(57)【要約】【課題】  検査の精度および安定性を向上させた電子写真感光体の検査装置を提供する。【解決手段】  電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段、および、帯電した電子写真感光体の表面電位を測定する表面電位測定手段を有する電子写真感光体の検査装置において、前記電子写真感光体と前記帯電装置の間の酸素濃度を１０％以下に調整する機構を有することを特徴とする電子写真感光体の検査装置である。【選択図】  図１
2019174579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段、および、帯電した電子写真感光体の表面電位を測定する表面電位測定手段を有する電子写真感光体の検査装置において、
前記電子写真感光体と前記帯電装置の間の酸素濃度を１０％以下に調整する機構を有することを特徴とする電子写真感光体の検査装置。
【請求項２】
前記電子写真感光体と前記帯電装置との間の酸素濃度を１０％以下に調整する機構が、前記電子写真感光体と前記帯電装置との間に窒素ガスを供給する機構である請求項１に記載の電子写真感光体の検査装置。
【請求項３】
前記帯電装置が、ワイヤーおよびシールドを有する帯電器を有する請求項１または２に記載の電子写真感光体の検査装置。
【請求項４】
帯電手段を用いて電子写真感光体の表面を帯電する帯電工程、および、帯電した電子写真感光体の表面電位を測定する表面電位測定工程を有する電子写真感光体の検査方法において、
前記帯電工程において、前記電子写真感光体と前記帯電装置の間の酸素濃度を１０％以下に調整することを特徴とする電子写真感光体の検査方法。
【請求項５】
前記電子写真感光体と前記帯電装置との間に窒素ガスを供給することによって、前記電子写真感光体と前記帯電装置との間の酸素濃度を１０％以下に調整する請求項４に記載の電子写真感光体の検査方法。
【請求項６】
前記帯電装置が、ワイヤーおよびシールドを有する帯電器を有する請求項４または５に記載の電子写真感光体の検査方法。
【請求項７】
円筒状基体の上に光導電層を形成して電子写真感光体を作製する電子写真感光体の作製工程、および、前記電子写真感光体を検査する検査工程を有する電子写真感光体の製造方法において、
前記検査工程が、請求項４〜６のいずれか１項に記載の電子写真感光体の検査方法によって、前記電子写真感光体を検査する工程であることを特徴とする電子写真感光体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真感光体の検査装置、検査方法および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置は、複写機、ファクシミリ装置、プリンターとして広く一般に利用されている。
【０００３】
電子写真方式による画像形成プロセス（電子写真プロセス）では、電子写真感光体の表面を帯電し、画像情報に応じたレーザーやＬＥＤによって像露光することにより、電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する。そして、静電潜像をトナーで現像することで電子写真感光体の表面にトナー像を形成し、トナー像を紙などの記録材に転写する。転写されずに電子写真感光体の表面に残った残留トナーは、電子写真感光体用のクリーナーにより除去され、次の画像形成プロセスが繰り返して行われる。
【０００４】
電子写真感光体としては、水素化アモルファスシリコンで形成された光導電層を有する電子写真感光体（以下「ａ−Ｓｉ電子写真感光体」とも表記する。）が挙げられる。ａ−Ｓｉ電子写真感光体は、耐久性、耐熱性および環境安定性に優れている。そのため、高信頼性が要求される高速機において好ましく用いられる。
【０００５】
電子写真プロセスにおいて形成される画像の品質（画質）は、電子写真感光体の電位特性の均一性に大きく依存する。電子写真感光体の電位特性が十分に均一であれば、良好な画像を容易に得ることができる。したがって、電位特性が十分に均一な電子写真感光体は、さらなる高画質を目指した電子写真装置にとって特に好適である。このため、電子写真感光体の電位特性の均一性をより高精度かつ正しく検査することは、高画質化にとって極めて重要である。
