【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アモルファスシリコン（以後、ａ−Ｓｉと略記する）系の感光体を備える画像形成部を複数配設したカラー電子写真装置において、極めて高品質なカラー画像を長期に亘って安定して供給する電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複数の画像形成部を備え、各画像形成部の像担持体上でそれぞれ色の異なったトナー像を形成し、そのトナー像を直接転写材上或は中間転写体上に順次重ね合わせて転写してカラー画像を形成する電子写真装置、所謂タンデム方式のカラー電子写真装置が種々提案されている。
【０００３】
このようなカラー電子写真装置のニーズとして、インターネット等の出力の用途も加わり、出力数の増加、地図やデザイン画、写真等の出力があり、その細部に至るまで潰れたり、途切れたりすることがなく、極めて微細且つ忠実に再現することが求められている。又、一方では、メンテナンスフリーといった取扱い性の向上が求められている。これらのニーズに対応する一手法として、耐久性に優れ、高感度、無公害といった利点を有するａ−Ｓｉ系感光体を使用することが好ましい。
【０００４】
ａ−Ｓｉ感光体を使用したカラー電子写真装置の例としては、タンデム型のカラー電子写真装置が各種提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００５】
又、１本のみａ−Ｓｉ系感光体を使用し、他はＯＰＣ感光体を使用したタンデム型のカラー電子写真装置が提案されているものもある（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３１８５０４号公報（図８）
【特許文献２】
特開２００２−１９６５２１号公報（図２）
【特許文献３】
特開平１０−３３３３９３号公報（図１）
【発明が解決しようとする課題】
上記のような技術の進展により、良好な電子写真装置が実現されてきたが、製品に対する市場の要求レベルは日々高まっており、より高品質な画像を提供可能な電子写真装置が求められている。
【０００７】
特に、近年その普及が目覚ましいカラー電子写真装置においては、文字原稿のみならず、写真、絵、デザイン画等のコピーも頻繁に成されるため、従来以上に画像品質の向上が求められるようになっている。
【０００８】
一方、昨今のＯＡ市場においては、情報の多様化・高度化から、オフィスで出力される画像のカラー化が進み、且つ、システムの高速化・安定化が求められることから、超高速のヘビーデューティーマシン用として最も適したａ−Ｓｉ系感光体を搭載した、安定性・耐摩耗性に極めて優れたタンデム方式のカラー電子写真装置が求められている。
【０００９】
しかしながら、こうした超高速カラー電子写真装置において、色再現性や階調再現性といった画像品質を従来以上に向上することは非常に困難な課題となっている。例えば、プロセススピードの高速化に伴い、感光体から転写材への転写工程における機能低下が生じ易く、以下のような理由で画像品質向上の妨げとなる。
【００１０】
感光体上に形成されたトナー像は、転写手段により転写材に転写されるが、全てのトナーが転写される訳ではなく、一部が感光体上に残留する。超高速機においては、転写に寄与する時間を充分に確保することが難しく、転写効率が低下、即ち残留トナーが増える傾向になり易い。
【００１１】
転写効率が低下した状況では、感光体上に均一にトナーが残留する訳ではなく、その結果、転写材の画像は転写不良を生じた、所謂「転写ボソ」の状態となり、画像の均一性を損なってしまう。
【００１２】
特に、タンデム方式のカラー電子写真装置においては、各画像形成部で形成したトナー像を重ね合わせて各種の色再現を行うため、各画像形成部でこのような「転写ボソ」がランダムに発生すると、組み合わせたときに色ムラやにじみ等、画像品質を著しく低下させる原因となる。その結果、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の混色により形成される無彩色（グレー）領域において、特に顕著に画像品質が低下してしまう現象が生じる場合があった。
【００１３】
又同時に、残留したトナーは、感光体へのトナー融着やフィルミングの発生、クリーニング不良という問題を生じ易くする。
【００１４】
これらの課題を解決するため、転写効率を向上する感光体、トナー並びに装置構成が各種提案されているが、前述の通り市場からの画像レベルに対する要求は非常に高く、更なる画像特性の向上が強く望まれている。特に、タンデム方式の超高速カラー電子写真装置において、各画像形成部で装置構成を最適化し、画像品質を向上することが強く望まれている。
【００１５】
そこで、本発明の目的とする処は、各画像形成部において感光体とトナーの組み合わせを最適化し、転写工程における機能低下を解消し、色再現を向上、色ムラやにじみ等を低減した高品質の画像を提供することができる電子写真装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上記目的を達成するべく鋭意検討を行った結果、ａ−Ｓｉ系感光体から成る画像形成部を複数配設した電子写真装置において、各画像形成部に備える感光体表面の微細な表面粗さを個別に制御することで、画像特性を大幅に向上できる可能性を見出した。
【００１７】
更に、本発明者等が鋭意検討を行った結果、各画像形成部に備える感光体表面の１０μｍ×１０μｍの範囲における表面粗さＲａを何れも１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下の範囲とし、更に、少なくとも１本の感光体が他の感光体よりも大きいＲａを有するように制御することで、色再現向上・色ムラ低減・融着防止・クリーニング不良低減を達成し、画像特性を大幅に向上できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１８】
即ち、本発明は、少なくとも、導電性基体上に光導電層及び表面層を有する電子写真感光体と、該感光体を均一帯電させる帯電手段と、像露光を行うことにより該感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該静電潜像を該感光体上で黒色及びカラートナーによって可視化してトナー像を形成する現像手段と、該トナー像を転写材に転写する転写手段から成る画像形成部を複数配設した電子写真装置において、該感光体の光導電層は何れも少なくともシリコン原子を母体とする非晶質材料で構成され、且つ、該感光体表面の１０μｍ×１０μｍの範囲における表面粗さＲａが１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下の範囲であって、複数配設した感光体のうち、少なくとも１本の感光体が他の感光体よりも大きいＲａを有することを特徴とする。
【００１９】
以下、本発明者等が色再現向上・色ムラ低減・融着防止・クリーニング不良低減を達成するために行った実験及び得られた知見について詳述する。
【００２０】
本発明者等は、図１に示したタンデム方式のカラー電子写真装置にａ−Ｓｉ系感光体を搭載し、表面粗さと画像品質の相関について鋭意検討を行ってきた。
【００２１】
その結果、各画像形成部に備わる感光体の微細な表面粗さを個別に制御することで、画像品質を大幅に向上できる可能性を見出した。そこで、更に詳細に表面粗さと画像品質の相関について検討した結果、各画像形成部に備える感光体の１０μｍ×１０μｍの範囲における表面粗さＲａを何れも１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下の範囲とし、更に、少なくとも１本の感光体が他の感光体よりも大きい表面粗さＲａを有するように制御することで、色再現向上・色ムラ低減・融着防止・クリーニング不良低減を同時に達成できることを見出した。
【００２２】
ここで、本発明者等は、色再現向上・色ムラ低減・融着防止・クリーニング不良低減を同時に達成し、画像品質を向上できるメカニズムについて以下のように推察している。
【００２３】
超高速のカラー電子写真装置においては、感光体から転写材への転写効率の低下が生じ易く、各画像形成部での「転写ボソ」の発生が色ムラやにじみ等、画像品質を著しく低下させる原因となる。これに対して、感光体の微細な表面粗さＲａを適度に大きくすることで感光体表面の離型性を高め、転写効率を良好な状態に保ち、色再現を向上し、且つ、色ムラの発生を抑制することができる。
【００２４】
しかしながら、表面粗さＲａを過大とすることは、クリーニング工程において小粒径のトナーが擦り抜け易く、クリーニング不良を生じ易くする。更には転写効率を向上し過ぎると、転写残トナーが極端に減少し、クリーニングブレード等のクリーニング手段と感光体の接触安定性を損ない、クリーニング不良を加速してしまう場合があった。
【００２５】
一方、表面粗さＲａを過小とすることは、感光体表面にトナーの固着が生じ易くなり、トナー融着が発生し易い条件となる。従って、各画像形成部の感光体の表面粗さＲａを適度な範囲に制御することで、色再現向上・色ムラ低減・融着防止・クリーニング不良低減を同時に達成できるものと考えた。
【００２６】
更に、各色トナーは異なる顔料を含有するため、それぞれに抵抗値等の特性が異なる。そのため、各色トナーで帯電量分布が異なり、感光体から転写材へ転写する際の転写効率も異なってくる。その結果、転写効率の劣る画像形成部において、感光体の表面粗さＲａを他の感光体よりも大きくし、転写効率を個別に制御することで各画像形成部における転写効率が揃い、安定して高品質の画像を提供可能なカラー電子写真装置を実現可能にできるものと考えた。
【００２７】
以上の結果、各画像形成部に備える感光体の１０μｍ×１０μｍの範囲における表面粗さＲａを何れも１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下の範囲とし、更に、少なくとも１本の感光体が他の感光体よりも大きい表面粗さＲａを有するように制御し、各色の画像形成部に最適な表面粗さの組み合わせを実現することで、タンデム方式の超高速カラー電子写真装置において、色再現向上・色ムラ低減・融着防止・クリーニング不良低減を同時に達成できるものと考えた。
【００２８】
更に、本発明者等が、表面粗さと画像品質の相関について詳細に検討した結果、各画像形成部に備える感光体の１０μｍ×１０μｍの範囲における表面粗さＲａを何れも１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲とすることが、色再現向上・色ムラ低減・融着防止・クリーニング不良低減を同時に達成する上で更に有効であることを見出した。
【００２９】
本発明者等は、この理由を感光体の微細な表面粗さＲａを更に適正化することで、色再現向上・色ムラ低減・融着防止・クリーニング不良低減の両立が容易になるものと考えた。
【００３０】
更に、本発明者等が各色の画像形成部に備える感光体の表面粗さについて詳細に検討した結果、黒色現像用感光体がカラー現像用感光体よりも大きい表面粗さＲａを有するように構成することで、更に顕著に色再現向上・色ムラ低減・融着防止・クリーニング不良低減を同時に達成できることを見出した。
【００３１】
この理由を本発明者等は以下のように推察している。黒色トナーの着色剤に用いられるカーボンブラック等の顔料は一般に抵抗値が小さく、黒色トナーはカラートナーと比較して低い帯電量分布を取ることが多い。一方、カラートナーの着色剤に用いられる各色の着色顔料は概ね近い抵抗値を取り、帯電量分布に黒色トナー程の差を生じない。
【００３２】
その結果、同一の表面粗さＲａを備える感光体を用いた場合、カラートナーと比較して黒色トナーの転写効率が低下し、前述のような「転写ボソ」の発生に伴う色ムラやにじみ等の画像品質の低下が生じ易い。そこで、黒色現像用感光体の表面粗さＲａをカラー現像用感光体よりも大きい値とし、黒画像形成部とカラー画像形成部における転写効率を揃えることで、タンデム方式の超高速カラー電子写真装置において、より効果的に色再現向上・色ムラ低減・融着防止・クリーニング不良低減を同時に達成できるものと考えた。
【００３３】
更に、本発明者等が各色の画像形成部に備える感光体の最適な表面粗さについて詳細に検討した結果、黒色現像用感光体がカラー現像用感光体よりも１０％以上大きい表面粗さＲａを有するように構成することで、更に顕著に色再現向上・色ムラ低減・融着防止・クリーニング不良低減を達成できることを見出した。
【００３４】
この理由を本発明者等は以下のように推察している。
【００３５】
黒色トナーの帯電量分布の平均値は、一般にカラートナーと比較して２０％以上低い値を取り、主にその影響で転写効率が低下する。そこで、本発明者等がこの帯電量分布の差を補うために必要な表面粗さを鋭意検討した結果、黒色現像用感光体の表面粗さＲａを少なくとも１０％以上大きくすることが有効であることを見出した。
【００３６】
そこで、黒色現像用感光体が、カラー現像用感光体よりも１０％以上大きい表面粗さＲａを有するように構成することで、黒画像形成部とカラー画像形成部における転写効率が揃い、タンデム方式の超高速カラー電子写真装置において、より効果的に色再現向上・色ムラ低減・融着防止・クリーニング不良低減を同時に達成できるものと考えた。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の電子写真装置について詳細に説明する。尚、本発明は本実施の形態に限定されるものではない。
【００３８】
１．電子写真装置
タンデム方式のカラー電子写真装置の一例について図１を参照して簡単に説明する。
【００３９】
このカラー電子写真装置１００は、装置本体内に例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の可視画像（トナー像）を形成することができる第１〜第４の４つの画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが直線的に配列された構成を有する。各画像形成部部Ｐａ〜Ｐｄは各々専用の電子写真感光体１０１ａ〜１０１ｄを備え、図示矢印方向に回転駆動される。更に、感光体の周囲には各々画像形成プロセス手段を備え、例えば帯電手段である一次帯電器１０２ａ〜１０２ｄ、潜像形成手段である像露光装置１０３ａ〜１０３ｄ、現像手段である現像器１０４ａ〜１０４ｄ、クリーニング手段であるクリーナー１０５ａ〜１０５ｄ、転写手段である転写帯電器１０６ａ〜１０６ｄ、除電手段である前露光装置１０７ａ〜１０７ｄ等が配設されている。
【００４０】
感光体１０１ａ〜１０１ｄは、一次帯電器１０２ａ〜１０２ｄで一様に帯電された後、像露光装置１０３ａ〜１０３ｄにより潜像が形成され、現像器１０４ａ〜１０４ｄにより潜像に応じた顕像（トナー像）が形成される。
【００４１】
トナー像は、転写帯電器１０６ａ〜１０６ｄによって、別途駆動系により駆動される中間転写材１１１上に順次重ねて転写される。その後、紙等から成る最終転写材Ｐに一括して転写される。中間転写材１１１は、その後、中間転写材クリーナー１１５によってクリーニングされ、次回の転写工程に寄与する。又、転写工程は最終転写材Ｐに直接転写される構成であっても良い。
【００４２】
感光体１０１ａ〜１０１ｄは、トナー像が転写された中間転写材１１１と分離した後、クリーナー１０５ａ〜１０５ｄにより表面をクリーニングされる。その後、感光体表面に残留する静電潜像は、除電手段１０７ａ〜１０７ｄにより除電された後、再度帯電工程へと供される。
