JP5586133B2 - 電子写真感光体および該電子写真感光体を備える画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム系合金を含んでなる基体を有する電子写真感光体およびこの電子写真感光体を備える画像形成装置に関するものである。

複写機あるいはプリンタなどの画像形成装置は、通常、電子写真感光体と、この電子写真感光体を帯電させる帯電器と、帯電された電子写真感光体を露光して静電潜像を形成する露光器と、トナーを付着させて静電潜像を現像する現像器と、を備えている。

このような構成の画像形成装置における電子写真プロセスとしては、一般的にカールソン法が用いられる。まず、電子写真感光体を帯電器により一様に帯電させる。次に、外部から入力された信号に応じて露光器より露光光を出射して電子写真感光体を露光することにより、静電潜像を形成する。次に、静電潜像が形成された電子写真感光体の表面にトナーを付着させることでトナー画像を形成（現像）し、このトナー画像を紙などの転写材に転写させることで画像を形成する。

しかしながら、上述のような画像形成においては、画像形成後の電子写真感光体の表面に、トナーが残留している場合がある。

そこで、上述のような残留トナーを除去する技術として、回転する電子写真感光体の表面にクリーニングブレードを押し当てて、残留トナーを除去する方法がある。

しかしながら、従来の電子写真感光体は、その表面粗さ（Ｒａ）が非常に小さくなるように構成されているため、残留トナーの除去効率を高めるべく、クリーニングブレードの押圧力あるいはニップ幅を大きくすると、摩擦力が過大となってしまう。その結果、従来の電子写真感光体では、当接されるクリーニングブレードにめくれが発生し、その部分で残留トナーのすり抜けが発生する場合があった。

このような電子写真感光体とクリーニングブレードとの間における摩擦力を低減する技術としては、電子写真感光体の非画像形成領域における表面に凹凸を設ける方法がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−２５８９９５号公報

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、残留トナーの影響が大きい画像形成領域における摩擦力を充分に低減することが困難である。特に、高速印刷を行うような場合、あるいは、電子写真感光体の軸方向の長さの長い大型印刷を行うような場合において、この問題は顕著である。

そこで、本発明は、例えば高速印刷あるいは大型印刷を行う場合においても、クリーニング性に優れた電子写真感光体および画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一の実施形態に係る電子写真感光体は、アルミニウム系合金を含んでなる基体と、前記基体上に形成される成膜層と、画像形成領域における前記基体の結晶粒界に沿っ
て形成され、且つ、一部が前記成膜層の表面から突出する突起と、を有し、前記突起は、前記結晶粒界上に析出する析出物を起点として構成されていることを特徴とする。

本発明の他の実施形態に係る電子写真感光体は、アルミニウム系合金を含んでなる基体
と、前記基体上に形成される成膜層と、を有する電子写真感光体であって、前記成膜層の表面には、該成膜層の一部により構成され、かつ、画像形成領域における前記基体の結晶粒界に沿って形成される突起が存在しており、前記突起は、前記結晶粒界上に析出する析出物を起点として構成されていることを特徴とする。

本発明の実施形態に係る画像形成装置は、上述の電子写真感光体と、該電子写真感光体の表面に当接するクリーニングブレードと、を備えることを特徴とする。

本発明に係る電子写真感光体は、アルミニウム系合金の結晶粒界に沿って形成され、且つ、一部が成膜層の表面から突出する突起を有している。このような構成によると、画像形成領域において凹凸を設けることに起因する画質の低下を抑制しつつ、本電子写真感光体に当接されるクリーニングブレードとの間の摩擦力（特に画像形成領域における摩擦力）を低減することができる。つまり、本電子写真感光体では、画像形成領域においてクリーニングブレードのめくれの発生を低減することができる。したがって、本電子写真感光体では、例えば高速印刷あるいは大型印刷を行う場合においても、クリーニング性に優れたものとすることができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置は、上述の電子写真感光体を備えているため、上述の効果と同様の効果を奏する。加えて、本画像形成装置では、電子写真感光体とクリーニングブレードとの間の摩擦力を低減することができるため、クリーニングブレードとして比較的硬度の小さいものを採用しても摩擦力を充分に低いものとすることができる。このように、比較的硬度の低いクリーニングブレードを採用すると、クリーニング性をより高めることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置Ｘの概略構成を表す図である。画像形成装置Ｘは、画像形成方式としてカールソン法を採用したものであり、電子写真感光体１０、帯電器１１、露光器１２、現像器１３、転写器１４、定着器１５、クリーニング器１６、および除電器１７を備えている。

帯電器１１は、電子写真感光体１０の表面を帯電させる役割を担うものである。帯電電圧は、例えば２００Ｖ以上１０００Ｖ以下に設定される。本実施形態において帯電器１１は、例えば芯金を導電性ゴムおよびＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）によって被覆して構成される接触型帯電器が採用されているが、これに代えて、放電ワイヤを備える非接触型帯電器（例えばコロナ帯電器）を採用してもよい。

露光器１２は、電子写真感光体１０に静電潜像を形成する役割を担うものである。具体的には、露光器１２は、画像信号に応じて特定波長（例えば６５０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下）の露光光（例えばレーザ光）を電子写真感光体１０に照射することにより、帯電状態にある電子写真感光体１０の露光光照射部分の電位を減衰させて静電潜像を形成する。露光器１２としては、例えば複数のＬＥＤ素子（波長：６８０ｎｍ）を配列させてなるＬＥＤヘッドを採用することができる。

