JP3571901B2 - 画像形成方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体である感光体の表面を帯電し、その帯電面に可視光や、ライン走査レーザ光によって、画像情報の書込をして画像形成を実行するものであり、感光体の表面電位を測定する電位測定手段を有する電子写真式の画像形成方法および装置に関する。より詳しくは、電位測定手段を用いて感光体表面の電位分布を測定し、該電位分布により各工程の制御を行い、温湿度変化等の環境変動に対しても良好な画質を極めて長期にわたって安定して供給する電子写真式の画像形成方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在の電子写真式の画像形成装置は、複写機だけでなく、近年需要の伸びの著しいコンピュータ等の出力手段であるコンピュータ、ワードプロセッサの出力手段としてのプリンタを加え、広く利用されている。その使用環境も多岐にわたり、たとえば環境変動による出力画像の濃度の変動を防止する手段など、様々な画像を安定化する手段がとられている。特に、こうしたプリンタは、従来のオフィスユースのみならず、パーソナルユースが増大したため、低コスト、メンテナンスフリーといった経済性が重視される。
【０００３】
電子写真方式における出力画像は、電子写真各工程、すなわち書き込み情報の鮮鋭さ、感光体表面に形成される静電潜像の鮮鋭さ、感光体表面に形成される着色微粒子（以下、トナーという）像の鮮鋭さ、転写紙に転写された後のトナー像の鮮鋭さ、トナー定着後の像の鮮鋭さによって画質が大きく左右される。このため、より高画質な画像を得るためには、各工程の鮮鋭さを向上させる必要がある。
【０００４】
図５３は、周知の電子写真装置の概略図である。現在、該静電潜像を制御する方法として、内部に電位センサを有し、マクロな範囲で行った感光体表面の電位の測定結果から、帯電工程や露光工程を制御する装置や方法がある。
【０００５】
この電子写真装置の構造について説明する。６０１は電位センサであり、６０２は支持体である。６０３は、感光体ドラムである。この感光体ドラム６０３は、導電性基板６０４と、電位変化を伴う表面６０５とからなる。この感光体６０３の表面６０５は、帯電器６０６により帯電され、画像信号付与手段６０７からの照射光により静電潜像が形成される。この感光体６０３の表面６０５の電位分布は電位センサ６０１により測定される。そして、現像器６０８により現像され、転写帯電器６１０ａにおいて転写紙給紙系６０９からレジストローラ６１４を介して搬送された転写紙にトナーを転写する。転写後の転写紙は、分離帯電器６１０ｂにより分離され転写紙搬送系６１１を通って定着装置６１５に至り、定着されて機外に排出される。一方、転写後の感光体６０３の表面６０５に残留したトナーは、クリーニングユニット６１２のクリーニングブレード６１６によってかき落とされた後、残留する静電潜像は除電光源６１３によって消去され、これにより１工程が終了する。
【０００６】
ここで、上記電子写真装置等において、電位センサを用いた感光体表面の電位の測定について説明する。まず、画像信号の露光を照射しない状態で帯電工程を制御し、暗状態の感光体表面の電位Ｖｄａｒｋを規定値に設定する。これにより、その時点での基準の帯電条件、すなわち印加電流値又は印加電圧値が決定する。次に、１点ないしは複数の光量で画像信号の露光を照射し、各々の状態での感光体表面電位を測定する。
【０００７】
これにより得られた露光光量と感光体表面電位との相関から、露光時の感光体表面電位Ｖ１が規定値になるように、その時点での基準光量を決定する。この電位測定および制御は、電子写真装置の立ち上げ時、その他必要に応じて行われる。この方式により、Ｖｄａｒｋ、Ｖ１が一定に保たれ、画像濃度の変動がない、安定した画像を得られる。
【０００８】
一方、上記のプリンタ等においても、文字だけでなく写真等を出力する機会が急増しており、電子写真の安定化に加え、微小ドットや細線の再現性向上等といった、さらなる高画質化に対する要求が高まっている。
【０００９】
このような高画質化のために、感光体表面の微小範囲での静電潜像を制御する必要があり、そのためには微細な静電潜像の形状について知ることが極めて重要である。
【００１０】
しかし、感光体表面に形成された静電潜像の鮮鋭さの善し悪しを判断することは、静電潜像であり直接観察できないこと、暗所で且つきわめて短時間しか持続しないため観察手段が極めて限られる。このことから、従来においては、
１．なんらかの方法で潜像を可視化する手法
２．静電潜像を電子写真工程中に電位測定手段を用いて定量化する手法
といった手法が用いられる。
【００１１】
前者の手法１の例として、例えば、可視化手段としてトナーを用いて現像し、その画像を評価し、現像前の静電潜像を推測する方法等は、一般によく行われている。しかし、この方法では、現像工程後の画像を測定、分析する機構が必要になる。或いは、電子写真装置の利用者が画像評価を行う場合など、個々のばらつきが大きくなるなど、装置のコスト増加や良好な再現性の観点から適切ではない。また、評価用に転写材（コピー紙）、トナー等を必要とし、環境の点からも好ましくない。
【００１２】
後者の手法２の例として、感光体表面上の電位変化を電気的に評価する方法について、いくつか報告されている。例えば、特開平５−５０８７０８号に、検知電極を用いて表面電位の均一性を測定する方法が記載されている。この方法は、電位センサを測定表面の近傍に配置し、それらを相対的に移動させることによって、電位センサに測定表面の電位に変化による誘導電流を発生させ、これを解析することにより、表面電位の均一性を測定する方法である。電位センサは、エッジを有しており、測定表面の電位変化を検知電極のエッジで検出することを特徴としている。
【００１３】
また、電子写真学会誌第３０巻第２号（１９９１）、同第４号に開示されているものがある。この例では、バイアス印加による放電防止、放竜開始電圧の高いガス（ＳＦ６）による放電防止手段を用い、電位センサを測定表面の近傍３０μｍ程度まで近接配置し、それらを相対的に移動させることによって、電位センサに測定表面の電位変化による誘導電流を発生させ、これを解析することにより、潜像電位のエッジ部の勾配変化を測定する方法である。電位センサは、数十μｍ以下にするとともに、測定ギャップも数十μｍ以下にして検出することを特徴としている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
現在の電子写真、特にデジタル電子写真において、その解像度は６００ｄｐｉから１２００ｄｐｉが主力となり、これにより形成した潜像電位（以下、「デジタル潜像電位」と称する）、特に微小ドットや細線の再現性などの高画質化を、環境変動などに対しても極めて安定して確保し、明瞭な画像を安定して得ることが必要である。
【００１５】
上述の公知例のように、高画質な画像を得るためには、スポット径数十μｍ以下のレーザー露光、ＬＥＤアレイ等により形成したデジタル潜像電位の形状、特にデジタル静電潜像の非露光部と露光部の境界における電位変化の傾き（以下、「潜像の鋭さ」と称する）、および非露光部と露光部の電位差、即ち潜像の電気的深さ（以下、「潜像の深さ」と称する）を制御すること、また潜像の深さや鋭さに応じた画像形成手段の制御を行うことが必要である。
【００１６】
そのため、同様に潜像電位分布検出方法も、微小範囲におけるデジタル潜像電位の分布を高分解能で検出する必要があり、その制御構成が複雑化する。
【００１７】
また、例えば高湿度環境下での使用時に画像がぼやけた感じになる「（高湿）画像流れ」に関しても、ＯＰＣ等の比較的柔らかい感光体では、感光体を摺擦研磨して、一方、ａ−Ｓｉ系の高硬度な感光体では感光体を所定の温度に調節する機構を設けて対応する場合があるが、それぞれ長寿命化や小型化が困難であるなどの課題もあり、高精度に潜像を検出、制御する必要があり、電位制御にかかる時間が長くなり、非効率である。
【００１８】
また、上述のようなマクロなコントラストを制御する方式では、微視的には、潜像深さや潜像鋭さが、環境その他の要因により変動する場合がある。例えば上記のような「高湿画像流れ」の他、露光量が過大な場合には潜像が広がることにより微細ドット再現性が確保できなかったり、画像がぼやけた状態になる「画像流れ」という現象が起きる場合がある。
【００１９】
また、数十μｍの輻で変化するデジタル潜像電位を制御するためには、検出手段の分解能も数十μｍ以下まで向上させることが必要である。分解能は、電位センサの検出部分の面積を小さくすることによって、ある程度は改善することができる。しかし、検出部分の面積を小さくするにつれて、検出信号の出力も小さくなってしまい、Ｓ／Ｎ比の低下を招いてしまう。
【００２０】
また、検出信号の出力を大きくするためには、センサーとドラムの間隔を数十μｍまで近接させる必要、及びセンサとドラムの相対速度を高める必要があるが、従来のエッジ部を有するセンサ形状では、放電が発生してしまったり、測定電位分布が歪んでしまったりして困難である。また、その放電の回避のために放電開始電圧の高いガス（ＳＦ６ ）による放電防止手段を講ずることは装置が複雑化してしまうばかりか、センサ、感光体ドラムの相対速度を高めてゆくとガスのもれが帯電工程に悪影響を及ぼすといった弊害がある。
【００２１】
こうした状況からデジタル化が進展する現在、表面電位変化を、数十μｍオーダーの高分解能で測定を行うために、Ｓ／Ｎ比を確保しながら、分解能を上げる技術の確立が有効である。該測定法は小型簡易が好ましく、該測定結果により制御を行い、高画質な画像を安定して得られる電子写真装置、方法が切望されている。特に、レーザープリンタのように、実際に常用されている小型電子写真装置において、サービス間隔を拡大し得るシステムとしてきわめて有効である。
【００２２】
そこで、本発明の目的は、感光体表面における静電潜像の電位分布を高精度に測定し、長期にわたって安定して高画質な画像を得ることが可能な画像形成方法および装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、感光体上に形成された潜像の電位分布の変化を電位センサにより測定し、該測定の結果に基づいて、画像の形成に係る電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する画像形成方法であって、前記感光体の表面の電位分布の変化によって、前記電位センサの検出部に誘導電流を発生させる工程と、該発生した誘導電流を検出して解析を行う工程とを具え、前記電位センサとして、測定する電位分布の変化幅に相当する長さよりも小さな幅に形成され、棒状の導電体からなる検出部を有するセンサを用い、前記電位センサの検出部をその長手方向が前記感光体の表面の法線方向と平行となるように配置した状態で、当該電位センサの検出部に誘導電流を発生させ、該発生した誘導電流を検出して積分解析することにより電位分布の変化を測定し、該測定結果に基づいて、電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御することによって、画像形成方法を提供する。
【００２４】
ここで、前記棒状の電位センサの検出部を、径がｌ〜ｌ００μｍ、前記感光体の表面の法線方向の長さが０．５〜１０ｍｍとすることができる。
【００２５】
前記電位センサは、電気的にシールドされた部分を有することができる。
【００２６】
前記電位センサは、前記感光体の表面に近接する側の前記検出部の径が減少して形成することができる。
【００３２】
本発明は、感光体上に形成された潜像の電位分布の変化を電位センサにより測定し、該測定の結果に基づいて、画像の形成に係る電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する画像形成方法であって、前記感光体の表面の電位分布の変化によって、前記電位センサの検出部に誘導電流を発生させる工程と、該発生した誘導電流を検出して解析を行う工程とを具え、前記電位センサとして、測定する電位分布の変化幅に相当する長さよりも小さな幅に形成され、エッジを持たない検出端面が形成された検出部を有するセンサを用い、前記電位センサの検出端面を前記感光体の表面と対向配置した状態で、当該電位センサの検出部に誘導電流を発生させ、該発生した誘導電流を検出して積分解析することにより電位分布の変化を測定し、該測定結果に基づいて、電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御することによって、画像形成方法を提供する。
【００３３】
ここで、前記電位センサの検出部は、厚さが１〜１００μｍの導電性ワイヤーからなり、長さが０．２〜１０ｍｍであり、当該検出部をその長手方向が前記感光体の表面の法線方向と平行となるように配置することができる。
【００３４】
前記電位センサの検出部は、直線性および前記感光体の表面の法線方向との平行性を、前記ワイヤーの径の３００％以内とすることができる。
【００３５】
本発明は、感光体上に形成された潜像の電位分布の変化を測定し、該測定の結果に基づいて、画像の形成に係る電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する画像形成装置であって、測定する電位分布の変化幅に相当する長さよりも小さな幅に形成され、棒状の導電体からなる検出部を有する電位センサと、前記電位センサの検出部をその長手方向が前記感光体の表面の法線方向と平行となるように配置した状態で、前記感光体の表面の電位分布の変化により、当該電位センサの検出部に誘導電流を発生させる手段と、該発生した誘導電流を検出して積分解析することにより、前記感光体の表面の電位分布の変化を測定する手段と、該測定結果に基づいて、電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する手段と
を具えたことによって、画像形成装置を構成する。
【００３６】
ここで、前記棒状の電位センサの検出部は、径がｌ〜ｌ００μｍ、前記感光体の表面の法線方向の長さが０．５〜１０ｍｍとすることができる。
【００３７】
前記電位センサは、電気的にシールドされた部分を有することができる。
【００３８】
前記電位センサは、前記感光体の表面に近接する側の前記検出部の径を減少して形成することができる。
【００４４】
本発明は、感光体上に形成された潜像の電位分布の変化を測定し、該測定の結果に基づいて、画像の形成に係る電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する画像形成装置であって、測定する電位分布の変化幅に相当する長さよりも小さな幅に形成され、エッジを持たない検出端面が形成された検出部を有する電位センサと、前記電位センサの検出端面を前記感光体の表面と対向配置した状態で、当該電位センサの検出部に誘導電流を発生させる手段と、該発生した誘導電流を検出して積分解析することにより、前記感光体の表面の電位分布の変化を測定する手段と、該測定結果に基づいて、電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する手段とを具えることによって、画像形成装置を構成する。
【００４５】
ここで、前記電位センサの検出部は、厚さが１〜１００μｍの導電性ワイヤーからなり、長さが０．２〜１０ｍｍであり、当該検出部をその長手方向が前記感光体の表面の法線方向と平行となるように配置することができる。
【００４６】
前記電位センサの検出部は、直線性および前記感光体の表面の法線方向との平行性を、前記ワイヤーの径の３００％以内とすることができる。
【００４７】
また、上記構成に、以下の構成要件を付加することができる。
【００４８】
前記電位センサの前記検出部の幅は、デジタル潜像の電位変化の幅よりも小さくすることができる。
【００４９】
前記誘導電流の積分解析は、当該誘導電流の値を電位の傾きとし、当該誘導電流の時間積分値を電位の深さとして解析することができる。
【００５０】
前記電位センサと前記感光体との相対移動速度は、１０〜ｌ００００ｍｍ／ｓｅｃとすることができる。
【００５１】
前記電位センサと前記感光体との相対移動中において、前記電位センサと前記感光体の表面との距離を一定間隔に保持する機構を有することができる。
【００５２】
前記電位センサの前記検出部と前記感光体の表面との間隔は、１０〜３００μｍとすることができる。
【００５３】
前記電位センサの検出部は、タングステンの材質から構成することができる。
【００５４】
前記電位センサを複数個配置することができる。
【００５５】
前記電位分布の変化の測定結果により、少なくとも感光体の表面電位、および／または、現像手段のうちの１つ以上を制御する手段を有することができる。
【００５６】
前記感光体の表面電位の制御を行う手段は、前記感光体を帯電させる帯電手段、および／または、前記感光体の表面に画像信号に対応したビームを照射する画像信号付与手段とすることができる。
【００５７】
前記現像手段への制御は、現像バイアス、および／または、当該現像手段と前記感光体の表面との間の距離の制御とすることができる。
【００５８】
前記感光体の表面の電位密度は、４０〜４００（ｎＣ／ｃｍ２ ）とすることができる。
【００５９】
前記感光体は、少なくとも非晶質珪素を主原料とするアモルファスシリコン系の感光体とすることができる。
【００６０】
前記感光体は、少なくとも有機半導体（ＯＰＣ）から構成することができる。
【００６１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００６２】
まず、本発明の概略構成について説明する。
【００６３】
本発明は、少なくとも、感光体と、感光体を帯電させる帯電工程と、潜像を形成するための露光工程と、潜像を顕像化する現像工程と、電位センサとを有する電子写真装置において、感光体上に形成された潜像の電位分布の変化を電位センサにより測定し、その測定の結果に基づいて、画像の形成に係る電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御するものである。係る発明を達成するための手法として、本例では、以下の３つの実施形態を挙げる。
【００６４】
第１の実施の形態（以下、第１の手法という）として、前記感光体の表面の電位分布の変化によって、前記電位センサの検出部に誘導電流を発生させる工程と、該発生した誘導電流を検出して解析を行う工程とを具え、前記電位センサとして、測定する電位分布の変化の幅よりも小さな幅に形成され、棒状の導電体からなる検出部を有するセンサを用い、前記電位センサの検出部をその長手方向が前記感光体の表面の法線方向と平行となるように配置した状態で、当該電位センサの検出部に誘導電流を発生させ、該発生した誘導電流を検出して積分解析することにより電位分布の変化を測定し、該測定結果に基づいて、電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する。
【００６５】
第２の実施の形態（以下、第２の手法という）として、前記感光体の表面の電位分布の変化によって、前記電位センサの検出部に誘導電流を発生させる工程と、該発生した誘導電流を検出して解析を行う工程とを具え、前記電位センサとして、測定する電位分布の変化の幅よりも小さな幅に形成され、板状の導電体からなる検出部を有するセンサを用い、前記電位センサの検出部に誘導電流を発生させ、該発生した誘導電流を検出して積分解析することにより電位分布の変化を測定し、該測定結果に基づいて、電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する。
【００６６】
第３の実施の形態（以下、第３の手法という）として、前記感光体の表面の電位分布の変化によって、前記電位センサの検出部に誘導電流を発生させる工程と、該発生した誘導電流を検出して解析を行う工程とを具え、前記電位センサとして、測定する電位分布の変化の幅よりも小さな幅に形成され、エッジを持たない検出端面が形成された検出部を有するセンサを用い、前記電位センサの検出端面を前記感光体の表面と対向配置した状態で、当該電位センサの検出部に誘導電流を発生させ、該発生した誘導電流を検出して積分解析することにより電位分布の変化を測定し、該測定結果に基づいて、電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する。
【００６７】
また、上記各手法における各種形状の電位センサは、従来の平板の導電体を用いた電位センサに比べ、２〜３倍程度良い分解能を得ることができる。また、本発明の電位センサは、検知電極の幅を小さくしても信号強度をある程度保持することができ、Ｓ／Ｎ比の良い信号を得ることができる。
【００６８】
また、該電位分布の測定結果に応じて、感光体表面の電位、および／又は、上記各種工程の一つ乃至は複数を制御する機構を設ける。これにより、デジタル静電潜像の電位の分布や、現像手段等を最適な状態に高精度に保持できる。
【００６９】
この結果、トナー像の鮮明さなど、画像形成の各工程が向上し、高画質な画像を安定して得ることができる。
【００７０】
また、電子写真装置内の各種制御手段としては、上記内容に限らず、感光体上のデジタル潜像の電位を制御し得る手段、および／又は、デジタル静電潜像の電位をトナー像化する際の再現性を向上し得る手段であればよい。
【００７１】
また、上記第１の手法において、棒状である該検出部分の感光体側を細くした、いわゆる針のように作成することによって、Ｚ軸すなわち感光体の長軸方向の電位分布の影響も減少させ、より狭い範囲の電位分布の変化を、安定して高精度に検出できる。
【００７２】
また、上記第２の手法において、板状である検出部を蒸着により作成することにより、電位分布の変化を安定して高精度に検出できる。
【００７３】
以下、本発明の構成および作用を、更に詳しく説明する。
【００７４】
（プロセス概要）
まず、本発明に係る複写機における画像形成プロセスを、図１〜図３に基づいて説明する。図１は前記第１の手法に係り、図２は前記第２の手法に係り、図３は前記第３の手法に係る。これらの図１〜図３における違いは、電位センサ１０１の構成が異なっている点である（電位センサ１０１の詳細な説明は後述する）。
【００７５】
例えば図１において、電位測定手段としての少なくとも一つの電位センサ１０１と、これを支える支持体１０２と、矢印Ｘ方向に回転する感光体１０３とを有している。感光体１０３は、導電性基板１０４と、電位変化を伴う表面１０５とからなる。感光体１０３の周辺には、帯電手段である帯電器１０６、画像信号付与手段としての静電潜像形成部１０７、現像器１０８、転写紙供給系１０９、転写帯電器１１０ａ、分離帯電器１１０ｂ、転写紙搬送系１１１、クリーナユニット１１２、除電光源１１３等が配設されている。なお、その他の基本的な構成は、前述した図５３と同様である。
【００７６】
以下、さらに具体例を挙げて画像形成プロセスの一例を説明する。
【００７７】
感光体１０３は、不図示の電圧印加手段から、帯電器１０６により均一に帯配され、これに静電潜像形成部１０７の主光源から発したレーザー等の可干渉光が不図示のレンズユニット、ミラーを経由して導かれ、感光体１０３上に投影され、静電潜像が形成される。この潜像に現像器１０４から所定の極性のトナーが供給されてトナー像となる。
【００７８】
一方、転写紙供給系１０９を通って、レジストローラ１１４によって先端タイミングを調整され、感光体方向に供給される転写材Ｐは適宜な電圧を印加した転写帯電器１１０ａと感光体１０３との間隔において背面から、トナーとは反対極性の電界を与えられ、これによって感光体表面のトナー像は転写材Ｐに転移する。
【００７９】
高圧ＡＣ電圧を印加した分離帯電器１１０ｂや、不図示の分離爪等の分離手段により、転写材は転写紙搬送系１１１を通って定着装置１１１５に至り、トナー像は定着されて装置外に排出される。感光体１０３上に残留するトナーは、クリーナユニット１１２のクリーニングブレード１１６によってかき落とされ、残留する静電潜像は除電光源１１３によって消去される。
【００８０】
（電位測定手段）
次に、電位測定手段の構成を、図４〜図９に基づいて説明する。
【００８１】
図４は、第１の手法である図１の電位センサ１０１を拡大した図である。図４に示すように、本発明の電位センサ１０１は、感光体１０３の表面１０５に垂直、かつ、電位センサ１０１と表面１０５との相対移動方向に平行となる面における電位センサ１０１の検出部が、棒状導電体であることを特徴としている。
【００８２】
図５は、図４を紙面の右または左方向から見た本発明による装置の概略を表す。電位センサ１０１と表面１０５との間に相対移動が生じたとき、電位の変化量をｄＶ、相対移動速度をｄｘ／ｄｔとすると、電位センサ１０１には、ｄＶ／ｄｔ＝（ｄＶ／ｄｘ）（ｄｘ／ｄｔ）に比例する誘導電流が発生する。本発明において、電位センサ１０１を固定とした場合、相対移動速度は感光体１０３の面速度（以下、プロセススピードと称する）とすることができる。
【００８３】
この方式で検出した誘導電流は、表面電位の傾きに関する情報を含んでいる。これを、積分解析することにより、表面電位分布を測定することが可能となった。解析時に用いる積分定数は、あらかじめ分布のわかっている表面を測定したときに、その分布を再現するように決定した。ただし、本発明における解析法では、電位センサ１０１の検出部分の幅は、測定する電位変化の幅よりも小さいことが必要である。
【００８４】
上記のように、電位センサ１０１は棒状導電体を用いて作成することができる。該電位センサ１０１の材質は、金、銅、鉄、アルミニウムなど導電性のものならよいが、制作容易性や、コストの点からタングステンが適している。
【００８５】
棒状にすることで、平板形状の場合と比較して、Ｓ／Ｎ比のよい信号を得ることができる。この場合、用いる導電体の最大太さ（以下、導電体径と称する）は、検出分解能を大きく左右する。基本的に細い方が望ましいが、あまり細くすると制作が困難になったり、信号強度が低下するため、該導電体径には下限がある。該導電体径は、１〜１００μｍの範囲内であることが望ましい。
【００８６】
また、構成が棒状と単純であるため、比較的容易に、機械的に位置を調整することができる。すなわちメンテナンスが容易になる。上記範囲内において、該導電体棒の感光体側を細く加工することにより、感光体のＺ軸、すなわち長軸方向の配位分布の影響を受けにくく、より微小な範囲の電位分布を検出できる。また、長軸方向で潜像形成のパターンを振る場合に有効である。
【００８７】
また、電位センサ１０１の信号検出部分の、相対移動方向を横切る方向における長さ、即ち、感光体１０３の長軸方向の長さは、検出する信号の強度を左右する。あまり短いと、検出能力が低下したり、検出部分の制作が困難になる。逆にあまり長くすると、検出部である棒状導竜体の直線性やＹ軸への平行性が低下し、分解能の低下につながりやすい。このため、棒状導電体の長さは、０．５〜１０ｍｍの範囲内であることが望ましい。
【００８８】
この場合、図１、図４、図５に示すように、検出部分は測定する表面に対し平行、かつ、相対移動方向に対し垂直になるように配置される。検出の分解能は、電位センサ１０３の検出部の直線性、および平行性に対する依存性が強く、検知電極の直線性、及び測定表面に平行かつ相対移動方向への歪みは、導電体径の３００％以内であることが好ましい。
【００８９】
また、高いＳ／Ｎ比を得るために、該検出部の感光体１０３に近接する部分以外をシールドする等、一部を電気的にシールドすることで高い効果を得られた。
【００９０】
次に、図６は、第２の手法である図２の電位センサ１０１を拡大した図である。図６に示すように、本発明の電位センサ１０１は、表面１０５に垂直かつ電位センサ１０１と表面１０５との相対移動方向に平行となる面における電位センサ１０１の検出部が、板状導電体てあることを特徴としている。
【００９１】
図７は、図６を紙面の右または左方向から見た本発明による装置の概略を表す模式図である。電位センサ１０１と表面１０５との間に相対移動が生じたとき、電位の変化量をｄＶ、相対移動速度をｄｘ／ｄｔとすると、電位センサ１０１には、ｄＶ／ｄｔ＝（ｄＶ／ｄｘ）・（ｄｘ／ｄｔ）に比例する誘導電流が発生する。
【００９２】
この第２の手法においても、前記第１の手法と同様に、電位センサ１０１の検出部において誘導電流を検出し、積分解析することにより、表面電位分布を測定することが可能となった。本発明における解析法では、電位センサ１０１の検出部分の幅は、測定する電位変化の幅よりも小さいことが必要である。このようにして、電位センサ１０１は板状導電体を用いて作成することができる。
【００９３】
電位センサ１０１の材質は、金、銅、鉄、アルミニウムなど導電性のものならよいが、制作容易性、やコストの点からタングステンが適している。
