JP5902000B2

JP5902000B2 - 研磨装置

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Publication number: JP5902000B2
Application number: JP2012043305A
Authority: JP
Inventors: 一矢鈴木; ブルームオリバー; ボールマーティン; ホリーヘッドデビッド; ライマークリス
Original assignee: Ricoh Co Ltd
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Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2032-02-29
Also published as: JP2013176829A

Description

本発明は、対象物を研磨した後に残渣を除去することができる研磨装置に関するものである。

従来、電子写真方式の画像形成装置では、クリーニングブレードなどのクリーニング部材により、像担持体としての感光体の表面に付着した残留トナーが除去される。この際、クリーニング部材が感光体の表面に物理的に接触することにより感光体の表面が傷つく場合がある。また、感光体に形成された潜像の現像に用いられる現像剤としてのトナーやキャリアが感光体の表面に接触することにより、感光体の表面が傷つく場合もある。更に、ユーザー等の感光体の取り扱いにより、感光体の表面が傷つけられてしまう場合もある。このように感光体の表面に傷がつくと、良好な画像形成を行えないおそれがある。そのため、傷ついた感光体の表面を研磨することにより傷を消去して感光体を画像形成装置に再利用することが考えられる。
また、感光体の製造工程において、感光体材料の塗布欠陥などにより感光体の表面に凹凸が発生してしまう場合がある。この感光体の表面の凹凸は、感光体の表面を研磨することにより除去することができると考えられる。
しかし、感光体の表面を研磨すると、研磨後の表面に研磨材料（研磨剤）などの残渣が残り、この残渣が感光体の表面を傷つけてしまう可能性がある。また、感光体上に研磨材料などの残渣がある状態で画像形成を行うと、画像の品質が劣化してしまう。

従来、感光体の表面の研磨加工時に発生する研磨残渣を除去する手段を有する感光体の研磨方法が知られている（特許文献１参照）。この特許文献１には、研磨残渣を除去する手段として、研磨残渣を清浄な布や紙で拭き取ることによって除去したり、研磨残渣を純水もしくは揮発性溶液で洗い流すことによって除去したり、研磨残渣をイオン化エアーによって除去したりする手段が開示されている。

しかしながら、上記特許文献１に開示されている研磨残渣を除去する手段では、感光体の研磨後の被研磨面にある残渣を確実に除去できず、残渣の除去むらが発生するおそれがある。なお、このような研磨後の残渣の除去むらの発生は、研磨の対象物が感光体以外の場合にも生じ得る。例えば半導体ウェハや光学部品などの対象物の被研磨面を研磨した後、その被研磨面の残渣を上記従来の拭き取り、洗い流し及びイオン化エアーを用いて除去する場合にも、研磨後の被研磨面にある研磨の残渣を確実に除去できず、残渣の除去むらが発生するおそれがある。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、研磨後の対象物の被研磨面における残渣の除去むらの発生を抑制することができる研磨装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る研磨装置は、円柱形状又は円筒形状を有する対象物の被研磨面を研磨する手段と、前記対象物の円筒軸又は円柱軸を回転中心軸として該対象物を回転させる手段と、残渣除去部材と、前記残渣除去部材を回転させる手段と、前記研磨された対象物の被研磨面と前記残渣除去部材とを接触させて該対象物の被研磨面に対して該残渣除去部材の接触面が相対的に移動するように該対象物及び該残渣除去部材の少なくとも一方を回転させるように制御する手段と、前記対象物に対する前記研磨部材及び前記残渣除去部材の相対的な位置を変化させる手段と、を備え、前記対象物の被研磨面を研磨する手段は、研磨部材と、該研磨部材を回転させる手段とを有し、前記制御手段は、前記対象物の被研磨面と前記研磨部材とを接触させて該対象物の被研磨面に対して該研磨部材の接触面が相対的に移動するように該対象物及び該研磨部材の少なくとも一方を回転させるように制御し、前記対象物の回転中心軸に沿った方向であって前記対象物に対する前記研磨部材及び前記残渣除去部材の相対的な移動方向における下流側に該研磨部材が位置し、該移動方向における上流側に該残渣除去部材が位置するように、該研磨部材及び該残渣除去部材を並べて配置したものである。

本発明によれば、研磨された対象物の被研磨面と残渣除去部材とを接触させて対象物の被研磨面に対して残渣除去部材の接触面が相対的に移動するように対象物及び残渣除去部材の少なくとも一方を回転させる。この回転によって対象物の被研磨面が残渣除去部材の接触面で連続的に摺擦されることにより、対象物の被研磨面における残渣の取り漏れを低減して残渣をより確実に除去することができるので、対象物の被研磨面における残渣の除去むらの発生を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る研磨方法や研磨装置で研磨される感光体の断面構造の一例を示す説明図。本発明の一実施形態に係る研磨装置の全体構成を模式的に示する概略構成図。（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、同研磨装置に用いることができる残渣除去部材及び研磨部材を構成するスポンジの一例の表面形態を示す拡大写真。（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、同研磨装置に用いることができるクリーニング部材を構成するスポンジの一例の表面形態を示す拡大写真。感光体ドラムの表面の耐磨耗層の削り量とスポンジパッド（残渣除去部材、研磨部材およびクリーニング部材）の送り速度の傾向を示すグラフ。感光体ドラムの表面の耐磨耗層の削り量と感光体ドラムの回転速度の傾向を示すグラフ。感光体ドラムの表面の耐磨耗層の削り量とスポンジパッド（残渣除去部材、研磨部材およびクリーニング部材）の圧縮量（食い込み量）の傾向について示すグラフ。感光体ドラムの耐磨耗層の厚さを測定した結果を示すグラフ。研磨を行った後の感光体ドラムの表面に残る残渣の様子を示す写真。研磨前及び研磨後の感光体ドラムの表面の写真。（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ新品及び研磨後の感光体ドラムの表面の粗さを測定した結果を示すグラフ。

