(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形の導電性基体上に、少なくともシリコン原子を母体とする非単結晶材料からなる光導電層と、少なくともフッ素を含む非単結晶炭素材料からなる表面層とを備えた電子写真感光体を用い、該感光体を感光体表面の移動速度が３００ないし５００ｍｍ／ｓｅｃの範囲で回転させ、帯電・露光・平均粒径が５ないし８μｍである現像剤による現像・転写・クリーニングを繰り返す電子写真装置であって、転写工程後に該感光体の表面に残留する現像剤をＪＩＳ硬度が７０度以上８０度以下のクリーニングブレードによってクリーニングする構成を有し、該クリーニング工程において、該感光体と該クリーニングブレードとの間に該現像剤を介し、クリーニングした際に生じる動摩擦力の時間的推移における標準偏差が、該クリーニングブレードの線圧１ｇｆ／ｃｍ当たり２ｇｆ以下であることを特徴とする電子写真装置。
【請求項２】
前記感光体が、グロー放電を用いたプラズマプロセスによって作成されたことを特徴とする請求項１に記載の電子写真装置。
【請求項３】
前記プラズマプロセスが、１〜４５０ＭＨｚの高周波を用いたプラズマＣＶＤ法である請求項項2に記載の電子写真装置。
【請求項４】
前記感光体において、前記基体と前記光導電層との間に電荷注入阻止層を設けることを特徴とする請求項１ないし3の何れかに記載の電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真プロセスにおいて、苛酷な環境下においてもトナー融着による画像欠陥が生じず、また、感光体からトナーが離れやすく良好なクリーニング性が得られ高品質な画像が得られる電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真感光体に用いる素子部材の技術としては、セレン、硫化カドミウム、酸化亜鉛、フタロシアニン、アモルファスシリコン（以下ａ−Ｓｉと記す）など、各種の材料が提案されている。中でもａ−Ｓｉに代表されるケイ素原子を主成分として含む非単結晶質堆積膜、例えば水素及び／またはハロゲン（例えばフッ素、塩素など）で補償されたａ−Ｓｉなどのアモルファス堆積膜は高性能、高耐久、無公害な感光体として提案され、その幾つかは実用化されている。特開昭５４−８６３４１号公報には、光導電層を主としてａ−Ｓｉで形成した電子写真感光体の技術が開示されている。
【０００３】
電子写真用アモルファスシリコン堆積膜の形成方法として、プラズマＣＶＤ法、すなわち直流または高周波（ＲＦ，ＶＨＦ）またはマイクロ波を用い、原料ガスをグロー放電などによって分解し、ガラス、石英、耐熱性合成樹脂フィルム、ステンレス、アルミニウムなどの基体上に薄膜状の堆積膜を形成する方法は、実用化が非常に進んでおり、そのための装置も各種提案されている。
【０００４】
更に、近年では膜質及び処理能力の向上に対する要望が強くなっており様々な工夫も検討されている。
【０００５】
近年、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いて５０ＭＨｚ以上の高周波電源を用いたプラズマＣＶＤ法の報告があり（Plasma Chemistry and Plasma Processing, Vol.7, No3 (1987) p267-273)、放電周波数を従来の１３．５６ＭＨzより高くすることで堆積膜の性能を落とさずに堆積速度を向上させることができる可能性が示されており、注目されている。また、この放電周波数を高くする報告はスパッタリング゛などでもなされ、近年広くその検討がされている。
【０００６】
このような感光体を用いた電子写真プロセスにおいては、感光体表面に形成したトナー像を、紙などの記録媒体に転写させる工程を繰り返し画像形成を行うが、転写の都度、感光体表面に残留する残留トナーを十分に除去する必要がある。このためのクリーニング装置として、ウレタンゴムなどの弾性材料からなるゴムブレードを感光体表面に圧接して残留トナーを除去するように構成したものがある。このクリーニング装置は構成が簡単で、小型低コストであり、トナー除去機能も優れているために、低速機から高速機まで広く実用化されている。
【０００７】
ブレードと感光体との摩擦低減の技術に関しては、様々な検討がなされている。例えば、特開平８−１２３２７９号公報には、摩擦力を低減させるためのクリーニング装置に関する開示がなされている。また、特開平５−８８５９７号公報には、片当たりやクリーニング不良を防止できるクリーニング装置についての開示がなされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年では、複写画像に対する要求の高まりから、さらに高画質を安定して供給する技術が切望されている。複写機に対して更に高精細化、高速化、ディジタル化、小型化、低コスト化など、様々な要求が高まる中で、高精細化に関してはトナーの小粒径化が進められ、コールターカウンターなどによる重量平均粒径が０．００５〜０．００８ｍｍであるものが多く使われるようになってきた。高速化に当たって、これらの小粒径トナーの定着性を向上させる必要があるが、相反する性質である感光体への融着（トナーの成分が感光体表面に固着して画像欠陥を引き起こす現象）が発生する可能性が出てくる。また粒径が小さいと言うこと自体も、融着に対しては不利な方向に向かう。すなわち、粒径の小さいトナーをクリーニングする際には、トナーのすり抜けを防止するためにブレードの押し当て圧を変えるなどの必要があるが、高速プロセスとあいまって摩擦力が大きく増大するため、融着の発生しやすい状況になっているといえる。
【０００９】
トナーがドラム表面に融着すると、融着部分では像露光が透過しないために潜像が形成されず、画像上に微小な黒点となって現れる。また、一旦融着が発生すると、初期には複写画像に現れなくても、複写操作を重ねるうちに回転方向に融着が成長し、線状の画像欠陥が生じてくる。有機感光体のように数万枚で交換する感光体と違い、ａ−Ｓｉ感光体は耐久枚数が大きく、融着による画像欠陥は無視できない問題である。成長した融着を除去するためにはアルミナ粉などで研磨するしかないが、事実上交換することになりランニングコストを大きく引き上げる結果となる。このため、トナー融着の発生、成長を防止することが低ランニングコストを進める上での必須条件となる。
【００１０】
この感光体表面へのトナーの融着の現象に関しては、ブレードと感光体との間の摩擦が原因として考えられているものの、詳しいメカニズムは見出されていないのが現状である。
【００１１】
トナー融着を発生させないためには、付着してしまったトナーを削りとる能力を高めるためにブレードの硬度を高めたり、感光体にトナーを付着させにくくするために感光体表面を改質するなどの対策が考えられる。しかし、ブレードの硬度化を進める場合、ブレード材料の特性としてはゴム的状態からガラス的状態に近づくため、削り取る能力は向上するが脆くなってしまい、ブレードの欠け等が生じてクリーニング不良を起こす可能性が出てきた。また、感光体表面を改質する場合、プロセススピードが上昇するにつれて摩擦力が増大し研磨力が高まるため、材料を慎重に選ばない限り、感光体表面を改質して効果を高めても削れてしまう可能性が生じてきた。
【００１２】
そこで小粒径トナーを用いた高速プロセスのように、ドラム表面に過酷な条件においても高硬度で削れず、かつトナーの融着を引き起こさず、かつその機能が長期間、大量枚数の複写操作によっても劣化しない複写プロセスが望まれてきた。
【００１３】
また、高品位な画像を長期間にわたって得られ、クリーニング不良を起こさず、ブレードの高寿命化や、感光体の高寿命化によるメンテナンスコストの低減が図れる複写プロセスが求められてきた。
【００１４】
本発明の目的は、苛酷な環境下においても、高精細で高品質な画像が得られ、ドラム表面へのトナーの融着を引き起こすことなく、かつその特性を維持するに足る高耐久性を有する電子写真装置を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の他の目的として、クリーニングブレードの押し当て圧のラチチュードを広げ、クリーニングブレード及び感光体の寿命を大幅に向上させなおかつ良好なクリーニング性を可能とする電子写真装置を提供することにある。
【００１６】
以上の問題を解決するために、本発明では以下のような特徴を持つ電子写真装置による複写プロセスを提供する。すなわち、本発明の電子写真装置は、円筒形の導電性基体上に、少なくともシリコン原子を母体とする非単結晶材料からなる光導電層と、少なくともフッ素を含む非単結晶炭素材料からなる表面層とを備えた電子写真感光体を用い、該感光体を感光体表面の移動速度が３００ないし５００ｍｍ／ｓｅｃの範囲で回転させ、帯電・露光・平均粒径が５ないし８μｍである現像剤による現像・転写・クリーニングを繰り返す電子写真装置であって、転写工程後に該感光体の表面に残留する現像剤をＪＩＳ硬度が７０度以上８０度以下のクリーニングブレードによってクリーニングする構成を有し、該クリーニング工程において、該感光体と該クリーニングブレードとの間に該現像剤を介し、クリーニングした際に生じる動摩擦力の時間的推移における標準偏差が、該クリーニングブレードの線圧１ｇｆ／ｃｍ当たり２ｇｆ以下であることを特徴とする。
【００１７】
以下に問題を解決するに至った経緯を説明する。
【００１８】
本発明者らは、融着を起こさず、かつクリーニング不良を起こさないクリーニング方法について、様々な角度から検討を行った。
【００１９】
検討の１つとして、感光体とクリーニングブレードとの間の、トナーを介した摺動による摩擦力について、クリーニングブレードにセンサーを取り付けて詳しく測定したところ、摩擦力には顕著な差は現われなかったが、摩擦力の測定で得られたデータの時間的ばらつき（標準偏差）に材料間差が見られることが偶然見出された。今回の実験ではデータの取得を２．５ｍｓｅｃ刻みで比較的細かく測定したため、このような微小な振動が発見できたと考えられる。
【００２０】
上記を踏まえ、図１に示したような評価システムを作成し、複写プロセス条件を様々に変化させ、摩擦力、およびその標準偏差を詳しく調べた。図１において、感光体１０１とブレード１０２との間にトナー１０３を供給し、矢印Ａの方向に一定速度（例えばプロセススピードが３２０ｍｍ／ｓｅｃとなるような回転速度）で回転させる。ブレードにかかる摩擦力はセンサー１０４で検出する。ブレードは支持棒（不図示）によって支持され、支点でおもり（不図示）とバランスを取る。その状態でおもりによって表面層とブレードとの間に加えられる荷重を制御することができるようになっている。ブレードに与える荷重は、おもりの重さをブレードの長さで割った線圧を用いて表される。ブレードは個々の評価の度に交換し、トナーはその都度すべて未使用のものを用い、外添剤などが偏らないように注意した。
【００２１】
この評価システムを用いて様々な線圧で摩擦力、標準偏差を調べたところ、図２に示すように線圧と標準備差や動摩擦との間には比例関係があり、線圧を上げると標準偏差や動摩擦も大きくなることが判った。
【００２２】
すなわち、複写プロセスに依存する線圧を変えることで、それに依存して変化してしまう標準備差の値そのものは、融着との関係が明確でないことが判った。そこで更に詳しく調べたところ、融着特性が反映されるのは、線圧と標準偏差の比例関係の傾き、すなわち、ブレードにかける線圧１ｇｆ／ｃｍ当たりの標準備差の量であることが判った。
【００２３】
図３は前記評価システムによって得た摩擦力の時間的推移の一例である。この実験では、図１に示した評価システムにおいて、表面層の材質が異なる２種の感光体（Ａ及びＢ）を用いて実験を行った。ブレードにはウレタンブレードを用い、ブレードにかける線圧は複写機内で通常用いられる値（１４ｇｆ／ｃｍ）に設定した。図３では０．６〜０．７秒後に、静止していた感光体ドラムが回転をはじめたことを示している。大きくピークになっている部分は、トナーを介した状態での感光体ドラムとブレードとの最大静止摩擦力を示している。その後、ブレードは振動を起こしながら定常状態に入る。定常状態は、図３中の約１秒後以降が相当する。
【００２４】
この時、感光体Ａを用いた結果を示した図３（ａ）、感光体Ｂを用いた結果を用いた図３（ｂ）では、定常状態の平均値、即ち動摩擦力はほぼ同じであるが、標準偏差値の値が両者では大きく異なっている。感光体Ａはクリーニング不良は起きていないものの、標準偏差値が３０ｇｆ程度と大きく、線圧１ｇｆ／ｃｍ当たりに換算すると２．１５ｇｆ程度となる。同様の感光体ドラムと同材質のブレードを用い、同等のレイアウトをもった複写機で耐久試験を行うと、低温・低湿等特定の環境下においては融着が発生し易くなることが分かった。
【００２５】
一方、感光体Ｂでは標準偏差が４ｇｆ程度と小さく、線圧１ｇｆ／ｃｍ当たりに換算すると０．２９ｇｆ程度となる。同様の組み合わせを用い同等のレイアウトをもった複写機での耐久試験では、苛酷な環境下においても融着もクリーニング不足も発生しなかった。
【００２６】
さらに、感光体Ｂを用い、動摩擦力の標準偏差が３０ｇｆ程度になるように線圧を大きく設定し、同様の実験を行った。この時の線圧は１００ｇｆ／ｃｍ、線圧１ｇｆ／ｃｍ当たりに換算すると０．３０ｇｆであった。この結果、同様の組み合わせを用い同等のレイアウトをもった複写機での耐久試験では、苛酷な環境下においても融着もクリーニング不足も発生しなかった。
【００２７】
これらの実験結果および耐久試験の結果から、融着の発生要因として、定常状態における動摩擦力の大きさにはあまり敏感ではなく、むしろ動摩擦力の標準偏差の大小に関係していることが確かめられた。またさらには、線圧に依存する標準偏差そのものの値よりも、単位線圧当たりの標準偏差の量に融着特性のしきい値が存在することが分かった。
【００２８】
図３に挙げた結果以外にも様々な条件において検討を行った。その結果から、融着特性は、ドラムの表面形状や物性値の制御、ブレードの材料、ブレードに与える線圧、トナー材料、プロセススピード等で変化するが、それぞれを単独で変化させるだけでは、すべての環境において融着を防ぐことは難しいことが判った。
【００２９】
それぞれの条件を組み合わせて、ブレードにかかる単位線圧当たりの摩擦力の標準偏差が、特定の値以下に収まるように最適化を行ったときにのみ、いかなる環境においても融着を防止することがはじめて可能になったのである。
【００３０】
本発明の範囲内にブレードにかかる摩擦力の標準備差を抑えるような複写プロセスの最適化を行った場合、融着を防止できることについて、原因はすべて明らかになったわけではないが、おおよそ次のように考えている。
【００３１】
摩擦力の標準偏差は、摩擦によって生じた微小な振動の振幅を表している。この振動によってブレードのエッジが微小量だけめくれる。その際、トナーが平常時に比べてより多くブレードと感光体との間に導入される。その後、ブレードの弾性によってブレードエッジが戻る際、ブレードと感光体に挟まれたトナーには瞬間的に強い圧縮力が働いてしまう。通常、この圧縮力によって一旦トナーが付着しても再びブレードによって削ぎ取られるが、例えば感光体表面の突起の陰、微小な凹部や凸部の陰、ダングリングボンドへの化学的吸着などによって削ぎ取られない部分が存在する。その部分は微小な凸部を形成するため、局所的な微小振動を更に誘発する。すると、ブレードと感光体に挟まれたトナーにかかる圧縮力が局所的にさらに大きくなる。このような悪循環を繰り返すことにより、トナーが感光体表面に強固に固着してしまうと考えられる。
【００３２】
一方、微小振動の振幅がある程度以上小さい場合、ブレードのめくれ量が小さいということであるから、めくれた際にブレードと感光体との隙間に導入されるトナーの量が少なく、弾性反発によって生じる圧縮力も小さいと考えられる。すなわち、ブレードにかかる線圧１ｇｆ／ｃｍ当たりの摩擦力の標準備差が２ｇｆ以下である場合、ブレードのめくれ量がトナーの平均粒径に比べて小さいか、またそれほど大きくないため、トナーが隙間に導入されにくいと考えられる。また、弾性反発による圧縮力は、ブレードのめくれ量に比例すると考えられるため、線圧１ｇｆ／ｃｍ当たりの摩擦力の標準偏差が２ｇｆ以下の場合には、圧縮力がトナーを固着させるには十分な力でないと思われる。
【００３３】
以下に図を用いて電子写真装置の画像形成プロセスを説明する。
図６は電子写真装置の画像形成プロセスの一例を示す概略図であって、感光体５０１は矢印Ｘ方向に回転する。感光体５０１の周辺には、主帯電器５０２、静電潜像形成部位５０３、現像器５０４、転写紙供給系５０５、転写帯電器５０６（ａ）、分離帯電器５０６（ｂ）、クリーナー５０７、搬送系５０８、除電光源５０９などが配設されている。
【００３４】
上記の画像形成プロセスにおいて、プロセススピードに関しては、基本的にはいかなる範囲でも本発明の効果が得られるが、好ましくはプロセススピードが３００ｍｍ／ｓｅｃ以上の範囲において本発明の効果が最適に得られる。３００ｍｍ／ｓｅｃ以下にプロセススピードが低下すると、弾性反発によって変形が戻る際、蓄積した弾性エネルギーが一遍に開放されず、段階的に徐々に吐き出されるため、見かけ上標準備差が小さくなってしまう場合がある。
【００３５】
実際に図１の評価システムによる測定からプロセススピードが３００ｍｍ／ｓｅｃ以下の場合、弾性変形の戻りが段階的に起こっていると考えられる様子が得られた。このことから、プロセススピードがある程度以下である場合、上記にて推察したメカニズムが適用できない可能性がある。実際の複写機で耐久試験を行ったところ、やはりプロセススピードが３００ｍｍ／ｓｅｃ以上の範囲において本発明の効果が最適に得られることが判った。
【００３６】
また、クリーニングブレードの硬度に関しても同様に考えると、基本的にはいかなる範囲でも本発明の効果が得られるが、硬度がある一定の範囲内である方が本発明の効果が最適に得られると考えられる。柔らかすぎる場合には線圧を極端に大きくしない限りクリーニング不良が防げず、線圧が大きいために振動の振幅も大きくなりやすく、あまり現実的ではない。逆に硬すぎる場合には弾性変形が小さいので、長期の使用によってブレードの欠け、感光体のムラ削れが生じやすく、現実的でない。このことから、ブレードの硬度に関しても、現実的な範囲、すなわちＪＩＳ硬度が７０度以上８０度以下の間において、本発明の効果が最適に得られると考えられる。
【００３７】
同様に、トナーの平均粒径についても考えると、基本的にはいかなる範囲でも本発明の効果が得られるが、平均粒径が一定の範囲よりも小さい場合の方が本発明の効果が最適に得られることが分かった。平均粒径が大きい場合、ブレードと感光体との間に導入されるトナー粒子が少ないため、上記の推察のようなメカニズム以外の要因、例えばブレードがトナーを引きずるような運動などが介在してしまうと考えられる。上記のメカニズム、すなわち本発明の輻射プロセスが最適に適用できる範囲としては、平均粒径が８μｍ以下の範囲であることが判った。また、本発明の電子写真装置で用いている感光体の表面層は、グロー放電を用いたプラズマプロセスによって作成された無機系の物質を用いており、表面の凹凸形状が比較的緩やかであることが、標準偏差を抑え、融着を防止するに当たって有利に働いたと考えられる。表面の凹凸は融着の初期形成の原因となることから、これらを研磨して取り去ることで融着を防止することが考えられたが、この方法では、ダングリングボンド、すなわち物質が吸着しやすい部分を取り去ることができず、逆にそのような吸着しやすい部分を多数形成し、吸着物質によって摩擦が大きくなり、耐久するにつれて摩擦力の標準偏差が大きくなる傾向が見られた。これに対し本発明では、表面層の膜形成が、表面の凹凸を抑えつつ吸着しやすい部位をなくすように行われたことで、摩擦が低くなり、微小な振動が起こりにくくなったと考えられる。
【００３８】
しかも、本発明の電子写真装置に用いる感光体の表面層は、有機系の感光体に比べ表面の硬度が高く、ムラ削れしにくく、かつ表面の摩擦係数が低いため、感光体とクリーニング機構のトータルでみた設計の自由度を大きくすることができる。
【００３９】
本発明であるところの少なくともフッ素を含む非単結晶炭素膜を表面層として用いた場合には、表面の滑り性が著しく向上し、他の材料を用いた表面層と比較した場合、同等の効果を得る上においてクリーニング機構の自由度を広げることが可能となる。すなわち、トナーが感光体表面から離れやすく、ブレードの押し当て圧の低減が可能となり、ブレードの寿命、感光体の寿命も伸び、ブレード材質など自由度も大きく広がる。
【００４０】
次に本発明の電子写真装置で用いる感光体について、図を用いて詳細に説明する。
【００４１】
図４は本発明による電子写真感光体を説明する模式図である。図４（ａ）には光導電層を機能分離していない単層型と呼んでいる感光体で、基体３０１の上に電荷注入阻止層３０２、少なくともシリコン原子を母体とする非単結晶材料からなる光導電層３０３、本発明の表面層３０４が順に積層された感光体である。
【００４２】
本発明の表面層３０４は、少なくともフッ素を含む非単結晶炭素膜であり、フッ素の含有量はＦ／（Ｆ＋Ｃ）で５〜５０ｗｔ．％、好ましくは１０〜４０ｗｔ．％である。
【００４３】
図４（ｂ）には光導電層を電荷発生層と電荷輸送層の２つに機能分離しているため、機能分離型と呼んでいる感光体を示している。基体３０１の上に必要に応じて電荷注入阻止層３０２を設け、その上に電荷輸送層３０５、電荷発生層３０６の機能分離された、少なくともシリコン原子を母体とする非単結晶材料からなる光導電層３０３が堆積され、その上に本発明の表面層３０４が積層されている。
【００４４】
ここで電荷輸送層３０５と電荷発生層３０６の位置関係はいかなるものでも使用できる。また、機能分離を組成変化で行う場合に、その組成変化を連続的に行ってもよい。
【００４５】
図４（ａ）、（ｂ）に挙げた感光体において、それぞれの層は連続的な組成変化を伴ってもよく、明確な界面を持たなくてもよい。また、電荷注入阻止層３０２は必要に応じて省略してもよい。また、光導電層３０３と非単結晶材料からなる表面層３０４との間には、密着性向上などの目的で必要に応じて中間層を設けてもよい。中間層の材料としては光導電層３０３と表面層３０４との中間の組成を持った層が挙げられるが、或はＳｉＣ，ＳｉＯ，ＳｉＮなどを用いてもよい。また中間層は組成を連続的に変化させてもよい。
【００４６】
これらはスパッタリング法、イオンプレーティング法などによっても作成可能であるが、プラズマＣＶＤ法を用いて作成した膜が透明度、硬度共に高く、電子写真感光体の表面層として用いるには最も好ましい。
【００４７】
本発明の表面層を作成する際のプラズマＣＶＤ法に用いる放電周波数としてはいかなる周波数も用いることができる。工業的にはＲＦ、ＶＨＦ周波数帯と呼ばれる１〜４５０ＭＨｚ、特に１３．５６ＭＨｚの高周波を好適に用いることができる。また、特に５０〜４５０ＭＨｚのＶＨＦと呼ばれる周波数帯の高周波を用いた場合には、透明度、硬度共に更に高くできるので、表面層としての使用に際してはより好ましい。
【００４８】
図５は、本発明の高周波電源を用いたプラズマＣＶＤ法による感光体の堆積装置の一例を模式的に示した図である。
【００４９】
この装置は大別すると、堆積装置４００、原料ガスの供給装置４０１、反応容器４０２内を減圧するための排気装置（図示せず）から構成されている。堆積装置４００中の反応容器４０２内にはアースに接続された円筒状被成膜基体４０３、円筒状被成膜基体の加熱用ヒーター４０４、原料ガス導入管４０５が設置され、更に高周波マッチングボックス４０６を介して高周波電源４０７が接続されている。
【００５０】
原料ガス供給装置４０１は、ＳｉＨ4，Ｈ2，ＣＨ4，ＮＯ，Ｂ2Ｈ6などの原料ガスボンベ及びエッチングガスボンベとバルブ、及びマスフローコントローラーから構成され、各構成ガスのボンベはバルブ４０８を介して反応容器４０２内のガス導入管４０５に接続されている。
【００５１】
本発明で使用される高周波電源の出力は１０Ｗ〜５０００Ｗ以上の範囲で使用する装置に適した電力を発生することができれば、いかなる出力のものであっても使用できる。更に、高周波電源の出力変動率は、いかなる値であっても本発明の効果を得ることができる。
【００５２】
使用されるマッチングボックス４０６は高周波電源４０７と負荷の整合を取ることができるものであればいかなる構成のものでも好適に使用できる。また、整合を取る方法としては、自動的に調整されるものが好適であるが手動で調整されるものであっても本発明の効果には全く影響はない。
【００５３】
高周波電力が印加されるカソード電極４０９の材質としては銅、アルミニウム、金、銀、白金、鉛、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、モリブデン、チタン、ステンレス及び、これらの材料の２種類以上の複合材料などが使用できる。また、形状は円筒形状が好ましいが必要に応じて楕円形状、多角形状を用いてもよい。
【００５４】
カソード電極４０９は必要に応じて冷却手段を設けてもよい。具体的な冷却手段としては水、空気、液体窒素、ペルチェ素子などによる冷却が必要に応じて用いられる。
【００５５】
本発明に用いる円筒状被成膜基体４０３は、使用目的に応じた材質や形状を有するものであればよい。例えば、形状に関しては、電子写真用感光体を製造する場合には、円筒状が望ましいが、必要に応じて平板状や、その他の形状であってもよい。また、材質においては、銅、アルミニウム、金、銀、白金、鉛、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、モリブデン、チタン、ステンレス及び、これらの材料の２種類以上の複合材料、更にはポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ガラス、石英、セラミックス、紙などの絶縁材料に導電性材料を被覆したものなどが使用できる。
【００５６】
表面形状としてはバイト切削、ディンプル加工などを干渉防止などの目的で併用することが可能である。
【００５７】
以下、図５の装置を用いた、感光体の形成方法の手順の一例について鋭明する。
【００５８】
反応容器４０２内に円筒状被成膜基体４０３を設置し、不図示の排気装置（例えば真空ポンプ）により反応容器４０２内を排気する。続いて円筒状被成膜基体加熱用ヒーター４０４により円筒状被成膜基体４０３の温度を２０℃〜５００℃の所定の温度に制御する。
【００５９】
感光体形成用の原料ガスを反応容器４０２内に流入させるにはガスボンベのバルブ、反応容器のリークバルブ４１０が閉じられていることを確認し、また、ボンベ以外のガス供給系４０１内のバルブが開かれていることを確認し、メインバルブ４１１を開いて反応容器４０２及びガス供給配管４１２を排気する。
【００６０】
次に真空計４１３の読みが５×１０-4Ｐａになった時点で補助バルブ４０８を閉じる。その後ガスボンベより各ガスをバルブを開いて導入し圧力調整器により各ガス圧を３０３９ｈＰａに調整する。次に流入バルブを徐々に開けて各ガスをマスフローコントローラー内に導入する。
【００６１】
以上の手順によって成膜準備を完了した後、円筒状被成膜基体４０３上に光導電層の形成を行う。
【００６２】
円筒状被成膜基体４０３が所定の温度になったところで、各バルブのうちの必要なものを徐々に開き、各ガスボンベから所定の原料ガスをガス導入管４０５を介して反応容器４０２内に導入する。次に、各マスフローコントローラーによって、各原料ガスが所定の流量になるように調整する。その際、反応容器４０２内が１３３Ｐａ以下の所定の圧力になるように、真空計４１３を見ながらメインバルブ４１１の開口を調整する。内圧が安定したところで、高周波電源４０７を所望の電力に設定して高周波マッチングボックス４０６を通じてカソード電極４０９に供給し高周波グロー放電を生起させる。この放電エネルギーによって反応容器４０２内に導入させた各原料ガスが分解され、円筒状被成膜基体４０３上に所定のシリコン原子を主成分とする堆積膜が形成される。所望の膜厚の形成が行われた後、高周波電力の供給を止め、各流出バルブを閉じて反応容器４０２への各原料ガスの流入を止め、堆積膜の形成を終える。
【００６３】
膜形成を行っている間は円筒状被成膜基体２１１２を駆動装置（不図示）によって所定の速度で回転させてもよい。
【００６４】
図６は複写機の構成を示した模式図である。
以下、具体的に画像形成プロセスを説明する。感光体５０１は高電圧を印加した主帯電器５０２により一様に帯電され、これに静電潜像部位、すなわちランプ５１０から発した光が原稿台ガラス５１１上に置かれた原稿５１２に反射し、ミラー５１３、５１４、５１５を経由し、レンズユニット５１７のレンズ５１８によって結像され、ミラー５１６を経由し、導かれ投影された静電潜像が形成される。この潜像に現像器５０４からネガ極性トナーが供給されてトナー像が形成される。
【００６５】
一方、転写紙供給系５０５を通って、レジストローラー５２２によって先端タイミングを調整され、感光体５０１方向に供給される転写材は高電圧を印加した転写帯電器５０６（ａ）と感光体５０１の間隙において背面から、トナーとは逆極性の正電界を与えられ、これによって感光体表面のネガ極性のトナー像は転写材Ｐに転写する。次いで、高圧ＡＣ電圧を印加した分離帯電器５０６（ｂ）により、転写材は転写搬送系５０８を通って定着装置５２４に至り、トナー像が定着されて装置外に搬出される。
【００６６】
感光体５０１上に残留するトナーはクリーニングユニット５０７のマグネットローラー５０７及び、クリーニングブレード５２１によって回収され、残留する静電潜像は除電光源５０９によって消去される。
【００６７】
以下に本発明を実験例、実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。
【００６８】
実施例１
図５に記載のプラズマＣＶＤ装置を用いて、円筒形のＡｌ基体上に、表１に示した条件で下部阻止層、光導電層を堆積した。
【００６９】
【表１】
0003710304.tif 000002
その後、表２に示した条件でａ−Ｃ：Ｆからなる表面層を５０００オングストローム堆積させた。
【００７０】
【表２】
0003710304.tif 000003
【００７１】
前記のドラムを用いるプロセスの条件として、ＪＩＳ硬度７１度、７４度の弾性ゴムブレードを用い、プロセススピードを４００ｍｍ／ｓｅｃとし、トナー粒径として６．５μｍのものを用いた。まず図１に示した評価システムによって摩擦力の時間的推移における標準偏差を求め、その値を元に、部材の配置、当て角などを適切にするためのプロセスの最適化を行った。ブレードにかける線圧１ｇｆ／ｃｍ当たりの標準偏差は、ブレード硬度７１度のもので１．２ｇｆ、７４度のもので１．４ｇｆであった。
【００７２】
比較例１
図５に記載のプラズマＣＶＤ装置を用いて、円筒形のＡｌ基体上に、表１に示した条件で下部阻止層、光導電層を堆積した。実施例１における表面層に相当する層は作成しなかった。このドラムを用いるプロセスの条件としては、実施例１と同様のものとした。表面層のないドラムでは、ブレードの硬度を上げるなどして、ある程度プロセスの最適化ができることが分かっているが、あえて最適化は行わなかった。この時、図１の評価システムによる測定では、ブレードにかける線圧１ｇｆ／ｃｍ当たりの標準備差は、ブレード硬度７１度のもので２．７ｇｆ、ブレード硬度７４度のもので２．２ｇｆであった。
【００７３】
上記の感光体、プロセス条件を用い、以下の評価を行った。
【００７４】
（評価１）トナー融着の評価
実験用に改造した電子写真装置（キャノン社製ＮＰ６０６０改）に実施例１及び比較実施例１で作成した感光体を設置し、かつ、ドラムの表面温度を６０℃に設定することにより、融着が発生しやすい環境を作りだした。このように改造した加速試験機で１％原稿（Ａ４対角線方向に直線を引いただけの原稿）を用いて１０万枚の通紙耐久試験を行い、耐久後、ハーフトーン画像をコピーして融着の有無を調べた。具体的には、Ａ４のハーフトーン画像において、ドラムの母線方向に平行な領域をとり、同領域に存在するトナー融着による大きさ０．３ｍｍ以上の黒点の数を見積もり、５枚のコピーサンプルでの結果を得た。
【００７５】
判定基準は以下のように定める。
◎：黒点は全く認められなかった
○：０．３ｍｍ以下の黒点が数個認められる程度
△：０．３ｍｍ以上の黒点が数個認められる程度
×：０．３ｍｍ以上の黒点が多数認められる
【００７６】
（評価２）クリーニング性評価
前記のＮＰ６０６０改造機を用いて、クリーニング性の評価を行った。全面黒（以下ベタ黒と称する）の原稿を用いて１０万枚耐久した。耐久後、ハーフトーン画像をコピーしてクリーニング不良の有無を調べた。具体的には、Ａ４のハーフトーン画像において、ドラムの母線方向に平行な領域をとり、クリーニング不良による汚れの面積を５枚のコピーサンプルから見積もった。同様の評価を５回行い、５枚のコピーサンプルでの結果を得た。
【００７７】
判定基準は以下のように定める。
◎：汚れは全く認められなかった
○：一部汚れが認められるが気にならない程度
△：一部汚れが認められ、少し気になる程度
×：筋状のクリーニング不良による汚れが認められる。
【００７８】
（評価３）ムラ削れ評価
前記のＮＰ６０６０改造機を用いて、長期使用による削れに対する耐久性を調べた。ムラ削れの出やすい条件として小粒径のトナーを用い、更にドラムの周方向に平行となるようなストライプ状の原稿を用いることにより、同じ部分が摺擦力の高い小粒径トナーで常に摺擦されるようにして１０万枚のコピーを行った。続いてゴーストの影響を取り除いた後、ハーフトーン原稿をコピーして、ムラ削れによる濃度ムラが生じているかどうかを調べた。濃度ムラを確認した後、現像器の位置に電位計を挿入し、ストライプの白と黒に対応する部分の電位を調べ、その差を測定した。電位差が大きいほど濃度ムラが生じていることを表している。この評価を５枚のハーフトーンコピーサンプル、５回の電位測定から求めた。
【００７９】
判定基準は以下のように定める。
【００８０】
比較例１の評価結果を５０とした時の相対値として表し、０〜１００までの値に規格化した。
◎：０〜２０のもの（極めて優れた特性）
○：２０〜４０のもの（良好な特性）
△：４０〜６０のもの（比較例１と同等の特性）
×：６０〜１００のもの（実用上問題がでる可能性がある）
実施例１及び比較例１のドラムの評価結果を合わせて表３に示す。
【００８１】
【表３】
0003710304.tif 000004
【００８２】
実施例１では、融着が出やすい条件に設定してある融着試験においても、最大設定枚数の１０万枚まで耐久しても０．３ｍｍを超える融着はほとんど発生しなかった。また、クリーニング不良、ムラ削れとも全く発生しなかった。
それに対し比較例１では、感光体の表面の形状、物性が変わっているにもかかわらず、複写プロセス条件の最適化を行わなかったため、融着試験においては３千枚程度から融着の発生が見られた。
【００８３】