もちろん、露光器１２の光源としては、ＬＥＤ素子に代えてレーザ光を出射可能なものを使用することもできる。つまり、ＬＥＤヘッドなどの露光器１２に代えて、ポリゴンミラーを含んでなる光学系、あるいは、原稿からの反射光を通すレンズおよびミラーを含んでなる光学系を採用することにより、複写機の構成の画像形成装置とすることもできる。

現像器１３は、電子写真感光体１０の静電潜像を現像してトナー像を形成する役割を担うものである。本実施形態における現像器１３は、現像剤（トナー）Ｔを磁気的に保持する磁気ローラ１３Ａを備えている。

現像剤Ｔは、電子写真感光体１０の表面上に形成されるトナー像を構成するものであり、現像器１３において摩擦帯電させられる。現像剤Ｔとしては、例えば、磁性キャリアおよび絶縁性トナーを含んでなる二成分系現像剤と、磁性トナーを含んでなる一成分系現像剤とが挙げられる。

磁気ローラ１３Ａは、電子写真感光体１０の表面（現像領域）に現像剤を搬送する役割を担うものである。磁気ローラ１３Ａは、現像器１３において摩擦帯電した現像剤Ｔを一定の穂長に調整された磁気ブラシの形で搬送する。この搬送された現像剤Ｔは、電子写真感光体１０の現像領域において、静電潜像との静電引力により感光体表面に付着してトナー像を形成する（静電潜像を可視化する）。トナー像の帯電極性は、正規現像により画像形成が行われる場合には、電子写真感光体１０の表面の帯電極性と逆極性とされ、反転現像により画像形成が行われる場合には、電子写真感光体１０の表面の帯電極性と同極性とされる。

転写器１４は、電子写真感光体１０と転写器１４との間の転写領域に供給された記録媒体Ｐに、電子写真感光体１０のトナー像を転写する役割を担うものである。本実施形態における転写器１４は、転写用チャージャ１４Ａおよび分離用チャージャ１４Ｂを備えている。転写器１４では、転写用チャージャ１４Ａにおいて記録媒体Ｐの背面（非記録面）がトナー像とは逆極性に帯電され、この帯電電荷とトナー像との静電引力によって、記録媒体Ｐ上にトナー像が転写される。また、転写器１４では、トナー像の転写と同時的に、分離用チャージャ１４Ｂにおいて記録媒体Ｐの背面が交流帯電させられ、記録媒体Ｐが電子写真感光体１０の表面から速やかに分離させられる。

転写器１４としては、電子写真感光体１０の回転に従動し、且つ、電子写真感光体１０とは微小間隙（通常、０．５ｍｍ以下）を介して配置された転写ローラを用いることも可能である。この転写ローラは、例えば直流電源により、電子写真感光体１０上のトナー像を記録媒体Ｐ上に引きつけるような転写電圧を印加するように構成される。転写ローラを用いる場合には、分離用チャージャ１４Ｂのような転写分離装置は省略することもできる。

定着器１５は、記録媒体Ｐに転写されたトナー像を記録媒体Ｐに定着させる役割を担うものであり、一対の定着ローラ１５Ａ，１５Ｂを備えている。定着ローラ１５Ａ，１５Ｂは、例えば金属ローラ上にテフロン（登録商標）などで表面被覆したものとされている。定着器１５では、一対の定着ローラ１５Ａ，１５Ｂの間を通過させる記録媒体Ｐに対して、熱や圧力などを作用させることにより、記録媒体Ｐにトナー像を定着させることができる。

クリーニング器１６は、電子写真感光体１０の表面に残存するトナーを除去する役割を担うものであり、クリーニングブレード１６Ａを備えている。クリーニングブレード１６Ａは、電子写真感光体１０の表面から、残留トナーを掻きとる役割を担うものである。クリーニングブレード１６Ａは、例えばポリウレタン樹脂を主成分としたゴム材料により形成されている。本実施形態におけるクリーニングブレード１６Ａは、一般的なショアＡ硬度（例えば６０°以上８０°以下）のものを採用しているが、残留トナーの除去効率を高める観点から、一般的なショアＡ硬度範囲より硬度の小さいものを採用してもよい。

除電器１７は、電子写真感光体１０の表面電荷を除去する役割を担うものであり、特定波長（例えば７８０ｎｍ以上）の光を出射可能とされている。除電器１７は、例えばＬＥＤなどの光源によって電子写真感光体１０の表面の軸方向全体を光照射することにより、電子写真感光体１０の表面電荷（残余の静電潜像）を除去するように構成されている。

図２は、電子写真感光体１０の概略構成を表す断面図である。電子写真感光体１０は、基体１０Ａ、成膜層１０Ｂ、および突起１０Ｃを有しており、画像信号に基づいた静電潜像やトナー像が形成されるものである。なお、電子写真感光体１０は、図外の回転機構によって図１の矢印Ａ方向に回転可能とされる。

基体１０Ａは、電子写真感光体１０の支持母体となるものであり、少なくとも表面に導電性を有するように構成されている。本実施形態に係る基体１０Ａの形状は円筒状であるが、これには限られず、例えば無端ベルト状としてもよい。本実施形態における基体１０Ａは、アルミニウム系合金を含んで構成されており、結晶粒界１０Ａａを有している。アルミニウム系合金（Ａｌ系合金）としては、例えばアルミニウム−マンガン系合金（Ａｌ−Ｍｎ系合金）と、アルミニウム−マグネシウム系合金（Ａｌ−Ｍｇ系合金）と、アルミニウム−マグネシウム−シリコン系合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金）とが挙げられる。Ａｌ−Ｍｎ系合金は、ＡｌおよびＭｎ以外に、Ｍｇ、Ｓｉ、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ジルコニア（Ｚｒ）、ボロン（Ｂ）、あるいは鉄（Ｆｅ）などを不純物として含んでいてもよい。Ａｌ−Ｍｇ系合金は、ＡｌおよびＭｇ以外に、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｂ、あるいはＦｅなどを不純物として含んでいてもよい。Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金は、Ａｌ、ＭｇおよびＳｉ以外に、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｂ、あるいはＦｅなどを不純物として含んでいてもよい。

