(57)【要約】【課題】電子写真感光体の製造工程において、精度よく膜厚等の特性値を評価する電子写真感光体の評価装置および評価方法を提供することを目的とする。【解決手段】光源１２からの光を光ファイバ１４及び測定プローブ１６を介して電子写真感光体２８上の検出エリア２８ａの表面に照射する。正反射光路からずれた位置に測定プローブ１６を配置し、導電性基体表面で反射された光が、再び各層を順次通過して測定プローブ１６には到達しないようにし、散乱された光を測定プローブ１６で受光する。そして、測定プローブ１６に入射した光を、光ファイバ１６を介して分光光度計１８で採取し、分光吸収比演算部２２にて分光光度計１８で得たスペクトルから分光吸収比を計算し、膜厚換算部２４にて膜厚または膜厚に依存する特性値を求める。【選択図】　　　　図１
2004045606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基体上に層が形成された電子写真感光体の評価を行う電子写真感光体の評価装置であって、
前記電子写真感光体に光を照射する投光手段と、
前記電子写真感光体における前記投光手段による照射光について、正反射方向と異なる方向で受光する散乱光受光手段と、
前記散乱光受光手段によって受光した散乱光の分光特性を検出する分光特性検出手段と、
該分光特性検出手段によって検出された前記分光特性から求めた分光吸収比に基づいて、前記層の層厚または層厚に関する特徴量を得る演算手段と、
を備えた電子写真感光体の評価装置。
【請求項２】
前記散乱光受光手段は、前記投光手段より照射される光が前記層によって反射される正反射光路に対して、ずれた位置に配置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評価装置。
【請求項３】
前記散乱光受光手段は、前記正反射光路に対して、前記散乱光受光手段による受光角の１／２より大きい角度分、ずれた位置に配置することを特徴とする請求項２に記載の電子写真感光体の評価装置。
【請求項４】
前記投光手段及び前記散乱光受光手段は、それぞれ光ファイバを含む測定プローブからなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の電子写真感光体の評価装置。
【請求項５】
前記投光手段及び前記散乱光受光手段は、投受光一体型の測定プローブからなることを特徴とする請求項４に記載の電子写真感光体の評価装置。
【請求項６】
前記測定プローブは、該測定プローブの光軸を電子写真感光体の法線に対して傾斜させて配置することを特徴とする請求項５に記載の
【請求項７】
前記測定プローブは、前記法線に対しての傾斜角が前記散乱光受光手段の受光角の１／２より大きい角度で９０°よりも小さい角度となるように傾斜させて配置することを特徴とする請求項６に記載の電子写真感光体の評価装置。
【請求項８】
前記層は、電荷発生層であることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の電子写真感光体の評価装置。
【請求項９】
導電性基体上に層が形成された電子写真感光体の評価を行う電子写真感光体の評価方法であって、
前記電子写真感光体に光を照射して、該照射光について正反射方向と異なる方向で受光する散乱光の分光特性を検出し、検出した分光特性から求めた分光吸収比を用いて前記層の層厚または層厚に関する特徴量を得ることを特徴とする電子写真感光体の評価方法。
【請求項１０】
前記散乱光の分光特性の検出は、前記電子写真感光体に照射された光の正反射光路からずれた位置の光を受光し、受光した光の分光特性を検出することを特徴とする請求項９記載の電子写真感光体の評価方法。
【請求項１１】
前記正反射路からずれた位置は、光を受光する散乱光受光手段による受光角の１／２より大きい角度分、前記正反射路に対してずれた位置であることを特徴とする請求項１０に記載の電子写真感光体の評価方法。
【請求項１２】
前記散乱光の分光特性は、光ファイバを含む測定プローブを用いて検出することを特徴とする請求項９乃至請求項１１の何れか１項に記載の電子写真感光体の評価方法。
【請求項１３】
前記散乱光の分光特性は、投受光一体型の測定プローブを用いて検出することを特徴とする請求項１２に記載の電子写真感光体の評価方法。
【請求項１４】
前記散乱光の分光特性は、前記測定プローブの光軸を電子写真感光体の法線方向に対して傾斜させて検出することを特徴とする請求項１３に記載の電子写真感光体の評価方法。
【請求項１５】
前記法線方向に対して傾斜させる傾斜角度は、光を受光する散乱光受光手段による受光角の１／２より大きい角度で９０°よりも小さい角度であることを特徴とする請求項１４に記載の電子写真感光体の評価方法。
【請求項１６】