以下、本発明を感光体の研磨に適用した実施の形態について説明する。
本実施形態における研磨の対象物である感光体は、電子写真方式の画像形成装置において表面が一様に帯電された後、光照射により潜像が形成され、その潜像がトナー等で現像された顕像を担持する像担持体として機能するものである。電子写真方式の画像形成装置に用いられるので、上記感光体は電子写真感光体と呼ばれる場合もある。なお、本実施形態では、研磨の対象物が感光体の場合について説明するが、本発明は、感光体以外の対象物（例えば、半導体ウェハや光学部品等）を研磨する場合にも同様に適用することができるものである。

本実施形態に係る研磨方法は、感光体の感光面を研磨する研磨工程と、その研磨された感光体の感光面と残渣除去部材とを接触させて感光体の感光面に対して残渣除去部材の接触面が相対的に移動するように感光体及び残渣除去部材の少なくとも一方を回転させる残渣除去工程と、を含む。この研磨方法は、未使用の感光体を新規に製造する方法や、使用後の感光体を再利用できるように再生する方法の一部として採用することができる。
ここで、上記残渣除去工程における回転は、感光体の感光面と残渣除去部材とを接触させて感光体の感光面に対して残渣除去部材の接触面を相対的に移動させるものであれば、感光体及び残渣除去部材の両方の回転、感光体のみの回転および残渣除去部材のみの回転のいずれであってもよい。
また、上記研磨工程は、感光体の表面と研磨部材とを接触させて感光体の表面に対して該研磨部材の接触面が相対的に移動するように感光体及び研磨部材の少なくとも一方を回転させるものであってもよい。更に、この研磨工程における回転は、感光体の感光面と研磨部材とを接触させて感光体の感光面に対して研磨部材の接触面を相対的に移動させるものであれば、感光体及び研磨部材の両方の回転、感光体のみの回転および研磨部材のみの回転のいずれであってもよい。

図１は、本発明の実施形態に係る研磨方法や研磨装置で研磨される感光体の断面構造の一例を示す説明図である。図１に示すように、本実施形態における研磨の対象物としての感光体１０は５層構成となっており、内側から、アルミニウム等の金属からなる導電性基体層（１層目）と、下引き層（２層目）と、電荷発生層（３層目）と、電荷輸送層（４層目）と、耐磨耗層（５層目）とを有している。本実施形態の研磨方法や研磨装置は、感光体１０の一番外側のコーティング層である耐磨耗層に発生した傷や凹凸を除去するように、耐磨耗層の表面を研磨するものである。この耐磨耗層は、例えば酸化アルミニウムの微粒子がポリカーボネート薄膜内に分散した硬い層で形成されている。なお、本実施形態では、このような酸化アルミニウムの微粒子が分散したポリカーボネート薄膜からなる耐磨耗層の特性にあわせた構成の研磨方法や研磨装置について説明するが、本発明の範囲は本実施形態で例示する研磨方法や研磨装置に限定されるものではない。

図２は、本発明の一実施形態に係る研磨装置１００の全体構成を模式的に示する概略構成図である。
図２において、研磨の対象物（被研磨物）としての感光体１０は、その中心軸方向の両端部に端部保持部材としてのフランジ部１２、１４を備えている。感光体１０が画像形成装置に組み込まれる場合、感光体１０はフランジ部１２、１４によって画像形成装置本体に設置される。そして、本実施形態の研磨装置１００に感光体１０が設置される場合は、感光体１０はフランジ部１２、１４を介して回転可能に支持するための回転支持部材としての回転治具１６、１８に固定される。回転治具１６、１８は、感光体１０側の先端部が細くなった円錐台形状を有しており、図示しない装置本体の側板などに回転自在に保持されている。回転治具１６、１８の先端部がフランジ部１２、１４の円筒状の回転軸部１２ａ、１４ａの中空の中に嵌り込むように回転治具１６、１８で感光体１０が支持される。これにより、フランジ部１２、１４を介して感光体１０と回転治具１６、１８とが同じ回転中心軸を中心に一体的に回転することができる。回転治具１６、１８の一方（図示の例では回転治具１８）には、回転駆動源としてのモータ３２の回転軸に連結されている。モータ３２の回転駆動力は回転治具１８及びフランジ部１４を介して感光体１０に伝達される。これらの回転治具１６、１８及びモータ３２を用いて、感光体１０を回転させる手段が構成されている。

研磨装置１００は、上記回転治具１６、１８及びモータ３２のほか、残渣除去部材２２、研磨部材２６及びクリーニング部材３０、並びにそれらの回転駆動源としてのモータ２０、２４、２８を備えている。これらのモータ２０、２４、２８はそれぞれ、残渣除去部材２２、研磨部材２６及びクリーニング部材３０を回転させる回転駆動手段として機能する。本実施形態では、モータ２０、２４、２８として、気体の圧力により回転するエアーモータを用いているが、他の種類の回転駆動源を用いてもよい。すなわち、残渣除去部材２２、研磨部材２６及びクリーニング部材３０の回転を所定の回転速度に維持でできるものであれば、上記回転駆動手段の構成は特定の構成に限定されるものではない。また、残渣除去部材２２、研磨部材２６及びクリーニング部材３０とそれぞれ対応するモータ２０、２４及び２８との間には、減速ギアなどの回転速度変更手段を設けてもよい。

