JP2001343772A - 電子写真感光体及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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したa-Si感光体並びに画像形成装置
を提供する。具体的には、a-Si膜の微細粗さヒストグラ
ム形状を新規パラメーターとする。 【解決手段】 10μm×10μmの範囲における表面粗さRa
が9nm未満、好ましくは6nm未満の導電性基体上にa-Si膜
を成膜形成し、10μm×10μmの範囲における表面粗さ凹
凸の最も深い点を基準に凹凸高さの度数分布の半値幅
(F.W.H.M.;Full Width at Half Maximum)が70nm〜400nm
の範囲、更に好ましくは90nm〜360nmとすることで従来
は基体を粗すことによって対策していたトナー付着を容
易かつ安定的に防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアモルファスＳiを
含む光導電層および表面保護層を順次積層してなる感光
体、ならびに本発明の感光体を具備した電子写真装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機、ファクシミリ、プリンターなど
の電子写真装置では、表面に光導電層が設けられた感光
体の外周面をコロナ帯電、ローラ帯電、ファーブラシ帯
電、磁気ブラシ帯電と言った帯電手段で一様に帯電さ
せ、ついで被複写体の被複写像を反射光や変調信号に応
じたレーザーやＬＥＤによる露光をさせることにより前
記感光体の外周面上の静電潜像を形成し、さらに該感光
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。

【０００３】このようにして電子写真装置で複写を行な
ったのちには、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。かかる残
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。

【０００４】また、近年環境への配慮から、廃トナーの
低減乃至解消を目的にクリーニング装置を省略した電子
写真装置も提案、上市されている。この方式は特開平６
-１１８ ７４１号公報に開示されているようなブラシ帯
電器の様な直接帯電器でクリーニング工程を兼ねるも
の、特開平１０-３０７ ４５５号公報に開示されている
様な現像器でクリーニング工程を兼ねるもの等がある
が、いずれの方式においてもトナーと感光体表面が摺
擦、除去させる工程を含んでいる。

【０００５】しかしながら、近年印刷画像の高画質化の
ために、従来よりも平均粒径の小さいトナーや省エネル
ギーに対応した融点の低いトナーが用いられるようにな
り、上記のクリーニング工程乃至他の工程と同時に進行
させるトナー除去工程においても残留トナーの除去が難
しく、複写を繰り返した結果、該残留トナーが感光体表
面に固着し、画像に黒点乃至白点の画像欠陥が発生する
トナー付着という問題を生じる場合があった。

【０００６】上記の問題を解決するための対策として、
特開平９-２９７ ４２０号公報に開示されているよう
に、アモルファスＳiを感光層とした感光体において、
該感光層を成膜形成する導電性基体表面を切削或いは回
転ボールミル装置でもってあらかじめ粗しておく方法が
提案され、表面粗さ計により測定したμｍオーダーの表
面粗さの値で規定されている。

【０００７】また、特開平８-１２９ ２６６号公報にお
いては、表面租度Ｒaの値が規定されているが、これは
導電性基体の加工形状を規定するものであり、表面粗さ
計により測定したμｍオーダーの表面粗さの値で規定さ
れている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
電子写真装置のデジタル化の進展に伴い、単一波長を主
とする光源による潜像形成が主流になりつつある。その
結果、基体をあらかじめ切削しておく前記提案の方法で
は、基体形状に起因し、光導電層への入射露光量に差を
生じ、その結果縞模様が印刷画像上に発生してしまうと
いう問題点があった。

【０００９】また、導電性基体の表面をあらかじめ粗し
ておく工程を新たに設けることはコスト高につながる。
逆に、前記縞模様の発生しない範囲の粗さで基体を加工
するとトナー付着を十分に抑制できないことが問題とな
った。

【００１０】そこで、本発明者らが鋭意研究を重ねた結
果、トナー付着防止の効果は必ずしも表面粗さ計により
測定したμｍオーダーの表面粗さによって決まらず、む
しろアモルファスＳi膜固有の微視的な(具体的には数n
ｍから数十nｍオーダー)表面粗さに大きく依存している
ことを見出した。

【００１１】したがって本発明は上記知見により完成さ
れたものであり、その目的は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した感光体並びに
画像形成装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の問
題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、次に示す条件の
下でトナー付着を抑制できることを見出し、本発明を完
成するに至った。

【００１３】すなわち、本発明は、導電性基体上に少な
くともアモルファスＳiを含む光導電層および表面保護
層を順次積層してなる感光体において、前記感光体の１
０μｍ×１０μｍの範囲における表面粗さ凹凸の最も深
い点、別の表現では低い点を基準に凹凸高さの度数分布
の半値幅(Ｆ.Ｗ.Ｈ.Ｍ.；ＦullＷidth at Ｈalf Ｍaxi
ｍuｍ)が７０nｍ〜４００nｍの範囲、好ましくは９０n
ｍ〜３６０nｍの範囲にあることを特徴とする電子写真
感光体についてのものである。

【００１４】また、前記記載の感光体を具備すること、
好ましくは、単一波長を主とする光源により画像形成が
なされることを特徴とする電子写真装置についてのもの
である。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明における微視的な表面粗さ
とは、原子間力顕微鏡(ＡＦＭ)[Ｑuesant 社製 Ｑ-Ｓco
pe ２５０]を用いて測定した表面粗さＲaの値を指し、
微視的な表面粗さを高い精度で再現性良く測定するため
には、１０μｍ×１０μｍの測定範囲で、かつサンプル
の曲率傾き(tilt)による誤差を避けるように測定した結
果であることが望ましい。具体的には、Ｑuesant 社製
Ｑ-scope ２５０のＴilt Ｒeｍovalモードにより、試料
のＡＦＭ像の持つ曲率を放物線にフィットさせた後、平
坦化する補正(Ｐarabolic)があげられる。電子写真感光
体は一般に円筒形状を取っており好適な手法である。

