JPH11102080A - 感光体および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】波打ち状の濃度ムラを解消する。 【解決手段】Ａｌ金属からなるドラム状の基板上にａ−
Ｓｉ感光層を形成した感光体において、上記基板に平均
間隔Ｓｍが２０μｍ≦Ｓｍ≦１２０μｍとなるように多
数の溝を円周方向に形成して、その基板表面を十点平均
粗さＲｚが０．８μｍ≦Ｒｚ≦２．５μｍの凹凸状にし
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なるドラム状基板の外周面を
切削などによって鏡面仕上げをおこない、洗浄した後に
プラズマＣＶＤもしくはＰＶＤによりａ−Ｓｉ感光層を
１０μｍ〜５０μｍの厚みで、あるいは１００μｍ程度
にまで厚くして成膜形成したものである。

【０００３】そして、上記アルミニウム金属基板に対
し、その成膜前に上記のような鏡面仕上げをおこなうこ
とで、成膜形成した感光層の表面をできるだけ滑らかに
して、欠陥数を極力抑え、これによって画像特性を向上
させている。

【０００４】他方、レーザービームプリンター（ＬＢ
Ｐ）用のＡｌ金属基板に対しては、外周面を積極的に粗
す技術が採用されている（特公平２−５９９８１号およ
び特公平３−６４０６２号参照）。すなわち、感光層に
入射されたレーザービームがＡｌ金属基板上にて反射さ
れ、これによって図４に示すように木の節目の年輪のよ
うな縞が画像に現れ、このような画像干渉縞はハーフト
ーン画像において顕著であるが、そこで、Ａｌ金属基板
を意図的に粗くして、感光層に入射されたレーザービー
ムを基板上で乱反射させると、かかる画像干渉縞の発生
を防ぐことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＬＢＰ
用ａ−Ｓｉ感光体において、Ａｌ金属基板の仕上げ加工
の際に切削等により規則的な凹凸を形成したものを用い
て、画像形成をおこなったところ、波打ち状の濃度ムラ
が発生する場合がある。すなわち、等間隔の縦、横、ま
たは斜めの微細なパターンのある画像原稿や、微細な格
子パターンのある画像原稿、ならびにドットパターンの
ある画像原稿を用いて、さらに縮小倍率複写すると、顕
著に波打ち状の濃度ムラが発生していた。ちなみに、図
５は微細格子パターンのある画像原稿を使用し、その縮
小倍率を５０％にして複写した際に現れる波打ち状の濃
度ムラを示す。

【０００６】このような波打ち状の濃度ムラはＬＢＰに
限らず、ハロゲンランプやＬＥＤ等を用いた画像形成装
置においても発生する現象であり、しかも、画像原稿を
縮小倍率するような複写において顕著な現象であって、
上述した画像干渉縞とは異なるメカニズムで発生してい
る。

【０００７】本発明者は上記事情に鑑みて鋭意研究に努
めた結果、ａ−Ｓｉ感光体において、Ａｌ金属基板に形
成する円周方向の溝の間隔と、その基板の粗さを規定す
ることで、かかる波打ち状の濃度ムラが発生しなくなる
ことを見出した。

【０００８】したがって本発明は上記知見により完成さ
れたものであり、その目的は波打ち状の濃度ムラを解消
して、良好な画像形成を達成した感光体ならびに画像形
成装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の感光体は、Ａｌ
からなるドラム状の基板上に平均間隔Ｓｍが２０μｍ≦
Ｓｍ≦１２０μｍとなるように多数の溝を円周方向に形
成して、十点平均粗さＲｚが０．８μｍ≦Ｒｚ≦２．５
μｍの凹凸状となし、この基板表面上にａ−Ｓｉ感光層
を形成したことを特徴とする。

【００１０】また、本発明の画像形成装置は、本発明の
感光体と、その感光体の表面に電荷を付与する帯電手段
と、感光体の帯電領域に対して光照射する露光手段とか
らなり、これら帯電手段と露光手段とにより感光体の表
面に静電潜像を形成するとともに、その静電潜像に対応
したトナー像を感光体の表面に形成する現像手段と、ト
ナー像を被転写材に転写する転写手段と、転写後に感光
体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段と、転
写後に残余静電潜像を除去する除電手段とを配設したこ
とを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】感光体の構成 図１は発明の実施形態に係る感光体１の層構成であり、
Ａｌ金属からなるドラム状の導電性の基板２の上にａ−
Ｓｉからなる感光層３を真空蒸着法、活性反応蒸着法、
イオンプレーテイング法、ＲＦスパッタリング法、ＤＣ
スパッタリング法、ＲＦマグネトロンスパッタリング
法、ＤＣマグネトロンスパッタリング法、熱ＣＶＤ法、
プラズマＣＶＤ法などで成膜形成している。この感光層
３は、たとえばキャリア注入阻止層４、光導電層５、表
面保護層６とを順次積層してなる。