本実施形態における基体１０Ａの平均結晶粒度は、１８μｍ以上１９０９μｍ以下に設定されている。平均結晶粒度の制御は、例えば抽伸加工率（例えば、加工率：５％以上２５％以下）あるいは熱処理条件（例えば、処理温度：２８０℃以上４５０℃以下、処理時間：３０分以上９０分以下）を調整することによって行われる。平均結晶粒度の測定は、ＪＩＳ−Ｈ０５０１（比較法）に基づいて、基体１０Ａの表面を光学顕微鏡（ＭＭＦＰ−ＴＲ、オリンパス株式会社製）で観測することによって行われる。基体１０Ａの平均結晶粒度を１８μｍ以上１９０９μｍ以下の範囲に設定すると、結晶粒界１０Ａａに沿って形成される各突起１０Ｃの離間距離を適切に保つことができるため、電子写真感光体１０とクリーニングブレード１６Ａとの間における摩擦力低減効果を充分に得つつ、クリーニングブレード１６Ａにより各突起１０Ｃ間に残留する現像剤Ｔの除去を充分に行うことができる。

基体１０Ａにおける成膜層１０Ｂの形成面は、旋盤などにより表面処理が施される。表面処理としては、例えば鏡面加工および線状溝加工が挙げられる。

成膜層１０Ｂは、基体１０Ａの外周面上に形成されており、その厚みは例えば１５μｍ以上９０μｍ以下に設定されている。成膜層１０Ｂの厚みを１５μｍ以上にすると、例えば長波長光吸収層を設けなくても記録画像に干渉縞が発生するのを適切に抑制することができ、成膜層１０Ｂの厚みを９０μｍ以下にすると、応力に起因して基体１０Ａから成膜層１０Ｂが剥がれてしまうのを適切に抑制することができる。

本実施形態における成膜層１０Ｂは、電荷注入阻止層１０１と、光導電層１０２と、表面層１０３とを積層形成したものである。

電荷注入阻止層１０１は、基体１０Ａ側からの電荷が光導電層１０２側に注入されるのを阻止する役割を担うものである。具体的に、電荷注入阻止層１０１は、帯電処理を成膜層１０Ｂの自由表面に受けた際に、基体１０Ａ側より光導電層１０２側にホールが注入されるのを阻止する機能を有している。電荷注入阻止層１０１は、例えばシリコンを主体とする非単結晶材料により構成される。本明細書において非単結晶材料とは、多結晶、微結晶、あるいは非晶質の部分を含む材料を意味している。電荷注入阻止層１０１の厚さは、所望の電子写真特性および経済的効果などの観点から、０．１μｍ以上１０μｍ以下に設定されている。電荷注入阻止層１０１の厚さが０．１μｍ未満であると、基体１０Ａ側からの電荷の注入を充分に阻止することができない場合があり、電荷注入阻止層１０１の厚さが１０μｍを超えると、残留電荷が発生し、メモリ特性が悪化してしまう場合がある。

光導電層１０２は、レーザ光などの光照射によってキャリアを発生させる役割を担うものである。光導電層１０２は、例えばシリコンを主体とする非単結晶材料により構成され、微結晶シリコンを含んでなる場合は、暗導電率・光導電率を高めることができ、光導電層１０２の設計自由度を高めることができる。このような微結晶シリコンは、成膜条件を変えることによって形成することができ、例えばグロー放電分解法を採用する場合、基体１０Ａの温度および直流パルス電力を高めに設定し、希釈ガス（例えば水素）の流量を増すことによって形成できる。光導電層１０２の厚さは、所望の電子写真特性および経済的効果などの観点から、５μｍ以上１００μｍ（好適には１０μｍ以上８０μｍ以下）に設定されている。光導電層１０２の厚さが５μｍ未満であると、帯電能あるいは光感度を充分に確保できない場合があり、光導電層１０２の厚さが１００μｍを超えると、不必要に形成時間が長くなり、製造コストの増大に繋がってしまう場合がある。

表面層１０３は、主として電子写真感光体１０の耐湿性、繰り返し使用特性、電気的耐圧性、使用環境特性、あるいは耐久性を高める役割を担うものであり、例えばシリコンおよび炭素の少なくとも一方を主体とする非単結晶材料により構成される。表面層１０３の厚さは、耐久性あるいは残留電位などの観点から、０．２μｍ以上１．５μｍ以下（好適には、０．５μｍ以上１μｍ以下）に設定されている。表面層１０３の厚さが０．２μｍ未満であると、耐刷による画像キズあるいは画像濃度ムラの発生を充分に抑制できない場合があり、表面層１０３の厚さが１．５μｍを超えると、残留電位に起因する画像不良の
発生を適切に抑制できない場合がある。

突起１０Ｃは、電子写真感光体１０と、これに当接されるクリーニングブレード１６Ａとの間の摩擦力を低減する役割を担うものである。突起１０Ｃは、アルミニウム系合金の結晶粒界１０Ａａに沿って形成され、且つ、一部が成膜層１０Ｂの表面から突出している。本実施形態における突起１０Ｃは、基体１０Ａの結晶粒界１０Ａａ上に析出する析出物Ｓを起点として成長させたものとして構成されている。