【００１６】更に、像に傾きが残る場合には、傾きを除
去する補正(Ｌine by line)を行なう。この様に、デー
タに歪みを生じさせない範囲でサンプルの傾きを適宜補
正することが可能である。

【００１７】こうして測定された導電性基体の１０μｍ
×１０μｍの範囲における表面粗さＲaは９nｍ未満、好
ましくは６nｍ未満となるのが望ましい。

【００１８】更に、本発明者らは上記の表面形状に加
え、光導電層を複数の層から構成することがトナー付着
の抑制を促進させることを見出した。

【００１９】光導電層のバンドギャップにより生じる画
像露光の実質的な吸収深さの変動により静電潜像の電位
むらが生ずる。この電位むら、具体的には残留電位、ゴ
ースト電位により、トナー付着の核となるカブリ、また
は画像の鮮鋭さを悪化させるものと考える。

【００２０】また、感光体の表面保護層と感光層の界面
組成を連続的に変化させることで、更に効果的にトナー
付着の抑制が出来ることを見出した。

【００２１】上記界面組成は分光反射率が以下の式を満
たすことが望ましい。

【００２２】波長４５０nｍ〜６５０nｍの範囲で、反射
率(％)の最小値(以後 Ｍinと呼ぶ)と最大値(以後 Ｍax
と呼ぶ)が０≦(Ｍax-Ｍin)/(Ｍax＋Ｍin)≦０.４ ここで、本発明による反射率とは、分光光度計[大塚電
子社製 ＭＣＰＤ-2000]を用いて測定した反射率(百分
率)の値をさす。概要を述べるとまず、分光器の光源の
分光発光強度 I(０)を取り、次いで感光体の分光反射光
度 I(Ｄ)を取り、反射率Ｒ＝I(Ｄ)/I(０)を求める。高
い精度で再現性良く測定するためには、曲率をもつ感光
体に対して角度が一定となるようにディテクターを治具
固定することが望ましい。

【００２３】界面制御の具体例を図９に示す。上段が上
記式の範囲外である「界面あり」の測定例、下段が本発
明に係わる式を満たす「界面無し」の測定例である。具
体的には、反射率(％)から求めた(Ｍax-Ｍin)/(Ｍax+Ｍ
in)……式(１)の値が、Ａは0.51、Ｂは 0.44、Ｃは 0.2
5、Ｄは 0.18となる。２本線があるのはそれぞれ表面保
護層の膜厚違いによる差であり、膜厚の差に応じてグラ
フ上左右に波形が移動する。その最大値は波形の振幅に
相当する為、界面ありは界面無しに比べ単一波長固定で
見た場合、膜厚変動に対して反射率は大きく変動する。
すなわち、膜厚変動に対して大きく感度変動が生じる。

【００２４】微細粗さにより生じる画像露光入射光路上
における実質的な表面保護層の膜厚むらが生ずる。この
膜厚むらにより界面ありの場合、界面無しの場合よりも
感度の変動が大きくなり、トナー付着の核となるカブ
リ、または画像の鮮鋭さを悪化させるものと考える。

【００２５】[表面粗さの度数分布]以下、本発明の重要
な指標である表面粗さの度数分布に付いて述べる。

【００２６】原子間力顕微鏡(Ａtoｍic Ｆorce Ｍicros
copy)は横分解能(試料面に平行な方向の分解能)は 0.5
nｍを上まわり、縦分解能(試料面に垂直方向の分解能)
は 0.01〜0.02 nｍを持ち、試料の一次元的な形状を測
定することが可能で、従来から広く用いられている表面
粗差計との大きな違いは、その高い分解能にある。

【００２７】これほどまでの高い分解能においては、感
光体基板の粗さが支配的なオーダーの粗さではなく、光
導電層や表面層と言った堆積膜そのものの性質に起因す
る粗さの測定が可能である。

【００２８】感光体基体の粗さは、前記の旋盤やボール
ミル、ディンプル処理加工と言った「歯形」や「処理部
材」と言った「型」に依存するものであるが、堆積膜そ
のものの粗さには「型」はなく、単にＪIＳで規定され
るＲa(中心線平均粗さ)やＲz(十点平均粗さ)では表現し
きれない形状因子が存在し、それが前記トナー付着防止
の糸口になるのではないかと本発明者らは考えた。具体
的には、同一視野(１０μｍ×１０μｍ)の範囲における
表面粗さＲaが１０nｍ未満の導電性基体の上に、各種条
件にてアモルファスシリコン感光層(阻止層、光導電
層、表面層、各層の界面を含む全層)を作製し、その凹
凸の高さを原子間力顕微鏡で観測し、度数分布を求めて
比較検討した。

【００２９】同様の測定を従来広く用いられている表面
粗差計、例えば(株)小坂研究所製接触式表面粗さ計(Ｓ
Ｅ-3400)で行なった場合は有意な差を観測できず、本出
願で用いる指標はアモルファスシリコン感光体の材料の
特性を示す新規な指標であると考える。

【００３０】尚、本発明者らはＡＦＭの測定に際して、
いくつかの試料に対して、いくつかのスキャンサイズで
測定を行なった。スキャンサイズとは、スキャンする四
角形の一辺の長さであり、従って１０μｍとは、１０μ
ｍ×１０μｍすなわち１００μｍ²の範囲をスキャンす
ることを意味する。グラフ横軸をスキャンサイズにし
て、その結果の一部を図１０に示す。

【００３１】この図は、同一基体に作成条件を変えて成
膜した比較的微細粗さの小さいものと中程度のものの２
つの試料について、測定視野と一般的にイメージし易い
粗さ指標ＪIＳ-Ｒa中心線平均粗さ)で示した。

