JP3789081B2 - 電子写真感光体及び電子写真装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアモルファスＳｉを含む光導電層および表面保護層を順次積層してなる感光体、ならびに本発明の感光体を具備した電子写真装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、プリンターなどの電子写真装置では、表面に光導電層が設けられた感光体の外周面をコロナ帯電あるいは、ローラ帯電、ファーブラシ帯電、磁気ブラシ帯電と言った帯電手投で一様に帯電させ、ついで被複写体の被複写像を反射光や変調信号に応じたレーザーやＬＥＤによって露光させることにより前記感光体の外周面上の静電潜像を形成し、さらに該感光体上にトナーを付着させることでトナー像を形成し、これを複写用紙などに転写させて複写が行なわれる。
【０００３】
このようにして電子写真装置で複写を行なったのちには、感光体の外周面上にトナーが一部残留するため、該残留トナーを除去する必要がある。
かかる残留トナーの除去は、クリーニングブレード、ファーブラシ、マグネットブラシ等を用いたクリーニング工程によって行なわれるのが一般的である。
【０００４】
また、近年環境への配慮から、廃トナーの低減ないし解消を目的にクリーニング装置を省略した電子写真装置も提案、開示されている。この方式は特開平６−１１８７４１号公報に開示されている様なブラシ帯電器の様な直接帯電器でクリーニング工程を兼ねるもの、特開平１０−３０７４５５号公報に開示されている様な現像器でクリーニング工程を兼ねるもの等があるが、いずれの方式においてもトナーと感光体表面が摺擦し、除去させる工程を含んでいる。
【０００５】
表面硬度が硬く、摩耗量が少ない為、帯電生成物や転写紙に含まれる低抵抗物質が前記クリーニング工程で除去されにくいアモルファスシリコン感光体を用いた電子写真装置は、高湿流れを発生し易く、これを防止する努力が以前から続けられている。具体的には、ヒータによる加温で水分を除去する、摺擦手投により流れ起因物質を除去する、酸化されにくい或いは流れ起因物質が付着しにくい表面保護材料などが挙げられ、効果をあげている。
【０００６】
しかし、最近の急速なデジタル化の進行により、作像が微細ドットの集合で形成される様になると、特にハーフトーン画像で高湿流れが頼著に現れる様になり、更なる性能の向上が求められている。
【０００７】
本発明に係わる高湿流れの対策の一つの回答として、特開平９−２０４０５６号公報に開示されているように、アモルファスシリコンを感光層とした感光体において、該感光層を成膜形成する導電性基体表面の炭素量を増やし酸化されにくくすると共に、摩耗し易くし、同時に表面の平滑性を高め、高湿流れ起因物質の除去を容易ならしめる方法が提案され、表面粗さ計により測定した表面粗さの値で規定されている。
【０００８】
また、特開平１０−３３３３５０号公報においては、電子写真装置内で感光体表面を研磨し、表面を平坦化することで同様の効果を上げる方法が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、電子写真装置のデジタル化の進展、エコロジーヘの意識の高まりから、アモルファスシリコン感光体を用いながらも、更なる感光体の長寿命化、省エネルギーが求められている。
【００１０】
具体的には、個人向け等の低速、中速プリンターの感光体寿命を本体寿命同等以上に引き上げ廃棄物の低減を図ること、オフィス向け等の高速プリンターの感光体ヒーターを感光体寿命を本体寿命以上のままで、廃止することが求められている。
【００１１】
その為には、感光体寿命に制約を与える摩耗や研磨によらない高湿流れ防止手段、より具体的には感光体ヒータ廃止手投が必要である。
【００１２】
そこで、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、高湿流れ防止の効果は必ずしも既に開示されている巨視的な基体表面粗さによって決まらず、むしろアモルファスシリコン膜固有の微視的な（具体的には数ｎｍから数十ｎｍオーダー）表面粗さに大きく依存していることを見出した。
【００１３】
すなわち、アモルファスシリコン膜成長時に形成される山（凸部）の間の谷間の浅い形状かつその谷間が少ない形状に成膜されることが、初期から直ちに画像流れを防止し、かつ良好なレベルを維持することが判明した。
【００１４】
且つ、巨視的な粗さ、すなわち基体切削加工、塑性加工等は、融着、トナー付着などを防止する為、及び分離安定性を確保する為に、適宜選択することが好ましく、この場合においても本発明で提案する微視的な表面粗さ条件が満たされた膜構造にすれば、初期から高湿流れを効果的に防止することが可能であるとの結論に至った。
【００１５】
ここで述べた分離安定性とは、感光体表面のトナーを転写材に移行させるべく、感光体と転写材を接触させた後、感光体から転写材を分離させる工程の安定性を言う。具体的には、転写材に一旦移行したトナーが再び感光体に戻る事がなく、且つ、転写材が良好に分離し紙詰まりを発生しない状態の度合いを、紙詰まり率（以下、「ジャム率」と記す）で示す。本発明者らの研究によれば、この分離安定性確保の為には、ａ−Ｓｉ感光体の表面にはある程度の凹凸がある事が好ましく、転写紙接触時に転写紙とその凹凸で形成される空隙ないしは凹凸に起因する表面エネルギー状態が、分離安定性に寄与しているものと推察される。
【００１６】