【００９４】
このように板状にして、感光体１０３の表面１０５の法線方向に配置することによって、感光体１０３の表面１０５に平行に配置された従来の平板型のセンサと比較して測定点の周囲の電位分布による影響を受け難く、平板形状の場合と比較して、Ｓ／Ｎ比の良い信号を得ることができる。
【００９５】
また、他の部材による検出部から解析部までの信号伝達経路の設置を簡略化できる。このため、該部材自体、或いはその接合部による抵抗等の影響を低減でき、Ｓ／Ｎ比の良い信号を得ることができる。この場合、用いる導電体の厚さは、検出分解能を大きく左右する。基本的には薄い方が望ましいが、あまり薄くすると信号強度が低下するため、導電体板厚には下限がある。導電体板厚は、１〜１００μｍの範囲内であることが望ましい。
【００９６】
電位センサ１０１は、図２、図６、図７に示すように、検出部は測定する表面１０５に対し平行、かつ、相対移動方向に対し垂直になるように配置される。検出の分解能は、電位センサ１０１の検出部の直線性、及び平行性に対する依存性が強く、検知電極の直線性、及び測定表面に平行かつ相対移動方向に垂直方向（図６において、紙面に垂直方向）との平行性は、導電体板厚の３００％以内であることが好ましい。
【００９７】
このような検出部を有する電位センサ１０１は、部品点数が少なく、平行性の確保や低コスト化にも有利である。
【００９８】
さらに、本発明である板状の検出部を、蒸着により作成することにより、導電体板厚、長さを均一にし、安定して高精度な検出部を得ることができた。また、制作上、上記のＺ軸方向の設定が容易であり、長いセンサや、複数のセンサを作成することができる。また、高いＳ／Ｎ比を得るために、検出部の感光体１０３の表面１０５に面している部分以外を電気的にシールドすることも有効である。
【００９９】
次に、図８は、第３の手法である図３の電位センサ１０１を拡大した図である。図８に示すように、本発明の電位センサ１０１は、表面１０５に垂直かつ電位センサ１０１と表面１０５との相対移動方向に平行となる面における電位センサ１０１の検出部の断面が、エッジを持たない形状であることを特徴としている。
【０１００】
図９は、図８を紙面の右または左方向から見た本発明による装置の概略を表す模式図である。電位センサ１０１と表面１０５との間に相対移動が生じたとき、電位の変化量をｄＶ、相対移動速度をｄｘ／ｄｔとすると、電位センサ１０１には、ｄＶ／ｄｔ＝（ｄＶ／ｄｘ）・（ｄｘ／ｄｔ）に比例する誘導電流が発生する。
【０１０１】
この第３の手法においても、前記第１の手法と同様に、電位センサ１０１の検出部において誘導電流を検出し、積分解析することにより、表面電位分布を測定することが可能となった。本発明における解析法では、電位センサ１０１の検出部の幅は、測定する電位変化の幅よりも小さいことが必要である。
【０１０２】
電位センサ１０１は、導電性ワイヤー用いて作成することができる。このワイヤーの材質は、金、銅、鉄、アルミニウムなど導電性のものならよいが、制作容易性、やコストの点からタングステンが適している。
【０１０３】
電位センサ１０１は、感光体１０３の表面１０５に対向する断面がエッジを持たない形状であるため、電位分布を有する表面との放電を防止し、また電位分布のひずみを生じずに表面に近接することができ、該電位分布を高精度に測定することができる。この場合、用いるワイヤーの径は、検出分解能を大きく左右する。基本的にワイヤー径は、小さい方が望ましいが、小さくすると共に信号強度が低下するため、ワイヤー径には下限がある。ワイヤー径は、Φ１〜１００μｍの範囲内であることが望ましい。
【０１０４】
また、電位センサ１０１の信号検出部の、相対移動方向を横切る方向における長さ、即ち、感光体１０３の軸方向の長さは、検出する信号の強度を左右する。長くすると、信号強度は増大するが、ワイヤーの直線性や平行性が低下しやすく、分解能の低下につながりやすい。このため、ワイヤーの長さは０．２〜１０ｍｍの範囲内であることが望ましい。該ワイヤーは、図３、図８、図９に示すように、検出部は測定する表面１０５に対し平行、かつ、相対移動方向に対し垂直になるように配置される。検出の分解能は、電位センサ１０１の検出部の直線性、及び平行性に対する依存性が強く、検知電極の直線性、及び測定の表面１０５に平行かつ相対移動方向に垂直方向（図８において、紙面に垂直方向）との平行性は、３００％以内であることが好ましい。以上が、第１〜第３の手法における電位センサ１０１の検出部の基本的構成である。
【０１０５】
そして、本発明における検出信号、即ち、誘導電流は、前述のように相対移動速度に比例している。相対移動速度を速くすることによって、信号強度が増大し、Ｓ／Ｎ比の良い信号を得ることができる。しかしながら、速すぎると、接続している回路要素等に起因する時定数の影響により、かえってＳ／Ｎ比が悪くなる場合が生じる。このため、相対移動速度は、１０〜１００００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内であることが好ましい。
【０１０６】
また、電位センサ１０１と感光体１０３との距離は、測定毎に、必要に応じて変化させてもよい。ただし、相対移動中に電位センサ１０１と測定の表面１０５との間の間隔が変化することは、あまり好ましくない。このため、本発明では、電位センサ１０１と測定の表面１０５との間隔を所定の値に保つ手段が設けられている。これは、種々様々な手段によって達成することができる。例えば、コロやスペーサーを用いて、メカ的に一定間隔を保つ機構を設けたり、レーザー隙間センサや渦電流変位センサを用いて、間隔をモニタし、常に一定間隔を保つようにモータ等で制御を行う方法などが挙げられる。更に、間隔の設定値は測定精度に、影響を与える。表面１０５の電位分布を測定するためには、間隔は小さい方が望ましい。しかし、あまり間隔を小さくしすぎると、電位センサ１０１と感光体１０３の表面１０５との間で電界が乱れてしまう場合が生じる。このため、電位センサ１０１と測定物である感光体１０３の表面１０５との間隔は、１０〜３００μｍの範囲内であることが好ましい。
【０１０７】
この形状の電位センサ１０１は、従来の平板の導電体を検知電極に用いた電位センサ１０１に比べ、２〜３倍程度良い分解能が得られる。また、本発明による電位センサ１０１は、検知電極の太さを小さくしても、信号強度をある程度保つことができ、Ｓ／Ｎ比の非常に良い信号を得ることができる。
【０１０８】
上述の測定法では、１つの電位センサ１０１からの信号では、相対移動方向の１次元の電位分布を得ることができる。
【０１０９】
本発明では、更に、複数の電位センサ１０１を配備することにより、測定する表面１０５の２次元の電位分布を測定することが可能である。これら複数の電極は、相対移動方向を横切る方向、即ち、図１〜図９に示す装置において、感光体１０３の長軸方向、即ち相対移動方向に直角に並べて配備することができる。
【０１１０】
これまでに示した装置構成においては、電位センサ１０１と表面１０５との相対移動は、感光体１０３の回転により生じている。即ち、電位センサ１０１を固定とし、感光体１０３の表面１０５が可動である。しかしながら、電位センサ１０１は必ずしも固定である必要はなく、感光体１０３に対して可動となる構成においても適用することが可能である。例えば、電位センサ１０１を感光体１０３の回転方向に対して所定の速度で移動又は振動させ、信号強度を増大させることもできる。その際、相対移動速度ｄｘ／ｄｔは電位センサ１０１の移動速度も加味する必要がある。
【０１１１】
（制御）
上述したような電位測定手段を用いて、高画質な画像を得るために、本発明では、感光体１０３のデジタル潜像電位の形状、特にデジタル静電潜像の潜像の鋭さ、および潜像の深さを制御する。また逆に、潜像の深さ、鋭さに応じた画像形成工程の制御を行う。本発明者らは、鋭意検討の結果、上記の電位測定手段によって検出したデジタル潜像の電位分布、画像形成の各工程の、一方或いは両方を制御し、高画質な画像を得られる電子写真装置、および方法を見出した。
【０１１２】
（画像形成の制御）
潜像の深さおよび鋭さに応じた画像形成工程の制御により、トナー現像の形成を最適な状態に保持することができ、これにより高画質な画像を得ることができる。例えば、下記のようにデジタル潜像の電位分布に応じて現像工程を制御することができる。
【０１１３】
１．現像バイアスを変化させる制御。
【０１１４】
＊＊＊均一な画質、ダウンタイム短縮、メンテ間隔アップ＊＊＊
図１０は、現像手段である現像器１０８の概略構成を示す。現像器１０８は磁性体４０１を内蔵し、トナーを感光体１０３の表面近傍に運ぶ現像スリープ４０２と、該トナーがシリンダーへコートされる量を規制する手段としてのドクターブレード４０３と、現像スリーブ４０２に現像バイアスを印加する不図示の電圧印加手段と、該トナーを蓄えておくトナー溜め４０４とからなる。現像時には、現像スリーブ４０２に現像バイアス（ａｃ＋ｄｃ）が印加される。トナーの挙動は、該トナーの構成により異なり、大きく２種類に分別できる。
【０１１５】
「１成分系」
トナーは、現像バイアスの特にａｃ成分と現像シリンダー内の磁性体４０１の磁力の相関により、現像スリーブ４０２と感光体１０３との間を高速でジャンプしながら往復している。トナーの極性と、現像バイアスの特にｄｃ成分と、感光体１０３の表面１０５の電位の相関により、トナーが感光体１０３の表面１０５に現像される。
【０１１６】
「２成分系」
トナーは、現像スリーブから連鎖しながら感光体１０３の表面１０５側に伸び、いわゆる磁気ブラシ状に接触している。該トナーは、現像バイアスの特にｄｃ成分と現像シリンダーの磁力との相関により、感光体１０３の表面１０５に現像される。これらの現像工程において、デジタル静電潜像に応じて、現像手段の制御を行うことによって、高画質なトナー像を得ることができる。
【０１１７】
具体的には、潜像の深さに応じて現像バイアスを制御することなどが挙げられる。
【０１１８】
図１１は、デジタル静電潜像と現像バイアスとの相関を模式的に示したものである。一般に、デジタル静電潜像の暗電位Ｖｄａｒｋと露光部電位ＶＩとの中間近傍に、現像バイアスのｄｃ成分が設定されている。
【０１１９】
本発明では、何らかの都合によりＶｄａｒｋ、ＶＩの一方乃至は両方が変化した場合、該電位に応じて現像バイアスｄｃ成分を変化させることによって、適正なトナー現像を得ることができる。ＶＩが増加し、潜像の深さが浅くなった場合には、現像バイアスｄｃ成分を増加方向に変化させる。逆に、Ｖｄａｒｋが低下した場合には、現像バイアスを低下させる。この方式により潜像の深さが変化した場合においても、均一な画質を得ることができる。
【０１２０】
また、Ｖｄａｒｋ、ＶＩを再設定する必要がなく、制御が短時間で済む。このため、使用時にリアルタイムで制御可能であり、制御の待ち時間を解消乃至は大輻に減少できる。さらに、帯電手段の能力低下によるＶｄａｒｋ低下、露光手段の能力低下によるＶＩ増大といった場合でも制御できる。その結果、サービスメンテナンス間隔を長期化することができる。なお、これらの記載は現像バイアスａｃ成分の制御を行うことを妨げるものではない。
【０１２１】
２．現像〜感光体間の距離（ＳＤギャップ）を変化させる制御。
【０１２２】
＊＊＊ＳＤギャップ制御してかぶり減少＊＊＊
また、デジタル潜像電位の鋭さに応じてＳＤギャップを制御することにより、不要な部位までトナー現像が生じる、いわゆる「かぶり」を抑制することができる。
【０１２３】
本発明の測定方法により検出されるＶｄａｒｋ領域とＶＩ領域の境界が不明瞭、すなわち、潜像の鋭さが小さい場合、ＳＤギャップを制御することにより、トナーが現像される領域を変化させ「かぶり」のない画像を得ることができる。
【０１２４】
本発明では、デジタル静電潜像の電位分布を検出し、その鋭さが小さい場合にはＳＤギャップを小さくすることにより、境界部の現像を抑制する、或いは逆にＳＤギャップを大きくして境界部の現像を助長することができる。
【０１２５】
特に、２成分トナーの系ではこの効果が大きい。これは、現像スリーブと感光体１０３との間であまり大きく位置変化をしない系では、ＳＤギャップの増加すなわちスリーブと先端部のトナーの距離の増加に伴い、該先端部のトナーに対する該スリーブの磁力の効果が減少することによるものと思われる。
【０１２６】
なお、トナーのジャンプ移動や連鎖接触の点、或いは装置内のトナー飛散防止などの点から、ＳＤギャップがあまり大きいのは好ましくない。また近すぎると、トナーや現像スリーブなどの現像手段と感光体１０３との間で放電が発生し潜像に影響を及ぼす、或いはトナーの運動が妨げられ感光体１０３や現像手段等を損傷する場合がある。このため、ＳＤギャップは、１００〜４００μｍの範囲内であることが好ましい。
【０１２７】
さらに、上記相関と、現像手段側の現像バイアス値、トナーの重量、電荷密度等とから、より適した範囲にＳＤギャップを制御することも有効である。ＳＤギャップを制御する手段は、電位センサ１０１と感光体１０３との距離を保持する手段に準じるなど多くの方法がある。
【０１２８】
（潜像電位分布の制御）
上記の例とは逆に、デジタル静電潜像を制御することができる。
【０１２９】
潜像の深さおよび鋭さは、感光体１０３により、画像形成工程により制御でき、これにより、高画質化やウェイト時間の短縮が可能になる。
【０１３０】
３．Ｖｄａｒｋ、ＶＩを変化させる。
【０１３１】
＊＊＊最適な潜像を形成する範囲で使用する＊＊＊
デジタル潜像の深さは、一定値以上を有していることが好ましい。また、微小な格子等の明瞭な画像を得るためには、露光部と非露光部の境界部の電位が明確に分離していること、即ち潜像の鋭さが高いことが好ましい。一方、最適なデジタル静電潜像を得られる電位の範囲は、感光体や、その使用条件によっても異なる。潜像深さと潜像鋭さとを総合的に最適な状態で設定することにより、画像信号をより良く再現する、鮮鋭なデジタル潜像を得ることができる。
【０１３２】
具体的には、静電潜像の電位分布から、帯電手段、かつ／又は、画像信号付与手段を制御する。静電潜像を制御する方式であり、Ｖｄａｒｋ、ＶＩの絶対値は必ずしも一定ではない。
【０１３３】
＊＊＊電位制御時間の短縮＊＊＊
また、上述のように、従来は帯電手段を制御してＶｄａｒｋ、その後画像信号付与手段を制御しながらＶＩの順に設定を行っていた。この電位制御の間はウェイト状態となり、実際の使用は制限されるため、特にネットワーク上のプリンタ等、連続して使用される場合など電位制御時間の短縮が重要になっている。
【０１３４】
本発明における電位測定手段では、デジタル静電潜像としてＶｄａｒｋ、ＶＩを同時に測定できるため、帯電手段、画像信号付与手段を同時に制御できる。その結果、電位制御に要する時間を短縮できる。
【０１３５】
４．感光体の電気量を規定する
＊＊＊電気容量が４０（ｎＣ／ｃｍ２ ）乃至４００（ｎＣ／ｃｍ２ ）の感光体１０３を使用する＊＊＊
本発明の電位測定手段では、上述の測定原理から、潜像部の電荷量の差が大きい方が好ましい。そのため感光体１０３の電気容量は大きい方が好ましい。しかしあまり大きすぎると、印加電圧や印加電流などの帯電条件或いは露光強度等の画像信号付与の条件の調整量を増加させる必要がでるなど、電子写真装置が複雑になったり、大型化する場合がある。そのため、感光体１０３としては、潜像でＶｄａｒｋとＶＩの電気量差が４０（ｎＣ／ｃｍ２ ）乃至４００（ｎＣ／ｃｍ２ ）の範囲内で使用できるものが好ましい。
【０１３６】
好適な感光体１０３の形態として、非晶質珪素を主原料とする感光体＝アモルファスシリコン系感光体（以下、ａ−Ｓｉ感光体と称する）および有機半導体からなる感光体（ＯＰＣ）がある。
【０１３７】
ａ−Ｓｉ系感光体は、比較的電気容量が大きいため、電位差当たりの電気量差が大きくなる。そのため、ＶｄａｒｋとＶＩともに低い領域での使用が可能である。
【０１３８】
一方、ＯＰＣでは、逆に電気量差が小さくなる。このような感光体１０３では電気量差を増やすためにＶｄａｒｋを大きく設定し、ＶＩとの電位差を大きくなるように使用すればよい。感光体１０３により、適した電位設定を選択することにより、鮮鋭なデジタル潜像を得ることができる。
【０１３９】
（ａ−Ｓｉ系感光体）
本発明に係るａ−Ｓｉ系感光体は、周知の、導電性支持体と、シリコン原子を母体とする非単結晶材料から成る光導電層を有する感光層とから構成される感光体でも構わないが、必要に応じて特性を向上させたものを用いる。
【０１４０】
本発明の、特性を向上させたａ−Ｓｉ系感光体は、光導電層は１０〜３０原子％の水素を含み、光吸収スペクトルの指数関数裾（アーバックテイル）の特性エネルギーが５０〜６０ｍｅＶであって、かつ局在状態密度が１×１０１４〜１×１０１６ｃｍ−３であることを特徴としている。
【０１４１】
上記したような構成をとるように設計された画像形成装置用感光体は、帯電能の温度依存性を初め、極めて優れた電気的、光学的、光導電的特性、画像品質、耐久性および使用環境特性を示す。
【０１４２】
以下、図面に従って本発明の光導電部材について詳細に説明する。
【０１４３】
図１２〜図１７は、本発明の画像形成装置用感光体の層構成を説明するための模式的構成図である。図１２に示す画像形成装置用感光体７００は、感光体用としての支持体７０１の上に、感光層７０２が設けられている。該感光層７０２は、ａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなり光導電性を有する光導電層７０３で構成されている。図１３は、本発明の画像形成装置用感光体の他の層構成を説明するための模式的構成図である。
【０１４４】
図１３に示す画像形成装置用感光体７００は、感光体用としての支持体７０１の上に、感光層７０２が設けられている。該感光層７０２はａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなり光導電性を有する光導電層７０３と、アモルファスシリコン系表面層７０４とから構成されている。
【０１４５】
図１４は、本発明の画像形成装置用感光体の他の層構成を説明するための模式的構成図である。図１４の画像形成装置用の感光体７００は、感光体用としての支持体７０１の上に、感光層７０２が設けられている。該感光層７０２は、ａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなり、光導電性を有する光導電層７０３と、アモルファスシリコン系表面層７０４と、アモルファスシリコン系電荷注入阻止層７０５とから構成されている。
【０１４６】
図１５および図１６は、本発明の画像形成装置用感光体のさらに他の層構成を説明するための模式的構成図である。図１５、図１６に示す画像形成装置用の感光体７００は、感光体用としての支持体７０１の上に、感光層７０２が設けられている。該感光層７０２は、光導電層７０３を構成するａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなる電荷発生層７０７ならびに電荷輪送層７０８と、アモルファスシリコン系表面層７０４とから構成されている。
【０１４７】
（支持体）
支持体７０１としては、導電性でも電気絶縁性であってもよい。導電性支持体としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ等の金属、およびこれらの合金、例えばステンレス等が挙げられる。また、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルムまたはシート、ガラス、セラミック等の電気絶縁性支持体の少なくとも感光層を形成する側の表面を導電処理した支持体も用いることができる。
【０１４８】
また、支持体７０１の形状は平滑表面あるいは凹凸表面の円筒状又は板状無端ベルト状であることができ、その厚さは、所望通りの画像形成装置用感光体７００を形成し得るように適宜決定するが、支持体７０１は製造上および取り扱い上、機械的強度等の点から通常は１０μｍ以上とされる。
【０１４９】
特に、レーザー光などの可干渉性光を用いて像記録を行う場合には、可視画像において現われる、いわゆる干渉縞模様による画像不良をより効果適に解消するために、光生成キャリアの減少が実質的にない範囲で支持体７０１の表面に凹凸を設けてもよい。支持体７０１の表面に設けられる凹凸は、特開昭６０−１６８１５６号公報、特開昭６０−１７８４５７号公報、特開昭６０−２２５８５４号公報、特開昭６１−２３１５６１号公報等に記載された公知の方法により作成される。
【０１５０】
また、レーザー光等の可干渉光を用いた場合の干渉縞模様による画像不良をより効果的に解消するさらに別の方法として、感光層７０２内、或いは感光層７０２の下側に光吸収層等の干渉防止層或いは領域を設けてもよい。
【０１５１】
また、支持体７１０の表面に微細なキズをつけることにより、感光体表面の微細粗さを制御することもできる。キズの作成は、研磨材を使用してもよいし、化学反応によるエッチングやプラズマ中のいわゆるドライエッチング、スパッタリング法等を用いてもよい。この際、キズの深さ、大きさは、光生成キャリアの減少が実質的にない範囲であればよい。
【０１５２】
（光導電層）
本発明において、その目的を効果的に達成するために、支持体７０１上、必要に応じて下引き層（不図示）上に形成され、感光層７０２の一部を構成する光導電層７０３は、真空堆積膜形成方法によって、所望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て作成される。具体的には、例えばグロー放電法（低周波ＣＶＤ法、高周波ＣＶＤ法またはマイクロ波ＣＶＤ法等の交流放電ＣＶＤ法、あるいは直流放電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法などの数々の薄膜堆積法によって形成することがてきる。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、作成される画像形成装置用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画像形成装置用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、グロー放電法、特に、ＲＦ帯、μＷ帯又はＶＨＦ帯の電源周波数を用いた高周波グロー放電法が好適である。
【０１５３】
グロー放電法によって光導電層７０３を形成するには、基本的には周知のごとくシリコン原子（ＳＤ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供給用の原料ガスまたは／およびハロゲン原子（Ｘ）を供給し得るＸ供給用の原料ガスを、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、該反応容器内にグロー放電を生起させ、あらかじめ所定の位置に設置されてある所定の支持体７０１上にａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなる層を形成すればよい。
【０１５４】
また、シリコン原子の未結合手を補償し、層品質の向上、特に光導電性および電荷保持特性を向上させるために、光導電層７０３中に水素原子または／およびハロゲン原子が含有されることが必要であるが、水素原子またはハロゲン原子の含有量、または水素原子とハロゲン原子の和の量はシリコン原子と水素原子または／およびハロゲン原子の和に対して１０〜３０原子％、より好ましくは１５〜２５原子％とされるのが望ましい。
【０１５５】
そして、形成される光導電層７０３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いっそう容易になるように図り、本発明の目的を達成する膜特性を得るために、これらのガスに更にＨ２および／またはＨｅあるいは水素原子を含む珪素化合物のガスも所望旦混合して層形成することが必要である。また、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ものである。
【０１５６】
また、本発明において使用されるハロゲン原子供給用の原料ガスとして有効なのは、たとえばハロゲンガス、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のまたはガス化し得るハロゲン化合物が好ましく挙げられる。また、さら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のまたはガス化し得るハロゲン原子を含む水素化珪素化合物も有効なものとして挙げることができる。
【０１５７】
本発明において好適に使用し得るハロゲン化合物としては、具体的には弗素ガス（Ｆ２ ）、ＢｒＦ、ＣＩＦ、ＣＩＦ３ 、ＢｒＦ３ 、ＢｒＦ５ 、ＩＦ３ 、ＩＦ７ 等のハロゲン間化合物を挙げることができる。
【０１５８】
ハロゲン原子を含む珪素化合物、いわゆる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、たとえばＳｉＦ４ 、Ｓｉ２ Ｆ６ 等の弗化珪素が好ましいものとして挙げることができる。
【０１５９】
光導電層７０３中に含有される水素原子または／及びハロゲン原子の量を制御するには、例えば支持体７０１の温度、水素原子または／及びハロゲン原子を含有させるために使用される原料物質の反応容器内へ導入する量、放電電力等を制御すればよい。
【０１６０】
本発明においては、光導電層７０３には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７０３中に万偏なく均一に分布した状態で含有されても良いし、あるいは層厚方向には不均一な分布状態で含有している部分があってもよい。
【０１６１】
前記伝導性を制御する原子としては、半導体分野における、いわゆる不純物を挙げることができ、ｐ型伝導特性を与える周期律表ＩＩＩｂ族に属する原子（以後、第ＩＩＩｂ族原子と略記する）またはｎ型伝導特性を与える周期律表Ｖｂ族に属する原子（以後、第Ｖｂ族原子と略記する）を用いることができる。
【０１６２】
第ＩＩＩｂ族原子としては、具体的には、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）等があり、特にＢ、Ａｌ、Ｇａが好適である。第Ｖｂ族原子としては、具体的には燐（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ×ピスマス（ＢＤ等があり、特にＰ、Ａｓが好適である。
【０１６３】
光導電層７０３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１×１０−２〜１×１０４ 原子ｐｐｍ、より好ましくは５×１０−２〜５×１０３ 原子ｐｐｍ、最適には１×１０−１〜１×１０３ 原子ｐｐｍとされるのが望ましい。
【０１６４】
伝導性を制御する原子、たとえば、第ＩＩＩｂ族原子あるいは第Ｖｂ族原子を構造的に導入するには、層形成の際に、第ＩＩＩｂ族原子導入用の原料物質あるいは第Ｖｂ族原子導入用の原料物質をガス状態で反応容器中に、光導電層１０３を形成するための他のガスとともに導入してやればよい。第ＩＩＩｂ族原子導入用の原料物質あるいは第Ｖｂ族原子導入用の原料物質となり得るものとしては、常温常圧でガス状のまたは、少なくとも層形成条件下で容易にガス化し得るものが採用されるのが望ましい。
【０１６５】
そのような第ＩＩＩｂ族原子導入用の原料物質として、具体的には、硼素原子導入用としては、Ｂ２ Ｈ６ 、Ｂ４ Ｈ１０、Ｂ５ Ｈ９ 、Ｂ５ Ｈ１１、Ｂ６ Ｈ１０、Ｂ６ Ｈ１２、Ｂ６ Ｈ１４等の水素化硼素、ＢＦ３ 、ＢＣ１３ 、ＢＢｒ３ 等のハロゲン化硼素等が挙げられる。この他、ＡｌＣｌ３ 、ＧａＣｌ３ 、Ｇａ（ＣＨ３ ）３ 、ＩｎＣｌ３ 、ＴｌＣｌ３ 等も挙げることができる。
【０１６６】
第Ｖｂ族原子導入用の原料物質として有効に使用されるのは、燐原子導入用としては、ＰＨ３ 、Ｐ２ Ｈ４ 等の水素化燐、ＰＨ４ Ｉ、ＰＦ３ 、ＰＦ５ 、ＰＣｌ３ 、ＰＣＩ５ 、ＰＢｒ３ 、ＰＢｒ５ 、ＰＩ３ 等のハロゲン化燐が挙げられる。この他、ＡｓＨ３ 、ＡｓＦ３ 、ＡｓＣＩ３ 、ＡｓＢｒ３ 、ＡｓＦ５ 、ＳｂＨ３ 、ＳｂＦ３ 、ＳｂＦ５ 、ＳｂＣｌ３ 、ＳｂＣＩ５ 、ＢｉＨ３ 、ＢｉＣｌ３ 、ＢｉＢｒ３ 等も第Ｖｂ族原子導入用の出発物質の有効なものとして挙げることができる。
【０１６７】
また、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 および／またはＨｅにより希釈して使用してもよい。
【０１６８】
