(57)【要約】【課題】ダウンタイムを抑制し、電子写真用感光体を安定して製造する。【解決手段】複数の電子写真用感光体を連続して製造する電子写真用感光体の製造方法は、堆積膜形成ステップＳ４００４と、解析ステップＳ４００７と、を有している。堆積膜形成ステップＳ４００４では、第１の基体に堆積膜を形成して第１の電子写真用感光体を製造する。解析ステップＳ４００７では、堆積膜形成ステップＳ４００４の前後における第１の基体の端部形状の変化に基づいて、第１の電子写真用感光体の残留膜応力を解析する。そして、当該残留膜応力に基づいて堆積膜形成条件を調節して、第２の基体に堆積膜を形成して次の電子写真用感光体を製造する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子写真用感光体を連続して製造する電子写真用感光体の製造方法であって、
第１の基体に堆積膜を形成して第１の電子写真用感光体を製造する堆積膜形成ステップと、
前記堆積膜形成ステップの前と前記堆積膜形成ステップの後とにおける前記第１の基体の端部形状の変化に基づいて、前記第１の電子写真用感光体の残留膜応力を解析する解析ステップと、を有し、
前記残留膜応力に基づいて堆積膜形成条件を調節し、第２の基体に堆積膜を形成して次の電子写真用感光体を製造する、電子写真用感光体の製造方法。
【請求項２】
前記解析ステップにおいて、前記変化に基づいて、有限要素法を用いて前記残留膜応力を解析すること特徴とする、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】
前記堆積膜形成条件は、前記第２の基体の温度、前記第２の基体を収容し該第２の基体に前記堆積膜を形成するための反応容器内の圧力、前記堆積膜用の原料ガスの供給量および前記原料ガスを分解するための高周波電力、の少なくとも１つである、請求項１または２に記載の電子写真用感光体の製造方法。
【請求項４】
前記堆積膜形成条件は、前記第２の基体の温度条件である、請求項１または２に記載の電子写真用感光体の製造方法。
【請求項５】
前記温度条件として、前記変化に基づいて、前記第２の基体の複数の領域ごとに前記第２の基体の温度を制御する、請求項４に記載の電子写真用感光体の製造方法。
【請求項６】
前記堆積膜形成ステップの前と後に、前記第１の基体の前記端部形状を撮影によって計測する、請求項１から５のいずれか１項に記載の電子写真用感光体の製造方法。
【請求項７】
前記堆積膜形成ステップの前と後に、前記第１の基体の前記端部形状をレーザー変位センサーによって計測する、請求項１から５のいずれか１項に記載の電子写真用感光体の製造方法。
【請求項８】
予め、基準となる残留膜応力の基準データを記憶しておき、
前記解析ステップで得られた前記残留膜応力と前記基準データとの差が最小になるように、前記堆積膜形成条件を調節する、請求項１から７のいずれか１項に記載の電子写真用感光体の製造方法。
【請求項９】
基体に堆積膜を形成して電子写真用感光体を製造する、電子写真用感光体の製造システムにおいて、
前記基体の端部形状を計測する形状計測装置と、
前記基体に前記堆積膜を形成する前と後とで得られた前記基体の前記端部形状の変化に基づき、前記基体の残留膜応力を解析する解析装置と、を有していることを特徴とする、製造システム。
【請求項１０】
前記解析装置が、有限要素法のプログラムを有していること特徴とする、請求項９に記載の製造システム。
【請求項１１】
前記解析装置によって解析した前記残留膜応力に基づいて、次の電子写真用感光体を製造する際の堆積膜形成条件を調節する手段を有していることを特徴とする、請求項９または１０に記載の製造システム。
【請求項１２】
前記堆積膜形成条件は、前記基体の温度、前記基体を収容し該基体に前記堆積膜を形成するための反応容器内の圧力、前記堆積膜用の原料ガスの供給量および前記原料ガスを分解するための高周波電力、の少なくとも１つである、請求項１１に記載の製造システム。
【請求項１３】
前記形状計測装置が撮影装置であることを特徴とする、請求項９から１２のいずれか１項に記載の製造システム。
【請求項１４】
前記形状計測装置がレーザー変位センサーであることを特徴とする、請求項９から１２のいずれか１項に記載の製造システム。
【請求項１５】
前記基体を収容し該基体に前記堆積膜を形成するための反応容器と、
前記基体の温度調節手段と、
前記反応容器内の圧力を調節する圧力調節手段と、
前記堆積膜用の原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
前記原料ガスを分解する高周波電力を供給する高周波電源と、を有することを特徴とする、請求項９から１４のいずれか１項に記載の製造システム。
【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システムおよび電子写真用感光体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真用感光体に用いられる部材の１つとしては、シリコン原子を主成分として含む非単結晶堆積膜がある。例えば水素及び／又はハロゲンで補償されたアモルファスシリコン（以下、「ａ−Ｓｉ」と呼ぶことがある。）堆積膜は、高性能、高耐久、低公害であるため、感光体として用いられている。
【０００３】
このようなａ−Ｓｉ電子写真用感光体として、さまざまな要求性能に応じて、種々の層構成を有するものが提案されている。これらの堆積膜を形成する方法としては、スパッタリング法、熱により原料ガスを分解する方法（熱ＣＶＤ法）、光により原料ガスを分解する方法（光ＣＶＤ法）、プラズマにより原料ガスを分解する方法（プラズマＣＶＤ法）等がある。また、その他多数の方法が知られている。
【０００４】
その中でも、プラズマＣＶＤ法、すなわち原料ガスを直流、高周波およびマイクロ波グロー放電等によって分解し、基体上に薄膜状の堆積膜を形成する方法が、電子写真用アモルファスシリコン堆積膜の形成方法として適している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２２０６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、プラズマＣＶＤ法に代表される、プラズマによる堆積膜形成方法では、連続して電子写真用感光体を製造する際に、堆積膜を形成するときの基体の表面温度やプラズマを生成するための供給電力等が、時間とともに変動してしまう場合がある。
