(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
前記感光体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電された感光体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
静電潜像が形成された感光体表面に対し近接して相対移動を行い、該感光体表面の静電潜像の電位変化により誘導電流を発生する電位センサにより、感光体表面に形成された静電潜像を測定する電位測定手段と、
前記静電潜像を現像剤により可視像化する現像手段と、
前記現像手段により現像された画像を像担持体へと転写させる転写手段と、
を利用して、画像を形成する電子写真方法であって、
前記電位センサの検出部は、前記感光体表面との相対移動方向の幅が測定する静電潜像の電位変化の幅よりも小さく設定された該感光体表面と対向する面と、この対向する面以外から誘導電流を受けないように該対向する面を残して検出部をシールドするシールド手段とを有し、前記電位センサにより検出した誘導電流を積分解析することにより、感光体表面の静電潜像の電位状態を求め、
前記電位測定手段により求められた静電潜像の電位状態に応じて、前記帯電手段における感光体の帯電量、潜像形成手段における潜像の電位強度、現像手段における現像剤の帯電量のうち、いずれかを制御し、
前記電位測定手段の電位センサの検出部と前記感光体表面との間隔が１０μｍであるとき、１画素分の静電潜像の電位分布が、１／ｅ2 半値幅で５０μｍ以下、深さ１００ｖ以上であり、前記現像手段における現像剤の帯電量が５から１０μＣ／ｇと設定されることを特徴とする電子写真方法。
【請求項２】
前記電位センサの感光体表面との相対移動方向をＸ軸方向、感光体表面の法線方向をＹ軸方向、前記Ｘ及びＹ軸方向に垂直な方向をＺ軸方向とした場合に、
前記電位センサの検出部は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向の幅が１０から１００μｍであり、Ｙ軸方向に伸長する棒状の導電性部材を有することを特徴とする請求項１に記載の電子写真方法。
【請求項３】
前記感光体表面と電位センサの検出部との間隔は、１０から３００μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子写真方法。
【請求項４】
前記電位センサの検出部の材質が、タングステンであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子写真方法。
【請求項５】
前記電位測定手段により求められた静電潜像の電位状態に応じて制御される現像剤の帯電量は、現像手段に感光体と平行となるように備えられた現像スリーブの回転数を変更することにより制御されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電子写真方法。
【請求項６】
前記電位測定手段により求められた静電潜像の電位状態に応じて制御される現像剤の帯電量は、現像手段に感光体と平行となるように備えられた現像スリーブと、該現像スリーブに付着した現像剤の厚みを規制する規制部材との間の間隔を変更することにより制御されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電子写真方法。
【請求項７】
前記潜像形成手段は、前記感光体表面にスポット露光を行うレーザー露光手段であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電子写真方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体表面の静電潜像の測定方法を基礎として、これを利用する電子写真方法および電子写真装置の技術に関するものである。より詳細には、感光体表面の静電潜像の電位形状を高精度に測定し、現像剤の帯電量を制御すること等により高品位な画像を形成可能とする。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方法及びこれを利用した電子写真装置としては、例えば複写機やファクシミリ装置、近年需要の伸びの著しいコンピュータ等の出力手段であるプリンター等として広く一般に利用されている。
【０００３】
また、近年では形成される画像は文字だけでなく、写真や絵等の高品位な画像品質が要求されるものを出力する機会が急増しており、電子写真装置の高画質化に対する要求が高まっている。
【０００４】
電子写真方式における出力画像は、電子写真装置の各工程それぞれのプロセスファクターやプロセスクォリティ、すなわち書き込み情報の鮮鋭さ、感光体表面に形成される静電潜像の鮮鋭さ、感光体表面に形成される着色微粒子（以下トナー）像の鮮鋭さ、転写紙に転写された後のトナー像の鮮鋭さ、トナー定着後の像の鮮鋭さによって画質が大きく左右される。このため、より高画質な画像を得るためには、各工程のプロセスクォリティを向上させる必要がある。