さらに、本発明においては、光導電層７０３に炭素原子および／または酸素原子および／または窒素原子を含有させることも有効である。炭素原子および／または酸素原子／およびまたは窒素原子の含有量はシリコン原子、炭素原子、酸素原子および窒素原子の和に対して、好ましくは１×１０−５〜１０原子％、より好ましくは１×１０−４〜８原子％、最適には１×１０−３〜５原子％が望ましい。炭素原子および／または酸素原子および／または窒素原子は、光導電層中に万遍なく均一に含有されても良いし、光導電層の層厚方向に含有量が変化するような不均一な分布をもたせた部分があっても良い。
【０１６９】
本発明において、光導電層７０３の層厚は、所望の電子写真特性が得られることおよび使用状態における電気容量が前述の範囲に収まることや、経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、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。さらに、支持体７０１の温度は、層設計にしたが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２００〜３５０℃、より好ましくは２３０〜３３０℃、最適には２５０〜３１０℃とするのが望ましい。
【０１７０】
光導電層を形成するための支持体温度、ガス圧等の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感光体を形成すべく相互的か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。
【０１７１】
（表面層）
本発明においては、上述のようにして支持体７０１上に形成された光導電層７０３の上に、更にアモルファスシリコン系の表面層７０４を形成することが好ましい。この表面層７０４は自由表面７０６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。表面層７０４は、アモルファスシリコン系の材科であればいれずの材質でも可能であるが、例えば、水素原子（Ｈ）および／またはハロゲン原子（Ｘ）を含有し、更に炭素原子を含有するアモルファスシリコン（以下、ａ−ＳｉＣ：Ｈ，Ｘと表記する）、水素原子（Ｈ）および／またはハロゲン原子（Ｘ）を含有し、更に酸素原子を含有するアモルファスシリコン（以下、ａ−ＳｉＯ：Ｈ，Ｘと表記する）、水素原子（Ｈ）および／またはハロゲン原子（Ｘ）を含有し、更に窒素原子を含有するアモルファスシリコン（以下「ａ−ＳｉＮ＝Ｈ，Ｘ」と表記する）、水素原子（Ｈ）および／またはハロゲン原子（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一つを含有するアモルファスシリコン（以下、ａ−ＳｉＣＯＮ：Ｈ，Ｘと表記する）等の材料が好適に用いられる。
【０１７２】
該表面層７０４は、例えばグロー放電法（低周波ＣＶＤ法、高周波ＣＶＤ法またはマイクロ波ＣＶＤ法等の交流放電ＣＶＤ法、あるいは直流放電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法など周知の薄膜堆積法によって形成することができる。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、作成される画像形成装置用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、感光体の生産性から光導電層と同等の堆積法によることが好ましい。
【０１７３】
例えば、グロー放電法によってａ−ＳｉＣ：Ｈ，Ｘよりなる表面層７０４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、炭素原子（Ｃ）を供給し得るＣ供給用の原料ガスと、水素原子（Ｈ）を供給し得るＨ供給用の原料ガスまたは／およびハロゲン原子（Ｘ）を供給し得るＸ供給用の原科ガスを、内部を減圧にし得る反応容器内に所望のガス状態で導入して、該反応容器内にグロー放電を生起させ、あらかじめ所定の位置に設置された光導電層７０３を形成した支持体７０１上に、ａ−ＳｉＣ：Ｈ，Ｘからなる層を形成すればよい。表面層をａ−ＳｉＣを主成分として構成する場合の炭素量は、シリコン原子と炭素原子の和に対して、３０％から９０％の範囲が好ましい。
【０１７４】
また、表面層内の水素含有量を３０原子％以上７０％以下に制御することで、電気的特性面および高速連続使用性において飛躍的な向上を図り、表面層の高い硬度を確保できる。表面層中の水素含有量は、Ｈ２ ガスの流量、支持体温度、放電パワー、ガス圧等によって制御し得る。
【０１７５】
表面層７０４中に含有される水素原子または／及びハロゲン原子の量を制御するには、例えば支持体７０１の温度、水素原子または／およびハロゲン原子を含有させるために使用される原料物質の反応容器内へ導入する量、放電電力等を制御すればよい。炭素原子および／または酸素原子および／または窒素原子は、表面層中に万遍なく均一に含有されてもよいし、表面層の層厚方向に含有量が変化するような不均一な分布をもたせた部分があってもよい。
【０１７６】
さらに本発明においては、表面層７０４には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、表面層７０４中に万偏なく均一に分布した状態で含有されてもよいし、あるいは層厚方向には不均一な分布状態で含有している部分があってもよい。
【０１７７】
前記の伝導性を制御する原子としては、半導体分野における、いわゆる不純物を挙げることができ、「第ＩＩＩｂ族原子」または「第Ｖｂ族原子」を用いることができる。
【０１７８】
また、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 、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ等のガスにより希釈して使用してもよい。
【０１７９】
本発明における表面層７０４の層厚としては、通常０．０１〜３μｍ、好適には０．０５〜２μｍ、最適には０．１〜１μｍとされるのが望ましいものである。層厚が０．０１μｍよりも薄いと、感光体を使用中に摩耗等の理由により表面層が失われてしまい、３μｍを越えると残留電位の増加等の電子写真特性の低下がみられる。
【０１８０】
その他に、表面層として炭素を主体として、内部かつ／又は最表面にフッ素との結合を有する非晶質炭素膜（以下、ａ−Ｃ：Ｈ：Ｆと表記する）を使用してもよい。
【０１８１】
ａ−Ｃ：Ｈ：Ｆは撥水性に優れ、低摩擦であり、環境対策ヒーターを除去した状態においても高湿環境下での画像のボケを防止する効果がある。また、トナー粒子等による機械的な摩擦による感光体の損傷を低減乃至は防止できる。
【０１８２】
表面層７０４がａ−Ｃ：Ｈ：Ｆから成る場合の例を示す。原料ガスとしては炭化水素を用い、高周波によりグロー放電分解して作成される。表面保護層としては透明度が高い方が感度の低下が少なく好都合であるので、必要に応じて水素や、ヘリウム、アルゴン等のガスが適宜混合される。また、基板温度は、室温から３５０℃までで適宜に温度調整される。
【０１８３】
炭素供給用ガスとなり得る物質としては、ＣＨ４ 、Ｃ２ Ｈ６ 、Ｃ３ Ｈ８ 、Ｃ４ Ｈ１０等のガス状態の、またはガス化し得る炭化水素が有効に使用されるものとして挙げられ、更に層作成時の取り扱い易さ、炭素供給効率の良さ等の点でＣＨ４ 、Ｃ２ Ｈ６ が好ましいものとして挙げられる。また、これらの炭素供給用の原料ガスを必要に応じて、Ｈ２ 、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ等のガスにより希釈して使用してもよい。
【０１８４】
高周波電力については、できるだけ高い方が炭化水素の分解が充分に進むため好ましいが、異常放電が発生してしまい、電子写真感光体の特性を劣化させるので、異常放電が発生しない程度の電力に抑える必要がある。具体的には、炭化水素の原料ガスに対して１０Ｗ／ｃｃ以上が好ましく、適宜調整される。
【０１８５】
放電空間の圧力については、１００ｍｍＴｏｒｒ以下、より好ましくは５０ｍＴｏｒｒ以下、更に好適には１０Ｔｏｒｒ以下、圧力の下限は放電が安定して立つ領域であればよい。
【０１８６】
フッ素原子が膜中に結合した領域を作成するためには、ａ−Ｃからなる表面保護層を作成した後にフッ素を含有したガスを導入し、適宜な高周波電力でプラズマを発生させて表面保護層のエッチング処理を行うことによって表面保護層の膜中にフッ素原子を含有させる。また、電力は、１０Ｗから５０００Ｗまで、各々のエッチング速度に鑑み、適宜決定される。また、同様に処理空間の圧力も１ｍＴｏｒｒから数Ｔｏｒｒの範囲で適宜決定される。
【０１８７】
本発明の効果を得るために用いられるフッ素系のガスとしては、ＣＦ４ 、ＣＨＦ３ 、Ｃ２ Ｆ６ 、ＣＩＦ３ 、ＣＨＣＩＦ２ 、Ｆ２ 、Ｃ３ Ｆ８ 、Ｃ４ Ｆ１０等のフッ素含有ガスを用いればよい。エッチングする膜厚に関しては、最小２０Å以上あれば本発明の効果は得られる。１００Å以上エッチングすると、再現性、均一性が向上し、更に好ましい。エッチングする膜厚は２０Å〜１００Å以上あれば、どれだけエッチングしても本発明の効果は得られるので任意に決めて良いが、制御の容易性と工業的な生産性からいえば１０００Å〜５０００Å以下程度が好ましいと考えられる。
【０１８８】
本発明の目的を達成し得る特性を有する表面層７０４を形成するには、支持体７０１の温度、反応容器内のガス圧を所望にしたがって、適宜設定する必要がある。表面層を形成するための支持体温度、ガス圧等の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感光体を形成すべく相互的か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。
【０１８９】
さらに本発明においては、光導電層と表面層との間に、炭素原子、酸素原子、窒素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更に向上させるためには有効である。また、表面層７０４と光導電層７０３との間に炭素原子および／または酸素原子および／または窒素原子の含有量が光導電層７０３に向かって減少するように変化する領域を設けてもよい。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。
【０１９０】
（電荷注入阻止層）
本発明の画像形成装置用感光体においては、導電性支持体と光導電層との間に、導電性支持体側からの電荷の注入を阻止する働きのある電荷注入阻止層を設けるのがいっそう効果的である。すなわち、電荷注入阻止層は、感光層が一定極性の帯電処理をその自由表面に受けた際、支持体側より光導電層側に電荷が注入されるのを阻止する機能を有し、逆の極性の帯電処理を受けた際にはそのような機能は発揮されない、いわゆる極性依存性を有している。そのような機能を付与するために、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。
【０１９１】
該層に含有される伝導性を制御する原子は、該層中に万偏なく均一に分布されても良いし、あるいは層厚方向には万偏なく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よい。分布濃度が不均一な場合には、支持体側に多く分布するように含有させるのが好適である。いずれの場合にも支持体の表面と平行面内方向においては、均一な分布で万偏なく含有されることが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。
【０１９２】
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、半導体分野における、いわゆる不純物を挙げることができ、「第ＩＩＩ族原子」または「第Ｖ族原子」を用いることができる。
【０１９３】
本発明において、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、および経済的効果等の点から、好ましくは０．１〜５μｍ、より好ましくは０．３〜４μｍ、最適には０．５〜３μｍとされるのが望ましい。
【０１９４】
本発明においては、電荷注入阻止層を形成するための希釈ガスの混合比、ガス圧、放電電力、支持体温度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、これらの層作成ファクター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表面層を形成すべく相互的かつ有機的関連性に基づいて各層作成ファクターの最適値を決めるのが望ましい。
【０１９５】
また、本発明の画像形成装置用感光体においては、支持体７０１と光導電層７０３あるいは電荷注入阻止層１０５との間の密着性の一層の向上を図る目的で、例えば、Ｓｉ３ Ｎ４ 、ＳｉＯ２ 、ＳｉＯ、あるいはシリコン原子を母体とし、水素原子および／またはハロゲン原子と、炭素原子および／または酸素原子および／または窒素原子とを含む非晶質材料等で構成される密着層を設けても良い。更に、前述のごとく、支持体からの反射光による干渉模様の発生を防止するための光吸収層を設けても良い。
【０１９６】
上記の各層は、例えば図１８に示される様な周知の装置および膜形成方法にて製造される。図１８は、電源周波数としてＲＦ帯を用いた高周波プラズマＣＶＤ法（以後、ＲＦ−ＰＣＶＤと略記する）による画像形成装置用感光体の製造装置の一例を示す構成図である。この装置は大別すると、堆積装置３１００、原料ガスの供給装置３２００、反応容器３１１１内を減圧にするための排気装置（不図示）から構成されている。堆積装置３１００中の反応容器３１１１内には円筒状支持体３１１２、支持体加熱用ヒーター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。
【０１９７】
原料ガス供給装置３２００は、ＳｉＨ４ 、ＧｅＨ４ 、Ｈ２ 、ＣＨ４ 、Ｂ２ Ｈ６ 、ＰＨ３ 等の原料ガスのボンベ３２２１〜３２２６とバルブ３２３１〜３２３６、３２４１〜３２４６、３２５１〜３２５６およ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バルブ３２６０を介して反応容器３１１１内のガス導入管３１１４に接統されている。
【０１９８】
次に、電源にＶＨＦ帯の周波数を用いた高周波プラズマＣＶＤ（以後、ＶＨＦ−ＰＣＶＤと略記する）法によって形成される画像形成装置用感光体の製造装置は、例えば図１８に示した製造装置におけるＲＦ−ＰＣＶＤ法による堆積装置３１００を図１９に示す堆積装置４１００に交換して原料ガス供給装置３２００と接続することにより、得ることができる。
【０１９９】
この装置は大別すると、真空気密化構造を成した減圧にし得る反応容器４１１１、原料ガスの供給装置３２００、および反応容器内を減圧にするための排気装置（不図示）から構成されている。反応容器４１１１内には円筒状支持体４１１２、支持体加熱用ヒーター４１１３、原料ガス導入管４１１４、電極が設置され、電極には更に高周波マッチングボックス４１２０が接続されている。また、反応容器４１１１内は排気管４１２１を通じて不図示の拡散ポンプに接続されている。
【０２００】
原料ガス供給装置３２００は、ＳｉＨ４ 、ＧｅＨ４ 、Ｈ２ 、ＣＨ４ 、Ｂ２ Ｈ６ 、ＰＨ３ 等の原料ガスのボンベ３２２１〜３２２６とバルブ３２３１〜３２３６、３２４１〜３２４６、３２５１〜３２５６）およ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バルブ３２６０を介して反応容器４１１１内のガス導入管４１１５に接続されている。また、円筒状支持体４１１２によって取り囲まれた空間４１１４が放電空間を形成している。
【０２０１】
〔有機光導電体（ＯＰＣ）〕
本発明に用いた好適な感光体の一形態であるＯＰＣ感光体について以下に述べる。図１２〜図１７は、本発明の画像形成装置用感光体の層構成を説明するための模式的構成図である。
【０２０２】
図１７は、画像形成装置用ＯＰＣ感光体の一例を示す。ＯＰＣ感光体７００は、感光体用としての支持体７０１上に、感光層７０２が設けられている。該感光層７０２は電荷発生層７０７、電荷輪送層７０８からなり、必要に応じて、保護層ないし表面層７０４′および支持体７０１と電荷発生層７０７の間に中間層を設けて構成されている。
【０２０３】
本発明に用いられるＯＰＣ感光体、すなわち表面層、光導竜層、必要に応じて設けられる中問層等において、特にその表面層は、従来のものでもよいが、耐久性を向上させるためにポリエチレンテレフタレート（ＰＴＦＢ、以下「テフロン」と称する）を混入或いはコートしてもよい。
【０２０４】
本発明の電子写真感光体の表面層、光導電層、電荷輪送層および電荷発生層の形成に用いる樹脂の１例を説明する。
【０２０５】
ポリエステルとは酸成分とアルコール成分との結合ポリマーであり、ジカルボン酸とグリコールとの縮合あるいはヒドロキシ安息香酸のヒドロキシ基とカルボキシ基とを有する化合物の縮合によって得られる重合体である。
【０２０６】
酸成分としてテレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸等の脂肪族ジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸等の脂環族ジカルボン酸、ヒドロキシエトキシ安息香酸等のオキシカルボン酸等を用いることができる。
【０２０７】
グリコール成分としては、エチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、シクロヘキサンジメチロール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等を使用することができる。
【０２０８】
なお、前記ポリエステル樹脂が実質的に線状である範囲でペンタエリスリトール、ロリメチロールプロパン、ピロメリット酸およびこれらのエステル形成誘導体等の多官能化合物を共重合させてもよい。
【０２０９】
本発明に用いるポリエステル樹脂としては、高融点ポリエステル樹脂を用いる。
【０２１０】
高融点ポリエステル樹脂としては、オルソクロロフェノール中３６℃で測定した極限粘度が０．４ｄｌ／ｇ以上、好ましくは０．５ｄｌ／ｇ以上、更に好ましくは０．６５ｄｌ／ｇ以上のものが用いられる。
【０２１１】
好ましい高融点ポリエステル樹脂としては、ポリアルキレンテレフタレート系樹脂が挙げられる。ポリアルキレンテレフタレート系樹脂は酸成分として、テレフタール酸、グリコール成分として、アルキレングリコールから主としてなるものである。
【０２１２】
その具体例としては、テレフタル酸成分とエチレングリコール成分とから主としてなるポリエチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、テレフタル酸成分と１、４−テトラメチレングリコール（１、４−ブチレングリコール）成分とから主としてなるポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、テレフタル酸成分とシクロヘキサンジメチロール成分とから主としてなるポリシクロヘキシルジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）等を挙げることができる。
【０２１３】
他の好ましい高分子量ポリエステル樹脂としては、ポリアルキレンナフタレート系樹脂を例示できる。ポリアルキレンナフタレート系樹脂は酸成分としてナフタレンジカルボン酸成分とグリコール成分としてアルキレングリコール成分とから主としてなるものであって、その具体例としては、ナフタレンジカルボン酸成分とエチレングリコール成分とから主としてなるポリエチレンナフタレート（ＰＢＮ）等を挙げることができる。
【０２１４】
高融点ポリエステル樹脂としては、その融点が好ましくは１６０℃以上、特に好ましくは２００℃以上のものである。
【０２１５】
ポリエステル樹脂の他に、アクリル樹脂を使用しても良い。又、バインダとしては２官能アクリル、６官能アクリル、ホスファゼン等が使用される。
【０２１６】
これらの樹脂は、比較的結晶性が高く、硬化樹脂ポリマー鎖と高融点ポリマー鎖との相互の絡み合いが均一かつ密になって、高耐久性の表面層を形成できるものと考えられる。低融点ポリエステル樹脂等の場合には、結晶性が低いので、硬化樹脂ポリマー鎖との絡み合いの程度が大きいところと小さいところが生じ、耐久性が劣るものと考えられる。
【０２１７】
表面層には、テフロン樹脂を分散させたものを用いた。
【０２１８】
使用条件により、適宜に選択された分散量を用い、帯電性や感度特性を制御することが好ましい。
【０２１９】
また、該感光体の表面は、テフロン樹脂をコートさせたものでもよい。
【０２２０】
これら各々の制御時に、感光体上の顕像を有効に転写材に転写し、該転写材を分離するために転写手段、かつ／又は分離手段の制御を加えてもよい。
【０２２１】
以上述べてきた、課題を解決するための手段および作用を単独、又は組合せで使うことにより、優れた効果を引き出すことが可能である。
【０２２２】
また、予期せぬ付加的な効果として、
１．ゴースト等の、光メモリーが低減した。これは、潜像を最適な状態で使用することによって、光メモリー源となるような過剰な光キャリアの生成或いは残留が減少したことによるものと思われる。
【０２２３】
２．黒ポチ白ぬけ等の画像欠陥が、消滅乃至は減少した。黒点の周りに、白くぬけた状態になる、いわゆる黒ポチ白ぬけが減少した。コントラストを制御することや、現像条件を調整することの単独、乃至は相乗効果によるものと思われる。
【０２２４】
（実験例、および、実施例）
以下、本発明を、実験例および実施例に基づいて具体的に説明する。
【０２２５】
なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。なお、本実験における検出分解能は、スポット径４２μｍのレーザーを用い、１ラインのレーザー露光により形成したデジタル潜像を測定したとき、選られた信号の半値幅として評価を行った。
【０２２６】
（実験例１）
図１に示す電位分布測定装置を用い、電位センサ１０１に用いる導体棒径と検出分解能との関係について実験を行った結果を図２０に示す。測定条件は、表１の通りである。
【０２２７】
【表１】
【０２２８】
図２０から明らかなように、導体棒径と検出分解能の間には強い関連性があり、特に、５０μｍを超える径の導体棒を用いた場合には、デジタルの潜像を分離して測定するのが困難であった。また、１μｍまでの細さがあれば、十分Ｓ／Ｎのよい信号を得ることができた。また、より良くは、Φ５０μｍであった。
【０２２９】
また、図２に示す電位分布測定装置を用い、電位センサ１０１に用いる導体棒径と検出分解能との関係について実験を行った結果を図２１に示す。測定条件は、表２の通りである。
【０２３０】
【表２】
【０２３１】
図２０から明らかなように、導体板の厚さと検出分解能との間には強い関連性があり、特に、５０μｍを超える厚さの導体板を用いた場合には、デジタルの潜像を分離して測定するのが困難であった。また、１μｍまでの細さがあれば、十分Ｓ／Ｎのよい信号を得ることができた。
【０２３２】
また、図３に示す電位分布測定装置を用い、電位センサ１０１に用いるワイヤー径と検出分解能との関係について実験を行った結果を図２０に示す。測定条件は、表３の通りである。
【０２３３】
【表３】
【０２３４】
図２０から明らかなように、ワイヤー径と検出分解能との間には強い関連性があり、特に、１００μｍを超える径のワイヤーを用いた場合には、デジタルの潜像を分離して測定するのが困難であった。また、１μｍまでの細さがあれば、十分Ｓ／Ｎのよい信号を得ることができた。
【０２３５】
（実験例２）
図１に示す電位分布測定装置を用い、電位センサ１０１に用いる導体棒の長さと信号強度、および、検出分解能の関係について実験を行った。その結果を図２１、および、図２２にそれぞれ示す。測定条件は、表４の通りである。
【０２３６】
【表４】
【０２３７】
図２１、および、図２２から明らかなように、導体棒の長さと信号強度、および、検出分解能との間には関連性が見られる。導体棒の長さが長くなるとともに、検出分解能は低下している。しかし、検出分解能の絶対値については、導体棒の長さよりも、導体棒の径の依存性が強い。導体棒の長さが長くなると、本来その導体棒が持ちうる分解能まで到達できなくなると考えられる。図２１では、導体棒の長さが１０ｍｍのとき、長さ１ｍｍのときに比べ、２倍近く悪い結果になっている。このことから、１０ｍｍより長い導体棒は、あまり好ましくないことがわかる。また、長さが短くなるとともに、信号強度が小さくなってしまい、０．５ｍｍより短くなると、検出するのが困難であった。
【０２３８】
また、図２に示す電位分布測定装置を用い、電位センサ１０１に用いる導体板の長さと信号強度、および、検出分解能の関係について実験を行った。その結果を図２３、および、図２４にそれぞれ示す。測定条件は、表５の通りである。
【０２３９】
【表５】
【０２４０】
図２３、および、図２４から明らかなように、導体板の長さと信号強度、および、検出分解能との間には、関連性が見られる。導体板の長さが長くなるとともに、検出分解能は低下している。しかし、検出分解能の絶対値については、導体板の長さよりも、導体板の径の依存性が強い。導体板の長さが長くなると、本来その導体板が持ちうる分解能まで到達できなくなると考えられる。図２３では、導体板の長さが１０ｍｍのとき、長さ１ｍｍのときに比べ、２倍近く悪い結果になっている。このことから、１０ｍｍより長い導体板は、あまり好ましくないことがわかる。また、長さが短くなるとともに、信号強度が小さくなってしまい、０．５ｍｍより短くなると、検出するのが困難であった。
【０２４１】
また、図３に示す電位分布測定装置を用い、電位センサ１０１に用いるワイヤーの長さと信号強度、および、検出分解能の関係について実験を行った。その結果を図２５、および、図２６にそれぞれ示す。測定条件は、表６の通りである。
【０２４２】
【表６】
【０２４３】
図２５、および、図２６から明らかなように、ワイヤーの長さと信号強度、および、検出分解能との間には、関連性が見られる。ワイヤーの長さが長くなるとともに、検出分解能は低下している。しかし、検出分解能の絶対値については、ワイヤーの長さよりも、ワイヤーの径の依存性が強い。
【０２４４】
ワイヤーの長さが長くなると、本来そのワイヤーが持ちうる分解能まで到達できなくなると考えられる。図２５では、ワイヤーの長さが１０ｍｍのとき、長さ１ｍｍのときに比べ、２倍近く悪い結果になっている。このことから、１０ｍｍより長いワイヤーは、あまり好ましくないことがわかる。また、長さが短くなるとともに、信号強度が小さくなってしまい、０．５ｍｍより短くなると、検出するのが困難であった。
【０２４５】
（実験例３）
図１に示す電位分布測定装置を用い、相対移動速度と信号強度、および、測定した波形の歪みの関係について実験を行った結果を図２７に示す。測定条件は、表７に示す通りである。
【０２４６】
【表７】
【０２４７】
図２７から明らかなように、相対移動速度が１０（ｍｍ／ｓｅｃ）より遅くなると、信号強度が弱く、十分Ｓ／Ｎのよい波形を得ることができなかった。また、相対移動速度が１０００００（ｍｍ／ｓｅｃ）より速くなると、測定系に起因する時定数の影響で、検出波形に歪みが生じるようになり、表面上の電位分布を正しく測定できなくなった。
【０２４８】
また、図２に示す電位分布測定装置を用い、相対移動速度と信号強度、および、測定した波形の歪みの関係について実験を行った結果を図２８に示す。測定条件は、表８に示す通りである。
【０２４９】
【表８】
【０２５０】
図２８から明らかなように、相対移動速度が１０（ｍｍ／ｓｅｃ）より遅くなると、信号強度が弱く、十分Ｓ／Ｎのよい波形を得ることができなかった。また、相対移動速度が１０００００（ｍｍ／ｓｅｃ）より速くなると、測定系に起因する時定数の影響で、検出波形に歪みが生じるようになり、表面上の電位分布を正しく測定できなくなった。
【０２５１】
また、図３、図８、図９に示す電位分布測定装置を用い、相対移動速度と信号強度、および、測定した波形の歪みの関係について実験を行った結果を図２９に示す。測定条件は、表９に示す通りである。
【０２５２】
【表９】
【０２５３】
図２９から明らかなように、相対移動速度が１０（ｍｍ／ｓｅｃ）より遅くなると、信号強度が弱く、十分Ｓ／Ｎのよい波形を得ることができなかった。また、相対移動速度が１０００００（ｍｍ／ｓｅｃ）より速くなると、測定系に起因する時定数の影響で、検出波形に歪みが生じるようになり、表面上の電位分布を正しく測定できなくなった。
【０２５４】
（実験例４）