【００４３】
一方、紙等から成る転写材Ｐは、レジスタローラ１０８等によりタイミングを制御して供給される。更に、転写・分離帯電器１１６により中間転写材１１１表面の顕像が転写材Ｐに転写された後、転写材Ｐは中間転写材１１１から分離される。転写材Ｐは分離後、搬送系１１０を経由してローラ等から成る定着装置１０９によってトナー像が定着され、装置外に排出される。
【００４４】
像露光装置１０３ａ〜１０３ｄは、原稿に光照射した反射光或は外部のコンピューター等の入力信号から成る画像信号に応じて像露光の照射を行う。
【００４５】
又、感光体１０１ａ〜１０１ｄの表面電位をモニターするためのモニター用電位計を必要に応じて設置し、帯電手段や潜像形成手段による電位制御へフィードバックを掛ける等、潜像の安定を図っても良い。
【００４６】
こうしたカラー電子写真装置においては、カラー画像原稿を光電変換装置によりレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の３色に色分解して読み取り、ＲＧＢ各色の補色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の画像信号を形成するとともに、黒（Ｂｋ）の画像信号を形成し、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のカラートナーによって画像形成がなされる。つまり、ブラックを加えることによって、ＹＭＣ３色混色で得る黒色と置換する下色除去が行われている。このようにブラックトナーを加えて、下色除去することにより、一般に、画像高濃度部での濃度再現性の向上、画像無彩色領域での色再現性の安定化、画像のシャープネスの向上、トナー消費量の軽減によるランニングコストの軽減、等の効果が得られることが知られている。
【００４７】
従って、複数の画像形成部を備えるタンデム方式のカラー電子写真装置において、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成部の組み合わせを最適化し、４色の混色により形成される無彩色（グレー）領域の画像品質を向上することが、極めて高品質なカラー画像を得るために必要不可欠となっている。
【００４８】
２．電子写真感光体
図２は本発明に係る電子写真感光体の層構成例を説明するための模式的構成図である。
【００４９】
図２（ａ）に示す電子写真感光体２００は、電子写真感光体用の導電性基体２０１の上に、光受容層２０２が設けられている。光受容層２０２は、導電性基体２０１側から順に、ａ−Ｓｉ系下部電荷注入阻止層２０５と、ａ−Ｓｉ：Ｈ（水素化ａ−Ｓｉ）から成り、光導電性を有する光導電層２０３とａ−ＳｉＣ系表面層２０４とから構成されており、表面層２０４は自由表面２１０を有している。又、光導電層２０３は導電性基体２０１側から順に、第１の層領域２１１と第２の層領域２１２とから成り、機能分離がなされている。又、光導電層２０３と表面層２０４の界面を連続的に変化させて、界面反射を抑制するように界面制御を行うのが好ましい。更に、必要に応じて光導電層２０３にハロゲン原子を添加したａ−Ｓｉ：（Ｈ，Ｘ）により形成しても良い。又、表面層２０４は、ａ−ＳｉＮ系、ａ−Ｃ系等、他の材料により形成しても良い。
【００５０】
図２（ｂ）に示す電子写真感光体２００は、（ａ）に加えて光導電層２０３と表面層２０４の間に、ａ−Ｓｉ系上部電荷注入阻止層２０６を構成したものである。ここでも、光導電層２０３と上部電荷注入阻止層２０６と表面層２０４の各々の界面を連続的に変化させて、界面反射を抑制するように界面制御を行うのが好ましい。
【００５１】
尚、これらの各層に含有させる不純物原子を、ｐ型伝導特性を与える周期律表第１３族に属する原子（以後、第１３族原子と略記する）や、ｎ型伝導特性を与える周期律表第１５族に属する原子（以後、第１５族原子と略記する）等のうちから選択することにより、正帯電や負帯電等の帯電極性の制御が可能となる。
【００５２】
本発明に係る電子写真感光体は、堆積層形成後に必要に応じて研磨等の後処理を実施することによって、好適な表面粗さを得ることができる。
【００５３】
例えば、シリカ、酸化クロム、酸化チタン、酸化鉄、酸化ジルコニウム、ダイヤモンド、炭化窒素、炭化ケイ素、チッ化ケイ素、酸化セリウム等の微粉末を研磨剤として用い、乾式乃至湿式にて研磨し、所望の表面粗さを得る方法がある。又、バフ研磨、磁気研磨、磁性流体ＦＦＦ、電気泳動利用ＦＦＦ、プラズマ利用ＦＦＦ（ＦＦＦ：Ｆｉｅｌｄ ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｆｉｎｅ Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ）、ＥＥＨ（Ｅｌａｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｈａｃｈｉｎｇ）及びラッピングフィルムによる研磨で所望の表面粗さを得る方法がある。この方法により表面粗さが所望の値より大きい場合、それを小さくすることができる。
【００５４】
図５は電子写真感光体表面の研磨装置の一例を説明する模式的構成図である。
【００５５】
研磨装置は、研磨面に結晶ＳｉＣがコーティングされた研磨テープ５０２（商品名：ラッピングテープＬＴ−Ｃ２０００、製造元：Ｆｕｊｉ Ｆｉｌｍ ）、円筒形導電性基体５０３、受台５０４、おもり５０５、送り出しモーター５０６により構成され、電子写真感光体５０１が回転可能に固定される。
【００５６】
研磨テープとしては、他に研磨面に酸化鉄、アルミナ、ダイヤモンドの粉末等をコーティングしたものを好適なものとして用いることができる。
【００５７】
研磨処理を行う際に、研磨テープ５０２が感光体５０１の表面に一定の押し圧で接触するように、感光体５０１の回転軸方向と平行に配置した受台５０４上に円筒形導電性基体５０３を設け、おもり５０５の荷重により研磨テープ５０２を感光体５０１方向に押し当てる構成となっている。
【００５８】
更に、研磨テープ５０２は、おもり５０７により引っ張られながら、送り出しモーター５０６により一定の速度で送られる。その際、研磨テープは、感光体の回転の順方向に送られるので、研磨テープ５０２と感光体５０１との間隙にＳｉＣの研磨粉や異物が溜ることなく均一に研磨され、感光体表面全面に亘って所望の表面粗さを得ることができる。
【００５９】
この方法により、製造された感光体の表面粗さが所望の値より大きい場合には、研磨テープ、おもり、送り出しモーター設定を適宜選択し、処理時間を制御することで所望の表面粗さを得ることができる。
【００６０】
＜導電性基体＞
本発明において使用される導電性基体の材料としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｃ等の金属及びこれらの合金、例えばステンレス等が挙げられる。
【００６１】
又、基体の材料として、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又はシート、ガラス、セラミック等の電気絶縁性材料を用いて基体の少なくとも光受容層を作製する側の表面を導電処理し、導電性基体として用いることができる。
【００６２】
使用される導電性基体の形状は平滑表面或は微小な凹凸表面を有する円筒型又は無端ベルト型であることができ、その厚さは、所望通りの電子写真感光体を形成し得るように適宜決定する。電子写真感光体としての可撓性が要求される場合には、導電性基体としての機能が十分発揮できる範囲内で可能な限り薄くすることができる。しかしながら、導電性基体は、製造上及び取り扱い上、機械的強度等の点から、通常１０μｍ以上とされる。
【００６３】
＜光導電層＞
導電性基体上に形成され、光受容層の少なくとも一部を構成する光導電層は、例えば真空堆積層形成方法によって、所望の特性が得られるように適宜成膜パラメーターの数値条件が設定され、又、使用される原料ガス等が選択されて作製される。具体的には、グロー放電法（低周波ＣＶＤ法、高周波ＣＶＤ法又はマイクロ波ＣＶＤ法等の交流放電ＣＶＤ法、或は直流放電ＣＶＤ法等）、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、光ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法等の種々の薄膜堆積法によって作製することができる。
【００６４】
これらの薄膜堆積法は、製造条件、設備資本投資下の負荷程度、製造規模、作製される電子写真感光体に所望される特性等の要因によって適宜選択されて採用されるが、所望の特性を有する電子写真感光体を製造するに当たっての条件の制御が比較的容易であることから、高周波グロー放電法が好適である。
【００６５】
グロー放電法によって光導電層を形成するには、基本的にはシリコン原子（Ｓｉ）を供給し得るＳｉ供給用の原料ガスと、水素原子（Ｈ）を供給し得るＨ供給用の原料ガスと、必要に応じてハロゲン原子（Ｘ）を供給し得るＸ供給用の原料ガスとを、内部が減圧にし得る反応容器内に所望のガス状態で導入して、反応容器内にグロー放電を生起させ、予め所定の位置に設置されてある所定の導電性基体上にａ−Ｓｉ：Ｈ又はａ−Ｓｉ：（Ｈ，Ｘ）から成る層を形成すれば良い。
【００６６】
光導電層中の水素原子、更に必要に応じて添加されるハロゲン原子は、層中のシリコン原子の未結合手を補償し、層品質を向上、特に光導電性及び電荷保持特性を向上させる。水素原子の含有量又はハロゲン原子が添加されている場合は、水素原子及びハロゲン原子の含有量の和は、構成原子の総量に対して好ましくは１〜４０原子％とされる。
【００６７】
Ｓｉ供給用ガスとなり得る物質としては、ＳｉＨ４
、Ｓｉ２ Ｈ６ 、Ｓｉ３
Ｈ８ 、Ｓｉ４ Ｈ１０等のガス状物質又はガス化し得る水素化ケイ素（シラン類）が有効に使用されるものとして挙げられ、更に層作製時の取り扱い易さ、Ｓｉ供給効率の良さ等の点でＳｉＨ４
、Ｓｉ２ Ｈ６ が好ましいものとして挙げられる。
【００６８】
形成される光導電層中に水素原子を構造的に導入し、水素原子の導入割合の制御を図るように、これらのガスに更にＨ２
、Ｈｅ、水素原子を含むケイ素化合物のガス等を所望量混合した雰囲気で層形成する場合もある。又、各ガスは単独種のみでなく所定の混合比で複数種混合しても差し支えない。
【００６９】
ハロゲン原子供給用の原料ガスとして有効なのは、例えばハロゲンガス、ハロゲン化物、ハロゲンを含むハロゲン間化合物、ハロゲンで置換されたシラン誘導体等のガス状物質、又はガス化し得るハロゲン化合物が好ましく挙げられる。又、更にはシリコン原子とハロゲン原子とを構成要素とするガス状物質、又はガス化し得るハロゲン原子を含む水素化ケイ素化合物も有効なものとして挙げることができる。具体的には、フッ素ガス（Ｆ２
）、ＢｒＦ、ＣｌＦ、ＣｌＦ３ 、ＢｒＦ３ 、ＢｒＦ５
、ＩＦ３ 、ＩＦ７ 等のハロゲン化合物を挙げることができる。ハロゲン原子を含むケイ素化合物、所謂ハロゲン原子で置換されたシラン誘導体としては、具体的には、例えばＳｉＦ４
、Ｓｉ２ Ｆ６ 等のフッ化ケイ素が好ましいものとして挙げることができる。
【００７０】
更に、本発明においては、光導電層に必要に応じて伝導性を制御する原子を含有させることが好ましい。伝導性を制御する原子は、光導電層中に均一に分布した状態で含有させても良く、層厚方向に不均一な分布状態で含有している部分があっても良い。
【００７１】
更に、本発明においては、光導電層の第１、第２の層領域で伝導性を制御する原子の含有量を変化させることにより、機能分離を成すことができる。特に、層厚方向に不均一な分布状態で含有させる場合には、導電性基体側から表面層側に向けて減少した分布状態とすることが好ましく、第１の層領域に比べて第２の層領域の含有量が少なくなるような分布状態で含有させることがより好ましい。又、第２の層領域においてのみ表面側に向けて層厚方向での含有量が少なくなるような分布状態で含有させることも有効である。
【００７２】
伝導性を制御する原子としては、半導体分野における、所謂不純物原子を挙げることができ、周期律表第１３族原子や第１５族原子を用いることができる。
【００７３】
具体的には、第１３族原子としては、ホウ素（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。又、第１５族原子としては、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等があり、特にＰ、Ａｓが好適である。第１３族原子はｐ型伝導特性を付与する場合に、又、第１５族原子はｎ型伝導特性を付与する場合に含有させる。
【００７４】
光導電層に含有される伝導性を制御する原子の含有量としては、好ましくは５×１０１４〜５×１０１８原子／ｃｍ３
、より好ましくは１×１０１５〜１×１０１８原子／ｃｍ３ 、最適には５×１０１５〜５×１０１７原子／ｃｍ３ とされるのが望ましい。
【００７５】
伝導性を制御する原子を構造的に導入するには、層形成の際に、伝導性を制御する原子供給用ガス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共に導入すれば良い。伝導性を制御する原子供給用ガスの原料物質となり得るものとしては、常温常圧でガス状物質、又は、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。
【００７６】
そのような第１３族原子導入用の原料物質として具体的には、ホウ素原子導入用としては、Ｂ２
Ｈ６ 、Ｂ４ Ｈ１０、Ｂ５
Ｈ９ 、Ｂ５ Ｈ１１、Ｂ６
Ｈ１０、Ｂ６ Ｈ１２、Ｂ６ Ｈ１４等の水素化ホウ素、ＢＦ３
、ＢＣｌ３ 、ＢＢｒ３ 等のハロゲン化ホウ素等が挙げられる。この他、ＡｌＣｌ３
、ＧａＣｌ３ 、Ｇａ（ＣＨ３ ）３
、ＩｎＣｌ３ 、ＴｌＣｌ３ 等も挙げることができる。
【００７７】
又、第１５族原子導入用の原料物質として具体的には、リン原子導入用としては、ＰＨ３
、Ｐ２ Ｈ４ 等の水素化リン、ＰＦ３
、ＰＣｌ３ 等のハロゲン化リン等が挙げられる。この他、ＡｓＨ３ 、ＡｓＦ３、ＡｓＦ５
、ＡｓＣｌ３ 、ＳｂＨ３ 、ＳｂＦ５
、ＢｉＨ３ 等も挙げることができる。
【００７８】
又、これらの伝導性を制御する原子導入用の原料物質を必要に応じてＨ２
及び／又はＨｅにより希釈して使用しても良い。
【００７９】
本発明において、光導電層の層厚は所望の電子写真特性が得られること及び経済的効果等の点から適宜所望に従って決定され、好ましくは２０〜５０μｍ、より好ましくは２３〜４５μｍ、最適には２５〜４０μｍとされるのが望ましい。層厚が２０μｍより薄くなると、帯電能や感度等の電子写真特性が実用上不充分となる場合があり、５０μｍより厚くなると、光導電層の作製時間が長くなって製造コストが高くなる場合がある。
【００８０】
又、本発明において、光導電層の第２の層領域の膜厚は、０．５μｍ以上１５μｍ以下とすることが望ましい。
【００８１】
第２の層領域の膜厚が０．５μｍより薄いと、レーザーやＬＥＤの光吸収量が小さくなって、第１の層領域の深い部分まで光が到達し、ゴーストレベルや感度の直線性が低下する場合がある。又、１５μｍより厚くなると、残留電位や暗減衰が大きくなるとともに感度が低下する場合がある。
【００８２】
以上に述べた光導電層を形成するには、Ｓｉ供給用のガスと希釈ガスとの混合比、反応容器内のガス圧、放電電力ならびに導電性基体温度を適宜設定することが必要である。
【００８３】