【０００６】
基体の表面温度が変動する原因は、基体を加熱するためのヒータ特性の変動以外にも、基体に熱を伝える熱媒体が初期の状態から変化することなどがある。また、プラズマ処理の特性上、堆積膜形成の最中に基体の表面温度を計測するのは困難であり、表面温度が初期の状態から変動したとしても検知が難しい。
【０００７】
また、プラズマを生成するための供給電力は、供給電源の変動以外にも、連続した堆積膜の形成によって反応容器内に堆積膜が形成されること等の原因で、初期の状態から変化する。
【０００８】
また、堆積膜の原料ガスを供給する原料ガス供給手段についても、原料ガスの供給量を制御するマスフローコントローラの変動等の原因で、初期の状態から変化する。この変化は、プラズマＣＶＤ法に代表されるプラズマ処理法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法等において共通に発生することがある。
【０００９】
以上で記載したように、初期の状態から堆積膜を形成する際の堆積膜形成状態が変わることがある。そのため、電子写真用感光体の特性が初期に製造した電子写真用感光体の特性から変動し、所望の特性を有する電子写真用感光体が得られない場合がある。また、堆積膜形成の状態が変わることで、堆積膜が剥れるという問題が発生する場合もある。
【００１０】
これらの課題を解決するためには、定期的に設備状態を確認し、感光体製造装置を停止させて、感光体製造装置の校正を行うことが考えられる。しかし、この場合には、ダウンタイムが発生し、製造効率が低下するという課題がある。
【００１１】
従って、本発明は、上述した堆積膜が形成された電子写真用感光体の製造装置における課題を解決すること、および電子写真用感光体を安定して製造することができる感光体の製造方法を提供すること、を目的としている。その目的の一例は、ダウンタイムを低減し、電子写真用感光体を安定して製造することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的は、以下の構成を有する感光体製造システム、または感光体の製造方法によって達成される。
【００１３】
本発明における複数の電子写真用感光体を連続して製造する電子写真用感光体の製造方法は、第１の基体に堆積膜を形成して第１の電子写真用感光体を製造する堆積膜形成ステップと、前記堆積膜形成ステップの前と前記堆積膜形成ステップの後とにおける前記第１の基体の端部形状の変化に基づいて、前記第１の電子写真用感光体の残留膜応力を解析する解析ステップと、を有し、前記残留膜応力に基づいて堆積膜形成条件を調節し、第２の基体に堆積膜を形成して次の電子写真用感光体を製造する。
【００１４】
また、本発明の電子写真用感光体の製造システムは、基体に堆積膜を形成して電子写真用感光体を製造する、電子写真用感光体の製造システムにおいて、前記基体の端部形状を計測する形状計測装置と、前記基体に前記堆積膜を形成する前と後とで得られた前記基体の前記端部形状の変化に基づき、前記基体の残留膜応力を解析する解析装置と、を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の製造システム及び製造方法によれば、堆積膜形成の状態が安定するので、連続して電子写真用感光体を製造する際に、電子写真用感光体を安定した品質で製造することができる。また、電子写真用感光体を製造するごとに堆積膜形成条件に補正が加えられるため、製造システムの校正のために発生するダウンタイムが抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、図面を参照し、実施の形態を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。
【００１７】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、本発明で使用される円筒状基体１００は、インロー加工部分１０１を有している。円筒状基体１００は、必要に応じて表面加工が行われ、使用目的に適した材質を有するものであれば良い。
【００１８】
円筒状基体１００の材質としては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｃなどの金属、及びこれらの合金（例えばステンレス。）が挙げられる。加工性や製造コストを考慮すると、円筒状基体１００の材質は、アルミニウム（Ａｌ）を含んでいることが好ましい。このような材質としては、例えばＡｌ−Ｍｇ系合金またはＡｌ−Ｍｎ系合金であることが好ましい。
【００１９】
円筒状基体１００の厚さは、コスト、取り扱い性、強度、熱伝導度等を考慮すると、好ましくは０．５〜３．０ｍｍ、より好ましくは２．０〜３．０ｍｍである。
【００２０】
インロー加工部分１０１はインロー加工によって形成される。ここで用いられるインロー加工とは、管状部材の内側を切削して、フランジを装着すべき段部（インロー加工部分１０１）を作るための加工である。インロー加工は、同軸の度合および端面の直角度を高精度にするため、両端を同時に加工する。
【００２１】
円筒状基体１００の内側を切削すると、切削バイト及び円筒状基体１００が切削摩擦により高温になる。したがって、切削バイトの耐久性及び加工精度を維持するために、切削油をインロー加工部分１０１に塗布若しくは吹き付けながら、円筒状基体１００を切削する。また、円筒状基体１００を表面加工する際にも、インロー加工と同様に、切削油を塗布若しくは吹き付けながら切削する。
【００２２】
例えば、精密切削用のエアダンパー付旋盤（ＰＮＥＵＭＯ  ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ  ＩＮＣ．製）に、ダイヤモンドバイト（商品名「ミラクルバイト」、東京ダイヤモンド製）を、基体中心角に対して５°のすくい角が得られるようにセットする。次に、この旋盤の回転フランジに、円筒状基体１００を真空チャックし、付設したノズルから切削油を噴霧し、付設した真空ノズルから切り粉を吸引する。このとき、円筒状基体１００の回転速度が１０００ｍ／ｍｉｎ、送り速度が０．０１ｍｍ／Ｒの条件で、所望の外径となるように、円筒状基体１００を切削する。
