(57)【要約】      （修正有）【課題】電子写真用感光体上の欠陥を破壊することなく高精度に検出することが可能な電子写真用感光体の製造方法を提供する。【解決手段】導電性基体１０１の上に第１の材料で構成された光導電層が形成され、光導電層の上に第１の材料よりも光の反射率が低い第２の材料で構成された表面層が積層された円筒状の電子写真用感光体の表面を研磨して、電子写真用感光体の表面の突起状の異常成長欠陥部を平坦化する工程と、電子写真用感光体と電子写真用感光体の表面を撮影する画像素子１０６とを電子写真用感光体の周方向に相対的に動かしながら、電子写真用感光体の表面に光を照射し、電子写真用感光体の表面で反射される反射光を前記画像素子で受光し、画像素子の出力を処理する工程と、画像素子の出力処理情報と表面層の膜厚情報とから異常成長欠陥部の大きさを計算することで異常成長欠陥部を検査する工程とをこの順に行う電子写真用感光体の製造方法。【選択図】図１
2020140131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基体の上に第１の材料で構成された光導電層が形成され、該光導電層の上に第１の材料よりも光の反射率が低い第２の材料で構成された表面層が積層された円筒状の電子写真用感光体の表面を研磨して、前記電子写真用感光体の表面の突起状の異常成長欠陥部を平坦化する工程と、
前記電子写真用感光体と前記電子写真用感光体の表面を撮影する画像素子とを前記電子写真用感光体の周方向に相対的に動かし、前記電子写真用感光体の表面に光を照射し、前記電子写真用感光体の表面で反射される反射光を前記画像素子で受光し、前記画像素子の出力を処理する工程と、
前記画像素子の出力処理情報と前記表面層の膜厚情報とから異常成長欠陥部の大きさを計算することで異常成長欠陥部を検査する工程と
をこの順に行うことを特徴とする電子写真用感光体の製造方法。
【請求項２】
前記第１の材料がアモルファスシリコンであり、前記第２の材料がアモルファスシリコンカーバイド又はアモルファスカーボンである請求項１に記載の電子写真用感光体の製造方法。
【請求項３】
前記電子写真用感光体の異常成長欠陥部を検査する工程が、前記画像素子の幅で前記電子写真用感光体を周方向に渡って検査し、前記画像素子を前記電子写真用感光体の軸方向に移動させることによって、前記電子写真用感光体の画像形成領域について検査する工程である請求項１又は２に記載の電子写真用感光体の製造方法。
【請求項４】
前記電子写真用感光体の表面を研磨して、前記電子写真用感光体の表面の突起状の異常成長欠陥を平坦化する工程が、前記電子写真用感光体を保持し回転させ、弾性ローラに巻回させた研磨テープを前記電子写真用感光体の表面に押圧させながら前記研磨テープを送ることによって、前記電子写真用感光体の表面を研磨して、前記ａ−Ｓｉ電子写真用感光体の表面の異常成長欠陥を平坦化する工程である請求項１〜３のいずれか一項に記載のａ−Ｓｉ電子写真用感光体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真用感光体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等に用いられている電子写真用感光体の感光体層には、数μｍ程度〜数ｍｍ程度の大きさの成膜欠陥、キズ、ピンホール等の欠陥が存在することがある。そのような欠陥は、大きさが２０μｍ程度の微小なものであっても、電子写真画像上において数倍から数十倍の大きさの黒点や白点等の画像欠陥の原因となったり、電子写真用感光体の絶縁破壊の原因となったりする。
【０００３】
例えば、優れた耐摩耗性や耐熱性、光感度特性、無公害性などを有する水素化アモルファスシリコン系電子写真用感光体（以下、アモルファスシリコンをａ−Ｓｉと略記する）の場合について説明する。
図４に示すように、ａ−Ｓｉ系電子写真用感光体４００は、導電性基体４０１の上に、ａ−Ｓｉ系光導電層４０２が形成され、ａ−Ｓｉ系光導電層４０２の上に表面層４０３が積層されている。導電性基体４０１は、円筒状あるいは板状のアルミニウム合金などから成る。ａ−Ｓｉ系光導電層４０２は、グロー放電分解法などのＰＣＶＤ（プラズマ化学気相成長）法により基板上に形成され、厚さは２０〜８０μｍである。表面層４０３も、ＰＣＶＤ法により形成され、例えばアモルファスシリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ）やアモルファスカーボン（ａ−Ｃ）などから成り、厚さは０．１〜１μｍである。そして、このような層構成において、アナログ複写機、デジタル複写機などの用途に応じて、各種ドーパント元素や成膜パラメータを選択することによって帯電能、残留電位、光感度、表面硬度、及び耐環境特性などの電子写真特性が所要の特性に調整されている。