希釈ガスとして使用するＨ２ 及び／又はＨｅの流量は、層設計に従って適宜最適範囲が選択されるが、Ｓｉ供給用ガスに対しＨ２
及び／又はＨｅを、通常の場合０．５〜２０容量倍、好ましくは１〜１５容量倍、最適には１〜１０容量倍の範囲に制御することが望ましい。
【００８４】
反応容器内のガス圧も同様に層設計に従って適宜最適範囲が選択されるが、好ましくは１×１０−２〜１×１０３
Ｐａ、より好ましくは５×１０−２〜５×１０２ Ｐａ、最適には１×１０−１〜１×１０２ Ｐａとされる。
【００８５】
放電電力も又同様に層設計に従って適宜最適範囲が選択されるが、Ｓｉ供給用のガスの流量に対する放電電力の比を、０．５〜８、好ましくは１〜６の範囲に設定することが望ましい。
【００８６】
更に、導電性基体の温度は、層設計に従って適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合、好ましくは１５０〜３５０℃、より好ましくは１８０〜３２０℃、最適には２００〜３００℃とするのが望ましい。
【００８７】
光導電層を形成するための導電性基体温度、ガス圧の望ましい数値範囲として前記した範囲が挙げられるが、条件は通常は独立的に別々に決められるものではなく、所望の特性を有する電子写真感光体を形成すべく相互的且つ有機的関連性に基づいて最適値を決めるのが望ましい。
【００８８】
＜表面層＞
本発明においては、導電性基体上に形成された光導電層の上に、ａ−Ｓｉ系の表面層を形成することができる。この表面層は自由表面を有し、主に耐湿性、連続繰り返し使用特性、電気的耐圧性、使用環境特性、耐久性において本発明の目的を達成するために設けられる。
【００８９】
又、光受容層を構成する光導電層と表面層とを形成する非晶質材料の各々がシリコン原子という共通の構成要素を有しているので、積層界面において化学的な安定性の確保が十分成されている。
【００９０】
表面層は、ａ−Ｓｉ系の材料であれば何れの材質でも可能であるが、例えば、水素原子（Ｈ）及び／又はハロゲン原子（Ｘ）を含有し、更に炭素原子を含有するａ−Ｓｉ（ａ−ＳｉＣ：Ｈ，Ｘとも表記する）、水素原子（Ｈ）及び／又はハロゲン原子（Ｘ）を含有し、更に酸素原子を含有するａ−Ｓｉ（ａ−ＳｉＯ：Ｈ，Ｘとも表記する）、水素原子（Ｈ）及び／又はハロゲン原子（Ｘ）を含有し、更に窒素原子を含有するａ−Ｓｉ（ａ−ＳｉＮ：Ｈ，Ｘとも表記する）、水素原子（Ｈ）及び／又はハロゲン原子（Ｘ）を含有し、更に炭素原子、酸素原子、窒素原子の少なくとも１つを含有するａ−Ｓｉ（ａ−ＳｉＣＯＮ：Ｈ，Ｘとも表記する）等の材料が好適に用いられる。
【００９１】
表面層の層厚としては、好ましくは０．０１〜３μｍ、より好ましくは０．０５〜２μｍ、更に好ましくは０．１〜１μｍとされる。層厚が０．０１μｍより薄いと、電子写真感光体を使用中に磨耗等の理由により表面層が失われる場合があり、３μｍを超えると残留電位の増加する場合があり、電子写真特性の低下する場合がある。
【００９２】
更に、光導電層と表面層の間に、炭素原子、酸素原子及び窒素原子の１つ以上の原子の含有量を表面層より減らしたブロッキング層（下部表面層）を設けることも帯電能等の特性をさらに向上させるためには有効である。
【００９３】
又、表面層と光導電層との間に、炭素原子、酸素原子及び窒素原子の１つ以上の原子の含有量が光導電層に向かって減少するように変化する領域を設けても良い。これにより表面層と光導電層の密着性を向上させ、界面での光の反射による干渉の影響をより少なくすることができる。
【００９４】
＜下部電荷注入阻止層＞
本発明の電子写真感光体においては、導電性基体と光導電層との間に、導電性基体側からの電荷の注入を阻止する働きのある下部電荷注入阻止層を設けるのが一層効果的である。即ち、下部電荷注入阻止層は光受容層が一定極性の帯電処理をその自由表面に受けた際、導電性基体側より光導電層側に電荷が注入されるのを阻止し、逆の極性の帯電処理を受けた際にはそのような機能が発揮されない。そのような機能を付与するために、下部電荷注入阻止層には伝導性を制御する原子を光導電層に比べ比較的多く含有させる。
【００９５】
下部電荷注入阻止層に含有される伝導性を制御する原子は、層中に均一に分布されても良く、或は層厚方向には均一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良い。分布濃度が不均一な場合には、導電性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。
【００９６】
しかしながら、何れの場合にも導電性基体の表面と平行面内方向においては、均一な分布で含有されること画面内方向における特性の均一化を図る点からも必要である。
【００９７】
下部電荷注入阻止層に含有される伝導性を制御する原子としては、周期律表第１３族原子又は第１５族原子を用いることができる。
【００９８】
更に、下部電荷注入阻止層には、炭素原子、窒素原子又は酸素原子の少なくとも１種を含有させることにより、下部電荷注入阻止層に直接接触して設けられる他の層との間の密着性を向上できる。
【００９９】
下部電荷注入阻止層に含有される炭素原子、窒素原子又は酸素原子の１つ以上の原子は、層中に均一に分布されても良く、或は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良い。
【０１００】
しかしながら、何れの場合にも導電性基体の表面と平行面内方向においては、均一な分布で含有されることが面内方向における特性の均一化をはかる点からも必要である。
【０１０１】
下部電荷注入阻止層の層厚は所望の電子写真特性が得られること、及び経済的効果等の点から好ましくは０．１〜１０μｍ、より好ましくは０．３〜５μｍ、更に好ましくは０．５〜３μｍとされる。層厚が０．１μｍより薄くなると、導電性基体からの電荷の注入阻止能が不十分となる場合があり、十分な帯電能が得られない場合がある。
【０１０２】
一方、５μｍより厚くしても実質的な電子写真特性の向上よりも、作製時間の延長による製造コスト増を招く場合がある。
【０１０３】
＜上部電荷注入阻止層＞
本発明の電子写真感光体においては、正帯電や負帯電等の帯電極性に応じて、図２（ｂ）に示すような上部電荷注入阻止層を設けることが可能である。
【０１０４】
上部電荷注入阻止層は、特に負帯電電子写真感光体において、上部からの電荷の注入を阻止し、帯電能を向上させると共に、強露光の照射により大量の光キャリアが生成され、この光キャリアが動き易い部分へと集中して流れ込む現象から文字部分がぼやけてしまう強露光時の画像流れ、所謂ＥＶ流れを阻止する役割も果たしている。
【０１０５】
本発明の上部電荷注入阻止層は、炭素原子及びシリコン原子を母体とする非単結晶シリコン膜に、周期律表第１３族原子又は第１５族原子を所望の量含有させることで、帯電極性と逆極性のキャリアを通過させつつ横流れしない最適な抵抗値に調整することが好ましい。
【０１０６】
上部電荷注入阻止層は、ａ−Ｓｉ系の材料であれば何れの材質でも可能であるが、例えば、水素原子（Ｈ）及び／又はハロゲン原子（Ｘ）を含有し、更に炭素原子を含有するａ−ＳｉＣ：Ｈ，Ｘが好ましい。
【０１０７】
上部電荷注入阻止層には伝導性を制御する原子を光導電層に比べ比較的多く含有させる。上部電荷注入阻止層に含有される伝導性を制御する原子は、層中に均一に分布させても良く、或は層厚方向には均一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良い。分布濃度が不均一な場合には、表面層側に多く分布するように含有させるのが好適である。
【０１０８】
しかしながら、何れの場合にも導電性基体の表面と平行面内方向においては、均一な分布で含有されること画面内方向における特性の均一化を図る点からも必要である。
【０１０９】
上部電荷注入阻止層の層厚は、光導電層及び表面層の層厚及び求められる電子写真特性によって総合的に判断して決定すれば良い。表面からの電荷注入の阻止能力を十分発揮し、且つ、画像品質に影響を与えないこと等から、通常は０．０１μｍ〜０．５μｍで設計する。
【０１１０】
３．電子写真感光体製造装置
次に、本発明に係る電子写真感光体製造装置及び堆積層形成方法の一例を詳述する。
【０１１１】
図３は電源周波数としてＲＦ帯を用いた高周波プラズマＣＶＤ法（ＲＦ−ＰＣＶＤとも略記する）による電子写真感光体製造装置の一例を示す模式的構成図である。図３に示す製造装置の構成は以下の通りである。
【０１１２】
この装置は大別すると、堆積装置（３１００）、原料ガス供給装置（３２００）、反応容器（３１１１）内を減圧に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（３１１１）内には円筒形導電性基体（３１１２）、基体加熱用ヒーター（３１１３）、原料ガス導入管（３１１４）が設置され、更に高周波マッチングボックス（３１１５）が接続されている。
【０１１３】
原料ガス供給装置（３２００）は、ＳｉＨ４ 、ＧｅＨ４ 、Ｈ２ 、ＣＨ４
、Ｂ２ Ｈ６ 、ＰＨ３
等の原料ガスボンベ（３２２１〜３２２６）と各バルブ（３２３１〜３２３６、３２４１〜３２４６、３２５１〜３２５６）及びマスフローコントローラー（３２１１〜３２１６）から構成され、各原料ガスのボンベは補助バルブ（３２６０）を介して反応容器（３１１１）内のガス導入管（３１１４）に接続されている。
【０１１４】
この装置を用いた堆積層の形成は例えば以下のように行うことができる。
【０１１５】
先ず、反応容器（３１１１）内に円筒形導電性基体（３１１２）を設置し、不図示の排気装置（例えば真空ポンプ）により反応容器（３１１１）内を排気する。続いて、基体加熱用ヒーター（３１１３）により円筒形導電性基体（３１１２）を所望の温度に制御する。
【０１１６】
堆積層形成用の原料ガスを反応容器（３１１１）に流入させるには、原料ガスボンベバルブ（３２３１〜３２３６）、反応容器リークバルブ（３１１７）が閉じられていることを確認し、又、ガス流入バルブ（３２４１〜３２４６）、ガス流出バルブ（３２５１〜３２５６）、補助バルブ（３２６０）が開かれていることを確認して、先ずメイン排気バルブ（３１１８）を開いて反応容器（３１１１）及びガス配管内（３１１６）を排気する。
【０１１７】
次に、真空計（３１１９）の読みが約０．１Ｐａ以下になった時点で補助バルブ（３２６０）、ガス流出バルブ（３２５１〜３２５６）を閉じる。
【０１１８】
その後、原料ガスボンベ（３２２１〜３２２６）より各ガスを原料ガスボンベバルブ（３２３１〜３２３６）を開いて導入し、圧力調整器（３２６１〜３２６６）により各ガス圧を０．２ＭＰａに調整する。次に、ガス流入バルブ（３２４１〜３２４６）を徐々に開けて、各ガスをマスフローコントローラー（３２１１〜３２１６）内に導入する。
【０１１９】
以上のようにして成膜の準備が完了した後、以下の手順で各層の形成を行う。
【０１２０】
円筒形導電性基体（３１１２）が所定の温度になったところでガス流出バルブ（３２５１〜３２５６）のうちの必要なもの及び補助バルブ（３２６０）を徐々に開き、ガスボンベ（３２２１〜３２６６）から所定のガスをガス導入管（３１１４）を介して反応容器（３１１１）内に導入する。
【０１２１】
次に、マスフローコントローラー（３２１１〜３２１６）によって各原料ガスが所定の流量になるように調整する。その際、反応容器（３１１１）内の圧力が１×１０３
Ｐａ以下の所定の圧力になるように真空計（３１１９）を見ながらメイン排気バルブ（３１１８）の開口を調整する。内圧が安定したところで、周波数１３．５６ＭＨｚのＲＦ電源（不図示）を所望の電力に設定して、高周波マッチングボックス（３１１５）を通じて反応容器（３１１１）内にＲＦ電力を導入し、グロー放電を生起させる。この放電エネルギーによって反応容器内に導入された原料ガスが分解され、円筒形導電性基体（３１１２）上に所定のシリコンを主成分とする堆積層が形成されるところとなる。
【０１２２】
所望の膜厚の形成が行われた後、ＲＦ電力の供給を止め、流出バルブを閉じて反応容器へのガスの流入を止め、堆積層の形成を終える。
【０１２３】
同様の操作を複数回繰り返すことによって、所望の多層構造の光受容層が形成される。それぞれの層を形成する際には必要なガス以外のガス流出バルブは全て閉じられていることは言うまでもなく、又、それぞれのガスが反応容器（３１１１）内、ガス流出バルブ（３２５１〜３２５６）から反応容器（３１１１）に至る配管内に残留することを避けるために、ガス流出バルブ（３２５１〜３２５６）を閉じ、補助バルブ（３２６０）を開き、更にメイン排気バルブ（３１１８）を全開にして系内を一旦高真空に排気する操作を必要に応じて行う。
【０１２４】
又、膜形成の均一化を図るために、層形成を行っている間は、円筒形導電性基体（３１１２）を駆動装置（不図示）によって所定の速度で回転させることも有効である。
【０１２５】
更に、上述のガス種及びバルブ操作は各々の層の作製条件に従って変更が加えられることは言うまでもない。
【０１２６】
導電性基体の加熱方法は、真空仕様である発熱体であれば良く、より具体的にはシース状ヒーターの巻き付けヒーター、板状ヒーター、セラミックヒーター等の電気抵抗発熱体、ハロゲンランプ、赤外線ランプ等の熱放射ランプ発熱体、液体、気体等を温媒とし熱交換手段による発熱体等が挙げられる。加熱手段の表面材質は、ステンレス、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属類、セラミックス、耐熱性高分子樹脂等を使用することができる。
【０１２７】
それ以外にも、反応容器以外に加熱専用の容器を設け、加熱した後、反応容器内に真空中で導電性基体を搬送する方法が用いられる。
【０１２８】
以上の様な方法により製造される電子写真感光体は、製造条件を適宜選択することで、本発明に好適な表面粗さに制御することが可能となる。
【０１２９】
例えば、感光体の表面粗さを制御するためには、高周波電力及び電力周波数、ガス流量、圧力、基板温度、膜厚等の各パラメーターを調整することが有効である。又、高周波電力をパルス変動することも有効である。
【０１３０】
一般に、表面粗さＲａの大きい堆積層表面を形成するための条件としては、▲１▼堆積層の成長表面に到達する層形成の前駆体が十分に表面拡散しない、或は前駆体の到達量が多く表面拡散する時間が十分に得られない場合、▲２▼気相重合反応が起き易い条件で堆積層の形成を行い、気相中で発生した重合体を取り込みながら堆積層が形成される場合等が挙げられる。具体的には、高周波電力を大きくする、電力周波数を高くする、ガス流量を増加する、圧力を大きくする、基板温度を低くする、膜厚を増加する、等が表面粗さＲａを大きくする上で有効である。
【０１３１】
しかしながら、このような製造条件下では堆積層の品質低下に繋がる場合もあり、堆積層の品質をできる限り低下させないように注意深く製造条件の各パラメーターを調整することが必要不可欠となる。
【０１３２】
又、このような表面粗さＲａの大きい感光体を形成するための製造条件は、その効果を考えると感光体膜厚の大部分を占める光導電層に採用することが好ましいが、電子写真特性への影響が少ない阻止層や表面保護層においてのみ表面粗さＲａを制御する条件を採用しても良い。
【０１３３】
更に、本発明者等が鋭意検討した結果、感光体の表面粗さＲａを広範囲に亘って制御するためには、グロー放電を生起させるための高周波電力の電力周波数を、ＶＨＦ帯（５０〜４５０ＭＨｚ）とすることが特に有効であることが分かった。
【０１３４】