なお、図２に示すように、本実施形態の研磨装置１００では、感光体１０の回転中心軸に沿った方向（図中のｘ方向）に、モータ２０、２４、２８が一列に並ぶように配置されるとともに残渣除去部材２２、研磨部材２６及びクリーニング部材３０も一列に並ぶように配置されているが、この配置構成に限定されない。例えば、残渣除去部材２２、研磨部材２６及びクリーニング部材３０のうち、一部の部材を上方（縦方向）から感光体１０に接触させ、他の部材を側方（横方向）から感光体１０にさせるように、各部材２２、２６、３０を配置してもよい。より具体的には、残渣除去部材２２を上方（縦方向）から感光体１０に接触させ、研磨部材２６及びクリーニング部材３０を側方（横方向）から感光体１０に接触させるように構成してもよい。この場合、研磨部材２６による研磨箇所の感光体表面移動方向下流側の位置で残渣除去部材２２を側方（横方向）から感光体１０に接触させ、研磨箇所の残渣を速やかに残渣除去部材２２で除去できるようにしてもよい。また、残渣除去部材２２及び研磨部材２６を上方（縦方向）から感光体１０に接触させ、クリーニング部材３０を側方（横方向）から感光体１０に接触させるように構成してもよい。この場合、残渣除去部材２２による残渣除去箇所の感光体表面移動方向下流側の位置でクリーニング部材３０を側方（横方向）から感光体１０に接触させ、残渣除去箇所を速やかにクリーニング部材でクリーニングできるようにしてもよい。

また、図２に示すように、本実施形態の研磨装置１００では、感光体１０の回転中心軸と、研磨部材２６、残渣除去部材２２及びクリーニング部材３０それぞれの回転中心軸とがほぼ直交するように構成しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、感光体１０の回転中心軸と、研磨部材２６、残渣除去部材２２及びクリーニング部材３０の回転中心軸とが互いに平行になるように構成してもよい。

残渣除去部材２２、研磨部材２６、クリーニング部材３０はそれぞれ所定の直径（例えば、８０［ｍｍ］）を有する円柱形状であり、その角は面取りがなされている。また、残渣除去部材２２および研磨部材２６は、同じ材質の多孔性部材であるスポンジを用いて構成されている。クリーニング部材３０は、残渣除去部材２２や研磨部材２６より軟らかい（硬度の小さい）材質のスポンジを用いて構成されている。すなわち、残渣除去部材２２及び研磨部材２６はそれぞれ、感光体１０の表面を削ることができる、クリーニング部材３０よりも硬く且つ密度が大きいスポンジが使用されている。これらのスポンジは多数の孔を有するハニカム構造をしており、そのハニカム構造内に研磨材料（研磨剤）を保持することができる。このような構成の残渣除去部材２２及び研磨部材２６を用いることにより、次のような研磨及び残渣除去が可能になる。すなわち、まず、研磨部材２６のハニカム構造内に研磨材料を含ませ、研磨材料を含んだ研磨部材２６を回転させて感光体の被研磨面に接触させることにより、感光体１０の表面を研磨することができる。その後、残渣除去部材２２を回転させて感光体の被研磨面に接触させることにより、感光体１０の表面に残った研磨材料などの残渣を残渣除去部材２２のハニカム構造内に吸収するなどして除去することができる。

クリーニング部材３０は、実際の使用時には図示しないアルコール吹き付け手段によりアルコールが供給され、感光体１０の表面を最終的にクリーニングする。また、クリーニング部材３０は、残渣除去部材２２で除去しきれなかった感光体１０の表面の残渣を最終的に取り除く第二の残渣除去部材として用いられる場合もある。

なお、本実施形態では、クリーニング部材３０を備えた場合について示しているが、クリーニング部材３０は必須の構成ではなく、クリーニング部材３０を設けないように研磨装置１０を構成してもよい。

図３（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態のより具体的な後述の実施例で用いた残渣除去部材２２及び研磨部材２６を構成するスポンジの一例の表面形態を示す拡大写真である。図３（ａ）は５０倍に拡大した拡大写真であり、図３（ｂ）は１７５倍に拡大した拡大写真である。図３（ａ）及び（ｂ）からわかるように、残渣除去部材２２及び研磨部材２６それぞれを構成するスポンジは、多数の孔からなるハニカム構造を有している。そして、残渣除去部材２２及び研磨部材２６の硬度はクリーニング部材３０より高い。なお、図３（ａ）及び（ｂ）に表面写真を示した残渣除去部材２２及び研磨部材２６それぞれを構成するスポンジは、密度が５５［ｋｇ／ｍ^３］程度であり、孔の直径が５００［μｍ］程度である。この比較的大きな孔は、感光体１０の表面を研磨する際に研磨材料を保持し、さらに、感光体１０の表面を削る際に研磨材料などの残渣を除去するのを助ける。

図４（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、後述の実施例で用いたクリーニング部材３０を構成するスポンジの一例の表面形態を示す拡大写真である。図４（ａ）は５０倍に拡大した拡大写真であり、図４（ｂ）は１７５倍に拡大した拡大写真である。図４（ａ）及び（ｂ）からわかるように、クリーニング部材３０を構成するスポンジの孔は丸い構造となっている。また、図示のクリーニング部材３０のスポンジの孔の直径は１００［μｍ］程度であり、残渣除去部材２２及び研磨部材２６のスポンジよりも小さい。また、図示のクリーニング部材３０のスポンジの密度は３６［ｋｇ／ｍ^３］程度であり、その硬度は残渣除去部材２２及び研磨部材２６よりも低い。このクリーニング部材３０は最終的な研磨残渣除去を行うとともに感光体１０の表面を清掃する。すなわち、残渣除去部材２２の孔よりも小さいクリーニング部材３０孔はより細かな残渣をも取り除くことができる。また、クリーニング部材３０のスポンジは軟らかいので、感光体１０の表面を削り取ることはほとんどない。