【０００４】
しかし、ＰＣＶＤ法によって導電性基体に作製されるａ−Ｓｉ感光層の課題として、わずかなゴミや欠陥、ピット、介在物を基点に球状に成長、もしくは断面方向から見た場合に漏斗状や扇状に成長する異常成長欠陥がある。例えば図４中の異常成長欠陥４０５のような突起となる。
【０００５】
そこで、このような欠陥を電子写真用感光体製造時の検査工程において検出して選別する必要がある。特許文献１には、電子写真用感光体の表面に光を照射し、反射される反射光を画像素子で受光し、画像素子が受光光量に応じて出力する信号の強弱を処理して欠陥を検出する検査方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第4508910号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている検出方法では、電子写真用感光体の表面層の作成条件によっては欠陥部の大きさの検出精度が必ずしも十分ではないという認識を得た。
そこで、本発明は、電子写真用感光体の表面層の作成条件が変化しても欠陥部の大きさを高精度に検出可能な電子写真用感光体の製造方法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本発明に係る電子写真用感光体の製造方法は、
導電性基体の上に第１の材料で構成された光導電層が形成され、該光導電層の上に第１の材料よりも光の反射率が低い第２の材料で構成された表面層が積層された円筒状の電子写真用感光体の表面を研磨して、前記電子写真用感光体の表面の突起状の異常成長欠陥部を平坦化する工程と、
前記電子写真用感光体と前記電子写真用感光体の表面を撮影する画像素子とを前記電子写真用感光体の周方向に相対的に動かし、前記電子写真用感光体の表面に光を照射し、前記電子写真用感光体の表面で反射される反射光を前記画像素子で受光し、前記画像素子の出力を処理する工程と、
前記画像素子の出力処理情報と前記表面層の膜厚情報とから異常成長欠陥部の大きさを計算することで異常成長欠陥部を検査する工程と
をこの順に行う。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電子写真用感光体の表面層の作成条件が変化しても欠陥部の大きさを高精度に検出可能な電子写真用感光体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る欠陥検査装置の概略図である。
【図２】本発明に係る電子写真用感光体研磨装置の概略図である。
【図３】ａ−Ｓｉ電子写真用感光体の研磨後の欠陥部断面図である。
【図４】ａ−Ｓｉ電子写真用感光体の研磨前の欠陥部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定するものではない。
本実施の形態では、下記の異常成長欠陥部を平坦化する工程と、画像素子の出力を処理する工程と、異常成長欠陥部の大きさを計算することで異常成長欠陥部を検査する工程とをこの順に行う。
【００１２】
異常成長欠陥部を平坦化する工程では、円筒状の電子写真用感光体の表面を研磨して、前記電子写真用感光体の表面の突起状の異常成長欠陥部を平坦化する。円筒状の電子写真用感光体は、導電性基体の上に第１の材料で構成された光導電層が形成され、該光導電層の上に第１の材料よりも光の反射率が低い第２の材料で構成された表面層が積層されている。
【００１３】
画像素子の出力を処理する工程では、
前記電子写真用感光体と前記電子写真用感光体の表面を撮影する画像素子とを前記電子写真用感光体の周方向に相対的に動かし、
前記電子写真用感光体の表面に光を照射し、前記電子写真用感光体の表面で反射される反射光を前記画像素子で受光し、前記画像素子の出力を処理する。
異常成長欠陥部を検査する工程では、
前記画像素子の出力処理情報と前記表面層の膜厚情報とから異常成長欠陥部の大きさを計算することで異常成長欠陥部を検査する。
【００１４】
第１の材料はアモルファスシリコンであり、第２の材料はアモルファスシリコンカーバイド又はアモルファスカーボンであることが好ましい。
図１は本発明の製造方法における欠陥検査を実施可能な装置である。本発明を実施するためには、まず、円筒状の電子写真用感光体と画像素子が相対的に動作可能な構成とする。