図４はＶＨＦ帯の高周波電力を用いた電子写真感光体製造装置を示している。この製造装置は少なくとも、円筒形基体４０１を内包できる減圧可能な反応容器４０２、前記反応容器４０２内に原料ガスを供給するための原料ガス導入管４１７及び前記原料ガスを分解するための電力を導入するカソード４１４から成る堆積装置４００、前記反応容器４０２内に原料ガスを供給する原料ガス供給装置４０４、前記反応容器４０２内を排気する排気システム４０５及び前記カソード４１４に電力を供給する電力供給装置４０６から成る。
【０１３５】
先ず、反応容器４０２内に円筒形基体４０１を設置し、排気ポンプ４０７によって排気口４１９を介して反応容器４０２内を排気し、所望の真空度まで排気が完了した後、不活性ガス、例えばＨｅガスやＡｒガスを原料ガス供給装置４０４内のマスフローコントローラーによって所定の流量で反応容器４０２内に供給する。そして、排気ポンプ４０７の排気速度を調整することによって、反応容器４０２内を所望の圧力に制御する。反応容器４０２の内圧が所望の圧力に設定した後に、基体加熱用ヒーター４０３によって円筒形基体４０１を所望の温度まで加熱を行う。尚、堆積層形成中も堆積層形成に必要な所望の温度に保持し続ける。
【０１３６】
以上の手順により加熱工程が終了した後、続いて堆積層形成工程を行う。反応容器４０２内の不活性ガスを排気ポンプ４０７によって排気した後、排気バルブ４０８を閉じ、メイン排気バルブ４０９を開け、スロットルバルブ４１０の開度を全開にして油拡散ポンプ４１１及びロータリーポンプ４１２によって反応容器４０２内を例えば１×１０−３Ｐａの真空度まで排気を行う。続いて反応容器４０２内に原料ガス供給装置４０４によって、各原料ガスを各供給配管に設置されたマスフローコントローラーによって所定の流量で供給する。スロットルバルブ４１０の開度を調節し、排気速度を調整することで、反応容器４０２の内圧を所望の圧力に制御する。
【０１３７】
反応容器４０２の内圧が安定したところで、高周波電力源４１３からカソード４１４にマッチングボックス４１５を介して電力の供給を行い、反応容器４０２内にグロー放電を生起させる。この放電エネルギーによって、反応容器４０２内に導入された原料ガスが分解され、円筒形基体４０１上に所定の堆積層が形成される。尚、堆積層の基体周方向の均一性を向上させるために、堆積層形成中、駆動部４１８を介してモーター４１６によって基体４０１を所定の速度で回転させる方法が有効であり、この操作によりａ−Ｓｉ感光体の周方向むらは許容可能な範囲内に低減することが容易に可能となる。こうして、堆積層が所望の膜厚に到達するとカソード４１４に印加している電力の供給を停止し、原料ガス供給装置４０４からの原料ガスの供給を停止することで堆積層の形成を終える。
【０１３８】
同様の作業を複数回続けて行うことによって多層構造を持つ堆積層を形成すことが可能になる。
【０１３９】
４．現像剤
現像剤は、現像に寄与する着色された粒子（トナー）とキャリア材とから成る二成分現像剤、キャリア材を特に有さない一成分現像剤とに分類される。又、トナーに磁性粒子を含有する磁性トナーと、磁性粒子を含有していない非磁性トナーとに分類される。現像方式は、モノクロ・カラー等、そのニーズによって一成分現像・二成分ブラシ現像の様々な方式が考案若しくは採用されており、一般に画像再現特性は一成分現像より二成分ブラシ現像の方が優れているとされる。
【０１４０】
又、デジタル画像信号を使用する電子写真装置では、潜像は一定電位のドットが集まって形成されており、ベタ部、ハーフトーン部及びライン部はドット密度をかえることによって表現されている。
【０１４１】
ところが、ドットに忠実にトナー粒子が載らず、ドットからトナー粒子がはみ出した状態では、デジタル潜像の黒部と白部のドット密度の比に対応するトナー画像の階調性が得られないという問題点がある。更に、画質を向上させるために、ドットサイズを小さくして解像度を向上させる場合には、微小なドットから形成される潜像の再現性が更に困難になり、解像度及び特にハイライト部の階調性の悪い、シャープネスさに欠けた画像となる傾向がある。これらの高画質化に対応すべく、トナーの小粒径化並びに転写効率の向上により、潜像をより正確に再現可能とすることが強く求められている。
【０１４２】
又、上記の中間転写体を用いた転写構成においては、トナーの顕色像を感光体から中間転写体に一旦転写後、更に中間転写体から転写材上に再度転写する必要があり、トナーの転写効率を従来以上に高める必要がある。転写効率が充分でない場合、画像再現性並びに色再現性が低下し高画質化への対応が困難になることに加え、転写残トナーの増大によりクリーナーシステム等の本体に負荷が掛かることになる。又、１枚当たりに使用するトナーが増加し、ランニングコストが高くなる原因となる。
【０１４３】
［実施例］
以下、実施例により本発明と本発明の効果をより具体的に説明する。下記の実施例は、本発明の最良な実施形態の一例であるものの、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【０１４４】
図３に示すＲＦ−ＰＣＶＤ法による電子写真感光体の製造装置を用いて、前記の手順に従い、直径６０ｍｍの鏡面加工を施したアルミニウムシリンダー（導電性基体）上に、表１に示す作製条件で、図２（ｂ）に概略構成を示す下部電荷注入阻止層、第１の層領域と第２の層領域とから成る光導電層、上部電荷注入阻止層、表面層から成る負帯電電子写真感光体を作製した。
【０１４５】
表１に示す作製条件中の「２００→１００」はガス流量を２００ｍｌ／ｍｉｎ（ｎｏｒｍａｌ）から１００ｍｌ／ｍｉｎ（ｎｏｒｍａｌ）まで連続的に変化させることを表す。
【０１４６】
【表１】
更に、所望の表面粗さを備える感光体を作製するため、前述の研磨テープを用いた研磨装置により、適宜処理時間を変更して研磨処理を行った。
【０１４７】
このようにして作製した表面粗さの異なる電子写真感光体を、図１に概略構成を示したキヤノン製デジタルカラー複写機ＣＬＣ１０００改造機（プロセススピード４００ｍｍ／ｓｅｃ／カラー８０枚機）に４本設置して、色再現及び色ムラ、融着、クリーニング不良を評価した。
【０１４８】
ここで、図１における第１〜第４の４つの画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄは、各々順にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する。
【０１４９】
表２に黒現用及びカラー用感光体の１０μｍ×１０μｍ範囲における表面粗さＲａとそのときの評価結果を合わせて示す。
【０１５０】
色再現及び色ムラの評価は以下の方法で行った。先ず、現像器位置における暗部電位が所定の値となるように主帯電器電流を調整した後、原稿に反射濃度０．１以下の所定の白紙を用い、現像器位置での明部電位が所定の値となるように像露光強度を調整した。次いで、この条件で、４色の混色により形成される無彩色（グレー）領域のハーフトーン画像を複写形成した。更に、Ｘ−Ｒｉｔｅ社のＸ−Ｒｉｔｅ４０４を用いて、オリジナル画像及び複写画像のそれぞれの色彩データ（明度（Ｌ＊ ）及び色度（ａ＊ ，ｂ＊ ））を測定し、下記式に基づいて色差（ΔＥ）を求めた。
【０１５１】
ΔＥ＝｛（Ｌ１＊−Ｌ２＊）２ ＋（ａ１＊−ａ２＊）２ ＋（ｂ１＊−ｂ２＊）２ ｝１／２
（Ｌ１＊、ａ１＊、ｂ１＊：オリジナル画像の色彩データ）
（Ｌ２＊、ａ２＊、ｂ２＊：複写画像の色彩データ）
色再現は画像全域の色差（ΔＥ）の平均値により評価した。又、色ムラは画像全域の最大色差と最小色差の差により評価した。従って、何れも値が小さいほど良好となる。
【０１５２】
表２における色ムラの評価結果は、黒現用感光体とカラー用感光体を同じ表面粗さＲａとした比較例１（比較基準）の評価結果に対する相対評価によって行った。色差（ΔＥ）の平均値及び最大色差と最小色差の差の値が１２０％以上で比較基準に対して悪化した場合を×、９０％以上１２０％未満で比較基準と同等レベルであった場合を△、５０％以上９０％未満で比較基準よりも良好な結果が得られた場合を○、５０％以下で比較基準よりも非常に良好な結果が得られた場合を◎とした。
【０１５３】
融着の評価は以下の方法で行った。同じく主帯電器電流及び像露光強度を調整し、次いで、印字率を３％と通常より下げたテストパターンにより５０万枚の通紙耐久を行い、定期的にベタ白、ベタ黒画像を出力し、画像上にトナー融着が原因の画像欠陥が認められないかを調べた。
【０１５４】
表２における融着の評価結果は、トナー融着が発生し実用上問題があった場合を×、トナー融着が発生したがすぐに消失し実用上問題がなかった場合を△、トナー融着が発生しなかった場合を○とした。
【０１５５】
クリーニング不良は以下の方法で行った。同じく主帯電器電流及び像露光強度を調整し、次いで、印字率を３％と通常より下げたテストパターンにより５０万枚の通紙耐久を行い、定期的にベタ白、ベタ黒画像を出力し、画像上にクリーニング不良が原因の画像欠陥が認められないかを調べた。
【０１５６】
表２におけるクリーニング不良の評価は、クリーニング不良が発生し実用上問題があった場合を×、クリーニング不良が発生したがすぐに消失し実用上問題がなかった場合を△、クリーニング不良が発生しなかった場合を○とした。
【０１５７】
【表２】
実施例１〜７において、感光体の表面粗さＲａを何れも１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下の範囲とし、更に、黒現用感光体を他のカラー用感光体よりも大きい表面粗さＲａとしたことで、色再現向上・色ムラ低減・融着防止・クリーニング不良低減を同時に達成し、安定して高品質の画像を提供することができた。
【０１５８】
更に、実施例１・２及び５においては、感光体の表面粗さＲａを何れも１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲とすることで、実施例３・４よりも更に顕著に色再現向上・色ムラ低減・融着防止・クリーニング不良低減を同時に達成し、安定して高品質の画像を提供することができた。
【０１５９】
更に、実施例１〜５及び実施例７においては、黒現用感光体を他のカラー用感光体よりも１０％以上大きい表面粗さＲａとしたことで、実施例６よりも更に顕著に色再現向上・色ムラ低減・融着防止・クリーニング不良低減を同時に達成し、安定して高品質の画像を提供することができた。
【０１６０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、ａ−Ｓｉ系感光体を搭載したタンデム方式のカラー電子写真装置において、各画像形成部に備える感光体の１０μｍ×１０μｍの範囲における表面粗さＲａを何れも１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下の範囲とし、更に、少なくとも１本の感光体が他の感光体よりも大きいＲａを有するように制御することで、色ムラ低減・融着防止・クリーニング不良低減を達成可能なカラー電子写真装置を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例であるタンデム方式のカラー電子写真装置の一例を示す模式的構成図である。
【図２】本発明に係る電子写真感光体の層構成例を説明するための模式的構成図である。
【図３】本発明に係る電子写真感光体のＲＦ帯の高周波電力を用いた製造装置の一例を示す模式的構成図である。
【図４】本発明に係る電子写真感光体のＶＨＦ帯の高周波電力を用いた製造装置の一例を示す模式的構成図である。
【図５】本発明に係る電子写真感光体表面の研磨装置の一例を説明する模式的構成図である。
【符号の説明】
１００ カラー電子写真装置
Ｐａ〜ｄ 各画像形成部
Ｐ 転写材
１０１ａ〜ｄ 電子写真感光体
１０２ａ〜ｄ 一次帯電器
１０３ａ〜ｄ 像露光装置
１０４ａ〜ｄ 現像器
１０５ａ〜ｄ クリーナー
１０６ａ〜ｄ 転写帯電器
１０７ａ〜ｄ 前露光装置
１０８ レジストローラ
１０９ 定着装置
１１０ 搬送系
１１１ 中間転写材
１１５ 中間転写材クリーナー
１１６ 転写・分離帯電器
２００ 電子写真感光体
２０１ 導電性基体
２０２ 光受容層
２０３ 光導電層
２０４ 表面層
２０５ 下部電荷注入阻止層
２０６ 上部電荷注入阻止層
２１０ 自由表面
２１１ 第１の層領域
２１２ 第２の層領域
３１００ 堆積装置
３１１１ 反応容器
３１１２ 円筒形導電性基体
３１１３ 基体加熱用ヒーター
３１１４ 原料ガス導入管
３１１５ マッチングボックス
３１１６ 原料ガス配管
３１１７ 反応容器リークバルブ
３１１８ メイン排気バルブ
３１１９ 真空計
３２００ 原料ガス供給装置
３２１１〜３２１６ マスフローコントローラー
３２２１〜３２２６ 原料ガスボンベ
３２３１〜３２３６ 原料ガスボンベバルブ
３２４１〜３２４６ ガス流入バルブ
３２５１〜３２５６ ガス流出バルブ
３２６０ 補助バルブ
３２６１〜３２６６ 圧力調整器
４００ 堆積装置
４０１ 円筒形導電性基体
４０２ 反応容器
４０３ 基体加熱用ヒーター
４０４ 原料ガス供給装置
４０５ 排気システム
４０６ 電力供給装置
４０７ 排気ポンプ
４０８ 排気バルブ
４０９ メイン排気バルブ
４１０ スロットルバルブ
４１１ 油拡散ポンプ
４１２ ロータリーポンプ
４１３ 高周波電力源
４１４ カソード
４１５ マッチングボックス
４１６ モーター
４１７ 原料ガス導入管
４１８ 駆動部
４１９ 排気口
５０１ 電子写真感光体
５０２ 研磨テープ
５０３ 円筒形導電性基体
５０４ 受台
５０５ おもり
５０６ 送り出しモーター
５０７ おもり[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a color electrophotographic apparatus having a plurality of image forming units provided with an amorphous silicon (hereinafter abbreviated as a-Si) photoconductor, and capable of stably producing extremely high-quality color images for a long period of time. The present invention relates to an electrophotographic apparatus for supplying.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a plurality of image forming units have been provided, and toner images of different colors have been formed on the image carriers of each image forming unit, and the toner images have been directly superimposed on a transfer material or an intermediate transfer body in order. Various electrophotographic devices that form a color image by transfer, that is, a so-called tandem type color electrophotographic device have been proposed.