また、図２に示すように、本実施形態の研磨装置１００は、研磨部材２６に研磨材料を塗布するための塗布治具３４と、研磨材料が保持された図示しない研磨材料タンクと、研磨材料タンクから塗布治具３４に研磨材料を供給するためのノズル３６とを更に備えている。これらの塗布治具３４、研磨材料タンク及びノズル３６は、感光体１０と研磨部材２６とが接触する箇所に研磨材料を供給する手段として機能する。なお、本実施形態では、研磨材料としては、後述の実施例のように例えばＰｏｌａｒｓｈｉｎｅ（登録商標）Ｃ２０（ＭｉｒｋａＬｔｄ．製）を用いることができるが、感光体を適正に研磨できるものであれば、これに限定されるものではない。

また、本実施形態の研磨装置１００は、装置全体を制御する制御手段としての制御部３８を備えている。制御部３８は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを用いて構成され、予め組み込まれた制御プログラムを実行することにより、次のような制御を行うことができる。例えば、制御部３８は、図示しない駆動機構としてのスライダの駆動部に接続され、そのスライダの可動部の駆動を制御することにより、スライダの可動部に取り付けられたモータ２０、２４、２８やそれらに連結される残渣除去部材２２、研磨部材２６及びクリーニング部材３０を感光体１０の回転中心軸に沿った方向（図中のｘ方向）に移動させることができる。なお、本実施形態とは異なり、モータ２０、２４、２８、残渣除去部材２２、研磨部材２６及びクリーニング部材３０は固定配置にし、制御部３８が、残渣除去部材２２、研磨部材２６及びクリーニング部材３０の並び方向（図中のｘ方向）に沿って、感光体１０及び回転治具１６、１８などを移動させる構成にしてもよい。

また、制御部３８は、図示しないスライダなどからなる離接機構の駆動部に接続され、その接離機構の可動部の駆動を制御することにより、離接機構の可動部に取り付けられた残渣除去部材２２、研磨部材２６及びクリーニング部材３０を、感光体１０の被研磨面（外周面）に対する離接方向（ｚ方向）に移動させることことができる。すなわち、制御部３８は、残渣除去部材２２、研磨部材２６及びクリーニング部材３０を感光体１０に近づいたり感光体１０から離れたりする方向に移動させるように制御することができる。モータ２０、２４、２８としてエアーモータを用いた場合は、そのモータ２０、２４、２８それぞれに供給されるエアーの圧力により、モータ２０、２４、２８を固定した状態で残渣除去部材２２、研磨部材２６及びクリーニング部材３０を離接方向に移動させるように制御してもよい。また、モータ２０、２４、２８自体をスライダにより移動させるようにしてもよい。

また、制御部３８は、各モータ２０、２４、２８、３２の駆動部に接続され、残渣除去部材２２、研磨部材２６及びクリーニング部材３０それぞれのモータ２０、２４、２８の回転速度や回転方向を制御したり、感光体１０のモータ３２の回転速度や回転方向を制御したりすることができる。

更に、制御部３８は、研磨部材２６による研磨の前に、ノズル３６から塗布治具３４に研磨材料を一定量供給するように、ノズル３６に設けられた図示しないポンプ又はバルブ等を制御することができる。そして、モータ２４をｘ方向及びｚ方向に移動させるように制御することにより、研磨材料が供給された塗布治具３４に研磨部材２６を接触させて研磨部材２６に研磨材料を塗布することができる。そして、この研磨部材２６の研磨材料が塗布された面が回転しながら感光体１０の表面に接触して研磨が行われる。なお、本実施形態では、塗布治具３４を使って研磨材料を研磨部材２６に供給しているが、研磨部材２６に直接研磨材料を供給したり感光体１０に研磨材料を塗布したりするように構成してもよい。

次に、本実施形態に係る研磨装置１００のより具体的な実施例の構成及び研磨処理の例について説明する。本願の発明者らは、上記構成の研磨装置１００を用いた試行錯誤の結果、以下に示す条件で感光体１０の研磨を行うことにより、感光体１０の耐磨耗層１０ｅの傷や凹凸を減少させつつ、感光体１０の表面を所定の規格内の厚さに研磨することができることを見出した。

本実施例における研磨の対象物であるドラム状の感光体（以下、本実施例において「感光体ドラム」という。）１０は、研磨の際に、毎分２００回転程度の回転速度で回転させた。この感光体ドラム１０の回転は、研磨部材２６から研磨部材２２に向かう方向（図２ではｘ方向で左から右に向かう方向）に対して反時計周り（図２中のｒ方向）である。また、感光体１０の回転速度は毎分２００回転程度に設定した。

本実施例の研磨装置１００では、残渣除去部材２２、研磨部材２６及びクリーニング部材３０として、直径が８０［ｍｍ］の円柱形状のものを用いた。残渣除去部材２２及び研磨部材２６それぞれを構成するスポンジとしては、密度が５５［ｋｇ／ｍ^３］程度、孔の直径が５００［μｍ］程度のものを用いた。また、クリーニング部材３０のスポンジとしては、密度が３６［ｋｇ／ｍ^３］程度、孔の直径が１００［μｍ］程度のものを用いた。

また、研磨部材２６、残渣除去部材２２およびクリーニング部材３０の図２中のｘ方向における移動速度は８．０［ｍｍ／ｓｅｃ］程度に設定した。この所定速度の移動により、感光体１０の所定範囲の研磨面を研磨することができた。