【０００６】
特許文献１には、電子写真感光体の回転中に電子写真感光体と帯電装置との間の距離の変動による帯電ムラを電子写真感光体の全域に渡り平滑化することで、電子写真感光体の特性を精度よく評価する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２８６６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来技術では、電子写真感光体の電位測定を正確かつ安定して測定することが難しい場合があった。その理由としては、検査装置を繰り返し使用すると、放電生成物によって帯電装置（例えば、帯電器のワイヤーやシールド）が汚染されやすい。その結果、帯電装置から電子写真感光体に向かう電流が低下したり、電子写真感光体の軸方向で電流ムラが生じてしまったりするためだと考えられる。また、正確に電位特性を測定するためには、帯電装置のメンテナンスを行う必要があり、生産性を低下させる要因となる場合があった。
【０００９】
また、正確な特性の検査が行えない場合、検査結果を電子写真感光体の作製工程へ的確にフィードバックすることも困難だった。
【００１０】
本発明の目的は、上述したような検査における課題を解決し、検査の精度および安定性を向上させた電子写真感光体の検査装置、検査方法および製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段、および、帯電した電子写真感光体の表面電位を測定する表面電位測定手段を有する電子写真感光体の検査装置において、
前記電子写真感光体と前記帯電装置の間の酸素濃度を１０％以下に調整する機構を有することを特徴とする電子写真感光体の検査装置である。
【００１２】
また、本発明は、帯電装置を用いて電子写真感光体を帯電する帯電工程、および、帯電した電子写真感光体の表面電位を測定する表面電位測定工程を有する電子写真感光体の検査方法において、
前記帯電工程において、前記電子写真感光体と前記帯電手段の間の酸素濃度を１０％以下に調整することを特徴とする電子写真感光体の検査方法である。
【００１３】
また、本発明は、円筒状基体の上に光導電層を形成して電子写真感光体を作製する電子写真感光体の作製工程、および、前記電子写真感光体を検査する検査工程を有する電子写真感光体の製造方法において、
前記検査工程が、本発明の電子写真感光体の検査方法によって、前記電子写真感光体を検査する工程であることを特徴とする電子写真感光体の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、検査の精度および安定性を向上させた電子写真感光体の検査装置、検査方法および製造方法を提供することができる
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の電子写真感光体の検査装置の一例を示す概略図。
【図２】本発明の電子写真感光体の層構成の一例を示す概略図。
【図３】本発明の電子写真感光体を作製するための堆積膜形成装置の一例を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［電子写真感光体］
図２は、電子写真感光体（ａ−Ｓｉ電子写真感光体）の層構成の一例を示す概略図である。図２に示す電子写真感光体は、円筒状基体（以下単に「基体」ともいう。）２００１の上に、基体２００１から光導電層２００３への電荷の注入を阻止するために下部阻止層２００２が設けられており、その上に光導電層２００３、上部阻止層２００４および表面層２００５が順に設けられている。
【００１７】
（表面層）
ａ−Ｓｉ電子写真感光体の表面層は、繰り返し使用に対する耐久性、耐湿性、使用環境耐性などに関して良好な特性を得るために設けられている。
【００１８】
表面層には、例えば、アモルファスシリコンカーバイドやアモルファスカーボンなどの材料が用いられる。
【００１９】
表面層の形成の際、原料ガスとしては、例えば、メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）アセチレン（Ｃ２Ｈ２）などのガスが好適に使用できる。