[0003]
The needs of such color electrophotographic devices include the use of the output of the Internet and the like, the increase in the number of outputs, the output of maps, design drawings, photographs, etc., and the details may be crushed or interrupted. And it is required to reproduce extremely finely and faithfully. On the other hand, there is a demand for improved handling such as maintenance-free. As a method for meeting these needs, it is preferable to use an a-Si-based photoconductor having advantages such as excellent durability, high sensitivity, and no pollution.
[0004]
As an example of a color electrophotographic apparatus using an a-Si photosensitive member, various tandem type color electrophotographic apparatuses have been proposed (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0005]
In addition, there has been proposed a tandem-type color electrophotographic apparatus in which only one a-Si photoconductor is used and the other uses an OPC photoconductor (for example, see Patent Document 3).
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-318504 A (FIG. 8)
[Patent Document 2]
JP 2002-196521 A (FIG. 2)
[Patent Document 3]
JP-A-10-333393 (FIG. 1)
[Problems to be solved by the invention]
Although good electrophotographic devices have been realized by the development of the above technologies, the level of demands on the market for products has been increasing every day, and electrophotographic devices capable of providing higher quality images have been demanded. .
[0007]
In particular, in color electrophotographic apparatuses, which have become remarkably popular in recent years, not only character manuscripts, but also copies of photographs, pictures, design pictures, and the like are frequently made, so that image quality is required to be improved more than before. ing.
[0008]
On the other hand, in the recent OA market, the diversification and sophistication of information has led to the progress of colorization of images output in offices, and the demand for high-speed and stable systems has led to ultra-high-speed heavy duty. There is a need for a tandem-type color electrophotographic apparatus equipped with an a-Si based photoreceptor most suitable for a machine and having extremely excellent stability and abrasion resistance.
[0009]
However, in such an ultra-high-speed color electrophotographic apparatus, it is very difficult to improve image quality such as color reproducibility and gradation reproducibility more than before. For example, as the process speed is increased, the function in the step of transferring from the photoreceptor to the transfer material is likely to be reduced, which hinders the improvement of image quality for the following reasons.
[0010]
The toner image formed on the photoconductor is transferred to a transfer material by a transfer unit, but not all of the toner is transferred, and a part of the toner remains on the photoconductor. In an ultrahigh-speed machine, it is difficult to secure a sufficient time to contribute to the transfer, and the transfer efficiency tends to decrease, that is, the residual toner tends to increase.
[0011]
In the situation where the transfer efficiency is reduced, the toner does not remain uniformly on the photoreceptor, and as a result, the image of the transfer material is in a so-called “transfer imprint” state in which transfer failure occurs, and the uniformity of the image is reduced. Will be lost.
[0012]
In particular, in a tandem type color electrophotographic apparatus, since various color reproductions are performed by superimposing toner images formed in each image forming unit, if such “transfer imprint” occurs randomly in each image forming unit. When combined, it causes a significant reduction in image quality such as color unevenness and bleeding. As a result, in an achromatic (gray) region formed by, for example, a mixture of four colors of yellow, magenta, cyan, and black, a phenomenon that the image quality is particularly remarkably reduced may occur.
[0013]
At the same time, the remaining toner easily causes problems such as fusion of the toner to the photoconductor, filming, and poor cleaning.
[0014]
In order to solve these problems, various photoconductors, toners, and device configurations for improving transfer efficiency have been proposed, but as described above, the demand for image levels from the market is extremely high, and further improvement in image characteristics is required. It is strongly desired. In particular, in a tandem type ultra-high speed color electrophotographic apparatus, it is strongly desired to optimize the apparatus configuration in each image forming unit and improve the image quality.
[0015]
Therefore, the object of the present invention is to optimize the combination of the photoreceptor and the toner in each image forming unit, eliminate the deterioration of the function in the transfer process, improve the color reproduction, and reduce the color unevenness and bleeding. An object of the present invention is to provide an electrophotographic apparatus capable of providing an image of the type described above.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, in an electrophotographic apparatus in which a plurality of image forming sections each including an a-Si photoreceptor are disposed, a fine surface of a photoreceptor provided in each image forming section is provided. It has been found that the image characteristics can be significantly improved by individually controlling the surface roughness.
[0017]
Further, as a result of intensive studies by the present inventors, the surface roughness Ra of the surface of the photoreceptor provided in each image forming portion in a range of 10 μm × 10 μm was set to a range of 10 nm to 80 nm, and at least one By controlling the photoreceptor so that it has a higher Ra than the other photoreceptors, it is possible to improve color reproduction, reduce color unevenness, prevent fusing, and reduce cleaning defects, and find that image characteristics can be significantly improved. The present invention has been completed.
[0018]
That is, the present invention provides an electrophotographic photoreceptor having at least a photoconductive layer and a surface layer on a conductive substrate, a charging unit for uniformly charging the photoreceptor, and a photoreceptor on the photoreceptor by performing image exposure. Latent image forming means for forming an electrostatic latent image, developing means for visualizing the electrostatic latent image on the photoreceptor with black and color toner to form a toner image, and transfer for transferring the toner image to a transfer material In the electrophotographic apparatus provided with a plurality of image forming units, each of the photoconductive layers of the photoreceptor is made of an amorphous material having at least silicon atoms as a base material, and has a surface area of 10 μm × The surface roughness Ra in the range of 10 μm is in the range of 10 nm or more and 80 nm or less, and at least one of the plurality of photoconductors has a larger Ra than the other photoconductors. .
[0019]
Hereinafter, the experiments and findings obtained by the present inventors to improve color reproduction, reduce color unevenness, prevent fusion, and reduce cleaning defects will be described in detail.
[0020]
The present inventors have mounted an a-Si photoreceptor on the tandem-type color electrophotographic apparatus shown in FIG. 1 and have intensively studied the correlation between surface roughness and image quality.
[0021]
As a result, it has been found that the image quality can be significantly improved by individually controlling the fine surface roughness of the photoconductor provided in each image forming unit. Therefore, as a result of examining the correlation between the surface roughness and the image quality in more detail, the surface roughness Ra of the photoreceptor provided in each image forming unit in a range of 10 μm × 10 μm was set to a range of 10 nm to 80 nm, and at least By controlling one photoreceptor to have a surface roughness Ra larger than that of the other photoreceptors, it has been found that color reproduction can be improved, color unevenness can be reduced, fusing can be prevented, and cleaning failure can be reduced at the same time.
[0022]
Here, the present inventors speculate as follows about a mechanism capable of simultaneously improving color reproduction, reducing color unevenness, preventing fusing, and reducing defective cleaning, and improving image quality.
[0023]
In an ultra-high-speed color electrophotographic apparatus, the transfer efficiency from the photoreceptor to the transfer material is apt to decrease, and the occurrence of “transfer imprint” in each image forming unit significantly reduces image quality such as color unevenness and bleeding. Cause. On the other hand, by appropriately increasing the fine surface roughness Ra of the photoreceptor, the releasability of the photoreceptor surface is enhanced, transfer efficiency is maintained in a good state, color reproduction is improved, and color unevenness is improved. Can be suppressed.
[0024]
However, when the surface roughness Ra is excessively large, the toner having a small particle diameter is easily rubbed off in the cleaning process, and cleaning failure is likely to occur. Further, if the transfer efficiency is excessively improved, the transfer residual toner is extremely reduced, and the contact stability between the cleaning means such as a cleaning blade and the photosensitive member may be impaired, and the cleaning failure may be accelerated.
[0025]
On the other hand, if the surface roughness Ra is too small, the toner is likely to be fixed on the surface of the photoconductor, and the toner is likely to be fused. Therefore, it was considered that by controlling the surface roughness Ra of the photoreceptor in each image forming section to an appropriate range, it is possible to simultaneously improve color reproduction, reduce color unevenness, prevent fusion, and reduce cleaning defects.
[0026]
Further, since each color toner contains a different pigment, characteristics such as resistance value are different from each other. Therefore, the distribution of the charge amount differs for each color toner, and the transfer efficiency when transferring from the photoconductor to the transfer material also differs. As a result, in the image forming section having a low transfer efficiency, the surface roughness Ra of the photoconductor is made larger than that of the other photoconductors, and the transfer efficiency is individually controlled by individually controlling the transfer efficiency. Therefore, it was thought that a color electrophotographic apparatus capable of providing high quality images could be realized.
[0027]
As a result, the surface roughness Ra in the range of 10 μm × 10 μm of the photoreceptor provided in each image forming unit is in the range of 10 nm to 80 nm, and at least one photoreceptor is larger than the other photoreceptors. By controlling to have surface roughness Ra and realizing the optimal combination of surface roughness for each color image forming unit, it is possible to improve color reproduction, reduce color unevenness, It was thought that prevention of adhesion and reduction of poor cleaning could be achieved at the same time.
[0028]
Further, as a result of detailed studies of the correlation between the surface roughness and the image quality, the present inventors have found that the surface roughness Ra of the photoreceptor provided in each image forming section in a range of 10 μm × 10 μm is in a range of 10 nm to 50 nm. Has been found to be more effective in simultaneously improving color reproduction, reducing color unevenness, preventing fusion, and reducing cleaning defects.
[0029]
The present inventors believe that the reason for this is that by further optimizing the fine surface roughness Ra of the photoreceptor, it becomes easy to simultaneously improve color reproduction, reduce color unevenness, prevent fusion, and reduce cleaning defects. Was.
[0030]
Further, as a result of detailed studies of the surface roughness of the photoreceptor provided in the image forming portion for each color by the present inventors, it was found that the photoreceptor for black development had a larger surface roughness Ra than the photoreceptor for color development. By doing so, it has been further found that color reproducibility, color unevenness, fusion prevention, and cleaning failure reduction can be more remarkably achieved at the same time.
[0031]
The present inventors presume the reason for this as follows. Pigments such as carbon black used as a colorant for a black toner generally have a low resistance value, and a black toner often has a lower charge amount distribution than a color toner. On the other hand, the color pigment of each color used as the colorant of the color toner has a substantially similar resistance value, and the charge amount distribution does not differ as much as the black toner.
[0032]
As a result, when a photoreceptor having the same surface roughness Ra is used, the transfer efficiency of the black toner is lower than that of the color toner, and the color unevenness and bleeding caused by the occurrence of the “transfer imprint” as described above. Image quality tends to deteriorate. Therefore, the surface roughness Ra of the black developing photoconductor is set to a value larger than that of the color developing photoconductor, and the transfer efficiencies in the black image forming section and the color image forming section are made uniform, whereby a tandem type ultra-high-speed color electrophotographic apparatus is used. It was considered that in the above, color reproduction improvement, color unevenness reduction, fusion prevention, and cleaning failure reduction could be more effectively achieved at the same time.
[0033]
Further, as a result of detailed studies of the optimal surface roughness of the photoconductor provided in the image forming unit for each color by the present inventors, it has been found that the photoconductor for black development has a surface roughness Ra that is 10% or more larger than the photoconductor for color development. It has been found that, by having such a constitution, the color reproduction can be more remarkably improved, the color unevenness can be reduced, the fusion can be prevented, and the defective cleaning can be reduced.
[0034]
The present inventors presume the reason for this as follows.
[0035]
The average value of the charge amount distribution of the black toner generally takes a value lower than that of the color toner by 20% or more, and the transfer efficiency is reduced mainly due to the influence. Therefore, the present inventors have conducted intensive studies on the surface roughness required to compensate for the difference in the charge amount distribution, and as a result, it is effective to increase the surface roughness Ra of the black developing photoconductor by at least 10% or more. I found that.
[0036]
Therefore, by configuring the black developing photoreceptor to have a surface roughness Ra that is 10% or more larger than the color developing photoreceptor, the transfer efficiency in the black image forming section and the color image forming section becomes uniform, and the tandem type It is thought that the ultra-high-speed color electrophotographic apparatus of the above can simultaneously achieve more effective improvement of color reproduction, reduction of color unevenness, prevention of fusing, and reduction of defective cleaning.
[0037]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the electrophotographic apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the present embodiment.
[0038]
1. Electrophotographic equipment
An example of a tandem type color electrophotographic apparatus will be briefly described with reference to FIG.
[0039]
The color electrophotographic apparatus 100 includes first to fourth four image forming units Pa, Pb, which can form visible images (toner images) of, for example, yellow, magenta, cyan, and black in the apparatus main body. It has a configuration in which Pc and Pd are linearly arranged. Each of the image forming units Pa to Pd has a dedicated electrophotographic photosensitive member 101a to 101d, and is driven to rotate in the direction of the arrow shown in the figure. Further, image forming process means are provided around the photoreceptor, for example, primary chargers 102a to 102d as charging means, image exposure devices 103a to 103d as latent image forming means, and developing devices 104a to 104d as developing means. And cleaners 105a to 105d as cleaning means, transfer chargers 106a to 106d as transfer means, and pre-exposure devices 107a to 107d as charge eliminating means.
[0040]
The photoreceptors 101a to 101d are uniformly charged by the primary chargers 102a to 102d, and then formed with latent images by the image exposure devices 103a to 103d, and then developed by the developing units 104a to 104d. Image) is formed.