また、残渣除去部材２２、研磨部材２６およびクリーニング部材３０は、研磨の際に、感光体１０に向かう方向に対してそれぞれ時計周り（図２中のｃ方向）に回転させた。この回転時の回転速度はいずれも毎分１４５０回転程度である。このように残渣除去部材２２及びクリーニング部材３０を回転させることにより、感光体ドラム１０の被研磨面の残渣をむらなく除去することができた。特に、研磨の対象物である感光体ドラム１０の回転速度よりも速い回転速度で残渣除去部材２２及びクリーニング部材３０を回転させることにより、感光体ドラムの被研磨面上の同一箇所に残渣除去部材２２及びクリーニング部材３０が複数回接触することになり、より徹底した残渣除去が可能となる。

研磨材料としては、Ｐｏｌａｒｓｈｉｎｅ（登録商標）Ｃ２０（ＭｉｒｋａＬｔｄ．社製）を用い、研磨部材２６に対する研磨材料の塗布量は３［ｇ］程度に設定した。

本実施例において、まず、制御部３８は、感光体１０の研磨に先立って、ノズル３６から塗布治具３４に研磨材料を供給するように制御する。その後、制御部３８は、研磨部材２６を塗布治具３４の研磨材料の上に移動させ、研磨部材２６に研磨材料を前記所定量（３［ｇ］程度）だけを塗布するように制御する。次に、制御部３８は、残渣除去部材２２と研磨部材２６とを回転させながら、感光体１０の一方の端部のフランジ１４側から感光体１０の被研磨面（外周面）に接触させ、感光体１０の回転中心軸に沿って残渣除去部材２２から研磨部材２６に向かう方向（図２ではｘ方向で右から左に向かう方向）に残渣除去部材２２と研磨部材２６とを移動させるように制御する。この残渣除去部材２２及び研磨部材２６の回転と、感光体１０への接触及び移動とにより、感光体１０の被研磨面における研磨と残渣の除去とを連続的に行うことができる。すなわち、研磨部材２６で研磨した箇所を続けて残渣除去部材２２でにより磨残渣を除去するよう制御される。このように研磨および残渣除去を連続して行うことにより、研磨時間を短縮しつつ研磨の精度をあげることができる（被研磨面の表面を滑らかにすることができる）とともに、感光体１０の被研磨面における残渣の除去むらの発生を抑制することができる。また、残渣除去部材２２は、研磨材料を保持できる多孔性部材であるスポンジを使用しているので、研磨部材２６による研磨の際に感光体１０に少量付着して残った研磨材料をスポンジの空孔内に取り込むことができる。従って、残渣除去部材２２は、スポンジ内に取り込んだ研磨材料を利用して、感光体１０の被研磨面をさらに研磨を行うことになるので、残渣除去部材２２は残渣を除去しつつ、仕上げ磨きを行うような機能を果たすことになる。これにより、感光体１０の被研磨面の研磨品質を向上することができる。

また、本実施例において、制御部３８は、感光体１０の被研磨面の全体を研磨した後、クリーニング部材３０によるクリーニングを行うように制御する。より具体的には、感光体１０とクリーニング部材３０とを回転させながら、図示しない液体供給手段でアルコールをしみこませたクリーニング部材３０を、感光体１０の他方の端部のフランジ１２側から感光体１０の被研磨面（外周面）に接触させ、クリーニング部材３０から残渣除去部材２２に向かう方向（図２ではｘ方向で左から右に向かう方向）に移動させるように制御する。この際、残渣除去部材２２を回転させながら感光体１０に接触させ、再度研磨残渣の除去を行うことも可能である。これにより、より高い精度で研磨残渣の除去が可能となる。なお、このクリーニングの際、少なくとも研磨部材２６については、感光体１０の被研磨面から離間するように上方に退避させるように制御される。この際、研磨部材２６の回転は停止させてもよい。

次に、本実施例の研磨装置１００において試行錯誤及び各種測定を行った結果について説明する。

図５は、感光体ドラム１０の表面の耐磨耗層（コーティング層）の削り量とスポンジパッド（残渣除去部材２２、研磨部材２６およびクリーニング部材３０）の送り速度の傾向を示すグラフである。ここで、送り速度はストップウォッチと定規とを用いて測定した。

図６は、感光体ドラム１０の表面の耐磨耗層の削り量と感光体ドラム１０の回転速度の傾向を示すグラフである。感光体ドラム１０の回転速度はタコメーター（Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ＆ＧａｕｇｅｓＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｔｄ．製のＭｉｃｒｏｔａｃｈ８４００?Ｓｕｐｅｒｂｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ）で測定した。

図７は、感光体ドラム１０の表面の耐磨耗層の削り量と感光体ドラム１０に対するスポンジパッド（残渣除去部材２２、研磨部材２６およびクリーニング部材３０）の圧縮量（食い込み量）の傾向について示すグラフである。クリーニング部材３０の圧縮量は、感光体ドラム１０の表面と接するときの量を０として、ニップ測定器（ＫｒｉｅｒＳＡ製のＤｉｇｉｎｉｐ（登録商標））を使って測定した。なお、クリーニング部材３０を感光体ドラム１０に強く当てるほど、クリーニング部材３０の回転速度が低下した。