【０００５】
しかし、感光体表面上の静電潜像の鮮鋭さの善し悪しを判断することは、静電潜像であり直接観察できないこと、暗所で且つきわめて短時間しか持続しないため観察手段が極めて限られることから、従来より、
（１）なんらかの方法で潜像を可視化する、
（２）静電潜像を電子写真工程中に電位測定手段を用いて定量化する、
等の手段が用いられる。
【０００６】
前者の例として例えば、可視化手段としてトナーを用いて現像し、その画像を評価し、現像前の静電潜像を推測する方法等は、一般によく行われている。しかし、この方法では、現像工程のばらつきの影響を受けてしまい、再現性の良好な静電潜像を評価する手段としては、適切ではない。また、用いるトナーの粒径が測定精度に制約を加えるため、まずトナー、現像機などの周辺装置を準備してからでないと潜像の評価ができなかった。
【０００７】
後者の例として感光体表面上の電位変化を電気的に評価する方法について、いくつか報告されている。例えば、特開平5-508708に、検知電極を用いて表面電位の均一性を測定する方法が記載されている。
【０００８】
この方法は、電位センサーを披測定表面の近傍に配置し、それらを相対的に移動させることによって、電位センサーに披測定表面の電位に変化による誘導電流を発生させ、これを解析することにより、表面電位の均一性を測定する方法である。電位センサーは、エッジを有しており、披測定表面の電位変化を検知電極のエッジで検出することを特徴としている。
【０００９】
この方法が本発明と決定的に異なる点は、披測定表面の相対移動方向に対して、電位センサーが複数のエッジを有し、披測定表面の電位変化を検知電極のエッジで検出することを特徴としている点である。さらにこの件において評価しうる量は2 次元的な電位形状であり、電位方向の情報に関しては全く開示されていないばかりか、原理的に測定し得ないものである。
【００１０】
また、電子写真学会誌 第３０巻 第２号（１９９１）、同第４号に、バイアス印加による放電防止，放電開始電圧の高いガス（ＳＦ６）による放電防止手段を用い電位センサーを披測定表面の近傍３０μｍ程度まで近接配置し、それらを相対的に移動させることによって、電位センサーに披測定表面の電位の変化による誘導電流を発生させ、これを解析することにより、潜像電位のエッジ部の勾配変化を測定する方法である。電位センサーは、数十μｍ以下にするとともに、測定ギャップも数十μｍ以下にして検出することを特徴としている。
【００１１】
本発明は上記方法と異なり、構成において放電防止をおこなっているので、放電開始電圧の高いガス（ＳＦ６）による放電防止手段などを使用していない。従って、相対移動速度を大きくしても何ら問題ないばかりか、むしろ披測定表面の電位の変化による誘導電流を解析しているため、相対移動速度を大きくした際に特に有効な方法である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
近年デジタル複写機の解像度は６００dpi から１２００dpi が主力となってきており、これらデジタル複写機におけるレーザー露光スポット径は４０μｍから２０μｍとなり、これにより形成した潜像電位（以下デジタル潜像電位と呼ぶ）を上記従来測定法で測定する場合、検出分解能が不十分となってしまい、デジタル潜像電位の形状を精度良く測定をすることは不可能であった。
【００１３】
数十μｍの幅で変化するデジタル潜像電位を測定するためには、検出の分解能を数十μｍ以下まで向上させることが必要である。分解能は、電位センサーの検出部分の面積を小さくすることによって有る程度は、改善することが出来る。しかし、検出部分の面積を小さくするにつれて、検出信号の出力も小さくなってしまい、Ｓ／Ｎの低下を招いてしまう。
【００１４】
検出信号の出力を大きくするためにはセンサーとドラムの間隔を数十μｍまで近接させる必要およびセンサーとドラムの相対速度を高める必要があるが、従来のエッジ部を有するセンサー形状では、放電が発生してしまい困難である。また、その回避のために放電開始電圧の高いガス（ＳＦ６）による放電防止手段を講ずることは装置が複雑化してしまうばかりか、センサー、ドラムの相対速度を高めてゆくとガスのもれが帯電工程に悪影響を及ぼすといった弊害がある。
【００１５】
測定法は小型簡易が好ましく、特にレーザープリンターのように実際に使用されている小型電子写真装置において測定できることが、測定システムとしてきわめて有効である。
【００１６】
こうした状況からデジタル化が進展する現在、表面電位変化を、数十μｍオーダーの高分解能で測定を行うために、Ｓ／Ｎ比を確保しながら、分解能を上げる技術の確立が切望されている。
【００１７】
特にデジタル電子写真の高画質化においては、画像形成の基本となるドットを高密度で形成することが必要であるが、静電潜像を細くする際には、露光源であるところのたとえばレーザーの応答性がよくなくてはならない。