[0041]
The toner images are sequentially transferred by the transfer chargers 106a to 106d onto the intermediate transfer material 111 which is separately driven by a drive system. After that, they are collectively transferred to a final transfer material P made of paper or the like. Thereafter, the intermediate transfer material 111 is cleaned by the intermediate transfer material cleaner 115, and contributes to the next transfer process. Further, the transfer step may be configured to be directly transferred to the final transfer material P.
[0042]
After the photoconductors 101a to 101d are separated from the intermediate transfer material 111 onto which the toner images have been transferred, the surfaces are cleaned by the cleaners 105a to 105d. Thereafter, the electrostatic latent image remaining on the photoreceptor surface is subjected to charge elimination by the charge eliminating means 107a to 107d, and then is subjected to the charging step again.
[0043]
On the other hand, the transfer material P made of paper or the like is supplied at a controlled timing by the register roller 108 or the like. Further, the transfer material P is separated from the intermediate transfer material 111 after the visible image on the surface of the intermediate transfer material 111 is transferred to the transfer material P by the transfer / separation charger 116. After the transfer material P is separated, the toner image is fixed by a fixing device 109 including a roller and the like via a transport system 110, and is discharged out of the device.
[0044]
The image exposure devices 103a to 103d irradiate the image exposure in accordance with the reflected light irradiating the original or the image signal composed of the input signal of an external computer or the like.
[0045]
In addition, a monitoring electrometer for monitoring the surface potential of the photoconductors 101a to 101d is provided as necessary, and feedback to potential control by a charging unit and a latent image forming unit is performed to stabilize the latent image. Is also good.
[0046]
In such a color electrophotographic apparatus, a color image original is separated into three colors of red (R), green (G), and blue (B) by a photoelectric conversion device and read, and cyan (C) which is a complementary color of each of RGB is read. , Magenta (M) and yellow (Y) image signals and a black (Bk) image signal, and an image is formed using four color toners of yellow, magenta, cyan and black. That is, undercolor removal is performed by adding black to replace the black obtained by mixing the three colors of YMC. By adding the black toner and removing the undercolor as described above, generally, the density reproducibility in the high density portion of the image is improved, the color reproducibility is stabilized in the achromatic region of the image, the sharpness of the image is improved, It is known that effects such as reduction of running cost by reduction of consumption can be obtained.
[0047]
Accordingly, in a tandem-type color electrophotographic apparatus having a plurality of image forming units, an achromatic (gray) region formed by mixing four colors is optimized by optimizing a combination of image forming units of yellow, magenta, cyan, and black. It is indispensable to improve the image quality of images in order to obtain extremely high quality color images.
[0048]
2. Electrophotographic photoreceptor
FIG. 2 is a schematic configuration diagram for explaining an example of a layer configuration of the electrophotographic photosensitive member according to the present invention.
[0049]
The electrophotographic photosensitive member 200 shown in FIG. 2A has a light receiving layer 202 provided on a conductive substrate 201 for the electrophotographic photosensitive member. The light receiving layer 202 is composed of an a-Si based lower charge injection blocking layer 205 and a-Si: H (hydrogenated a-Si), and has a photoconductive photoconductive layer 203 in order from the conductive substrate 201 side. And an a-SiC surface layer 204. The surface layer 204 has a free surface 210. The photoconductive layer 203 is composed of a first layer region 211 and a second layer region 212 in order from the conductive substrate 201 side, and the functions are separated. Further, it is preferable that the interface between the photoconductive layer 203 and the surface layer 204 be continuously changed so as to control the interface so as to suppress the interface reflection. Further, if necessary, the photoconductive layer 203 may be formed of a-Si: (H, X) in which a halogen atom is added. Further, the surface layer 204 may be formed of another material such as an a-SiN type or an aC type.
[0050]
The electrophotographic photoreceptor 200 shown in FIG. 2B has an a-Si based upper charge injection blocking layer 206 between the photoconductive layer 203 and the surface layer 204 in addition to FIG. Also in this case, it is preferable that the interface between the photoconductive layer 203, the upper charge injection blocking layer 206, and the surface layer 204 be continuously changed to control the interface so as to suppress the interface reflection.
[0051]
The impurity atoms contained in each of these layers may be an atom belonging to Group 13 of the periodic table giving p-type conduction characteristics (hereinafter abbreviated as a Group 13 atom) or a periodic table giving an n-type conduction characteristic. By selecting from atoms belonging to Group 15 (hereinafter abbreviated as Group 15 atoms) and the like, it is possible to control the charge polarity such as positive charge or negative charge.
[0052]
The electrophotographic photoreceptor according to the present invention can obtain a suitable surface roughness by performing post-processing such as polishing if necessary after forming the deposited layer.
[0053]
For example, using a fine powder of silica, chromium oxide, titanium oxide, iron oxide, zirconium oxide, diamond, nitrogen carbide, silicon carbide, silicon nitride, cerium oxide, or the like as an abrasive, polishing by dry or wet method, There is a method for obtaining surface roughness. Also, a method for obtaining a desired surface roughness by buffing, magnetic polishing, magnetic fluid FFF, electrophoretic FFF, plasma-assisted FFF (Field Assisted Fine Finishing), EEH (Elastic Emission Hatching) and polishing with a wrapping film is known. is there. When the surface roughness is larger than a desired value by this method, it can be reduced.
[0054]
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a polishing apparatus for polishing the surface of an electrophotographic photosensitive member.
[0055]
The polishing apparatus is composed of a polishing tape 502 (trade name: Wrapping Tape LT-C2000, manufacturer: Fuji Film) having a polished surface coated with crystalline SiC, a cylindrical conductive substrate 503, a receiving base 504, a weight 505, and a delivery motor 506. The electrophotographic photosensitive member 501 is rotatably fixed.
[0056]
As the polishing tape, a tape having a polished surface coated with iron oxide, alumina, diamond powder or the like can be suitably used.
[0057]
When the polishing process is performed, the cylindrical conductive substrate 503 is placed on a receiving table 504 arranged in parallel with the rotation axis direction of the photoconductor 501 so that the polishing tape 502 comes into contact with the surface of the photoconductor 501 with a constant pressing force. And the polishing tape 502 is pressed against the photoconductor 501 by the load of the weight 505.
[0058]
Further, the polishing tape 502 is fed at a constant speed by the delivery motor 506 while being pulled by the weight 507. At this time, since the polishing tape is sent in the forward direction of the rotation of the photoconductor, the polishing tape is uniformly polished without the accumulation of SiC polishing powder or foreign matter in the gap between the polishing tape 502 and the photoconductor 501, and is applied to the entire surface of the photoconductor. Thus, a desired surface roughness can be obtained.
[0059]
According to this method, when the surface roughness of the manufactured photoreceptor is larger than a desired value, a desired surface roughness can be obtained by appropriately selecting a polishing tape, a weight, and a delivery motor setting and controlling the processing time. be able to.
[0060]
<Conductive substrate>
Examples of the material of the conductive substrate used in the present invention include metals such as Al, Cr, Mo, Au, In, Nb, Te, V, Ti, Pt, Pd, and Fc and alloys thereof, such as stainless steel. Can be
[0061]
As a material for the substrate, a film or sheet of a synthetic resin such as polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polyamide, or the like; The surface on the side on which the receiving layer is formed can be subjected to a conductive treatment and used as a conductive substrate.
[0062]
The shape of the conductive substrate to be used can be a cylindrical type having a smooth surface or a fine uneven surface or an endless belt type, and the thickness thereof is appropriately determined so that a desired electrophotographic photosensitive member can be formed. decide. When flexibility as an electrophotographic photosensitive member is required, it can be made as thin as possible within a range where the function as a conductive substrate can be sufficiently exhibited. However, the conductive substrate is usually 10 μm or more in terms of production, handling, mechanical strength, and the like.
[0063]
<Photoconductive layer>
The photoconductive layer formed on the conductive substrate and constituting at least a part of the light receiving layer is, for example, by a vacuum deposition layer forming method, numerical conditions of film forming parameters are appropriately set so as to obtain desired characteristics, In addition, a raw material gas or the like to be used is selected and produced. Specifically, a glow discharge method (an AC discharge CVD method such as a low-frequency CVD method, a high-frequency CVD method, or a microwave CVD method, or a DC discharge CVD method or the like), a sputtering method, a vacuum deposition method, an ion plating method, It can be manufactured by various thin film deposition methods such as a photo CVD method and a thermal CVD method.
[0064]
These thin film deposition methods are appropriately selected and adopted depending on factors such as manufacturing conditions, the degree of load under capital investment, the manufacturing scale, and the characteristics desired for the produced electrophotographic photoreceptor. The high-frequency glow discharge method is preferable because the conditions for manufacturing the electrophotographic photoreceptor can be easily controlled.
[0065]
In order to form a photoconductive layer by a glow discharge method, a source gas for supplying Si that can supply silicon atoms (Si) and a source gas for supplying H that can supply hydrogen atoms (H) are basically used. A source gas for X supply capable of supplying a halogen atom (X) as required is introduced in a desired gas state into a reaction vessel capable of reducing the pressure therein, thereby causing a glow discharge in the reaction vessel. Alternatively, a layer made of a-Si: H or a-Si: (H, X) may be formed on a predetermined conductive substrate previously set at a predetermined position.
[0066]
Hydrogen atoms in the photoconductive layer, and halogen atoms added as needed, compensate for dangling bonds of silicon atoms in the layer, and improve the layer quality, particularly the photoconductivity and the charge retention characteristics. When a hydrogen atom content or a halogen atom is added, the sum of the content of the hydrogen atom and the content of the halogen atom is preferably 1 to 40 atomic% based on the total amount of the constituent atoms.
[0067]
As a substance that can be a Si supply gas, SiH4
, Si2 H6, Si3
A gaseous substance such as H8, Si4H10, or a gasifiable silicon hydride (silanes) can be used effectively. Further, SiH4 can be easily handled at the time of forming a layer, and SiH4 can be efficiently supplied.
, Si2H6 are preferred.
[0068]
In order to structurally introduce hydrogen atoms into the formed photoconductive layer and to control the introduction ratio of hydrogen atoms, these gases are further added with H2.
, He, a silicon compound gas containing a hydrogen atom, or the like, may be formed in an atmosphere in which a desired amount of the gas is mixed. Further, each gas may be mixed not only with a single species but also with a plurality of species at a predetermined mixture ratio.
[0069]
Effective examples of the source gas for supplying a halogen atom preferably include a gaseous substance such as a halogen gas, a halide, an interhalogen compound containing a halogen, a silane derivative substituted with a halogen, or a gaseous halogen compound. Further, a gaseous substance containing a silicon atom and a halogen atom as constituent elements or a silicon hydride compound containing a halogen atom that can be gasified can also be mentioned as an effective substance. Specifically, fluorine gas (F2
), BrF, ClF, ClF3, BrF3, BrF5
, IF3, IF7 and the like. Specific examples of the silicon compound containing a halogen atom, ie, a silane derivative substituted with a so-called halogen atom, include, for example, SiF4
, Si2F6 and the like are preferred.
[0070]
Further, in the present invention, it is preferable that the photoconductive layer contains an atom for controlling conductivity as necessary. The atoms for controlling the conductivity may be contained in the photoconductive layer in a state of being uniformly distributed, or there may be a portion in which the atoms are contained in a non-uniform distribution state in the layer thickness direction.
[0071]
Further, in the present invention, functional separation can be achieved by changing the content of atoms controlling conductivity in the first and second layer regions of the photoconductive layer. In particular, when it is contained in a non-uniform distribution state in the layer thickness direction, it is preferable that the distribution state is reduced from the conductive substrate side toward the surface layer side, and the second layer region is compared with the first layer region. It is more preferable that the compound be contained in such a distribution that the content of the layer region is reduced. Further, it is also effective to include the second layer region only in the distribution direction such that the content in the layer thickness direction decreases toward the front surface side.
[0072]
Examples of the atom for controlling the conductivity include a so-called impurity atom in the semiconductor field, and an atom belonging to Group 13 or Group 15 of the periodic table can be used.
[0073]
Specifically, the Group 13 atoms include boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), thallium (Tl), and the like, and B, Al, and Ga are particularly preferable. . Examples of Group 15 atoms include phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), bismuth (Bi), and the like, and P and As are particularly preferable. Group 13 atoms are included when imparting p-type conductivity, and group 15 atoms are included when imparting n-type conductivity.
[0074]
The content of atoms for controlling conductivity contained in the photoconductive layer is preferably 5 × 10 14 to 5 × 10 18 atoms / cm 3.
More preferably, it is 1 × 10 15 to 1 × 10 18 atoms / cm 3, and most preferably 5 × 10 15 to 5 × 10 17 atoms / cm 3.
[0075]
In order to structurally introduce the atoms for controlling the conductivity, the source material of the gas for supplying atoms for controlling the conductivity is formed in a gaseous state in the reaction vessel during the formation of the layer. What is necessary is just to introduce with another gas. As a source material of the gas for supplying atoms for controlling the conductivity, it is preferable to employ a gaseous substance at normal temperature and pressure or a substance which can be easily gasified at least under layer forming conditions.
[0076]
As such a raw material for introducing a group 13 atom, specifically, for introducing a boron atom, B2
H6, B4 H10, B5
H9, B5 H11, B6
Boron hydride such as H10, B6 H12, B6 H14, BF3
, BCl3, BBr3 and the like. In addition, AlCl3
, GaCl3, Ga (CH3) 3
, InCl3, TlCl3 and the like.
[0077]
Also, specifically, as a raw material for introducing a group 15 atom, PH3 is used for introducing a phosphorus atom.
, P2 H4 and other phosphorus hydrides, PF3
And phosphorus halides such as PCl3. In addition, AsH3, AsF3, AsF5
, AsCl3, SbH3, SbF5
, BiH3 and the like.
[0078]
If necessary, a source material for introducing atoms for controlling the conductivity may be H2 if necessary.
And / or diluted with He.
[0079]
In the present invention, the layer thickness of the photoconductive layer is appropriately determined as desired from the viewpoint of obtaining desired electrophotographic characteristics and economic effects, and is preferably 20 to 50 μm, more preferably 23 to 45 μm, and optimally It is desirable that the thickness be 25 to 40 μm. When the layer thickness is less than 20 μm, electrophotographic characteristics such as charging ability and sensitivity may be insufficient in practical use, and when the thickness is more than 50 μm, the production time of the photoconductive layer becomes longer and the production cost becomes higher. is there.
[0080]
In the present invention, it is desirable that the thickness of the second layer region of the photoconductive layer be 0.5 μm or more and 15 μm or less.