したがって本発明は上記の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高湿流れを防止して、良好な画像形成を達成した感光体並びに画像形成装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手投】
本発明者らは、上述の問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、導電性基体上に少なくともアモルファスＳｉを含む感光層および表面保護層を順次積層してなる感光体においては、１０μｍ×１０μｍの範囲における表面粗さ凹凸の最も深い点、別の表現では低い点を基準に凹凸高さの度数分布の累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差が３ｎｍ〜３５ｎｍの範囲、好ましくは５〜３０ｎｍの範囲であることにより、高湿流れを抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１８】
本発明の１０μｍ×１０μｍの範囲における表面粗さ凹凸の最も深い点を基準に凹凸高さの累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差を好適な範囲に調整させる手段として、次の様な方法を用いる事ができる。
【００１９】
例えば、シリカ、酸化クロム、酸化チタン、酸化鉄、酸化ジルコニウム、ダイヤモンド、炭化窒素、炭化ケイ素、チッ化ケイ素、酸化セリウム等の微粉末を研磨剤として用い、乾式乃至湿式にて研磨し、所望の表面粗さを得る方法がある。また、バフ研磨、磁気研磨、磁性流体ＦＦＦ、電気泳動利用ＦＦＦ、プラズマ利用ＦＦＦ（ＦＦＦ：Field assisted Fine Finishing）、ＥＥＨ(Elastic Emission Haching)及びラッピングフィルムによる研磨で、所望の表面粗さを得る方法がある。この方法により前記累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差が所望の値より大きい場合、それを小さくすることができる。
【００２０】
図１１は電子写真感光体表面の研磨装置の説明図である。
【００２１】
図１１において、符号１は電子写真感光体ドラムを表し、その表面には、被処理表面層が設けられている。符号２は研磨面に結晶SiCがコーティングされた研磨テープ（商品名：ラッピングテープLT−C2000、製造元：Fuji Film）を表している。符号３は感光体ドラム１の表面と研磨テープ２とを接触させるための円筒形支持体を表している。
【００２２】
本発明に用いられる研磨テープとしては、研磨面に結晶ＳｉＣがコーティングされたものの他に、酸化鉄，アルミナ，ダイヤモンドの粉末等をコーティングしたものも好適なものとして用いることができる。符号４は円筒形支持体３の受台を表し、受台４は感光体ドラム１の回転軸方向と平行に配置され、おもり５で荷重が加えられる。符号６は研磨テープ２を送り出すための送り出しモーターを表し、このモーター６により研磨テープ２は一定の速度で送り出され、おもり７により研磨テープ２は引っ張られ、一定の速度で送られる。その際、研磨テープは、感光体の回転の順方向に送られるので、研磨テープ２と感光体ドラム１との間隙にSiCの研磨粉や異物がたまることなく研磨され所望の表面粗さを得ることができる。この方法により表面粗さが所望の値より大きい場合、それを小さくさせることができる。
【００２３】
図１２は図１１の研磨装置のＡ−Ａ´に沿った断面図である。図４において、感光体ドラム１は回動軸方向（Ｘ方向）に移動が可能である。また逆に研磨テープ２及び円筒形支持体３を移動させてもよい。これによって、２次元的な研磨制御が可能となり、更に容易に所望の表面粗さを得ることができる。
【００２４】
本発明における微視的な表面粗さとは、原子間力板微鏡（ＡＦＭ）［ＱｕｅＳａｎｔ社製Ｑ−Ｓｃｏｐｅ２５０］を用いて測定した表面粗さＲａの値を指し、微視的な表面粗さを高い精度で再現性良く測定するためには、１０μｍ×１０μｍの測定範囲で、かつサンプルの曲率傾き（チルト；ｔｉｌｔ）による誤差を避けるように測定した結果であることが望ましい。具体的には、Ｑｕｅｓａｎｔ社製Ｑ−Ｓｃｏｐｅ２５０のＴｉｌｅ Ｒｅｍｏｖａｌモードにより、試料のＡＦＭ像の持つ曲率を放物線にフィットさせた後、平坦化する補正（Ｐａｒａｂｏｌｉｃ）が挙げられる。電子写真感光体は一般に円筒形状を取っており好適な手法である。更に、像に傾きが残る場合には、傾きを除去する補正（Ｌｉｎｅ ｂｙ ｌｉｎｅ）を行なう。この様に、データに歪みを生じさせない範囲でサンプルの傾きを適宜補正することが可能である。
【００２５】
更に、本発明者らは、上記の表面形状に加え、光導電層を複数の層から構成することがトナー付着の抑制を促進させることを見出した。
【００２６】
光導電層のバンドギャップにより生じる画像露光の実質的な吸収深さの変動により静電潜像の電位むらが生ずる。この電位むら、具体的には残留電位、ゴースト電位により、トナー付着の核となるカブリ、または画像の鮮鋭さを悪化させるものと考える。
【００２７】
また、感光体の表面保護層と感光層の界面組成を連続的に変化させることで、更に効果的にトナー付着の抑制が出来ることを見出した。
【００２８】
上記界面組成における分光反射率が以下の式、
波長４５０ｎｍから６５０ｎｍの範囲の光で、反射率（％）の最小値をＭｉｎとし最大値をＭａｘとしたとき ０≦（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）／（Ｍａｘ＋Ｍｉｎ）≦０．４ 式（１）
を満たすことが望ましい。
【００２９】