図８は、多数の感光体ドラム１０について耐磨耗層の厚さを測定した結果を示すグラフである。本実施例において、新品の感光体ドラム１０の耐磨耗層（コーティング層）のコーティング量を維持することが重要である。本発明者らが調査した結果、図８にしめすように新品の感光体ドラム１０の耐磨耗層の厚さは、最大で３４［μｍ］、最小で２７［μｍ］、平均で３０．５［μｍ］であった。この耐磨耗層の厚さは、フーリエ変換赤外分光光度計：ＦＴＩＲ（ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製のＮｉｃｏｌｅｔ３８０ＦＴ−ＩＲ）を使って測定した。市場から回収された感光体ドラムの耐磨耗層は、表面にトナーやクリーニングブレード等と考えられる物質が付着し、新品の感光体ドラムより平均的に厚くなっていた。耐磨耗層に求められる厚さおよび印刷される画像品質に影響がでない厚さをテストにより確かめ、感光体ドラム１０の表面を削る所望の削り量であるターゲット量を０．５［μｍ］±０．２［μｍ］とした。そして、本実施例の研磨装置１００の１回の研磨動作（図２のｘ方向の右から左への１回の移動）により削られる量と２回の研磨動作により削り取られる量とを調べた結果、２回の研磨動作ではターゲット量以上に削り取ってしまうことがわかった。一方、１回の研磨動作ではターゲット量だけ削ることができ、感光体ドラム１０の耐磨耗層の厚さを２９．５［μｍ］に維持できた。

図９は、本実施例の研磨装置１００により研磨を行った後の感光体ドラム１０の表面に残る残渣の様子を示す写真である。図９中の上側１０Ｕの表面写真は、残渣除去部材２２を使用した研磨を行った後の感光体ドラム１０の表面に残る残渣の様子を示している。また、図９の下側１０Ｄの表面写真は、残渣除去部材２２を使用しない研磨を行った後の感光体ドラム１０の表面に残る残渣の様子を示している。この写真が示すように、残渣除去部材２２を使用すると研磨残渣がほぼ取り除かれていることがわかる。研磨残渣が感光体ドラム１０の表面に残ると、その感光体ドラム１０を用いて画像形成を行ったときの画像品質に悪影響を及ぼす。

図１０は、本実施例の研磨装置１００により研磨を行う研磨前及び研磨後の感光体ドラム１０の表面の写真である。図１０中の上側１０Ｕ’の表面写真は、研磨を行う前の感光体ドラム１０の表面写真である。また、図１０の下側１０Ｄ’の表面写真は、研磨後の感光体ドラム１０の表面写真である。この写真に示すように、研磨前には現像剤を構成するトナー及びキャリアやクリーニングブレードとの接触により引き起こされた円周方向の傷がみられるのに対し、研磨後はこれらの傷が取り除かれていることがわかる。

図１１（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、感光体ドラム１０の表面の粗さを測定した結果を示している。図１１（ａ）は新品の感光体ドラム１０の表面の粗さを測定した結果であり、その表面粗さＲＺ（例えば、ＩＳＯ４２８７：１９９７及びＪＩＳＢ０６０１：２００１参照）の値は０．７１７［μｍ］であった。また、図１１（ｂ）は本実施例の研磨装置１００で研磨した後の感光体ドラム１０の表面の粗さを測定した結果であり、その表面粗さＲＺの値は０．５５１［μｍ］であった。ここで、表面粗さＲＺの測定には、表面粗さ測定器（株式会社ミツトヨ製のｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｐｒｏｆｉｌｅｒＳＴ１７０）を使用した。図１１の結果からもわかるように、新品の感光体ドラムよりも本実施例の研磨装置１００により研磨を行った感光体ドラムのほうが表面の凹凸が少なく、滑らかな表面形状を得られた。

以上示した本実施例の研磨装置１００において試行錯誤及び各種測定を行った結果（図５〜図１１）から、少なくとも次の（１）〜（３）に示すような知見が得られた。
（１）残渣除去部材２２、研磨部材２６およびクリーニング部材３０（パッド）の送り速度が速いほど、感光体ドラム表面の耐磨耗層（コーティング層）の削り量（研磨量）が少なくなる（図５参照）。
（２）感光体ドラムの回転速度が２００［ｒｐｍ］以上では、感光体ドラム表面の耐磨耗層（コーティング層）の削り量（研磨量）がほぼ一定の削り量となる（図６参照）。
（３）クリーニング部材３０（パッド）を感光体ドラムに強くあてる（圧縮量が多い）ほど、感光体ドラム表面の耐磨耗層（コーティング層）の削り量（研磨量）が多くなる。

以上の本実施例の研磨装置１００における試行錯誤及び各種測定を行った結果並びに上記（１）〜（３）の知見から、感光体ドラム１０に対する研磨の好適な条件の一例についてまとめると、次の表１のようになる。この表１の条件で構成した研磨装置１００により、感光体ドラム表面の耐磨耗層（コーティング層）の削り量（研磨量）を所定の範囲に抑えることができ、かつ、感光体ドラム表面における研磨残渣をほぼ取り除くことができる。但し、本発明は、この表１に示した条件に限定されるものではない。

なお、上記実施形態及び実施例では、研磨の対象物（被研磨物）が電子写真方式の画像形成装置に用いられる感光体である場合について示した。しかしながら、本発明を適用可能な研磨の対象物（被研磨物）は感光体に限定されるものではない。本発明は感光体以外の半導体ウェハや光学部品などを研磨する場合にも適用することができる。この場合、上記実施形態及び実施例のように研磨の対象物の回転中心軸と研磨部材、残渣除去部材及びクリーニング部材の回転中心軸とが直交する必要はない。例えば、半導体ウェハの表面を研磨する場合には、半導体ウェハの回転中心軸と研磨部材、残渣除去部材及びクリーニング部材の回転中心軸とが互いに平行になるように構成してもよい。