【００１２】また、本発明においては、ドラム状基板２
の外周面に切削バイトを当て、基板２を中心軸に対し回
転させるとともに、この切削バイトを中心軸方向に移動
させることで、上記基板２の外周面に多数の溝が円周方
向に形成される。

【００１３】そして、切削バイトの刃先先端形状や刃先
材質を変えることで、図２に示すような所要の断面形状
となる。同図ａは先端角度が鋭利な天然ダイヤモンドバ
イトで切削した場合、同図ｂは先端がＲ形状の天然ダイ
ヤモンドバイトで切削した場合、また、同図ｃは先端が
Ｒ形状の焼結ダイヤモンドバイトで切削した場合であ
る。そして、切削にあたってバリやビビリマークが発生
すると、それらが成膜形成後に欠陥となるので、その防
止に切削回転数、切削ピッチ、切削バイト取り付け角、
切削バイト取り付け高さ等の切削条件を調整する。

【００１４】さらに、この基板２には平均間隔Ｓｍ（Ｊ
ＩＳＢ０６０１）が２０μｍ≦Ｓｍ≦１２０μｍ、好適
には５０μｍ≦Ｓｍ≦９０μｍとなるように多数の溝を
円周方向に形成している。そして、その基板表面の十点
平均粗さＲｚ（ＪＩＳＢ０６０１）を０．８μｍ≦Ｒｚ
≦２．５μｍ、好適には１．５μｍ≦Ｒｚ≦１．９μｍ
の凹凸状にしている。

【００１５】上記平均間隔Ｓｍが２０μｍ未満あるいは
１２０μｍを越える場合にはバリやビビリマークが発生
しやすくなって、成膜形成後に欠陥が発生し、画像特性
が劣化し、また、所要とおりの表面粗さが得られない。
また、十点平均粗さＲｚが０．８μｍ未満では感光体表
面に残留トナ−が付着し、それが画像黒点として現れ、
画像特性が劣化し、２．５μｍを越える場合には波打ち
状の濃度ムラが発生し、とくに径の大きな感光体で顕著
に生じる。

【００１６】このような平均間隔Ｓｍと十点平均粗さＲ
の各範囲は、たとえば切削回転数、切削ピッチ、切削バ
イト取り付け角、切削バイト取り付け高さ、切削バイト
刃先形状、切削バイト刃先材質によって決定されるが、
さらにさまざまな実験を繰り返すことで切削条件の最適
化を図っている。

【００１７】かくして発明の感光体１によれば、平均間
隔Ｓｍと十点平均粗さＲを本発明のように規定すること
で、プリンタもしくは複写機のいずれの装置に搭載して
も、波打ち状の濃度ムラが発生しない高画質画像が得ら
れた。とくに平均粒径１０μｍ未満のトナーを用いた高
画質の画像形成装置において、それが顕著に解消され
た。

【００１８】画像形成装置の構成 図３は本発明の感光体を搭載した複写機構成の画像形成
装置７であり、８は感光体であり、この感光体８の周面
に帯電手段であるコロナ帯電器９と、その帯電後に原稿
からの反射光を通すレンズやミラーを配設した露光手段
である露光器１０と、トナー像を感光体８の表面に形成
するためのトナー１１を備えた現像手段である現像機１
２と、そのトナー像を被転写材１３に転写する転写手段
である転写器１４と、その転写後に感光体表面の残留ト
ナーを除去するクリーニング手段１５と、その転写後に
残余静電潜像を除去する除電手段１６とを配設した構成
である。また、１７は被転写材１３に転写されたトナー
像を熱もしくは圧力により固着するための定着器であ
る。

【００１９】このカールソン法は次の〜の各プロセ
スを繰り返し経る。 感光体８の周面をコロナ帯電器９により帯電する。 露光器１０により画像を露光することにより、感光
体８の表面上に電位コントラストとしての静電潜像を形
成する。 この静電潜像を現像機１２により現像する。この現
像により黒色のトナーが静電潜像との静電引力により感
光体表面に付着し、可視化する。 感光体表面のトナー像を紙などの被転写材１３の裏
面よりトナーと逆極性の電界を加えて、静電転写し、こ
れにより、画像を被転写材１３の上に得る。 感光体表面の残留トナーをクリーニング手段１５に
より機械的に除去する。 感光体表面を強い光で全面露光し、除電手段１６に
より残余の静電潜像を除去する。