[0081]
When the film thickness of the second layer region is smaller than 0.5 μm, the light absorption of the laser or the LED becomes small, and the light reaches the deep portion of the first layer region, and the ghost level and the linearity of the sensitivity are reduced. May decrease. On the other hand, when the thickness is more than 15 μm, the residual potential and dark decay become large, and the sensitivity may be lowered.
[0082]
In order to form the photoconductive layer described above, it is necessary to appropriately set the mixing ratio between the gas for supplying Si and the diluent gas, the gas pressure in the reaction vessel, the discharge power, and the temperature of the conductive substrate.
[0083]
The flow rate of H2 and / or He used as the diluent gas is appropriately selected in an optimum range according to the layer design.
It is desirable to control He and / or He in a range of usually 0.5 to 20 times by volume, preferably 1 to 15 times by volume, and most preferably 1 to 10 times by volume.
[0084]
Similarly, the optimum range of the gas pressure in the reaction vessel is appropriately selected according to the layer design, but preferably 1 × 10 −2 to 1 × 10 3.
Pa, more preferably 5 × 10-2 to 5 × 102 Pa, and most preferably 1 × 10-1 to 1 × 102 Pa.
[0085]
Similarly, the optimum range of the discharge power is also appropriately selected according to the layer design. However, the ratio of the discharge power to the flow rate of the gas for supplying Si may be set to a range of 0.5 to 8, preferably 1 to 6. desirable.
[0086]
Further, the temperature of the conductive substrate is appropriately selected in an optimum range according to the layer design, but is usually preferably 150 to 350 ° C, more preferably 180 to 320 ° C, and most preferably 200 to 300 ° C. Is desirable.
[0087]
Desirable numerical ranges of the temperature of the conductive substrate and the gas pressure for forming the photoconductive layer include the above-mentioned ranges, but the conditions are usually not independently determined separately, and electrophotography having desired characteristics It is desirable to determine the optimum value based on mutual and organic relationships to form the photoreceptor.
[0088]
<Surface layer>
In the present invention, an a-Si based surface layer can be formed on the photoconductive layer formed on the conductive substrate. This surface layer has a free surface and is provided mainly to achieve the object of the present invention in terms of moisture resistance, continuous repeated use characteristics, electric pressure resistance, use environment characteristics, and durability.
[0089]
Also, since each of the amorphous material forming the photoconductive layer and the surface layer forming the light receiving layer has a common component of silicon atoms, it is possible to ensure chemical stability at the lamination interface. Well done.
[0090]
The surface layer can be made of any material as long as it is an a-Si-based material. For example, a-Si containing a hydrogen atom (H) and / or a halogen atom (X) and further containing a carbon atom is used. A-Si containing a (Si-C: H, X), a hydrogen atom (H) and / or a halogen atom (X), and further containing an oxygen atom (a-SiO: also described as H, X) A) containing a hydrogen atom (H) and / or a halogen atom (X) and further containing a nitrogen atom (also referred to as a-SiN: H, X), a hydrogen atom (H) and / or a halogen A material containing an atom (X) and further containing at least one of a carbon atom, an oxygen atom, and a nitrogen atom, such as a-Si (also referred to as a-SiCON: H, X), is preferably used.
[0091]
The thickness of the surface layer is preferably 0.01 to 3 μm, more preferably 0.05 to 2 μm, and still more preferably 0.1 to 1 μm. If the layer thickness is less than 0.01 μm, the surface layer may be lost due to abrasion or the like during use of the electrophotographic photoreceptor, and if it exceeds 3 μm, the residual potential may increase and the electrophotographic characteristics may be deteriorated. May be.
[0092]
Furthermore, it is also possible to provide a blocking layer (lower surface layer) in which the content of one or more atoms of carbon atoms, oxygen atoms and nitrogen atoms is lower than that of the surface layer between the photoconductive layer and the surface layer. It is effective to further improve the characteristics.
[0093]
Further, a region may be provided between the surface layer and the photoconductive layer, in which the content of one or more of carbon, oxygen and nitrogen atoms changes so as to decrease toward the photoconductive layer. Thereby, the adhesion between the surface layer and the photoconductive layer can be improved, and the influence of interference due to light reflection at the interface can be further reduced.
[0094]
<Lower charge injection blocking layer>
In the electrophotographic photoreceptor of the present invention, it is more effective to provide a lower charge injection blocking layer having a function of preventing charge injection from the conductive substrate side between the conductive substrate and the photoconductive layer. is there. That is, the lower charge injection blocking layer prevents charge from being injected from the conductive substrate side to the photoconductive layer side when the photoreceptive layer receives a charging treatment of a fixed polarity on its free surface, and has the opposite polarity. Such a function is not exhibited when subjected to a charging treatment. In order to provide such a function, the lower charge injection blocking layer contains a relatively large number of atoms for controlling conductivity as compared with the photoconductive layer.
[0095]
The atoms for controlling the conductivity contained in the lower charge injection blocking layer may be uniformly distributed in the layer, or may be uniformly contained in the thickness direction of the layer, but may be non-uniformly distributed. There may be a part containing. When the distribution concentration is non-uniform, it is preferable that the compound be contained so as to be distributed more on the conductive substrate side.
[0096]
However, in any case, it is necessary to have a uniform distribution in the in-plane direction parallel to the surface of the conductive substrate from the viewpoint of achieving uniform characteristics in the in-screen direction.
[0097]
As the atoms for controlling the conductivity contained in the lower charge injection blocking layer, Group 13 or Group 15 atoms of the periodic table can be used.
[0098]
Furthermore, by including at least one of carbon atoms, nitrogen atoms, and oxygen atoms in the lower charge injection blocking layer, adhesion to other layers provided in direct contact with the lower charge injection blocking layer is improved. Can be improved.
[0099]
One or more atoms of carbon atoms, nitrogen atoms or oxygen atoms contained in the lower charge injection blocking layer may be uniformly distributed in the layer, or may be uniformly contained in the layer thickness direction. However, there may be a portion contained in a state of being unevenly distributed.
[0100]
However, in any case, it is necessary to have a uniform distribution in the in-plane direction parallel to the surface of the conductive substrate from the viewpoint of making the characteristics uniform in the in-plane direction.
[0101]
The thickness of the lower charge injection blocking layer is preferably from 0.1 to 10 μm, more preferably from 0.3 to 5 μm, and still more preferably from 0.5, from the viewpoint of obtaining desired electrophotographic properties and economic effects. ３3 μm. If the layer thickness is less than 0.1 μm, the ability to block the injection of charges from the conductive substrate may be insufficient, and a sufficient charge ability may not be obtained.
[0102]
On the other hand, if the thickness is more than 5 μm, the production cost may be increased due to the extension of the production time, rather than the substantial improvement of the electrophotographic characteristics.
[0103]
<Upper charge injection blocking layer>
In the electrophotographic photoreceptor of the present invention, it is possible to provide an upper charge injection blocking layer as shown in FIG. 2B according to the charging polarity such as positive charging or negative charging.
[0104]
The upper charge injection blocking layer, particularly in a negatively charged electrophotographic photoreceptor, prevents charge injection from the upper portion, improves the charging ability, and generates a large amount of photocarriers by irradiating with strong exposure. It also plays a role of preventing an image flow at the time of strong exposure, that is, a so-called EV flow, in which a character portion is blurred due to a phenomenon that the character portion is blurred due to a phenomenon of concentrated flow into an easily movable portion.
[0105]
The upper charge injection blocking layer of the present invention has a non-single-crystal silicon film containing carbon atoms and silicon atoms as a host, and contains a desired amount of a group 13 atom or a group 15 atom of the periodic table, thereby increasing the charge polarity. It is preferable to adjust the resistance value to an optimal value that does not cause lateral flow while passing carriers of opposite polarity.
[0106]
The upper charge injection blocking layer can be made of any material as long as it is an a-Si material. For example, the upper charge injection blocking layer contains a hydrogen atom (H) and / or a halogen atom (X) and further contains a carbon atom. a-SiC: H, X is preferred.
[0107]
The upper charge injection blocking layer contains relatively more atoms for controlling conductivity than the photoconductive layer. The atoms for controlling the conductivity contained in the upper charge injection blocking layer may be uniformly distributed in the layer, or may be uniformly contained in the thickness direction of the layer, but may be non-uniformly distributed. There may be a part containing. When the distribution concentration is non-uniform, it is preferable that the compound be contained so as to be distributed more on the surface layer side.
[0108]
However, in any case, it is necessary to have a uniform distribution in the in-plane direction parallel to the surface of the conductive substrate from the viewpoint of achieving uniform characteristics in the in-screen direction.
[0109]
The thickness of the upper charge injection blocking layer may be determined by comprehensively determining the thicknesses of the photoconductive layer and the surface layer and the required electrophotographic characteristics. The thickness is usually designed to be 0.01 μm to 0.5 μm in order to sufficiently exhibit the ability to prevent charge injection from the surface and not to affect the image quality.
[0110]
3. Electrophotographic photoreceptor manufacturing equipment
Next, an example of an electrophotographic photoreceptor manufacturing apparatus and a deposition layer forming method according to the present invention will be described in detail.
[0111]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of an electrophotographic photosensitive member manufacturing apparatus by a high-frequency plasma CVD method (abbreviated as RF-PCVD) using an RF band as a power supply frequency. The configuration of the manufacturing apparatus shown in FIG. 3 is as follows.
[0112]
This apparatus is roughly composed of a deposition apparatus (3100), a source gas supply apparatus (3200), and an exhaust apparatus (not shown) for reducing the pressure inside the reaction vessel (3111). A cylindrical conductive substrate (3112), a substrate heating heater (3113), a raw material gas introduction pipe (3114) are installed in a reaction vessel (3111) in the deposition apparatus (3100), and a high-frequency matching box (3115) Is connected.
[0113]
The source gas supply device (3200) is composed of SiH4, GeH4, H2, CH4
, B2 H6, PH3
And the like, and each of the valves (3231 to 236, 3241 to 246, 3251 to 256) and the mass flow controller (3211 to 216). Connected to a gas introduction pipe (3114) in the reaction vessel (3111).
[0114]
The formation of a deposited layer using this apparatus can be performed, for example, as follows.
[0115]
First, the cylindrical conductive substrate (3112) is set in the reaction vessel (3111), and the inside of the reaction vessel (3111) is evacuated by an exhaust device (not shown) (for example, a vacuum pump). Subsequently, the cylindrical conductive substrate (3112) is controlled to a desired temperature by the substrate heating heater (3113).
[0116]
In order to allow the source gas for forming the deposited layer to flow into the reaction vessel (3111), make sure that the source gas cylinder valves (3231 to 236) and the reaction vessel leak valve (3117) are closed. (3241 to 246), the gas outflow valves (3251 to 256), and the auxiliary valve (3260) are opened. First, the main exhaust valve (3118) is opened to open the reaction vessel (3111) and the gas pipe. (3116) is exhausted.
[0117]
Next, when the reading of the vacuum gauge (3119) becomes about 0.1 Pa or less, the auxiliary valve (3260) and the gas outflow valves (3251 to 256) are closed.
[0118]
Thereafter, each gas is introduced from the source gas cylinders (3221 to 226) by opening the source gas cylinder valves (3231 to 236), and each gas pressure is adjusted to 0.2 MPa by the pressure regulators (3261 to 266). Next, the gas inflow valves (3241 to 246) are gradually opened to introduce each gas into the mass flow controllers (3211 to 216).
[0119]
After the preparation for film formation is completed as described above, each layer is formed in the following procedure.
[0120]
When the cylindrical conductive substrate (3112) reaches a predetermined temperature, necessary ones of the gas outflow valves (3251 to 256) and the auxiliary valve (3260) are gradually opened, and a predetermined amount is opened from the gas cylinder (3221 to 2266). The gas is introduced into the reaction vessel (3111) via the gas introduction pipe (3114).
[0121]
Next, each source gas is adjusted by the mass flow controllers (3211 to 216) so as to have a predetermined flow rate. At that time, the pressure in the reaction vessel (3111) was 1 × 103
The opening of the main exhaust valve (3118) is adjusted while watching the vacuum gauge (3119) so that the predetermined pressure is Pa or less. When the internal pressure is stabilized, an RF power source (not shown) having a frequency of 13.56 MHz is set to a desired power, and RF power is introduced into the reaction vessel (3111) through the high-frequency matching box (3115) to generate glow discharge. Let it. The source gas introduced into the reaction vessel is decomposed by the discharge energy, and a deposition layer containing silicon as a main component is formed on the cylindrical conductive substrate (3112).
[0122]
After the formation of the desired film thickness, the supply of the RF power is stopped, the outflow valve is closed to stop the gas from flowing into the reaction vessel, and the formation of the deposition layer is completed.
[0123]
By repeating the same operation a plurality of times, a light receiving layer having a desired multilayer structure is formed. When forming each layer, it goes without saying that all the gas outflow valves other than the necessary gas are closed, and each gas is supplied from the gas outflow valves (3251 to 256) in the reaction vessel (3111). To avoid remaining in the piping to the reaction vessel (3111), the gas outflow valves (3251 to 256) are closed, the auxiliary valve (3260) is opened, and the main exhaust valve (3118) is fully opened. Is once evacuated to a high vacuum if necessary.
[0124]
It is also effective to rotate the cylindrical conductive substrate (3112) at a predetermined speed by a driving device (not shown) during the layer formation in order to achieve uniform film formation.
[0125]
Further, it goes without saying that the above-mentioned gas types and valve operations are changed according to the production conditions of each layer.
[0126]
The heating method of the conductive substrate may be any heating element having a vacuum specification, and more specifically, an electric resistance heating element such as a wound heater of a sheath heater, a plate heater, a ceramic heater, a halogen lamp, an infrared lamp, and the like. Heat-emitting lamp heating element, a heating element using a liquid, a gas or the like as a heating medium and a heat exchange means. As the surface material of the heating means, metals such as stainless steel, nickel, aluminum, and copper, ceramics, heat-resistant polymer resins, and the like can be used.
[0127]
In addition, a method is used in which a heating-only container is provided in addition to the reaction container, and after heating, the conductive substrate is transferred into the reaction container in a vacuum.
[0128]
The electrophotographic photosensitive member manufactured by the above method can be controlled to a surface roughness suitable for the present invention by appropriately selecting the manufacturing conditions.
[0129]
For example, in order to control the surface roughness of the photoreceptor, it is effective to adjust parameters such as high-frequency power and power frequency, gas flow rate, pressure, substrate temperature, and film thickness. It is also effective to make the high-frequency power pulse-fluctuate.