前記層は、電荷発生層であることを特徴とする請求項９乃至請求項１５の何れか１項に記載の電子写真感光体の評価方法。
【請求項１７】
導電性基体上に層を形成して電子写真感光体を製造する電子写真感光体の製造装置であって、
請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の電子写真感光体の評価装置を有し、該電子写真感光体の評価装置による評価結果を被評価対象となる層の形成工程にフィードバックすることを特徴とする電子写真感光体の製造装置。
【請求項１８】
導電性基体上に層を形成して電子写真感光体を製造する電子写真感光体の製造方法であって、
請求項９乃至請求項１６の何れか１項に記載の電子写真感光体の評価方法による評価を行い、評価結果を被評価対象となる層の形成工程にフィードバックす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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真感光体の評価装置および評価方法、電子写真感光体の製造装置および製造方法にかかり、特に、導電性基板上に複写機やプリンタ等の電子写真装置に使用される電子写真感光体の膜厚等を評価する電子写真感光体の評価装置および評価方法、さらにはその電子写真感光体の製造装置および製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複写機やプリンタ等の電子写真装置に使用される電子写真感光体として、導電性基体上に下引層と電荷発生層と電荷輸送層とを順次積層されたものが知られている。これらの感光層は、各層を構成するための有機系光導電性材料を結着剤樹脂とともに有機溶剤に溶解または分散させて感光体塗布液として作成し、この感光体塗布液を導電性基体の上に順次塗布、乾燥させることにより電子写真感光体が製造されている。
【０００３】
このような電子写真感光体の製造過程における感光体塗布液の塗布方法として、多くの工法が知られている。特に浸漬塗布法は、前述の感光体塗布液を満たした塗布層に導電性基体を浸漬した後に、所定の速度で引き上げることにより、感光層を形成する方法である。この浸漬塗布法は、その生産性の高さから電子写真感光体の製造において広く利用されている。
【０００４】
しかし、この浸漬塗布法は、垂直方向にだれが生じやすいという欠点を有している。そのため、基体上に形成される感光層に塗布むらや、筋が発生したり、膜厚の上下差が大きくなり、画像の濃淡ムラ等の画質欠陥の原因となることがある。また、塗布液には、塗膜形成のための蒸発しやすい有機溶剤を使用していることが多い。そのため、塗布槽内の塗布液から溶剤が蒸発して、塗布液の粘度や濃度が変化し、その製造工程において一定の条件で塗布することが難しい。
【０００５】
このため、上記のような電子写真感光体の製造工程においては、各層の膜厚の測定及び評価を行ない、それを管理することにより塗布工程の変動を検出し、塗布量の調整を行なっている。このような各層の膜厚の測定のために、例えば、段差計、過電流式膜厚計等の接触式膜厚測定方法や、色彩色差法、干渉法、光吸収法等を用いた非接触式膜厚測定法が考案されている。
【０００６】
特に、干渉法を用いた膜厚評価は、光の多重反射による干渉効果を利用したものであり、比較的平易かつ短時間での評価が可能なことから、電子写真感光体の下引層や電荷輸送層のような透明膜の膜厚を測定する場合によく用いられている。例えば、特開平４−３３６５４０号公報には、このような方式で電子写真感光体の下引層および電荷輸送層の膜厚を評価して、各塗布工程の塗布速度を制御する方法が開示されている。
【０００７】
また、光吸収法を用いた膜厚評価は、膜による光の吸収がその膜厚により変動することを利用したものであり、比較的平易かつ短時間での評価が可能なことから、電子写真感光体の膜厚を測定する場合によく用いられている。その際に使用する光の種類としては、例えば、電子写真感光体の下引層や電荷輸送層のような透明な膜の膜厚を測定する場合には、赤外波長領域の光の吸収を利用した方法が多く用いられる。また、電子写真感光体の電荷発生層等のような顔料が分散されている膜の膜厚を測定する場合には、可視領域の光の吸収を利用した方法が多く用いられる。
【０００８】