図１に示す電位分布測定装置を用い、測定間隔と検出分解能の関係について実験を行った結果を図３０に示す。測定条件は、表４に示す通りである。
【０２５５】
【表１０】
【０２５６】
また、図２に示す電位分布測定装置を用い、測定間隔と検出分解能の関係について実験を行った結果を図３１に示す。測定条件は、表１１に示す通りである。
【０２５７】
【表１１】
【０２５８】
また、図３に示す電位分布測定装置を用い、測定間隔と検出分解能の関係について実験を行った結果を図３２に示す。測定条件は、表１２に示す通りである。
【０２５９】
【表１２】
【０２６０】
図３０〜図３２を見ると、測定間隔が大きくなるとともに、検出分解能が低下しているように見える。しかし、これは実際の電位が空問的な広がりを持っているためであり、測定系の問題ではない。表面近傍の電位分布を正しく評価するためには、測定間隔は２００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下であることが理想である。
【０２６１】
電位分布の空間的な広がりの評価を行う場合においては、測定間隔は任意に設定できる。また、測定間隔を１０（μｍ）より小さくすると、表面電位と電位センサ１０１との間で放電が起こり、検出波形が著しく乱れ、表面電位分布を測定することができなかった。
【０２６２】
（実験例５）
図３に示す電位分布測定装置を用い、電位センサ１０１の検出部の直線性、および、平行性と検出分解の関係について実験を行なった。図３３は、この実験のために特別に製作した電位センサ１０１の、図９に示す方向からみた検出部の拡大図である。図３４に示すように、意図的に検出部が曲がった形状となるように電位センサ１０１を製作し、直線性を図３４に示すように定義した。また、図３４は、平行性の定義を示す模式図である。相対移動方向ｘは紙面に垂直方向で、ｙは表面に垂直方向、ｚはＸおよびＹに垂直方向を表わしている。実験条件、および、実験結果を、表１３および図３５にそれぞれ示す。
【０２６３】
【表１３】
【０２６４】
図３５から明らかなように、ワイヤーの直線性、および、平行性と分解能との間には関連性があり、直線性、および平行性が悪くなると、検出分解能が低下した。しかし、検出分解能の絶対値については、ワイヤーの直線性や平行性よりも、ワイヤー径の依存性が強い。直線性や平行性が悪くなると、本来そのワイヤーが持ちうる分解能まで到達できなくなると考えられる。図３５では、ワイヤーの直線性、および、平行性が３００％を超えると、１５０％のときの検出分解能に比べ、２倍近く悪い結果になっている。このことから、ワイヤーの直線性、および、平行性は３００％を超えると、好ましくないことがわかる。
【０２６５】
（実施例１）
図１に示す電位分布測定装置を用い、検出部の形状が、図３６〜図３８に示す形状の電位センサ１０１を製作し、表面電位分布の測定を行った。表１４にその結果を示す。
【０２６６】
【表１４】
【０２６７】
この表１４に示すように、図３６〜図３８に示した３種類の形状では、検出分解能に大差は見られず、いずれもデジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができた。
【０２６８】
また、図２に示す電位分布測定装置を用い、検出部の形状が、図３９〜図４１に示す形状の電位センサ１０１を製作し、表面電位分布の測定を行った。表１５にその結果を示す。
【０２６９】
【表１５】
【０２７０】
この表１５に示すように、図３９〜図４１に示した３種類の形状では、検出分解能に大差は見られず、いずれもデジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができた。
【０２７１】
また、図３に示す電位分布測定装置を用い、検出部の形状が、図４２〜図４４に示す形状の電位センサ１０１を製作し、表面電位分布の測定を行った。表１６にその結果を示す。
【０２７２】
【表１６】
【０２７３】
この表１６に示すように、図４２〜図４４に示した３種類の形状では、検出分解能に大差は見られず、いずれもデジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができた。
【０２７４】
これに対して、ワイヤー径が１〜１００μｍではなく、ワイヤー長さが０．２〜１０ｍｍではなく、ワイヤーの直線性、および、平行性が３００％以内ではない電位センサ１０１を製作した場合には、デジタル潜像を測定するために十分な検出分解能、または、Ｓ／Ｎを得ることができなかった。
【０２７５】
（実施例２）
図１〜図３に示す電位分布測定装置の電位センサ１０１を用い、平板型感光体、および、ベルト型感光体の表面電位分布測定を行った。表１７〜表１９にその結果を示す。
【０２７６】
【表１７】
【０２７７】
【表１８】
【０２７８】
【表１９】
【０２７９】
これら表１７〜表１９に示すように、本発明の表面電位測定装置において、ドラム型の感光体だけでなく、平板型感光体、および、ベルト型感光体においても、デジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができた。
【０２８０】
（実施例３）
図１〜図３に示す電位分布測定装置は、感光体１０３の回転により電位センサ１０１と表面との相対移動が生じている。この装置を改良し、電位センサ１０１を感光体１０３の軸方向に移動させて、感光体１０３の軸方向の表面電位の分布形状の測定を行った。その結果を表２０〜表２２に示す。
【０２８１】
【表２０】
【０２８２】
【表２１】
【０２８３】
【表２２】
【０２８４】
これら表２０〜表２２に示すように、電位センサ１０１が移動することによって、相対速度が生じる構成においても、デジタル潜像を測定するのに十分な分解能および強度を得ることができた。この結果より、本発明の表面電位測定法は、電位センサ１０１と表面との相対速度が、感光体１０３の回転による構成、すなわち、表面が電位センサ１０１に対して可動になる構成だけでなく、電位センサ１０１を表面に対して可動となる構成においても適用することが可能であることがわかる。
【０２８５】
以下、これらのセンサを用いた電子写真装置の制御についての具体的な例を示す。
【０２８６】
（実施例４）
図３に示す電位分布測定装置を製作し、測定する表面に垂直かつ相対移動方向に平行となる面における電位センサ１０１の検出部の断面形状、すなわち、図９に示す方向から見た電位センサ１０１の検出部の形状が、図４５〜図４８に示す形状の電位センサ１０１を製作し、表面電位分布の測定を行なった。表２３にその結果を示す。
【０２８７】
【表２３】
【０２８８】
この表２３に示すように、図４５〜図４８に示した３種類の形状では、検出分解能に大差は見られず、いずれもデジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができた。
【０２８９】
これに対して、図４８に示すように、エッジを有する角型のセンサでは、表面と対向する面とエッジ部でその面と交わる面とで、それぞれ信号を拾ってしまい、デジタル潜像を測定するために十分な、分解能、および、Ｓ／Ｎを得ることができなかった。
【０２９０】
（実施例５）
図１８に示すＲＦ−ＰＣＶＤ装置を用い、直径１０８ｍｍのブラスト加工を施したアルミニウムシリンダ（支持体）上に、表２４に示す作成条件でａ−Ｓｉを母体とする、電荷注入阻止層／光導電層／表面層からなる感光体を作成した。
【０２９１】
【表２４】
【０２９２】
【表２５】
【０２９３】
作成した感光体を図１に示すような構成に改造した画像形成装置（キヤノン製ＮＰ６０６０を本発明の電位センサ１０１のテスト用に改造）にセットした。なお、画像形成装置は、レーザーによる潜像書き込みができるように改造を行っている。
【０２９４】
電位センサ１０１は、実施例１〜２で使用したものを用いた。使用したセンサ形状を表２５に示す。このセンサを用い、画像形成の制御を行った。制御方法を表２６に示す。
【０２９５】
表２６の制御方法においては、２項目の制御が重なる場合は、同時に制御していることを意味する。
【０２９６】
【表２６】
【０２９７】
＊Ｖｄａｒｋ制御 （有り）：Ｖｄａｒｋ電位のみを目標値に設定するシーケンスを帯電部への印加電圧／電流によって行う。
【０２９８】
（無し）：一定の印加電圧／電流を帯電部材に印加し、Ｖｄａｒｋ電位を決定し、それ以上の制御は行なわない。
【０２９９】
Ｖｄａｒｋ電位値は、本発明の電位センサによりモニタし、その値によってＶｄｃを場合によっては制御する。
【０３００】
＊Ｖｌ制御 （有り）：チャージアップした帯電部材に、レーザーによって電位変化を生じさせ、その電位変化を本発明の電位センサにより検出した誘導電流を積分解析し一定の電位変化量になるように、レーザー出力を制御する。
【０３０１】
（無し）：チャージアップした帯電部材に、一定のレーザーによって電位変化を生じさせ、その電位変化を本発明の電位センサにより検出した誘導電流を積分解析し、その値を場合により、Ｖｄａｒｋ制御、Ｖｄｃ制御にフィードバックさせる。
【０３０２】
＊Ｖｄｃ制御 （有り）：現像バイアスのＤＣ成分をＶｌ／Ｖｄａｒｋの値によって制御する。
【０３０３】
（無し）：現像バイアスのＤＣ成分は一定値とする。
【０３０４】
そして、表２６に示した画像形成制御ＡＢＣの全てにおいて、レーザーのドットを忠実に再現した、高品位なデジタル画像を得ることができた。
【０３０５】
さらに、この電子写真装置を、表２７に示す環境でＡ４紙で１０万枚の耐刷試験を行った。画像形成の制御は表２７に示す通りである。これら表２７に示す制御は、１００枚毎に自動制御で行った。
【０３０６】
耐刷試験中の潜像評価は、画像により行い、レーザー潜像の再現性（ドット再現性）、画像濃度の変化を調べた。耐刷試験の結果は、いずれの環境においても良好であり、１０万枚の耐刷試験中において、デジタル画像の品質（ドット再現／画像濃度）が低下することはなかった。また、制御時間は、表２６に示す、Ａ／Ｂいずれの場合においても、周知の電位制御（ＶｄａｒｋとＶｌを周知の電位センサにより個別に制御）に比べ、約５０％以下の時間で行え、電位制御時間の短縮の効果が確認できた。なお、Ｖｌのｌは、Ｌの小文字である。
【０３０７】
【表２７】
【０３０８】
さらに、表２５に示した形状以外の実施例１〜２に示したセンサ形状においてもまた、同様な結果を得た。
【０３０９】
（実施例６）
外形１０８ｍｍ×長さ３５８ｍｍのアルミニウムシリンダーを基体とし、これにアルコキシメチル化ナイロンの５％メタノール溶液を浸漬法で塗布して、膜厚１μｍの下引き層（中間層）を設けた。次に、チタニルフタロシアニン顔科を１０部（重量部、以下同様）、ポリビニルブチラール８部、およびシクロヘキサノン５０部を直径１ｍｍのガラスビーズ１００部を用いたサンドミル装置で２０時間混合分散した。この分散液にメチルエチルケント７０〜１２０（適宜）部を加えて下引き層上に塗布し、１００℃で５分間乾燥して０．２μｍの電荷発生層を形成させた。次に、この電荷発生層の上に、スチリル化合物１０部とビスフェノールＺ型ポリカーボネート１０部をモノクロべンゼン６５部に溶解した。この溶液をディッピング法によって基体上に塗布し、１２０℃で６０分間の熱風乾燥させて、２０μｍ厚の電荷輪送層を形成した。さらに、この輪送層上に約１μｍの表面層を設け、表面保護層とした。
【０３１０】
以上のように作成したＯＰＣ感光体を、図１に示すような構成に改造した画像形成装置（キヤノン製ＮＰ６０６０を本発明の電位センサ１０１のテスト用に改造）にセットした。なお、画像形成装置は、レーザーによる潜像書き込みができるように改造を行っている。電位センサ１０１は、実施例１〜２、６に示すものを用いた。この電位センサ１０１を用い、画像形成の制御を行った。制御方法は、実施例５と同じである（表２６）。実施例６と同様の評価を行ったところ、良好な結果を得られた。
【０３１１】
次に、実施例５と同様の耐刷試験を行った。制御および環境／評価内容は、実施例５と同様である。試験枚数は２万枚とした。
【０３１２】
耐刷試験中の潜像評価は画像により行い、レーザー潜像の再現性（ドット再現性）、画像濃度の変化を調べた。耐刷拭験の結果は、いずれの環境においても良好であり、１万枚の耐刷試験中において、デジタル画像の品質（ドット再現／画像濃度）が低下することはなかった。また、制御時間は、表２６に示す、Ａ／Ｂいずれの場合においても、周知の電位制御（ＶｄａｒｋとＶｌを周知の電位センサ１０１により個別に制御）に比べ、約５０％以下の時間で行え、電位制御時間の短縮の効果が確認できた。
【０３１３】
また、図４９は、６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光により作成した１画素の潜像測定結果である。図５０は、図４９の積分解析後の波形であり、電位形状を示す。また、図５１は、６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光により作成した１ドット１スペースの潜像の測定結果である。図５２は、図５１の積分解析後の波形であり、電位形状を示す。
【０３１４】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明によれば、電子写真装置、特にデジタル電子写真装置において、感光体表面の静電潜像を歪めることなく高精度に測定し、その測定結果から電子写真方法のうちの一つ以上の手段を制御するようにしたので、高湿流れ等の環境変化による表面電位の変動を抑制することができ、これにより、きわめて長期に安定して、高画質な画像を得ることができる。
【０３１５】
また、本発明によれば、上記測定法により、画像信号付与に関する有無の双方を実質的に同等に評価できるので、電位制御にかかる時間の短縮化を図ることができる。
【０３１６】
さらに、本発明によれば、測定結果からの上記手段の制御と合わせて、リアルタイムでの潜像、トナー像の最適化を図ることが可能となり、省エネルギー的にも効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である画像形成装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態である画像形成装置の全体構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態である画像形成装置の全体構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態である電位センサの構成を示す正面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態である電位センサの構成を示す側面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態である電位センサの構成を示す正面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態である電位センサの構成を示す側面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態である電位センサの構成を示す正面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態である電位センサの構成を示す側面図である。
【図１０】現像装置の全体構成を示す断面図である。
【図１１】デジタル静電潜像と現像バイアスの相関を模式的に示す説明図である。
【図１２】本発明の画像形成装置用感光体の層構成を模式的に示す構成図である。
【図１３】本発明の画像形成装置用感光体の層構成を模式的に示す構成図である。
【図１４】本発明の画像形成装置用感光体の層構成を模式的に示す構成図である。
【図１５】本発明の画像形成装置用感光体の層構成を模式的に示す構成図である。
【図１６】本発明の画像形成装置用感光体の層構成を模式的に示す構成図である。
【図１７】本発明の画像形成装置用感光体の層構成を模式的に示す構成図である。
【図１８】ＲＦ−ＰＣＶＤによる感光体の製造装置の一例を示す構成図である。
【図１９】ＶＨＦ−ＰＣＶＤによる感光体の堆積装置の一例を示す構成図である。
【図２０】本発明の第１の実施の形態である電位形状測定装置用の電位センサに用いるワイヤーの太さと検出分解能との関係を示す図である。
【図２１】本発明の第１の実施の形態である電位形状測定装置用電位センサに用いる導体棒の長さと検出分解能との関係を示す図である。
【図２２】本発明の第１の実施の形態である電位形状測定装置用電位センサに用いる導体棒の長さと信号強度の関係を示す図である。
【図２３】本発明の第２の実施の形態である電位形状測定装置用電位センサに用いる導体板の長さと検出分解能との関係を示す図である。
【図２４】本発明の第２の実施の形態である電位形状測定装置用電位センサに用いる導体板の長さと信号強度の関係を示す図である。
【図２５】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置用電位センサに用いる導電性ワイヤーの長さと検出分解能との関係を示す図である。
【図２６】本発明の第２の実施の形態である電位形状測定装置用電位センサに用いる導電性ワイヤーの長さと信号強度の関係を示す図である。
【図２７】本発明の第１の実施の形態である電位形状測定における、測定表面と電位センサとの相対移動速度と、信号強度、および、検出波形の歪みの関係を示す図である。
【図２８】本発明の第２の実施の形態である電位形状測定における、測定表面と電位センサとの相対移動速度と、信号強度、および、検出波形の歪みの関係を示す図である。
【図２９】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定における、測定表面と電位センサとの相対移動速度と、信号強度、および、検出波形の歪みの関係を示す図である。
【図３０】本発明の第１の実施の形態である電位形状測定における、測定間隔と検出波形の歪みとの関係を示す図である。
【図３１】本発明の第２の実施の形態である電位形状測定における、測定間隔と検出波形の歪みとの関係を示す図である。
【図３２】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定における、測定間隔と検出波形の歪みとの関係を示す図である。
【図３３】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置における導電性ワイヤーの直線性の定義を説明する図である。
【図３４】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置における導電性ワイヤーの平行性の定義を説明する図である。
【図３５】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置における導電性ワイヤーの直線性および平行性と検出分解能の関係を示す図である。
【図３６】本発明の第１の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサの構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図３７】本発明の第１の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサの構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図３８】本発明の第１の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサの構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図３９】本発明の第２の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサの構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図４０】本発明の第２の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサの構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図４１】本発明の第２の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサの構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図４２】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサの構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図４３】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサの構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図４４】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサの構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図４５】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサのエッジ構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図４６】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサのエッジ構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図４７】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサのエッジ構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図４８】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサのエッジ構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図４９】６００ｄｐｉの走査線密度のレーザー露光により作成した１画素の潜像測定結果を示す波形図である。
【図５０】図５１の積分解析後の電位形状を示す波形図である。
【図５１】６００ｄｐｉの走査線密度のレーザー露光により作成した１ドット１スペースの潜像の測定結果を示す波形図である。
【図５２】図５３の積分解析後の電位形状を示す波形図である。
【図５３】従来の画像形成装置の全体構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０１ 電位センサ
ｌ０３ 感光体
ｌ０５ 感光体表面
ｌ０７ 画像信号付与手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体である感光体の表面を帯電し、その帯電面に可視光や、ライン走査レーザ光によって、画像情報の書込をして画像形成を実行するものであり、感光体の表面電位を測定する電位測定手段を有する電子写真式の画像形成方法および装置に関する。より詳しくは、電位測定手段を用いて感光体表面の電位分布を測定し、該電位分布により各工程の制御を行い、温湿度変化等の環境変動に対しても良好な画質を極めて長期にわたって安定して供給する電子写真式の画像形成方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在の電子写真式の画像形成装置は、複写機だけでなく、近年需要の伸びの著しいコンピュータ等の出力手段であるコンピュータ、ワードプロセッサの出力手段としてのプリンタを加え、広く利用されている。その使用環境も多岐にわたり、たとえば環境変動による出力画像の濃度の変動を防止する手段など、様々な画像を安定化する手段がとられている。特に、こうしたプリンタは、従来のオフィスユースのみならず、パーソナルユースが増大したため、低コスト、メンテナンスフリーといった経済性が重視される。
【０００３】
電子写真方式における出力画像は、電子写真各工程、すなわち書き込み情報の鮮鋭さ、感光体表面に形成される静電潜像の鮮鋭さ、感光体表面に形成される着色微粒子（以下、トナーという）像の鮮鋭さ、転写紙に転写された後のトナー像の鮮鋭さ、トナー定着後の像の鮮鋭さによって画質が大きく左右される。このため、より高画質な画像を得るためには、各工程の鮮鋭さを向上させる必要がある。
【０００４】
図５３は、周知の電子写真装置の概略図である。現在、該静電潜像を制御する方法として、内部に電位センサを有し、マクロな範囲で行った感光体表面の電位の測定結果から、帯電工程や露光工程を制御する装置や方法がある。
【０００５】
この電子写真装置の構造について説明する。６０１は電位センサであり、６０２は支持体である。６０３は、感光体ドラムである。この感光体ドラム６０３は、導電性基板６０４と、電位変化を伴う表面６０５とからなる。この感光体６０３の表面６０５は、帯電器６０６により帯電され、画像信号付与手段６０７からの照射光により静電潜像が形成される。この感光体６０３の表面６０５の電位分布は電位センサ６０１により測定される。そして、現像器６０８により現像され、転写帯電器６１０ａにおいて転写紙給紙系６０９からレジストローラ６１４を介して搬送された転写紙にトナーを転写する。転写後の転写紙は、分離帯電器６１０ｂにより分離され転写紙搬送系６１１を通って定着装置６１５に至り、定着されて機外に排出される。一方、転写後の感光体６０３の表面６０５に残留したトナーは、クリーニングユニット６１２のクリーニングブレード６１６によってかき落とされた後、残留する静電潜像は除電光源６１３によって消去され、これにより１工程が終了する。
【０００６】
ここで、上記電子写真装置等において、電位センサを用いた感光体表面の電位の測定について説明する。まず、画像信号の露光を照射しない状態で帯電工程を制御し、暗状態の感光体表面の電位Ｖｄａｒｋを規定値に設定する。これにより、その時点での基準の帯電条件、すなわち印加電流値又は印加電圧値が決定する。次に、１点ないしは複数の光量で画像信号の露光を照射し、各々の状態での感光体表面電位を測定する。
【０００７】
これにより得られた露光光量と感光体表面電位との相関から、露光時の感光体表面電位Ｖ１が規定値になるように、その時点での基準光量を決定する。この電位測定および制御は、電子写真装置の立ち上げ時、その他必要に応じて行われる。この方式により、Ｖｄａｒｋ、Ｖ１が一定に保たれ、画像濃度の変動がない、安定した画像を得られる。
【０００８】
一方、上記のプリンタ等においても、文字だけでなく写真等を出力する機会が急増しており、電子写真の安定化に加え、微小ドットや細線の再現性向上等といった、さらなる高画質化に対する要求が高まっている。
【０００９】
このような高画質化のために、感光体表面の微小範囲での静電潜像を制御する必要があり、そのためには微細な静電潜像の形状について知ることが極めて重要である。
【００１０】
しかし、感光体表面に形成された静電潜像の鮮鋭さの善し悪しを判断することは、静電潜像であり直接観察できないこと、暗所で且つきわめて短時間しか持続しないため観察手段が極めて限られる。このことから、従来においては、
１．なんらかの方法で潜像を可視化する手法
２．静電潜像を電子写真工程中に電位測定手段を用いて定量化する手法
といった手法が用いられる。
【００１１】
前者の手法１の例として、例えば、可視化手段としてトナーを用いて現像し、その画像を評価し、現像前の静電潜像を推測する方法等は、一般によく行われている。しかし、この方法では、現像工程後の画像を測定、分析する機構が必要になる。或いは、電子写真装置の利用者が画像評価を行う場合など、個々のばらつきが大きくなるなど、装置のコスト増加や良好な再現性の観点から適切ではない。また、評価用に転写材（コピー紙）、トナー等を必要とし、環境の点からも好ましくない。
【００１２】
後者の手法２の例として、感光体表面上の電位変化を電気的に評価する方法について、いくつか報告されている。例えば、特開平５−５０８７０８号に、検知電極を用いて表面電位の均一性を測定する方法が記載されている。この方法は、電位センサを測定表面の近傍に配置し、それらを相対的に移動させることによって、電位センサに測定表面の電位に変化による誘導電流を発生させ、これを解析することにより、表面電位の均一性を測定する方法である。電位センサは、エッジを有しており、測定表面の電位変化を検知電極のエッジで検出することを特徴としている。
【００１３】