ここで、本発明による反射率とは、分光光度計［大塚電子社製ＭＣＰＤ−２０００］を用いて測定した反射率（百分率）の値をさす。概要を述べるとまず、分光器の光源の分光発光強度Ｉ（０）をとり、次いで感光体の分光反射光度Ｉ（Ｄ）をとり、反射率Ｒ＝Ｉ（Ｄ）／Ｉ（０）を求める。高い精度で再現性良く測定するためには、曲率をもつ感光体に対して角度が一定となるようにディテクターを治具で固定することが望ましい。
【００３０】
界面制御の具体例を図８に示す。図８（ａ）に示した例Ａ（上記式(1)の値：0.48）、例Ｂ（上記式(1)の値：0.41）が上記式の範囲外である「界面あり」の測定例、図８（ｂ）に示した例Ｃ（上記式(1)の値：0.28）、例Ｄ（上記式(1)の値：0.16）が本発明に係わる式を満たす「界面無し」の測定例である。２本の線があるのはそれぞれ表面保護層の膜厚違いによる差であり、膜厚の差に応じてグラフ上左右に波形が移動する。その最大値は波形の振幅に相当する為、界面ありは界面無しに比べ、単一波長固定で見た場合、膜厚変動に対して反射率は大きく変動する。すなわち、膜厚変動に対して大きく感度変動が生じる。
【００３１】
つまり、微細粗さにより生じる画像露光入射光路上における実質的な表面保護層の膜厚むらが生ずる。この膜厚むらにより界面ありの場合、界面無しの場合よりも感度の変動が大きくなり、トナー付着の核となるカブリ、または画像の鮮鋭さを悪化させるものと考える。
【００３２】
［表面粗さの度数分布］
以下、本発明の重要な指標である表面粗さの度数分布に付いて述べる。
原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）は横分解能（試料面に平行な方向の分解能）は０．５ｎｍを上まわり、縦分解能（試料面に垂直方向の分解能）は０．０１〜０．０２ｎｍを持ち、試料の三次元的な形状を測定することが可能で、従来から広く用いられている表面粗さ計との大きな違いは、その高い分解能にある。
【００３３】
これほどまでの高い分解能においては、感光体基体の粗さが支配的なオーダーの粗さではなく、光導電層や表面層と言った堆積膜そのものの性質に起因する粗さの測定が可能である。
【００３４】
感光体基体の粗さは、前記の施盤やボールミル、あるいはディンプル処理加工と言った「歯形」や「処理部材」と言った「型」に依存するものであるが、堆積膜微細そのものの粗さには「型」はなく、単にＪＩＳ−Ｂ０６０１で規定されるＲａ（中心線平均粗さ）やＲｚ（十点平均粗さ）では表現しきれない形状因子が存在し、それが前記トナー付着防止の糸口になるのではないかと本発明者らは考えた。
【００３５】
具体的には、同一視野（１０μｍ×ｌ０μｍ）の範囲における表面粗さＲａが１０ｎｍ未満の導電性基体の上に、各種条件にてアモルファスシリコン感光層（阻止層、光導電層、表面層、各層の界面を含む全層）を作製し、その凹凸の高さを原子間力顕微鏡で観測し、度数分布を求めて比較検討した。
【００３６】
同様の測定を従来広く用いられている表面粗さ計、例えば（株）小坂研究所製接触式表面粗さ計（ＳＥ−３４００）では有意な差を観測できず、本出願で用いる指標はアモルファスシリコン感光体の材料の特性を示す新規な指標であると考える。
【００３７】
尚、本発明者らはＡＦＭの測定に際して、いくつかの試料に対して、いくつかのスキャンサイズで測定を行なった。スキャンサイズとは、スキャンする四角形の一辺の長さであり、従って１０μｍのスキャンサイズとは、１０μｍ×１０μｍすなわち１００μｍ²の範囲をスキャンすることを意味する。グラフ横軸をスキャンサイズにして、その結果の一部を図９に示す。
【００３８】
この図は、同一基体に作成条件を変えて成膜した比較的微細粗さの小さいものと中程度のものの２つの試料について、測定視野と、一般的にイメージし易い粗さ指標ＪＩＳ−Ｒａ（中心線平均粗さ）とで示した。
【００３９】
スキャンサイズを大きく、すなわち測定範囲を広くすると測定値は安定するが、試料基体のうねり、突起などの特異形状、加工形状の影響により、微細形状が反映され難くなり、視野角が小さいと測定個所の選択バラツキが大きくなる為、本発明は測定の検知能力と安定性の総合的に優れた１０μｍ×１０μｍ視野で表記した。
【００４０】
以上の経緯から、本発明の発明思想は１０μｍ×１０μｍ視野に限定されるものではない。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。
【００４２】
「本発明に係わるａ−Ｓｉ感光体」
図１に本発明に係わる電子写真感光体の一例における基体に積層した機能層の部分断面を示す。
【００４３】
本例の電子写真感光体は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、例えばＡｌ、ステンレス等の導電性材料からなる基体１０１上に、光導電層１０２および表面保護層１０３を順次積層したものである。尚、これら層の他に、阻止層１０４、反射防止層ないし界面層１０７などの種々の機能層を必要に応じて設けてもよい。例えば、阻止層１０４、界面層１０７等を設けそのドーパントをIII族元素、Ｖ族元素など選択する事により、正帯電、負帯電と言った帯電極性の制御も可能となる。
【００４４】
基体形状は電子写真感光体の駆動方式などに応じた所望のものとしてよい。
基体材質としては上記Ａｌやステンレスのような導電性材料が一般的であるが、例えば各種のプラスチックやセラミックス等、特には導電性を有しないものにこれら導電性材料を蒸着するなどして導電性を付与したものも用いることができる。
【００４５】