【００３２】スキャンサイズを大きく、すなわち測定範
囲を広くすると測定値は安定するが、試料基体のうね
り、突起などの特異形状、加工形状の影響により、微細
形状が反映され難くなり、視野角が小さいと測定個所の
選択バラツキが大きくなる為、本発明は測定の検知能力
と安定性の総合的に優れた１０μｍ×１０μｍ視野で表
記した。

【００３３】以上の経緯から、本発明の発明思想は１０
μｍ×１０μｍ視野に限定されるものではない。

【００３４】以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本
発明を詳細に説明する。

【００３５】「本発明に係わるa-Ｓi感光体」図１に本
発明に係わる電子写真感光体の一例を示す。

【００３６】本例の電子写真感光体は、例えばＡl、ス
テンレス等の導電性材料からなる基体１０１上に、光導
電層１０２および表面保護層１０３を順次積層したもの
である。尚、これら層の他に、阻止層１０４、反射防止
層乃至界面層１０７などの種々の機能層を必要に応じて
設けてもよいものである。例えば、阻止層１０４、界面
層１０７等を設けそのドーパントを１３族元素、１５族
元素など選択する事により、正帯電、負帯電と言った帯
電極性の制御も可能となる。

【００３７】これらドーパントとしては、正帯電用とし
ては、Ｐ型伝導特性を与える１３族原子を用いることが
でき、具体的には、硼素(Ｂ)、アルミニウム(Ａl)、ガ
リウム(Ｇa)、インジウム(In)、タリウム(Ｔl)等があ
り、特にＢ、Ａl、Ｇaが好適である。負帯電用として
は、n型伝導特性を与える１５族原子を用いることがで
き、具体的には、燐(Ｐ)、砒素(Ａs)、アンチモン(Ｓ
b)、ビスマス(Ｂi)等があり、特にＰ、Ａsが好適であ
る。

【００３８】伝導性を制御する原子の含有量としては、
好ましくは１×１０^-2〜１×１０⁴原子ppｍ、より好ま
しくは５×１０^-2〜５×１０³原子ppｍ、最適には１×
１０^{- 1}〜１×１０³原子ppｍとされるのが望ましい。

【００３９】伝導性を制御する原子、たとえば、１３族
原子あるいは１５族原子を構造的に導入するには、層形
成の際に、１３族原子導入用の原料物質あるいは１５族
原子導入用の原料物質をガス状態で反応容器中に、光導
電層を形成するための他のガスとともに導入してやれば
よい。１３族原子導入用の原料物質あるいは１５族原子
導入用の原料物質となり得るものとしては、常温常圧で
ガス状のまたは、少なくとも層形成条件下で容易にガス
化し得るものが採用されるのが望ましい。

【００４０】そのような１３族原子導入用の原料物質と
して具体的には、硼素原子導入用としては、Ｂ₂Ｈ₆、Ｂ
₄Ｈ₁₀、Ｂ₅Ｈ₉、Ｂ₅Ｈ₁₁、Ｂ₆Ｈ₁₀、Ｂ₆Ｈ₁₂、Ｂ₆Ｈ₁₄
等の水素化硼素、ＢＦ₃、ＢＣl₃、ＢＢr₃等のハロゲン
化硼素等が挙げられる。この他、ＡlＣl₃、ＧaＣl₃、Ｇ
a(ＣＨ₃)₃、InＣl₃、ＴlＣl₃等も挙げることができる。

【００４１】１５族原子導入用の原料物質として有効に
使用されるのは、燐原子導入用としては、ＰＨ₃、Ｐ₂Ｈ
₄等の水素化燐、ＰＨ₄I、ＰＦ₃、ＰＦ₅、ＰＣl₃、ＰＣl
₅、ＰＢr₃、ＰＢr₅、ＰI₃等のハロゲン化燐が挙げられ
る。この他、ＡsＨ₃、ＡsＦ₃、ＡsＣl₃、ＡsＢr₃、Ａs
Ｆ₅、ＳbＨ₃、ＳbＦ₃、ＳbＦ₅、ＳbＣl₃、ＳbＣl₅、Ｂi
Ｈ₃、ＢiＣl₃、ＢiＢr₃等も１５族原子導入用の出発物
質の有効なものとして挙げることができる。

【００４２】導電性基体としてはＡl、Ｃr、Ｍo、Ａu、
In、Ｎb、Ｔe、Ｖ、Ｔi、Ｐt、Ｐd、Ｆe等の金属、およ
びこれらの合金、例えばステンレス等が挙げられ、これ
らの中では、Ａlがコスト、重量、加工性の点で好まし
い。また、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネ
ート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩
化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフ
ィルムまたはシート、ガラス、セラミック等の電気絶緑
性基体の少なくとも感光層を形成する側の表面を導電処
理した基体も用いることができる。蒸着される導電性材
料としては、Ａl、Ｃrが感光層とのオーミック接合が取
れやすい点で好ましい。

【００４３】また、基体の形状は平滑表面あるいは凹凸
表面の円筒状または板状無端ベルト状であることがで
き、その厚さは、所望通りの画像形成装置用感光体を形
成し得るように適宜決定するが、基体は製造上および取
り扱い上、機械的強度等の点から通常は１０μｍ以上と
される。

【００４４】特にレーザー光などの可干渉性光を用いて
像記録を行なう場合には、可視画像において現われる、
いわゆる干渉縞模様による画像不良をより効果的に解消
するために、光生成キャリアの減少が実質的にない範囲
で基体の表面に凹凸を設けてもよい。基体の表面に設け
られる凹凸は、特開昭６０-１６８ １５６号公報、同６
０-１７８ ４５７号公報、同６０-２２５ ８５４号公
報、同６１-２３１ ５６１号公報等に記載された公知の
方法により作成される。

【００４５】又、基体の表面に微細なキズをつける事に
より感光体表面の微細粗さを制御する事もできる。キズ
の作成は研磨材を使用しても良いし、化学反応によるエ
ッチングやプラズマ中のいわゆるドライエッチング、ス
パッタリング法等を用いても良い。この際に該キズの深
さ、大きさは光生成キャリアの減少が実質的にない範囲
であれば良い。