【００２０】
（上部阻止層）
本発明においては、光導電層と表面層の間に、電子写真感光体の表面の電荷（帯電電荷）が光導電層に注入することを阻止するための上部阻止層を設けることが好ましい。上部阻止層は、ケイ素原子を母体とすることが好ましく、炭素原子（Ｃ）、窒素原子（Ｎ）、酸素原子（Ｏ）を含んでもよい。さらに伝導性を制御する原子を含有させることで、帯電電荷の注入をよりよく阻止する機能を有する。
【００２１】
伝導性を制御する原子としては、半導体分野における、いわゆる不純物を挙げることができる。電子写真感光体の極性が負である負帯電用電子写真感光体の場合、ｐ型伝導性を与える周期表第１３族原子を用いることができる。
【００２２】
第１３族原子としては、例えば、ホウ素原子（Ｂ）、アルミニウム原子（Ａｌ）、ガリウム原子（Ｇａ）、インジウム原子（Ｉｎ）、タリウム原子（Ｔｌ）などが挙げられる。これらの中でも、ホウ素原子（Ｂ）が好適である。
【００２３】
（光導電層）
本発明において、光導電層は、電子写真特性上の性能を満足できる光導電特性を有するものが好ましく、具体的には、耐久性、安定性の観点から、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）が好ましい．
本発明において、光導電層としてａ−Ｓｉで構成された光導電層を用いる場合は、ａ−Ｓｉ中の未結合手を補償するため、水素原子に加えて、ハロゲン原子を含有させることができる。
【００２４】
水素原子（Ｈ）およびハロゲン原子（Ｘ）の含有量の合計（Ｈ＋Ｘ）は、ケイ素原子（Ｓｉ）と水素原子（Ｈ）とハロゲン原子（Ｘ）との和（Ｓｉ＋Ｈ＋Ｘ）に対して１０原子％以上であることが好ましく、１５原子％以上であることがより好ましい。一方、３０原子％以下であることが好ましく、２５原子％以下であることがより好ましい。
【００２５】
本発明において、光導電層には、必要に応じて、伝導性を制御するための原子を含有させてもよい。伝導性を制御するための原子は、光導電層中にまんべんなく均一に分布した状態で含有されていてもよいし、また、層厚方向には不均一な分布状態で含有している部分があってもよい。
【００２６】
伝導性を制御するための原子としては、半導体分野における、いわゆる不純物を挙げることができる。すなわち、ｐ型伝導性を与える周期表１３族に属する原子またはｎ型伝導性を与える周期表１５族に属する原子を用いることができる。周期表１３族に属する原子の中でも、ホウ素原子、アルミニウム原子、ガリウム原子が好ましい。周期表１５族に属する原子の中でも、リン原子、ヒ素原子が好ましい。
【００２７】
光導電層に含有される伝導性を制御するための原子の含有量は、ケイ素原子（Ｓｉ）に対して１×１０−２原子ｐｐｍ以上１×１０２原子ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００２８】
本発明において、光導電層の層厚は、好適の電子写真特性が得られること、経済性などの点から、１５μｍ以上６０μｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
なお、光導電層は、単一の層で構成されてもよいし、複数の層（例えば、電荷発生層と電荷輸送層）で構成されてもよい。
【００３０】
光導電層の形成の際、ケイ素原子供給用の原料ガスとしては、例えば、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）などのシラン類が好適に使用できる。また、水素原子供給用の原料ガスとしては、上記シラン類に加えて、例えば、水素（Ｈ２）も好適に使用できる。
【００３１】
また、上述のハロゲン原子、伝導性を制御するための原子、炭素原子、酸素原子、窒素原子など光導電層を含有させる場合には、それぞれの原子を含むガス状または容易にガス化しうる物質を材料として適宜使用すればよい。
【００３２】
（下部阻止層）