【００１５】
例えば、電子写真用感光体の周方向に関しては、画像素子を固定して電子写真用感光体を周方向に回転させるか、電子写真用感光体を固定し画像素子を電子写真用感光体の周方向に移動させる、あるいは、その両方によって実施する構成が考えられる。また、電子写真用感光体軸方向に関しては、画像素子を固定して電子写真用感光体を軸方向に移動させるか、電子写真用感光体を固定し画像素子を電子写真用感光体軸方向に移動させる、あるいは、その両方によって実施する構成が考えられる。
【００１６】
図１の検査装置は、電子写真用感光体自転装置と、ステッピングモータ１０４と駆動ギア１０５と画像素子１０６とカメラ１０７とハロゲン照明１０８と光ファイバ１０９とを有する。図１の検査装置は、さらにモータコントロールボード１１０とキャプチャーボード１１１とＤＩＯボード１１２とコンピュータ１１３とを有する。
電子写真用感光体自転装置は、電子写真用感光体１０１を周方向に自転させるサーボモータ１０２と電子写真用感光体の周方向位置を検知可能なエンコーダ１０３とを有する。画像素子１０６を具備したカメラ１０７は、ステッピングモータ１０４と駆動ギア１０５とによって電子写真用感光体の軸方向に対して並行に移動可能である。モータコントロールボード１１０はサーボモータ１０２およびステッピングモータ１０４を制御する。
【００１７】
電子写真用感光体の表面を撮影する画像素子は電子写真用感光体の表面を必要な分解能で撮影できれば特に制限はなく、ＣＣＤエリアセンサ、ＣＣＤラインセンサ等の画像素子が挙げられ、必要な分解能を得られる光学系を設置することも可能である。特に曲率を有する電子写真用感光体を撮影する本発明ではラインセンサを円筒状電子写真用感光体の軸方向に並行な位置に設置することが好ましい構成である。
【００１８】
図１の装置では分解能４．８μｍのＣＣＤラインセンサと２倍の光学レンズを用いて、分解能２．４μｍを得ている。また、電子写真用感光体からの反射光から欠陥検査を行う本発明においては、欠陥サイズを精度良く検出するために、照明光の光軸とカメラの光軸とが同軸となる構成が好ましい。
【００１９】
図１の装置では、エンコーダ１０３から出力された電子写真用感光体１０１の位置情報に基づいてＤＩＯボード１１２を介してハロゲン照明１０８に照明トリガ信号が送信され、ハロゲン照明１０８が照明光を出力する。出力された照明光は、光ファイバ１０９を経て、カメラ１０７から電子写真用感光体１０１の表面に照射される。
欠陥検査は、
画像素子の幅を電子写真用感光体の周方向一周分に渡って検査を行い、
センサ幅の検査が完了したらステッピングモータ１０４によってカメラ１０７を電子写真用感光体軸方向に移動させて、電子写真用感光体１０１の全域あるいは、少なくとも画像形成領域に渡って検査を行う。
もちろん、電子写真用感光体１０１の自転とカメラ１０７の軸移動を同時に行い、電子写真用感光体１０１の表面を螺旋状に検査しても構わない。
【００２０】
続いて、画像素子によって受光した反射光はキャプチャーボード１１１を介してコンピュータに画像データとして取り込まれ、画像処理を施すことによって、電子写真用感光体の欠陥を検出する。画像処理は様々な方法があるが、最も簡単な一例として、画像データをある閾値によって２値化し、欠陥を検出する方法が挙げられる。
また、電子写真用感光体に研磨処理を施してから、上記の欠陥検査方法が行われる。
【００２１】
通常、複写機、ファクシミリ、プリンタなどの電子写真装置では、表面に光導電体層が設けられた電子写真用感光体の外周面を一様に帯電させる。ついで被複写体の被複写像を露光させることにより前記電子写真用感光体の外周面上に静電潜像を形成し、さらに該電子写真用感光体上にトナーを付着させることでトナー像を形成し、これを複写用紙などに転写させて複写が行なわれる。
このようにして電子写真装置で複写を行った後には、電子写真用感光体の外周面上にトナーが一部残留するため、該残留トナーを除去する必要がある。残留トナーの除去は、クリーニングブレード、ファーブラシ、マグネットブラシ等を用いたクリーニング工程によって行なわれるのが一般的である。
【００２２】
上記クリーニング時のトナー付着を防止して、良好な画像形成を達成するために、特開２００１−３３０９７８号公報においては、電子写真用感光体の表面粗さを下記のように規定している。すなわち、導電性基体上に少なくともアモルファスＳｉを含む感光層および表面層を順次積層してなる電子写真用感光体において、電子写真用感光体の１０μｍ×１０μｍの範囲における表面粗さＲａを１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下としている。