また、上記実施形態及び実施例において、研磨部材２６は必ずしも多孔性部材である必要はなく、所望の研磨ができるものであれば、例えば研磨ペーパーのようなものであってもよい。更に、上記実施形態及び実施例において、残渣除去部材２２や研磨部材２６は多孔性部材としてスポンジ以外の部材（例えば、不織布）であってもよい。また、上記実施形態及び実施例において、研磨材料（研磨剤）がなくても研磨が可能な場合には、研磨材料を使わず研磨部材２６だけで研磨を行ってもよい。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
研磨方法であって、感光体１０などの対象物の被研磨面を研磨する工程と、研磨された対象物の被研磨面と残渣除去部材２２とを接触させて対象物の被研磨面に対して残渣除去部材２２の接触面が相対的に移動するように対象物及び残渣除去部材２２の少なくとも一方を回転させる工程と、を含む。
また、研磨装置であって、感光体１０などの対象物の被研磨面を研磨する手段と、対象物を回転させるモータ３２などの手段と、残渣除去部材２２と、残渣除去部材２２を回転させるモータ２０などの手段と、研磨された対象物の被研磨面と残渣除去部材２２とを接触させて対象物の被研磨面に対して残渣除去部材２２の接触面が相対的に移動するように対象物及び残渣除去部材２２の少なくとも一方を回転させるように制御する制御部３８などの手段と、を備える。
また、電子写真方式の画像形成装置に用いられる感光体を製造する方法であって、感光体１０の被研磨面を研磨する工程と、研磨された感光体１０の被研磨面と残渣除去部材２２とを接触させて感光体１０の被研磨面に対して残渣除去部材２２の接触面が相対的に移動するように感光体１０及び残渣除去部材２２の少なくとも一方を回転させる工程と、を含む
これらによれば、上記実施形態について説明したように、研磨された対象物の被研磨面と残渣除去部材２２とを接触させて対象物の被研磨面に対して残渣除去部材２２の接触面が相対的に移動するように対象物及び残渣除去部材２２の少なくとも一方を回転させることにより、対象物の被研磨面が残渣除去部材２２の接触面で連続的に摺擦される。従って、対象物の被研磨面における残渣の取り漏れを低減して残渣をより確実に除去することができ、対象物の被研磨面における残渣の除去むらの発生を抑制することができる。
特に、対象物が感光体の場合、感光体のリサイクルなどで、高い感光品質を有する感光体を提供することができる。
（態様Ｂ）
上記態様Ａの研磨方法において、感光体１０などの対象物の被研磨面を研磨する工程は、対象物の被研磨面と研磨部材２６とを接触させて対象物の被研磨面に対して研磨部材２６の接触面が相対的に移動するように対象物及び研磨部材２６の少なくとも一方を回転させるものである。
また、上記態様Ａの研磨装置において、感光体１０などの対象物を研磨する手段は、研磨部材２６と、研磨部材２６を回転させるモータ２４などの手段とを有し、制御部３８などの制御手段は、対象物の被研磨面と研磨部材２６とを接触させて対象物の被研磨面に対して研磨部材２６の接触面が相対的に移動するように対象物及び研磨部材２６の少なくとも一方を回転させるように制御するものである。
また、上記態様Ａの感光体の製造方法において、感光体１０の被研磨面を研磨する工程は、感光体１０の被研磨面と研磨部材２６とを接触させて感光体１０の被研磨面に対して研磨部材２６の接触面が相対的に移動するように感光体１０及び研磨部材２６の少なくとも一方を回転させるものである。
これらによれば、上記実施形態について説明したように、感光体１０などの対象物の被研磨面が研磨部材２６の接触面で連続的に摺擦されるので、対象物の被研磨面を良好に研磨できる。
（態様Ｃ）
上記態様Ｂの研磨方法において、感光体１０などの対象物と研磨部材２６とが接触する箇所に研磨材料を供給する工程を更に含む。
また、上記態様Ｂの研磨装置において、感光体１０などの対象物と研磨部材２６とが接触する箇所に研磨材料を供給するノズル３６や塗布治具３４等の手段を更に備える。
これらによれば、上記実施形態について説明したように、感光体１０などの対象物の被研磨面を効率よく研磨できる。
（態様Ｄ）
上記態様Ｂ又はＣの研磨方法において、感光体１０などの対象物は円柱形状又は円筒形状を有するものであり、対象物の被研磨面を研磨する工程は、対象物の円筒軸又は円柱軸を回転中心軸として対象物を回転させるものであり、対象物に対する研磨部材２６及び残渣除去部材２２の相対的な位置を変化させる工程を更に含む。
また、上記態様Ｂ又はＣの研磨装置において、感光体１０などの対象物は円柱形状又は円筒形状を有するものであり、対象物の被研磨面を研磨する手段は、対象物の円筒軸又は円柱軸を回転中心軸として対象物を回転させるものであり、対象物に対する研磨部材２６及び残渣除去部材２２の相対的な位置を変化させるスライダなどの手段を更に備える。
これらによれば、上記実施形態について説明したように、円柱形状又は円筒形状を有する感光体１０などの対象物を回転させるとともに、研磨部材２６及び残渣除去部材２２を対象物の外周面（被研磨面）に接触させながら、対象物に対して研磨部材２６及び残渣除去部材２２を相対的に移動させることができる。これにより、対象物の円周面（被研磨面）の全体にわたって、良好に研磨できるとともに、対象物の被研磨面における残渣の取り漏れを低減して残渣をより確実に除去することができ、対象物の被研磨面における残渣の除去むらの発生を抑制することができる。
また、研磨部材２６及び残渣除去部材２２を必要に応じて対象物の被研磨面に対して接触させたり離間させたりすることができるので、研磨部材２６及び残渣除去部材２２を用いた研磨及び残渣除去の処理の自由度及び効率を高めることができる。
（態様Ｅ）
上記態様Ｄの研磨装置において、感光体１０などの対象物の回転中心軸に沿った方向であって対象物に対する研磨部材２６及び残渣除去部材２２の相対的な移動方向における下流側に研磨部材２６が位置し、前記移動方向における上流側に残渣除去部材２２が位置するように、研磨部材２６及び残渣除去部材２２を並べて配置した。
これらによれば、上記実施形態について説明したように、感光体１０などの対象物の回転中心軸に沿った研磨部材２６及び残渣除去部材２２の１回の相対移動により、対象物の円周面（被研磨面）に対する研磨及び残渣除去を連続的に行うことができる。
（態様Ｆ）
上記態様Ｄの研磨方法において、感光体１０などの対象物の被研磨面を研磨する工程は、対象物及び研磨部材２６をそれぞれ回転させるものであり、研磨残渣を除去する工程は、対象物及び残渣除去部材２２をそれぞれ回転させるものであり、対象物の回転速度は研磨部材２６および残渣除去部材２２の回転速度より遅い。
また、上記態様Ｄ又はＥの研磨装置において、感光体１０などの対象物の被研磨面を研磨する手段は、対象物及び研磨部材２６をそれぞれ回転させるものであり、研磨残渣を除去する手段は、対象物及び残渣除去部材２２をそれぞれ回転させるものであり、対象物の回転速度は研磨部材２６および残渣除去部材２２の回転速度より遅い。
これらによれば、上記実施形態について説明したように、対象物の円周面（被研磨面）の全体にわたって研磨及び残渣除去をより確実に行うことができるとともに、その研磨及び残渣除去の効率を高めることもできる。特に、対象物の円周面（被研磨面）の全体をなめらかに研磨することができる。
（態様Ｇ）
上記態様Ｂ乃至Ｄ及びＦの研磨方法並びに上記態様Ｂ乃至Ｆの研磨装置において、研磨部材２６は多孔性部材である。これらによれば、上記実施形態について説明したように、研磨部材２６の多数の孔に研磨材料を保持しながら研磨できるので、対象物の被研磨面をより確実に且つ効率的に研磨できる。
（態様Ｈ）
上記態様Ａ乃至Ｄ及びＦ、Ｇの研磨方法並びに上記態様Ａ乃至Ｇの研磨装置において、残渣除去部材２２は多孔性部材である。これらによれば、上記実施形態について説明したように、残渣除去部材２２の多数の孔により、対象物の被研磨面の残渣を掻き取るように除去するので、対象物の被研磨面の残渣をより確実に且つ効率的に除去できる。
（態様Ｉ）
上記態様Ｇ又はＨの研磨方法及び研磨装置において、多孔性部材はスポンジである。これらによれば、上記実施形態について説明したように、研磨部材２６を構成するスポンジの多数の孔を有するハニカム構造内に研磨材料（研磨剤）をより確実に保持した状態で研磨することができるので、対象物の被研磨面に対する研磨の確実性及び効率性を更に高めることができる。また、残渣除去部材２２を構成するスポンジの多数の孔を有するハニカム構造の部分で残渣をより確実に掻き取るように除去できるとともに、除去された残渣をハニカム構造内に保持することができるので、対象物の被研磨面に対する残渣除去の確実性及び効率性を更に高めることができる。