【００４６】光導電層１０２としては、光導電性を有す
るものであれば、有機質のものでも、無機質のものでも
よいが、無機光導電体としては、例えばシリコン原子
と、水素原子またはハロゲン原子を含む非晶質材料(「a
-Ｓi(Ｈ,Ｘ)」と略記する)あるいはa-Ｓeなどが代表的
なものとして挙げられる。これらの中では、a-Ｓi(Ｈ,
Ｘ)が、安定性、無公害性の点で好ましい。また、光導
電層１０２の層厚としては特に限定はないが、前述の理
由や、製造コストなどを考慮すると１５〜５０μｍ、好
ましくは２３〜４５μｍ、特に好ましくは２５〜４０μ
ｍ程度が適当である。

【００４７】更に、特性を向上させる為に下部光導電層
１０５と上部光導電層１０６の様に複数の層構成にして
も良い。特に、半導体レーザーの様に、比較的長波長で
あって且つ波長バラツキのほとんどない光源に対して
は、こうした層構成の工夫によって画期的な効果が現れ
る。

【００４８】表面保護層１０３は、一般的に a-ＳiＣ
(Ｈ,Ｘ)で形成されるが、a-Ｃ(Ｈ,Ｘ)としても良い。ハ
ロゲン原子を含有させる場合は、それぞれ a-ＳiＣ(Ｈ,
Ｆ)、a-Ｃ(Ｈ,Ｆ)が、硬度、表面性などの点で好まし
い。また、光導電層１０２と表面保護層１０３の界面層
１０７の組成を連続的に変化させ、当該部分の界面反射
を抑制させるように制御することが好ましい。

【００４９】「本発明に係わるa-Ｓi感光体成膜装置」
本発明に係わるa-Ｓi感光体成膜装置の一例を以下に示
す。

【００５０】本発明では、感光ドラム１は a-Ｓi感光体
としており、a-Ｓi感光層を高周波プラズマＣＶＤ(ＰＣ
ＶＤ)法により成膜した。本発明で使用したＰＣＶＤ装
置を図３に示す。

【００５１】図２に示す装置は、電子写真用感光体の製
造に使用する一般的なＰＣＶＤ装置である。このＰＣＶ
Ｄ装置は、堆積装置３００、原料ガス供給装置及び排気
装置(ともに図示せず)を備えて構成されている。

【００５２】堆積装置３００には縦型の真空容器からな
る反応容器３０１を有し、この反応容器３０１内の周囲
には内には縦方向の原料ガス導入管３０３が複数本配設
され、ガス導入管３０３の側面には、長手方向に沿って
多数の細孔が設けられている。反応容器３０１内の中心
には、螺旋状に巻線したヒーター３０２が縦方向に延設
され、感光体ドラム１の基体となる円筒体３１２は、容
器３０１内の上部の蓋３０１aを開けて挿入され、ヒー
タ３０２を内側にして容器３０１内に垂直に設置され
る。また、反応容器３０１の側面の一方に設けた凸部３
０４から高周波電力が供給される。

【００５３】反応容器３０１の下部には、原料ガス導入
管３０３に接続された原料ガス供給間３０５が取り付け
られ、この供給管３０５は、供給バルブ３０６を介して
図示しないガス供給装置に接続されている。また、反応
容器３０１に下部には排気管３０７が取り付けられ、こ
の排気管３０７はメイン排気バルブ３０８を介して図示
しない排気装置(真空ポンプ)に接続されている。排気管
３０７には、他に真空計３０９、サブ排気バルブ３１０
が取り付けられている。

【００５４】上記の装置を用いたＰＣＶＤ法によるa-Ｓ
i感光層の形成は次のように行なわれる。まず、反応容
器３１内に感光体ドラム１の基体となる円筒体３１２を
セットし、蓋３０１aを閉じた後、図示しない排気装置
により容器３０１内を所定の低圧以下の圧力まで排気
し、以後排気を続けながら、ヒーター３０２により基体
４２を内側から加熱して、基体３１２を２０℃〜４５０
℃の範囲内の所定の温度に制御する。

【００５５】基体３１２が所定の温度に維持されたら、
所望の原料ガスをそれぞれの流量制御器(図示せず)によ
り調節しながら、導入管３０３を通って反応容器３０１
内に導入する。導入された原料ガスは反応容器３０１内
を満たした後、排気管３０７を通って容器３０１外に排
気される。

【００５６】このようにして、原料ガスが満たされた反
応容器３０１内が所定の圧力になって安定したことを真
空計３０９により確認したら、図示しない高周波電源(1
3.56ＭＨzのＲＦ帯域、または 50〜150ＭＨzのＶＨＦ帯
域、等)により、高周波を所望の投入電力量で容器３１
内に導入し、容器３０１内にグロー放電を発生させる。
このグロー放電のエネルギーによって、原料ガスの成分
が分解してプラズマイオンが生成し、基体３１２の表面
に珪素を主体としたa-Ｓi堆積層が形成される。この
際、ガス種、ガス導入量、ガス導入比率、圧力、基体温
度、投入電力、膜厚などのパラメータを調整することに
より様々な特性のa-Ｓi堆積層を形成することにより、
電子写真特性を制御することが出来る。

【００５７】このようにして基体３１２の表面にa-Ｓi
堆積層が所望の膜厚で形成されたら、高周波電力の供給
を止め、供給バルブ３０６等を閉じて、反応容器３０１
内への原料ガスの導入を停止し、一層分のa-Ｓi堆積層
の形成を終える。同様の操作を複数回繰り返すことによ
り所望の多層構造のa-Ｓi堆積層、つまりa-Ｓi感光層が
形成され、基体３１２の表面に多層構造のa-Ｓi感光層
を有する感光体ドラム１が製造される。