【００２３】
このような表面粗さを持った電子写真用感光体では、電子写真用感光体の表面で入射光が散乱されるため、画像素子は散乱される反射光のうち画像素子方向に反射された反射光を受光し、画像データを得ることになる。こうして得られた画像データを画像処理することによって、欠陥を検出するが、研磨処理を施さない場合、欠陥部は表面に対して凸形状であるため、正常部よりも反射光が弱くなり、正常部よりも暗く検出されることになる。検出精度を上げるためには正常部と欠陥部とのコントラストを向上させることが望ましい。
【００２４】
しかし正常部を明るくするために入射光を強くすると欠陥部での反射光も強くなってしまい、思い通りに正常部と欠陥部とのコントラスト差を向上させることができないだけでなく、正常部と欠陥部との境界が不明瞭となって、検査精度を低下する傾向があった。
一方、表面研磨を行い、欠陥部を平坦化すると同軸光源によって照射された入射光は、正常部に比べて、平坦化された欠陥部でより強く反射される。このため、正常部と欠陥部とのコントラストアップが可能なうえ、正常部と欠陥部との境界部が明確になり、検査精度を向上することができる。
本発明では、画像素子の出力処理情報と表面層の膜厚情報とを用いて異常成長欠陥の大きさを計算することで異常成長欠陥を検査することに特徴がある。
【００２５】
図３（ａ１）は、表面層の膜厚が薄い場合におけるａ−Ｓｉ電子写真用感光体の研磨後の欠陥部断面図である。図３（ａ２）は図３（ａ１）の平面図である。
図３（ｂ１）は、表面層の膜厚が厚い場合におけるａ−Ｓｉ電子写真用感光体の研磨後の欠陥部断面図である。図３（ｂ２）は図３（ｂ１）の平面図である。
図３（ａ１）、（ａ２）、（ｂ１）及び（ｂ２）に示すように、画像処理されて欠陥部として認識される部分の大きさｄ２（検出値）は、実際の欠陥部の大きさｄ１よりも、小さな値となってしまう。図３（ａ２）及び（ｂ２）に示すように、研磨後に表面に現れる欠陥部の形状が円形の場合は、欠陥部の大きさはその円の直径とする。研磨後に表面に現れる欠陥部の形状が円形ではない場合は、表面に現れる欠陥部が内接する円の直径などを欠陥部の大きさとする。
【００２６】
具体的には、図３（ａ１）及び（ａ２）に示すように表面層の膜厚が薄い場合はｄ２（検出値）とｄ１との差は小さいが、図３（ｂ１）及び（ｂ２）に示すように表面層の膜厚が厚い場合はｄ２（検出値）とｄ１との差は大きくなる。これは画像処理されて欠陥部として認識される部分の大きさは、表面研磨後の表面に露出される異常成長欠陥部の光導電層３０５によって強く反射された反射光の光量に基づいて計算された値だからである。表面層３０３による反射光の光量は表面に露出された異常成長欠陥部の光導電層３０５による反射光の光量よりも強くなる。その理由は、光導電層の組成が表面層の組成と異なるからである。具体的には、光導電層の主成分がシリコンであるのに対して、表面層は主成分がシリコン及びカーボンであるか、又はカーボンであるためである。
【００２７】
本発明に係る実施の形態では、表面層３０３の膜厚情報を、反射光の光量に基づいて得られる欠陥部の大きさ（図３（ｂ）のｄ２）に加えることで異常成長欠陥の大きさを計算している。これより。実際の欠陥の大きさに近い検出値を精度よく検出することが可能となる。
本発明に適した研磨方法の一例としては、特開２００１−３１８４７９号公報の電子写真用感光体の後処理方法が挙げられる。特開２００１−３１８４７９号公報の研磨方法を図２を用いて説明する。
【００２８】
図２で示す形態の研磨装置は、ａ−Ｓｉ電子写真用感光体２００の両端を弾性支持する電子写真用感光体の支持機構２２０を有する。支持機構２２０は具体的には空気圧ホルダで、本例では（株）ブリヂストン製空気圧式ホルダ（商品名：エアーピック、型番：ＰＯ４５ＴＣＡ＊８２０）を用いた。
【００２９】
電子写真用感光体２００には、研磨テープ２３１を巻回して電子写真用感光体２００に押圧させる加圧弾性ローラ２３０が隣接して配置されている。研磨テープ２３１は送り出しロール２３２から、定量送り出しロール２３４とキャプスタンローラ２３５とによって定量に送り出され、電子写真用感光体２００と加圧弾性ローラ２３０との間を通って、巻き取りロール２３３に巻き取られる。研磨テープ２３１の送り速度は定量送り出しロール２３４の回転速度を制御することで制御される。