本実施形態における析出物Ｓは、基体１０Ａを熱処理することによって形成される。本実施形態における熱処理は、処理温度を２８０℃以上４５０℃以下（好適には３５０℃以上４５０℃以下）、処理時間を３０分以上９０分以下に設定して行われる。このような条件において熱処理を行うと、基体１０Ａの熱変形を適切に抑制しつつ、基体１０Ａの構成材料に含まれる不純物などを結晶粒界１０Ａａに対して適切に拡散させることができる。そして、基体１０Ａの構成材料に含まれる不純物などを結晶粒界１０Ａａに対して適切に拡散させることによって、該結晶粒界１０Ａａ近傍に析出物を析出させることができる。

このような熱処理によって析出物Ｓを形成する場合、突起１０Ｃの起点となる析出物Ｓの大きさの均一性が高い傾向にあるため、突起１０Ｃの大きさ（例えば高さ）の均一性も高い傾向にある。また、このような熱処理によって析出物Ｓを形成する場合、突起１０Ｃの起点となる析出物Ｓは不純物の拡散に伴い、結晶粒界１０Ａａ近傍に析出される傾向が高いため、突起１０Ｃを結晶粒界１０Ａａに沿って適切に形成することができる。

本実施形態における突起１０Ｃの成膜層１０Ｂの表面から突出した部分の形状は、電子写真感光体１０とクリーニングブレード１６Ａとの間の摩擦力低減効果を高める観点あるいはクリーニングブレード１６Ａにおける欠けの発生を抑制する観点から、半球状とされているが、これには限られない。

本実施形態に係る電子写真感光体１０は、アルミニウム系合金の結晶粒界１０Ａａに沿って形成され、且つ、一部が成膜層１０Ｂの表面から突出する突起１０Ｃを有している。このような構成によると、画像形成領域において凹凸を設けることに起因する画質の低下を抑制しつつ、電子写真感光体１０に当接されるクリーニングブレード１６Ａとの間の摩擦力（特に画像形成領域における摩擦力）を低減することができる。つまり、電子写真感光体１０では、画像形成領域においてクリーニングブレード１６Ａのめくれの発生を低減することができる。したがって、電子写真感光体１０では、例えば高速印刷あるいは大型印刷を行う場合においても、クリーニング性に優れたものとすることができる。

また、本実施形態に係る画像形成装置Ｘは、電子写真感光体１０を備えているため、上述の効果と同様の効果を奏する。加えて、画像形成装置Ｘでは、電子写真感光体１０とクリーニングブレード１６Ａとの間の摩擦力を低減することができるため、クリーニングブレード１６Ａとして比較的硬度の小さいものを採用しても摩擦力を充分に低いものとすることができる。このように、比較的硬度の低いクリーニングブレードを採用すると、クリーニング性をより高めることができる。

図３は、基体１０Ａの熱処理、並びに、電子写真感光体１０における電荷注入阻止層１０１、光導電層１０２、および表面層１０３を形成するプラズマＣＶＤ装置Ｙの一例を示す模式的図である。

プラズマＣＶＤ装置Ｙは、反応室２０と、支持機構３０と、直流電圧供給機構４０と、温度制御機構５０と、回転機構６０と、ガス供給機構７０と、排気機構８０と、を備えている。

反応室２０は、基体１０Ａに対して堆積膜を形成するための空間であり、円筒状電極２１と、一対のプレート２２，２３と、絶縁部材２４，２５により規定されている。

円筒状電極２１は、堆積膜の形成空間を規定するとともに、第２導体としての役割を担うものである。円筒状電極２１は、基体１０Ａと同様の導電性材料により構成されており、絶縁部材２４，２５を介して一対のプレート２２，２３に接合されている。本実施形態における円筒状電極２１は、支持機構３０に支持させた基体１０Ａと円筒状電極２１との離間距離が１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下となるように形成されている。これは、基体１０Ａと円筒状電極２１との距離が１０ｍｍよりも小さくなると、基体１０Ａと円筒状電極２１との間で安定した放電を得難くなる場合があり、基体１０Ａと円筒状電極２１との距離が１００ｍｍよりも大きくなると、プラズマＣＶＤ装置Ｙが必要以上に大きくなってしまい単位設置面積当たりの生産性が低下する場合があるからである。

円筒状電極２１は、ガス導入口２１ａおよび複数のガス吹き出し孔２１ｂを有しており、その一端において接地されている。円筒状電極２１の接地は必須の要件ではなく、後述の直流電源４１とは別の基準電源に接続する構成としてもよい。なお、円筒状電極２１を直流電源４１とは別の基準電源に接続する場合、基準電源における基準電圧は、例えば１５００Ｖ以上１５００Ｖ以下とされる。

ガス導入口２１ａは、洗浄ガスおよび原料ガスを反応室２０に導入するための開口であり、ガス供給機構７０に接続されている。

複数のガス吹き出し孔２１ｂは、円筒状電極２１の内部に導入された洗浄ガスおよび原料ガスを基体１０Ａに向けて吹き出すための開口であり、図の上下方向および周方向において等間隔で配置されている。複数のガス吹き出し孔２１ｂは、同一形状の円形に形成されており、その孔径は例えば０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とされている。なお、複数のガス吹き出し孔２１ｂの孔径、形状および配置については、適宜変更可能である。

プレート２２は、反応室２０の開放状態と閉塞状態とを選択することが可能な構成とされており、プレート２２を開閉することにより反応室２０に対する後述の支持体３１の出し入れが可能とされている。プレート２２は、基体１０Ａと同様の導電性材料により形成されているが、その下面側に防着板２６が取り付けられている。これにより、プレート２２に対して堆積膜が形成されるのが防止されている。なお、防着板２６は、基体１０Ａと同様の導電性材料により形成されており、プレート２２に対して着脱自在とされている。

プレート２３は、反応室２０のベースとなるものであり、基体１０Ａと同様の導電性材料により形成されている。プレート２３と円筒状電極２１との間に介在する絶縁部材２５は、円筒状電極２１とプレート２３との間にアーク放電が発生するのを抑制する役割を担うものである。このような絶縁部材２５は、例えばガラス材料（ホウ珪酸ガラス、ソーダガラス、耐熱ガラスなど）、無機絶縁材料（セラミックス、石英、サファイヤなど）、あるいは合成樹脂絶縁材料（テフロン（登録商標）などのフッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、ビニロン、エポキシ、マイラー、ＰＥＥＫ材など）により形成することができるが、絶縁性を有し、使用温度で充分な耐熱性があり、真空中でガスの放出が小さい材料であれば特に限定はない。

プレート２３および絶縁部材２５には、ガス排出口２３Ａ，２５Ａおよび圧力計２７が設けられている。ガス排出口２３Ａ，２５Ａは、反応室２０の内部の気体を排出する役割を担うものであり、排気機構８０に接続されている。圧力計２７は、反応室２０の圧力をモニタリングするためのものであり、公知の種々のものを使用することができる。

支持機構３０は、基体１０Ａを支持するとともに、第１導体としての役割を担うものである。支持機構３０は、支持体３１と、導電性支柱３２と、絶縁材３３とを含んで構成されている。本実施形態における支持機構３０は、２つの基体１０Ａを支持することができる長さ（寸法）に形成されており、支持体３１が導電性支柱３２に対して着脱自在とされている。このような構成によると、支持した２つの基体１０Ａの表面に直接触れることなく、反応室２０に対して２つの基体１０Ａの出し入れを行なうことができる。

支持体３１は、フランジ部３１ａを有する中空状の部材であり、基体１０Ａと同様の導電性材料により全体が導体として構成されている。

導電性支柱３２は、導板３２ａを有する筒状の部材であり、基体１０Ａと同様の導電性材料により全体が導体として構成されている。導電性支柱３２は、その上端部において支持体３１の内壁面に当接するように構成されている。

絶縁材３３は、導電性支柱３２とプレート２３との間の電気的絶縁性を確保する役割を担うものであり、反応室２０の略中央において導電性支柱３２とプレート２３との間に介在している。

直流電圧供給機構４０は、導電性支柱３２に対して直流電圧を供給する機構であり、直流電源４１および制御部４２を有している。

直流電源４１は、導電性支柱３２に対して印加する直流電圧を発生させる役割を担うものであり、導板３２ａを介して導電性支柱３２に接続されている。

制御部４２は、直流電源４１の動作を制御する役割を担うものであり、該直流電源４１に接続されている。制御部４２は、直流電源４１の動作を制御して、導電性支柱３２を介して支持体３１にパルス状の直流電圧（図４参照）を印加することができるように構成されている。

温度制御機構５０は、基体１１の温度を制御する役割を担うものであり、セラミックパイプ５１およびヒータ５２を有している。

セラミックパイプ５１は、絶縁性および熱伝導性を確保する役割を担うものであり、導電性支柱３２の内部に収容されている。

ヒータ５２は、基体１０Ａを加熱する役割を担うものであり、導電性支柱３２の内部に収容されている。基体１０Ａの温度制御は、例えば支持体３１あるいは導電性支柱３２に熱電対（図示せず）を取り付け、そのモニタ結果に基づいてヒータ５２をオン／オフ制御することにより行われる。基体１０Ａの温度は、例えば、熱処理時は２８０℃以上４５０℃以下（好適には３５０℃以上４５０℃以下）の範囲における所定温度に維持され、成膜処理時は２００℃以上３３０℃以下の範囲における所定温度に維持される。なお、ヒータ５２としては、例えばニクロム線およびカートリッジヒータが挙げられる。

回転機構６０は、支持体３１を回転させる役割を担うものであり、回転モータ６１と、回転導入端子６２と、絶縁軸部材６３と、絶縁平板６４とを有している。回転機構６０により支持機構３０を回転させて成膜を行う場合、支持体３１とともに基体１０Ａが回転させられるために、原料ガスの分解成分を基体１０Ａの外周に対して略均等に堆積させるうえで好適である。

回転モータ６１は、基体１０Ａに回転力を付与する役割を担うものである。回転モータ６１は、例えば基体１０Ａを１ｒｐｍ以上１０ｒｐｍ以下の一定の回転数で回転させるように動作制御される。回転モータ６１としては、公知の種々のものを使用することができる。

回転導入端子６２は、反応室２０内を所定の真空度に保ちながら回転力を伝達する役割を担うものである。このような回転導入端子６２としては、回転軸を二重もしくは三重構造としてオイルシールあるいはメカニカルシールなどの真空シール手段を用いることができる。

絶縁軸部材６３および絶縁平板６４は、支持機構３０とプレート２２との間の絶縁状態を維持しつつ、回転モータ６１からの回転力を支持機構３０に伝達する役割を担うものであり、例えば絶縁部材２５と同様の絶縁材料により形成されている。

絶縁平板６４は、プレート２２を取り外す際に落下するゴミあるいは粉塵などの異物が基体１０Ａへ付着するのを防止する役割を担うものである。このような絶縁平板６４を有する場合、基体１０Ａに異物が付着することに起因する異常放電の発生を抑制することができるため、成膜欠陥の発生を抑制することができる。

ガス供給機構７０は、複数の原料ガスタンク７１，７２，７３，７４と、複数の配管７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ，７４Ａと、バルブ７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂ，７４Ｂ，７１Ｃ，７２Ｃ，７３Ｃ，７４Ｃと、複数のマスフローコントローラ７１Ｄ，７２Ｄ，７３Ｄ，７４Ｄとを含んでなり、配管７５およびガス導入口２１ａを介して円筒状電極２１に接続されている。

各原料ガスタンク７１，７２，７３，７４は、原料ガスが充填されたものである。原料ガスとしては、例えばＳｉＨ_４、Ｈ_２、Ｂ_２Ｈ_６、ＣＨ_４、Ｎ_２、あるいはＮＯが用いられる。

バルブ７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂ，７４Ｂ，７１Ｃ，７２Ｃ，７３Ｃ，７４Ｃおよびマスフローコントローラ７１Ｄ，７２Ｄ，７３Ｄ，７４Ｄは、反応室２０に導入するガス成分の流量、組成およびガス圧を調整するためのものである。なお、ガス供給機構７０においては、各原料ガスタンク７１，７２，７３，７４に充填すべきガスの種類、あるいは複数の原料ガスタンク７１，７２，７３，７４の数は、基体１０Ａに形成すべき膜の種類あるいは組成に応じて適宜選択すればよい。

排気機構８０は、反応室２０のガスをガス排出口２３Ａ，２５Ａを介して外部に排出する役割を担うものであり、メカニカルブースタポンプ８１およびロータリーポンプ８２を有している。これらのポンプ８１，８２は、圧力計２７でのモニタリング結果により動作制御されるものである。すなわち、排気機構８０では、圧力計２７でのモニタリング結果に基づいて、反応室２０を所定の真空状態に維持できるとともに、反応室２０のガス圧を目的値に設定することができる。なお、反応室２０の圧力は、例えば１．０Ｐａ以上１００Ｐａ以下とされる。

次に、プラズマＣＶＤ装置Ｙを用いた基体１０Ａの熱処理方法、並びに、成膜層１０Ｂの形成方法について、電子写真感光体１０（図２参照）を作製する場合を例にとって説明する。

まず、プラズマＣＶＤ装置Ｙのプレート２２を取り外した上で、複数の基体１０Ａ（図面上は２つ）を支持させた支持機構３０を、反応室２０の内部にセットし、再びプレート２２を取り付ける。支持機構３０における２つの基体１０Ａの支持は、支持体３１のフランジ部３１ａ上において、下ダミー基体Ｄ１、基体１０Ａ、中間ダミー基体Ｄ２、基体１０Ａ、および上ダミー基体Ｄ３を順次積み上げる形で行われる。各ダミー基体Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３としては、例えば、全体が導電性を有する構成のものや、絶縁体の表面に導電性膜を形成した構成のものが挙げられるが、中でも基体１０Ａと同様の構成のものが特に好ましい。下ダミー基体Ｄ１は、主として基体１０Ａの高さ位置を調整する役割を担うものである。中間ダミー基体Ｄ２は、主として隣接する基体１０Ａの端部間にアーク放電が発生するのを抑制する役割を担うものである。中間ダミー基体３８Ｂとしては、その長さがアーク放電の発生を充分に抑制できる長さ（例えば１ｃｍ以上）に設定され、その外周面側角部が曲面加工（例えば曲率半径０．５ｍｍ以上）あるいは面取り加工（カットされた部分の軸方向の長さおよび深さ方向の長さがそれぞれ０．５ｍｍ以上）が施されたものが採用される。上ダミー基体Ｄ３は、主として支持体３１に堆積膜が形成されるのを抑制する役割を担うものである。上ダミー基体Ｄ３としては、その一部が支持体３１の最上部より上方に突出するように構成されたものが採用される。

次に、基体１０Ａに対して熱処理を行う。具体的には、排気機構８０により反応室２０を減圧するとともに、温度制御機構５０により基体１０Ａを所定温度に制御した状態で所定時間放置する。基体１０Ａの温度制御は、ヒータ５２を発熱させることにより所定温度近傍まで昇温させた後、ヒータ５２をオン・オフすることによって所定温度に維持される。反応室２０の減圧は、圧力計２７での反応室２０の圧力をモニタリングしつつ、メカニカルブースタポンプ８１およびロータリーポンプ８２の動作を制御することにより、ガス排出口２３Ａ，２５Ａを介して反応室２０からガスを排出させることによって行なわれる。反応室２０の減圧は、例えば１×１０^−３Ｐａ程度に至るまで行われる。基体１０Ａの温度は、２８０℃以上４５０℃以下（好適には３５０℃以上４５０℃以下）に設定される。また、熱処理時間は、熱処理を開始したときから３０分以上９０分以下に設定される。なお、熱処理は、ヒータ５２による加熱に加えて、アルゴン（Ａｒ）ボンバードを行う方が好ましい。Ａｒボンバードは、アルゴン（Ａｒ）ガスをプラズマで電離させることにより生じるＡｒ＋イオンを、電界を利用して加速させて基体１０Ａに衝突させる処理である。