【００２３】
切削加工において切削油が用いられた場合、円筒状基体１００に堆積膜を形成する前に、切削油を脱脂及び清浄化しておく。また、円筒状基体１００の形状計測を行う際の基準となる点を、円筒状基体１００にマーキングして、位置決め可能なようにする。
【００２４】
＜製造システム＞
図２は、本発明の一実施形態に係る電子写真用感光体の製造システムの概略構成図である。図２に示すように、電子写真用感光体の製造システムは、堆積膜形成装置２７０と、形状計測装置２８０と、解析装置１５０と、を有している。
【００２５】
解析装置１５０は、マイクロコンピュータ２００、入力装置２１０、表示装置２２０、記憶装置２３０、通信インターフェイス２４０、リードライト装置２５０および記憶媒体２６０を含んでいる。記憶媒体２６０は、応力解析プログラム２６１、画像処理プログラム２６２、データ変換プログラム２６３、制御プログラム２６４などを記憶している。
【００２６】
マイクロコンピュータ２００としては、例えば、パーソナルコンピュータが用いられる。または、パーソナルコンピュータ以外のデスクトップコンピュータやスーパーコンピュータなどを用いてもよい。マイクロコンピュータ２００は、ＣＰＵ（中央演算装置）２０１、ブートプログラムを記憶するＲＯＭ２０２および各種処理結果を一時的に記憶するＲＡＭ２０３を含む。入力装置２１０は、値や文字などを外部から入力するためのものであり、例えばキーボードやマウスが挙げられる。また、表示装置２２０は、処理結果を表示するためのものであり、ＬＣＤやＣＲＴなどが挙げられる。
【００２７】
記憶媒体２６０は、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、MO、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM、DVD（DVD-ROMやDVD-Rなど。）である。記憶媒体２６０は、解析装置１５０に内蔵されていても良いし、解析装置１５０に取り外し可能なものであっても良い。
【００２８】
また、記憶装置２３０は、上記の各種プログラムによる計算結果やその履歴等を記憶するハードディスクドライブであって良い。そして、通信インターフェイス２４０は、解析装置１５０と、堆積膜形成装置２７０および形状計測装置２８０と、の間でデータ通信を行うためのものある。通信インターフェイス２４０としては、例えば、GPIBやシリアル通信のRS-２３２Cといったインターフェイス、USBやPCIバス、PCカードといった拡張バス、ＬＡＮ回線やインターネットを用いてデータ通信を行うためのモデムボード、が挙げられる。
【００２９】
リードライト装置２５０は、応力解析プログラム２６１、円筒状基体１００の端部形状のデータを得るための画像処理プログラム２６２、データ変換プログラム２６３および制御プログラム２６４、を読み込む。また、リードライト装置２５０は、得られた端部形状のデータや、応力解析プログラム２６１による計算結果およびその履歴などを、ＣＤやＤＶＤに代表される記憶媒体２６０に書き込む。これらの各構成要素は、内部バスを介して接続されている。
【００３０】
また、本発明で用いられる応力解析プログラム２６１は、例えば差分法、境界要素法、有限要素法などの数値シミュレーション法（数値解析法）を用いて応力計算を実施するプログラムである。
【００３１】
また、画像処理プログラム２６２は、形状計測装置２８０（例えばカメラのような撮影装置）よって取得した画像に対して、画像処理を行う。具体的には、画像処理プログラム２６２は、それぞれの画像位置（画素）における階調情報を数値化し、当該数値の解析および判定を行う。本実施形態において、画像処理プログラム２６２が処理する画像は、円筒状基体１００の端部形状の画像データである。
【００３２】
データ変換プログラム２６３は、画像処理プログラム２６２で数値化された画像の数値データを、応力解析プログラム２６１で解析を実施するのに適した位置座標データに変換するプログラムである。具体的には、例えば非接触式のレーザー変位センサーによって得られた円筒状基体１００の変位データを、位置座標データに変換するプログラムである。本実施形態では、円筒状基体１００の端部形状の画像データに基づいて、応力解析プログラム２６１によって円筒状基体１００の残留膜応力を解析する。
【００３３】
制御プログラム２６４は、応力解析プログラム２６１によって得られた解析結果に基づいて、堆積膜形成装置２７０の各種設定値（堆積膜形成条件）を決定するプログラムである。
【００３４】
図３は、電子写真用感光体を製造するための堆積膜形成装置２７０の一実施形態を示す概略図である。
【００３５】
堆積膜形成装置２７０は、反応容器３１１０、加熱用ヒータ３１１３、ガス供給装置３２００、高周波電源３１２０、マッチングボックス３１１５、カソード電極３１１１を有している。また、反応容器３１１０の下部には、円筒状基体１００を回転させるためのモータ（不図示）が設置されており、円筒状基体１００が回転可能となっている。
【００３６】
反応容器３１１０は、円筒状基体１００を収容し、円筒状基体１００に堆積膜を形成するためのものである。反応容器３１１０には排気配管が接続されている。この排気配管は、メインバルブ３１１８またはスロットルバルブを具備しており、排気装置（不図示）と連通している。そして、真空計３１１９の圧力検出値を見ながら、圧力制御部（不図示）によって、反応容器３１１０内を一定の圧力に保つことが可能なように構成されている。排気装置には、堆積膜形成条件に応じて、例えば、ロータリーポンプ、メカニカルブースターポンプ、ターブ分子ポンプが適宜使用される。
【００３７】
そして、円筒状基体１００を加熱するための加熱用ヒータ３１１３は、所望の設定値で温度調節を行う温度制御手段（不図示）を有するヒータであり、外部からの信号により設定値（温度条件）を変更できるように構成されている。加熱用ヒータ３１１３は、反応容器３１１０内に設置される円筒状基体１００の軸方向に複数配置されていてもよく、円筒状基体１００の軸方向の各箇所に対応させて設置されてもよい。