【００３０】
研磨テープ２３１としては通常ラッピングシートと呼ばれるものが好ましく、砥粒としてはＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３などが用いられる。ここでは、富士フイルム（株）製ラッピングテープＬＴ−Ｃ２０００を用いた。
保持台２４０は、電子写真用感光体２００と加圧弾性ローラ２３０との圧力調整を行うため、０．０１ｍｍ程度の精度で前後進（図２中の矢印２４１の方向）が可能になるように支持機構２２０を保持している。例えばステッピングモータを用いて支持機構２２０を前後進させる。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらにより何ら制限されるものではない。
【００３２】
（実施例１）
直径（外径）８４ｍｍ、長さ３８１ｍｍ、肉厚３ｍｍのアルミニウム筒状基体の表面に鏡面加工を施して洗浄した後、ＰＣＶＤ装置を用いて厚み４０μｍのａ−Ｓｉ光導電層を積層した。さらに、ＳｉＨ４、ＣＨ４を原料ガスとして用いて厚み１．５μｍのａ−ＳｉＣ表面層を積層し、ａ−Ｓｉ電子写真用感光体を作製した。
【００３３】
上記のようにして作製した電子写真用感光体の表面をオリンパス測定顕微鏡（ＳＴＭ−ＵＭ）を用いて観察したところ、直径５〜１００μｍ、高さ０．５〜１２μｍの突起状欠陥が存在した。
この電子写真用感光体を、幅３６０ｍｍの研磨テープであるラッピングテープ（富士フイルム（株）製ＬＴ−Ｃ２０００）を介してＪＩＳゴム硬度３５の加圧ローラで約０．７７ｋｇに加圧した。テープスピードを５５ｍｍ／ｍｉｎとし、かつ電子写真用感光体の回転速度を６０ｒｐｍとして、２分間処理したところ、良好な研磨がされた。最大長１０μｍの突起状欠陥部を１０個ランダムに選び、オリンパス測定顕微鏡（ＳＴＭ−ＵＭ）を用いて観察したところ、研磨によって平坦化された部分が確認できた。
【００３４】
次いで、図１に示した装置を用いて直径５〜２０μｍの欠陥について検出を行った。なお、電子写真用感光体の表面を撮影するＣＣＤラインセンサの出力、すなわち画像平均濃度が２５６階調（０が暗、２５５が明）の約１２０程度になるようにハロゲン光光源の光量を調整し、２４０以上の明るさを示す部分を欠陥部として検出を行った。
【００３５】
（比較例１）
実施例１で評価を行った電子写真用感光体について、図１に示した装置を用いて得られた欠陥部の最大長にａ−ＳｉＣ表面層の膜厚情報分（膜厚の２倍の値）を加えないで異常成長欠陥の大きさを算出する以外は実施例１と同様の検出を行った。
【００３６】
実施例１で得られた検査結果と比較例１で得られた検査結果とを比較した。
実施例１の検査方法で大きさが５μｍ〜２０μｍと判断された欠陥部を１０個選び、オリンパス測定顕微鏡（ＳＴＭ−ＵＭ）によって各欠陥部を観察し、最大長を測定した。
そして、オリンパス測定顕微鏡（ＳＴＭ−ＵＭ）を用いて測定した各欠陥部の最大長（Ｄ０）に対する、図１に示した装置を用いて実施例１の方法で算出した各欠陥部の最大長（Ｄ１）の誤差を下記の式を用いて求めたところ、最大の誤差は約２０％であった。
誤差＝｜Ｄ０−Ｄ１｜／Ｄ０
【００３７】
比較例１の検査方法で大きさが５μｍ〜２０μｍと判断された欠陥部を１０個選び、オリンパス測定顕微鏡（ＳＴＭ−ＵＭ）によって各欠陥部を観察し、最大長を測定した。
そして、オリンパス測定顕微鏡（ＳＴＭ−ＵＭ）を用いて測定した各欠陥部の最大長（Ｄ０）に対する、図１に示した装置を用いて比較例１の方法で算出した各欠陥部の最大長（Ｄ２）の誤差を下記の式を用いて求めたところ、最大の誤差は約８０％であった。
誤差＝｜Ｄ０−Ｄ２｜／Ｄ０
【００３８】
【表１】
2020140131.tif 000003
【符号の説明】
【００３９】
１０２  サーボモータ
１０３  エンコーダ
１０４  ステッピングモータ
１０５  駆動ギア
１０６  画像素子
１０７  カメラ
１０８  ハロゲン照明
１０９  光ファイバ
３００、４００    電子写真用感光体
１０１、３０１、４０１    導電性基体
３０２、４０２    光導電層
３０３、４０３    表面層
３０５、４０５    異常成長欠陥部
３０６、４０６    光導電層における正常成長部と異常成長欠陥部との境界面
３１３、４１３    ゴミ
【図１】
2020140131.tif 000004
【図２】
2020140131.tif 000005
【図３】
2020140131.tif 000006
【図４】
2020140131.tif 000007