JP3512607B2 - 感光体および画像形成装置 - Google Patents

感光体および画像形成装置

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JP3512607B2 JP26240197A JP26240197A JP3512607B2 JP 3512607 B2 JP3512607 B2 JP 3512607B2 JP 26240197 A JP26240197 A JP 26240197A JP 26240197 A JP26240197 A JP 26240197A JP 3512607 B2 JP3512607 B2 JP 3512607B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアモルファスシリコ
ンを感光層とした感光体、ならびに本発明の感光体を搭
載した画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アモルファスシリコン(以下、アモルフ
ァスシリコンをa−Siと略記する)を感光層とした感
光体が、すでに製品化されているが、このa−Si感光
体はアルミニウム金属からなるドラム状基板の外周面を
切削などによって鏡面仕上げをおこない、洗浄した後に
プラズマCVDもしくはPVDによりa−Si感光層を
10μm〜50μmの厚みで、あるいは100μm程度
にまで厚くして成膜形成したものである。
【0003】そして、上記アルミニウム金属基板に対
し、その成膜前に上記のような鏡面仕上げをおこなうこ
とで、成膜形成した感光層の表面をできるだけ滑らかに
して、欠陥数を極力抑え、これによって画像特性を向上
させている。
【0004】他方、レーザービームプリンター(LB
P)用のAl金属基板に対しては、外周面を積極的に粗
す技術が採用されている(特公平2−59981号およ
び特公平3−64062号参照)。すなわち、感光層に
入射されたレーザービームがAl金属基板上にて反射さ
れ、これによって図4に示すように木の節目の年輪のよ
うな縞が画像に現れ、このような画像干渉縞はハーフト
ーン画像において顕著であるが、そこで、Al金属基板
を意図的に粗くして、感光層に入射されたレーザービー
ムを基板上で乱反射させると、かかる画像干渉縞の発生
を防ぐことができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、LBP
用a−Si感光体において、Al金属基板の仕上げ加工
の際に切削等により規則的な凹凸を形成したものを用い
て、画像形成をおこなったところ、波打ち状の濃度ムラ
が発生する場合がある。すなわち、等間隔の縦、横、ま
たは斜めの微細なパターンのある画像原稿や、微細な格
子パターンのある画像原稿、ならびにドットパターンの
ある画像原稿を用いて、さらに縮小倍率複写すると、顕
著に波打ち状の濃度ムラが発生していた。ちなみに、図
5は微細格子パターンのある画像原稿を使用し、その縮
小倍率を50%にして複写した際に現れる波打ち状の濃
度ムラを示す。
【0006】このような波打ち状の濃度ムラはLBPに
限らず、ハロゲンランプやLED等を用いた画像形成装
置においても発生する現象であり、しかも、画像原稿を
縮小倍率するような複写において顕著な現象であって、
上述した画像干渉縞とは異なるメカニズムで発生してい
る。
【0007】本発明者は上記事情に鑑みて鋭意研究に努
めた結果、a−Si感光体において、Al金属基板に形
成する円周方向の溝の間隔と、その基板の粗さを規定す
ることで、かかる波打ち状の濃度ムラが発生しなくなる
ことを見出した。
【0008】したがって本発明は上記知見により完成さ
れたものであり、その目的は波打ち状の濃度ムラを解消
して、良好な画像形成を達成した感光体ならびに画像形
成装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の感光体は、アル
ミニウム金属からなるドラム状の基板上に平均間隔Sm
が20μm≦Sm≦120μmとなるように多数の溝を
円周方向に形成して、十点平均粗さRzが0.8μm≦
Rz≦2.5μmの凹凸状となし、この基板表面上に、
アモルファスシリコンから成り、平均粒径が10μm未
満のトナーが表面に付着される感光層を形成したことを
特徴とする。
【0010】また、本発明の画像形成装置は、本発明の
感光体と、その感光体の表面に電荷を付与する帯電手段
と、感光体の帯電領域に対して光照射する露光手段とか
らなり、これら帯電手段と露光手段とにより感光体の表