光吸収法によって得られる特性値として実用的なものとしては、吸収率、反射率等が挙げられ、いずれも塗膜形成前の反射光量と塗膜形成後の反射光量との比、もしくは塗膜への入射光量と反射光量との比を表わすものである。これらの特性値は、測定対象の膜の膜厚との相関があることが多く、このような場合、あらかじめ求めた換算式を用いて、これらの特性値から膜厚に換算することが可能である。例えば、特開平６−１３０６８３号公報では、電子写真感光体の画像形成領域外の部分の基体表面に下引層を形成しない部分を設け、その部分に電荷発生層の膜を形成して、分光光度計により得られた当該位置の分光吸収スペクトルから、特定単一波長の、すなわち吸収率を求め、膜厚換算する方法が開示されている。また、特開平９−１０６２１８号公報では、分光光度計により得られた当該位置の分光吸収スペクトルから、複数波長の光量比すなわち分光吸収比を求め、膜厚換算する方法が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般的に分光光度計などを用いて、塗膜への入射光量と反射光量との比から吸収率や分光吸収比を求めようとする場合、測定対象の膜自身やそれ以外の膜での光干渉が発生する系においては、測定が不可能である場合がある。すなわち、このような系では反射してきた光量が光干渉の影響を受けて吸収と交絡することにより変動してしまっているために、本来、測定すべき測定対象膜の吸収と関係のない反射光量の変化が発生し、測定値のバラツキが大きくなり、測定精度の低下を招く、という問題がある。
【００１０】
また、電子写真感光体の各層の膜厚等の反射率や吸収率を代用特性として評価する場合には、その特性値のばらつきも同時に大きくなってしまう、という問題がある。さらには、これらの特性値により塗布工程を管理する場合には、真値から大きく外れた評価を工程にフィードバックしてしまうおそれがある、という問題がある。
【００１１】
本発明は、上記事実を考慮してなされたもので、電子写真感光体の製造工程において、精度よく膜厚等の特性値を評価する電子写真感光体の評価装置および評価方法を提供すると共に、その評価結果を製造工程に反映させた電子写真感光体の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、導電性基体上に層が形成された電子写真感光体の評価を行う電子写真感光体の評価装置であって、前記電子写真感光体に光を照射する投光手段と、前記電子写真感光体における前記投光手段による照射光について、正反射方向と異なる方向で受光する散乱光受光手段と、前記散乱光受光手段によって受光した散乱光の分光特性を検出する分光特性検出手段と、該分光特性検出手段によって検出された前記分光特性から求めた分光吸収比に基づいて、前記層の層厚または層厚に関する特徴量を得る演算手段と、を備えることを特徴としている。
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、投光手段より電子写真感光体の表面に照射される光について、正反射方向と異なる方向で散乱光受光手段によって受光される。すなわち、散乱光受光手段では、電子写真感光体によって散乱される散乱光が受光される。
【００１４】
分光特性検出手段では、受光した散乱光の分光特性が検出される。すなわち、反射光ではなく散乱光の分光特性を検出するので、反射光と光路が異なるため、被評価対象の層やその他の層の反射光によって光干渉するがなく、被評価対象の層の散乱光の分光特性を正確に検出することができる。
【００１５】
そして、演算手段では、分光特性から求めた分光吸収比に基づいて、層厚または層厚に関する特徴量が得られる。例えば、予め求めた分光吸収比と層厚や層厚に関する特徴量の関係から層厚や層厚に関する特徴量を得ることができる。
【００１６】
すなわち、正確に検出された被測定対象の層の散乱光の分光特性を用いて、層厚や層厚に関する特徴量が得られるので、電子写真感光体の製造工程において、精度よく膜厚等の特性値を評価することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記散乱光受光手段は、前記投光手段より照射される光が前記層によって反射される正反射光路に対して、ずれた位置に配置することを特徴としている。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、散乱光受光手段を、投光手段より照射される光が電子写真感光体の層によって反射される正反射光路に対してずれた位置に配置することによって、正反射方向と異なる方向で光を受光することができ、反射光は受光せずに散乱光のみを受光することが可能となる。
【００１９】
このとき、請求項３に記載の発明のように、散乱光受光手段による受光角の１／２より大きい角度分、前記正反射光路に対してずれた位置に散乱光受光手段を配置することにより、確実に散乱光のみを受光することが可能となる。
【００２０】
また、投光手段及び散乱光受光手段は、請求項４に記載の発明のように、それぞれ光ファイバを含む測定プローブとすることができる。そして、該測定プローブは、請求項５に記載の発明のように、投受光一体の測定プローブとすることができる。
【００２１】