また、電子写真学会誌第３０巻第２号（１９９１）、同第４号に開示されているものがある。この例では、バイアス印加による放電防止、放竜開始電圧の高いガス（ＳＦ６）による放電防止手段を用い、電位センサを測定表面の近傍３０μｍ程度まで近接配置し、それらを相対的に移動させることによって、電位センサに測定表面の電位変化による誘導電流を発生させ、これを解析することにより、潜像電位のエッジ部の勾配変化を測定する方法である。電位センサは、数十μｍ以下にするとともに、測定ギャップも数十μｍ以下にして検出することを特徴としている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
現在の電子写真、特にデジタル電子写真において、その解像度は６００ｄｐｉから１２００ｄｐｉが主力となり、これにより形成した潜像電位（以下、「デジタル潜像電位」と称する）、特に微小ドットや細線の再現性などの高画質化を、環境変動などに対しても極めて安定して確保し、明瞭な画像を安定して得ることが必要である。
【００１５】
上述の公知例のように、高画質な画像を得るためには、スポット径数十μｍ以下のレーザー露光、ＬＥＤアレイ等により形成したデジタル潜像電位の形状、特にデジタル静電潜像の非露光部と露光部の境界における電位変化の傾き（以下、「潜像の鋭さ」と称する）、および非露光部と露光部の電位差、即ち潜像の電気的深さ（以下、「潜像の深さ」と称する）を制御すること、また潜像の深さや鋭さに応じた画像形成手段の制御を行うことが必要である。
【００１６】
そのため、同様に潜像電位分布検出方法も、微小範囲におけるデジタル潜像電位の分布を高分解能で検出する必要があり、その制御構成が複雑化する。
【００１７】
また、例えば高湿度環境下での使用時に画像がぼやけた感じになる「（高湿）画像流れ」に関しても、ＯＰＣ等の比較的柔らかい感光体では、感光体を摺擦研磨して、一方、ａ−Ｓｉ系の高硬度な感光体では感光体を所定の温度に調節する機構を設けて対応する場合があるが、それぞれ長寿命化や小型化が困難であるなどの課題もあり、高精度に潜像を検出、制御する必要があり、電位制御にかかる時間が長くなり、非効率である。
【００１８】
また、上述のようなマクロなコントラストを制御する方式では、微視的には、潜像深さや潜像鋭さが、環境その他の要因により変動する場合がある。例えば上記のような「高湿画像流れ」の他、露光量が過大な場合には潜像が広がることにより微細ドット再現性が確保できなかったり、画像がぼやけた状態になる「画像流れ」という現象が起きる場合がある。
【００１９】
また、数十μｍの輻で変化するデジタル潜像電位を制御するためには、検出手段の分解能も数十μｍ以下まで向上させることが必要である。分解能は、電位センサの検出部分の面積を小さくすることによって、ある程度は改善することができる。しかし、検出部分の面積を小さくするにつれて、検出信号の出力も小さくなってしまい、Ｓ／Ｎ比の低下を招いてしまう。
【００２０】
また、検出信号の出力を大きくするためには、センサーとドラムの間隔を数十μｍまで近接させる必要、及びセンサとドラムの相対速度を高める必要があるが、従来のエッジ部を有するセンサ形状では、放電が発生してしまったり、測定電位分布が歪んでしまったりして困難である。また、その放電の回避のために放電開始電圧の高いガス（ＳＦ６ ）による放電防止手段を講ずることは装置が複雑化してしまうばかりか、センサ、感光体ドラムの相対速度を高めてゆくとガスのもれが帯電工程に悪影響を及ぼすといった弊害がある。
【００２１】
こうした状況からデジタル化が進展する現在、表面電位変化を、数十μｍオーダーの高分解能で測定を行うために、Ｓ／Ｎ比を確保しながら、分解能を上げる技術の確立が有効である。該測定法は小型簡易が好ましく、該測定結果により制御を行い、高画質な画像を安定して得られる電子写真装置、方法が切望されている。特に、レーザープリンタのように、実際に常用されている小型電子写真装置において、サービス間隔を拡大し得るシステムとしてきわめて有効である。
【００２２】
そこで、本発明の目的は、感光体表面における静電潜像の電位分布を高精度に測定し、長期にわたって安定して高画質な画像を得ることが可能な画像形成方法および装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、感光体上に形成された潜像の電位分布の変化を電位センサにより測定し、該測定の結果に基づいて、画像の形成に係る電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する画像形成方法であって、前記感光体の表面の電位分布の変化によって、前記電位センサの検出部に誘導電流を発生させる工程と、該発生した誘導電流を検出して解析を行う工程とを具え、前記電位センサとして、測定する電位分布の変化幅に相当する長さよりも小さな幅に形成され、棒状の導電体からなる検出部を有するセンサを用い、前記電位センサの検出部をその長手方向が前記感光体の表面の法線方向と平行となるように配置した状態で、当該電位センサの検出部に誘導電流を発生させ、該発生した誘導電流を検出して積分解析することにより電位分布の変化を測定し、該測定結果に基づいて、電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御することによって、画像形成方法を提供する。
【００２４】
ここで、前記棒状の電位センサの検出部を、径がｌ〜ｌ００μｍ、前記感光体の表面の法線方向の長さが０．５〜１０ｍｍとすることができる。
【００２５】
前記電位センサは、電気的にシールドされた部分を有することができる。
【００２６】
前記電位センサは、前記感光体の表面に近接する側の前記検出部の径が減少して形成することができる。
【００３２】
本発明は、感光体上に形成された潜像の電位分布の変化を電位センサにより測定し、該測定の結果に基づいて、画像の形成に係る電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する画像形成方法であって、前記感光体の表面の電位分布の変化によって、前記電位センサの検出部に誘導電流を発生させる工程と、該発生した誘導電流を検出して解析を行う工程とを具え、前記電位センサとして、測定する電位分布の変化幅に相当する長さよりも小さな幅に形成され、エッジを持たない検出端面が形成された検出部を有するセンサを用い、前記電位センサの検出端面を前記感光体の表面と対向配置した状態で、当該電位センサの検出部に誘導電流を発生させ、該発生した誘導電流を検出して積分解析することにより電位分布の変化を測定し、該測定結果に基づいて、電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御することによって、画像形成方法を提供する。
【００３３】
ここで、前記電位センサの検出部は、厚さが１〜１００μｍの導電性ワイヤーからなり、長さが０．２〜１０ｍｍであり、当該検出部をその長手方向が前記感光体の表面の法線方向と平行となるように配置することができる。
【００３４】
前記電位センサの検出部は、直線性および前記感光体の表面の法線方向との平行性を、前記ワイヤーの径の３００％以内とすることができる。
【００３５】
本発明は、感光体上に形成された潜像の電位分布の変化を測定し、該測定の結果に基づいて、画像の形成に係る電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する画像形成装置であって、測定する電位分布の変化幅に相当する長さよりも小さな幅に形成され、棒状の導電体からなる検出部を有する電位センサと、前記電位センサの検出部をその長手方向が前記感光体の表面の法線方向と平行となるように配置した状態で、前記感光体の表面の電位分布の変化により、当該電位センサの検出部に誘導電流を発生させる手段と、該発生した誘導電流を検出して積分解析することにより、前記感光体の表面の電位分布の変化を測定する手段と、該測定結果に基づいて、電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する手段と
を具えたことによって、画像形成装置を構成する。
【００３６】
ここで、前記棒状の電位センサの検出部は、径がｌ〜ｌ００μｍ、前記感光体の表面の法線方向の長さが０．５〜１０ｍｍとすることができる。
【００３７】
前記電位センサは、電気的にシールドされた部分を有することができる。
【００３８】
前記電位センサは、前記感光体の表面に近接する側の前記検出部の径を減少して形成することができる。
【００４４】
本発明は、感光体上に形成された潜像の電位分布の変化を測定し、該測定の結果に基づいて、画像の形成に係る電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する画像形成装置であって、測定する電位分布の変化幅に相当する長さよりも小さな幅に形成され、エッジを持たない検出端面が形成された検出部を有する電位センサと、前記電位センサの検出端面を前記感光体の表面と対向配置した状態で、当該電位センサの検出部に誘導電流を発生させる手段と、該発生した誘導電流を検出して積分解析することにより、前記感光体の表面の電位分布の変化を測定する手段と、該測定結果に基づいて、電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する手段とを具えることによって、画像形成装置を構成する。
【００４５】
ここで、前記電位センサの検出部は、厚さが１〜１００μｍの導電性ワイヤーからなり、長さが０．２〜１０ｍｍであり、当該検出部をその長手方向が前記感光体の表面の法線方向と平行となるように配置することができる。
【００４６】
前記電位センサの検出部は、直線性および前記感光体の表面の法線方向との平行性を、前記ワイヤーの径の３００％以内とすることができる。
【００４７】
また、上記構成に、以下の構成要件を付加することができる。
【００４８】
前記電位センサの前記検出部の幅は、デジタル潜像の電位変化の幅よりも小さくすることができる。
【００４９】
前記誘導電流の積分解析は、当該誘導電流の値を電位の傾きとし、当該誘導電流の時間積分値を電位の深さとして解析することができる。
【００５０】
前記電位センサと前記感光体との相対移動速度は、１０〜ｌ００００ｍｍ／ｓｅｃとすることができる。
【００５１】
前記電位センサと前記感光体との相対移動中において、前記電位センサと前記感光体の表面との距離を一定間隔に保持する機構を有することができる。
【００５２】
前記電位センサの前記検出部と前記感光体の表面との間隔は、１０〜３００μｍとすることができる。
【００５３】
前記電位センサの検出部は、タングステンの材質から構成することができる。
【００５４】
前記電位センサを複数個配置することができる。
【００５５】
前記電位分布の変化の測定結果により、少なくとも感光体の表面電位、および／または、現像手段のうちの１つ以上を制御する手段を有することができる。
【００５６】
前記感光体の表面電位の制御を行う手段は、前記感光体を帯電させる帯電手段、および／または、前記感光体の表面に画像信号に対応したビームを照射する画像信号付与手段とすることができる。
【００５７】
前記現像手段への制御は、現像バイアス、および／または、当該現像手段と前記感光体の表面との間の距離の制御とすることができる。
【００５８】
前記感光体の表面の電位密度は、４０〜４００（ｎＣ／ｃｍ２ ）とすることができる。
【００５９】
前記感光体は、少なくとも非晶質珪素を主原料とするアモルファスシリコン系の感光体とすることができる。
【００６０】
前記感光体は、少なくとも有機半導体（ＯＰＣ）から構成することができる。
【００６１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００６２】
まず、本発明の概略構成について説明する。
【００６３】
本発明は、少なくとも、感光体と、感光体を帯電させる帯電工程と、潜像を形成するための露光工程と、潜像を顕像化する現像工程と、電位センサとを有する電子写真装置において、感光体上に形成された潜像の電位分布の変化を電位センサにより測定し、その測定の結果に基づいて、画像の形成に係る電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御するものである。係る発明を達成するための手法として、本例では、以下の３つの実施形態を挙げる。
【００６４】
第１の実施の形態（以下、第１の手法という）として、前記感光体の表面の電位分布の変化によって、前記電位センサの検出部に誘導電流を発生させる工程と、該発生した誘導電流を検出して解析を行う工程とを具え、前記電位センサとして、測定する電位分布の変化の幅よりも小さな幅に形成され、棒状の導電体からなる検出部を有するセンサを用い、前記電位センサの検出部をその長手方向が前記感光体の表面の法線方向と平行となるように配置した状態で、当該電位センサの検出部に誘導電流を発生させ、該発生した誘導電流を検出して積分解析することにより電位分布の変化を測定し、該測定結果に基づいて、電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する。
【００６５】
第２の実施の形態（以下、第２の手法という）として、前記感光体の表面の電位分布の変化によって、前記電位センサの検出部に誘導電流を発生させる工程と、該発生した誘導電流を検出して解析を行う工程とを具え、前記電位センサとして、測定する電位分布の変化の幅よりも小さな幅に形成され、板状の導電体からなる検出部を有するセンサを用い、前記電位センサの検出部に誘導電流を発生させ、該発生した誘導電流を検出して積分解析することにより電位分布の変化を測定し、該測定結果に基づいて、電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する。
【００６６】
第３の実施の形態（以下、第３の手法という）として、前記感光体の表面の電位分布の変化によって、前記電位センサの検出部に誘導電流を発生させる工程と、該発生した誘導電流を検出して解析を行う工程とを具え、前記電位センサとして、測定する電位分布の変化の幅よりも小さな幅に形成され、エッジを持たない検出端面が形成された検出部を有するセンサを用い、前記電位センサの検出端面を前記感光体の表面と対向配置した状態で、当該電位センサの検出部に誘導電流を発生させ、該発生した誘導電流を検出して積分解析することにより電位分布の変化を測定し、該測定結果に基づいて、電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する。
【００６７】
また、上記各手法における各種形状の電位センサは、従来の平板の導電体を用いた電位センサに比べ、２〜３倍程度良い分解能を得ることができる。また、本発明の電位センサは、検知電極の幅を小さくしても信号強度をある程度保持することができ、Ｓ／Ｎ比の良い信号を得ることができる。
【００６８】
また、該電位分布の測定結果に応じて、感光体表面の電位、および／又は、上記各種工程の一つ乃至は複数を制御する機構を設ける。これにより、デジタル静電潜像の電位の分布や、現像手段等を最適な状態に高精度に保持できる。
【００６９】
この結果、トナー像の鮮明さなど、画像形成の各工程が向上し、高画質な画像を安定して得ることができる。
【００７０】
また、電子写真装置内の各種制御手段としては、上記内容に限らず、感光体上のデジタル潜像の電位を制御し得る手段、および／又は、デジタル静電潜像の電位をトナー像化する際の再現性を向上し得る手段であればよい。
【００７１】
また、上記第１の手法において、棒状である該検出部分の感光体側を細くした、いわゆる針のように作成することによって、Ｚ軸すなわち感光体の長軸方向の電位分布の影響も減少させ、より狭い範囲の電位分布の変化を、安定して高精度に検出できる。
【００７２】
また、上記第２の手法において、板状である検出部を蒸着により作成することにより、電位分布の変化を安定して高精度に検出できる。
【００７３】
以下、本発明の構成および作用を、更に詳しく説明する。
【００７４】
（プロセス概要）
まず、本発明に係る複写機における画像形成プロセスを、図１〜図３に基づいて説明する。図１は前記第１の手法に係り、図２は前記第２の手法に係り、図３は前記第３の手法に係る。これらの図１〜図３における違いは、電位センサ１０１の構成が異なっている点である（電位センサ１０１の詳細な説明は後述する）。
【００７５】
例えば図１において、電位測定手段としての少なくとも一つの電位センサ１０１と、これを支える支持体１０２と、矢印Ｘ方向に回転する感光体１０３とを有している。感光体１０３は、導電性基板１０４と、電位変化を伴う表面１０５とからなる。感光体１０３の周辺には、帯電手段である帯電器１０６、画像信号付与手段としての静電潜像形成部１０７、現像器１０８、転写紙供給系１０９、転写帯電器１１０ａ、分離帯電器１１０ｂ、転写紙搬送系１１１、クリーナユニット１１２、除電光源１１３等が配設されている。なお、その他の基本的な構成は、前述した図５３と同様である。
【００７６】
以下、さらに具体例を挙げて画像形成プロセスの一例を説明する。
【００７７】
感光体１０３は、不図示の電圧印加手段から、帯電器１０６により均一に帯配され、これに静電潜像形成部１０７の主光源から発したレーザー等の可干渉光が不図示のレンズユニット、ミラーを経由して導かれ、感光体１０３上に投影され、静電潜像が形成される。この潜像に現像器１０４から所定の極性のトナーが供給されてトナー像となる。
【００７８】
一方、転写紙供給系１０９を通って、レジストローラ１１４によって先端タイミングを調整され、感光体方向に供給される転写材Ｐは適宜な電圧を印加した転写帯電器１１０ａと感光体１０３との間隔において背面から、トナーとは反対極性の電界を与えられ、これによって感光体表面のトナー像は転写材Ｐに転移する。
【００７９】
高圧ＡＣ電圧を印加した分離帯電器１１０ｂや、不図示の分離爪等の分離手段により、転写材は転写紙搬送系１１１を通って定着装置１１１５に至り、トナー像は定着されて装置外に排出される。感光体１０３上に残留するトナーは、クリーナユニット１１２のクリーニングブレード１１６によってかき落とされ、残留する静電潜像は除電光源１１３によって消去される。
【００８０】
（電位測定手段）
次に、電位測定手段の構成を、図４〜図９に基づいて説明する。
【００８１】
図４は、第１の手法である図１の電位センサ１０１を拡大した図である。図４に示すように、本発明の電位センサ１０１は、感光体１０３の表面１０５に垂直、かつ、電位センサ１０１と表面１０５との相対移動方向に平行となる面における電位センサ１０１の検出部が、棒状導電体であることを特徴としている。
【００８２】
図５は、図４を紙面の右または左方向から見た本発明による装置の概略を表す。電位センサ１０１と表面１０５との間に相対移動が生じたとき、電位の変化量をｄＶ、相対移動速度をｄｘ／ｄｔとすると、電位センサ１０１には、ｄＶ／ｄｔ＝（ｄＶ／ｄｘ）（ｄｘ／ｄｔ）に比例する誘導電流が発生する。本発明において、電位センサ１０１を固定とした場合、相対移動速度は感光体１０３の面速度（以下、プロセススピードと称する）とすることができる。
【００８３】
この方式で検出した誘導電流は、表面電位の傾きに関する情報を含んでいる。これを、積分解析することにより、表面電位分布を測定することが可能となった。解析時に用いる積分定数は、あらかじめ分布のわかっている表面を測定したときに、その分布を再現するように決定した。ただし、本発明における解析法では、電位センサ１０１の検出部分の幅は、測定する電位変化の幅よりも小さいことが必要である。
【００８４】
上記のように、電位センサ１０１は棒状導電体を用いて作成することができる。該電位センサ１０１の材質は、金、銅、鉄、アルミニウムなど導電性のものならよいが、制作容易性や、コストの点からタングステンが適している。
【００８５】
棒状にすることで、平板形状の場合と比較して、Ｓ／Ｎ比のよい信号を得ることができる。この場合、用いる導電体の最大太さ（以下、導電体径と称する）は、検出分解能を大きく左右する。基本的に細い方が望ましいが、あまり細くすると制作が困難になったり、信号強度が低下するため、該導電体径には下限がある。該導電体径は、１〜１００μｍの範囲内であることが望ましい。
【００８６】
また、構成が棒状と単純であるため、比較的容易に、機械的に位置を調整することができる。すなわちメンテナンスが容易になる。上記範囲内において、該導電体棒の感光体側を細く加工することにより、感光体のＺ軸、すなわち長軸方向の配位分布の影響を受けにくく、より微小な範囲の電位分布を検出できる。また、長軸方向で潜像形成のパターンを振る場合に有効である。
【００８７】
また、電位センサ１０１の信号検出部分の、相対移動方向を横切る方向における長さ、即ち、感光体１０３の長軸方向の長さは、検出する信号の強度を左右する。あまり短いと、検出能力が低下したり、検出部分の制作が困難になる。逆にあまり長くすると、検出部である棒状導竜体の直線性やＹ軸への平行性が低下し、分解能の低下につながりやすい。このため、棒状導電体の長さは、０．５〜１０ｍｍの範囲内であることが望ましい。
【００８８】
この場合、図１、図４、図５に示すように、検出部分は測定する表面に対し平行、かつ、相対移動方向に対し垂直になるように配置される。検出の分解能は、電位センサ１０３の検出部の直線性、および平行性に対する依存性が強く、検知電極の直線性、及び測定表面に平行かつ相対移動方向への歪みは、導電体径の３００％以内であることが好ましい。
【００８９】
また、高いＳ／Ｎ比を得るために、該検出部の感光体１０３に近接する部分以外をシールドする等、一部を電気的にシールドすることで高い効果を得られた。
【００９０】
次に、図６は、第２の手法である図２の電位センサ１０１を拡大した図である。図６に示すように、本発明の電位センサ１０１は、表面１０５に垂直かつ電位センサ１０１と表面１０５との相対移動方向に平行となる面における電位センサ１０１の検出部が、板状導電体てあることを特徴としている。
【００９１】
図７は、図６を紙面の右または左方向から見た本発明による装置の概略を表す模式図である。電位センサ１０１と表面１０５との間に相対移動が生じたとき、電位の変化量をｄＶ、相対移動速度をｄｘ／ｄｔとすると、電位センサ１０１には、ｄＶ／ｄｔ＝（ｄＶ／ｄｘ）・（ｄｘ／ｄｔ）に比例する誘導電流が発生する。
【００９２】
この第２の手法においても、前記第１の手法と同様に、電位センサ１０１の検出部において誘導電流を検出し、積分解析することにより、表面電位分布を測定することが可能となった。本発明における解析法では、電位センサ１０１の検出部分の幅は、測定する電位変化の幅よりも小さいことが必要である。このようにして、電位センサ１０１は板状導電体を用いて作成することができる。
【００９３】
電位センサ１０１の材質は、金、銅、鉄、アルミニウムなど導電性のものならよいが、制作容易性、やコストの点からタングステンが適している。
【００９４】
このように板状にして、感光体１０３の表面１０５の法線方向に配置することによって、感光体１０３の表面１０５に平行に配置された従来の平板型のセンサと比較して測定点の周囲の電位分布による影響を受け難く、平板形状の場合と比較して、Ｓ／Ｎ比の良い信号を得ることができる。
【００９５】
また、他の部材による検出部から解析部までの信号伝達経路の設置を簡略化できる。このため、該部材自体、或いはその接合部による抵抗等の影響を低減でき、Ｓ／Ｎ比の良い信号を得ることができる。この場合、用いる導電体の厚さは、検出分解能を大きく左右する。基本的には薄い方が望ましいが、あまり薄くすると信号強度が低下するため、導電体板厚には下限がある。導電体板厚は、１〜１００μｍの範囲内であることが望ましい。
【００９６】
電位センサ１０１は、図２、図６、図７に示すように、検出部は測定する表面１０５に対し平行、かつ、相対移動方向に対し垂直になるように配置される。検出の分解能は、電位センサ１０１の検出部の直線性、及び平行性に対する依存性が強く、検知電極の直線性、及び測定表面に平行かつ相対移動方向に垂直方向（図６において、紙面に垂直方向）との平行性は、導電体板厚の３００％以内であることが好ましい。
【００９７】
このような検出部を有する電位センサ１０１は、部品点数が少なく、平行性の確保や低コスト化にも有利である。
【００９８】
さらに、本発明である板状の検出部を、蒸着により作成することにより、導電体板厚、長さを均一にし、安定して高精度な検出部を得ることができた。また、制作上、上記のＺ軸方向の設定が容易であり、長いセンサや、複数のセンサを作成することができる。また、高いＳ／Ｎ比を得るために、検出部の感光体１０３の表面１０５に面している部分以外を電気的にシールドすることも有効である。
【００９９】
次に、図８は、第３の手法である図３の電位センサ１０１を拡大した図である。図８に示すように、本発明の電位センサ１０１は、表面１０５に垂直かつ電位センサ１０１と表面１０５との相対移動方向に平行となる面における電位センサ１０１の検出部の断面が、エッジを持たない形状であることを特徴としている。
【０１００】
図９は、図８を紙面の右または左方向から見た本発明による装置の概略を表す模式図である。電位センサ１０１と表面１０５との間に相対移動が生じたとき、電位の変化量をｄＶ、相対移動速度をｄｘ／ｄｔとすると、電位センサ１０１には、ｄＶ／ｄｔ＝（ｄＶ／ｄｘ）・（ｄｘ／ｄｔ）に比例する誘導電流が発生する。
【０１０１】
この第３の手法においても、前記第１の手法と同様に、電位センサ１０１の検出部において誘導電流を検出し、積分解析することにより、表面電位分布を測定することが可能となった。本発明における解析法では、電位センサ１０１の検出部の幅は、測定する電位変化の幅よりも小さいことが必要である。
【０１０２】
電位センサ１０１は、導電性ワイヤー用いて作成することができる。このワイヤーの材質は、金、銅、鉄、アルミニウムなど導電性のものならよいが、制作容易性、やコストの点からタングステンが適している。
【０１０３】
電位センサ１０１は、感光体１０３の表面１０５に対向する断面がエッジを持たない形状であるため、電位分布を有する表面との放電を防止し、また電位分布のひずみを生じずに表面に近接することができ、該電位分布を高精度に測定することができる。この場合、用いるワイヤーの径は、検出分解能を大きく左右する。基本的にワイヤー径は、小さい方が望ましいが、小さくすると共に信号強度が低下するため、ワイヤー径には下限がある。ワイヤー径は、Φ１〜１００μｍの範囲内であることが望ましい。
【０１０４】
また、電位センサ１０１の信号検出部の、相対移動方向を横切る方向における長さ、即ち、感光体１０３の軸方向の長さは、検出する信号の強度を左右する。長くすると、信号強度は増大するが、ワイヤーの直線性や平行性が低下しやすく、分解能の低下につながりやすい。このため、ワイヤーの長さは０．２〜１０ｍｍの範囲内であることが望ましい。該ワイヤーは、図３、図８、図９に示すように、検出部は測定する表面１０５に対し平行、かつ、相対移動方向に対し垂直になるように配置される。検出の分解能は、電位センサ１０１の検出部の直線性、及び平行性に対する依存性が強く、検知電極の直線性、及び測定の表面１０５に平行かつ相対移動方向に垂直方向（図８において、紙面に垂直方向）との平行性は、３００％以内であることが好ましい。以上が、第１〜第３の手法における電位センサ１０１の検出部の基本的構成である。
【０１０５】
そして、本発明における検出信号、即ち、誘導電流は、前述のように相対移動速度に比例している。相対移動速度を速くすることによって、信号強度が増大し、Ｓ／Ｎ比の良い信号を得ることができる。しかしながら、速すぎると、接続している回路要素等に起因する時定数の影響により、かえってＳ／Ｎ比が悪くなる場合が生じる。このため、相対移動速度は、１０〜１００００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内であることが好ましい。
【０１０６】
また、電位センサ１０１と感光体１０３との距離は、測定毎に、必要に応じて変化させてもよい。ただし、相対移動中に電位センサ１０１と測定の表面１０５との間の間隔が変化することは、あまり好ましくない。このため、本発明では、電位センサ１０１と測定の表面１０５との間隔を所定の値に保つ手段が設けられている。これは、種々様々な手段によって達成することができる。例えば、コロやスペーサーを用いて、メカ的に一定間隔を保つ機構を設けたり、レーザー隙間センサや渦電流変位センサを用いて、間隔をモニタし、常に一定間隔を保つようにモータ等で制御を行う方法などが挙げられる。更に、間隔の設定値は測定精度に、影響を与える。表面１０５の電位分布を測定するためには、間隔は小さい方が望ましい。しかし、あまり間隔を小さくしすぎると、電位センサ１０１と感光体１０３の表面１０５との間で電界が乱れてしまう場合が生じる。このため、電位センサ１０１と測定物である感光体１０３の表面１０５との間隔は、１０〜３００μｍの範囲内であることが好ましい。