光導電層１０２としては、光導電性を有するものであれば、有機質のものでも、無機質のものでもよいが、無機光導電体としては、例えばシリコン原子が水素原子およびハロゲン原子を含む非晶質材料（「ａ−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）」と略記する）あるいはａ−Ｓｅ等が代表的なものとして挙げられる。また、光導電層１０２の層厚としては特に限定はないが、製造コストなどを考慮すると１５〜５０μｍ程度が適当である。
【００４６】
更に、特性を向上させる為に下部光導電層１０５と上部光導電層１０６の様に複数の層構成にしても良い。特に、半導体レーザーの様に、比較的長い波長であって且つ波長ばらつきのほとんどない光源に対しては、こうした層構成の工夫によって画期的な効果が現れる。
【００４７】
表面保護層１０３は、一般的に非晶質炭化珪素ａ−ＳｉＣ（Ｈ，Ｘ）で形成されるが、非晶質炭素ａ−Ｃ（Ｈ，Ｘ）としても良い。表面の潤滑性、耐酸化性、硬度はａ−Ｃ（Ｈ，Ｘ）が勝っておりより好ましい。また、光導電層１０２と表面保護層１０３の界面組成１０７を連続的に変化させ、当該部分の界面反射を抑制させるように制御することが好ましい（図１（ｂ），（ｃ）参照）。
【００４８】
また、本発明の１０μｍ×１０μｍの範囲における表面粗さ凹凸の最も深い点を基準に凹凸高さの累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差を好適な範囲に調整させる手段として、堆積膜形成前の基体の表面の凹凸を適切に調整した上、堆積膜を形成した後に必要に応じて研磨等の後処理をすることによって得ることができる。
【００４９】
具体的には、(1)本発明に関する極めて微細な堆積膜表面の凹凸制御の為には、基体が本発明の測定の範囲内で平滑である事が好ましく、旋盤等の切削手段により所望の加工を施し、(2)成膜条件、主にはガス分解周波数、投入電力、もちろん、堆積膜の形成条件にもよるが、研磨は堆積された膜の特性によって適宜調整して行われる。研磨は、例えば、ＳｉＣの微粒子を付着させたテープ（ＳｉＣ研磨テープ）を用い、成膜形成された感光体の表面を摺擦することによって行うことができる。
【００５０】
「本発明に係わるａ−Ｓｉ感光体成膜装置」
本発明に係わるａ−Ｓｉ感光体成膜装置の一例を以下に示す。
【００５１】
本発明では、感光ドラムはａ−Ｓｉ感光体としており、ａ−Ｓｉ感光層を高周波プラズマＣＶＤ（ＰＣＶＤ）法により成膜した。本発明で使用したＰ一ＣＶＤ装置を図３に示す。図３に示す装置は、電子写真用感光体の製造に使用する一般的なＰＣＶＤ装置である。このＰＣＶＤ装置は、堆積装置３００、原料ガス供給装置及び排気装置（ともに図示せず）を備えて構成されている。堆積装置３００には縦型の真空容器からなる反応容器３０１を有し、この反応容器３０１内の周囲には内には縦方向の原料ガス導入管３０３が複数本配設され、ガス導入管３０３の側面には、長手方向に沿って多数の細孔が設けられている。反応容器３０１内の中心には、螺旋状に巻線したヒーター３０２が縦方向に延設され、感光体ドラムの基体となる円筒体３１２は、容器３０１内の上部の蓋３０１ａを開けて挿入され、ヒータ３０２を内側にして容器３０１内に垂直に設置される。また、反応容器３０１の側面の一方に設けた凸部３０４から高周波電力が供給される。
【００５２】
反応容器３０１の下部には、原料ガス導入管３０３に接続された原料ガス供給管３０５が取り付けられ、この供給管３０５は、供給バルブ３０６を介して図示しないガス供給装置に接続されている。また、反応容器３０１に下部には排気管３０７が取り付けられ、この排気管３０７はメイン排気バルブ３０８を介して図示しない排気装置（真空ボンプ）に接続されている。排気管３０７には、他に真空計３０９、サブ排気バルブ３１０が取り付けられている。
【００５３】
上記の装置を用いたＰＣＶＤ法によるａ−Ｓｉ感光層の形成は次のように行なわれる。まず、反応容器３０１内に感光体ドラムの基体となる円筒体３１２をセットし、蓋３０１ａを閉じた後、図示しない排気装置により容器３０１内を所定の低圧以下の圧力まで排気し、以後排気を続けながら、ヒーター３０２により基体３１２を内側から加熱して、基体３１２を２０℃〜４５０℃の範囲内の所定の温度に制御する。基体３１２が所定の温度に維持されたら、所望の原料ガスをそれぞれの流量制御器（図示せず）により調節しながら、導入管３０３を通って反応容器３０１内に導入する。導入された原料ガスは反応容器３０１内を満たした後、排気管３０７を通って容器３０１の外に排気される。
【００５４】
このようにして、原料ガスが満たされた反応容器３０１内が所定の圧力になって安定したことを真空計３０９により確認したら、図示しない高周波電源（１３．５６ＭＨｚのＲＦ帯域、または５０〜１５０ＭＨｚのＶＨＦ帯域、等）により、高周波を所望の投入電力量で容器３０１内に導入し、容器３０１内にグロー放電を発生させる。このグロー放電のエネルギーによって、原料ガスの成分が分解してプラズマイオンが生成され、基体３１２の表面に珪素を主体としたａ−Ｓｉ堆積層が形成される。この際、ガス種、ガス導入量、ガス導入比率、圧力、基体温度、投入電力、膜厚などのパラメータを調整することにより様々な特性のａ−Ｓｉ堆積層を形成することにより、電子写真特性を制御することが出来る。
【００５５】
このようにして基体３１２の表面にａ−Ｓｉ堆積層が所望の膜厚で形成されたら、高周波電力の供給を止め、供給バルブ３０６等を閉じて、反応容器３０１内への原料ガスの導入を停止し、一層分のａ−Ｓｉ堆積層の形成を終える。同様の操作を複数回繰り返すことにより所望の多層構造のａ−Ｓｉ堆積層、つまりａ−Ｓｉ感光層が形成され、基体３１２の表面に多層構造のａ−Ｓｉ感光層を有する感光ドラムが製造される。