【００１８】
すなわち高密度でドット形成する際、画像情報に応じた電気信号のon-offに十分なスピードで露光源がon-offできる追従性が必要であるにもかかわらず、実際の露光源は、短時間（あるいは高周波数帯）でのon-offに対しては追従できなくなり、その領域においてはonとoff の発光強度差が減少して、コントラストを維持できなくなる。
【００１９】
一方、感光体の応答性、すなわち露光源のon-offに応じた電位の追従性が必要であり露光源のドット形状を電位に忠実に再現する感光体特性が要求される。
【００２０】
ところが、露光源の応答性を測定するには測定器として使用する光センサー（いわゆる光電変換素子）の応答性がネックになり、感光体の応答性に至っては、電位で測定する方法しかないのにもかかわらず、従来の電位測定では、ドット単位の測定は不可能であり、前述の通り、画像を出してみる以外方法がない、という状況にあった。
【００２１】
一方、現像方式は、モノクロ・カラー等、そのニーズによって1 成分現像・2 成分ブラシ現像の様々な方式が考案若しくは採用されており、一般に画像再現特性は1 成分現像より2 成分ブラシ現像の方が優れているとされているが、各方式にはそれぞれの特徴がある。
【００２２】
主な現像方式について、その特徴を挙げると、以下の様になる。
（ａ）ＢＭＴ方式・ＦＥＥＤ方式（1 成分・絶縁性・磁性・接触）
特にＦＥＥＤ方式は2 成分ブラシ現像とほぼ同等の画像特性。
（ｂ）タッチダウン方式    （1 成分・絶縁性・非磁性・接触）
接触現像によるカブリが問題。
（ｃ）ジャンピング方式    （1 成分・絶縁性・磁性・非接触）
非接触のため、カブリ・傷の問題が少ない。
（ｄ）プロジェクション方式  （1 成分・絶縁性・非磁性・非接触）
非接触のため、カブリ・傷の問題が少なく、非磁性のため、カラー化可能。
（ｅ）マグネダイナミック方式 （1 成分・導電性・磁性・接触）
潜像電界による誘導帯電、ブラシ現像。正、負いずれの潜像でも現像できるが、転写が困難。
（ｆ）ＩＭＢ方式       （2 成分・絶縁性・非磁性・接触）
絶縁性キャリアのため、現像後に逆極性電荷が蓄積される。ベタ部の再現性は良くないが、細線の再現性は良い。
（ｇ）ＣＭＢ方式       （2 成分・絶縁性・非磁性・接触）
導電性キャリアのため、現像後に逆極性電荷が蓄積されない。ベタ部の再現性は良いが、低濃度の細線の再現性が劣る。
【００２３】
また、カブリについてここで簡単に説明する。カブリは、電界によるもの・鏡影力によるもの・付着力によるものが考えられる。
（Ａ）電界によるもの
主に摩擦帯電方式に現れる現象であり、感光体上の本来現像されない電位部に対して、現像剤が帯電分布を有するが為に、現像され得る電界を有する現像剤が存在する『地カブリ』と、逆極性帯電現像剤による『反転カブリ』がある。
（Ｂ）鏡影力によるもの
主に、摩擦帯電方式に現れる現象であり、感光体上に接触・飛翔した現像剤が有する電荷量と感光体の比誘電率から決定される鏡影力により、感光体の電位に無関係に感光体上に付着してしまうカブリ。
（Ｃ）付着力によるもの
感光体上に接触・飛翔した現像剤がファンデルワールス力により、感光体の電位に無関係に感光体上に付着してしまうカブリ。
【００２４】
一般に、非接触方式は交流バイアスを印加しているため、カブリに対しては軽減できる方向であるが、高い帯電量を有する現像剤を使用している従来の系においてはカブリが発生するケースがあった。
【００２５】
また、アモルファスシリコン感光体は、一般にＳｅ・ＯＰＣ等、他の感光体と比較して比誘電率が大きい事、高画質に向けた現像剤の小径化は、鏡影力によるカブリに対しては不利な方向である。
【００２６】
鏡影力を小さくする手段としては、アモルファスシリコン系感光体の比誘電率を下げる方向があり、具体的にはＣ等を含んだ多元系があるが、例えば、ＳｉＣ系の場合、その配合比率に応じて比誘電率を変化させることは可能であるが、同時に物性値、電気的特性、光学的特性、機械的強度も変化し、従来からあるアモルファスシリコン系感光体の電子写真特性を維持したままで、すべてを比誘電率の低いものに置き換えることは困難である。
【００２７】
さらに、画像形成にあたっての一端を担う現像剤の特性について述べる。
【００２８】
十分な画像濃度を得るためには、現像剤の帯電量は、高い方が好ましいが、高すぎると現像剤自体の寿命を短くしてしまうばかりでなく、現像されるべきではない領域まで現像剤が現像してしまう、カブリといった現象を生じるため好ましくない。
【００２９】
しかし、実際には、潜像形状を定量的に測定する手段がなかったため、現像剤の帯電量を余裕を持った領域まで高めて設計する場合がおおく、上記弊害がネックになっていた。
【００３０】
現像剤の帯電量は、下げすぎると現像剤が飛散するといった傾向があるが、濃度が確保できる範囲であれば、現像剤の帯電量は低い方が好ましいといった状況にあるので、濃度が確保できる範囲の広い、すなわち潜像形状が電位方向に深いものと、帯電量を下げた現像剤を使用する系で電子写真が成立することが切望されている。