【００２０】なお、画像形成装置７は複写機の構成であ
るが、イメージスキャナー等で原稿データをとりこみ、
露光器１０に代えてＬＥＤヘッド等を用いて光照射すれ
ば、原稿複写機能を有するプリンタ構成の画像形成装置
となる。また、この画像形成装置７には通常の乾式現像
を用いているが、その他、湿式現像に使用される液体現
像剤にも適用される。

【００２１】また、上記構成の画像形成装置７に対して
は、近年の電子写真技術の飛躍的に進歩にともなうカラ
ー化およびデジタル化の進展で、高解像度および階調再
現性が求められるが、さらにトナーにも平均粒径の微小
化が要求されている。すなわち、従来のトナーでは平均
粒径が２０μｍ程度であり、これに対して現在では平均
粒径１０μｍ未満のトナー、さらには平均粒径１μｍ程
度のトナーが使用されているが、このように小さな粒径
のトナーを使用しても本発明の画像形成装置では波打ち
状の濃度ムラが発生しない高画質の画像が得られる。

【００２２】かくして本発明の画像形成装置７によれ
ば、高画質画像を得るために平均粒径１０μｍ未満のト
ナーを使用し、画像の解像度を向上させ、そして、等間
隔の縦、横または斜めの微細なパターンの画像原稿や微
細な格子パターンの画像原稿およびドットパターンの画
像原稿を縮小倍率複写しても、波打ち状の濃度ムラが発
生しない高画質の画像が得られる。

【００２３】

【実施例】純度９９．９％のＡｌからなる円筒状の基板
を用意し、あらかじめ外周面を粗切削した。ついで、そ
の面を刃先先端形状の異なる各種天然ダイヤモンドバイ
トおよび焼結ダイヤモンドバイトを用いて切削をおこな
い、これによって基板の円周方向に多数の溝状凹凸を形
成した。この溝状凹凸の形状、表面粗さ、ピッチを変化
させるために切削回転数、切削ピッチ、切削バイト取り
付け角、切削バイト取り付け高さ、切削バイト刃先形
状、切削バイト刃先材質等を適宜変えた。

【００２４】つぎに切削によって付着した切削油や切削
屑等を除去するために洗浄し、表１に示すとおり試料Ａ
〜Ｋを作製した。

【００２５】

【表１】

【００２６】同表中、切削バイト刃先形状は切削バイト
刃先のすくい面の形状であって、「フラット」の切削バ
イト刃先を使用すると平滑性の高い平坦な加工面とな
り、「三角形状」の切削バイト刃先を使用すると三角波
状の断面形状となり、「Ｒ形状」の切削バイト刃先を使
用すると連続した凹面状の断面形状となる。また、切削
バイト刃先材質として天然ダイヤモンドもしくは焼結ダ
イヤモンドがあるが、焼結ダイヤモンドを用いると凹凸
状のなかにさらに小さい凹凸が多数存在するノコギリ波
状の断面形状となる。

【００２７】したがって、試料Ａは平坦な断面、試料
Ｂ、Ｅ、Ｆ、Ｇは三角波状の断面、試料Ｃ、Ｈ、Ｉは連
続した凹面状の断面、試料Ｄ、Ｊ、Ｋはノコギリ波状の
断面となる。

【００２８】これら各試料Ａ〜Ｋに対し、さらにＪＩＳ
規格にもとづいて十点平均粗さＲｚおよび平均間隔Ｓｍ
を測定したところ、表１に示す結果が得られた。なお、
その測定には仕上げ加工後の基板表面を東京精密（株）
製の表面粗さ計を用いた。

【００２９】つぎに試料Ａ〜Ｋの各基板上に、それぞれ
プラズマＣＶＤ法によって感光層３を成膜形成した。こ
の感光層３は、ホウ素１５００ｐｐｍ、酸素１．０％、
窒素０．７％含むａ−Ｓｉのキャリア注入阻止層４、ホ
ウ素０．５ｐｐｍ含むａ−Ｓｉの光導電層５、ａ−Ｓｉ
Ｃの表面保護層６とを順次積層してなる。