投受光一体型の測定プローブとした場合には、請求項６に記載の発明のように、測定プローブの光軸を電子写真感光体の法線に対して傾斜させて配置することによって、散乱光を受光することができる。また、このとき、請求項７に記載の発明のように、電子写真感光体の法線に対する傾斜角を、受光手段の受光角の１／２より大きい角度で９０°より小さい角度となるように傾斜させることによって、散乱光のみを確実に受光することができる。
【００２２】
なお、電子写真感光体の法線に対する傾斜角としては、１５°〜４５°が好ましい。
【００２３】
また、被評価対象の層としては、請求項８に記載の発明のように、電荷発生層を評価対象とすることができる。この場合、層厚に関する特徴量として、電荷発生層の膜厚に依存する電気特性等の特性値、具体的には光を照射した際の降下電位を示す光感度電位などを得ることが可能である。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、導電性基体上に層が形成された電子写真感光体の評価を行う電子写真感光体の評価方法であって、前記電子写真感光体に光を照射して、該照射光について正反射方向と異なる方向で受光する散乱光の分光特性を検出し、検出した分光特性から求めた分光吸収比を用いて前記層の層厚または層厚に関する特徴量を得ることを特徴としている。
【００２５】
請求項９に記載の発明によれば、層が形成された電子写真感光体に光を照射して、該照射光について正反射方向と異なる方向で受光する散乱光の分光特性を検出する。すなわち、反射光ではなく散乱光の分光特性を検出するので、反射光と光路の異なるため、被評価対象の層やその他の層の反射光によって光干渉することなく、被評価対象の層の散乱光の分光特性を正確に検出することができる。
【００２６】
そして、検出した散乱光の分光特性から求めた分光吸収比を用いて被評価対象の層厚または層厚に関する特徴量を得る。例えば、予め求めた分光吸収比と層厚や層厚に関する特徴量の関係から層厚や層厚に関する特徴量を得ることができる。
【００２７】
すなわち、正確に検出された被測定対象の層の散乱光の分光特性を用いて、層厚や層厚に関する特徴量が得られるので、電子写真感光体の製造工程において、精度よく膜厚等の特性値を評価することができる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記散乱光の分光特性の検出は、前記電子写真感光体に照射された光の正反射光路からずれた位置の光を受光し、受光した光の分光特性を検出することを特徴としている。
【００２９】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項９に記載の発明において、散乱光の分光特性の検出を、電子写真感光体に照射された光の正反射光路からずれた位置の光を受光して、受光した光の分光特性を検出することによって、反射光は受光せずに散乱光のみを受光することが可能となる。
【００３０】
このとき、請求項１１に記載の発明のように、光を受光する散乱光受光手段による受光角の１／２より大きい角度分、正反射光路に対してずれた位置の光を受光して、分光特性を検出することにより、確実に散乱光のみを受光することが可能となる。
【００３１】
また、散乱光の分光特性は、請求項１２に記載の発明のように、光ファイバを含む測定プローブを用いて検出することが可能であり、該測定プローブとしては、請求項１３に記載の発明のように、投受光一体型の測定プローブを用いるようにしてもよい。
【００３２】
投受光一体型の測定プローブを用いる場合には、請求項１４に記載の発明のように、測定プローブの光軸を電子写真感光体の法線に対して傾斜させて検出することによって、散乱光の分光特性を検出することができる。また、このとき、請求項１５に記載の発明のように、光を受光する散乱光受光手段による受光角の１／２より大きい角度で９０°より小さい角度となるように傾斜させて検出することによって、散乱光のみの分光特性を確実に検出することができる。
【００３３】
なお、電子写真感光体の法線に対する傾斜角としては、１５°〜４５°が好ましい。
【００３４】
また、被評価対象の層としては、請求項１６に記載の発明のように、電荷発生層を評価対象とすることができる。この場合、層厚に関する特徴量として、電荷発生層の膜厚に依存する電気特性等の特性値、具体的には光を照射した際の降下電位を示す光感度電位などを得ることが可能である。
【００３５】
請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の電子写真感光体の評価装置を、請求項１７に記載の発明のように、電子写真感光体の製造装置に適用することによって、上述の電子写真感光体の評価装置により、正確に、しかも膜による光干渉などに影響されずに安定した測定結果を得ることができるので、電子写真感光体の膜厚を製造工程途中の中間製品の状態で正確に評価することができる。
【００３６】