【００３１】
また、ここで重要なのは、単に潜像形状が電位方向に深いものが良いわけではないことにある。潜像形状を電位方向に深くするためには電位コントラストを大きくすれば良いが、その際には潜像幅も広くなってしまうため、高密度ドットで画像形成する際の1 ドットの大きさが大きくなってしまい、解像力を低下させてしまう。従って、潜像幅を維持した状態で潜像深さが深い潜像形状が必要になる。
【００３２】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、感光体表面に形成された静電潜像の電位分布、例えばデジタル潜像の１ドットの電位形状を、精度良く測定を行うことを可能とすること、また、静電潜像の状態に応じて各電子写真工程を制御することで、高品位な画像を形成することの可能な電子写真方法及び電子写真装置を提供することにある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
（１）感光体と、
前記感光体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電された感光体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
静電潜像が形成された感光体表面に対し近接して相対移動を行い、該感光体表面の静電潜像の電位変化により誘導電流を発生する電位センサにより、感光体表面に形成された静電潜像を測定する電位測定手段と、
前記静電潜像を現像剤により可視像化する現像手段と、
前記現像手段により現像された画像を像担持体へと転写させる転写手段と、
を利用して、画像を形成する電子写真方法であって、
前記電位センサの検出部は、前記感光体表面との相対移動方向の幅が測定する静電潜像の電位変化の幅よりも小さく設定された該感光体表面と対向する面と、この対向する面以外から誘導電流を受けないように該対向する面を残して検出部をシールドするシールド手段とを有し、前記電位センサにより検出した誘導電流を積分解析することにより、感光体表面の静電潜像の電位状態を求め、
前記電位測定手段により求められた静電潜像の電位状態に応じて、前記帯電手段における感光体の帯電量、潜像形成手段における潜像の電位強度、現像手段における現像剤の帯電量のうち、いずれかを制御し、
前記電位測定手段の電位センサの検出部と前記感光体表面との間隔が１０μｍであるとき、１画素分の静電潜像の電位分布が、１／ｅ2 半値幅で５０μｍ以下、深さ１００ｖ以上であり、前記現像手段における現像剤の帯電量が５から１０μＣ／ｇと設定されることを特徴とする。
【００３４】
（２）前記電位センサの感光体表面との相対移動方向をＸ軸方向、感光体表面の法線方向をＹ軸方向、前記Ｘ及びＹ軸方向に垂直な方向をＺ軸方向とした場合に、
前記電位センサの検出部は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向の幅が１０から１００μｍであり、Ｙ軸方向に伸長する棒状の導電性部材を有することを特徴とする。
【００３７】
（３）前記感光体表面と電位センサの検出部との間隔は、１０から３００μｍであることを特徴とする。
【００３８】
（４）前記電位センサの検出部の材質が、タングステンであることを特徴とする。
【００４０】
（５）前記電位測定手段により求められた静電潜像の電位状態に応じて制御される現像剤の帯電量は、現像手段に感光体と平行となるように備えられた現像スリーブの回転数を変更することにより制御されることを特徴とする。
【００４１】
（６）前記電位測定手段により求められた静電潜像の電位状態に応じて制御される現像剤の帯電量は、現像手段に感光体と平行となるように備えられた現像スリーブと、該現像スリーブに付着した現像剤の厚みを規制する規制部材との間の間隔を変更することにより制御されることを特徴とする。
【００４３】
（７）前記潜像形成手段は、前記感光体表面にスポット露光を行うレーザー露光手段であることを特徴とする。
【００４９】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明を説明するための実施の形態に欠かすことのできない表面電位測定の方法、及び、装置の概略を表す模式図を示す。101 は、複写機等の電子写真に用いられる感光体ドラムの断面で、静電潜像が形成されて電位変化を伴う表面102 を有している。本実施の形態の装置は、少なくとも一つの電位センサ103 と、これを支える支持体を兼ねるシールド104 を備えている。
【００５０】
図２は図１の点線で囲まれたＤ１部を拡大した図であり、この図により詳しく示されるように、本実施の形態の電位センサ103 は、該表面の法線方向（垂直方向）に延びる棒状の検出部を備え、該表面に対向する面以外から誘導電流を受けないように、導体部分をシールドしてあることを特徴としている。
【００５１】
図２に示されるように、電位センサ103 の検出部は、導線105 により回路要素106 に接続されている。また、電位センサ103 は、被測定面と対向する面以外の導体部分は、絶縁体108 を介してシールド104 によってシールドされている。
【００５２】
シールド104 は、棒状の検出部の感光体表面に対向する面の周囲を囲むような筒状部材であり、その端面は検出部の感光体表面に対向する面と略同一位置に設定されている。
【００５３】
シールド無しで、表面電位の測定を行ったところ、被測定面と対向する面以外からも信号を拾ってしまうため、極めてＳ／Ｎの悪い信号しか得られず、画像密度の高いデジタル潜像における電位形状を測定するに到らなかった。
【００５４】
電位センサ103 と表面102 との間に相対移動が生じたとき、電位の変化量をdV、相対移動速度をdx/dt とすると電位センサ103 には、dV/dt=(dV/dx)・(dx/xt) に比例する誘導電流が発生する。
【００５５】
本実施の形態では、相対移動速度は、任意に設定出来るため、検出した誘導電流には、表面電位の傾きに関する情報を含んでいる。これを、積分解析することにより、表面電位分布を測定することが可能となる。解析時に用いる積分定数は、あらかじめ分布のわかっている表面を測定したときに、その分布を再現するように決定した。
【００５６】
図３、図４に実際に測定を行った結果を示す。図３は、600dpiの走査線密度のレーザー露光装置により形成した1 画素（必要に応じてドットと呼ぶ）のデジタル潜像の測定結果、図４は、600dpiの走査線密度のレーザー露光装置により形成した1 ドット1 スペースのデジタル潜像の測定結果である。
【００５７】
図３（ａ）、図４（ａ）は検出波形、図３（ｂ），図４（ｂ）が積分解析後の波形で、電位形状を表している。この図から明らかなように、デジタル潜像を極めて高精度で測定することに成功した。
【００５８】
本実施の形態における解析法では、電位センサ103 の検出部先端の表面102 との間の相対移動方向における幅は、測定する電位変化の幅よりも小さいことが必要である。
【００５９】
電位センサ103 は、棒状の構造を採用している。この場合、電位センサ103 の検出部の被測定面と対向する面の幅は、検出分解能を大きく左右する。基本的に被測定面と対向する面の幅（以下検出部の幅と呼ぶ）及び、面積は小さい方が好ましい。しかしながら検出部の幅が小さくなると信号強度が低下するため、下限がある。このため、検出部の幅は、1 〜500 μｍ、好ましくは10〜100 μｍであることが望ましい。
【００６０】
本実施の形態における検出信号、即ち、誘導電流は、前述のように相対移動速度に比例している。相対移動速度を速くすることで、信号強度が増大し、S/N の良い信号を得ること出来る。しかしながら、速くしすぎると、接続している回路要素等に起因する時定数の影響によりかえってS/N が悪くなる場合が生じる。このため、相対移動速度は、10〜10000mm/sec の範囲内であることが好ましい。
【００６１】
また、相対移動中に電位センサ103 と被測定表面との間の間隔が変化することは、あまり好ましくない。このため、本実施の形態では、電位センサ103 と被測定表面の間隔を一定に保つ手段が設けられている。
【００６２】
これは、種々の様々な手段によって達成することが出来る。例えば、コロやスペーサーを用いて、メカ的に一定間隔を保つ機構を設けたり、レーザー隙間センサや渦電流変位センサを用いて、間隔をモニターし、常に一定間隔を保つようにモーター等で制御を行う方法などが挙げられる。
【００６３】
更に、間隔の設定値は測定精度に、影響を与える。表面の電位分布を測定するためには、間隔は小さい方が望ましい。しかし、あまり間隔を小さくしすぎると、電位センサ103 と表面の間に放電が起こり、電界が乱れてしまう場合が生じる。このため、電位センサ103 と被測定表面との間隔は、10〜300 μｍの範囲内であることが好ましい。
【００６４】
上述の測定法では、1 つの電位センサ103 からの信号では、相対移動方向における一次元の電位分布を得ることができる。本実施の形態では、更に、複数の電位センサ103 を配備することにより測定する表面の2 次元の電位分布を測定することが可能である。
【００６５】
これら複数の電極は、相対移動方向を横切る方向、即ち、図１〜図２に示す装置において、感光体ドラムの軸方向、即ち、図にほぼ垂直方向に並べて配備される。各電位センサ103 の並べかたは、一列に並べたり、また、感光体ドラムの周方向に重なりかつ軸方向に所定寸法ずつずらして並べることで、静電潜像の感光体ドラムの軸方向の所定位置における電位分布が得られる。
【００６６】
そして、各電位センサにより測定された電位分布を重ねるように合成することにより、３次元的な電位分布を得ることも可能である。
【００６７】
尚、電位センサの感光体ドラムの軸方向のずらし量は、例えば１０μｍ程度に設定することも可能である。また、それぞれの電位センサは、感光体ドラムの表面からの距離が等しくなるように設定することで、各電位センサの出力補正を容易に行えるようにすることも良い。
【００６８】
感光体の材料として、アモルファスシリコン系感光体は表面硬度が高く、可視光領域のみならず、半導体レーザー（770 ｎｍ〜800 ｎｍ）等の長波長光にも高い感度を有し、しかも繰返し使用よる劣化も殆ど認められない等、ハロゲンランプを光源とする高速複写機や前記半導体レーザーを用いたデジタル複写機・ＬＢＰ（レーザービームプリンター）などの電子写真装置用感光体として評価されて使用されている。
【００６９】
こうしたａ−Ｓｉ感光体を用いた電子写真装置ならびに画像形成プロセスは概略以下のとおりである。
【００７０】
図５はａ−Ｓｉ感光体を用いた従来の電子写真装置の画像形成プロセスを示す概略図であって、Ｘ方向に回転する紙面に垂直方向の回転円筒状のアモルファスシリコン感光体1801の周辺には該感光体に近接して主帯電器1802、画像形成光線1803、現像器1804、転写紙給送系1810、転写・分離帯電器1812、クリーニング装置1805、主除電光源1806、搬送系1813などが配設してある。
【００７１】
感光体1801は主帯電器1802によって一様に帯電され、これに原稿の情報を有した画像形成光線1803を照射する事によって、感光体1801上に静電潜像が形成される。該潜像は現像器1804からトナーが供給されて可視像、すなわち、トナー像となる。
【００７２】
一方、転写材Ｐは転写紙通路1811、レジストローラ1809よりなる転写紙供給系1810を通って、感光体1801方向へと供給され、転写帯電器1812と感光体1801との間隙において、背面からトナーとは反対極性の電界を与えられ、これによって、感光体表面のトナー像は転写材Ｐに転移する。
【００７３】
分離された転写材Ｐは、転写紙給送系1813を通って定着装置（図示せず）に至って装置外に排出される。
【００７４】
尚、転写部位において転写に寄与せず感光体表面に残る残留トナーは、クリーナー1805に至りクリーニングブレード1807によってクリーニングされ、クリーニングにより更新された感光体1801は、更に主除電光源1806から除電光を与えられて再び次の画像形成プロセスに供せられる。
【００７５】
電子写真方法及び装置において、感光体における感光層を形成する光導電材料としては、高感度で、ＳＮ比〔光電流（Ｉp ）／暗電流（Ｉd ）〕が高く、照射する電磁波のスペクトル特性に適合した吸収スペクトルを有すること、光応答性が早く、所望の暗抵抗値を有すること、使用時において人体に対して無害であること、等の特性が要求される。特に、事務機としてオフィスで使用される画像形成装置内に組み込まれる画像形成装置用感光体の場合には、上記の使用時における無公害性は重要な点である。この様な点に優れた性質を示す光導電材料に水素化アモルファスシリコン（以下、「ａ−Ｓｉ：Ｈ」と表記する）があり、例えば、特公昭60−35059 号公報には画像形成装置用感光体としての応用が記載されている。
【００７６】
ａ−Ｓｉ：Ｈを用いた画像形成装置用感光体は、一般的には、導電性支持体を50℃〜400 ℃に加熱し、該支持体上に真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の成膜法によりａ−Ｓｉからなる光導電層を形成する。なかでもプラズマＣＶＤ法、すなわち、原料ガスを直流または高周波あるいはマイクロ波グロー放電によって分解し、支持体上にａ−Ｓｉ堆積膜を形成する方法が好適なものとして実用に付されている。
【００７７】
また、特開昭54−83746 号公報においては、導電性支持体と、ハロゲン原子を構成要素として含むａ−Ｓｉ（以下、「ａ−Ｓｉ：Ｘ」と表記する）光導電層からなる画像形成装置用感光体が提案されている。当該公報においては、ａ−Ｓｉにハロゲン原子を1 乃至40原子％含有させることにより、耐熱性が高く、画像形成装置用感光体の光導電層として良好な電気的、光学的特性を得ることができるとしている。
【００７８】
また、特開昭57−11556 号公報には、ａ−Ｓｉ堆積膜で構成された光導電層を有する光導電部材の、暗抵抗値、光感度、光応答性等の電気的、光学的、光導電的特性及び耐湿性等の使用環境特性、さらには経時的安定性について改善を図るため、シリコン原子を母体としたアモルファス材料で構成された光導電層上に、シリコン原子及び炭素原子を含む非光導電性のアモルファス材料で構成された表面層を設ける技術が記載されている。
【００７９】
更に、特開昭60−67951 号公報には、アモルファスシリコン、炭素、酸素及び弗素を含有してなる透光絶縁性オーバーコート層を積層する感光体についての技術が記載され、特開昭62−168161号公報には、表面層として、シリコン原子と炭素原子と41〜70原子％の水素原子を構成要素として含む非晶質材料を用いる技術が記載されている。
【００８０】
更に、特開昭60−67951 号公報には、アモルファスシリコン、炭素、酸素及び弗素を含有してなる透光絶縁性オーバーコート層を積層する感光体についての技術が記載され、 特開昭62−168161号公報には、表面層として、シリコン原子と炭素原子と41〜70原子％の水素原子を構成要素として含む非晶質材料を用いる技術が記載されている。
【００８１】
さらに、特開昭57−158650号公報には、水素を10〜40原子% 含有し、赤外吸収スペクトルの2100cm-1と2000cm-1の吸収ピークの吸収係数比が0.2 〜1.7 であるａ−Ｓｉ：Ｈを光導電層に用いることにより高感度で高抵抗な画像形成装置用感光体が得られることが記載されている。
【００８２】
一方、特開昭60−95551 号公報には、アモルファスシリコン感光体の画像品質向上のために、感光体表面近傍の温度を30乃至40℃に維持して帯電、露光、現像および転写といった画像形成行程を行うことにより、感光体表面での水分の吸着による表面抵抗の低下とそれに伴って発生する画像流れを防止する技術が開示されている。
【００８３】
これらの技術により、画像形成装置用感光体の電気的、光学的、光導電的特性及び使用環境特性が向上し、それに伴って画像品質も向上してきた。
【００８４】
図６は、本実施の形態の画像形成装置用感光体の層構成を説明するための模式的構成図である。
【００８５】
図６（ａ）に示す画像形成装置用感光体1100は、感光体用としての支持体1101の上に、感光層1102が設けられている。該感光層1102はａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘからなり光導電性を有する光導電層1103で構成されている。
【００８６】
図６（ｂ）は、本実施の形態の画像形成装置用感光体の他の層構成を説明するための模式的構成図である。図６（ｂ）に示す画像形成装置用感光体1100は、感光体用としての支持体1101の上に、感光層102 が設けられている。該感光層1102はａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなり光導電性を有する光導電層1103と、アモルファスシリコン系表面層1104とから構成されている。
【００８７】
図６（ｃ）は、本実施の形態の画像形成装置用感光体の他の層構成を説明するための模式的構成図である。図６（ｃ）に示す画像形成装置用感光体1100は、感光体用としての支持体1101の上に、感光層1102が設けられている。該感光層1102はａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなり光導電性を有する光導電層1103と、アモルファスシリコン系表面層1104と、アモルファスシリコン系電荷注入阻止層1105とから構成されている。
【００８８】
図６（ｄ）は、本実施の形態の画像形成装置用感光体のさらに他の層構成を説明するための模式的構成図である。図６（ｄ）に示す画像形成装置用感光体1100は、感光体用としての支持体1101の上に、感光層1102が設けられている。該感光層1102は光導電層1103を構成するａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなる電荷発生層1106ならびに電荷輸送層1107と、アモルファスシリコン系表面層1104とから構成されている。
【００８９】
（支持体）
本実施の形態において使用される支持体としては、導電性でも電気絶縁性であってもよい。導電性支持体としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ等の金属、およびこれらの合金、例えばステンレス等が挙げられる。また、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、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルムまたはシート、ガラス、セラミック等の電気絶縁性支持体の少なくとも感光層を形成する側の表面を導電処理した支持体も用いることができる。
【００９０】
本実施の形態に於いて使用される支持体1101の形状は平滑表面あるいは凹凸表面の円筒状または板状無端ベルト状であることができ、その厚さは、所望通りの画像形成装置用感光体1100を形成し得るように適宜決定するが、画像形成装置用感光体1101としての可撓性が要求される場合には、支持体1101としての機能が充分発揮できる範囲内で可能な限り薄くすることができる。しかしながら、支持体1101は製造上および取り扱い上、機械的強度等の点から通常は10μｍ以上とされる。
【００９１】
特にレーザー光などの可干渉性光を用いて像記録を行う場合には、可視画像において現われる、いわゆる干渉縞模様による画像不良をより効果適に解消するために、帯電キャリアの減少が実質的にない範囲で支持体1101の表面に凹凸を設けてもよい。支持体1101の表面に設けられる凹凸は、特開昭60−168156号公報、同60−178457号公報、同60−225854号公報等に記載された公知の方法により作成される。
【００９２】
また、レーザー光などの可干渉光を用いた場合の干渉縞模様による画像不良をより効果的に解消する別の方法として、帯電キャリアの減少が実質的にない範囲で支持体1101の表面に複数の球状痕跡窪みによる凹凸形状を設けてもよい。即ち、支持体1101の表面が画像形成装置用感光体1100に要求される解像力よりも微少な凹凸を有し、しかも該凹凸は、複数の球状痕跡窪みによるものである。支持体1101の表面に設けられる複数の球状痕跡窪みによる凹凸は、特開昭61−231561号公報に記載された公知の方法により作成される。
【００９３】
又、レーザー光等の可干渉光を用いた場合の干渉縞模様による画像不良をより効果的に解消するさらに別の方法として、感光層1102内、或いは該層1102の下側に光吸収層等の干渉防止層或いは領域を設けても良い。
【００９４】
（光導電層）
本実施の形態に於いて、その目的を効果的に達成するために支持体1101上、必要に応じて下引き層( 不図示) 上に形成され、感光層1102の一部を構成する光導電層1103は真空堆積膜形成方法によって、所望特性が得られるように適宜成膜パラメーターの数値条件が設定されて作成される。具体的には、例えばグロー放電法（低周波ＣＶＤ法、高周波ＣＶＤ法またはマイクロ波ＣＶＤ法等の交流放電ＣＶＤ法、あるいは直流放電ＣＶＤ法等）、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、光ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法などの数々の薄膜堆積法によって形成することができる。これらの薄膜堆積法は、製造条件、設備資本投資下の負荷程度、製造規模、作成される画像形成装置用感光体に所望される特性等の要因によって適宜選択されて採用されるが、所望の特性を有する画像形成装置用感光体を製造するに当たっての条件の制御が比較的容易であることからしてグロー放電法、特にＲＦ帯またはＶＨＦ帯の電源周波数を用いた高周波グロー放電法が好適である。
【００９５】
グロー放電法によって光導電層1103を形成するには、基本的にはシリコン原子（Ｓｉ）を供給し得るＳｉ供給用の原料ガスと、水素原子（Ｈ）を供給し得るＨ供給用の原料ガスまたは／及びハロゲン原子（Ｘ）を供給し得るＸ供給用の原料ガスを、内部が減圧にし得る反応容器内に所望のガス状態で導入して、該反応容器内にグロー放電を生起させ、あらかじめ所定の位置に設置されてある所定の支持体1101上にａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなる層を形成すればよい。
【００９６】
また、本実施の形態において光導電層1103中に水素原子または／及びハロゲン原子が含有されることが必要であるが、これはシリコン原子の未結合手を補償し、層品質の向上、特に光導電性および電荷保持特性を向上させるために必須不可欠であるからである。よって水素原子またはハロゲン原子の含有量、または水素原子とハロゲン原子の和の量はシリコン原子と水素原子または／及びハロゲン原子の和に対して10〜30原子％、より好ましくは15〜25原子％とされるのが望ましい。
【００９７】
本実施の形態において使用されるＳｉ供給用ガスとなり得る物質としては、ＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 、Ｓｉ3 Ｈ8 、Ｓｉ4 Ｈ10等のガス状態の、またはガス化し得る水素化珪素（シラン類）が有効に使用されるものとして挙げられ、更に層作成時の取り扱い易さ、Ｓｉ供給効率の良さ等の点でＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 が好ましいものとして挙げられる。
【００９８】
そして、形成される光導電層1103中に水素原子を構造的に導入し、水素原子の導入割合の制御をいっそう容易になるように図り、本実施の形態の目的を達成する膜特性を得るために、これらのガスに更にＨ2 および／またはＨｅあるいは水素原子を含む珪素化合物のガスも所望量混合して層形成することが必要である。また、各ガスは単独種のみでなく所定の混合比で複数種混合しても差し支えないものである。
【００９９】
また本実施の形態において使用されるハロゲン原子供給用の原料ガスとして有効なのは、たとえばハロゲンガス、ハロゲン化物、ハロゲンをふくむハロゲン間化合物、ハロゲンで置換されたシラン誘導体等のガス状のまたはガス化し得るハロゲン化合物が好ましく挙げられる。また、さらにはシリコン原子とハロゲン原子とを構成要素とするガス状のまたはガス化し得る、ハロゲン原子を含む水素化珪素化合物も有効なものとして挙げることができる。本実施の形態に於て好適に使用し得るハロゲン化合物としては、具体的には弗素ガス（Ｆ2 ）、ＢｒＦ、ＣｌＦ、ＣