JPH09319099A - 感光体および画像形成装置 - Google Patents

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】基板２の面をあらして凹凸状の被成膜面を
形成し、その被成膜面の平均凹部径を６０μｍ以下にす
るとともに、十点平均粗さＲｚを１．０μｍ以下に設定
し、上記被成膜面上にアモルファスシリコンからなる感
光層３を積層した感光体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０．１Ｓ程度の表面粗度で鏡面仕上
げ、ついでＣＶＤもしくはＰＶＤによってａ−Ｓｉ感光
層を１０μｍ〜５０μｍの厚みで、あるいは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】上記アルミニウム金属ドラムの成膜前に、
上記のよう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の向上させて
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、外周面を積極的にあ
らし、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。

【０００５】他方、この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、トナーと感光層との間の付着力を減少させ
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、従来のようにドラム状基板の外周面を
切削などによって鏡面仕上げするのではなく、逆にその
基板表面を粗すことで凹凸状の被成膜面を形成すること
で解決できることがわかり、その粗さの程度について
は、被成膜面の平均凹部径を６０μｍ以下にするととも
に、十点平均粗さＲｚを１．０μｍ以下に設定すること
で、かかる問題点が解決できることを見出した。

【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、高画質の画像を得られる画像形成
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、基板
面をあらして凹凸状の被成膜面を形成し、この被成膜面
の平均凹部径を６０μｍ以下にするとともに、十点平均
粗さＲｚを１．０μｍ以下に設定し、さらに被成膜面上
にａ−Ｓｉからなる感光層を積層したことを特徴とす
る。

【００１１】また、本発明の他の感光体は、上記本発明
の感光体において、凹凸状被成膜面をディンプルにより
形成したことを特徴とする。

【００１２】さらに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。

【００１３】また、本発明の他の画像形成装置は、上記
本発明の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。

【００１４】

【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、
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、Ｒ
Ｆ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。

【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、本発明によれば、基板２の面をあ
らして凹凸状の被成膜面を形成し、この被成膜面の平均
凹部径を６０μｍ以下にして、さらに十点平均粗さＲｚ
を１．０μｍ以下にすることが特徴である。

【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が、
これに対して、本発明の感光体１によれば、基板２の面
をあらすことで、凹凸状の被成膜面を形成し、この被成
膜面の平均凹部径を６０μｍ以下、好適には４０μｍ以
下にして、しかも、十点平均粗さＲｚを１．０μｍ以下
に、好適には０．６μｍ以下にすることで、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】また、上記のような凹凸状の被成膜面につ
いては、ディンプル装置を使用し、そして、ディンプル
処理することによって容易に所要のとおりに形成するこ
とができる。

【００１９】かくして本発明の感光体１によれば、基板
２の面をあらして、平均凹部径を６０μｍ以下にすると
ともに、十点平均粗さＲｚを１．０μｍ以下に設定した
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。

【００２０】ディンプル装置の構成 図２はディンプル装置２０の要部を示し、２１はあらさ
れる前のドラム状の基板、２２はボールフィーダー、２
３はボールフィーダー２２内に集合された剛体真球、２
４は剛体真球２３が落下しやすいように揺動する振動
機、２５は基板２１に衝突して落下する剛体真球２３を
回収するための回収槽であり、そして、振動機２４によ
ってボールフィーダー２２が揺動されると、ボールフィ
ーダー２２より剛体真球２３が落下し、それらが基板２
１に衝突し、回収槽２５に回収される。

【００２１】このようなディンプル処理によって基板２
１（基板２）の面があらされると、図４に示すように基
板２１の表面性状となる。そして、基板２１の回転数や
剛体真球２３の量を調整することによって所望のような
平均凹部径と十点平均粗さＲｚが得られる。

【００２２】画像形成装置の構成 図２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】純度９９．９％のＡｌからなる円筒状の基板
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。

【００２８】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。

【００２９】また、上記円筒状の基板については、外周
面を次の３通りの方法（Ａ研磨〜Ｃ研磨）でもって研磨
して、各種基板を作製した。

【００３０】Ａ研磨 円筒状Ａｌ基板の表面を天然ダイヤモンドバイトでもっ
て精密に切削し、これによって０．１Ｓ程度の表面粗度
で鏡面仕上げをおこなった。

【００３１】Ｂ研磨 円筒状Ａｌ基板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。

【００３２】Ｃ研磨 円筒状Ａｌ基板を図２のディンプル装置２０に配し、直
径０．６ｍｍ程度の高硬度金属球を基板外周面の全面に
わたって打ちつけ、これによって不規則な凹凸面となし
た。

【００３３】Ａ研磨によって試料Ｎｏ．１の感光体を、
Ｂ研磨によって試料Ｎｏ．２と試料Ｎｏ．３の感光体
を、Ｃ研磨によって試料Ｎｏ．４〜試料Ｎｏ．６の感光
体を作製した。そして、各試料について、十点平均粗さ
Ｒｚと平均凹部径とを測定したところ、表１に示すよう
な結果が得られた。

【００３４】

【表１】

【００３５】表面粗度の測定は、接触型表面粗度計（東
京精密（株）製SURFCOM 550A）を用いて、十点平均粗さ
Ｒｚを測定した。また、平均凹部径は表面形状測定顕微
鏡（KEYENCE （株）製VF-750）で測定した。

【００３６】つぎ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、３０万枚のランニングテストを
おこなって、トナー付着具合とハーフトーンでの白筋の
発生有無を測定したところ、表１に示す結果が得られ
た。

【００３７】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い、××印は多数個あ
った場合、×印はトナー付着が多数個ではないが、十分
に確認できた場合、△印は少数個あった場合、○印はま
ったく確認されなかった場合である。

【００３８】ハーフトーン白筋の測定は、ハーフトーン
画像（白と黒の中間色）で画出しをおこなって、その画
像をルーペでもって観察し、白筋の発生の有無を調べ
た。○印はまったく発生しなかった場合、×印は発生し
た場合である。

【００３９】かくして表１に示す結果から明らかなとお
り、本発明の試料Ｎｏ．４、５ではトナー付着およびハ
ーフトーン白筋が、いずれも確認されなかった。

【００４０】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、トナー付着具合およびハーフ
トーン白筋の双方ともに同じ結果が得られた。

【００４１】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の感光体並びに画
像形成装置によれば、基板面をあらして凹凸状の被成膜
面を形成し、その被成膜面の平均凹部径を６０μｍ以下
にするとともに、十点平均粗さＲｚを１．０μｍ以下に
設定したことで、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。

【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】ディンプル装置の要部断面図である。

【図３】本発明の画像形成装置の概略図である。

【図４】実施例の研磨法でもって作製した基板の拡大断
面図である。

【符号の説明】

１、８ 感光体 ２、２１ 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 ２０ ディンプル装置 ２２ ボールフィーダー ２３ 剛体真球

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板面をあらして凹凸状の被成膜面を形成
   し、該被成膜面の平均凹部径を６０μｍ以下にするとと
   もに、十点平均粗さＲｚを１．０μｍ以下に設定し、上
   記被成膜面上にアモルファスシリコンからなる感光層を
   積層した感光体。
2. 【請求項２】前記凹凸状被成膜面をディンプルにより形
   成したことを特徴とする請求項１記載の感光体。
3. 【請求項３】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。
4. 【請求項４】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
   ３記載の画像形成装置。