[0130]
In general, the conditions for forming the surface of the deposited layer having a large surface roughness Ra are as follows: (1) The precursor for forming the layer reaching the growth surface of the deposited layer does not sufficiently diffuse on the surface, or the amount of the precursor reached If the time required for surface diffusion is not sufficient, (2) a deposited layer is formed under conditions in which the gas phase polymerization reaction is likely to occur, and the deposited layer is formed while taking in the polymer generated in the gas phase. And the like. Specifically, increasing the high-frequency power, increasing the power frequency, increasing the gas flow rate, increasing the pressure, decreasing the substrate temperature, increasing the film thickness, etc. increase the surface roughness Ra. Is effective in
[0131]
However, under such manufacturing conditions, the quality of the deposited layer may be degraded, and it is essential to carefully adjust each parameter of the manufacturing conditions so as not to lower the quality of the deposited layer as much as possible.
[0132]
In view of the effect, it is preferable to adopt a manufacturing condition for forming a photoconductor having a large surface roughness Ra in a photoconductive layer occupying most of the photoconductor film thickness. A condition for controlling the surface roughness Ra only in a blocking layer or a surface protective layer having little effect on the surface roughness may be adopted.
[0133]
Further, as a result of intensive studies by the present inventors, in order to control the surface roughness Ra of the photoconductor over a wide range, the power frequency of the high-frequency power for generating glow discharge is set in the VHF band (50 to 450 MHz). ) Has been found to be particularly effective.
[0134]
FIG. 4 shows an electrophotographic photosensitive member manufacturing apparatus using high frequency power in the VHF band. This manufacturing apparatus includes at least a reaction vessel 402 capable of containing a cylindrical substrate 401 and capable of being depressurized, a source gas introduction pipe 417 for supplying a source gas into the reaction vessel 402, and an electric power for decomposing the source gas. Deposition device 400 comprising a cathode 414 to be turned on, a source gas supply device 404 for supplying a source gas into the reaction vessel 402, an exhaust system 405 for exhausting the interior of the reaction vessel 402, and a power supply device 406 for supplying power to the cathode 414 Consists of
[0135]
First, the cylindrical substrate 401 is set in the reaction vessel 402, the inside of the reaction vessel 402 is evacuated by the exhaust pump 407 through the exhaust port 419, and after evacuation to a desired degree of vacuum is completed, an inert gas such as He gas is used. Gas or Ar gas is supplied into the reaction vessel 402 at a predetermined flow rate by a mass flow controller in the source gas supply device 404. Then, the pressure inside the reaction vessel 402 is controlled to a desired pressure by adjusting the exhaust speed of the exhaust pump 407. After the internal pressure of the reaction vessel 402 is set to a desired pressure, the cylindrical substrate 401 is heated to a desired temperature by the substrate heating heater 403. During the formation of the deposited layer, the temperature is maintained at a desired temperature required for forming the deposited layer.
[0136]
After the heating step is completed according to the above procedure, a deposited layer forming step is subsequently performed. After the inert gas in the reaction vessel 402 is exhausted by the exhaust pump 407, the exhaust valve 408 is closed, the main exhaust valve 409 is opened, the throttle valve 410 is fully opened, and the oil diffusion pump 411 and the rotary pump 412 react. The inside of the container 402 is evacuated to a degree of vacuum of, for example, 1 × 10 −3 Pa. Subsequently, each raw material gas is supplied into the reaction vessel 402 at a predetermined flow rate by a mass flow controller installed in each supply pipe by the raw material gas supply device 404. The internal pressure of the reaction vessel 402 is controlled to a desired pressure by adjusting the opening of the throttle valve 410 and adjusting the exhaust speed.
[0137]
When the internal pressure of the reaction vessel 402 is stabilized, power is supplied from the high-frequency power source 413 to the cathode 414 via the matching box 415 to generate a glow discharge in the reaction vessel 402. The source gas introduced into the reaction vessel 402 is decomposed by this discharge energy, and a predetermined deposition layer is formed on the cylindrical substrate 401. In order to improve the uniformity of the deposited layer in the circumferential direction of the substrate, it is effective to rotate the substrate 401 at a predetermined speed by the motor 416 via the driving unit 418 during the formation of the deposited layer. -It is possible to easily reduce the unevenness in the circumferential direction of the Si photoreceptor to an allowable range. Thus, when the deposited layer reaches a desired film thickness, the supply of power applied to the cathode 414 is stopped, and the supply of the source gas from the source gas supply device 404 is stopped, thereby completing the formation of the deposited layer.
[0138]
By repeatedly performing the same operation a plurality of times, a deposited layer having a multilayer structure can be formed.
[0139]
4. Developer
The developer is classified into a two-component developer composed of colored particles (toner) contributing to development and a carrier material, and a one-component developer having no carrier material. Further, the toner is classified into a magnetic toner containing magnetic particles and a non-magnetic toner not containing magnetic particles. Various development methods, such as monochrome and color, have been devised or adopted, such as one-component development and two-component brush development, depending on the needs.In general, the two-component brush development is superior to the one-component development in image reproduction characteristics. It is said that there is.
[0140]
In an electrophotographic apparatus using a digital image signal, a latent image is formed by collecting dots of a constant potential, and a solid portion, a halftone portion, and a line portion are expressed by changing dot density.
[0141]
However, when the toner particles do not accurately adhere to the dots and the toner particles protrude from the dots, the problem is that the gradation of the toner image corresponding to the dot density ratio of the black portion and the white portion of the digital latent image cannot be obtained. There are points. Further, when the resolution is improved by reducing the dot size in order to improve the image quality, the reproducibility of the latent image formed from minute dots becomes more difficult, and the resolution and especially the gradation of the highlight part are increased. The image tends to be poor in quality and lacks in sharpness. In order to cope with such high image quality, there is a strong demand that the latent image can be reproduced more accurately by reducing the particle size of the toner and improving the transfer efficiency.
[0142]
Further, in the transfer configuration using the above-mentioned intermediate transfer member, it is necessary to transfer the developed color image of the toner from the photoreceptor to the intermediate transfer member once, and then to transfer the developed color image from the intermediate transfer member onto the transfer material again. It is necessary to increase the transfer efficiency more than before. If the transfer efficiency is not sufficient, image reproducibility and color reproducibility are reduced, making it difficult to cope with high image quality. In addition, a load on a main body such as a cleaner system is increased due to an increase in transfer residual toner. In addition, the amount of toner used per sheet increases, which causes the running cost to increase.
[0143]
[Example]
Hereinafter, the present invention and the effects of the present invention will be described more specifically with reference to examples. The following examples are examples of the best embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to these examples.
[0144]
Using an apparatus for manufacturing an electrophotographic photoreceptor by the RF-PCVD method shown in FIG. 3, on a mirror-finished aluminum cylinder (conductive substrate) having a diameter of 60 mm in accordance with the above procedure, under the manufacturing conditions shown in Table 1. 2B, a negatively charged electrophotographic photosensitive member including a lower charge injection blocking layer, a photoconductive layer including a first layer region and a second layer region, an upper charge injection blocking layer, and a surface layer. The body was made.
[0145]
“200 → 100” in the production conditions shown in Table 1 indicates that the gas flow rate is continuously changed from 200 ml / min (normal) to 100 ml / min (normal).
[0146]
[Table 1]
Further, in order to produce a photoreceptor having a desired surface roughness, a polishing treatment was carried out by a polishing apparatus using the above-mentioned polishing tape while appropriately changing the processing time.
[0147]
Four electrophotographic photoreceptors produced in this manner and having different surface roughness are installed on a Canon digital color copier CLC1000 modified machine (process speed 400 mm / sec / color 80-sheet machine) schematically shown in FIG. Then, color reproduction, color unevenness, fusion, and cleaning failure were evaluated.
[0148]
Here, the first to fourth image forming units Pa, Pb, Pc, and Pd in FIG. 1 form yellow, magenta, cyan, and black images, respectively.
[0149]
Table 2 also shows the surface roughness Ra of the black photoreceptor and the color photoreceptor in the range of 10 μm × 10 μm and the evaluation results at that time.
[0150]
Evaluation of color reproduction and color unevenness was performed by the following methods. First, after adjusting the main charger current so that the dark portion potential at the developing device position becomes a predetermined value, a predetermined white paper having a reflection density of 0.1 or less is used for the original, and the light portion potential at the developing device position is predetermined. The image exposure intensity was adjusted so as to obtain the value. Then, under these conditions, a halftone image of an achromatic (gray) region formed by mixing four colors was copied and formed. Further, the color data (lightness (L *) and chromaticity (a *, b *)) of the original image and the copied image were measured using X-Rite 404 manufactured by X-Rite, and based on the following equation. The color difference (ΔE) was determined.
[0151]
ΔE = {(L1 * -L2 *) 2+ (a1 * -a2 *) 2+ (b1 * -b2 *) 2} 1/2
(L1 *, a1 *, b1 *: color data of the original image)
(L2 *, a2 *, b2 *: color data of copied image)
The color reproduction was evaluated by the average value of the color difference (ΔE) of the entire image. The color unevenness was evaluated based on the difference between the maximum color difference and the minimum color difference over the entire area of the image. Therefore, the smaller the value, the better.
[0152]
The evaluation results of the color unevenness in Table 2 were evaluated by relative evaluation with respect to the evaluation results of Comparative Example 1 (comparative reference) in which the black photoconductor and the color photoconductor had the same surface roughness Ra. The case where the average value of the color difference (ΔE) and the value of the difference between the maximum color difference and the minimum color difference were 120% or more and deteriorated with respect to the comparison standard, and the case where the value was 90% or more and less than 120% and were equivalent to the comparison standard 、, a case where a result better than the comparison standard was obtained at 50% or more and less than 90%, and ○ a case where a result very good than the comparison standard was obtained at 50% or less.
[0153]
Evaluation of fusion was performed by the following method. Similarly, the main charger current and the image exposure intensity are adjusted, and then the printing rate is reduced to 3%, which is a test pattern lower than usual, and 500,000 sheets of paper are passed through, and solid white and solid black images are periodically output. Then, it was examined whether or not an image defect caused by toner fusion was observed on the image.
[0154]
The results of the evaluation of fusion in Table 2 are as follows: x when toner fusion occurred and there was a practical problem; x when toner fusion occurred but disappeared immediately without any practical problem; When no occurrence occurred, it was evaluated as ○.
[0155]
The cleaning failure was performed by the following method. Similarly, the main charger current and the image exposure intensity are adjusted, and then the printing rate is reduced to 3%, which is a test pattern lower than usual, and 500,000 sheets of paper are passed through, and solid white and solid black images are periodically output. Then, it was examined whether or not an image defect due to poor cleaning was recognized on the image.
[0156]
The evaluation of the cleaning failure in Table 2 was as follows: x when the cleaning failure occurred and there was a problem in practical use; x when the cleaning failure occurred but disappeared immediately and there was no practical problem; Was evaluated as ○.
[0157]
[Table 2]
In Examples 1 to 7, the surface roughness Ra of each photoconductor was set to be in a range of 10 nm or more and 80 nm or less, and the black surface photoconductor was set to have a surface roughness Ra larger than that of other color photoconductors. At the same time, color reproduction was improved, color unevenness was reduced, fusing was prevented, and cleaning failure was reduced, and a high quality image could be stably provided.
[0158]
Further, in Examples 1, 2, and 5, the surface roughness Ra of the photoconductor is in the range of 10 nm or more and 50 nm or less, so that color reproduction and color unevenness are more remarkably improved than in Examples 3 and 4. -At the same time, prevention of fusion and reduction of poor cleaning were achieved, and a high quality image could be stably provided.
[0159]
Further, in Examples 1 to 5 and Example 7, the color reproducibility is further remarkably improved than that of Example 6 by setting the surface roughness Ra of the photoreceptor for black color to be 10% or more larger than that of the photoreceptors for other colors. Improvement, reduction in color unevenness, prevention of fusion, and reduction in defective cleaning were achieved at the same time, and a high quality image could be stably provided.
[0160]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, in a tandem-type color electrophotographic apparatus equipped with an a-Si-based photoconductor, the surface roughness of the photoconductor provided in each image forming unit in a range of 10 μm × 10 μm is provided. The Ra is in a range of 10 nm or more and 80 nm or less, and by controlling at least one of the photoconductors to have a higher Ra than the other photoconductors, color unevenness is reduced, fusion is prevented, and cleaning failure is reduced. Can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a tandem type color electrophotographic apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a layer configuration of the electrophotographic photosensitive member according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a manufacturing apparatus of the electrophotographic photosensitive member according to the present invention using high-frequency power in an RF band.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a manufacturing apparatus of the electrophotographic photosensitive member according to the present invention using high-frequency power in a VHF band.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a polishing apparatus for a surface of an electrophotographic photosensitive member according to the present invention.
[Explanation of symbols]
100 color electrophotographic device
Pa to d Image forming units
P transfer material
101a-d electrophotographic photoreceptor
102a-d Primary charger
103a-d image exposure apparatus
104a-d developing unit
105a-d cleaner
106a-d transfer charger
107a-d Pre-exposure device
108 registration roller
109 fixing device
110 transport system
111 Intermediate transfer material
115 Intermediate transfer material cleaner
116 Transfer / separation charger
200 Electrophotographic photoreceptor
201 conductive substrate
202 light receiving layer
203 photoconductive layer
204 surface layer
205 Lower charge injection blocking layer
206 Upper charge injection blocking layer
210 free surface
211 First layer area
212 second layer area
3100 deposition equipment
3111 reaction vessel
3112 Cylindrical conductive substrate
3113 Heater for substrate heating
3114 Source gas inlet pipe
3115 Matching box
3116 Raw material gas piping
3117 Reaction vessel leak valve
3118 Main exhaust valve
3119 vacuum gauge
3200 Source gas supply device
3211-216 Mass flow controller
3221-226 Raw material gas cylinder
3231 to 2236 Raw material gas cylinder valve
3241-3246 Gas inflow valve
3251 to 256 Gas outflow valve
3260 auxiliary valve
3261-266 pressure regulator
400 deposition equipment
401 cylindrical conductive substrate
402 reaction vessel
403 Heater for substrate heating
404 Source gas supply device
405 exhaust system
406 power supply device
407 Exhaust pump
408 exhaust valve
409 Main exhaust valve
410 Throttle valve
411 Oil diffusion pump
412 Rotary pump
413 High frequency power source
414 cathode
415 Matching box
416 motor
417 Source gas inlet pipe
418 Driver
419 exhaust port
501 Electrophotographic photoreceptor
502 polishing tape
503 cylindrical conductive substrate
504 cradle
505 weight
506 Delivery motor
507 Weight
