下がった直後、フランジの取り外しを行ったが、力を入れて引っ張ってもフランジは外れなかった。そこで、機械的にフランジやその周囲をたたき、フランジを取り外した。
このとき、ドラムは再利用可能であったが、フランジは破損しそのまま再利用することができなかった。
これらをまとめると表１のようになる。

ここで、実施例１において感光体ドラムからフランジが容易に取り外せた理由について、感光体ドラムの内径Ｄ１とフランジの外径Ｄ２の温度変化に基づいて説明する。
まず、無負荷状態（ドラムにフランジが嵌合されていない状態）の場合につき、図４を用いて説明する。ドラム内径Ｄ１、フランジ外径Ｄ２は、材質の線膨張係数の違いから、温度が１３０℃まで上昇した時、Ｄ１，Ｄ２の変化率（傾き）は大きく異なる。また、自然冷却時の傾きもＤ２の方が当然大きくなる。（なお、自然冷却時は放熱に時間を要するため、傾きについては、Ｄ１、Ｄ２共に、昇温時よりも小さくなる。）

次に、嵌合状態の場合につき、図５を用いて説明する。
嵌合前のドラム内径Ｄ１、フランジ外径Ｄ２は、それぞれＤ１＝２８．４ｍｍ、Ｄ２＝２８．５ｍｍであるが、嵌合したときには、材質の違いから、Ｄ１はやや大きく、Ｄ２はやや小さくなる（Ｄ１＝Ｄ２＝２８．４８ｍｍ）。

その状態から昇温していくと、Ｄ２は線膨張係数が大きいため、大きくなろうとするが、線膨張係数の小さいＤ１に押さえ込まれて、寸法自体は同じ増加パターンを示し、１３０℃で２８．５７ｍｍになるまでどちらも膨張する。
その後、自然冷却に入ると、Ｄ２は無負荷の場合と同じような（傾きが急峻な）収縮パターンをとりながら、嵌合時に受けた圧縮応力の影響を受けて幾分膨張し、嵌合前の寸法２８．５ｍｍまで戻る。
一方、Ｄ１は無負荷の収縮（図４）に近い傾きを持ちながら、収縮してくる。
ある温度まで下がってきた図５中の点Ａで、Ｄ１＝Ｄ２＝２８．５ｍｍになる。Ｄ１は無負荷の寸法の２８．４ｍｍまで戻ろうとするが、Ｄ２の影響から嵌合当初の２８．４８ｍｍで落ち着くことになる。

従って、Ｄ２がＤ１より小さくなるＡ点（３０〜４０℃程度）以前では、軽い力でフランジを外すことができる。
なお、Ａ点以前の温度でフランジを外してしまえば、フランジ外径Ｄ２は２８．５ｍｍの寸法を維持し、基体内径Ｄ１は無負荷の２８．４ｍｍまで収縮することになり、再利用することが可能となる。

この発明に係る電子写真感光体の断面図である。図１の感光体ドラムの分解断面図である。図１の要部拡大図である。この発明における感光体ドラムの内径とフランジの外径の温度変化を示すグラフである。この発明における感光体ドラムの内径とフランジの外径の温度変化を示すグラフである。

符号の説明

１電子写真感光体
２感光体ドラム
３フランジ
４防振材
５導電性支持基体
６下引き層
７電荷発生層
８電荷輸送層
９感光層
１０保護層

Claims

円筒形の感光体ドラムと、その両端に嵌合によって挿入されたフランジとを備える電子写真感光体において、フランジが感光体ドラムより大きい線膨張係数を有し、電子写真感光体のフランジを取り外す際に、フランジのついている状態の電子写真感光体を加熱後、自然冷却させ、フランジの外径が感光体ドラムの内径よりも小さくなるタイミングにおいて感光体ドラムからフランジを取り外すことを特徴とする電子写真感光体の分解方法。
互いに分離した感光体ドラムとフランジが、原材料としてのみならず、そのまま再利用可能であ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分解方法。
感光体ドラムとフランジとの嵌合が、接着剤等を用いず行われ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分解方法。
フランジが合成樹脂からなり、電子写真感光体を加熱する際に、フランジに用いられている合成樹脂のガラス転移温度以下で加熱す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分解方法。
感光体ドラムが円筒形で、導電性の支持基体と、その支持基体上に形成された積層型有機感光層からな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分解方法。