【００３８】
堆積膜の原料ガスを供給するガス供給装置３２００は、マスフローコントローラ３２１１〜３２１５を具備し、外部からの信号に応じて、反応容器３１１０内への原料ガスの供給量を所望の設定値に調節できるように構成されている。
【００３９】
同様に、高周波電源による高周波電力の設定値、排気装置による排気量の設定値、メインバルブ３１１８またはスロットルバルブの開度についても、外部からの信号により調節可能となっている。排気装置によって反応容器３１１０の内部を排気することで、反応容器内の圧力調節を行うことができる。
【００４０】
堆積膜形成時に使用される堆積膜用の原料ガスとして、シラン（ＳｉＨ4）、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、四フッ化珪素（ＳｉＦ4）、六フッ化二珪素（Ｓｉ2Ｆ6）等のアモルファスシリコン形成用の原料ガス、またはそれらの混合ガスが好適に用いられる。
【００４１】
希釈ガスとして、水素（Ｈ2）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）などのガスを用いても有効である。また、堆積膜のバンドギャップ幅を変化させる特性改善ガスとして、窒素原子を含むガス、酸素原子を含むガス、炭化水素、フッ素化合物またはこれらの混合ガスを用いても良い。窒素原子を含むガスとしては、窒素（Ｎ2）、アンモニア（ＮＨ3）などがある。酸素原子を含むガスとしては、酸素（Ｏ2）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ2）、酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ2）などがある。炭化水素の例としては、メタン（ＣＨ4）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、エチレン（Ｃ2Ｈ4）、アセチレン（Ｃ2Ｈ2）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）などがある。フッ素化合物の例としては、四フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦ4）、フッ化窒素（ＮＦ3）などがある。
【００４２】
また、ドーピング処理を目的として、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）、フッ化硼素（ＢＦ3）、ホスフィン（ＰＨ3）のドーパントガスを、反応容器３１１０内の放電空間に導入しても有効である。
【００４３】
円筒状基体１００の端部形状を計測する形状計測装置２８０としては、例えば、CCDカメラのような撮影装置、針状の計測部を持つ接触式の形状計測装置、レーザーや光の干渉を利用した光学的な非接触式の形状計測装置、を用いることができる。
【００４４】
それらの中でも、画像撮影による形状計測を行う撮影装置やレーザー変位センサーなどの非接触式の形状計測装置は、計測に要する時間が短く、計測の繰り返し精度が高いため、より好ましい。
【００４５】
さらに、撮影装置やレーザー変位センサーなどの非接触式の形状計測装置２８０は、計測対象物（本実施形態の場合では、円筒状基体１００。）への傷や汚染が少なく、形状計測装置自体の影響が少ないため好ましい。
【００４６】
また、異なる径を持つ複数の円筒状基体１００に対して形状計測を行う場合、焦点を合わせる必要の無い非接触式のレーザー変位センサーを用いることがより好ましい。
【００４７】
以上のように構成された解析装置１５０と、形状計測装置２８０と、堆積膜形成装置２７０と、を有する電子写真用感光体の製造システムを用いて、電子写真用感光体を製造する一連の流れについて、例を挙げて以下に説明する。
【００４８】
本実施形態における電子写真用感光体の製造方法は、連続して電子写真用感光体を製造する場合に適用可能である。
【００４９】
電子写真用感光体を製造する一連の流れは、図４のフローチャートで示すように、円筒状基体の形状計測、円筒状基体への堆積膜形成および堆積膜形成装置２７０の設定値制御を行う部分４０００と、解析装置１５０内の処理を行う部分４１００と、に大別される。
【００５０】
まず、インロー加工後に表面加工した第１の基体である円筒状基体１００を形状計測装置２８０に搬送し、位置決めして固定する円筒状基体搬送ステップＳ４００１を行う。円筒状基体１００に施されたマーキングを基に、円筒状基体１００を位置決めする。そして、形状計測装置２８０である撮影装置５０２（図５参照。）によって、堆積膜形成前の円筒状基体の端部１０２における端部形状の画像を取得する第１の形状計測ステップＳ４００２を行い、堆積膜形成前の形状計測データ４１０１を取得する。
【００５１】
その後、形状計測データ４１０１がモデムボード等を介して形状計測装置２８０からデータ通信され、堆積膜形成前の形状計測データをモデルデータ化するモデルデータ化ステップＳ４００３が実施される。
【００５２】
モデルデータ化ステップＳ４００３では、まず画像処理プログラム２６２により、形状計測データである画像データの階調に基づいて円筒状基体の端部とその他の部分について分離処理を行う。
【００５３】
そして、分離処理の結果から得られた円筒状基体１００の端部形状のデータについては、データ変換プログラム２６３によって位置座標データとして数値化される。位置座標データとして数値化された堆積膜形成前のモデルデータ４１０２は応力解析プログラム２６１に設定される。
【００５４】
そして、応力解析プログラム２６１に設定された位置座標データを基にして、円筒状基体１００の形状を模したモデルに対して、応力解析の計算を実施するためのメッシュの形成および節点の配置を行う。
【００５５】
ここで作成されたメッシュおよび節点のデータについては、画像データおよび端部形状の位置座標データとともに、記憶装置２３０に記憶される。端部形状の計測が終了した円筒状基体１００は、堆積膜形成装置２７０に搬送される。
【００５６】
堆積膜形成装置２７０に円筒状基体１００が搬送されたら、図３に示す堆積膜形成装置２７０によって堆積膜を形成する堆積膜形成ステップＳ４００４を行う。まず、堆積膜形成装置２７０に運ばれた円筒状基体１００を、反応容器３１１０の受け台３１２３に設置する。