また、同様に、請求項９乃至請求項１６の何れか１項に記載の電子写真感光体の評価方法を、請求項１８に記載の発明のように、電子写真感光体の製造方法に適用することによって、上述の電子写真感光体の評価方法により、正確に、しかも膜による光干渉などに影響されずに安定した測定結果を得ることができるので、電子写真感光体の膜厚を製造工程途中の中間製品の状態で正確に評価することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００３８】
図１には、本発明の実施の形態に係わる電子写真感光体の評価装置の概略構成を示す。
【００３９】
図１に示すように、電子写真感光体の評価装置１０は、光源１２、光ファイバ１４、測定プローブ１６、分光光度計１８、及び膜厚算出部２０を備えており、光源１２及び分光光度計１８は、光ファイバ１４を介して測定プローブ１６に接続され、分光光度計１８は膜厚算出部２０に接続されている。
【００４０】
膜厚算出部２０は、分光吸収比演算部２２、膜厚換算部２４、及び換算式記憶部２６を含んで構成されている。
【００４１】
被測定対象である電子写真感光体２８は、導電性基体上に下引層、電荷発生層、電荷輸送層等の各層が順次積層される。電子写真感光体２８は、導電性基体上に少なくとも評価対象となる層が積層された後の状態の電子写真感光体であり、ここでは、電子写真感光体２８は、予め導電性基体の表面に下引層と電荷発生層と電荷輸送層を順次形成したものとする。
【００４２】
光源１２は、例えばハロゲン、ニクロム等の一般的に用いられる光源を、測定対象となる層の吸収波長域に合わせて用いたものである。例えば、電荷発生層のように顔料が分散されており、膜による光の吸収が可視光領域で顕著に現れるようなものの場合には、可視光の光源としてよく利用されるハロゲン光源等を用いればよい。また、電荷輸送層や下引層のような透明な層の場合には、赤外線の光源としてよく利用されるニクロム光源等を用いればよい。もちろん、他の光源を用いることも可能であり、測定対象となる層の吸収波長域に合わせて用いればよい。
【００４３】
光源１２から出射された光は、光ファイバ１４を介して、測定プローブ１６から電子写真感光体２８の検出エリア２８ａに照射される。
【００４４】
ここで、本実施の形態の測定プローブ１６は、正反射光の受光を回避し、散乱光のみを受光するため、正反射光路からずれた位置に測定プローブ１６を配置する。本実施の形態では、図１及び図２に示すように、投受光一体型の測定プローブ１６を電子写真感光体の法線に対して傾斜させて配置する。この際、測定プローブ１６の傾斜角θは、電子写真感光体２８の法線に対して、測定プローブ１６の受光角の１／２より大きい角度で９０°よりも小さい角度とすることにより、散乱光を受光することができる。
【００４５】
なお、測定プローブ１６の受光角が一般的に２０°のものが多いので、測定プローブ１６の傾斜角θは、電子写真感光体２８の法線方向に対して１０°より大きい角度で９０°より小さい角度とするのが好ましい。また、傾斜角θは１５°〜４５°とするのがさらに好ましい。
【００４６】
また、投受光分離型の測定プローブを用いる場合でも、図３に示すように、受光側のプローブを正反射光路からずらして配置することにより同等の機能が得られる。この場合には、正反射光路に対して測定プローブ１６の受光角の１／２より大きい角度分、ずれた位置に測定プローブ１６の受光側を配置するのが好ましい。
【００４７】
このようにして、検出エリア２８ａに照射された光は、電子写真感光体２８の導電性基体上に形成された各層を順次通過して反射する系と、測定対象となる層内で散乱する系とに別れる。導電性基体表面で反射された光は、再び各層を順次通過するが、測定プローブ１６には到達しない。一方散乱された光は測定プローブ１６に到達する。測定プローブ１６に入射した光は、光ファイバ１４を経由して、分光光度計１８の分光器に結像する。
【００４８】
分光光度計１８は、検出エリア２８ａの散乱光のスペクトルを採取し、膜厚算出部２０は、分光光度計１８で得られたスペクトルから、測定対象の層の膜厚や膜厚に依存する特性値を算出する。
【００４９】
膜厚算出部２０は、上述したように、分光吸収比演算部２２、膜厚換算部２４、及び換算式記憶部２６を含んで構成され、分光光度計１８で得られたスペクトルから、測定対象の層の膜厚や膜厚に依存する特性値を算出する。膜厚算出部２０は、例えば、パソコン等のデータ処理装置により構成することができる。
【００５０】
