JPH1090928A

JPH1090928A - 感光体および画像形成装置

Info

Publication number: JPH1090928A
Application number: JP24314996A
Authority: JP
Inventors: Koichi Nakano; 晃一中野; Makoto Saito; 誠斉藤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1996-09-13
Publication date: 1998-04-10
Anticipated expiration: 2016-09-13
Also published as: JP3250962B2

Abstract

(57)【要約】【課題】常温かつ低湿下で長期間稼働させたり、あるい
は平均粒径が１０μｍ未満のトナーを使用しても、良好
な画像形成が得られる。【解決手段】周方向に切削した基板２上にａ−Ｓｉから
成る感光層３を積層し、この感光層３の表面をａ−Ｓｉ
Ｃで構成して、感光層３の表面に断面が三角形状の線条
溝Ｍを周方向に形成するとともに、三角形状の頂部ｅを
成す角度ａを１４０〜１７７°に、隣接する三角形状間
の底部ｄを成す角度ｂを１４０〜１７７°に、さらに各
線条溝ＭのピッチＰを２０〜１２０μｍにした感光体
１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアモルファスシリコ
ンを感光層とした感光体、ならびに本発明の感光体を搭
載した画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アモルファスシリコン（以下、アモルフ
ァスシリコンをａ−Ｓｉと略記する）を感光層とした感
光体が、すでに製品化されているが、このａ−Ｓｉ感光
体はアルミニウム金属から成るドラム状基板の外周面を
切削などによって０．１Ｓ程度の表面粗度で鏡面仕上
げ、次いでＣＶＤもしくはＰＶＤによってａ−Ｓｉ感光
層を１０μｍ〜５０μｍの厚みで、さらに８０μｍ程度
にまで厚くするなどして成膜形成して得られる。

【０００３】上記のようにドラム状基板に対する成膜前
に鏡面仕上げをおこなうことで、基板上に成膜形成した
感光層の表面を、できるだけ滑らかにして、欠陥数を極
力抑え、これによって画像特性を向上させている。

【０００４】ただし、レーザービームプリンター（ＬＢ
Ｐ）用のＡｌ金属基板については、外周面を積極的に粗
し、これによって感光層に入射されたレーザービームを
基板上で乱反射させ、干渉縞が生じないようにすること
が提案されている（特公平２−５９９８１号参照）。

【０００５】また、ａ−Ｓｉ感光体に対する電子写真プ
ロセスにはカールソン法などがあるが、そのプロセスに
は、一般的に感光体表面の残留トナーを除去するクリー
ニング手段が採用されている。そして、このクリーニン
グ手段にはブレード法、ファーブラシ法、マグネットブ
ラシ法などがあるが、いずれの方法を採用するにしても
感光層の表面に付着された残留トナーを即座に除去する
ために、トナーの感光層に対する付着力を減少させるこ
とが、良好なクリーニングという点で望ましい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
ａ−Ｓｉ感光体搭載の画像形成装置においても、常温か
つ低湿下で長期間稼働させた場合、あるいは従来の画像
形成装置においては、平均粒径が１０〜２０μｍである
のに対して、高画質の画像を得るために、それよりも小
さな平均粒径のトナーを用いた場合には、トナーがａ−
Ｓｉ感光体の表面に付着もしくは融着し易くなり、その
ため、クリーニング工程において、トナーを除去するこ
とが難しくなり、その結果、白地画像に黒点状の画像欠
陥が発生するという問題点があった。

【０００７】本発明者は上記事情に鑑みて鋭意研究に努
めた結果、特にクリーニング時のトナー付着・融着を防
止するためには、従来のように感光層の表面を滑らかに
するのではなく、逆にその表面を適度に粗すことで解決
できることを知見した。

【０００８】したがって本発明は上記知見により完成さ
れたものであり、その目的はクリーニング時のトナー付
着・融着を防止して、良好な画像形成を達成した感光体
ならびに画像形成装置を提供することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、常温かつ低湿下で長
期間稼働させたり、あるいは平均粒径が１０μｍ未満の
トナーを使用しても、高画質の画像が得られる画像形成
装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の感光体は、周方
向に切削したドラム状基板外周面にａ−Ｓｉから成る感
光層を積層するとともに、この感光層の表面をアモルフ
ァスシリコンカーバイド（以下、アモルファスシリコン
カーバイドをａ−ＳｉＣと略記する）で構成して成る感
光体であって、上記感光層の表面に断面が三角形状の線
条溝を周方向に連続して多数形成するとともに、その三
角形状の頂部を成す角度を１４０〜１７７°に、隣接す
る三角形状間の底部を成す角度を１４０〜１７７°に、
さらに各線条溝のピッチを２０〜１２０μｍにしたこと
を特徴とする。