【００３０】このプラズマＣＶＤ法においては、出発原
料ガスとしてシランガス、メタンガス、水素ガス、ジボ
ランガス、酸化窒素ガスを用いて、各層の成膜形成に応
じて各種ガスを適宜反応容器内に導入し、つづけて高電
圧でもってプラズマを発生させることで、各層を順次設
け、ａ−Ｓｉ感光体である試料Ａ〜Ｋを作製した。

【００３１】しかる後に これらａ−Ｓｉ感光体をそれ
ぞれ前記画像形成装置７（乾式現象：トナー平均粒径８
μｍ）に搭載し、カールソン法で画像形成してランニン
グテストをおこない、画像特性を評価したところ表２に
示す結果が得られた。

【００３２】

【表２】

【００３３】画像特性の評価は拡大ルーペを用いてＡ３
サイズの白地画像全面にわたって目視し、画像の黒点の
有無を確認した。さらに微細な罫線パターン画像原稿、
格子パターン画像原稿およびドットパターン画像原稿を
縮小倍率７０％、５０％、２５％にてそれぞれ複写し、
波打ち状の濃度ムラの発生の有無を確認した。

【００３４】表２の結果から明らかなとおり、本発明の
各試料Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋは画像黒点が発生しな
く、波打ち状の濃度ムラもない高画質の画像が得られ
た。しかし、試料Ａは少数にせよ画像黒点が発生し、画
像特性を劣化していた。この画像黒点は画像形成装置の
ランニングにより感光体表面にトナーが付着して発生し
たものである。また、試料Ｂ、Ｃ、Ｄでは微細パターン
画像原稿の縮小倍率複写時に波打ち状の濃度ムラが発生
した。試料Ｅについては基板外周面の仕上げ切削時にバ
リが発生し、感光層形成後の感光層に突起状の欠陥とな
り、それが画像黒点として現れていた。

【００３５】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の感光体ならびに
画像形成装置によれば、ａ−Ｓｉ感光層の被膜用基板に
平均間隔Ｓｍが２０μｍ≦Ｓｍ≦１２０μｍとなるよう
に多数の溝を円周方向に形成して、その表面を十点平均
粗さＲｚが０．８μｍ≦Ｒｚ≦２．５μｍの凹凸状にな
したことで、複写機やＬＢＰなどの画像形成装置におい
て発生していた波打ちの濃度ムラが解消され、優れた画
像が得られた。

【００３６】また、本発明の画像形成装置においては、
高画質画像を得るために平均粒径１０μｍ未満のトナー
を使用し、画像の解像度を向上させ、さらに等間隔の
縦、横または斜めの微細なパターンの画像原稿や微細な
格子パターンの画像原稿およびドットパターンの画像原
稿を縮小倍率複写しても、波打ち状の濃度ムラが発生し
ない高画質の画像が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施形態に係る感光体の層構成を示す断
面図である。

【図２】ａ、ｂ、ｃはそれぞれ基板の拡大断面図であ
る。

【図３】本発明の画像形成装置の概略図である。

【図４】画像干渉縞の状態図である。

【図５】波打ち状の濃度ムラが発生した画像の状態図で
ある。

【符号の説明】

１、８ 感光体 ２ 基板 ３ 感光層 ５ 光導電層 ６ 表面保護層 ７ 画像形成装置 ９ コロナ帯電器 １０ 露光器 １１ トナー １２ 現像機 １３ 被転写材 １４ 転写器 １５ クリーニング手段 １６ 除電手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミニウム金属からなるドラム状の基板
   上に平均間隔Ｓｍが２０μｍ≦Ｓｍ≦１２０μｍとなる
   ように多数の溝を円周方向に形成して、十点平均粗さＲ
   ｚが０．８μｍ≦Ｒｚ≦２．５μｍの凹凸状となし、こ
   の基板表面上にアモルファスシリコンからなる感光層を
   形成した感光体。
2. 【請求項２】請求項１の感光体と、該感光体の表面に電
   荷を付与する帯電手段と、感光体の帯電領域に対して光
   照射する露光手段とからなり、これら帯電手段と露光手
   段とにより感光体の表面に静電潜像を形成するととも
   に、該静電潜像に対応したトナー像を感光体の表面に形
   成する現像手段と、該トナー像を被転写材に転写する転
   写手段と、該転写後に感光体表面の残留トナーを除去す
   るクリーニング手段と、該転写後に残余静電潜像を除去
   する除電手段とを配設したことを特徴とする画像形成装
   置。