【００５８】また、本発明に係わる表面保護層と光導電
層の界面反射の低減、制御については、前述の一層分の
a-Ｓi堆積層の形成を終える際に、高周波電力を停止せ
ず、かつ原料ガスの供給も停止させず連続的に次の層の
電力条件、ガス組成に変化させることで達成される。ま
たは、高周波電力は一旦停止させるものの、原料ガスを
前の層の構成から開始し、所望の構成に連続的に変化さ
せながら成膜させることによっても達成が可能である。

【００５９】以上において、ガス導入管３０３の長手方
向上に分布した細孔から反応容器３０１内に導入される
原料ガスの導入管３０３長手方向での流量分布、排気管
からの排ガスの流出速度、放電エネルギー等を調整する
ことによって、基体３１２上のa-Ｓi堆積層の長手方向
に沿った電子写真特性を制御することが出来る。

【００６０】[本発明に係わる電子写真装置]このように
作製した電子写真感光体を用いた本発明の電子写真装置
の一例を図２に示す。尚、本例の装置は、円筒状の電子
写真感光体を用いる場合に好適なものであるが、本発明
の電子写真装置は本例に限定されるものではなく、感光
体形状は無端ベルト状等の所望のものであってよい。

【００６１】図２において、２０４が本発明に言うとこ
ろの電子写真感光体であり、２０５は該感光体２０４に
静電潜像形成のための帯電を行なう一次帯電器である。
２０６は静電潜像の形成された感光体２０４に現像材
(トナー)を供給するための現像器であり、２０７は感光
体表面のトナーを転写材に移行させるための転写帯電器
である。

【００６２】２０８は感光体表面の浄化をはかるクリー
ナーである。本例では感光体表面の均一削除を有効に行
なうため、前述の如き弾性ローラー２０８-１とクリー
ニングブレード２０８-２を用いて感光体表面の浄化を
行なっているが、いずれか一方のみでも差しつかえな
い。

【００６３】２１０は、それぞれ次回の複写動作にそな
えて感光体表面の除電を行なうための除電ランプであ
り、２１３は紙等の転写材、２１４は転写材の送りロー
ラーである。露光Ａの光源には、ハロゲン光源、或いは
単一波長を主とする光源を用いる。

【００６４】このような装置を用い、複写画像の形成
は、例えば以下のように行なわれる。まず電子写真感光
体２０４を所定の速度で矢印の方向へ回転させ、一次帯
電器２０５を用いて感光体２０４の表面を一様に帯電さ
せる。次に、帯電された感光体２０４の表面に画像の露
光Ａを行ない、該画像の静電潜像を感光体２０４の表面
に形成させる。そして感光体２０４の表面の静電潜像の
形成された部分が現像器２０６の設置部を通過する際
に、現像器２０６によってトナーが感光体２０４の表面
に供給され、静電潜像がトナー２０６a による画像とし
て顕像化(現像)され、更にこのトナー画像は感光体２０
４の回転とともに転写帯電器２０７の設置部に到達し、
ここで送りローラー２１４によって送られてくる転写材
２１３に転写されるのである。

【００６５】転写終了後、次の複写工程に備えるために
電子写真感光体２０４の表面から残留トナーがクリーナ
ー２０８によって除去され、更に該表面の電位がゼロ若
しくは殆どゼロとなるように除電ランプ２１０により除
電され、１回の複写工程を終了する。

【００６６】図４は本発明に関わるクリーニング装置を
省略した電子写真装置を表す模式図であり、図中、４０
２は透光性支持体４０３上に透光性導電層４０４と絶縁
性キャリア注入阻止層４０５aと光導電層４０５と表面
層４０６が積層されたドラム状の感光体、４０７は露光
手段としてのＬＥＤヘッド、４０８は現像器、４０９は
転写ローラである。ＬＥＤヘッド４０７と現像器４０８
は、感光体４０２のある一部を介して、ほぼ対照的に配
置される。

【００６７】現像器４０８においては、例えば８極の円
柱状の磁極ローラ４１１と、その外周に亘って配設され
た導電性スリーブ４１２とから成り、更にトナー受４１
３に貯蔵された現像剤としての一成分磁性導電性トナー
はスリーブ４１２の外周へ配送され、磁気ブラシ４１４
を形成する。また、スリーブ４１２と透光性導電層４０
４との間にはバイアス電源４１５が設けられ、その両者
４０４、４１５の間に感光体４０２の電位特性に応じて
＋或いは−の０〜３００Ｖの電圧を印加する。４１６は
感光体４０２の表面に形成されたトナー層、４１７は記
録紙、４１８は残留トナーである。これ以外に現像剤の
回転手段と感光体４０２の回転手段とを設ける。

【００６８】透光性支持体側より露光器により露光する
とともに、現像バイアス供給用の電源によりバイアス電
圧を印加した現像器上の導電性磁性トナーからなる磁気
ブラシでもって感光体表面を摺擦させ、これによって帯
電と露光と現像とをほぼ同時に行ない、感光体上にトナ
ー像を形成する。そのトナー像は、転写ローラを用いて
記録紙に転写され、定着手段により定着されて記録画像
となる。一方、感光体上に残留したトナーは、現像器で
回収され、再利用される為クリーニング装置は省略され
る。

【００６９】[実験例]以下、本発明を種々の実験例に基
づき詳細に説明する。

【００７０】[実験例１]前記a-Ｓi感光体成膜装置を用
いて基体形状及び製造条件の各パラメーターを振ること
により、ＡＦＭ測定レベルにおける表面粗さの度数分布
ならびに表面粗さ計測定レベルにおける表面粗さＲzを
変化させた電子写真用感光体Ｎo.１０１〜１１３を製造
した。導電性基体にはＡlからなる円筒状基体を用い、
切削加工、ディンプル加工等、さまざまな基体表面加工
を施したものを用いた。