次に、温度制御機構５０により基体１０Ａの温度を成膜処理時の所定温度（例えば２５０℃以上３００℃以下）にした後に、反応室２０を所定圧力まで減圧した状態で、ガス供給機構７０により反応室２０に原料ガスを供給するとともに、円筒状電極２１と支持体３１との間にパルス状の直流電圧を印加する。これにより、円筒状電極２１と支持体３１（基体１０Ａ）との間にグロー放電が発生して原料ガスが分解され、その分解成分が基体１０Ａの表面に堆積されることとなる。排気機構８０においては、圧力計２７のモニタリングしつつ、メカニカルブースタポンプ８１およびロータリーポンプ８２の動作を制御することにより、反応室２０の圧力を所定範囲（例えば１．０Ｐａ以上１００Ｐａ以下）に維持する。すなわち、反応室２０の内部は、ガス供給機構７０におけるマスフローコントローラ７１Ｄ，７２Ｄ，７３Ｄ，７４Ｄと排気機構８０におけるポンプ８１，８２によって圧力を所定範囲に維持する。反応室２０への原料ガスの供給は、バルブ７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂ，７４Ｂ，７１Ｃ，７２Ｃ，７３Ｃ，７４Ｃの開閉状態を適宜制御しつつ、マスフローコントローラ７１Ｄ，７２Ｄ，７３Ｄ，７４Ｄを制御することにより、原料ガスタンク７１，７２，７３，７４の原料ガスを、所望の組成および流量で、配管７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ，７４Ａ，７５およびガス導入口２１ａを介して円筒状電極２１の内部に導入することにより行なわれる。円筒状電極２１の内部に導入された原料ガスは、複数のガス吹き出し孔２１ｂを介して基体１０Ａに向けて吹き出される。そして、バルブ７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂ，７４Ｂ，７１Ｃ，７２Ｃ，７３Ｃ，７４Ｃおよびマスフローコントローラ７１Ｄ，７２Ｄ，７３Ｄ，７４Ｄによって原料ガスの組成を適宜切り替える。一方、円筒状電極２１と支持体３１との間におけるパルス状直流電圧の印加は、円筒状電極２１が接地されている場合、−３０００Ｖ以上−５０Ｖ以下（好適には−３０００Ｖ以上−５００Ｖ以下）の負のパルス状直流電位Ｖ１（図４参照）となるように行われ、円筒状電極２１が基準電源（図示せず）に接続されている場合、基準電源により供給される電位Ｖ２を基準電位として、目的とする電位差ΔＶ（例えば−３０００Ｖ以上−５０Ｖ以下）となるように行われる。また、支持体３１（基体１０Ａ）に対して負のパルス状電圧（図４参照）を印加する場合、基準電源により供給される電位Ｖ２は、例えば１５００Ｖ以上１５００Ｖ以下に設定される。制御部４２は、直流電圧の周波数（１／Ｔ（ｓｅｃ））が３００ｋＨｚ以下に、ｄｕｔｙ比（Ｔ１／Ｔ）が２０％以上９０％以下となるように直流電源４１を制御する。本実施形態におけるｄｕｔｙ比とは、図４に示したようにパルス状の直流電圧の１周期Ｔ（基体１０Ａと円筒状電極２１との間に電位差が生じた瞬間から、次に電位差が生じた瞬間までの時間）における電位差発生時間Ｔ１が占める時間割合と定義される。例えば、ｄｕｔｙ比２０％とは、パルス状の電圧を印加する際の、１周期に占める電位差発生時間が１周期全体の２０％であることを意味する。以上のようにして、基体１０Ａの表面には、電荷注入阻止層１０１、光導電層１０２、表面層１０３が順次積層した成膜層１０Ｂ、および、突起１０Ｃが形成される。

上述のように、基体１０Ａの熱処理と成膜層１０Ｂの形成とを同じ装置内で連続的に行うと、基体１０Ａの出し入れを行う際に該基体１０Ａの表面に異物が付着してしまうのを抑制することができる。したがって、本製造方法によって製造する電子写真感光体１０では、突起１０Ｃを結晶粒界１０Ａに沿って適切に形成することができる。

なお、基体１０Ａの熱処理後で、成膜層１０Ｂの形成前に、該基体１０Ａの表面に対して研磨加工などを施すと、結晶粒界１０Ａ近傍に析出させた析出物Ｓの状態が変化してしまうため、析出物Ｓを起点とする突起１０Ｃを適切に形成することが困難となる。

以上、本発明の具体的な実施形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

電子写真感光体１０において突起１０Ｃは、析出物Ｓを起点として成長させることにより構成されているが、これに代えて、図５に示すように、比較的大きな析出物Ｓの表面を単に成膜層１０Ｂで覆うようにして構成してもよい。

［実施例］
＜電子写真感光体の作製＞
電子写真感光体は、円筒状基体としてＡｌ−Ｍｎ系合金素管（外径：８０．５ｍｍ、内径：７４ｍｍ、長さ３６０ｍｍ）を用いて作製した。Ａｌ−Ｍｎ系合金素管は、０．８重量％のＭｎと、０．４５重量％のＭｇと、０．０９重量％のＳｉと、０．４重量％のＦｅと、１重量％のＣｕとを含んでなるＡｌ−Ｍｎ系合金をダイキャスト鋳造で造塊した後、得られた鋳塊を円筒状に熱間押出加工して、抽伸加工および切削加工を施して形成した。Ａｌ−Ｍｎ系合金素管に対しては、図３に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて、表１に示す条件で放電加熱処理（処理時間は処理温度に応じて３０分以上９０分以下の範囲で設定）を施したうえで、成膜層（電荷注入阻止層、光導電層、および表面層）を形成した。表１におけるＢ_２Ｈ_６の流量は、ＳｉＨ_４の流量に対する比で表している。なお、プラズマＣＶＤ装置の電源としては、直流パルス電源（パルス周波数：５０ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比：７０％）を使用した。また、膜厚の測定は、その断面をＳＥＭおよびＸＭＡで分析することにより行なった。