【０１０７】
この形状の電位センサ１０１は、従来の平板の導電体を検知電極に用いた電位センサ１０１に比べ、２〜３倍程度良い分解能が得られる。また、本発明による電位センサ１０１は、検知電極の太さを小さくしても、信号強度をある程度保つことができ、Ｓ／Ｎ比の非常に良い信号を得ることができる。
【０１０８】
上述の測定法では、１つの電位センサ１０１からの信号では、相対移動方向の１次元の電位分布を得ることができる。
【０１０９】
本発明では、更に、複数の電位センサ１０１を配備することにより、測定する表面１０５の２次元の電位分布を測定することが可能である。これら複数の電極は、相対移動方向を横切る方向、即ち、図１〜図９に示す装置において、感光体１０３の長軸方向、即ち相対移動方向に直角に並べて配備することができる。
【０１１０】
これまでに示した装置構成においては、電位センサ１０１と表面１０５との相対移動は、感光体１０３の回転により生じている。即ち、電位センサ１０１を固定とし、感光体１０３の表面１０５が可動である。しかしながら、電位センサ１０１は必ずしも固定である必要はなく、感光体１０３に対して可動となる構成においても適用することが可能である。例えば、電位センサ１０１を感光体１０３の回転方向に対して所定の速度で移動又は振動させ、信号強度を増大させることもできる。その際、相対移動速度ｄｘ／ｄｔは電位センサ１０１の移動速度も加味する必要がある。
【０１１１】
（制御）
上述したような電位測定手段を用いて、高画質な画像を得るために、本発明では、感光体１０３のデジタル潜像電位の形状、特にデジタル静電潜像の潜像の鋭さ、および潜像の深さを制御する。また逆に、潜像の深さ、鋭さに応じた画像形成工程の制御を行う。本発明者らは、鋭意検討の結果、上記の電位測定手段によって検出したデジタル潜像の電位分布、画像形成の各工程の、一方或いは両方を制御し、高画質な画像を得られる電子写真装置、および方法を見出した。
【０１１２】
（画像形成の制御）
潜像の深さおよび鋭さに応じた画像形成工程の制御により、トナー現像の形成を最適な状態に保持することができ、これにより高画質な画像を得ることができる。例えば、下記のようにデジタル潜像の電位分布に応じて現像工程を制御することができる。
【０１１３】
１．現像バイアスを変化させる制御。
【０１１４】
＊＊＊均一な画質、ダウンタイム短縮、メンテ間隔アップ＊＊＊
図１０は、現像手段である現像器１０８の概略構成を示す。現像器１０８は磁性体４０１を内蔵し、トナーを感光体１０３の表面近傍に運ぶ現像スリープ４０２と、該トナーがシリンダーへコートされる量を規制する手段としてのドクターブレード４０３と、現像スリーブ４０２に現像バイアスを印加する不図示の電圧印加手段と、該トナーを蓄えておくトナー溜め４０４とからなる。現像時には、現像スリーブ４０２に現像バイアス（ａｃ＋ｄｃ）が印加される。トナーの挙動は、該トナーの構成により異なり、大きく２種類に分別できる。
【０１１５】
「１成分系」
トナーは、現像バイアスの特にａｃ成分と現像シリンダー内の磁性体４０１の磁力の相関により、現像スリーブ４０２と感光体１０３との間を高速でジャンプしながら往復している。トナーの極性と、現像バイアスの特にｄｃ成分と、感光体１０３の表面１０５の電位の相関により、トナーが感光体１０３の表面１０５に現像される。
【０１１６】
「２成分系」
トナーは、現像スリーブから連鎖しながら感光体１０３の表面１０５側に伸び、いわゆる磁気ブラシ状に接触している。該トナーは、現像バイアスの特にｄｃ成分と現像シリンダーの磁力との相関により、感光体１０３の表面１０５に現像される。これらの現像工程において、デジタル静電潜像に応じて、現像手段の制御を行うことによって、高画質なトナー像を得ることができる。
【０１１７】
具体的には、潜像の深さに応じて現像バイアスを制御することなどが挙げられる。
【０１１８】
図１１は、デジタル静電潜像と現像バイアスとの相関を模式的に示したものである。一般に、デジタル静電潜像の暗電位Ｖｄａｒｋと露光部電位ＶＩとの中間近傍に、現像バイアスのｄｃ成分が設定されている。
【０１１９】
本発明では、何らかの都合によりＶｄａｒｋ、ＶＩの一方乃至は両方が変化した場合、該電位に応じて現像バイアスｄｃ成分を変化させることによって、適正なトナー現像を得ることができる。ＶＩが増加し、潜像の深さが浅くなった場合には、現像バイアスｄｃ成分を増加方向に変化させる。逆に、Ｖｄａｒｋが低下した場合には、現像バイアスを低下させる。この方式により潜像の深さが変化した場合においても、均一な画質を得ることができる。
【０１２０】
また、Ｖｄａｒｋ、ＶＩを再設定する必要がなく、制御が短時間で済む。このため、使用時にリアルタイムで制御可能であり、制御の待ち時間を解消乃至は大輻に減少できる。さらに、帯電手段の能力低下によるＶｄａｒｋ低下、露光手段の能力低下によるＶＩ増大といった場合でも制御できる。その結果、サービスメンテナンス間隔を長期化することができる。なお、これらの記載は現像バイアスａｃ成分の制御を行うことを妨げるものではない。
【０１２１】
２．現像〜感光体間の距離（ＳＤギャップ）を変化させる制御。
【０１２２】
＊＊＊ＳＤギャップ制御してかぶり減少＊＊＊
また、デジタル潜像電位の鋭さに応じてＳＤギャップを制御することにより、不要な部位までトナー現像が生じる、いわゆる「かぶり」を抑制することができる。
【０１２３】
本発明の測定方法により検出されるＶｄａｒｋ領域とＶＩ領域の境界が不明瞭、すなわち、潜像の鋭さが小さい場合、ＳＤギャップを制御することにより、トナーが現像される領域を変化させ「かぶり」のない画像を得ることができる。
【０１２４】
本発明では、デジタル静電潜像の電位分布を検出し、その鋭さが小さい場合にはＳＤギャップを小さくすることにより、境界部の現像を抑制する、或いは逆にＳＤギャップを大きくして境界部の現像を助長することができる。
【０１２５】
特に、２成分トナーの系ではこの効果が大きい。これは、現像スリーブと感光体１０３との間であまり大きく位置変化をしない系では、ＳＤギャップの増加すなわちスリーブと先端部のトナーの距離の増加に伴い、該先端部のトナーに対する該スリーブの磁力の効果が減少することによるものと思われる。
【０１２６】
なお、トナーのジャンプ移動や連鎖接触の点、或いは装置内のトナー飛散防止などの点から、ＳＤギャップがあまり大きいのは好ましくない。また近すぎると、トナーや現像スリーブなどの現像手段と感光体１０３との間で放電が発生し潜像に影響を及ぼす、或いはトナーの運動が妨げられ感光体１０３や現像手段等を損傷する場合がある。このため、ＳＤギャップは、１００〜４００μｍの範囲内であることが好ましい。
【０１２７】
さらに、上記相関と、現像手段側の現像バイアス値、トナーの重量、電荷密度等とから、より適した範囲にＳＤギャップを制御することも有効である。ＳＤギャップを制御する手段は、電位センサ１０１と感光体１０３との距離を保持する手段に準じるなど多くの方法がある。
【０１２８】
（潜像電位分布の制御）
上記の例とは逆に、デジタル静電潜像を制御することができる。
【０１２９】
潜像の深さおよび鋭さは、感光体１０３により、画像形成工程により制御でき、これにより、高画質化やウェイト時間の短縮が可能になる。
【０１３０】
３．Ｖｄａｒｋ、ＶＩを変化させる。
【０１３１】
＊＊＊最適な潜像を形成する範囲で使用する＊＊＊
デジタル潜像の深さは、一定値以上を有していることが好ましい。また、微小な格子等の明瞭な画像を得るためには、露光部と非露光部の境界部の電位が明確に分離していること、即ち潜像の鋭さが高いことが好ましい。一方、最適なデジタル静電潜像を得られる電位の範囲は、感光体や、その使用条件によっても異なる。潜像深さと潜像鋭さとを総合的に最適な状態で設定することにより、画像信号をより良く再現する、鮮鋭なデジタル潜像を得ることができる。
【０１３２】
具体的には、静電潜像の電位分布から、帯電手段、かつ／又は、画像信号付与手段を制御する。静電潜像を制御する方式であり、Ｖｄａｒｋ、ＶＩの絶対値は必ずしも一定ではない。
【０１３３】
＊＊＊電位制御時間の短縮＊＊＊
また、上述のように、従来は帯電手段を制御してＶｄａｒｋ、その後画像信号付与手段を制御しながらＶＩの順に設定を行っていた。この電位制御の間はウェイト状態となり、実際の使用は制限されるため、特にネットワーク上のプリンタ等、連続して使用される場合など電位制御時間の短縮が重要になっている。
【０１３４】
本発明における電位測定手段では、デジタル静電潜像としてＶｄａｒｋ、ＶＩを同時に測定できるため、帯電手段、画像信号付与手段を同時に制御できる。その結果、電位制御に要する時間を短縮できる。
【０１３５】
４．感光体の電気量を規定する
＊＊＊電気容量が４０（ｎＣ／ｃｍ２ ）乃至４００（ｎＣ／ｃｍ２ ）の感光体１０３を使用する＊＊＊
本発明の電位測定手段では、上述の測定原理から、潜像部の電荷量の差が大きい方が好ましい。そのため感光体１０３の電気容量は大きい方が好ましい。しかしあまり大きすぎると、印加電圧や印加電流などの帯電条件或いは露光強度等の画像信号付与の条件の調整量を増加させる必要がでるなど、電子写真装置が複雑になったり、大型化する場合がある。そのため、感光体１０３としては、潜像でＶｄａｒｋとＶＩの電気量差が４０（ｎＣ／ｃｍ２ ）乃至４００（ｎＣ／ｃｍ２ ）の範囲内で使用できるものが好ましい。
【０１３６】
好適な感光体１０３の形態として、非晶質珪素を主原料とする感光体＝アモルファスシリコン系感光体（以下、ａ−Ｓｉ感光体と称する）および有機半導体からなる感光体（ＯＰＣ）がある。
【０１３７】
ａ−Ｓｉ系感光体は、比較的電気容量が大きいため、電位差当たりの電気量差が大きくなる。そのため、ＶｄａｒｋとＶＩともに低い領域での使用が可能である。
【０１３８】
一方、ＯＰＣでは、逆に電気量差が小さくなる。このような感光体１０３では電気量差を増やすためにＶｄａｒｋを大きく設定し、ＶＩとの電位差を大きくなるように使用すればよい。感光体１０３により、適した電位設定を選択することにより、鮮鋭なデジタル潜像を得ることができる。
【０１３９】
（ａ−Ｓｉ系感光体）
本発明に係るａ−Ｓｉ系感光体は、周知の、導電性支持体と、シリコン原子を母体とする非単結晶材料から成る光導電層を有する感光層とから構成される感光体でも構わないが、必要に応じて特性を向上させたものを用いる。
【０１４０】
本発明の、特性を向上させたａ−Ｓｉ系感光体は、光導電層は１０〜３０原子％の水素を含み、光吸収スペクトルの指数関数裾（アーバックテイル）の特性エネルギーが５０〜６０ｍｅＶであって、かつ局在状態密度が１×１０１４〜１×１０１６ｃｍ−３であることを特徴としている。
【０１４１】
上記したような構成をとるように設計された画像形成装置用感光体は、帯電能の温度依存性を初め、極めて優れた電気的、光学的、光導電的特性、画像品質、耐久性および使用環境特性を示す。
【０１４２】
以下、図面に従って本発明の光導電部材について詳細に説明する。
【０１４３】
図１２〜図１７は、本発明の画像形成装置用感光体の層構成を説明するための模式的構成図である。図１２に示す画像形成装置用感光体７００は、感光体用としての支持体７０１の上に、感光層７０２が設けられている。該感光層７０２は、ａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなり光導電性を有する光導電層７０３で構成されている。図１３は、本発明の画像形成装置用感光体の他の層構成を説明するための模式的構成図である。
【０１４４】
図１３に示す画像形成装置用感光体７００は、感光体用としての支持体７０１の上に、感光層７０２が設けられている。該感光層７０２はａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなり光導電性を有する光導電層７０３と、アモルファスシリコン系表面層７０４とから構成されている。
【０１４５】
図１４は、本発明の画像形成装置用感光体の他の層構成を説明するための模式的構成図である。図１４の画像形成装置用の感光体７００は、感光体用としての支持体７０１の上に、感光層７０２が設けられている。該感光層７０２は、ａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなり、光導電性を有する光導電層７０３と、アモルファスシリコン系表面層７０４と、アモルファスシリコン系電荷注入阻止層７０５とから構成されている。
【０１４６】
図１５および図１６は、本発明の画像形成装置用感光体のさらに他の層構成を説明するための模式的構成図である。図１５、図１６に示す画像形成装置用の感光体７００は、感光体用としての支持体７０１の上に、感光層７０２が設けられている。該感光層７０２は、光導電層７０３を構成するａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなる電荷発生層７０７ならびに電荷輪送層７０８と、アモルファスシリコン系表面層７０４とから構成されている。
【０１４７】
（支持体）
支持体７０１としては、導電性でも電気絶縁性であってもよい。導電性支持体としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ等の金属、およびこれらの合金、例えばステンレス等が挙げられる。また、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルムまたはシート、ガラス、セラミック等の電気絶縁性支持体の少なくとも感光層を形成する側の表面を導電処理した支持体も用いることができる。
【０１４８】
また、支持体７０１の形状は平滑表面あるいは凹凸表面の円筒状又は板状無端ベルト状であることができ、その厚さは、所望通りの画像形成装置用感光体７００を形成し得るように適宜決定するが、支持体７０１は製造上および取り扱い上、機械的強度等の点から通常は１０μｍ以上とされる。
【０１４９】
特に、レーザー光などの可干渉性光を用いて像記録を行う場合には、可視画像において現われる、いわゆる干渉縞模様による画像不良をより効果適に解消するために、光生成キャリアの減少が実質的にない範囲で支持体７０１の表面に凹凸を設けてもよい。支持体７０１の表面に設けられる凹凸は、特開昭６０−１６８１５６号公報、特開昭６０−１７８４５７号公報、特開昭６０−２２５８５４号公報、特開昭６１−２３１５６１号公報等に記載された公知の方法により作成される。
【０１５０】
また、レーザー光等の可干渉光を用いた場合の干渉縞模様による画像不良をより効果的に解消するさらに別の方法として、感光層７０２内、或いは感光層７０２の下側に光吸収層等の干渉防止層或いは領域を設けてもよい。
【０１５１】
また、支持体７１０の表面に微細なキズをつけることにより、感光体表面の微細粗さを制御することもできる。キズの作成は、研磨材を使用してもよいし、化学反応によるエッチングやプラズマ中のいわゆるドライエッチング、スパッタリング法等を用いてもよい。この際、キズの深さ、大きさは、光生成キャリアの減少が実質的にない範囲であればよい。
【０１５２】
（光導電層）
本発明において、その目的を効果的に達成するために、支持体７０１上、必要に応じて下引き層（不図示）上に形成され、感光層７０２の一部を構成する光導電層７０３は、真空堆積膜形成方法によって、所望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て作成される。具体的には、例えばグロー放電法（低周波ＣＶＤ法、高周波ＣＶＤ法またはマイクロ波ＣＶＤ法等の交流放電ＣＶＤ法、あるいは直流放電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法などの数々の薄膜堆積法によって形成することがてきる。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、作成される画像形成装置用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画像形成装置用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、グロー放電法、特に、ＲＦ帯、μＷ帯又はＶＨＦ帯の電源周波数を用いた高周波グロー放電法が好適である。
【０１５３】
グロー放電法によって光導電層７０３を形成するには、基本的には周知のごとくシリコン原子（ＳＤ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供給用の原料ガスまたは／およびハロゲン原子（Ｘ）を供給し得るＸ供給用の原料ガスを、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、該反応容器内にグロー放電を生起させ、あらかじめ所定の位置に設置されてある所定の支持体７０１上にａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなる層を形成すればよい。
【０１５４】
また、シリコン原子の未結合手を補償し、層品質の向上、特に光導電性および電荷保持特性を向上させるために、光導電層７０３中に水素原子または／およびハロゲン原子が含有されることが必要であるが、水素原子またはハロゲン原子の含有量、または水素原子とハロゲン原子の和の量はシリコン原子と水素原子または／およびハロゲン原子の和に対して１０〜３０原子％、より好ましくは１５〜２５原子％とされるのが望ましい。
【０１５５】
そして、形成される光導電層７０３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いっそう容易になるように図り、本発明の目的を達成する膜特性を得るために、これらのガスに更にＨ２および／またはＨｅあるいは水素原子を含む珪素化合物のガスも所望旦混合して層形成することが必要である。また、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ものである。
【０１５６】
また、本発明において使用されるハロゲン原子供給用の原料ガスとして有効なのは、たとえばハロゲンガス、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のまたはガス化し得るハロゲン化合物が好ましく挙げられる。また、さら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のまたはガス化し得るハロゲン原子を含む水素化珪素化合物も有効なものとして挙げることができる。
【０１５７】
本発明において好適に使用し得るハロゲン化合物としては、具体的には弗素ガス（Ｆ２ ）、ＢｒＦ、ＣＩＦ、ＣＩＦ３ 、ＢｒＦ３ 、ＢｒＦ５ 、ＩＦ３ 、ＩＦ７ 等のハロゲン間化合物を挙げることができる。
【０１５８】
ハロゲン原子を含む珪素化合物、いわゆる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、たとえばＳｉＦ４ 、Ｓｉ２ Ｆ６ 等の弗化珪素が好ましいものとして挙げることができる。
【０１５９】
光導電層７０３中に含有される水素原子または／及びハロゲン原子の量を制御するには、例えば支持体７０１の温度、水素原子または／及びハロゲン原子を含有させるために使用される原料物質の反応容器内へ導入する量、放電電力等を制御すればよい。
【０１６０】
本発明においては、光導電層７０３には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７０３中に万偏なく均一に分布した状態で含有されても良いし、あるいは層厚方向には不均一な分布状態で含有している部分があってもよい。
【０１６１】
前記伝導性を制御する原子としては、半導体分野における、いわゆる不純物を挙げることができ、ｐ型伝導特性を与える周期律表ＩＩＩｂ族に属する原子（以後、第ＩＩＩｂ族原子と略記する）またはｎ型伝導特性を与える周期律表Ｖｂ族に属する原子（以後、第Ｖｂ族原子と略記する）を用いることができる。
【０１６２】
第ＩＩＩｂ族原子としては、具体的には、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）等があり、特にＢ、Ａｌ、Ｇａが好適である。第Ｖｂ族原子としては、具体的には燐（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ×ピスマス（ＢＤ等があり、特にＰ、Ａｓが好適である。
【０１６３】
光導電層７０３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１×１０−２〜１×１０４ 原子ｐｐｍ、より好ましくは５×１０−２〜５×１０３ 原子ｐｐｍ、最適には１×１０−１〜１×１０３ 原子ｐｐｍとされるのが望ましい。
【０１６４】
伝導性を制御する原子、たとえば、第ＩＩＩｂ族原子あるいは第Ｖｂ族原子を構造的に導入するには、層形成の際に、第ＩＩＩｂ族原子導入用の原料物質あるいは第Ｖｂ族原子導入用の原料物質をガス状態で反応容器中に、光導電層１０３を形成するための他のガスとともに導入してやればよい。第ＩＩＩｂ族原子導入用の原料物質あるいは第Ｖｂ族原子導入用の原料物質となり得るものとしては、常温常圧でガス状のまたは、少なくとも層形成条件下で容易にガス化し得るものが採用されるのが望ましい。
【０１６５】
そのような第ＩＩＩｂ族原子導入用の原料物質として、具体的には、硼素原子導入用としては、Ｂ２ Ｈ６ 、Ｂ４ Ｈ１０、Ｂ５ Ｈ９ 、Ｂ５ Ｈ１１、Ｂ６ Ｈ１０、Ｂ６ Ｈ１２、Ｂ６ Ｈ１４等の水素化硼素、ＢＦ３ 、ＢＣ１３ 、ＢＢｒ３ 等のハロゲン化硼素等が挙げられる。この他、ＡｌＣｌ３ 、ＧａＣｌ３ 、Ｇａ（ＣＨ３ ）３ 、ＩｎＣｌ３ 、ＴｌＣｌ３ 等も挙げることができる。
【０１６６】
第Ｖｂ族原子導入用の原料物質として有効に使用されるのは、燐原子導入用としては、ＰＨ３ 、Ｐ２ Ｈ４ 等の水素化燐、ＰＨ４ Ｉ、ＰＦ３ 、ＰＦ５ 、ＰＣｌ３ 、ＰＣＩ５ 、ＰＢｒ３ 、ＰＢｒ５ 、ＰＩ３ 等のハロゲン化燐が挙げられる。この他、ＡｓＨ３ 、ＡｓＦ３ 、ＡｓＣＩ３ 、ＡｓＢｒ３ 、ＡｓＦ５ 、ＳｂＨ３ 、ＳｂＦ３ 、ＳｂＦ５ 、ＳｂＣｌ３ 、ＳｂＣＩ５ 、ＢｉＨ３ 、ＢｉＣｌ３ 、ＢｉＢｒ３ 等も第Ｖｂ族原子導入用の出発物質の有効なものとして挙げることができる。
【０１６７】
また、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 および／またはＨｅにより希釈して使用してもよい。
【０１６８】
さらに、本発明においては、光導電層７０３に炭素原子および／または酸素原子および／または窒素原子を含有させることも有効である。炭素原子および／または酸素原子／およびまたは窒素原子の含有量はシリコン原子、炭素原子、酸素原子および窒素原子の和に対して、好ましくは１×１０−５〜１０原子％、より好ましくは１×１０−４〜８原子％、最適には１×１０−３〜５原子％が望ましい。炭素原子および／または酸素原子および／または窒素原子は、光導電層中に万遍なく均一に含有されても良いし、光導電層の層厚方向に含有量が変化するような不均一な分布をもたせた部分があっても良い。
【０１６９】
本発明において、光導電層７０３の層厚は、所望の電子写真特性が得られることおよび使用状態における電気容量が前述の範囲に収まることや、経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、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。さらに、支持体７０１の温度は、層設計にしたが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２００〜３５０℃、より好ましくは２３０〜３３０℃、最適には２５０〜３１０℃とするのが望ましい。
【０１７０】
光導電層を形成するための支持体温度、ガス圧等の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感光体を形成すべく相互的か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。
【０１７１】
（表面層）
本発明においては、上述のようにして支持体７０１上に形成された光導電層７０３の上に、更にアモルファスシリコン系の表面層７０４を形成することが好ましい。この表面層７０４は自由表面７０６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。表面層７０４は、アモルファスシリコン系の材科であればいれずの材質でも可能であるが、例えば、水素原子（Ｈ）および／またはハロゲン原子（Ｘ）を含有し、更に炭素原子を含有するアモルファスシリコン（以下、ａ−ＳｉＣ：Ｈ，Ｘと表記する）、水素原子（Ｈ）および／またはハロゲン原子（Ｘ）を含有し、更に酸素原子を含有するアモルファスシリコン（以下、ａ−ＳｉＯ：Ｈ，Ｘと表記する）、水素原子（Ｈ）および／またはハロゲン原子（Ｘ）を含有し、更に窒素原子を含有するアモルファスシリコン（以下「ａ−ＳｉＮ＝Ｈ，Ｘ」と表記する）、水素原子（Ｈ）および／またはハロゲン原子（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一つを含有するアモルファスシリコン（以下、ａ−ＳｉＣＯＮ：Ｈ，Ｘと表記する）等の材料が好適に用いられる。
【０１７２】
該表面層７０４は、例えばグロー放電法（低周波ＣＶＤ法、高周波ＣＶＤ法またはマイクロ波ＣＶＤ法等の交流放電ＣＶＤ法、あるいは直流放電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法など周知の薄膜堆積法によって形成することができる。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、作成される画像形成装置用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、感光体の生産性から光導電層と同等の堆積法によることが好ましい。
【０１７３】
例えば、グロー放電法によってａ−ＳｉＣ：Ｈ，Ｘよりなる表面層７０４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、炭素原子（Ｃ）を供給し得るＣ供給用の原料ガスと、水素原子（Ｈ）を供給し得るＨ供給用の原料ガスまたは／およびハロゲン原子（Ｘ）を供給し得るＸ供給用の原科ガスを、内部を減圧にし得る反応容器内に所望のガス状態で導入して、該反応容器内にグロー放電を生起させ、あらかじめ所定の位置に設置された光導電層７０３を形成した支持体７０１上に、ａ−ＳｉＣ：Ｈ，Ｘからなる層を形成すればよい。表面層をａ−ＳｉＣを主成分として構成する場合の炭素量は、シリコン原子と炭素原子の和に対して、３０％から９０％の範囲が好ましい。
【０１７４】
また、表面層内の水素含有量を３０原子％以上７０％以下に制御することで、電気的特性面および高速連続使用性において飛躍的な向上を図り、表面層の高い硬度を確保できる。表面層中の水素含有量は、Ｈ２ ガスの流量、支持体温度、放電パワー、ガス圧等によって制御し得る。
【０１７５】
表面層７０４中に含有される水素原子または／及びハロゲン原子の量を制御するには、例えば支持体７０１の温度、水素原子または／およびハロゲン原子を含有させるために使用される原料物質の反応容器内へ導入する量、放電電力等を制御すればよい。炭素原子および／または酸素原子および／または窒素原子は、表面層中に万遍なく均一に含有されてもよいし、表面層の層厚方向に含有量が変化するような不均一な分布をもたせた部分があってもよい。
【０１７６】
さらに本発明においては、表面層７０４には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、表面層７０４中に万偏なく均一に分布した状態で含有されてもよいし、あるいは層厚方向には不均一な分布状態で含有している部分があってもよい。
【０１７７】
前記の伝導性を制御する原子としては、半導体分野における、いわゆる不純物を挙げることができ、「第ＩＩＩｂ族原子」または「第Ｖｂ族原子」を用いることができる。
【０１７８】
また、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 、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ等のガスにより希釈して使用してもよい。