【００５６】
また、本発明に係わる表面保護層と光導電層の界面反射の低減、制御については、前述の一層分のａ−Ｓｉ堆積層の形成を終える際に、高周波電力を停止させず、かつ原料ガスの供給も停止させず連続的に次の層の電力条件、ガス組成に変化させることで達成される。または、高周波電力は一旦停止させるものの、原料ガスを前の層の構成から開始し、所望の構成に連続的に変化させながら成膜させることによっても達成が可能である。
【００５７】
以上において、ガス導入管３０３の長手方向上に分布した細孔から反応容器３０１内に導入される原料ガスの導入管３０３長手方向での流量分布、排気管からの排ガスの流出速度、放電エネルギー等を調整することによって、基体３１２上のａ−Ｓｉ堆積層の長手方向に沿った電子写真特性を制御することが出来る。
【００５８】
「本発明に係わる電子写真装直」
このように作製した電子写真感光体を用いた本発明の電子写真装置の一例を図２に示す。尚、本例の装置は、円筒状の電子写真感光体を用いる場合に好適なものであるが、本発明の電子写真装置は本例に限定されるものではなく、感光体形状は無端ベルト状等の所望のものであってよい。
【００５９】
図２において、本発明にいうところの電子写真感光体２０４の周囲に、感光体２０４に静電潜像形成のための帯電を行う一次帯電器２０５と、静電潜像の形成された感光体２０４に現像剤（トナー）を供給するための現像器２０６と、感光体表面のトナーを紙などの転写材２１３に移行させるための転写帯電器２０７と、感光体表面の浄化を図るクリーナー２０８とが配設されている。本例は感光体表面の均一削除を有効に行うため、前述のような弾性ローラー２０８―１とクリーニングブレード２０８―２を用いて感光体表面の浄化を行っているが、いずれか一方のみでも差し支えない。また、クリーナー２０８と一次帯電器２０５の間には、次回の複写動作に備えて感光体表面の除電を行うための除電ランプ２１０が配設されており、また転写材２１３は送りローラ２１４により送られる。露光Ａの光源には、ハロゲン光源、あるいは単一波長を主とする光源を用いる。
【００６０】
このような装置を用い、複写画像の形成は、例えば以下のように行なわれる。まず電子写真感光体２０４を所定の速度で矢印の方向へ回転させ、一次帯電器２０５を用いて感光体２０４の表面を一様に帯電させる。次に、帯電された感光体２０４の表面に画像の露光Ａを行ない、該画像の静電潜像を感光体２０４の表面に形成させる。そして感光体２０４の表面の静電潜像の形成された部分が現像器２０６の設置部を通過する際に、現像器２０６によってトナーが感光体２０４の表面に供給され、静電潜像がトナー２０６ａによる画像として顕像化（現像）され、更にこのトナー画像は感光体２０４の回転とともに転写帯電器２０７の設置部に到達し、ここで送りローラー２１４によって送られてくる転写材２１３に転写されるのである。
【００６１】
転写終了後、分離帯電器により転写材を感光体から静電気力を利用して分離させる。分離はベルト、爪などを用いて機械的に分離しても良い。次の複写工程に備えるために電子写真感光体２０４の表面から残留トナーがクリーナー２０８によって除去され、更に該表面の電位がゼロ若しくは殆どゼロとなるように除電ランプ２１０により除電され、１回の複写工程を終了する。
【００６２】
図４は本発明に係わるクリーニング装置を省略した電子写真装置を表す模式図である。図に示す電子写真装置４０１は、透光性支持体４０３上に透光性導電層４０４と絶縁性キャリア注入阻止層４０５ａと光導電層４０５と表面層４０６が積層されたドラム状の感光体４０１と、露光手段としてのＬＥＤヘッド４０７と、現像器４０８と、転写ローラ４０９とを備える。ＬＥＤヘッド４０７と現像器４０８は、感光体４０２のある一部を介して、ほぼ対称的に配置される。感光体４０２の内側には、イレース用光源としてのＬＥＤアレイ４１０が配置されているが、感光体４０２の外側に配置してもよい。現像器４０８においては、例えば８極の円柱状の磁極ローラ４１１と、その外周に亘って配設された導電性スリーブ４１２とからなり、さらにトナー受け４１３に貯蔵された現像剤としての一成分磁性導電性トナーはスリーブ４１２の外周へ配送され、磁気ブラシ４１４を形成する。また、スリーブ４１２と透光性導電層４０４との間にはバイアス電源４１５が設けられ、その両者４０４，４１５の間に感光体４０２の電位特性に応じてプラアスあるいはマイナスの０〜３００Ｖの電圧が印加される。感光体４０２の表面にはトナー層４１６が形成され、記録紙４１７と接する。符号４１８は記録紙４１７との接触後の感光体表面の残留トナーである。これ以外に現像剤の回転手段と感光体４０２の回転手段とが設けられている。
【００６３】
透光性支持体側より露光器により露光するとともに、現像バイアス供給用の電源によりバイアス電圧を印加した現像器上の導電性磁性トナーからなる磁気ブラシでもって感光体表面を摺擦させ、これによって帯電と露光と現像とをほぼ同時に行ない、感光体上にトナー像を形成する。そのトナー像は、転写ローラを用いて記録紙に転写され、定着手投により定着されて記録画像となる。一方、感光体上に残留したトナーは、現像器で回収され、再利用される為、クリーニング装置は省略される。
【００６４】
【実験例】
以下、本発明を種々の実験例に基づき詳細に説明する。
【００６５】
［実験例１］
前記ａ−Ｓｉ感光体成膜装置を用いて基体形状及び製造条件の各パラメーターを変更することにより、ＡＦＭ測定レベルにおける表面粗さの度数分布ならびに表面粗さ計測定レベルにおける表面粗さＲｚを変化させた電子写真用感光体Ｎｏ．１０１〜１１３を製造した。導電性基体にはＡｌからなる円筒状基体を用い、切削加工、ディンプル加工等、さまざまな基体表面加工を施したものを用いた。