【００５７】
次に、排気装置（不図示）を運転し、反応容器３１１０内を排気して、真空計３１１９の値に基づいて、反応容器３１１０内の圧力を調節する。たとえば、反応容器３１１０内の圧力が１Ｐａ以下の所定の圧力になったところで、円筒状基体の加熱用ヒータ３１１３に電力を供給する。そして、円筒状基体１００を、例えば５０℃から３５０℃程度の所望の温度になるように加熱制御する。
【００５８】
このとき、ガス供給装置３２００より、Ａｒ、Ｈｅなどの不活性ガスを反応容器３１１０に供給し、不活性ガス雰囲気中で加熱を行うこともできる。
【００５９】
以上の手順によって堆積膜を形成する準備が完了した後、堆積膜形成に用いるガス（原料ガスを含む。）を、ガス供給装置３２００からガス配管３１１６を経由して反応容器３１１０に供給する。すなわち、必要に応じてバルブ３２３１〜３２３５、流入バルブ３２４１〜３２４５、流出バルブ３２５１〜３２５５を開き、マスフローコントローラ３２１１〜３２１５で流量設定を行う。そして、各マスフローコントローラ３２１１〜３２１５の流量が安定したところで、真空計３１１９の値に基づいてメインバルブ３１１８を制御して、反応容器３１１０内の圧力を調節する。本実施形態では、反応容器３１１０内の圧力が１３．３［ｍＰａ］〜１３３０［Ｐａ］程度になるように調整した。
【００６０】
所望の圧力が得られたところで、高周波電源３１２０より高周波電力を印加するとともに、高周波マッチングボックス３１１５を制御して、反応容器３１１０内にプラズマ放電を生起させる。その後、速やかに高周波電力を所望の電力に調整する。プラズマ放電の放電エネルギーによって、反応容器３１１０内に導入された原料ガスが分解され、円筒状基体１００上にシリコン原子を主成分とする堆積膜が形成される。
【００６１】
所定の堆積膜の形成が終わったところで高周波電力の印加を停止し、バルブ３２３１〜３２３５、流入バルブ３２４１〜３２４５、流出バルブ３２５１〜３２５５、および補助バルブ３２６０を閉じる。このようにして原料ガスの供給を終えるとともに、メインバルブ３１１８を開き、反応容器３１１０内を１Ｐａ以下の圧力まで排気する。
【００６２】
以上のステップによって、第１の基体である円筒状基体１００に堆積層が形成され、第１の電子写真用感光体を製造することができる。複数の堆積層（たとえば電荷注入阻止層と光導電層など）を形成する場合、再び上記の手順を繰り返して、それぞれの層を形成すれば良い。原料ガス流量や、圧力等を光導電層形成用の条件に一定の時間で変化させて、中間層の形成を行うこともできる。原料ガスの流量や圧力等を、各層を形成するための堆積層形成条件に合わせて、それぞれの層を形成すれば良い。
【００６３】
そして、所定の堆積膜形成が終わったら、メインバルブ３１１８を閉じ、反応容器３１１０内を１Ｐａ以下の圧力まで排気する。その後、パージガス、例えばＡｒ等の不活性ガス及びＮ2の少なくとも一方を用いて、反応容器３１１０内をパージ処理する。パージ処理が完了した後、円筒状基体１００を反応容器３１１０内から取り出す。
【００６４】
反応容器３１１０内から取り出された堆積膜形成後の円筒状基体１００は、堆積膜形成前と同様に形状計測装置２８０に搬送される。その後、円筒状基体１００の端部形状の画像を取得する第２の形状計測ステップＳ４００５を行う。そして、堆積膜形成後の形状計測データ４１０３を取得する。
【００６５】
取得した堆積膜形成後の形状計測データ４１０３は、円筒状基体１００の堆積膜形成前の形状計測データ４１０１と同様に、画像処理プログラム２６２およびデータ変換プログラム２６３によって、モデルデータ化ステップＳ４００６において数値化される。数値化された堆積膜形成後のモデルデータ４１０４は、応力解析プログラム２６１に設定される。そして、メッシュおよび節点を生成して、先に取得した堆積膜形成前のモデルデータ４１０２の節点と近接する節点に対して対応づけが行われ、記憶装置２３０に記憶される。
【００６６】
次に、第１の形状計測ステップＳ４００２および第２の形状計測ステップＳ４００５によって得られた円筒状基体１００の端部形状の変化に基づいて、円筒状基体１００（第１の電子写真用感光体）の残留膜応力を解析する解析ステップＳ４００７を行う。
【００６７】
解析ステップＳ４００７では、堆積膜形成前に取得した堆積膜形成前のモデルデータ４１０２と、堆積膜形成後に得られたモデルデータ４１０４と、を基にして、円筒状基体１００の端部形状の変形量を、荷重としてそれぞれの節点に与える。与えた荷重条件を基にして、有限要素法のアルゴリズムにより堆積膜形成後の残留膜応力を解析して、その結果として残留膜応力を得る。
【００６８】
その後、制御プログラム２６４において、応力解析プログラム２６１で得られた残留膜応力と、予め記憶されている基準となる残留膜応力の基準データ４１０５と、を比較して、装置状態評価ステップＳ４００８を行う。装置状態評価ステップＳ４００８では、予め記憶されている残留膜応力の基準データ４１０５と、解析ステップＳ４００７で得られた残留膜応力と、の差が最小になるように、堆積膜形成条件を調節する。本実施形態において、堆積膜形成条件の調節とは、堆積膜形成装置２７０の加熱用ヒータ３１１３の設定温度、高周波電源の電力設定値、圧力設定値、原料ガスのガス供給量の設定値の少なくとも１つの調節を意味する。
【００６９】
また、ここで述べた制御プログラム２６４で比較に用いられる基準データ４１０５とは次のデータである。基準データ４１０５は、堆積膜形成装置２７０が校正され、当該堆積膜形成装置２７０の設備状態が所望の電子写真用感光体を形成できる状態にあるときに、予め上述のステップを行って残留膜応力を求めたときの値である。
【００７０】
堆積膜形成装置２７０の校正と基準データ取得ステップＳ４２００とは、例えば、円筒状基体１００の径や長さを変更する場合または堆積膜形成条件を変える場合に際し、堆積膜形成装置２７０のメンテナンスを実施した後に行えばよい。
【００７１】