分光吸収比演算部２２は、分光光度計１８で得られたスペクトルから、任意の波長の光量と、最も光量の多いピーク波長の光量あるいは最も光量の少ないボトム波長の光量との比を求める。これを分光吸収比と呼ぶ。図４は、分光特性の一例および分光吸収比の説明図である。測定対象層で散乱した光のスペクトルの一例を図４に示している。このようなスペクトルが分光光度計１８で得られる。このようなスペクトルを採取した場合、膜による光の吸収が発生し、波長によりその反射光量、すなわち吸収の度合いが異なってくることが知られている。この特性を利用して、最も吸収の少ない波長をピーク波長、最も吸収の大きい波長をボトム波長とし、任意の波長の光量とピーク波長またはボトム波長の光量との比を分光吸収比演算部２２で算出する。ここで、ピーク波長は最も膜厚に影響されない波長であり、ボトム波長は最も膜厚に影響される波長である。また、波長の比をとるのは、光学系の状態の変動、例えば光源光量の変動や光路長の変動等の影響によるばらつき要因を最小化するためである。ここでは、吸収の最も少ないピーク波長での光量と、吸収の比較的多い任意波長での光量とから分光吸収比を算出する。例えば、図４における波長Ａとピーク波長との分光吸収比は、波長Ａの光量をＬＡ、ピーク波長の光量をＬＰとすれば、ＬＡ／ＬＰとなる。分光吸収比演算部８では、例えば、図４に示す例では、ピーク波長と、波長Ａ、波長Ｂ、波長Ｃ、ボトム波長との分光吸収比を求める。
【００５１】
例として、次に示す光の吸収光量を表わす一般式から、分光吸収比を求めてみる。
Ｌｏ＝Ｌｉ×ｅｘｐ（−μｄ）×Ｌｂ
ここで、Ｌｏは反射光量、Ｌｉは入射光量、μは吸収係数、ｄは膜厚、Ｌｂは基体表面の反射率である。この式を用い、吸収係数の異なる２波長の光の反射光量の比を考える。２つの波長を波長Ｘ、波長Ｙとし、ＬｏＸを波長Ｘの反射光量、ＬｏＹを波長Ｙの反射光量、Ｌｉを入射光量、μＸを波長Ｘの吸収係数、μＹを波長Ｙの吸収係数、ｄを膜厚、Ｌｂを基体表面の反射率とすると、
2004045606.tif 000003
となる。この関係式は、入射光量Ｌｉや基体表面の反射率Ｌｂを含んでいない。そのため、分光吸収比によって、光源光量の変動や光路長の変動などによる入射光量の変動、および、基体表面の反射率変動等の影響を受けずに光の吸収量を表わすことができる。
【００５２】
膜厚換算部２４は、分光吸収比演算部２２から得られるいくつかの分光吸収比を説明変数とし、予め求めて換算式記憶部２６に記憶された換算式によって、測定対象の層の膜厚や、膜厚に依存する各種の特性値を求める。例えば、目的変数が電荷発生層の膜厚である場合、説明変数である分光吸収比を得た同じ電子写真感光体２８について、例えば、切断面の拡大写真を透過型電子顕微鏡により撮影し、目的変数である実際の電荷発生層の膜厚を求める。この測定結果を用い、膜厚を目的変数、任意の分光吸収比を説明変数とした単回帰式を換算式として求め、換算式記憶部２６に記憶する。評価の際には、分光吸収比を説明変数として計算することにより、目的変数である電荷発生層の膜厚を求めることができる。なお、換算式の目的変数は、電子写真感光体の各層の膜厚に依存する特性値、例えば、を選択してもよい。
【００５３】
続いて、上述のように構成された電子写真感光体の評価装置１０の動作の一例を説明する。
【００５４】
光源１２からの光を光ファイバ１４及び測定プローブ１６を介して電子写真感光体２８上の検出エリア２８ａの表面に照射する。検出エリア２８ａに照射された光は、電子写真感光体２８の導電性基体上に形成された各層を順次通過して反射する系と、測定対象となる層内で散乱する系とに分かれる。導電性基体表面で反射された光は、再び各層を順次通過するが、測定プローブ１６が正反射光路からずれた位置にもうけられているため測定プローブ１６には到達しない。一方、散乱された光は、測定プローブ１６が散乱光を受光する位置（正反射光路からずれた位置）に設けられているため測定プローブ１６に到達する。換言すれば、測定プローブ１６には、散乱光のみが到達し、測定対象の膜自身やそれ以外の膜での光干渉がないので、測定プローブ１６に到達する光は、光干渉等による光量変動がなく、測定バラツキを防止することができる。。
【００５５】
測定プローブ１６に入射した光は、光ファイバ１４を介して、分光光度計１８の分光器に結像する。これにより、例えば、図４に示したような反射光のスペクトルを分光光度計１８で採取することができる。
【００５６】
得られたスペクトルは膜厚算出部２０の分光吸収比演算部２２に送られ、分光吸収比演算部２２において分光吸収比が計算され計算結果が膜厚換算部２４に入力される。膜厚換算部２４は、分光吸収比演算部２２で計算された分光吸収比を、換算式記憶部２６に予め記憶された換算式へ代入することによって、膜厚または膜厚に依存する特定値を精度良く求めることができる。
【００５７】
上述の動作は、電子写真感光体２８の１カ所の測定に限らず、例えば、電子写真感光体２８を回転させ、また電子写真感光体２８と測定プローブ１６とを図１中上下に相対移動させて、複数の検出エリアあるいは電子写真感光体２８の全面について、測定を行うことができる。
【００５８】