【００１１】また、本発明の画像形成装置は、上記本発
明の感光体と、その感光体の表面に電荷を付与する帯電
手段と、感光体の帯電領域に対して光照射する露光手段
とから成り、これら帯電手段と露光手段とにより感光体
の表面に静電潜像を形成するとともに、その静電潜像に
対応したトナー像を感光体の表面に形成する現像手段
と、トナー像を被転写材に転写する転写手段と、転写後
に感光体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段
と、転写後に残余静電潜像を除去する除電手段とを配設
したことを特徴とする。

【００１２】また、本発明の他の画像形成装置は、上記
本発明画像形成装置において、トナー像の形成に使用さ
れるトナーの平均粒径が１０μｍ以下であることを特徴
とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】感光体の構成図１は発明の実施形態に係る感光体１の層構成、図２は
感光体１の表面の拡大断面図である。

【００１４】まず図１において、導電性のドラム状基板
２の外周面にａ−Ｓｉから成る感光層３を真空蒸着法、
活性反応蒸着法、イオンプレーテイング法、ＲＦスパッ
タリング法、ＤＣスパッタリング法、ＲＦマグネトロン
スパッタリング法、ＤＣマグネトロンスパッタリング
法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などで成膜形成して
いる。この感光層３は、たとえばキャリア注入阻止層
４、光導電層５、表面保護層６とを順次積層して成る。

【００１５】上記基板２には銅、黄銅、ＳＵＳ、Ａｌ、
Ｎｉなどの金属導電体、あるいはガラス、セラミックな
どの絶縁体の表面に導電性薄膜を被覆したものなどがあ
る。この基板２はシート状、ベルト状もしくはウェブ状
可とう性導電シートでもよく、このようなシートにはＳ
ＵＳ、Ａｌ、Ｎｉなどの金属シート、あるいはポリエス
テル、ナイロン、ポリイミドなどの高分子樹脂フィルム
の上にＡｌ、Ｎｉなどの金属もしくは酸化スズ、インジ
ウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）などの透明導電性材
料や有機導電性材料を蒸着などにより被覆して導電処理
したものを用いる。

【００１６】そして、図２に示すとおり感光層３（表面
保護層６）の表面に断面が三角形状の線条溝Ｍをドラム
周方向に形成するが、本発明においては、その三角形状
の頂部（山部）ｅを成す角度ａを１４０〜１７７°、好
適には１６０〜１７５°に、隣接する三角形状間の底部
（谷部）ｄを成す角度ｂを１４０〜１７７°、好適には
１６０〜１７５に、各線条溝ＭのピッチＰを２０〜１２
０μｍ、好適には４０〜１００μｍにしたことを特徴と
する。

【００１７】すなわち、従来の感光体であれば、基板表
面を０．１Ｓ程度の表面粗度で鏡面仕上げしているの
で、感光層の表面も同程度の表面粗度となるのに対し
て、本発明の感光体１によれば、上記のとおりに感光層
３の表面を粗すことで、従来どおりの良好な画像が得ら
れるとともに、クリーニング時のトナー付着／融着が防
止できた。

【００１８】頂部ｅを成す角度ａが１４０°未満の場
合、また、底部ｄを成す角度ｂが１４０°未満の場合に
は、５０万枚のランニングテストで感光体表面へのトナ
ー付着が顕著に発生する。

【００１９】他方、頂部ｅを成す角度ａが１７７°を越
える場合、底部ｄを成す角度ｂが１７７°を越える場
合、そして、線条溝ＭのピッチＰが２０μｍ未満もしく
は１２０μｍを越える場合には、アルミニウム（Ａｌ）
などの金属管に対する切削加工が難しくなり、その表面
にスクラッチやバリ等が発生して、感光体に欠陥が発生
し、画像特性が劣化する。

【００２０】また、断面が三角形状の線条溝Ｍを形成し
たことで、図２に示すようにテーパー面Ｃ１、Ｃ２が形
成されるが、それら双方の幅（間隔）は同じにしなくて
も同じ作用効果が得られる。さらにまた、頂部ｅや底部
ｄには若干丸みがあってもよい。

【００２１】以上のような表面形状は、ドラム状基板２
に対する周方向の切削条件によって決定され、たとえば
切削バイトの材質や種類ならびに切削時の回転数や送り
速度などの条件がある。そして、本発明においては、様
々な実験を繰り返すことで、切削バイトと切削条件との
最適な条件を見つけている。