本発明においては、基体と光導電層との間に基体側からの電荷の注入を阻止する働きを有する下部阻止層を設けることが好ましい。下部阻止層は、電子写真感光体の表面が帯電された際、基体から光導電層への電荷の注入を阻止する機能を有する層である。このような機能を付与するために、下部阻止層は、光導電層を構成する材料をベースとしたうえで、伝導性を制御するための原子を光導電層に比べて比較的多く含有させることが好ましい。
【００３３】
伝導性を制御するために下部阻止層に含有させる原子は、下部阻止層中にまんべんなく均一に分布した状態で含有されていてもよいし、また、層厚方向には不均一な分布状態で含有している部分があってもよい。分布濃度が不均一な場合には、基体側に多く分布するように含有させるのが好適である。いずれの場合においても、伝導性を制御するための原子が基体の表面に対して平行面内方向に均一な分布で下部阻止層に含有されることが、特性の均一化を図る上からも好ましい。
【００３４】
伝導性を制御するために下部阻止層に含有させる原子としては、帯電極性に応じて周期表１３族または１５族に属する原子を用いることができる。
【００３５】
さらに、下部阻止層には、炭素原子、窒素原子および酸素原子のうち少なくとも１種の原子を含有させることにより、下部阻止層を基体との間の密着性を向上させることができる。
【００３６】
下部阻止層に含有される炭素原子、窒素原子および酸素原子のうち少なくとも１種の原子は、下部阻止層中にまんべんなく均一に分布した状態で含有されていてもよい。また、層厚方向には均一に含有されてはいるが、不均一に分布する状態で含有している部分があってもよい。いずれの場合にも、伝導性を制御するための原子が基体の表面に対して平行面内方向に均一な分布で下部阻止層に含有されることが、特性の均一化を図る上からも好ましい。
【００３７】
下部阻止層の層厚は、好適の電子写真特性が得られること、経済性などの点から、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、０．３μｍ以上５μｍ以下であることがより好ましい。層厚を０．１μｍ以上にすることにより、基体からの電荷注入阻止能を十分に有することができ、好ましい帯電能を得ることができる。一方、５μｍ以下にすることにより、下部阻止層を形成する時間の延長に起因する製造コストの増加を抑えることができる。
【００３８】
（基体）
基体は、導電性を有するもの（導電性基体）が好ましく、表面に形成される光導電層および表面層を保持しうるものが好ましい。
【００３９】
基体の材質としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、モリブデン、チタンやこれらの合金を用いることができる。これらの中でも、加工性や製造コストの観点から、アルミニウムが好ましく、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金がより好ましい。
【００４０】
（電子写真感光体を製造するための製造装置および製造方法）
図３は、本発明のａ−Ｓｉ電子写真感光体を作製するための堆積膜形成装置の一例を示す概略図である。具体的には、高周波電源を用いたＲＦプラズマＣＶＤ法による電子写真感光体の製造装置の一例を示す概略図である。
【００４１】
この装置は、主に、反応容器３１１０を有する堆積装置３１００、原料ガス供給装置３２００、および、反応容器３１１０内を減圧するための排気装置（図示せず）から構成されている。堆積装置３１００中の反応容器３１１０内には、アースに接続された導電性の基体（円筒状基体）３１１２、基体加熱用ヒーター３１１３、および、原料ガス導入管３１１４が設置されている。さらに、カソード電極３１１１には、高周波マッチングボックス３１１５を介して高周波電源３１２０が接続されている。
【００４２】
原料ガス供給装置３２００は、
ＳｉＨ４、Ｈ２、ＣＨ４、ＮＯ、Ｂ２Ｈ６などの原料ガスボンベ３２２１〜２２２５、
バルブ３２３１〜３２３５、
圧力調整器３２６１〜３２６５、
流入バルブ３２４１〜３２４５、
流出バルブ３２２５１〜３２５５および
マスフローコントローラー３２１１〜３２１５
から構成されている。
【００４３】
各原料ガスを封入したガスのボンベは、補助バルブ３２６０を介して反応容器３１１０内の原料ガス導入管３１１４に接続されている。
【００４４】
次に、この装置を使った堆積膜の形成方法について説明する。