面に静電潜像を形成するとともに、その静電潜像に対応
したトナー像を感光体の表面に形成する現像手段と、ト
ナー像を被転写材に転写する転写手段と、転写後に感光
体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段と、転
写後に残余静電潜像を除去する除電手段とを配設したこ
とを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】感光体の構成 図1は発明の実施形態に係る感光体1の層構成であり、
Al金属からなるドラム状の導電性の基板2の上にa−
Siからなる感光層3を真空蒸着法、活性反応蒸着法、
イオンプレーテイング法、RFスパッタリング法、DC
スパッタリング法、RFマグネトロンスパッタリング
法、DCマグネトロンスパッタリング法、熱CVD法、
プラズマCVD法などで成膜形成している。この感光層
3は、たとえばキャリア注入阻止層4、光導電層5、表
面保護層6とを順次積層してなる。
【0012】また、本発明においては、ドラム状基板2
の外周面に切削バイトを当て、基板2を中心軸に対し回
転させるとともに、この切削バイトを中心軸方向に移動
させることで、上記基板2の外周面に多数の溝が円周方
向に形成される。
【0013】そして、切削バイトの刃先先端形状や刃先
材質を変えることで、図2に示すような所要の断面形状
となる。同図aは先端角度が鋭利な天然ダイヤモンドバ
イトで切削した場合、同図bは先端がR形状の天然ダイ
ヤモンドバイトで切削した場合、また、同図cは先端が
R形状の焼結ダイヤモンドバイトで切削した場合であ
る。そして、切削にあたってバリやビビリマークが発生
すると、それらが成膜形成後に欠陥となるので、その防
止に切削回転数、切削ピッチ、切削バイト取り付け角、
切削バイト取り付け高さ等の切削条件を調整する。
【0014】さらに、この基板2には平均間隔Sm(J
ISB0601)が20μm≦Sm≦120μm、好適
には50μm≦Sm≦90μmとなるように多数の溝を
円周方向に形成している。そして、その基板表面の十点
平均粗さRz(JISB0601)を0.8μm≦Rz
≦2.5μm、好適には1.5μm≦Rz≦1.9μm
の凹凸状にしている。
【0015】上記平均間隔Smが20μm未満あるいは
120μmを越える場合にはバリやビビリマークが発生
しやすくなって、成膜形成後に欠陥が発生し、画像特性
が劣化し、また、所要とおりの表面粗さが得られない。
また、十点平均粗さRzが0.8μm未満では感光体表
面に残留トナ−が付着し、それが画像黒点として現れ、
画像特性が劣化し、2.5μmを越える場合には波打ち
状の濃度ムラが発生し、とくに径の大きな感光体で顕著
に生じる。
【0016】このような平均間隔Smと十点平均粗さR
の各範囲は、たとえば切削回転数、切削ピッチ、切削バ
イト取り付け角、切削バイト取り付け高さ、切削バイト
刃先形状、切削バイト刃先材質によって決定されるが、
さらにさまざまな実験を繰り返すことで切削条件の最適
化を図っている。
【0017】かくして発明の感光体1によれば、平均間
隔Smと十点平均粗さRを本発明のように規定すること
で、プリンタもしくは複写機のいずれの装置に搭載して
も、波打ち状の濃度ムラが発生しない高画質画像が得ら
れた。とくに平均粒径10μm未満のトナーを用いた高
画質の画像形成装置において、それが顕著に解消され
た。
【0018】画像形成装置の構成 図3は本発明の感光体を搭載した複写機構成の画像形成
装置7であり、8は感光体であり、この感光体8の周面
に帯電手段であるコロナ帯電器9と、その帯電後に原稿
からの反射光を通すレンズやミラーを配設した露光手段
である露光器10と、トナー像を感光体8の表面に形成
するためのトナー11を備えた現像手段である現像機1
2と、そのトナー像を被転写材13に転写する転写手段
である転写器14と、その転写後に感光体表面の残留ト
ナーを除去するクリーニング手段15と、その転写後に
残余静電潜像を除去する除電手段16とを配設した構成
である。また、17は被転写材13に転写されたトナー
像を熱もしくは圧力により固着するための定着器であ
る。
【0019】このカールソン法は次の〜の各プロセ
スを繰り返し経る。 感光体8の周面をコロナ帯電器9により帯電する。 露光器10により画像を露光することにより、感光
体8の表面上に電位コントラストとしての静電潜像を形
成する。 この静電潜像を現像機12により現像する。この現
像により黒色のトナーが静電潜像との静電引力により感