装置状態評価ステップＳ４００８によって決定した堆積膜形成条件の設定値は、通信インターフェイス２４０を介して堆積膜形成装置２７０を制御するCPUにデータ通信されて、堆積膜形成装置２７０に設定される。同様に高周波電源３１２０の電力設定値、圧力設定値、ガス供給量の設定値が設定される。また、決定した設定値は通信インターフェイス２４０を介して直接加熱用ヒータ制御部、高周波電源、圧力制御部、マスフローコントローラに設定されても良い。このようにして、設定値制御ステップＳ４００９が行われる。
【００７２】
また、変更された設定値は表示装置２２０に出力され、解析結果および処理結果と、次の第２の基体である円筒状基体の堆積膜形成に用いる設定値と、が記憶装置２３０に記憶される。上記の処理結果および設定値は、リードライト装置２５０により記憶媒体２６０に保存されて、堆積膜形成装置の状態の記録としても良い。
【００７３】
そして、新たに設定された堆積膜形成条件の設定値を用いて、第２の基体である円筒状基体に堆積膜形成を行い、次の電子写真用感光体を製造する。
【００７４】
以上のような堆積膜形成ステップＳ４００４と設定値制御ステップＳ４００９を、円筒状基体に堆積膜形成する際に毎回実施しながら、連続して電子写真用感光体を製造していく。
【００７５】
なお、本願発明の発明者は、本発明の目的を達成するために、主に以下の３つの事実を見出した。
【００７６】
その１つ目の事実は、円筒状基体１００に堆積膜を形成する際に発生する応力が、堆積膜形成装置２７０の状態の変化、堆積膜形成条件、堆積膜形成ステップによって変化し、円筒状基体１００の端部形状の変化（変形量）に影響するということである。すなわち、堆積膜形成装置２７０の状態が一定であり、堆積膜形成条件および堆積膜形成ステップＳ４００４が同じであれば、円筒状基体１００に発生する応力は同じであるとみなせる。
【００７７】
２つ目の事実は、堆積膜形成ステップＳ４００４中に発生した応力によって円筒状基体１００が変形し、その応力が緩和されない場合には、残留膜応力が生じるということである。したがって、円筒状基体１００の、変形した部分と未変形の部分とを比較することによって、未変形部分に生じた残留膜応力を算出できる。
【００７８】
さらに、３つ目の事実は、円筒状基体１００に堆積膜を形成した場合、円筒状基体１００の端部形状の変形量が大きく、特にインロー加工部分１０１の変形量が大きくなるということである。その一方で、円筒状基体１００の端部以外の部分の変形量は小さいため、端部形状の変形量に基づいて、端部以外の部分の残留膜応力を計測できる。
【００７９】
これらの事実から、応力解析プログラム２６１で得られた残留膜応力と、予め記憶されている基準データ４１０５と、を比較することで、次に円筒状基体１００に堆積膜を形成する際の堆積膜形成条件を適切に設定可能である。特に、応力解析プログラム２６１で得られた残留膜応力と、予め記憶されている基準データ４１０５と、の差が最小になるように堆積膜形成条件を調節することで、同様の特性を有する電子写真用感光体を連続して製造することができることがわかる。つまり、上記の製造方法を用いることで、安定的に電子写真用感光体を製造することができる。
【００８０】
以下、本発明を実施例により説明する。
【００８１】
下記の実施例１〜５および下記の比較例１においては、電子写真用感光体を製造する際に、図３に示した堆積膜形成装置２７０を使用した。なお、高周波電源３１２０としては、周波数が１３．５６ＭＨｚのＲＦ電源を用いた。
【００８２】
また、製造された電子写真用感光体は、図６に示すように、導電性の円筒状基体１００上に堆積膜６０００が形成されてなる。堆積膜６０００は、光導電層６２０２及び電荷注入阻止層６２０１から成るアモルファスシリコン層６２００と、表面層６３０１と、からなっている。
【００８３】
具体的には、円筒状基体１００として、外径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍ、厚み３ｍｍのアルミニウム材料の表面を鏡面加工した基体を用いた。なお、図１に示すインロー加工部分１０１の厚みを２ｍｍとし、インロー加工部分１０１の軸方向の長さを、端部より１３ｍｍとした。
【００８４】
そして、実施例１〜５および比較例１では、いずれも、図３に示す堆積膜形成装置２７０の校正後、初期の堆積膜形成条件を下記の表１に示した条件にして、電荷注入阻止層６２０１、光導電層６２０２および表面層６３０１の堆積を行った。それ以降の円筒状基体１００に堆積膜を形成する際には、堆積膜形成装置２７０の校正は行わず、図４に示す製造方法を用いて２００本の電子写真用感光体を連続して製造した。
【００８５】
【表１】
2010107562.tif 000003
【００８６】
＜実施例１＞
実施例１では、電子写真用感光体の製造の際に、形状計測装置２８０として図７に示す接触式の形状計測装置を用いた。そして、第１及び第２の形状計測ステップＳ４００２，Ｓ４００５において、円筒状基体の端部１０２の内径を一周にわたって形状計測を実施した。
【００８７】
なお、接触式の形状計測装置の探針７１１を円筒状基体のインロー加工部分１０１の内径に沿って接触させることで、形状計測を行った。そして、探針７１１で計測されたデータは、検出器７１０で検出される。
【００８８】
また、図２に示した応力解析プログラム２６１として境界要素法を用いて、解析ステップＳ４００７を実施した。また、図４に示した装置状態評価ステップＳ４００８の結果に基づいて、設定値制御ステップＳ４００９において、高周波電源３１２０の高周波電力を調節した。
【００８９】
＜比較例１＞
比較例１の電子写真用感光体の製造においては、第１の形状計測ステップＳ４００２、第２の形状計測ステップＳ４００５および設定値制御ステップＳ４００９を行わないで、電子写真用感光体を製造した。
【００９０】
実施例１および比較例１の各々で製造したすべての電子写真用感光体に対して、以下に述べる特性の評価を行った。なお、キヤノン株式会社製複写機ｉＲ6000（商品名）を本実験用に改造した実験用装置を用いて、感光体の特性評価を行った。
【００９１】
当該実験用装置は、電子写真用感光体を回転可能に設置することができる。電子写真用感光体が設置される部分の周りには、電子写真用感光体の表面を所定の極性で一様に帯電させる主帯電器と、帯電された電子写真用感光体の表面を露光することで静電潜像を形成する露光装置と、が設置されている。露光装置は、電子写真用感光体の回転方向に対して主帯電器よりも下流側に光を照射し、画像露光する。画像露光する部分よりも電子写真用感光体の回転方向下流側には、現像器が配置されている。現像器は電子写真用感光体の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像するためのものである。