【０１７９】
本発明における表面層７０４の層厚としては、通常０．０１〜３μｍ、好適には０．０５〜２μｍ、最適には０．１〜１μｍとされるのが望ましいものである。層厚が０．０１μｍよりも薄いと、感光体を使用中に摩耗等の理由により表面層が失われてしまい、３μｍを越えると残留電位の増加等の電子写真特性の低下がみられる。
【０１８０】
その他に、表面層として炭素を主体として、内部かつ／又は最表面にフッ素との結合を有する非晶質炭素膜（以下、ａ−Ｃ：Ｈ：Ｆと表記する）を使用してもよい。
【０１８１】
ａ−Ｃ：Ｈ：Ｆは撥水性に優れ、低摩擦であり、環境対策ヒーターを除去した状態においても高湿環境下での画像のボケを防止する効果がある。また、トナー粒子等による機械的な摩擦による感光体の損傷を低減乃至は防止できる。
【０１８２】
表面層７０４がａ−Ｃ：Ｈ：Ｆから成る場合の例を示す。原料ガスとしては炭化水素を用い、高周波によりグロー放電分解して作成される。表面保護層としては透明度が高い方が感度の低下が少なく好都合であるので、必要に応じて水素や、ヘリウム、アルゴン等のガスが適宜混合される。また、基板温度は、室温から３５０℃までで適宜に温度調整される。
【０１８３】
炭素供給用ガスとなり得る物質としては、ＣＨ４ 、Ｃ２ Ｈ６ 、Ｃ３ Ｈ８ 、Ｃ４ Ｈ１０等のガス状態の、またはガス化し得る炭化水素が有効に使用されるものとして挙げられ、更に層作成時の取り扱い易さ、炭素供給効率の良さ等の点でＣＨ４ 、Ｃ２ Ｈ６ が好ましいものとして挙げられる。また、これらの炭素供給用の原料ガスを必要に応じて、Ｈ２ 、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ等のガスにより希釈して使用してもよい。
【０１８４】
高周波電力については、できるだけ高い方が炭化水素の分解が充分に進むため好ましいが、異常放電が発生してしまい、電子写真感光体の特性を劣化させるので、異常放電が発生しない程度の電力に抑える必要がある。具体的には、炭化水素の原料ガスに対して１０Ｗ／ｃｃ以上が好ましく、適宜調整される。
【０１８５】
放電空間の圧力については、１００ｍｍＴｏｒｒ以下、より好ましくは５０ｍＴｏｒｒ以下、更に好適には１０Ｔｏｒｒ以下、圧力の下限は放電が安定して立つ領域であればよい。
【０１８６】
フッ素原子が膜中に結合した領域を作成するためには、ａ−Ｃからなる表面保護層を作成した後にフッ素を含有したガスを導入し、適宜な高周波電力でプラズマを発生させて表面保護層のエッチング処理を行うことによって表面保護層の膜中にフッ素原子を含有させる。また、電力は、１０Ｗから５０００Ｗまで、各々のエッチング速度に鑑み、適宜決定される。また、同様に処理空間の圧力も１ｍＴｏｒｒから数Ｔｏｒｒの範囲で適宜決定される。
【０１８７】
本発明の効果を得るために用いられるフッ素系のガスとしては、ＣＦ４ 、ＣＨＦ３ 、Ｃ２ Ｆ６ 、ＣＩＦ３ 、ＣＨＣＩＦ２ 、Ｆ２ 、Ｃ３ Ｆ８ 、Ｃ４ Ｆ１０等のフッ素含有ガスを用いればよい。エッチングする膜厚に関しては、最小２０Å以上あれば本発明の効果は得られる。１００Å以上エッチングすると、再現性、均一性が向上し、更に好ましい。エッチングする膜厚は２０Å〜１００Å以上あれば、どれだけエッチングしても本発明の効果は得られるので任意に決めて良いが、制御の容易性と工業的な生産性からいえば１０００Å〜５０００Å以下程度が好ましいと考えられる。
【０１８８】
本発明の目的を達成し得る特性を有する表面層７０４を形成するには、支持体７０１の温度、反応容器内のガス圧を所望にしたがって、適宜設定する必要がある。表面層を形成するための支持体温度、ガス圧等の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感光体を形成すべく相互的か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。
【０１８９】
さらに本発明においては、光導電層と表面層との間に、炭素原子、酸素原子、窒素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更に向上させるためには有効である。また、表面層７０４と光導電層７０３との間に炭素原子および／または酸素原子および／または窒素原子の含有量が光導電層７０３に向かって減少するように変化する領域を設けてもよい。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。
【０１９０】
（電荷注入阻止層）
本発明の画像形成装置用感光体においては、導電性支持体と光導電層との間に、導電性支持体側からの電荷の注入を阻止する働きのある電荷注入阻止層を設けるのがいっそう効果的である。すなわち、電荷注入阻止層は、感光層が一定極性の帯電処理をその自由表面に受けた際、支持体側より光導電層側に電荷が注入されるのを阻止する機能を有し、逆の極性の帯電処理を受けた際にはそのような機能は発揮されない、いわゆる極性依存性を有している。そのような機能を付与するために、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。
【０１９１】
該層に含有される伝導性を制御する原子は、該層中に万偏なく均一に分布されても良いし、あるいは層厚方向には万偏なく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よい。分布濃度が不均一な場合には、支持体側に多く分布するように含有させるのが好適である。いずれの場合にも支持体の表面と平行面内方向においては、均一な分布で万偏なく含有されることが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。
【０１９２】
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、半導体分野における、いわゆる不純物を挙げることができ、「第ＩＩＩ族原子」または「第Ｖ族原子」を用いることができる。
【０１９３】
本発明において、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、および経済的効果等の点から、好ましくは０．１〜５μｍ、より好ましくは０．３〜４μｍ、最適には０．５〜３μｍとされるのが望ましい。
【０１９４】
本発明においては、電荷注入阻止層を形成するための希釈ガスの混合比、ガス圧、放電電力、支持体温度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、これらの層作成ファクター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表面層を形成すべく相互的かつ有機的関連性に基づいて各層作成ファクターの最適値を決めるのが望ましい。
【０１９５】
また、本発明の画像形成装置用感光体においては、支持体７０１と光導電層７０３あるいは電荷注入阻止層１０５との間の密着性の一層の向上を図る目的で、例えば、Ｓｉ３ Ｎ４ 、ＳｉＯ２ 、ＳｉＯ、あるいはシリコン原子を母体とし、水素原子および／またはハロゲン原子と、炭素原子および／または酸素原子および／または窒素原子とを含む非晶質材料等で構成される密着層を設けても良い。更に、前述のごとく、支持体からの反射光による干渉模様の発生を防止するための光吸収層を設けても良い。
【０１９６】
上記の各層は、例えば図１８に示される様な周知の装置および膜形成方法にて製造される。図１８は、電源周波数としてＲＦ帯を用いた高周波プラズマＣＶＤ法（以後、ＲＦ−ＰＣＶＤと略記する）による画像形成装置用感光体の製造装置の一例を示す構成図である。この装置は大別すると、堆積装置３１００、原料ガスの供給装置３２００、反応容器３１１１内を減圧にするための排気装置（不図示）から構成されている。堆積装置３１００中の反応容器３１１１内には円筒状支持体３１１２、支持体加熱用ヒーター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。
【０１９７】
原料ガス供給装置３２００は、ＳｉＨ４ 、ＧｅＨ４ 、Ｈ２ 、ＣＨ４ 、Ｂ２ Ｈ６ 、ＰＨ３ 等の原料ガスのボンベ３２２１〜３２２６とバルブ３２３１〜３２３６、３２４１〜３２４６、３２５１〜３２５６およ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バルブ３２６０を介して反応容器３１１１内のガス導入管３１１４に接統されている。
【０１９８】
次に、電源にＶＨＦ帯の周波数を用いた高周波プラズマＣＶＤ（以後、ＶＨＦ−ＰＣＶＤと略記する）法によって形成される画像形成装置用感光体の製造装置は、例えば図１８に示した製造装置におけるＲＦ−ＰＣＶＤ法による堆積装置３１００を図１９に示す堆積装置４１００に交換して原料ガス供給装置３２００と接続することにより、得ることができる。
【０１９９】
この装置は大別すると、真空気密化構造を成した減圧にし得る反応容器４１１１、原料ガスの供給装置３２００、および反応容器内を減圧にするための排気装置（不図示）から構成されている。反応容器４１１１内には円筒状支持体４１１２、支持体加熱用ヒーター４１１３、原料ガス導入管４１１４、電極が設置され、電極には更に高周波マッチングボックス４１２０が接続されている。また、反応容器４１１１内は排気管４１２１を通じて不図示の拡散ポンプに接続されている。
【０２００】
原料ガス供給装置３２００は、ＳｉＨ４ 、ＧｅＨ４ 、Ｈ２ 、ＣＨ４ 、Ｂ２ Ｈ６ 、ＰＨ３ 等の原料ガスのボンベ３２２１〜３２２６とバルブ３２３１〜３２３６、３２４１〜３２４６、３２５１〜３２５６）およ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バルブ３２６０を介して反応容器４１１１内のガス導入管４１１５に接続されている。また、円筒状支持体４１１２によって取り囲まれた空間４１１４が放電空間を形成している。
【０２０１】
〔有機光導電体（ＯＰＣ）〕
本発明に用いた好適な感光体の一形態であるＯＰＣ感光体について以下に述べる。図１２〜図１７は、本発明の画像形成装置用感光体の層構成を説明するための模式的構成図である。
【０２０２】
図１７は、画像形成装置用ＯＰＣ感光体の一例を示す。ＯＰＣ感光体７００は、感光体用としての支持体７０１上に、感光層７０２が設けられている。該感光層７０２は電荷発生層７０７、電荷輪送層７０８からなり、必要に応じて、保護層ないし表面層７０４′および支持体７０１と電荷発生層７０７の間に中間層を設けて構成されている。
【０２０３】
本発明に用いられるＯＰＣ感光体、すなわち表面層、光導竜層、必要に応じて設けられる中問層等において、特にその表面層は、従来のものでもよいが、耐久性を向上させるためにポリエチレンテレフタレート（ＰＴＦＢ、以下「テフロン」と称する）を混入或いはコートしてもよい。
【０２０４】
本発明の電子写真感光体の表面層、光導電層、電荷輪送層および電荷発生層の形成に用いる樹脂の１例を説明する。
【０２０５】
ポリエステルとは酸成分とアルコール成分との結合ポリマーであり、ジカルボン酸とグリコールとの縮合あるいはヒドロキシ安息香酸のヒドロキシ基とカルボキシ基とを有する化合物の縮合によって得られる重合体である。
【０２０６】
酸成分としてテレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸等の脂肪族ジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸等の脂環族ジカルボン酸、ヒドロキシエトキシ安息香酸等のオキシカルボン酸等を用いることができる。
【０２０７】
グリコール成分としては、エチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、シクロヘキサンジメチロール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等を使用することができる。
【０２０８】
なお、前記ポリエステル樹脂が実質的に線状である範囲でペンタエリスリトール、ロリメチロールプロパン、ピロメリット酸およびこれらのエステル形成誘導体等の多官能化合物を共重合させてもよい。
【０２０９】
本発明に用いるポリエステル樹脂としては、高融点ポリエステル樹脂を用いる。
【０２１０】
高融点ポリエステル樹脂としては、オルソクロロフェノール中３６℃で測定した極限粘度が０．４ｄｌ／ｇ以上、好ましくは０．５ｄｌ／ｇ以上、更に好ましくは０．６５ｄｌ／ｇ以上のものが用いられる。
【０２１１】
好ましい高融点ポリエステル樹脂としては、ポリアルキレンテレフタレート系樹脂が挙げられる。ポリアルキレンテレフタレート系樹脂は酸成分として、テレフタール酸、グリコール成分として、アルキレングリコールから主としてなるものである。
【０２１２】
その具体例としては、テレフタル酸成分とエチレングリコール成分とから主としてなるポリエチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、テレフタル酸成分と１、４−テトラメチレングリコール（１、４−ブチレングリコール）成分とから主としてなるポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、テレフタル酸成分とシクロヘキサンジメチロール成分とから主としてなるポリシクロヘキシルジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）等を挙げることができる。
【０２１３】
他の好ましい高分子量ポリエステル樹脂としては、ポリアルキレンナフタレート系樹脂を例示できる。ポリアルキレンナフタレート系樹脂は酸成分としてナフタレンジカルボン酸成分とグリコール成分としてアルキレングリコール成分とから主としてなるものであって、その具体例としては、ナフタレンジカルボン酸成分とエチレングリコール成分とから主としてなるポリエチレンナフタレート（ＰＢＮ）等を挙げることができる。
【０２１４】
高融点ポリエステル樹脂としては、その融点が好ましくは１６０℃以上、特に好ましくは２００℃以上のものである。
【０２１５】
ポリエステル樹脂の他に、アクリル樹脂を使用しても良い。又、バインダとしては２官能アクリル、６官能アクリル、ホスファゼン等が使用される。
【０２１６】
これらの樹脂は、比較的結晶性が高く、硬化樹脂ポリマー鎖と高融点ポリマー鎖との相互の絡み合いが均一かつ密になって、高耐久性の表面層を形成できるものと考えられる。低融点ポリエステル樹脂等の場合には、結晶性が低いので、硬化樹脂ポリマー鎖との絡み合いの程度が大きいところと小さいところが生じ、耐久性が劣るものと考えられる。
【０２１７】
表面層には、テフロン樹脂を分散させたものを用いた。
【０２１８】
使用条件により、適宜に選択された分散量を用い、帯電性や感度特性を制御することが好ましい。
【０２１９】
また、該感光体の表面は、テフロン樹脂をコートさせたものでもよい。
【０２２０】
これら各々の制御時に、感光体上の顕像を有効に転写材に転写し、該転写材を分離するために転写手段、かつ／又は分離手段の制御を加えてもよい。
【０２２１】
以上述べてきた、課題を解決するための手段および作用を単独、又は組合せで使うことにより、優れた効果を引き出すことが可能である。
【０２２２】
また、予期せぬ付加的な効果として、
１．ゴースト等の、光メモリーが低減した。これは、潜像を最適な状態で使用することによって、光メモリー源となるような過剰な光キャリアの生成或いは残留が減少したことによるものと思われる。
【０２２３】
２．黒ポチ白ぬけ等の画像欠陥が、消滅乃至は減少した。黒点の周りに、白くぬけた状態になる、いわゆる黒ポチ白ぬけが減少した。コントラストを制御することや、現像条件を調整することの単独、乃至は相乗効果によるものと思われる。
【０２２４】
（実験例、および、実施例）
以下、本発明を、実験例および実施例に基づいて具体的に説明する。
【０２２５】
なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。なお、本実験における検出分解能は、スポット径４２μｍのレーザーを用い、１ラインのレーザー露光により形成したデジタル潜像を測定したとき、選られた信号の半値幅として評価を行った。
【０２２６】
（実験例１）
図１に示す電位分布測定装置を用い、電位センサ１０１に用いる導体棒径と検出分解能との関係について実験を行った結果を図２０に示す。測定条件は、表１の通りである。
【０２２７】
【表１】
図２０から明らかなように、導体棒径と検出分解能の間には強い関連性があり、特に、５０μｍを超える径の導体棒を用いた場合には、デジタルの潜像を分離して測定するのが困難であった。また、１μｍまでの細さがあれば、十分Ｓ／Ｎのよい信号を得ることができた。また、より良くは、Φ５０μｍであった。
【０２２９】
また、図２に示す電位分布測定装置を用い、電位センサ１０１に用いる導体棒径と検出分解能との関係について実験を行った結果を図２１に示す。測定条件は、表２の通りである。
【０２３０】
【表２】
図２０から明らかなように、導体板の厚さと検出分解能との間には強い関連性があり、特に、５０μｍを超える厚さの導体板を用いた場合には、デジタルの潜像を分離して測定するのが困難であった。また、１μｍまでの細さがあれば、十分Ｓ／Ｎのよい信号を得ることができた。
【０２３２】
また、図３に示す電位分布測定装置を用い、電位センサ１０１に用いるワイヤー径と検出分解能との関係について実験を行った結果を図２０に示す。測定条件は、表３の通りである。
【０２３３】
【表３】
図２０から明らかなように、ワイヤー径と検出分解能との間には強い関連性があり、特に、１００μｍを超える径のワイヤーを用いた場合には、デジタルの潜像を分離して測定するのが困難であった。また、１μｍまでの細さがあれば、十分Ｓ／Ｎのよい信号を得ることができた。
【０２３５】
（実験例２）
図１に示す電位分布測定装置を用い、電位センサ１０１に用いる導体棒の長さと信号強度、および、検出分解能の関係について実験を行った。その結果を図２１、および、図２２にそれぞれ示す。測定条件は、表４の通りである。
【０２３６】
【表４】
図２１、および、図２２から明らかなように、導体棒の長さと信号強度、および、検出分解能との間には関連性が見られる。導体棒の長さが長くなるとともに、検出分解能は低下している。しかし、検出分解能の絶対値については、導体棒の長さよりも、導体棒の径の依存性が強い。導体棒の長さが長くなると、本来その導体棒が持ちうる分解能まで到達できなくなると考えられる。図２１では、導体棒の長さが１０ｍｍのとき、長さ１ｍｍのときに比べ、２倍近く悪い結果になっている。このことから、１０ｍｍより長い導体棒は、あまり好ましくないことがわかる。また、長さが短くなるとともに、信号強度が小さくなってしまい、０．５ｍｍより短くなると、検出するのが困難であった。
【０２３８】
また、図２に示す電位分布測定装置を用い、電位センサ１０１に用いる導体板の長さと信号強度、および、検出分解能の関係について実験を行った。その結果を図２３、および、図２４にそれぞれ示す。測定条件は、表５の通りである。
【０２３９】
【表５】
図２３、および、図２４から明らかなように、導体板の長さと信号強度、および、検出分解能との間には、関連性が見られる。導体板の長さが長くなるとともに、検出分解能は低下している。しかし、検出分解能の絶対値については、導体板の長さよりも、導体板の径の依存性が強い。導体板の長さが長くなると、本来その導体板が持ちうる分解能まで到達できなくなると考えられる。図２３では、導体板の長さが１０ｍｍのとき、長さ１ｍｍのときに比べ、２倍近く悪い結果になっている。このことから、１０ｍｍより長い導体板は、あまり好ましくないことがわかる。また、長さが短くなるとともに、信号強度が小さくなってしまい、０．５ｍｍより短くなると、検出するのが困難であった。
【０２４１】
また、図３に示す電位分布測定装置を用い、電位センサ１０１に用いるワイヤーの長さと信号強度、および、検出分解能の関係について実験を行った。その結果を図２５、および、図２６にそれぞれ示す。測定条件は、表６の通りである。
【０２４２】
【表６】
図２５、および、図２６から明らかなように、ワイヤーの長さと信号強度、および、検出分解能との間には、関連性が見られる。ワイヤーの長さが長くなるとともに、検出分解能は低下している。しかし、検出分解能の絶対値については、ワイヤーの長さよりも、ワイヤーの径の依存性が強い。
【０２４４】
ワイヤーの長さが長くなると、本来そのワイヤーが持ちうる分解能まで到達できなくなると考えられる。図２５では、ワイヤーの長さが１０ｍｍのとき、長さ１ｍｍのときに比べ、２倍近く悪い結果になっている。このことから、１０ｍｍより長いワイヤーは、あまり好ましくないことがわかる。また、長さが短くなるとともに、信号強度が小さくなってしまい、０．５ｍｍより短くなると、検出するのが困難であった。
【０２４５】
（実験例３）
図１に示す電位分布測定装置を用い、相対移動速度と信号強度、および、測定した波形の歪みの関係について実験を行った結果を図２７に示す。測定条件は、表７に示す通りである。
【０２４６】
【表７】
図２７から明らかなように、相対移動速度が１０（ｍｍ／ｓｅｃ）より遅くなると、信号強度が弱く、十分Ｓ／Ｎのよい波形を得ることができなかった。また、相対移動速度が１０００００（ｍｍ／ｓｅｃ）より速くなると、測定系に起因する時定数の影響で、検出波形に歪みが生じるようになり、表面上の電位分布を正しく測定できなくなった。
【０２４８】
また、図２に示す電位分布測定装置を用い、相対移動速度と信号強度、および、測定した波形の歪みの関係について実験を行った結果を図２８に示す。測定条件は、表８に示す通りである。
【０２４９】
【表８】
図２８から明らかなように、相対移動速度が１０（ｍｍ／ｓｅｃ）より遅くなると、信号強度が弱く、十分Ｓ／Ｎのよい波形を得ることができなかった。また、相対移動速度が１０００００（ｍｍ／ｓｅｃ）より速くなると、測定系に起因する時定数の影響で、検出波形に歪みが生じるようになり、表面上の電位分布を正しく測定できなくなった。
【０２５１】
また、図３、図８、図９に示す電位分布測定装置を用い、相対移動速度と信号強度、および、測定した波形の歪みの関係について実験を行った結果を図２９に示す。測定条件は、表９に示す通りである。
【０２５２】
【表９】
図２９から明らかなように、相対移動速度が１０（ｍｍ／ｓｅｃ）より遅くなると、信号強度が弱く、十分Ｓ／Ｎのよい波形を得ることができなかった。また、相対移動速度が１０００００（ｍｍ／ｓｅｃ）より速くなると、測定系に起因する時定数の影響で、検出波形に歪みが生じるようになり、表面上の電位分布を正しく測定できなくなった。
【０２５４】
（実験例４）
図１に示す電位分布測定装置を用い、測定間隔と検出分解能の関係について実験を行った結果を図３０に示す。測定条件は、表４に示す通りである。
【０２５５】
【表１０】
また、図２に示す電位分布測定装置を用い、測定間隔と検出分解能の関係について実験を行った結果を図３１に示す。測定条件は、表１１に示す通りである。
【０２５７】
【表１１】
また、図３に示す電位分布測定装置を用い、測定間隔と検出分解能の関係について実験を行った結果を図３２に示す。測定条件は、表１２に示す通りである。
【０２５９】
【表１２】
図３０〜図３２を見ると、測定間隔が大きくなるとともに、検出分解能が低下しているように見える。しかし、これは実際の電位が空問的な広がりを持っているためであり、測定系の問題ではない。表面近傍の電位分布を正しく評価するためには、測定間隔は２００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下であることが理想である。
【０２６１】
電位分布の空間的な広がりの評価を行う場合においては、測定間隔は任意に設定できる。また、測定間隔を１０（μｍ）より小さくすると、表面電位と電位センサ１０１との間で放電が起こり、検出波形が著しく乱れ、表面電位分布を測定することができなかった。
【０２６２】
（実験例５）
図３に示す電位分布測定装置を用い、電位センサ１０１の検出部の直線性、および、平行性と検出分解の関係について実験を行なった。図３３は、この実験のために特別に製作した電位センサ１０１の、図９に示す方向からみた検出部の拡大図である。図３４に示すように、意図的に検出部が曲がった形状となるように電位センサ１０１を製作し、直線性を図３４に示すように定義した。また、図３４は、平行性の定義を示す模式図である。相対移動方向ｘは紙面に垂直方向で、ｙは表面に垂直方向、ｚはＸおよびＹに垂直方向を表わしている。実験条件、および、実験結果を、表１３および図３５にそれぞれ示す。
【０２６３】
【表１３】
図３５から明らかなように、ワイヤーの直線性、および、平行性と分解能との間には関連性があり、直線性、および平行性が悪くなると、検出分解能が低下した。しかし、検出分解能の絶対値については、ワイヤーの直線性や平行性よりも、ワイヤー径の依存性が強い。直線性や平行性が悪くなると、本来そのワイヤーが持ちうる分解能まで到達できなくなると考えられる。図３５では、ワイヤーの直線性、および、平行性が３００％を超えると、１５０％のときの検出分解能に比べ、２倍近く悪い結果になっている。このことから、ワイヤーの直線性、および、平行性は３００％を超えると、好ましくないことがわかる。
【０２６５】
（実施例１）
図１に示す電位分布測定装置を用い、検出部の形状が、図３６〜図３８に示す形状の電位センサ１０１を製作し、表面電位分布の測定を行った。表１４にその結果を示す。
【０２６６】
【表１４】
この表１４に示すように、図３６〜図３８に示した３種類の形状では、検出分解能に大差は見られず、いずれもデジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができた。
【０２６８】
また、図２に示す電位分布測定装置を用い、検出部の形状が、図３９〜図４１に示す形状の電位センサ１０１を製作し、表面電位分布の測定を行った。表１５にその結果を示す。
【０２６９】
【表１５】
この表１５に示すように、図３９〜図４１に示した３種類の形状では、検出分解能に大差は見られず、いずれもデジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができた。
【０２７１】
また、図３に示す電位分布測定装置を用い、検出部の形状が、図４２〜図４４に示す形状の電位センサ１０１を製作し、表面電位分布の測定を行った。表１６にその結果を示す。
【０２７２】
【表１６】
この表１６に示すように、図４２〜図４４に示した３種類の形状では、検出分解能に大差は見られず、いずれもデジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができた。
【０２７４】
これに対して、ワイヤー径が１〜１００μｍではなく、ワイヤー長さが０．２〜１０ｍｍではなく、ワイヤーの直線性、および、平行性が３００％以内ではない電位センサ１０１を製作した場合には、デジタル潜像を測定するために十分な検出分解能、または、Ｓ／Ｎを得ることができなかった。
【０２７５】
（実施例２）
図１〜図３に示す電位分布測定装置の電位センサ１０１を用い、平板型感光体、および、ベルト型感光体の表面電位分布測定を行った。表１７〜表１９にその結果を示す。
【０２７６】
【表１７】
【表１８】
【表１９】
これら表１７〜表１９に示すように、本発明の表面電位測定装置において、ドラム型の感光体だけでなく、平板型感光体、および、ベルト型感光体においても、デジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができた。
【０２８０】
（実施例３）
図１〜図３に示す電位分布測定装置は、感光体１０３の回転により電位センサ１０１と表面との相対移動が生じている。この装置を改良し、電位センサ１０１を感光体１０３の軸方向に移動させて、感光体１０３の軸方向の表面電位の分布形状の測定を行った。その結果を表２０〜表２２に示す。
【０２８１】
【表２０】
【表２１】
【表２２】
これら表２０〜表２２に示すように、電位センサ１０１が移動することによって、相対速度が生じる構成においても、デジタル潜像を測定するのに十分な分解能および強度を得ることができた。この結果より、本発明の表面電位測定法は、電位センサ１０１と表面との相対速度が、感光体１０３の回転による構成、すなわち、表面が電位センサ１０１に対して可動になる構成だけでなく、電位センサ１０１を表面に対して可動となる構成においても適用することが可能であることがわかる。
【０２８５】
以下、これらのセンサを用いた電子写真装置の制御についての具体的な例を示す。
【０２８６】