光体表面に付着し、可視化する。 感光体表面のトナー像を紙などの被転写材13の裏
面よりトナーと逆極性の電界を加えて、静電転写し、こ
れにより、画像を被転写材13の上に得る。 感光体表面の残留トナーをクリーニング手段15に
より機械的に除去する。 感光体表面を強い光で全面露光し、除電手段16に
より残余の静電潜像を除去する。
【0020】なお、画像形成装置7は複写機の構成であ
るが、イメージスキャナー等で原稿データをとりこみ、
露光器10に代えてLEDヘッド等を用いて光照射すれ
ば、原稿複写機能を有するプリンタ構成の画像形成装置
となる。また、この画像形成装置7には通常の乾式現像
を用いているが、その他、湿式現像に使用される液体現
像剤にも適用される。
【0021】また、上記構成の画像形成装置7に対して
は、近年の電子写真技術の飛躍的に進歩にともなうカラ
ー化およびデジタル化の進展で、高解像度および階調再
現性が求められるが、さらにトナーにも平均粒径の微小
化が要求されている。すなわち、従来のトナーでは平均
粒径が20μm程度であり、これに対して現在では平均
粒径10μm未満のトナー、さらには平均粒径1μm程
度のトナーが使用されているが、このように小さな粒径
のトナーを使用しても本発明の画像形成装置では波打ち
状の濃度ムラが発生しない高画質の画像が得られる。
【0022】かくして本発明の画像形成装置7によれ
ば、高画質画像を得るために平均粒径10μm未満のト
ナーを使用し、画像の解像度を向上させ、そして、等間
隔の縦、横または斜めの微細なパターンの画像原稿や微
細な格子パターンの画像原稿およびドットパターンの画
像原稿を縮小倍率複写しても、波打ち状の濃度ムラが発
生しない高画質の画像が得られる。
【0023】
【実施例】純度99.9%のAlからなる円筒状の基板
を用意し、あらかじめ外周面を粗切削した。ついで、そ
の面を刃先先端形状の異なる各種天然ダイヤモンドバイ
トおよび焼結ダイヤモンドバイトを用いて切削をおこな
い、これによって基板の円周方向に多数の溝状凹凸を形
成した。この溝状凹凸の形状、表面粗さ、ピッチを変化
させるために切削回転数、切削ピッチ、切削バイト取り
付け角、切削バイト取り付け高さ、切削バイト刃先形
状、切削バイト刃先材質等を適宜変えた。
【0024】つぎに切削によって付着した切削油や切削
屑等を除去するために洗浄し、表1に示すとおり試料A
〜Kを作製した。
【0025】
【表1】
【0026】同表中、切削バイト刃先形状は切削バイト
刃先のすくい面の形状であって、「フラット」の切削バ
イト刃先を使用すると平滑性の高い平坦な加工面とな
り、「三角形状」の切削バイト刃先を使用すると三角波
状の断面形状となり、「R形状」の切削バイト刃先を使
用すると連続した凹面状の断面形状となる。また、切削
バイト刃先材質として天然ダイヤモンドもしくは焼結ダ
イヤモンドがあるが、焼結ダイヤモンドを用いると凹凸
状のなかにさらに小さい凹凸が多数存在するノコギリ波
状の断面形状となる。
【0027】したがって、試料Aは平坦な断面、試料
B、E、F、Gは三角波状の断面、試料C、H、Iは連
続した凹面状の断面、試料D、J、Kはノコギリ波状の
断面となる。
【0028】これら各試料A〜Kに対し、さらにJIS
規格にもとづいて十点平均粗さRzおよび平均間隔Sm
を測定したところ、表1に示す結果が得られた。なお、
その測定には仕上げ加工後の基板表面を東京精密(株)
製の表面粗さ計を用いた。
【0029】つぎに試料A〜Kの各基板上に、それぞれ
プラズマCVD法によって感光層3を成膜形成した。こ
の感光層3は、ホウ素1500ppm、酸素1.0%、
窒素0.7%含むa−Siのキャリア注入阻止層4、ホ
ウ素0.5ppm含むa−Siの光導電層5、a−Si
Cの表面保護層6とを順次積層してなる。
【0030】このプラズマCVD法においては、出発原
料ガスとしてシランガス、メタンガス、水素ガス、ジボ
ランガス、酸化窒素ガスを用いて、各層の成膜形成に応
じて各種ガスを適宜反応容器内に導入し、つづけて高電
圧でもってプラズマを発生させることで、各層を順次設
け、a−Si感光体である試料A〜Kを作製した。
【0031】しかる後に これらa−Si感光体をそれ
ぞれ前記画像形成装置7(乾式現象:トナー平均粒径8
μm)に搭載し、カールソン法で画像形成してランニン
グテストをおこない、画像特性を評価したところ表2に
示す結果が得られた。
【0032】
【表2】
【0033】画像特性の評価は拡大ルーペを用いてA3
サイズの白地画像全面にわたって目視し、画像の黒点の
有無を確認した。さらに微細な罫線パターン画像原稿、