【００６６】
上記感光体のいくつかについて、具体的には、Ｎｏ．１０１を１０μｍ×１０μｍの範囲でＡＦＭにより測定した表面粗さの凹凸の最も深い点を基準に凹凸高さの累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差を図５に示す。この図からわかるように、度数分布の幅、高さ、左右バランスから累積度数の形状に特徴が現れてくる。更に、累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸は最表面部分の凹凸にあたり、高湿流れなどの特性に大きく関与する部分と考えられる。
【００６７】
本発明では、累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差に着目して、Ｎｏ．１０１〜１１３の各々の感光体の１０μｍ×１０ｍμの範囲でＡＦＭにより測定した表面粗さの累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差と接触式表面粗さ計で測定した表面粗さＲｚ及び画像評価の結果を表１に示す。
【００６８】
ここで、本発明におけるμｍオーダーの表面粗さとは、接触式表面粗さ計
［株式会社小坂研究所製サーフコーダＳＥ−３４００］を用い、評価長さ１．２５ｍｍにおいて測定した表面粗さＲｚの値を指す。
【００６９】
尚、本発明者らは上記表面粗さ計の測定に際して、いくつかの試料に対して、いくつかの測定長で測定を行なった。その結果の一部を図１０に示す。
【００７０】
この図は、基体及び作成条件を変えて成膜した比較的粗さの小さいものと中程度のものの２つの試料について、評価長さと一般的にイメージし易い粗さ指標ＪＩＳ−Ｂ０６０１のＲｚ（十点平均粗さ）で示した。
【００７１】
評価長さとＲｚには相関があり、すなわち評価長さを規定しないと粗さの正確な表記が出来ない為、本発明は評価長さ１．２５ｍｍにおいて測定した表面粗さＲｚで表記した。
【００７２】
画像評価はキヤノン製電子写真装置ＮＰ６３５０機を用いて、３０℃、８０％ＲＨの高湿環境で、印字率３％と通常より印字率を下げたテストパターンにて５０万枚の通紙耐久を行い、アナログ画像の線幅２００μｍ、間隔５００μｍの原稿を複写し、線幅再現性の良否で評価を行った。
【００７３】
また、分離安定性は定期的にべた白、べた黒画像を出力し、分離部におけるジャム率で判定した
表１の記号は、◎：優れている、○：実用上問題なし、×：実用上問題あり、を意味する。
【００７４】
表１の結果より、従来の表面粗さＲｚの値と高湿流れとの間には相関は見出せなかった。反対に、粗さ度数分布の半値幅と高湿流れには相関が見られた。
【００７５】
【表１】

［実験例２］
次に、前記ａ−Ｓｉ感光体成膜装置を用いて製造条件の各パラメーターを変更することにより、ＡＦＭ測定レベルにおける表面粗さの度数分布ならびに表面粗さ計測定レベルにおける表面粗さＲｚを変化させた電子写真用感光体Ｎｏ．２０１〜２１２と、界面無しにした以外は同様の感光体Ｎｏ．２１３，２１４とを製造した。
【００７６】
導電性基体には純度９９．９％以上のＡｌからなる円筒状基体を用い、切削により鏡面加工を施して微視的な表面粗さＲａを９ｎｍ未満にて統一した。
【００７７】
Ｎｏ．２０１〜２１４の各々の感光体の１０μｍ×１０μｍの範囲でＡＦＭにより測定した表面粗さの累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差、接触式表面粗さ計で測定した表面粗さＲｚ、画像評価の結果を表２に示す。
【００７８】
画像評価はキヤノン製電子写真装置ＮＰ６３５０をそのまま、ないしは画像露光をＬＥＤアレイ及びレーザーに改造したものを用いて印字率３％と通常より印字率を下げたテストパターンにて５０万枚の通紙耐久を行い、高湿流れ、分離安定性の評価を行った。
【００７９】
アナログ画像の場合、線幅２００μｍ、問隔５００μｍの原稿を複写し、線幅再現性の良否で評価を行ない、デジタル画像については２５％印字率の孤立ドット形成ないしは桂馬パターンからなるハーフトーン画像の濃度均一性から高湿流れの評価を行った。
【００８０】
また、分離安定性は定期的にべた白、べた黒画像を出力し、分離部におけるジャム率で判定した。
【００８１】
表２の記号は、◎：優れている、○：実用上問題なし、×：実用上問題あり、を意味する。
【００８２】
表２の結果から、１０μｍ×１０μｍの範囲における表面粗さ凹凸の最も深い点を基準に凹凸高さの累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差が３ｎｍ〜３５ｎｍの範囲にある感光体においては、高湿流れ、分離安定性ともに良好であった。
【００８３】
また、前記累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差が５ｎｍ〜３０ｎｍの範囲の感光体においては、高湿流れ、分離安定性のいずれも極めて良好であった。また、界面無しとすることでデジタル高湿流れの良好な領域が広がった。
【００８４】
【表２】

［実験例３］
次に、１０μｍ×１０μｍの範囲でＡＦＭにより測定した微視的な表面粗さＲａを変化させた導電性基体を用いて、電子写真用感光体Ｎｏ．３０１〜３０６を製造した。導電性基体には純度９９．９％以上のＡｌからなる円筒状基体を用い、ＡＦＭにより測定した表面粗さの累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差が概ね２０〜３０ｎｍになるように成膜条件を調整した。