【００２２】画像形成装置の構成図３は本発明の感光体を搭載したプリンター構成の画像
形成装置７であり、８は感光体であり、この感光体８の
周面に帯電手段であるコロナ帯電器９と、その帯電後に
光照射する露光手段である露光器１０（ＬＥＤヘッド）
と、トナー像を感光体８の表面に形成するためのトナー
１１を備えた現像手段である現像機１２と、そのトナー
像を被転写材１３に転写する転写手段である転写器１４
と、その転写後に感光体表面の残留トナーを除去するク
リーニング手段１５と、その転写後に残余静電潜像を除
去する除電手段１６とを配設した構成である。また、１
７は被転写材１３に転写されたトナー像を熱もしくは圧
力により固着するための定着器である。

【００２３】このカールソン法は次の〜の各プロセ
スを繰り返し経る。感光体８の周面をコロナ帯電器９により帯電する。露光器１０により画像を露光することにより、感光
体８の表面上に電位コントラストとしての静電潜像を形
成する。この静電潜像を現像機１２により現像する。この現
像により黒色のトナーが静電潜像との静電引力により感
光体表面に付着し、可視化する。感光体表面のトナー像を紙などの被転写材１３の裏
面よりトナーと逆極性の電界を加えて、静電転写し、こ
れにより、画像を被転写材１３の上に得る。感光体表面の残留トナーをクリーニング手段１５に
より機械的に除去する。感光体表面を強い光で全面露光し、除電手段１６に
より残余の静電潜像を除去する。

【００２４】なお、画像形成装置７はプリンターの構成
であるが、露光器１０に代えて原稿からの反射光を通す
レンズやミラーなどの光学系を用いれば、複写機の構成
の画像形成装置となる。

【００２５】また、この画像形成装置７には通常の乾式
現像を用いているが、その他、湿式現像に使用される液
体現像剤にも適用される。ちなみに、この液体現像剤の
顔料の平均粒径は著しく小さく、１μｍ程度である。

【００２６】かくして本発明の画像形成装置７によれ
ば、従来のように平均粒径が１０〜２０μｍである場合
に常温かつ低湿下で長期間稼働させても、クリーニング
工程にて、トナーがａ−Ｓｉ感光体の表面に付着もしく
は融着しなくなった。また、高画質の画像を得るため
に、平均粒径が１０μｍ未満であるトナーを用いた場合
にも、トナーがａ−Ｓｉ感光体の表面に付着もしくは融
着しなくなった。

【００２７】

【実施例】ドラム状基板２を作製するに当たっては、純
度９９．９％のＡｌから成る素管を用意し、その表面に
天然ダイヤモンドバイトによる切削でもって故意に山谷
形状をつけ、これによって断面形状が連続的な三角波状
になるようにしたが、それに使用する切削バイトの取付
角や切削バイトの刃先形状を変えることで、種々の線条
溝Ｍを設けた。さらに線条溝ＭのピッチＰは基板切削時
の回転数、送り速度を変えることで幾とおりにも変化さ
せた。

【００２８】そして、かかる種々のドラム状基板２の上
にプラズマＣＶＤ法によって感光層３を成膜形成する。
この感光層３は、ホウ素１５００ｐｐｍ、酸素１．０
％、窒素０．７％含むａ−Ｓｉのキャリア注入阻止層
４、ホウ素０．５ｐｐｍ含むａ−Ｓｉの光導電層５、ａ
−ＳｉＣの表面保護層６とを順次積層してなる。

【００２９】このプラズマＣＶＤ法によれば、出発原料
ガスとしてシランガス、メタンガス、水素ガス、ジボラ
ンガス、酸化窒素ガスを用いて、各層の成膜形成に応じ
て各種ガスを適宜反応容器内に導入し、つづけて高電圧
でもってプラズマを発生させることで、各層を順次設け
る。

【００３０】かくして表１に示すとおり、線条溝Ｍを周
方向に幾とおりにも形成することで、様々な感光体（試
料Ｎｏ．Ａ〜試料Ｎｏ．Ｌ）を作製した。ただし、試料
Ｎｏ．Ａについては、従来のものであって、感光層の表
面が平滑であり、Ｒｍａｘ＝０．１μｍ程度のものであ
る。