また、クリーニング性の試験においても、数万枚の段階で所謂ブレードビビリ（振幅の大きな振動）が生じており、クリーニング不良が生じていた。また、高硬度な表面層がないためにムラ削れが起こってしまった。以上の結果から、適切な材料からなる表面層を持ち、かつブレード線圧１ｇｆ／ｃｍ当たりの摩擦力の時間的推移における標準偏差が２ｇｆ以下であるように最適化された複写プロセスにおいて、本発明の効果が最大限に得られることが判った。
【００８４】
実施例２
実施例１で作成したドラムと同様のドラムを用い、前記のドラムを用いるプロセスの条件として、ＪＩＳ硬度７４度の弾性ゴムブレードを用い、プロセススピードを４５０ｍｍ／ｓｅｃとし、トナー粒径として６．５μｍのものを用いた。まず図１に示した評価システムによって摩擦力の時間的推移における標準偏差が２ｇｆ以下になるクリーニングブレードの押し当て圧を調べ、各押し当て圧の条件にて各プロセス条件の最適化を行い、前記ドラムを電子写真装置（キャノン社製ＮＰ６０６０）に設置し、トナー融着及びクリーニングの評価を実施例１と同様に行った。
【００８５】
更に比較のために図５に記載のプラズマＣＶＤ装置を用いて、円筒形のＡｌ基体上に、表１に示した条件で下部阻止層、光導電層を堆積した。その後、表４に示した条件でａ−ＳｉＣ：Ｈからなる表面層を５０００オングストローム積層させた。
【００８６】
【表４】
0003710304.tif 000005
【００８７】
このようなドラムを同様に図１に示した評価システムによって摩擦力の時間的推移における標準備差が２ｇｆ以下になるクリーニングブレードの押し当て圧を調べ、同様の評価を行った。
以上の結果を表５に示した。
【００８８】
【表５】
0003710304.tif 000006
【００８９】
結果から、各条件において融着クリーニング性共に良好な結果が得られた。更に、ａ−Ｃ：Ｆ膜を用いた表面層は従来のａ−ＳｉＣ系の表面層を用いた場合に比べ、摩擦力の時間的推移における標準偏差が２ｇｆ以下になるクリーニングブレードの押し当て条件範囲が広く、押し当て圧の低い領域においても本発明が有効であることが確認できた。
【００９０】
実施例３、参考例
実施例１と同じ条件にて作成したドラムを用い、前記のドラムを用いるプロセスの条件として、ＪＩＳ硬度７８度の弾性ゴムブレードを用い、プロセススピードを２００、２５０、３００、４００、５００ｍｍ／ｓｅｃとし、トナー粒径として６．５μｍのものを用いた。なお、プロセススピードが２００及び２５０ｍｍ／ｓｅｃの例は参考例である。まず図１に示した評価システムによって摩擦力の時間的推移における標準偏差を求め、その値を元に、部材の配置、当て角など を適切にするためのプロセスの最適化を行った後、上記の感光体、プロセス条件を用い、実施例２と同様の評価を行った。結果を表６に示す。
【００９１】
【表６】
0003710304.tif 000007
【００９２】
表に示されるように、プロセススピードが３００ｍｍ／ｓｅｃ以上の範囲では０．３ｍｍを超える融着はほとんど発生せず、クリーニング不良も全く発生しなかった。
プロセススピードを２００、２５０ｍｍ／ｓｅｃの場合、３００ｍｍ／ｓｅｃ以上の結果に比べ若干の融着にややレベルの悪化が見られるが、いずれも○（合格）レベルであった。
以上の結果から、本発明においては、プロセススピードはいずれの値でも用いることができるが、３００ｍｍ／ｓｅｃ以上の範囲でより好ましいことが解った。
【００９３】
実施例４、参考例
実施例１と同じ条件にて作成したドラムを用い、前記のドラムを用いるプロセスの条件として、ＪＩＳ硬度６８、７０、７５、８０、８２度の弾性ゴムブレードを用い、プロセススピードを３８０ｍｍ／ｓｅｃとし、トナー粒径として６．５μｍのものを用いた。なお、ＪＩＳ硬度が６８及び８２の例は参考例である。まず図１に示した評価システムによって摩擦力の時間的推移における標準偏差を求め、その値からプロセス条件が最適化されていることを確かめ、後、上記の感光体、プロセス条件を用い、実施例２と同様の評価を行 った。結果を表７に示す。
【００９４】
【表７】
0003710304.tif 000008
【００９５】
ブレード硬度７０〜８０度では、０．３ｍｍを超える融着はほとんど発生せず、クリーニング不良、ムラ削れも発生しなかった。ブレード硬度６８度のものと８２度のもので若干融着、クリーニング不良が見られた程度であった。ブレード硬度６８度のものは、ブレードにかける線圧１ｇｆ／ｃｍ当たりの標準偏差は２．３ｇｆであるため、７０〜８０度のものに比べ若干程度が落ちていると考えられる。ブレード硬度８２度のものは、耐久終了後、ブレードのエッジを観察すると、微小な欠けが数箇所見られ、それが関係していると考えられる。
【００９６】
実施例５、参考例
実施例１と同じ条件にて作成したドラムを用い、前記のドラムを用いるプロセスの条件として、ＪＩＳ硬度７８度の弾性ゴムブレードを用い、プロセススピードを４２０ｍｍ／ｓｅｃとし、トナー粒径として５、７、８、９、１２μｍのものを用いた。なお、トナー平均粒径が９および１２μｍのものは参考例である。まず図１に示した評価システムによって摩擦力の時間的推移における標準偏差を求め、その値からプロセスが最適化されていることを確かめ後、上記の感光体、プロセス条件を用い、実施例２と同様の評価を行った。結果を表８に示す。
【００９７】
【表８】
0003710304.tif 000009
【００９８】
トナー粒径５、７、８μｍのものでは、０．３ｍｍを超える融着はほとんど発生せず、クリーニング不良も全く発生しなかった。
また、トナー粒径９、１２μｍのものではクリーニング不良は全く発生しなかったが、僅かではあるものの、０．３ｍｍ以下の融着が確認されたがいずれも合格レベルであった。よって、本発明の効果を最大限に得るためには、トナーの平均粒径が８μｍ以下がより好ましいことが判った。
【００９９】
実施例６