【００８５】
Ｎｏ．３０１〜３０６の各々の感光体の導電性基体の微視的表面粗さＲａと画像評価の結果を表３に示す。
【００８６】
画像評価はキヤノン製電子写真装置ＮＰ６３５０改造機を用いて印字率７％のテストパターンにて５０万枚の通紙耐久を行い、ポチ不良の評価を行った。ポチ不良とは、感光層の成膜形成において膜が部分的に異常成長した結果、稀に印刷画像上に黒点や白点を生じることを言う。
【００８７】
表３の記号は、◎：優れている、○：実用上問題なし、×：実用上問題あり、を意味する。
【００８８】
表３の結果から、導電性基体の微視的な表面粗さＲａが９ｎｍ未満、好ましくは６ｎｍ未満の感光体においては、ポチ不良は発生せず極めて良好な画像が得られた。
【００８９】
【表３】

［実験例４］
次に、前記ａ−Ｓｉ感光体成膜装置を用いて製造条件の各パラメーターを変更することにより、ＡＦＭ測定レベルにおける表面粗さの累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差ならびに表面粗さ計測定レベルにおける表面粗さＲｚを変化させた光導電層が単層の電子写真用感光体Ｎｏ．４０１〜４０６、前記光導電層が複層の電子写真用感光体Ｎｏ．４０７〜４１２、前記光導電層が複層で且つ界面無しにした以外は同様の感光体Ｎｏ．４１３、および前記光導電層が複層で且つ界面無し、最表面をａ−Ｃ：Ｈにした以外は同様の感光体Ｎｏ．４１４を製造した。
【００９０】
導電性基体には純度９９．９％以上のＡｌからなる円筒状基体を用い、切削により鏡面加工を施して微視的な表面粗さＲａを６ｎｍ未満にて統一した。
【００９１】
Ｎｏ．４０１〜４１４の各々の感光体の１０μｍ×１０μｍの範囲でＡＦＭにより測定した表面粗さの累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差、接触式表面粗さ計で測定した表面粗さＲｚ、画像評価の結果を表４に示す。
【００９２】
画像評価はキヤノン製電子写真装置ＮＰ６３５０をそのまま、ないしは画像露光をＬＥＤアレイ及びレーザーに改造したものを用いて印字率３％と通常より印字率を下げたテストパターンにて５０万枚の通紙耐久を行い、高湿流れ、分離安定性の評価を行った。
【００９３】
アナログ画像の場合、線幅２００μｍ、間隔５００μｍの原稿を複写し、線幅再現性の良否で評価を行ない、デジタル画像については２５％印字率の孤立ドット形成ないしは桂馬パターンからなるハーフトーン画像の濃度均一性から高湿流れの評価を行った。
【００９４】
また、分離安定性は定期的にべた白、べた黒画像を出力し、分離部におけるジャム率で判定した。
【００９５】
表４の記号は、◎：優れている、○：実用上問題なし、×：実用上問題あり、を意味する。
【００９６】
表４の結果から、１０μｍ×１０μｍの範囲における表面粗さ凹凸の最も深い点を基準に凹凸高さの累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差が３ｎｍ〜３５ｎｍの範囲にある感光体においては、高湿流れ、分離安定性ともに良好であった。
【００９７】
また、前記累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差が５ｎｍ〜３０ｎｍの範囲の感光体においては、高湿流れ、分離安定性のいずれも極めて良好であった。また、界面無しとすることで高湿流れ、分離安定性の良好な領域が広がった。
【００９８】
【表４】

【００９９】
【実施例】
以下、本発明を実施例と比較例に基づき説明する。
【０１００】
前記ａ−Ｓｉ感光体成膜装置を用いてφ８０ｍｍの円筒状基体形状及び製造条件の各パラメーターを変更することにより、感光体の１０μｍ×１０μｍの範囲においてＡＦＭで測定した表面粗さの凹凸の最も深い点を基準にした凹凸高さの累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差、及びμｍオーダーの表面粗さＲｚを変化させたプラス帯電電子写真用感光体（実施例１〜３、参考例１、比較例１〜３）を製造した。
【０１０１】
実施例１〜３、参考例１、比較例１〜３の各々の感光体の感光体の１０μｍ×１０μｍの範囲においてＡＦＭで測定した表面粗さの累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差、及び導電性基体の微視的表面粗さＲａ、画像評価の結果を表５に示す。
【０１０２】
また、本発明に係わる導電性基体の１０μｍ×１０μｍの範囲でＡＦＭにより測定した微視的な粗さの観察像例を図７に、本発明に係わる感光体表面の１０μｍ×１０μｍの範囲でＡＦＭにより測定した微視的な粗さの観察像例を図６に示す。
【０１０３】
画像評価はキヤノン製電子写真装置ＮＰ６３５０をデジタル露光に改造した機械を用いて１００万枚の通紙耐久を行い、高湿流れ、分離安定性、ぽち不良の評価を行い、その結果から総合評価を行った。ここで、実施例２、比較例２はキヤノン製電子写真装置ＮＰ６３５０改造機を用い、アナログ画像における評価を行った。
【０１０４】
表５の記号は、◎：優れている、○：実用上問題なし、×：実用上問題あり、を意味する。
【０１０５】
【表５】

また、前記ａ−Ｓｉ感光体成膜装置を用いてφ３０ｍｍの円筒状基体の基体形状及び製造条件の各パラメーターを変更することにより、感光体の１０μｍ×１０μｍの範囲においてＡＦＭで測定した表面粗さの凹凸の最も深い点を基準にした凹凸高さの累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差、及びμｍオーダーの表面粗さＲｚを変化させたマイナス帯電の電子写真用感光体（実施例４、比較例４）を製造した。
