JP3322760B2 - 電子写真用感光体 - Google Patents

電子写真用感光体

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JP3322760B2 JP18367194A JP18367194A JP3322760B2 JP 3322760 B2 JP3322760 B2 JP 3322760B2 JP 18367194 A JP18367194 A JP 18367194A JP 18367194 A JP18367194 A JP 18367194A JP 3322760 B2 JP3322760 B2 JP 3322760B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば電子写真方式に
よって画像形成を行う電子写真装置に用いられ、感光体
層の上に表面保護層が形成された電子写真用感光体に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来から、静電複写機または印刷装置等
として、電子写真技術を用いた画像形成装置の開発が活
発に進められている。以下、静電複写機を例として説明
する。静電複写機は、感光体ドラムを備え、感光体ドラ
ム上に電荷を付与して所定の表面電位に帯電させた後、
所望の画像に対応した露光を行う。この露光は、プラテ
ンガラス上の原稿に、ハロゲンランプを用いた光源から
光を照射し、その反射光をミラーおよびレンズ等を備え
る光学系を介して前記感光ドラム表面に導くことにより
なされる。この露光により、感光体ドラム上に静電潜像
が形成される。静電潜像が形成された感光体ドラムに現
像剤を用いて現像することにより、感光体ドラム上にト
ナー像が形成される。このトナー像が記録紙に転写さ
れ、記録紙に画像が形成される。前記感光体ドラムは、
一例としてアルミニウム等の金属製の円筒体の表面にア
モルファスシリコン(a−Si)感光体層が形成され、
感光体層上に表面保護層が形成された構成である。
【0003】例として、特開昭62−189475号公
報に示される従来技術では、前記表面保護層が400n
m〜1000nmの膜厚の範囲で均一の膜厚となるよう
に感光体ドラムを製造している。また、現像剤中に研磨
剤を混入し、静電複写機のクリーニング装置としてクリ
ーニングブレードまたは弾性クリーニングローラを用い
ることにより、この表面保護層が電子写真工程の実行に
伴い、均一に研磨されるようにしている。表面保護層の
上記研磨は、電子写真工程の実行により発生したオゾン
生成物や転写紙粉等の異物が該表面保護層に付着した状
態が継続することを防止し、複写画像にボケを生じる事
態を防ぐ目的で行われる。
【0004】図5は、従来の感光体ドラム1の部分断面
図である。感光体ドラム1は導電性のドラム基体2の上
に感光体層3が形成され、感光体層3は表面保護層4で
被覆される。前述したように、現像剤中には研磨剤が含
有されており、前記弾性クリーニングローラ等が感光体
ドラム1の表面を擦って現像剤を感光体ドラム1から除
去する際に、表面保護層4を均一に研磨する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図6は、波
長と透過率との関係である分光透過率の一例を示す図で
ある。この図における曲線は、短波長側になる程に周期
が短くなり、また、表面保護層が厚くなる程に長波長側
にシフトするという特徴がある。このような特徴を有す
る分光透過率と、現状の感光体に用いられている照射光
の波状をした露光量分布とを積算することにより、波長
と露光感度との関係が決定される。
【0006】上述した図5に示した従来技術において
は、感光体ドラム1の表面保護層4の膜厚が400nm
〜1000nmの範囲で均一に形成され、また、使用時
間の経過に伴って表面保護層4が均一に研磨される。
【0007】図7は、この従来技術における表面保護層
4の膜厚と露光感度との関係を示すグラフである。図7
より理解されるように、表面保護層4の膜厚が使用時間
の経過に伴って次第に減少すると、露光感度が増減する
こととなる。このように露光感度が使用時間の経過に伴
って変動すると、画像濃度の変動或いはカブリなど、表
示品位を低下させる事態が発生するという問題点を有し
ており、安定した画像品質を得ることが困難である。
【0008】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、使用時間の経過に伴う感
光体部材の表面保護層の膜厚減少による画像品質の低下