上述のようにして求められた膜厚または膜厚に依存する特定値は、そのままディスプレイやプリンタ等に出力したり、例えば、ある閾値と比較して良／不良の信号として出力することができる。
【００５９】
さらに、これらの出力を測定対象の層を形成する工程にフィードバックし、その工程の制御に用いることができる。これによって膜厚の管理を行い、工程の安定化、膜厚不良品の後工程への大量流出を防ぐことが可能な電子写真感光体の製造装置及び製造方法を得ることができる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、換算式記憶部２６に記憶する換算式として、単回帰式を記憶し、単回帰分析の手法を用いたが、この他の統計手法を用いるようしてもよい。例えば、重回帰分析の手法を用いて換算式記憶部２６に重回帰式を記憶する場合には、膜厚換算部２４は、分光吸収比演算部２２から得られるいくつかの分光吸収比を説明変数とし、換算式記憶部２６に記憶されている重回帰式から、測定対象の層の膜厚や、膜厚に依存する各種の特性値を求める。
【００６１】
重回帰式とは、複数の変数を用いた一次式のことであり、一般的にｙ＝ａ１＋ｘ１＋ａ２ｘ２＋・・・＋ａｐｘｐ＋ａ０で表すことができる。ここで、ｘ１、ｘ２・・・ｘｐは説明変数と呼ばれるものであり、スペクトルから導出した分光吸収比とすることができる。また、ｙは目的変数と呼ばれるものであり、例えば、想定対象の層の膜厚や膜厚に依存する特性値とすることができる。ａ０は定数項、ａ１、ａ２、・・・ａｐは回帰係数と呼ばれ、予め目的変数に応じて設定しておく
例えば、目的変数が電荷発生層の膜厚である場合、説明変数である分光吸収比を得た電子写真感光体について、例えば、切断面の拡大写真を透過型電子顕微鏡により撮影し、目的変数である実際の電荷発生層の膜厚を求める。この測定結果を用い、膜厚を目的変数、任意の分光吸収比を説明変数とした多変量解析を行い、電荷発生層の膜厚との重相関係数の高くなる組み合わせの分光吸収比を選択して、重回帰式を求めることができる。これにより、電荷発生層の膜厚を目的変数とする重回帰式が求められる。求められた重回帰式は、換算式記憶部２６に記憶させておく。評価の際には、分光吸収比を説明変数として計算することにより、目的変数である電荷発生層の膜厚を求めることができる。他の電荷輸送層や下引層などの膜厚を目的変数とした重回帰式も同様にして求めることができる。
【００６２】
重回帰式を用いる理由としては、波長により電荷発生層の膜厚との相関や導電性基体の表面粗度による外乱の影響の大きさ等の特性が異なっているため、複数の波長を用いて、電荷発生層の膜厚への換算及び外乱の修正を重回帰式で同時に行えるためである。導電性基体の表面の粗さを表す指標、例えば、表面粗度が既知の場合、説明変数にこれを加えてもよい。また、重回帰式の目的変数は、電子写真感光体の各層の膜厚に依存する特性値、例えば、電荷発生層の膜厚に依存する電気特性等の特性値、具体的には光を照射した際の降下電位を示す光電度電位などを選択してもよい。
【００６３】
【実施例】
次に、上述の発明の実施の形態に対応する実施例を説明する。
【００６４】
電子写真感光体の電荷発生層の膜厚を求めるため、電荷発生層の膜厚をｄ１μｍ〜ｄ３μｍの３水準、よりなる電子写真感光体２８を作成した。更に、下地の反射による干渉の発生を促すための層として、顔料分散型の下引層を電荷発生層の下に形成した。図１に示した評価装置１０を使用し、上記の電子写真感光体２８の検出エリア２８ａに光源１２より光ファイバ１４及び測定プローブ１６経由で光を照射し、検出エリア２８ａの電荷発生層からの散乱光を測定プローブ１６及び光ファイバ１４経由で分光光度計１８の分光器に結像させ、スペクトルを得た。膜厚ｄ１μｍ〜ｄ３μｍに対応したスペクトルの波形を図５に示す。膜厚の変化に追従したスペクトルの変化が観察できる。なお、図５は、ピーク値を１００％に規格化した図を示す。
【００６５】
さらに、得られたスペクトルより膜厚算出部２０の分光吸収比演算部２２を用いて、分光吸収比を求めた。光源１２はハロゲン光源を用い、使用する波長幅は４００ｎｍ〜８００ｎｍの可視光領域とし、波長を１０ｎｍおきに分解して各波長の光量データを求め、分光吸収比を、各々ピーク波長の光量との比により算出した。さらに、上記の電子写真感光体２８における分光吸収スペクトル採取位置の切断面の拡大写真を透過型電子顕微鏡にて撮影して計測することにより、実際の電荷発生層の膜厚を求めた。各々求めた分光吸収比のうち、該電荷発生層の膜厚との相関の最も高い波長を選択し、相関を求めたところ、相関係数０．９８となり良好な結果が得られた。この相関から選られた一次回帰を、分光吸収比から実膜厚に換算するための換算式として、これを換算式記憶部２６に記憶させた。
【００６６】