【００３１】頂部ｅの角度ａと、底部ｄの角度ｂについ
ては、表面粗度計を用いて、感光層の表面に対してドラ
ム中心軸方向に断面曲線をＸ：Ｙ＝１：１で描き（すな
わち、表面粗度計で用いるチャート紙のＸ軸とＹ軸の測
定レンジを同じにして）、その断面曲線を分度器にて計
測して求めた。さらにその断面曲線よりピッチＰも求め
た。

【００３２】

【表１】

【００３３】次に各種感光体を前記画像形成装置７（乾
式現像：トナー平均粒径８μｍ）に搭載し、カールソン
法で画像形成して、５０万枚のランニングテストをおこ
ない、画像特性とトナー付着具合を測定したところ、表
１に示す結果が得られた。

【００３４】画像特性の評価は、拡大ルーペを用いてＡ
３サイズの白地画像全面にわたって目視し、画像欠陥の
有無を調べることで求めた。そして、○印と×印で評価
し、○印は良好な白地画像が得られた場合であり、×印
は白地画像に黒点状あるいは黒すじ状の画像欠陥が生じ
た場合である。また、トナー付着具合の測定は、白地画
像を参照しながら、感光体の表面を目視にて観察し、ト
ナー付着箇所の数を確認することでおこなった。

【００３５】上記実施例では、常温・常湿下（２３±３
℃、５０±１０％）のトナー平均粒径８μｍの画像形成
装置７を使用したが、その他に実施例として常温・低湿
下（２３±３℃、１５％以下）のトナー平均粒径１６μ
ｍの画像形成装置７を使用して、同じ実験をおこなった
ところ、各試料に対して、画像特性およびトナー付着具
合の双方ともに同じ結果が得られた。

【００３６】表１の結果から明らかなとおり、本発明の
試料Ｎｏ．Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｉ、Ｊ、Ｋについては、良
好な画像が得られ、しかも、トナーの付着も皆無になっ
たか、もしくは少数にまで減少したことがわかる。

【００３７】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の感光体ならびに
画像形成装置によれば、感光層の表面をａ−ＳｉＣで構
成し、さらに感光層の表面に断面が三角形状の線条溝を
周方向に形成するとともに、その三角形状の頂部を成す
角度を１４０〜１７７°に、隣接する三角形状間の底部
を成す角度を１４０〜１７７°に、さらに各線条溝のピ
ッチを２０〜１２０μｍにしたことで、クリーニング時
のトナー付着・融着を防止して、良好な画像形成が得ら
れ、特に常温かつ低湿下で長期間稼働させたり、あるい
は平均粒径が１０μｍ未満のトナーを使用しても、良好
な画像形成が得られた。

【００３８】また、本発明の感光体によれば、上記のよ
うに線条溝のピッチを２０〜１２０μｍにすることで、
容易に基板切削条件が得られ、これによって製造効率か
つ製造管理が向上し、その結果、製造コストを低減でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施形態に係る感光体の層構成を示す断
面図である。

【図２】発明の実施形態に係る感光体のの表面拡大断面
図である。

【図３】本発明の画像形成装置の概略図である。

【符号の説明】

１、８感光体２基板３感光層５光導電層６表面保護層７画像形成装置９コロナ帯電器１０露光器１１トナー１２現像機１３被転写材１４転写器１５クリーニング手段１６除電手段Ｍ線条溝ｅ線条溝の頂部ａ頂部を成す角度ｄ線条溝の底部ｂ底部を成す角度Ｐ線条溝のピッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周方向に切削したドラム状基板外周面にア
モルファスシリコンから成る感光層を積層するととも
に、該感光層の表面をアモルファスシリコンカーバイド
で構成して成る感光体であって、上記感光層の表面に断
面が三角形状の線条溝を周方向に連続して多数形成する
とともに、該三角形状の頂部を成す角度を１４０〜１７
７°に、隣接する三角形状間の底部を成す角度を１４０
〜１７７°に、さらに各線条溝のピッチを２０〜１２０
μｍにしたことを特徴とする感光体。
【請求項２】請求項１の感光体と、該感光体の表面に電
荷を付与する帯電手段と、感光体の帯電領域に対して光
照射する露光手段とから成り、これら帯電手段と露光手
段とにより感光体の表面に静電潜像を形成するととも
に、該静電潜像に対応したトナー像を感光体の表面に形
成する現像手段と、該トナー像を被転写材に転写する転
写手段と、該転写後に感光体表面の残留トナーを除去す
るクリーニング手段と、該転写後に残余静電潜像を除去
する除電手段とを配設したことを特徴とする画像形成装
置。
【請求項３】前記トナー像の形成に使用されるトナーの
平均粒径が１０μｍ未満であることを特徴とする請求項
２記載の画像形成装置。