【００９２】
以下、電子写真用感光体の種々の特性の測定方法と、測定結果と、について説明する。
【００９３】
［帯電能測定］
上記の実験用装置に電子写真用感光体を設置し、画像露光をしていない状態（レーザー光をあてない状態）で、主帯電器に一定の電流（１０００μＡ）を流した。そして、このとき電子写真用感光体に生じる表面電位（以下、「暗部電位」と呼ぶ。）を、現像器が配されている位置において測定した。暗部電位は、表面電位計（ＴＲＥＫ社製、Ｍｏｄｅｌ３３４）によって測定した。
【００９４】
なお、帯電能の測定は、感光体の母線方向（感光体となった円筒状基体の軸方向）の中央部で行った。そして、製造した２００本の感光体において、暗部電位の最大値と最小値の差を求め、当該差を「帯電能の振れ幅」として算出した。
【００９５】
［光感度測定］
まず、現像器の位置における暗部電位が一定値（４５０Ｖ）となるように主帯電器の電流を調整する。その後、被記録媒体として反射濃度０．１以下の所定の白紙を用い、現像器の位置における明部電位が所定の値となるように画像露光（波長６５５ｎｍの半導体レーザー）を行った際の、露光量を光感度として測定した。なお、「明部電位」とは、主帯電器によって感光体を一様に帯電し、感光体を画像露光した後の表面電位のことを言う。
【００９６】
光感度測定においても、帯電能測定と同様に、感光体の母線方向（感光体となった円筒状基体の軸方向）の中央部で行った。そして、製造した２００本の電子写真用感光体において、明部電位の最大値と最小値の差を求め、当該差を「光感度の振れ幅」として算出した。
【００９７】
［残留電位測定］
まず、光感度の測定と同様にして、現像器の位置における感光体の暗部電位が４５０Ｖとなるように、主帯電器に印加する帯電電流を調整する。その後、例えば、１．２μＪ／ｃｍ2のレーザーを照射し、電子写真用感光体を強露光した際の電子写真用感光体の明部電位を残留電位として測定した。残留電位測定についても、光感度測定と同様に、電子写真用感光体の母線方向（電子写真用感光体となった円筒状基体の軸方向）の中央部で行った。そして、製造した２００本の電子写真用感光体において、残留電位の最大値と最小値の差を求め、当該差を「残留電位の振れ幅」として算出した。
【００９８】
［画像濃度ムラの測定］
まず、現像器の位置における暗部電位が一定値となるように、主帯電器の電流を調整する。その後、被記録媒体として反射濃度０．０１以下の所定の白紙を用い、現像器の位置における明部電位が所定の値となるように、画像露光の露光量を調整した。次いで、中間調チャートを原稿台（被記録媒体を保持する台）に置き、複写（コピー）したときに得られた画像の反射濃度を、周方向の任意の位置において電子写真用感光体の軸方向に沿って２ｃｍ間隔で測定し、反射濃度の最大値と最小値の差を求めた。さらに、求めた最大値と最小値の差について、電子写真用感光体の軸方向の中央に相当する位置の濃度を中央位置の値とし、｛（最大値−最小値）／中央位置の値｝を算出して画像濃度ムラとした。そして、製造した２００本の電子写真用感光体において、画像濃度ムラの最大値と最小値の差を求め、当該差を「画像濃度ムラの振れ幅」として算出した。
【００９９】
［膜剥れの測定］
膜剥れについては、製造した電子写真用感光体を目視によって確認した。そして、製造した電子写真用感光体の数に対して膜剥れが発生した感光体の割合を、｛（膜剥れが発生した数／製造した数）×１００｝で求め、当該百分率を「膜剥れ」として算出した。
【０１００】
［球状突起数の測定］
製造した電子写真用感光体の表面を、光学顕微鏡を用いて自動で全面スキャンし、２０μｍ以上の球状突起の数を調べた。製造した全ての電子写真用感光体に関して球状突起数の測定を行い、球状突起数の平均値、つまり｛（製造したすべての電子写真用感光体における球状突起数の総和）／製造した電子写真用感光体の数｝を求め、当該平均値を「平均球状突起数」として算出した。
【０１０１】
尚、以上の評価で得られた帯電能、光感度、残留電位、膜剥れ、平均球状突起数の結果は、比較例１の感光体で得られたそれぞれの値を１.００とした相対値によって、表２に示されている。
【０１０２】
【表２】
2010107562.tif 000004
【０１０３】
＜実施例２＞
本実施例では、電子写真用感光体の製造の際に、図２に示した応力解析プログラム２６１として有限要素法のプログラムを用いて解析ステップを実施した。それ以外のステップは、実施例１と同じである。
【０１０４】
そして、製造した電子写真用感光体の特性を、実施例１と同様に算出した。その結果は、実施例１と同様に、比較例１におけるそれぞれの値を１.００とした相対値として表２に示されている。
【０１０５】
＜実施例３＞
本実施例では、電子写真用感光体の製造の際に、形状計測装置２８０として図５に示す撮影装置５０２（非接触式の形状計測装置）を用いて、第１及び第２の形状計測ステップを実施した。それ以外のステップは、実施例１と同じである。
【０１０６】
そして、製造した電子写真用感光体の特性を、実施例１と同様に算出した。その結果は、実施例１と同様に、比較例１におけるそれぞれの値を１.００とした相対値として表２に示されている。
【０１０７】
＜実施例４＞
本実施例では、電子写真用感光体の製造の際に、形状計測装置２８０として図８に示すレーザー変位センサー８１０（非接触式の形状計測装置）を用いて、円筒状基体の端部１０２の内径を周方向に一周計測することで第１及び第２の形状計測工程を実施した。本実施例では、レーザー変位センサー８１０の位置決めは、ステッピングモータ８１１で行われる。それ以外のステップは、実施例１と同じである。
【０１０８】
そして、製造した電子写真用感光体の特性を実施例１と同様に算出した。その結果は、実施例１と同様に、比較例１におけるそれぞれの値を１.００とした相対値として表２に示されている。
【０１０９】
＜実施例５＞