【００７１】上記感光体のいくつかについて、具体的に
は、Ｎo.１０３、１０４、１０７、１１３を１０μｍ×
１０μｍの範囲でＡＦＭにより測定した表面粗さの度数
分布を図５に示す。この図からわかるように、度数分布
の幅、高さ、左右バランスに特徴が現れてくる。

【００７２】本発明では、半値幅(Ｆ.Ｗ.Ｈ.Ｍ.；Ｆull
Ｗidth at Ｈalf Ｍaxiｍuｍ)に着目して、各々の感光
体の１０μｍ×１０μｍの範囲でＡＦＭにより測定した
表面粗さの度数分布の半値幅と接触式表面粗さ計で測定
した表面粗さＲz及び画像評価の結果を表１に示す。

【００７３】ここで、本発明におけるμｍオーダーの表
面粗さとは、接触式表面粗さ計[株式会社 小坂研究所製
サーフコーダＳＥ-3400]を用い、測定長 1.25 ｍｍに
おいて測定した表面粗さＲzの値を指す。

【００７４】尚、本発明者らは上記表面粗さ計の測定に
際して、いくつかの試料に対して、いくつかの測定長で
測定を行なった。その結果の一部を図１１に示す。

【００７５】この図は、基体及び作成条件を変えて成膜
した比較的粗さの小さいものと中程度のものの２つの試
料について、測定長と一般的にイメージし易い粗さ指標
ＪIＳ-Ｒz(十点平均粗さ)で示した。

【００７６】測定長とＲzには相関があり、すなわち測
定長を規定しないと粗さの正確な表記が出来ない為、本
発明は測定長 1.25 ｍｍにおいて測定した表面粗さＲz
で表記した。

【００７７】画像評価はキヤノン製ＮＰ6350 機を用い
て、印字率３％と通常より印字率を下げたテストパター
ンにて５０万枚の通紙耐久を行ない、定期的にべた白、
べた黒画像を出力し、トナー付着の評価を行なった。

【００７８】表１の記号は、◎:優れている、○:実用上
問題なし、×:実用上問題あり、を意味する。

【００７９】表１の結果より、従来の表面粗さＲzの値
とトナー付着との間には相関は見出せなかった。反対
に、粗さ度数分布の半値幅とトナー付着には相関が見ら
れた。

【００８０】

【表１】 [実験例２]次に、前記a-Ｓi感光体成膜装置を用いて製
造条件の各パラメーターを振ることにより、ＡＦＭ測定
レベルにおける表面粗さの度数分布ならびに表面粗さ計
測定レベルにおける表面粗さＲzを変化させた電子写真
用感光体Ｎo.２０１〜２１２を、界面無しにした以外は
同様にＮo.２１３、２１４を製造した。導電性基体には
純度 99.9 ％以上のＡlからなる円筒状基体を用い、切
削により鏡面加工を施して微視的な表面粗さＲaを９nｍ
未満にて統一した。

【００８１】各々の感光体の１０μｍ×１０μｍの範囲
でＡＦＭにより測定した表面粗さの度数分布の半値幅、
接触式表面粗さ計で測定した表面粗さＲz、画像評価の
結果を表２に示す。

【００８２】画像評価はキヤノン製ＮＰ6350 をそのま
ま、乃至画像露光をＬＥＤアレイ及びレーザーに改造し
たものを用いて印字率３％と通常より印字率を下げたテ
ストパターンにて５０万枚の通紙耐久を行ない、トナー
付着、クリーニング不良、及びデジタル画像の先鋭さの
評価を行なった。

【００８３】トナー付着、クリーニング不良は定期的に
べた白、べた黒画像を出力し、デジタル画像の鮮鋭さは
線幅６０〜５００μｍ、間隔６０〜５００μｍの範囲で
パターンを形成し、その再現性の良否で判定した。

【００８４】表２の記号は、◎:優れている、○:実用上
問題なし、×:実用上問題あり、を意味する。

【００８５】表２の結果から、１０μｍ×１０μｍの範
囲における表面粗さ凹凸の最も深い点を基準に凹凸高さ
の度数分布の半値幅が７０nｍ〜４００nｍの範囲にある
感光体においては、トナー付着、クリーニング不良とも
に良好であった。また、度数分布の半値幅が９０nｍ〜
３６０nｍの範囲の感光体においては、トナー付着、ク
リーニング不良、及びデジタル画像の鮮鋭さのいずれも
極めて良好であった。また、界面無しとすることでトナ
ー付着、または画像の鮮鋭さの領域が広がった。

【００８６】

【表２】 [実験例３]次に、１０μｍ×１０μｍの範囲でＡＦＭに
より測定した微視的な表面粗さＲaを変化させた導電性
基体を用いて、電子写真用感光体Ｎo.３０１〜３０６を
製造した。導電性基体には純度 99.9 ％以上のＡlから
なる円筒状基体を用い、ＡＦＭにより測定した表面粗さ
の度数分布の半値幅が概ね１００〜１２０nｍになるよ
うに成膜条件を調整した。

【００８７】各々の感光体の微視的表面粗さＲaと画像
評価の結果を表３に示す。

【００８８】画像評価はキヤノン製ＮＰ6350 改造機を
用いて印字率７％のテストパターンにて５０万枚の通紙
耐久を行ない、ポチ不良の評価を行なった。ポチ不良と
は、感光層の成膜形成において膜が部分的に異常成長し
た結果、稀に印刷画像上に黒点や白点を生じることを言
う。

【００８９】表３の記号は、◎:優れている、○:実用上
問題なし、×:実用上問題あり、を意味する。

【００９０】表３の結果から、導電性基体の微視的な表
面粗さＲaが９nｍ未満、好ましくは６nｍ未満の感光体
においては、ポチ不良は発生せずきわめて良好な画像が
得られた。