を防止し、画像品質を均一にすることができる電子写真
用感光体を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の電子写真用感光
体は、感光体層上に表面保護層が設けられ、該表面保護
層が研磨されていく電子写真用感光体であって、該表面
保護層が、その膜厚の初期値を400〜1000nmの
範囲とし、かつ、外表面側の中心線平均粗さ(Ra)の
初期値を、該表面保護層の所定研磨量のときにおける中
心線平均粗さ(Ra)が0.025μm以上となるよう
形成されているので、そのことによって上記目的を達成
することができる。
【0010】
【作用】本発明の電子写真用感光体は、表面保護層がそ
の膜厚の初期値を400〜1000nmの範囲とし、か
つ、外表面側の中心線平均粗さ(Ra)の初期値を、該
表面保護層の所定研磨量のときにおける中心線平均粗さ
(Ra)が0.025μm以上となるよう形成されてい
る。このため、弾性クリーニングローラ等により表面保
護層が研磨されても、所定研磨量に達するまでは表面保
護層の膜厚としては50nm以上のバラツキで不均一に
なる。よって、例えば図6に示した曲線の表面保護層膜
厚変化に伴うシフトが生じない部分に対し、その近傍に
おいてシフトが生じると、シフトの生じた部分に関する
曲線の山(または谷)と、生じない部分に関する曲線の
谷(または山)とが重なり、また、このように曲線の山
と谷とが重なるようになる部分が微小領域で混在するた
め、前記曲線が全体的に平均化される。その結果、表面
保護層が研磨により厚み変化を生じても、膜厚の不均一
な表面保護層の存在により露光感度が一定とされる。
【0011】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。
【0012】図1は、本発明にかかる電子写真用感光体
の一例としての感光体ドラムを用いた静電複写機11を
示す模式図である。この静電複写機11は、表面に表面
保護膜が被覆された感光体層12を有する回転可能な感
光体ドラム13を備える。この感光体ドラム13の周り
には、感光体層12に所定量の電荷を一様に与えるため
の主帯電器14と、感光体層12を露光し、感光体層1
2上に静電潜像を形成するための光学装置15と、感光
体層12上の静電潜像を現像するための現像装置16
と、感光体層12に形成されているトナー像を記録紙1
7に転写する転写器18と、感光体ドラム13上に残留
したトナーを除去するクリーニングブレード或いは弾性
クリーニングローラを備えるクリーニング装置19と、
感光体ドラム13上に残留している電荷を除去して、感
光体ドラム13の表面電位を所定の均一な電位に設定す
るための除電ランプ20等とを備えている。
【0013】図2は、上記感光体ドラム13を、軸長方
向を紙面左右方向として示す断面図である。この感光体
ドラム13は、例としてアルミニウム等の導電性材料か
らなる、円筒形をしたドラム基体21を備える。ドラム
基体21としては、アルミニウム素管や該アルミニウム
素管をアルマイト処理したものが一般に使用されるが、
導電性樹脂や導電フィルム等の導電性を有する材料であ
ればよい。
【0014】上記ドラム基体21上には、例としてa−
Si:B:O:H層からなる阻止層22が形成され、こ
の阻止層22上には前記感光体層12と表面保護層23
とが形成されている。感光体層12は、例としてa−S
i:H:B膜からなり、表面は通常とおり平坦に形成さ
れている。その上に存在する表面保護層23は、例とし
てa−SiC:H層からなり、感光体層12側の表面は
感光体層12の表面形状に応じた形状となっており、反
対側の外表面ランダムな凹凸形状とされている。ま
た、表面保護層23の最も薄肉の部分での膜厚t(図2
参照)は、感光体ドラム13を静電複写機にセットする
前の初期値において400〜1000nmとなるように
している。表面保護層23の外表面の凹凸は、表面保護
層23の粗面化などにより形成される。上記表面保護層
23は、耐酸化性の点でSiCの形態としてある。
【0015】上記表面保護層23の表面の凹凸は、J
IS B 0601に基づく中心線平均粗さ(Ra)の
初期値を、例えば感光体層12を100万枚の複写に使
用して表面保護層23の研磨量が所定研磨量となったと
きのRaが0.025μm以上となるようにしている。
例えば、0.075μm程度としている上記Raに関
し、カットオフ値は0.08mm、測定長さは0.25
mmである。なお、前記所定研磨量としては、感光体ド
ラムの寿命などに基づいて定められる。但し、最終的な