【００４５】
まず、あらかじめ脱脂洗浄した基体３１１２を反応容器３１１０に受け台３１２３を介して設置する。次に、排気装置（図示せず）を運転し、反応容器３１１０内を排気する。真空計３１１９の表示を見ながら、反応容器３１１０内の圧力が所定の圧力（例えば１Ｐａ以下）になったところで、基体加熱用ヒーター３１１３に電力を供給する。そして、基体３１１２を所定の温度（例えば５０℃から３５０℃）に加熱する。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に供給して、不活性ガス雰囲気中で加熱を行うこともできる。
【００４６】
次に、ガス供給装置３２００より堆積膜形成に用いるガスを反応容器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ー３２１１〜３２１５に流量設定を行う。各マスフローコントローラーの流量が安定したところで、真空計３１１９の表示を見ながらメインバルブ３１１８を操作し、反応容器３１１０内の圧力が所定の圧力になるように調整する。所定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同時に高周波マッチングボックス３１１５を操作する。そして、反応容器３１１０内にプラズマ放電を生起する。その後、速やかに高周波電力を所定の電力に調整し、堆積膜の形成を行う。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、原料ガスの供給を終える。同時に、メインバルブ３１１８を全開にし、反応容器３１１０内を１Ｐａ以下の圧力まで排気する。
【００４７】
以上で、堆積層の形成を終えるが、複数の堆積層を形成する場合、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よい。原料ガス流量や、圧力などを光導電層形成用の条件に一定の時間で変化させて、接合領域の形成を行うこともできる。
【００４８】
すべての堆積膜形成が終わった後、メインバルブ３１１８を閉じ、リークバルブ３１１７を開いて、反応容器３１１０内に不活性ガスを導入し大気圧に戻した後、基体３１１２を取り出す。
【００４９】
（電子写真感光体の検査装置）
図２の装置で作製された電子写真感光体は、その後、電子写真感光体の検査装置にて電位測定を行い、電位特性を満たしているかを評価される。
【００５０】
図１は、本発明の電子写真感光体の検査装置の一例を示す概略図である。以下、図１を用いて電子写真感光体の検査装置の概要について説明する。
【００５１】
回転駆動機構（不図示）により、円筒状の電子写真感光体１００１を回転させる。電子写真感光体１００１の外周面に配置された帯電器１００２を有する帯電装置により、回転する電子写真感光体１００１の表面を帯電する。その後、像露光装置（不図示）により、電子写真感光体１００１の表面に露光光１００３を照射し、電子写真感光体１００１の表面に静電潜像を形成する。
【００５２】
その後、前露光装置１００４により、電子写真感光体１００１の表面に前露光光を照射し、電子写真感光体１００１の表面を除電する。電子写真感光体１００１の表面電位は、表面電位計１００５によって測定される。表面電位計は、測定の種類に応じて周方向に複数設置してもよい。また、窒素ガス供給機構１００６から電子写真感光体１００１と帯電器１００２の間に窒素ガスを供給する構成をとることができる。酸素濃度は、酸素濃度計１００８で測定することが可能である。供給する窒素ガスは、ボンベ１００８などから供給することが可能であり、流量計１００９を介して流量を調節することで、帯電器と電子写真感光体の間の酸素濃度を調節することが可能である。
【００５３】
以上のような構成にすることで安定した電位測定が可能となる。
【００５４】
検査装置を繰り返し使用すると、帯電器による放電に伴って発生したＮＯｘなどの放電生成物が帯電器のワイヤーや、シールド部分に付着、堆積してしまうことがある。このような状態になると、ワイヤー近傍での放電が安定しなくなり、電子写真感光体に向かう電流にムラが生じ、電子写真感光体光体の特性を正しく評価できない場合がある。電子写真感光体の特性を正しく評価するためには、帯電器を定期的に清掃したり、場合によっては交換したりする必要があるため、電子写真感光体の生産性の低下を招いてしまう。