図５に記載のプラズマＣＶＤ装置を用いて、円筒形のＡｌ基体上に、表１に示した条件で下部阻止層、光導電層を堆積した。その後、表９に示した条件でａ−Ｃ：Ｆ膜表面層を作成する際、高周波電力の周波数を０．５、１３．５６、５０、１０５、２５０、４５０、５００ＭＨｚと変化させたものをそれぞれ作成した。
【０１００】
【表９】
0003710304.tif 000010
【０１０１】
前記のドラムを用いるプロセスの条件として、ＪＩＳ硬度７６度の弾性ゴムブレードを用い、プロセススピードを３２０ｍｍ／ｓｅｃとし、トナー粒径として６．５μｍのものを用いた。まず図１に示した評価システムによって摩擦力の時間的推移における標準偏差を求め、その値からプロセスの最適化ができていることを確かめた後、上記の感光体、プロセス条件を用い、実施例２と同様の評価を行った。結果を表１０に示す。
【０１０２】
【表１０】
0003710304.tif 000011
【０１０３】
周波数１〜４５０ＭＨｚの条件で作成したものでは、０．３ｍｍを超える融着はほとんど発生せず、クリーニング不良も全く発生しなかった。
周波数０．５ＭＨｚで作成したものでは融着及びクリーニング性は若干程度は悪いもののほぼ良好な結果が得られた。
周波数５００ＭＨｚのものは融着は全く発生しなかったが、クリーニング性はやや程度が悪いもののほぼ良好であった。
【０１０４】
この結果から、ａ−Ｃ：Ｆ膜からなる表面層の作成に用いるプラズマプロセスの高周波が１〜４５０ＭＨｚの条件でより好ましい本発明の効果が得られることが判った。
【０１０５】
【発明の効果】
本発明の電子写真装置によれば、円筒形の導電性基体上に、少なくともシリコン原子を母体とする非単結晶材料からなる光導電層と、少なくともフッ素を含む非単結晶炭素材料からなる表面層とを備えた電子写真感光体を用い、その感光体を感光体表面の移動速度が３００ないし５００ｍｍ／ｓｅｃの範囲で回転させ、帯電・露光・平均粒径が５ないし８μｍである現像剤による現像・転写・クリーニングを繰り返す電子写真装置であって、転写工程後にその感光体の表面に残留する現像剤をＪＩＳ硬度が７０度以上８０度以下のクリーニングブレードによってクリーニングする構成を有し、そのクリーニング工程において、上記感光体とそのクリーニングブレードとの間に上記現像剤を介し、クリーニングした際に生じる動摩擦力の時間的推移における標準偏差が、該クリーニングブレードの線圧１ｇｆ／ｃｍ当たり２ｇｆ以下であることを特徴としており、いかなる環境においても、ドラム表面へのトナーの融着を引き起こすことなく、かつクリーニングブレードの押し当て圧のラチチュードを広げ、クリーニングブレード及び感光体の寿命を大幅に向上させなおかつ良好なクリーニング性を可能とする電子写真装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】摩擦力の時間的推移の標準偏差を求めるための評価システムの概略図。（ａ）ドラムの断面方向から見た模式図、およびブレード周辺の拡大図
【図２】線圧と動摩擦力及び動摩擦力の標準偏差との関係
【図３】図１の評価システムにて測定した摩擦力の時間的推移データ
【図４】本発明で用いる電子写真感光体の模式図。（ａ）単層型、（ｂ）積層型
【図５】本発明のＰ−ＣＶＤ法により基体上に感光体を形成するための堆積装置の模式図。
【図６】電子写真装置の模式的断面図。
【符号の説明】
１０１          電子写真感光体
１０２          クリーニングブレード
１０３          トナー
１０４          センサー
３０１          円筒状基体
３０２          電荷注入阻止層（下部阻止層）
３０３          光導電層
３０４          表面層
３０５          電荷輸送層
３０６          電荷発生層
４００          堆積装置
４０１          原料ガス供給装置
４０２          反応容器
４０３          円筒状基体
４０４          加熱用ヒーター
４０５          原料ガス導入管
４０６          高周波マッチングボックス
４０７          高周波電源
４０８          供給バルブ
４０９          カソード電極
４１０          リークバルブ
４１１          メインバルブ
４１２          ガス供給用配管
４１３          真空計
５０１          感光体
５０２          主帯電器
５０３          静電潜像形成部位
５０４          現像器
５０５          転写紙供給系
５０６（ａ）    転写帯電器
５０６（ｂ）    分離帯電器
５０７          クリーニングローラー
５０８          搬送系
５０９          除電光源
５１０          ハロゲンランプ
５１１          原稿台
５１２          原稿
５１３          ミラー
５１４          ミラー
５１５          ミラー
５１６          ミラー
５１７          レンズユニット
５１８          レンズ
５１９          給紙ガイド
５２０          ブランク露光ＬＥＤ
５２１          クリーニングブレード
５２２          レジストローラー
５２３          ドラムヒーター
５２４          定着器
【図１】
0003710304.tif 000012
【図２】
0003710304.tif 000013
【図３】
0003710304.tif 000014
【図４】
0003710304.tif 000015
【図５】
0003710304.tif 000016
【図６】
0003710304.tif 000017