【０１０６】
実施例４、比較例４の各々の感光体の感光体の１０μｍ×１０μｍの範囲における表面担さの累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差、及び導電性基体の微視的表面粗さＲａ、画像評価の結果を表６に示す。
【０１０７】
画像評価はキヤノン製電子写真装置ＧＰ４０５改造機を用いて３０万枚の通紙耐久を行い、高湿流れ、分離安定性、ポチ不良の評価を行い、その結果から総合評価を行った。
【０１０８】
表６の記号は、◎：優れている、○：実用上問題なし、×：実用上問題あり、を意味する。
【０１０９】
【表６】

【０１１０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の電子写真感光体並びに電子写真装置によれば、導電性基体上に少なくともアモルファスＳｉを含む感光層および表面保護層を順次積層してなる感光体において、導電性基体の１０μｍ×１０μｍの範囲で原子間力顕微鏡により測定した表面粗さＲａが好ましくは６ｎｍ未満とし、且つ、前記感光体の１０μｍ×１０μｍの範囲で原子間力顕微鏡により測定した表面粗さの凹凸の最も深い点を基準に凹凸高さの累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差が３ｎｍ〜３５ｎｍの範囲、更に好ましくは５ｎｍ〜３０ｎｍとすることで、高湿流れ、ポチ不良を防止して、良好な画像形成が可能となった。
【０１１２】
また、上記において感光体の表面保護層と感光層の界面組成を連続的に変化させることで、更に効果的に高湿流れの抑制が可能となった。
【０１１３】
更に、上記において感光体の光導電層を複数の層から構成することによって、更に効果的に高湿流れの抑制、画像鮮鋭度の向上が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子写真感光体の一例の模式的断面図である。
【図２】本発明の電子写真装置の一例の模式的断面図である。
【図３】本発明に用いたａ−Ｓｉ感光体成膜装置の概略断面図である。
【図４】本発明の電子写真装置の別の一例の模式的断面図である。
【図５】本発明に係る表面粗さの累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差を説明する図である。
【図６】本発明の実施例の原子間力顕微鏡観察像の一例を示す図である。
【図７】本発明に係る導電性基体の原子間力顕微鏡観察像の一例を示す図である。
【図８】本発明の表面保護層の界面反射制御を説明する図である。
【図９】本発明のＡＦＭの測定範囲を説明する図である。
【図１０】本発明の表面粗さ計の評価長さを説明する図である。
【図１１】電子写真感光体表面の研磨装置の説明図である。
【図１２】図１１の研磨装置のＡ−Ａ´に沿った断面図である。
【符号の説明】
１０１ 導電性基体
１０２ 光導電層
１０３ 表面保護層
３００ 堆積装置
３０１ 反応容器
３０２ ヒーター
３０３ 原料ガス導入管
３０４ 凸部
３０５ 原料ガス供給管
３０６ 供給バルブ
３０７ 排気管
３０８ メイン排気バルブ
３０９ 真空計
３１０ サブ排気バルブ
３１２ 基体
２０４ 電子写真感光体
２０５ 一次帯電器
２０６ 現像器
２０７ 転写帯電器
２０８ クリーナー
２０９ ＡＣ除電器
２１０ 除電ランプ
２１３ 転写材
２１４ 送りローラー
Ａ 画像露光（アナログ光、或いはデジタル光）

Claims (7)

1. 導電性基体上に少なくともアモルファスＳｉを含む光導電層および表面保護層を順次積層してなる感光体において、
   前記導電性基体の１０μｍ×１０μｍの範囲で原子間力顕微鏡により測定した表面粗さＲａが６ｎｍ未満であり、且つ、
   前記感光体の１０μｍ×ｌ０μｍの範囲で原子間力顕微鏡により測定した表面粗さの凹凸の最も深い点を基準に凹凸高さの累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差が３ｎｍ〜３５ｎｍの範囲にあることを特徴とする電子写真感光体。
2. 前記累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差が５ｎｍ〜３０ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の電子写真感光体。
3. 前記光導電層は複数の層から構成される事を特徴とする請求項１または２に記載の電子写真感光体。
4. 前記感光体の表面保護層の最表面が水素化非晶質炭素からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電子写真感光体。
5. 前記感光体の表面保護層と感光層の界面組成を連続的に変化させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電子写真感光体。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の電子写真感光体を具備することを特徴とする電子写真装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の電子写真感光体を具備し、単一波長を主とする光源により画像形成が成されることを特徴とする電子写真装置。

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