（実施例４）
図３に示す電位分布測定装置を製作し、測定する表面に垂直かつ相対移動方向に平行となる面における電位センサ１０１の検出部の断面形状、すなわち、図９に示す方向から見た電位センサ１０１の検出部の形状が、図４５〜図４８に示す形状の電位センサ１０１を製作し、表面電位分布の測定を行なった。表２３にその結果を示す。
【０２８７】
【表２３】
この表２３に示すように、図４５〜図４８に示した３種類の形状では、検出分解能に大差は見られず、いずれもデジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができた。
【０２８９】
これに対して、図４８に示すように、エッジを有する角型のセンサでは、表面と対向する面とエッジ部でその面と交わる面とで、それぞれ信号を拾ってしまい、デジタル潜像を測定するために十分な、分解能、および、Ｓ／Ｎを得ることができなかった。
【０２９０】
（実施例５）
図１８に示すＲＦ−ＰＣＶＤ装置を用い、直径１０８ｍｍのブラスト加工を施したアルミニウムシリンダ（支持体）上に、表２４に示す作成条件でａ−Ｓｉを母体とする、電荷注入阻止層／光導電層／表面層からなる感光体を作成した。
【０２９１】
【表２４】
【表２５】
作成した感光体を図１に示すような構成に改造した画像形成装置（キヤノン製ＮＰ６０６０を本発明の電位センサ１０１のテスト用に改造）にセットした。なお、画像形成装置は、レーザーによる潜像書き込みができるように改造を行っている。
【０２９４】
電位センサ１０１は、実施例１〜２で使用したものを用いた。使用したセンサ形状を表２５に示す。このセンサを用い、画像形成の制御を行った。制御方法を表２６に示す。
【０２９５】
表２６の制御方法においては、２項目の制御が重なる場合は、同時に制御していることを意味する。
【０２９６】
【表２６】
＊Ｖｄａｒｋ制御 （有り）：Ｖｄａｒｋ電位のみを目標値に設定するシーケンスを帯電部への印加電圧／電流によって行う。
【０２９８】
（無し）：一定の印加電圧／電流を帯電部材に印加し、Ｖｄａｒｋ電位を決定し、それ以上の制御は行なわない。
【０２９９】
Ｖｄａｒｋ電位値は、本発明の電位センサによりモニタし、その値によってＶｄｃを場合によっては制御する。
【０３００】
＊Ｖｌ制御 （有り）：チャージアップした帯電部材に、レーザーによって電位変化を生じさせ、その電位変化を本発明の電位センサにより検出した誘導電流を積分解析し一定の電位変化量になるように、レーザー出力を制御する。
【０３０１】
（無し）：チャージアップした帯電部材に、一定のレーザーによって電位変化を生じさせ、その電位変化を本発明の電位センサにより検出した誘導電流を積分解析し、その値を場合により、Ｖｄａｒｋ制御、Ｖｄｃ制御にフィードバックさせる。
【０３０２】
＊Ｖｄｃ制御 （有り）：現像バイアスのＤＣ成分をＶｌ／Ｖｄａｒｋの値によって制御する。
【０３０３】
（無し）：現像バイアスのＤＣ成分は一定値とする。
【０３０４】
そして、表２６に示した画像形成制御ＡＢＣの全てにおいて、レーザーのドットを忠実に再現した、高品位なデジタル画像を得ることができた。
【０３０５】
さらに、この電子写真装置を、表２７に示す環境でＡ４紙で１０万枚の耐刷試験を行った。画像形成の制御は表２７に示す通りである。これら表２７に示す制御は、１００枚毎に自動制御で行った。
【０３０６】
耐刷試験中の潜像評価は、画像により行い、レーザー潜像の再現性（ドット再現性）、画像濃度の変化を調べた。耐刷試験の結果は、いずれの環境においても良好であり、１０万枚の耐刷試験中において、デジタル画像の品質（ドット再現／画像濃度）が低下することはなかった。また、制御時間は、表２６に示す、Ａ／Ｂいずれの場合においても、周知の電位制御（ＶｄａｒｋとＶｌを周知の電位センサにより個別に制御）に比べ、約５０％以下の時間で行え、電位制御時間の短縮の効果が確認できた。なお、Ｖｌのｌは、Ｌの小文字である。
【０３０７】
【表２７】
さらに、表２５に示した形状以外の実施例１〜２に示したセンサ形状においてもまた、同様な結果を得た。
【０３０９】
（実施例６）
外形１０８ｍｍ×長さ３５８ｍｍのアルミニウムシリンダーを基体とし、これにアルコキシメチル化ナイロンの５％メタノール溶液を浸漬法で塗布して、膜厚１μｍの下引き層（中間層）を設けた。次に、チタニルフタロシアニン顔科を１０部（重量部、以下同様）、ポリビニルブチラール８部、およびシクロヘキサノン５０部を直径１ｍｍのガラスビーズ１００部を用いたサンドミル装置で２０時間混合分散した。この分散液にメチルエチルケント７０〜１２０（適宜）部を加えて下引き層上に塗布し、１００℃で５分間乾燥して０．２μｍの電荷発生層を形成させた。次に、この電荷発生層の上に、スチリル化合物１０部とビスフェノールＺ型ポリカーボネート１０部をモノクロべンゼン６５部に溶解した。この溶液をディッピング法によって基体上に塗布し、１２０℃で６０分間の熱風乾燥させて、２０μｍ厚の電荷輪送層を形成した。さらに、この輪送層上に約１μｍの表面層を設け、表面保護層とした。
【０３１０】
以上のように作成したＯＰＣ感光体を、図１に示すような構成に改造した画像形成装置（キヤノン製ＮＰ６０６０を本発明の電位センサ１０１のテスト用に改造）にセットした。なお、画像形成装置は、レーザーによる潜像書き込みができるように改造を行っている。電位センサ１０１は、実施例１〜２、６に示すものを用いた。この電位センサ１０１を用い、画像形成の制御を行った。制御方法は、実施例５と同じである（表２６）。実施例６と同様の評価を行ったところ、良好な結果を得られた。
【０３１１】
次に、実施例５と同様の耐刷試験を行った。制御および環境／評価内容は、実施例５と同様である。試験枚数は２万枚とした。
【０３１２】
耐刷試験中の潜像評価は画像により行い、レーザー潜像の再現性（ドット再現性）、画像濃度の変化を調べた。耐刷拭験の結果は、いずれの環境においても良好であり、１万枚の耐刷試験中において、デジタル画像の品質（ドット再現／画像濃度）が低下することはなかった。また、制御時間は、表２６に示す、Ａ／Ｂいずれの場合においても、周知の電位制御（ＶｄａｒｋとＶｌを周知の電位センサ１０１により個別に制御）に比べ、約５０％以下の時間で行え、電位制御時間の短縮の効果が確認できた。
【０３１３】
また、図４９は、６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光により作成した１画素の潜像測定結果である。図５０は、図４９の積分解析後の波形であり、電位形状を示す。また、図５１は、６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光により作成した１ドット１スペースの潜像の測定結果である。図５２は、図５１の積分解析後の波形であり、電位形状を示す。
【０３１４】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明によれば、電子写真装置、特にデジタル電子写真装置において、感光体表面の静電潜像を歪めることなく高精度に測定し、その測定結果から電子写真方法のうちの一つ以上の手段を制御するようにしたので、高湿流れ等の環境変化による表面電位の変動を抑制することができ、これにより、きわめて長期に安定して、高画質な画像を得ることができる。
【０３１５】
また、本発明によれば、上記測定法により、画像信号付与に関する有無の双方を実質的に同等に評価できるので、電位制御にかかる時間の短縮化を図ることができる。
【０３１６】
さらに、本発明によれば、測定結果からの上記手段の制御と合わせて、リアルタイムでの潜像、トナー像の最適化を図ることが可能となり、省エネルギー的にも効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である画像形成装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態である画像形成装置の全体構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態である画像形成装置の全体構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態である電位センサの構成を示す正面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態である電位センサの構成を示す側面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態である電位センサの構成を示す正面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態である電位センサの構成を示す側面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態である電位センサの構成を示す正面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態である電位センサの構成を示す側面図である。
【図１０】現像装置の全体構成を示す断面図である。
【図１１】デジタル静電潜像と現像バイアスの相関を模式的に示す説明図である。
【図１２】本発明の画像形成装置用感光体の層構成を模式的に示す構成図である。
【図１３】本発明の画像形成装置用感光体の層構成を模式的に示す構成図である。
【図１４】本発明の画像形成装置用感光体の層構成を模式的に示す構成図である。
【図１５】本発明の画像形成装置用感光体の層構成を模式的に示す構成図である。
【図１６】本発明の画像形成装置用感光体の層構成を模式的に示す構成図である。
【図１７】本発明の画像形成装置用感光体の層構成を模式的に示す構成図である。
【図１８】ＲＦ−ＰＣＶＤによる感光体の製造装置の一例を示す構成図である。
【図１９】ＶＨＦ−ＰＣＶＤによる感光体の堆積装置の一例を示す構成図である。
【図２０】本発明の第１の実施の形態である電位形状測定装置用の電位センサに用いるワイヤーの太さと検出分解能との関係を示す図である。
【図２１】本発明の第１の実施の形態である電位形状測定装置用電位センサに用いる導体棒の長さと検出分解能との関係を示す図である。
【図２２】本発明の第１の実施の形態である電位形状測定装置用電位センサに用いる導体棒の長さと信号強度の関係を示す図である。
【図２３】本発明の第２の実施の形態である電位形状測定装置用電位センサに用いる導体板の長さと検出分解能との関係を示す図である。
【図２４】本発明の第２の実施の形態である電位形状測定装置用電位センサに用いる導体板の長さと信号強度の関係を示す図である。
【図２５】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置用電位センサに用いる導電性ワイヤーの長さと検出分解能との関係を示す図である。
【図２６】本発明の第２の実施の形態である電位形状測定装置用電位センサに用いる導電性ワイヤーの長さと信号強度の関係を示す図である。
【図２７】本発明の第１の実施の形態である電位形状測定における、測定表面と電位センサとの相対移動速度と、信号強度、および、検出波形の歪みの関係を示す図である。
【図２８】本発明の第２の実施の形態である電位形状測定における、測定表面と電位センサとの相対移動速度と、信号強度、および、検出波形の歪みの関係を示す図である。
【図２９】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定における、測定表面と電位センサとの相対移動速度と、信号強度、および、検出波形の歪みの関係を示す図である。
【図３０】本発明の第１の実施の形態である電位形状測定における、測定間隔と検出波形の歪みとの関係を示す図である。
【図３１】本発明の第２の実施の形態である電位形状測定における、測定間隔と検出波形の歪みとの関係を示す図である。
【図３２】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定における、測定間隔と検出波形の歪みとの関係を示す図である。
【図３３】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置における導電性ワイヤーの直線性の定義を説明する図である。
【図３４】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置における導電性ワイヤーの平行性の定義を説明する図である。
【図３５】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置における導電性ワイヤーの直線性および平行性と検出分解能の関係を示す図である。
【図３６】本発明の第１の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサの構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図３７】本発明の第１の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサの構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図３８】本発明の第１の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサの構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図３９】本発明の第２の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサの構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図４０】本発明の第２の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサの構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図４１】本発明の第２の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサの構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図４２】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサの構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図４３】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサの構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図４４】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサの構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図４５】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサのエッジ構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図４６】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサのエッジ構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図４７】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサのエッジ構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図４８】本発明の第３の実施の形態である電位形状測定装置における電位センサのエッジ構造の一例を模式的に示す構成図である。
【図４９】６００ｄｐｉの走査線密度のレーザー露光により作成した１画素の潜像測定結果を示す波形図である。
【図５０】図５１の積分解析後の電位形状を示す波形図である。
【図５１】６００ｄｐｉの走査線密度のレーザー露光により作成した１ドット１スペースの潜像の測定結果を示す波形図である。
【図５２】図５３の積分解析後の電位形状を示す波形図である。
【図５３】従来の画像形成装置の全体構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０１ 電位センサ
ｌ０３ 感光体
ｌ０５ 感光体表面
ｌ０７ 画像信号付与手段
Claims (40)
- 感光体上に形成された潜像の電位分布の変化を電位センサにより測定し、該測定の結果に基づいて、画像の形成に係る電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する画像形成方法であって、
前記感光体の表面の電位分布の変化によって、前記電位センサの検出部に誘導電流を発生させる工程と、
該発生した誘導電流を検出して解析を行う工程とを具え、
前記電位センサとして、測定する電位分布の変化幅に相当する長さよりも小さな幅に形成され、棒状の導電体からなる検出部を有するセンサを用い、
前記電位センサの検出部をその長手方向が前記感光体の表面の法線方向と平行となるように配置した状態で、当該電位センサの検出部に誘導電流を発生させ、
該発生した誘導電流を検出して積分解析することにより電位分布の変化を測定し、
該測定結果に基づいて、電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御することを特徴とする画像形成方法。 - 前記棒状の電位センサの検出部は、径がｌ〜ｌ００μｍ、前記感光体の表面の法線方向の長さが０．５〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
- 前記電位センサは、電気的にシールドされた部分を有することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成方法。
- 前記電位センサは、前記感光体の表面に近接する側の前記検出部の径が減少して形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成方法。
- 感光体上に形成された潜像の電位分布の変化を電位センサにより測定し、該測定の結果に基づいて、画像の形成に係る電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する画像形成方法であって、
前記感光体の表面の電位分布の変化によって、前記電位センサの検出部に誘導電流を発生させる工程と、
該発生した誘導電流を検出して解析を行う工程とを具え、
前記電位センサとして、測定する電位分布の変化幅に相当する長さよりも小さな幅に形成され、エッジを持たない検出端面が形成された検出部を有するセンサを用い、
前記電位センサの検出端面を前記感光体の表面と対向配置した状態で、当該電位センサの検出部に誘導電流を発生させ、
該発生した誘導電流を検出して積分解析することにより電位分布の変化を測定し、
該測定結果に基づいて、電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御することを特徴とする画像形成方法。 - 前記電位センサの検出部は、厚さが１〜１００μｍの導電性ワイヤーからなり、長さが０．２〜１０ｍｍであり、当該検出部をその長手方向が前記感光体の表面の法線方向と平行となるように配置したことを特徴とする請求項５記載の画像形成方法。
- 前記電位センサの検出部は、直線性および前記感光体の表面の法線方向との平行性が、前記ワイヤーの径の３００％以内であることを特徴とする請求項６記載の画像形成方法。
- 前記電位センサの前記検出部の幅は、デジタル潜像の電位変化の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記誘導電流の積分解析は、当該誘導電流の値を電位の傾きとし、当該誘導電流の時間積分値を電位の深さとして解析することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記電位センサと前記感光体との相対移動速度は、１０〜ｌ００００ｍｍ／ｓｅｃであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記電位センサと前記感光体との相対移動中において、前記電位センサと前記感光体の表面との距離を一定間隔に保持する機構を有することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記電位センサの前記検出部と前記感光体の表面との間隔は、１０〜３００μｍであることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記電位センサの検出部は、タングステンの材質からなることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記電位センサを複数個配置したことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記電位分布の変化の測定結果により、少なくとも感光体の表面電位、および／または、現像手段のうちの１つ以上を制御する手段を有することを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記感光体の表面電位の制御を行う手段は、前記感光体を帯電させる帯電手段、および／または、前記感光体の表面に画像信号に対応したビームを照射する画像信号付与手段であることを特徴とする請求項１５記載の画像形成方法。
- 前記現像手段への制御は、現像バイアス、および／または、当該現像手段と前記感光体の表面との間の距離の制御であることを特徴とする請求項１５記載の画像形成方法。
- 前記感光体の表面の電位密度は、４０〜４００（ｎＣ／ｃｍ２）であることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記感光体は、少なくとも非晶質珪素を主原料とするアモルファスシリコン系の感光体であることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記感光体は、少なくとも有機半導体（ＯＰＣ）からなることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれかに記載の画像形成方法。
- 感光体上に形成された潜像の電位分布の変化を測定し、該測定の結果に基づいて、画像の形成に係る電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する画像形成装置であって、
測定する電位分布の変化幅に相当する長さよりも小さな幅に形成され、棒状の導電体からなる検出部を有する電位センサと、
前記電位センサの検出部をその長手方向が前記感光体の表面の法線方向と平行となるように配置した状態で、前記感光体の表面の電位分布の変化により、当該電位センサの検出部に誘導電流を発生させる手段と、
該発生した誘導電流を検出して積分解析することにより、前記感光体の表面の電位分布の変化を測定する手段と、
該測定結果に基づいて、電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する手段と
を具えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記棒状の電位センサの検出部は、径がｌ〜ｌ００μｍ、前記感光体の表面の法線方向の長さが０．５〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項２１記載の画像形成装置。
- 前記電位センサは、電気的にシールドされた部分を有することを特徴とする請求項２１又は２２記載の画像形成装置。
- 前記電位センサは、前記感光体の表面に近接する側の前記検出部の径が減少して形成されていることを特徴とする請求項２１ないし２３のいずれかに記載の画像形成装置。
- 感光体上に形成された潜像の電位分布の変化を測定し、該測定の結果に基づいて、画像の形成に係る電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する画像形成装置であって、
測定する電位分布の変化幅に相当する長さよりも小さな幅に形成され、エッジを持たない検出端面が形成された検出部を有する電位センサと、
前記電位センサの検出端面を前記感光体の表面と対向配置した状態で、当該電位センサの検出部に誘導電流を発生させる手段と、
該発生した誘導電流を検出して積分解析することにより、前記感光体の表面の電位分布の変化を測定する手段と、
該測定結果に基づいて、電子写真プロセスの少なくとも一つ以上を制御する手段と
を具えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記電位センサの検出部は、厚さが１〜１００μｍの導電性ワイヤーからなり、長さが０．２〜１０ｍｍであり、当該検出部をその長手方向が前記感光体の表面の法線方向と平行となるように配置したことを特徴とする請求項２５記載の画像形成装置。
- 前記電位センサの検出部は、直線性および前記感光体の表面の法線方向との平行性が、前記ワイヤーの径の３００％以内であることを特徴とする請求項２６記載の画像形成装置。
- 前記電位センサの前記検出部の幅は、デジタル潜像の電位変化の幅よりも小さいことを特徴とする請求項２１ないし２７のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記誘導電流の積分解析は、当該誘導電流の値を電位の傾きとし、当該誘導電流の時間積分値を電位の深さとして解析することを特徴とする請求項２１ないし２８のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記電位センサと前記感光体との相対移動速度は、１０〜ｌ００００ｍｍ／ｓｅｃであることを特徴とする請求項２１ないし２９のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記電位センサと前記感光体との相対移動中において、前記電位センサと前記感光体の表面との距離を一定間隔に保持する機構を有することを特徴とする請求項２１ないし３０のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記電位センサの前記検出部と前記感光体の表面との間隔は、１０〜３００μｍであることを特徴とする請求項２１ないし３１のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記電位センサの検出部は、タングステンの材質からなることを特徴とする請求項２１ないし３２のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記電位センサを複数個配置したことを特徴とする請求項２１ないし３３のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記電位分布の変化の測定結果により、少なくとも感光体の表面電位、および／または、現像手段のうちの１つ以上を制御する手段を有することを特徴とする請求項２１ないし３４のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記感光体の表面電位の制御を行う手段は、前記感光体を帯電させる帯電手段、および／または、前記感光体の表面に画像信号に対応したビームを照射する画像信号付与手段であることを特徴とする請求項３５記載の画像形成装置。
- 前記現像手段への制御は、現像バイアス、および／または、当該現像手段と前記感光体の表面との間の距離の制御であることを特徴とする請求項３５記載の画像形成装置。
- 前記感光体の表面の電位密度は、４０〜４００（ｎＣ／ｃｍ２）であることを特徴とする請求項２１ないし３７のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記感光体は、少なくとも非晶質珪素を主原料とするアモルファスシリコン系の感光体であることを特徴とする請求項２１ないし３８のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記感光体は、少なくとも有機半導体（ＯＰＣ）からなることを特徴とする請求項２１ないし３９のいずれかに記載の画像形成装置。
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