本実施例では、電子写真用感光体の製造の際に、図４に示した設定値制御ステップＳ４００９において、円筒状基体１００の軸方向に２分割されて、個別に制御できる加熱用ヒータを用いて、円筒状基体１００の温度制御の設定値を算出した。この際、形状計測ステップにおいて、円筒状基体の両端を測定し、両端における残留膜応力に基づいて、２分割された加熱用ヒータの設定値を別々に決定する。そして、次の円筒状基体に堆積膜を形成する際に、円筒状基体の温度を円筒状基体の領域ごとに制御する。それ以外のステップは、実施例１と同じである。
【０１１０】
そして、製造した電子写真用感光体の特性を実施例１と同様に算出した。その結果は、実施例１と同様に、比較例１におけるそれぞれの値を１.００とした相対値として表２に示されている。
【０１１１】
表２を参照すると、実施例１〜５で製造された電子写真用感光体では、比較例１において製造された電子写真用感光体より、帯電能の振れ幅、光感度の振れ幅、残留電位の振れ幅が小さくなることが判明した。このことから、堆積膜形成装置の状態が安定に維持され、堆積膜形成条件が安定した状態で電子写真用感光体を製造可能なことが判明した。
【０１１２】
また、表２の結果から、実施例１〜５で製造された電子写真用感光体では、比較例１において製造された電子写真用感光体より、膜剥れの発生が低減されることが判明した。このことからも、堆積膜形成装置の状態が安定に維持され、堆積膜形成条件が安定した状態で電子写真用感光体を製造可能なことが判明した。
【０１１３】
また、表２の結果から、実施例１および実施例２では、応力解析プログラムとして有限要素法のプログラムを用いることで、より安定した特性を有する電子写真用感光体を製造できることが判明した。これは、有限要素法によれば、原理的に、計算モデルをより細かい領域に分割して解析が行わるため、残留膜応力の計算精度が高くなるためと考えられる。
【０１１４】
また、表２の結果から、実施例１、実施例３および実施例４では、形状計測装置として非接触式の形状計測装置を用いることで、平均球状突起数がより低減されることが判明した。これは、非接触式の形状計測装置では、接触式の形状計測装置と比較して、計測する際の塵の発生が少ないためと考えられる。
【０１１５】
また、表２の結果から、実施例３と実施例４とを比較すると、形状計測装置として撮影装置またはレーザー変位センサーを用いた場合、製造した電子写真用感光体の特性はほぼ同じであった。しかし、円筒状基体の径や形状を変更する場合、レーザー変位センサーを用いた形状計測のほうがより効率的であった。したがって、同等な特性の電子写真用感光体を効率的に製造するには、レーザー変位センサー８１０を用いることがより好ましいとわかった。
【０１１６】
また、表２の結果から、実施例１と実施例５とを比較すると、実施例５で製造された電子写真用感光体の方がより画像濃度ムラが小さいことが判明した。これは、堆積膜を形成する際に、円筒状基体１００の領域毎に温度制御が行われたためと考えられる。このことから、堆積膜形成条件は基体の領域毎に制御することがより好ましいということがわかる。基体の温度の制御は、追従性が良く、適切な制御が可能であるため、より好ましい。
【０１１７】
以上の結果から、本発明の製造システム及び製造方法によれば、製造システムの状態が安定に維持され、堆積膜形成条件が安定になることがわかった。したがって、安定した品質で、電子写真用感光体を連続して製造することができる。
【０１１８】
また、製造システムの状態が安定に維持されることで、製造システムの校正、メンテナンスの頻度を減らすことができる。そのため、製造システムの校正およびメンテナンスのために発生するダウンタイムが抑制される。
【０１１９】
さらに、堆積膜形成条件が安定するため、堆積膜形成条件の変動により生じ得る堆積膜の剥れが抑えられることも判明した。
【０１２０】
なお、実施例５では、円筒状基体を２つの領域に分割して領域ごとに堆積膜形成条件を調節したが、円筒状基体を２以上の複数の領域に分割して領域ごとに堆積膜形成条件を調節しても良い。
【０１２１】
上記の実施形態および実施例では、円筒状基体を用いて詳細に説明したが、基体の形状は円筒状に限定されない。
【０１２２】
以上、本発明の望ましい実施形態及び実施例について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】（ａ）は本発明で用いられる円筒状基体の一例に対する模式的斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った円筒状基体の模式的断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電子写真用感光体の製造システムの構成を示す概略図。
【図３】本発明の堆積膜形成装置の概略構成図。
【図４】本発明に係る電子写真用感光体の一製造工程を示したフローチャート。
【図５】形状計測装置の一例である撮影装置の概略構成図。
【図６】実施例１〜５および比較例１で製造した電子写真用感光体の堆積膜の層構成を示す概略図。
【図７】実施例１および２で用いた接触式の形状計測装置の概略図。
【図８】実施例４で用いた形状計測装置であるレーザー変位センサーの概略図。
【符号の説明】
【０１２４】
１００    円筒状基体
１０２    円筒状基体の端部
１５０    解析装置
２６１    応力解析プログラム
２６２    画像処理プログラム
２６３    データ変換プログラム
２６４    制御プログラム
２７０    堆積膜形成装置
２８０    形状計測装置
５０２    撮影装置
７１０    検出器
７１１    探針
８１０    レーザー変位センサー
８１１    スッテピングモータ
３１１３  ヒータ
３１２０  高周波電源
３２００  ガス供給装置
【図１】
2010107562.tif 000005
【図２】
2010107562.tif 000006
【図３】
2010107562.tif 000007
【図４】
2010107562.tif 000008
【図５】
2010107562.tif 000009
【図６】
2010107562.tif 000010
【図７】
2010107562.tif 000011
【図８】
2010107562.tif 000012