使用限度ではなく、まだ使用が可能な途中の値である。
【0016】したがって、本実施例の感光体ドラム13
においては、表面保護層23の外表面が、前記所定研磨
量に達した状態におけるRaを0.025μm以上とし
て、凹凸に形成されているので、表面保護層23が研磨
により厚み変化が生じても、表面保護層の膜厚が不均一
となる。そのため、この膜厚の不均一な表面保護層23
の存在により、図6に示した曲線の表面保護層膜厚変化
に伴うシフトが生じない部分に対し、その近傍において
シフトが生じる。または、シフトが生じる部分に対し、
その近傍においてそれ以上のシフトが生じる。よって、
シフトの生じた部分(シフトの大きく生じた部分を含
む)に関する曲線の山(または谷)と、生じない部分
(シフトの小さく生じた部分を含む)に関する曲線の谷
(または山)とが重なる。また、このように曲線の山と
谷とが重なるようになる部分が微小領域で混在するた
め、前記曲線が全体的に平均化される。その結果、使用
時間の経過に伴って表面保護層の膜厚が変化しても露光
感度が一定とされる。
【0017】図3は、横軸に表面保護層平均膜厚[n
m]、縦軸に露光感度[V]をとり、表面保護層平均膜
厚と露光感度との関係を示す図である。上記表面保護層
平均膜厚とは、本実施例の場合は表面保護層において存
在する削られる部分の膜厚と削られない部分の膜厚との
平均をとった値を示す。この図より理解されるように、
前記tの初期値である550nmから、この場合の所定
研磨量である400nmに達するまでは表面保護層膜厚
が変化しても、露光感度が一定の状態に保たれる。
【0018】その結果、本発明による場合には、使用時
間経過に伴う表面保護層23の膜厚減少による画像品質
の低下を防止でき、画像品質を均一にすることができ
る。上記所定研磨量に達した後も同一の感光体ドラムを
使用した場合には、図3に示すように従来と同様に表面
保護層23の膜厚減少に伴って露光感度が増減し、画像
品質が均一にならない。なお、図3において、表面保護
層平均膜厚が400nm〜350nmの範囲がRaが0
以上、0.025μm以下の場合である。
【0019】表面保護層23の外表面における中心線平
均粗さ(Ra)を、所定研磨量に達した状態において
0.025μm以上とするのは以下の理由による。図7
より理解されるように感度変化の膜厚に対するサイクル
が0.05μmであるため、Raが0.025μm未満
では完全には感度を一定にできないからである。
【0020】なお、上記tを400〜1000nmに選
定するのは、以下の理由による。膜厚の初期値tが40
0nm未満であれば、露光感度の変化が大きく、画像品
質の低下が招来される。一方、初期値tが1000nm
を超えると、感光体ドラム13への露光時に於ける露光
感度が低下し、即ち、前記主帯電器14によって帯電さ
れた感光体ドラム13の表面の電位が、露光によっても
所定の電位に変化しないからである。
【0021】上記実施例では感光体層12の厚みが感光
体ドラム13の周面においてほぼ均一な状態で形成され
ている場合を説明しているが、本発明はこれに限らず、
図4に示すように軸長方向で感光体層12aの厚みが変
化している感光体ドラム13aにも適用できる。この場
合においても、研磨による表面保護層23の膜厚変化に
拘らず露光感度が一定となるので、感光体ドラム13a
の軸長方向の各部分においてほぼ同一の露光感度が得ら
れる。
【0022】上記説明では表面保護層23の外表面に凹
凸をランダムに形成しているが、本発明はこれに限ら
ず、円筒状をした表面保護層23の表面に凸部または凹
部を或る方向に規則性を持たせて形成してもよい。或
は、その表面保護層23の表面に無端状の凹溝(および
/または凸部)を軸長方向に並べて形成したり、軸長方
向または軸長方向から傾いた方向に長い凹溝(および/
または凸部)を周方向に並べて形成してもよい。このよ
うにしても、本発明の効果が得られることはもちろんで
ある。
【0023】表面保護層23の材料としては、上記説明
ではa−SiC:Hを使用しているが、本発明はこれに
限らず、感光体層がa−Siの場合にはa−Si:H、
a−SiN:H、a−SiCN:H、a−SiCO:
H、a−C:H、a−C:H:F等の非晶質系の材料を
使用できる。また、感光体層が有機感光体からなる場合
には、種々の樹脂が使用できる。その樹脂としては、例
えばスチレン系重合体、アクリル系重合体、スチレン−
アクリル系重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポ
リプロピレン、アイオノマー等のオレフィン系重合体、
ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポ
リエステル、アルキッド樹脂、ポリアミド、ポリウレタ
ン、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリアリレー
ト、ポリスルホン、ジアリルフタレート樹脂、シリコー
ン樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリ
エーテル樹脂、フェノール樹脂や、エポキシアクリレー
ト等の光硬化型樹脂等、各種の重合体が例示できる。こ
れらの樹脂は、一種または二種以上を混合して用いるこ
ともできる。特に、これらの樹脂のうち、ポリウレタ
ン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂等が好ましい。
【0024】また、上記感光体層としては、上述したa
−Si:H:Bに限らず、HやBの添加のないa−S
i、単層または積層感光体、その他、CdS、ZnO、
セレン系などの無機感光体などを使用できる。
【0025】上記説明ではドラム状の基体上に感光体層
を形成したものを感光体部材として用いているが、本発
明はこれに限らず、シート状の基体上に感光体層を形成
したものを用いる場合にも同様にして適用できる。
【0026】上記説明では本発明の電子写真用感光体を
静電複写機に適用した例を述べているが、本発明はこれ
に限らず、電子写真方式によって画像形成を行う電子写
真装置一般に適用できる。
【0027】
【発明の効果】以上詳述したように本発明による場合に
は、表面保護層がその膜厚の初期値を400〜1000
nmの範囲とし、かつ、外表面側の中心線平均粗さ(R
a)の初期値を、該表面保護層の所定研磨量のときにお
ける中心線平均粗さ(Ra)が0.025μm以上とな
るよう形成されているため、表面保護層が研磨されて
も、所定研磨量に達するまでは表面保護層の膜厚として
は不均一になる。よって、表面保護層が研磨により厚み
変化を生じても、膜厚の不均一な表面保護層の存在によ
り露光感度が一定とされる。その結果、使用時間経過に
よっても画像品質を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電子写真用感光体を適用した静電複写
機11を示す模式図である。
【図2】本発明の電子写真用感光体(感光体ドラム1
3)を示す断面図である。
【図3】本発明の電子写真用感光体(感光体ドラム1
3)における表面保護層平均膜厚と露光感度との関係を
示す図である。
【図4】本発明の他の実施例に係る電子写真用感光体
(感光体ドラム13a)を示す断面図である。
【図5】従来の感光体ドラムを示す部分断面図である。
【図6】波長と透過率との関係である分光透過率の一例
を示す図である。
【図7】従来の感光体ドラムにおける表面保護層膜厚と
露光感度との関係を示す図である。
【符号の説明】
11 静電複写機 12 感光体層 12a 感光体層 13 感光体ドラム 13a 感光体ドラム 14 主帯電器 16 現像装置 19 クリーニング装置 20 除電ランプ 21 ドラム基体 22 阻止層 23 表面保護層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−189475(JP,A) 特開 平2−103555(JP,A) 特開 平2−77753(JP,A) 特開 平2−154274(JP,A) 特開 昭61−219961(JP,A) 特開 昭63−78153(JP,A) 特開 平1−121859(JP,A) 特開 昭62−123473(JP,A) 特開 平2−214868(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 5/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 感光体層上に表面保護層が設けられ、該
    表面保護層が研磨されていく電子写真用感光体であっ
    て、 該表面保護層が、その膜厚の初期値を400〜1000
    nmの範囲とし、かつ、外表面側の中心線平均粗さ(R
    a)の初期値を、該表面保護層の所定研磨量のときにお
    ける中心線平均粗さ(Ra)が0.025μm以上とな
    るよう形成されている電子写真用感光体。
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