【００９１】

【表３】 [実験例４]次に、前記a-Ｓi感光体成膜装置を用いて製
造条件の各パラメーターを振ることにより、ＡＦＭ測定
レベルにおける表面粗さの度数分布ならびに表面粗さ計
測定レベルにおける表面粗さＲzを変化させた光導電層
が単層の電子写真用感光体Ｎo.４０１〜４０６、光導電
層が複層の電子写真用感光体Ｎo.４０７〜４１２を、光
導電層が複層で且つ反射率(％)の最小値(Ｍin)と最大値
(Ｍax)から求めた式(１)(Ｍax-Ｍin)/(Ｍax＋Ｍin)の値
が０.４以下になるように界面無しにした以外は同様に
Ｎo.４１３、４１４を製造した。導電性基体には純度 9
9.9 ％以上のＡlからなる円筒状基体を用い、切削によ
り鏡面加工を施して微視的な表面粗さＲaを６nｍ未満に
て統一した。

【００９２】各々の感光体の１０μｍ×１０μｍの範囲
でＡＦＭにより測定した表面粗さの度数分布の半値幅、
接触式表面粗さ計で測定した表面粗さＲz、画像評価の
結果を表４に示す。

【００９３】画像評価はキヤノン製ＮＰ6350 をそのま
ま、乃至画像露光をＬＥＤアレイ及びレーザーに改造し
たものを用いて印字率３％と通常より印字率を下げたテ
ストパターンにて５０万枚の通紙耐久を行ない、トナー
付着、クリーニング不良、及びデジタル画像の鮮鋭さの
評価を行なった。

【００９４】トナー付着、クリーニング不良は定期的に
べた白、べた黒画像を出力し、デジタル画像の鮮鋭さは
線幅６０〜５００μｍ、間隔６０〜５００μｍの範囲で
パターンを形成し、その再現性の良否で判定した。

【００９５】表４の記号は、◎:優れている、○:実用上
問題なし、×:実用上問題あり、を意味する。

【００９６】表４の結果から、１０μｍ×１０μｍの範
囲における表面粗さ凹凸の最も深い点を基準に凹凸高さ
の度数分布の半値幅が７０nｍ〜４００nｍの範囲にある
感光体においては、トナー付着クリーニングともに良好
であった。また、度数分布の半値幅が７０nｍ〜４００n
ｍ、好ましくは９０nｍ〜３６０nｍの範囲の感光体にお
いては、トナー付着、クリーニング不良、及びデジタル
画像の鮮鋭さのいずれも極めて良好であった。また、界
面無しとすることでトナー付着、または画像の鮮鋭さの
領域が広がった。

【００９７】

【表４】

【００９８】

【実施例】以下、本発明を実施例と比較例に基づき説明
する。

【００９９】[１:実施例１〜４、比較例１〜３]前記a-
Ｓi感光体成膜装置を用いてφ８０円筒状基体形状及び
製造条件の各パラメーターを振ることにより、感光体の
１０μｍ×１０μｍの範囲における表面粗さ凹凸の最も
深い点を基準に凹凸高さの度数分布の半値幅、及びμｍ
オーダーの表面粗さＲzを変化させたプラス帯電電子写
真用感光体を製造した。

【０１００】各々の感光体の感光体の１０μｍ×１０μ
ｍの範囲における表面粗さの度数分布の半値幅、及び導
電性基体の微視的表面粗さＲa、画像評価の結果を表５
に示す。

【０１０１】また、実施例１に用いた導電性基体の１０
μｍ×１０μｍの範囲でＡＦＭにより測定した微視的な
粗さの観察像を図８に、比較例１に用いた感光体表面の
１０μｍ×１０μｍの範囲でＡＦＭにより測定した微視
的な粗さの観察像を図７に、実施例１に用いた感光体の
１０μｍ×１０μｍの範囲でＡＦＭにより測定した微視
的な粗さの観察像を図６に示す。

【０１０２】画像評価はキヤノン製ＮＰ6350 をデジタ
ル露光に改造した機械を用いて１００万枚の通紙耐久を
行ない、トナー付着、クリーニング不良、及びデジタル
画像の鮮鋭さの評価をし、その結果から総合評価を行な
った。ここで、実施例２、比較例２はキヤノン製ＮＰ63
50 改造機を用い、アナログ画像における評価を行なっ
た。

【０１０３】表５の記号は、◎:優れている、○:実用上
問題なし、×:実用上問題あり、を意味する。

【０１０４】

【表５】 [２:実施例５、比較例４]前記a-Ｓi感光体成膜装置を用
いてφ３０の円筒状基体形状及び製造条件の各パラメー
ターを振ることにより、感光体の１０μｍ×１０μｍの
範囲における表面粗さ凹凸の最も深い点を基準に凹凸高
さの度数分布の半値幅及びμｍオーダーの表面粗さＲz
を変化させたプラス帯電電子写真用感光体を製造した。

【０１０５】各々の感光体の感光体の１０μｍ×１０μ
ｍの範囲における表面粗さの度数分布の半値幅、及び導
電性基体の微視的表面粗さＲa、画像評価の結果を表６
に示す。

【０１０６】画像評価はキヤノン製ＧＰ４０５改造機を
用いて３０万枚の通紙耐久を行ない、トナー付着、クリ
ーニング不良、及びデジタル画像の鮮鋭さの評価をし、
その結果から総合評価を行なった。

【０１０７】表６の記号は、◎:優れている、○:実用上
問題なし、×:実用上問題あり、を意味する。

【０１０８】

【表６】

【０１０９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の電子写真感
光体並びに電子写真装置によれば、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保護層
を順次積層してなる感光体の１０μｍ×１０μｍの範囲
における表面粗さ凹凸の最も深い点を基準に凹凸高さの
度数分布の半値幅(Ｆ.Ｗ.Ｈ.Ｍ.；Ｆull Ｗidth at Ｈa
lf Ｍaxiｍuｍ)が７０nｍ〜４００nｍの範囲、更に好ま
しくは９０nｍ〜３６０nｍとすることで、クリーニング
時のトナー付着を防止して、良好な画像形成が可能とな
った。