格子パターン画像原稿およびドットパターン画像原稿を
縮小倍率70%、50%、25%にてそれぞれ複写し、
波打ち状の濃度ムラの発生の有無を確認した。
【0034】表2の結果から明らかなとおり、本発明の
各試料F、G、H、I、J、Kは画像黒点が発生しな
く、波打ち状の濃度ムラもない高画質の画像が得られ
た。しかし、試料Aは少数にせよ画像黒点が発生し、画
像特性を劣化していた。この画像黒点は画像形成装置の
ランニングにより感光体表面にトナーが付着して発生し
たものである。また、試料B、C、Dでは微細パターン
画像原稿の縮小倍率複写時に波打ち状の濃度ムラが発生
した。試料Eについては基板外周面の仕上げ切削時にバ
リが発生し、感光層形成後の感光層に突起状の欠陥とな
り、それが画像黒点として現れていた。
【0035】
【発明の効果】以上のとおり、本発明の感光体ならびに
画像形成装置によれば、a−Si感光層の被膜用基板に
平均間隔Smが20μm≦Sm≦120μmとなるよう
に多数の溝を円周方向に形成して、その表面を十点平均
粗さRzが0.8μm≦Rz≦2.5μmの凹凸状にな
したことで、複写機やLBPなどの画像形成装置におい
て発生していた波打ちの濃度ムラが解消され、優れた画
像が得られた。
【0036】また、本発明の画像形成装置においては、
高画質画像を得るために平均粒径10μm未満のトナー
を使用し、画像の解像度を向上させ、さらに等間隔の
縦、横または斜めの微細なパターンの画像原稿や微細な
格子パターンの画像原稿およびドットパターンの画像原
稿を縮小倍率複写しても、波打ち状の濃度ムラが発生し
ない高画質の画像が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】発明の実施形態に係る感光体の層構成を示す断
面図である。
【図2】a、b、cはそれぞれ基板の拡大断面図であ
る。
【図3】本発明の画像形成装置の概略図である。
【図4】画像干渉縞の状態図である。
【図5】波打ち状の濃度ムラが発生した画像の状態図で
ある。
【符号の説明】
1、8 感光体 2 基板 3 感光層 5 光導電層 6 表面保護層 7 画像形成装置 9 コロナ帯電器 10 露光器 11 トナー 12 現像機 13 被転写材 14 転写器 15 クリーニング手段 16 除電手段
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−99757(JP,A) 特開 昭60−225854(JP,A) 特開 昭60−79360(JP,A) 特開 平8−320586(JP,A) 特開 平8−248660(JP,A) 特開 平7−28332(JP,A) 特開 平6−337533(JP,A) 特開 平6−35216(JP,A) 特開 平2−210358(JP,A) 特開 平2−103556(JP,A) 特開 平2−59981(JP,A) 特開 平1−316752(JP,A) 特開 平1−291257(JP,A) 特開 平9−6055(JP,A) 特開 平5−6061(JP,A) 特開 平5−150589(JP,A) 特開 平9−96918(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 5/08 G03G 5/10 G03G 9/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルミニウム金属からなるドラム状の基板
    上に平均間隔Smが20μm≦Sm≦120μmとなる
    ように多数の溝を円周方向に形成して、十点平均粗さR
    zが0.8μm≦Rz≦2.5μmの凹凸状となし、こ
    の基板表面上にアモルファスシリコンから成り、平均
    粒径が10μm未満のトナーが表面に付着される感光層
    を形成した感光体。
  2. 【請求項2】請求項1の感光体と、該感光体の表面に電
    荷を付与する帯電手段と、感光体の帯電領域に対して光
    照射する露光手段とからなり、これら帯電手段と露光手
    段とにより感光体の表面に静電潜像を形成するととも
    に、該静電潜像に対応したトナー像を感光体の表面に形
    成する現像手段と、該トナー像を被転写材に転写する転
    写手段と、該転写後に感光体表面の残留トナーを除去す
    るクリーニング手段と、該転写後に残余静電潜像を除去
    する除電手段とを配設したことを特徴とする画像形成装
    置。
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