【００５５】
帯電器と電子写真感光体の間に窒素ガスを導入すると、酸素濃度が低下するため、放電によって生成されるＮＯｘなどの放電生成物が減少し、帯電器のワイヤーやシールドなどへの付着が減少するため、繰り返し使用しても放電が安定しやすくなる。特に、帯電器と電子写真感光体の間の酸素濃度が１０％以下になると、本発明の効果が十分に得られる。
【実施例】
【００５６】
以下、実施例および比較例により本発明を詳細に説明する。
【００５７】
〔実施例１および比較例１〕
基体として、長さ３８１ｍｍ、厚さ３ｍｍ、外径８４ｍｍのアルミニウム製の円筒状の基体を用意した。基体上に、図２の装置を用いて表１の条件で堆積膜を形成し、負帯電用電子写真感光体を作製した。
【００５８】
【表１】
2019174579.tif 000003
【００５９】
作製した電子写真感光体を図１の検査装置に取り付けて、検査を行った。
【００６０】
帯電器に接続した高圧電源（トレックジャパン社製、ＭＯＤＥＬ６１０Ｅ）の出力値を調整し、一次電流を−５００μＡとした。また、表面電位測定器には表面電位計（トレックジャパン社製、ＭＯＤＥＬ３４４）を用い、図１（ｂ）のように、電子写真感光体の軸方向に３０ｍｍ間隔で９台配備して、電位測定を行った。表面電位計の出力は、データレコーダー（横河電機社製、ＤＬ７５０）を使って、電子写真感光体１回転分の４０データを収集した。収集したデータを平均化し軸方向９点のデータを算出した。
【００６１】
測定した軸方向９点のデータの最大値と、最小値の比をとり、初期測定値とした。
【００６２】
次に、図１（ｂ）に示したように、窒素ガス供給機構から、帯電器と電子写真感光体の間に窒素ガスを流し、流量を調節することで、帯電器と電子写真感光体の間の酸素濃度が５％になるように調節した。この状態で高圧電源の一次電流を−１０００μＡに設定して１００時間連続帯電を行った。連続帯電後に、初期測定値を測定したときと同様に電位測定を行い連続帯電後測定値とした。そして、連続帯電後測定値を初期値で割った値を評価値とした。
【００６３】
次に、帯電器を新しいものに交換後、酸素濃度を７、１０、１３％にした条件でもそれぞれ５％の条件と同様の手順で評価値を求めた。酸素濃度を５、７、１０、１３％にした条件を、それぞれ、実施例１−１、１−２，１−３、比較例１−１とした。
【００６４】
比較例１−２では、初期測定値を測定した後、電子写真感光体と帯電器の間に窒素を流さない条件で１００時間連続帯電を行い、実施例１−１〜１−３、比較例１−１と同様に評価値を算出した。結果は、比較例１−２の評価値を１としたときの相対評価で行い、電位ムラ相対値として比較した。電位ムラ相対値が小さいほど結果が良いことを表し、電位ムラ相対値が０．７以下で本発明の効果が得られていると判断した。結果を表２に示す。
【００６５】
【表２】
2019174579.tif 000004
【００６６】
表２より、帯電器と電子写真感光体の間の酸素濃度が減少すると、電位ムラ相対値が小さくなっていくことがわかる。
【００６７】
酸素濃度が低くなることで、帯電器に付着する放電生成物が減少しているためだと考えられる。本発明では、酸素濃度が１０％以下で十分に効果が得られていると判断した。
【００６８】
本実施例では、帯電器と電子写真感光体の間に窒素ガスを流す構成にしたが、検査装置内全体の酸素濃度を調整するように窒素ガスを流す構成をとってもよい。
【００６９】
また、窒素ガスは、窒素発生器などから供給する構成にしてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１００１  電子写真感光体
１００２  帯電器
１００３  像露光光
１００４  前露光光装置
１００５  表面電位計
１００６  ガス供給機構
１００７  酸素濃度計
１００８  ガスボンベ
１００９  流量計
【図１】
2019174579.tif 000005
【図２】
2019174579.tif 000006
【図３】
2019174579.tif 000007