【０１１０】さらに、本発明の電子写真感光体並びに電
子写真装置によれば、導電性基体の１０μｍ×１０μｍ
の範囲における表面粗さＲaが９nｍ未満更に好ましくは
６nｍ未満とし、且つ表面粗さ凹凸の最も深い点を基準
に凹凸高さの度数分布の半値幅を７０nｍ〜４００nｍの
範囲、更に好ましくは９０nｍ〜３６０nｍとすること
で、クリーニング時のトナー付着、ポチ不良を防止し
て、より良好な画像形成が可能となった。

【０１１１】また、上記において感光体の表面保護層と
感光層の界面組成を連続的に変化させること、更に上記
界面組成における分光反射率が波長４５０nｍから６５
０nｍの範囲で、反射率(％)のＭinとＭaxが０≦(Ｍax-
Ｍin)/(Ｍax＋Ｍin)≦０.４が成立する領域で、更に効
果的にトナー付着の抑制が可能となった。

【０１１２】更に、上記において感光体の光導電層を複
数の層から構成することによって、更に効果的にトナー
付着の抑制、画像鮮鋭度の向上が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子写真感光体の一例の模式的断面図

【図２】本発明の電子写真装置の一例の模式的断面図

【図３】本発明に用いたa-Ｓi感光体成膜装置の概略断
面図

【図４】本発明の電子写真装置の別の一例の模式的断面
図

【図５】本発明に係わる表面粗さの度数分布の一例

【図６】本発明の実施例の原子間力顕微鏡観察像の一例

【図７】本発明の比較例の原子間力顕微鏡観察像の一例

【図８】本発明に係わる導電性基体の原子間力顕微鏡観
察像の一例

【図９】本発明の表面保護層の界面反射制御を説明する
図

【図１０】本発明のＡＦＭの測定範囲を説明する図

【図１１】本発明の表面粗さ計の測定長を説明する図

【符号の説明】

１０１ 導電性基体 １０２ 光導電層 １０３ 表面保護層 １０４ 阻止層 １０５ 下部光導電層 １０６ 上部光導電層 １０７ 反射防止層ないし界面層 ２０４ 電子写真感光体 ２０５ 一次帯電器 ２０６ 現像器 ２０６a トナー ２０７ 転写帯電器 ２０８ クリーナー ２０８-１ 弾性ローラー ２０８-２ クリーニングブレード ２１０ 除電ランプ ２１３ 転写材 ２１４ 送りローラー ３００ 堆積装置 ３０１ 反応容器 ３０２ ヒーター ３０３ 原料ガス導入管 ３０４ 凸部 ３０５ 原料ガス供給管 ３０６ 供給バルブ ３０７ 排気管 ３０８ メイン排気バルブ ３０９ 真空計 ３１０ サブ排気バルブ ３１２ 基体 ４０１ 電子写真装置 ４０２ 感光体 ４０３ 透光性支持体 ４０４ 透光性導電層 ４０５ 光導電層 ４０５a 絶縁性キャリア注入阻止層 ４０６ 表面層 ４０７ ＬＥＤヘッド ４０８ 現像器 ４０９ 転写ローラ ４１０ イレース用光源(ＬＥＤアレイ) ４１１ 磁極ローラ ４１２ 導電性スリーブ ４１３ トナー受 ４１４ 磁気ブラシ ４１５ バイアス電源 ４１６ トナー層 ４１７ 記録紙 ４１８ 残留トナー Ａ、 画像露光(アナログ光、或いはデジタル光)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河田 将也 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 唐木 哲也 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 大脇 弘憲 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H068 DA17 DA20 DA35 DA41 DA80 FB07 FB08 FC05 FC15

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性基体上に少なくともアモルファス
   Ｓiを含む光導電層および表面保護層を順次積層してな
   る感光体において、 前記感光体の１０μｍ×１０μｍの範囲における表面粗
   さ凹凸の最も深い点を基準に凹凸高さの度数分布の半値
   幅(Ｆ.Ｗ.Ｈ.Ｍ.；Ｆull Ｗidth at Ｈalf Ｍaxiｍuｍ)
   が７０nｍ〜４００nｍの範囲にあることを特徴とする電
   子写真感光体。
2. 【請求項２】 前記度数分布の半値幅が９０nｍ〜３６
   ０nｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の
   電子写真感光体。
3. 【請求項３】 前記光導電層は複数の層から構成される
   事を特徴とする請求項１または２に記載の電子写真感光
   体。
4. 【請求項４】 前記感光体において、導電性基体の１０
   μｍ×１０μｍの範囲における表面粗さＲaが９nｍ未満
   であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載
   の電子写真感光体。
5. 【請求項５】 前記感光体において、導電性基体の１０
   μｍ×１０μｍの範囲における表面粗さＲaが６nｍ未満
   であることを特徴とする請求項４に記載の電子写真感光
   体。
6. 【請求項６】 前記感光体の表面保護層と感光層の界面
   組成を連続的に変化させることを特徴とする請求項１〜
   ５のいずれかに記載の電子写真感光体。
7. 【請求項７】 前記界面組成における分光反射率が以下
   の式(１)を満たすことを特徴とする請求項６に記載の電
   子写真感光体。 波長４５０nｍから６５０nｍの範囲で、反射率(％)の最小値(Ｍin)と最大値( Ｍax)が０≦(Ｍax-Ｍin)/(Ｍax＋Ｍin)≦０.４ (１)
8. 【請求項８】 前記請求項１〜７のいずれかに記載の感
   光体を具備することを特徴とする電子写真装置。
9. 【請求項９】 単一波長を主とする光源により画像形成
   がなされることを特徴とする請求項８に記載の電子写真
   装置。