以上により、下引層および電荷発生層を順次形成した電子写真感光体の電子写真感光体を分光光度計で測定することにより、光干渉によるの変動の影響を受けることがなく、電子写真感光体の電荷発生層の膜厚を正確に予測および評価することができた。また、電子写真感光体の１本のうちの複数の位置において膜厚の測定を行なうことにより、膜厚ムラ、ダレ等の不均一性の評価を行なうことも可能となった。
【００６７】
すなわち、本発明の実施の形態に係わる電子写真感光体の評価装置１０及びその評価方法では、電子写真感光体からの散乱光の分光特性から求めた分光吸収比に基づいて、被評価対象となる層の層厚または層厚に関する特徴量を得るので、正確に、しかも膜による光干渉などに影響されずに安定した測定結果を得ることができる。これによって、電子写真感光体の膜厚を製造工程途中の中間製品の状態で正確に評価することができる。
【００６８】
また、電子写真感光体の製造工程に本発明の実施の形態に係わる電子写真感光体の評価装置１０を適用して、測定結果を被測定対象の層を形成する工程にフィードバックすることによって、その工程の変動を早急に検知することができ、工程の安定化、膜厚不良品の後工程への大量流出を防止することができる。
【００６９】
次に比較例を説明する。前述の電子写真感光体２８を、図６に示すような、特開平９−１０６２１８に例示された装置を使用し、上記の電子写真感光体２８の検出エリア２８ａに光源６より光ファイバ４及び測定プローブ３経由で光を照射し、検出エリア２８ａの電荷発と層からの反射光を測定プローブ３及び光ファイバ４経由で分光光度計５の分光器に結像させ、スペクトルを得た。膜厚ｄ１μｍ〜ｄ３μｍに対応したスペクトルの波形を図７に示す。スペクトルの形状が膜厚の変化に追従しておらず、光干渉の影響も随所に見られる。
【００７０】
さらに、得られたスペクトルより膜厚算出部７の分光吸収比演算部８を用いて、分光吸収比を求めた。光源６は上記と同様にハロゲン光源を用い、使用する波長幅は４００ｎｍ〜８００ｎｍの可視光領域とし、波長を１０ｎｍおきに分解して各波長の光量データを求め、分光吸収比を、各々ピーク波長の光量との比により算出した。さらに、上記の電子写真感光体２８の分光吸収スペクトル採取位置の切断面の拡大写真を透過型電子顕微鏡にて撮影して計測することにより、実際の電荷発生層の膜厚を求めた。各々求めた分光吸収比のうち、該電荷発生層の膜厚との相関の最も高い波長を選択し、相関を求めたところ、相関係数０．７１となり、膜厚の評価方法としては使用できるレベルではないことがわかった。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電子写真感光体の評価装置及び評価方法によれば、電子写真感光体からの散乱光の分光特性から求めた分光吸収比に基づいて、被評価対象となる層の層厚または層厚に関する特徴量を得ているので、電子写真感光体の製造工程において、精度よく膜厚等の特性値を評価することができる、という効果がある。
【００７２】
また、本発明の電子写真感光体の製造装置及び製造方法によれば、上記電子写真感光体の評価装置及び評価方法を電子写真感光体の製造工程及び製造方法に適用するので、評価結果を製造工程に反映させることができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる電子写真感光体の評価装置の概略構成を示す図である。
【図２】投受光一体型の測定プローブを示す図である。
【図３】投受光分離型の測定プローブを示す図である。
【図４】分光特性の一例を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態に係わる電子写真感光体の評価装置により得られる電子写真感光体の散乱光スペクトルの一例を示すグラフである。
【図６】比較例としての特開平９−１０６２１８号公報における電子写真感光体の評価装置の概略構成を示す図である。
【図７】比較例としての特開平９−１０６２１８号公報における電子写真感光体の評価装置により得られる電子写真感光体の反射スペクトルの一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１０　　電子写真感光体の評価装置
１２　　光源
１４　　光ファイバ
１６　　測定プローブ
１８　　分光光度計
２０　　膜厚算出部
２２　　分光吸収比演算部
２４　　膜厚換算部
２６　　換算式記憶部
２８　　電子写真感光体
２８ａ　検出エリア
【図１】
2004045606.tif 000004
【図２】
2004045606.tif 000005
【図３】
2004045606.tif 000006
【図４】
2004045606.tif 000007
【図５】
2004045606.tif 000008
【図６】
2004045606.tif 000009
【図７】
2004045606.tif 000010