１０感光体（感光体ドラム）
１２，１４フランジ部
１２ａ，１４ａ回転軸部
１６，１８回転治具
２０，２４，２８モータ
２２残渣除去部材
２６研磨部材
３０クリーニング部材
３２モータ
３４塗布治具
３６ノズル
３８制御部
１００研磨装置

特開２００５−１６５１１８号公報

Claims

円柱形状又は円筒形状を有する対象物の被研磨面を研磨する手段と、
前記対象物の円筒軸又は円柱軸を回転中心軸として該対象物を回転させる手段と、
残渣除去部材と、
前記残渣除去部材を回転させる手段と、
前記研磨された対象物の被研磨面と前記残渣除去部材とを接触させて該対象物の被研磨面に対して該残渣除去部材の接触面が相対的に移動するように該対象物及び該残渣除去部材の少なくとも一方を回転させるように制御する手段と、
前記対象物に対する前記研磨部材及び前記残渣除去部材の相対的な位置を変化させる手段と、を備え、
前記対象物の被研磨面を研磨する手段は、研磨部材と、該研磨部材を回転させる手段とを有し、
前記制御手段は、前記対象物の被研磨面と前記研磨部材とを接触させて該対象物の被研磨面に対して該研磨部材の接触面が相対的に移動するように該対象物及び該研磨部材の少なくとも一方を回転させるように制御し、
前記対象物の回転中心軸に沿った方向であって前記対象物に対する前記研磨部材及び前記残渣除去部材の相対的な移動方向における下流側に該研磨部材が位置し、該移動方向における上流側に該残渣除去部材が位置するように、該研磨部材及び該残渣除去部材を並べて配置した研磨装置。
前記対象物と前記研磨部材とが接触する箇所に研磨材料を供給する手段を更に備える請求項１に記載の研磨装置。
前記対象物の被研磨面を研磨する手段は、前記対象物及び前記研磨部材をそれぞれ回転させるものであり、
前記研磨残渣を除去する手段は、前記対象物及び前記残渣除去部材をそれぞれ回転させるものであり、
前記対象物の回転速度は前記研磨部材および前記残渣除去部材の回転速度より遅い請求項１又は２に記載の研磨装置。
前記研磨部材は多孔性部材である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の研磨装置。
前記残渣除去部材は多孔性部材である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の研磨装置。
前記多孔性部材はスポンジである請求項４又は５に記載の研磨装置。