＜平均結晶粒度および画質の測定＞
作製した電子写真感光体について、以下の手順に従って平均結晶粒度および画質の評価を行った。

作製した電子写真感光体を画像形成装置（型番：ＫＭ−８０３０、京セラミタ製株式会社製）に搭載して、１００万枚印字した後の白画像を作成した後、この白画像について、以下のような基準で画像評価を行った。円筒状基体の平均結晶粒度は、作製した電子写真感光体から成膜層を除去することにより得られる基体表面を光学顕微鏡（型番：ＭＭＦＰ−ＴＲ、オリンパス株式会社製」）で観測し、ＪＩＳ−Ｈ０５０１（比較法）に従って測定した。なお、基体の平均結晶粒度は、成膜層を形成する直前の基体表面を上述と同様の方法で測定してもほぼ同様の結果を得ることができる。

画質評価の判断基準は、白画像のかぶりが実質的に無い場合を「◎」とし、白画像のかぶりがわずかにしか認められず、実用上問題のない場合を「○」とし、全体的あるいは部分的に白画像のかぶりが認められ、条件によっては使用可能である場合を「△」とした。ここで、「かぶり」とは、白画像を拡大して見た場合に、微小な黒点が全体にわたって存在している状態、いわゆる白色の抜けが悪くなった状態を意味する。上述の評価の結果を表２に示す。

＜評価＞
表２から、Ｎｏ．３〜１２の電子写真感光体を備えた画像形成装置により作成された画像は、白画像のかぶりが実質的に無い、もしくは、わずかにしか認められない程度であった。これは、Ｎｏ．３〜１２の電子写真感光体を備えた画像形成装置では、クリーニングブレードにめくれが実質的に発生していないのに加え、突起間の離間距離も適切な範囲であることからクリーニングブレードによるトナー除去も適切に行えているからであると思われる。一方、Ｎｏ．１，２の電子写真感光体を備えた画像形成装置により作成された画像は、全体的に白画像のかぶりが認められた。これは、Ｎｏ．１，２の電子写真感光体を備えた画像形成装置では、クリーニングブレードにめくれが実質的に発生していないものの、突起間の離間距離が比較的小さいことから突起間に存在するトナーをクリーニングブレードによって充分に除去しきれない場合があるためであると考えられる。また、Ｎｏ．１３〜１５の電子写真感光体を備えた画像形成装置により作成された画像は、部分的に白画像のかぶりが認められた。これは、Ｎｏ．１３〜１５の電子写真感光体を備えた画像形成装置では、突起間の離間距離が比較的大きいことから突起間に存在するトナーはクリーニングブレードによって充分に除去できるものの、摩擦力が比較的大きいことからクリーニングブレードに若干めくれが生じてしまう場合があるためであると考えられる。

以上のことから、結晶粒界に沿って、一部が表面から突出する突起を形成した電子写真感光体では、従来のものに比べて画質の向上を図ることができるが、その効果は平均結晶粒度を１８μｍ以上１９０９μｍ以下とすることで、より高められることがわかった。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例の概略構成を表す断面図である。 本発明の実施形態に係る電子写真感光体の一例の断面図およびその要部拡大図である。 図１に示した電子写真感光体の成膜層を形成するためのプラズマＣＶＤ装置の一例を示す断面図である。 図３に示したプラズマＣＶＤ装置における電圧印加状態を説明するためのグラフである。 本発明の実施形態に係る電子写真感光体の他の例の断面図およびその要部拡大図である。

符号の説明

Ｘ 画像形成装置
Ｙ プラズマＣＶＤ装置
１０ 電子写真感光体
１０Ａ 基体
１０Ｂ 成膜層
１０Ｃ 突起
１１ 帯電器
１２ 露光器
１３ 現像器
１４ 転写器
１５ 定着器
１６ クリーニング器
１７ 除電器
２０ 反応室
３０ 支持機構
４０ 直流電圧供給機構
５０ 温度制御機構
６０ 回転機構
７０ ガス供給機構
８０ 排気機構
１０１ 下部電荷注入阻止層
１０２ 光導電層
１０３ 表面層
１０Ａａ 結晶粒界
Ｓ 析出物

Claims (6)

1. アルミニウム系合金を含んでなる基体と、
   前記基体上に形成される成膜層と、
   画像形成領域における前記基体の結晶粒界に沿って形成され、且つ、一部が前記成膜層の表面から突出する突起と、を有し
   前記突起は、前記結晶粒界上に析出する析出物を起点として構成されていることを特徴とする、電子写真感光体。
2. 前記基体の平均結晶粒度は１８μｍ以上１９０９μｍ以下である、請求項１に記載の電子写真感光体。
3. アルミニウム系合金を含んでなる基体と、前記基体上に形成される成膜層と、を有する電子写真感光体であって、
   前記成膜層の表面には、該成膜層の一部により構成され、かつ、画像形成領域における前記基体の結晶粒界に沿って形成される突起が存在しており、
   前記突起は、前記結晶粒界上に析出する析出物を起点として構成されていることを特徴とする、電子写真感光体。
4. 前記突起の前記表面から突出した部分の形状は半球状である、請求項１から３のいずれかに記載の電子写真感光体。
5. 前記成膜層は、珪素および炭素の少なくとも一方を主体とする非単結晶材料を含んでなる、請求項１から４のいずれかに記載の電子写真感光体。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の電子写真感光体と、該電子写真感光体の表面に当接するクリーニングブレードとを、備えることを特徴とする、画像形成装置。

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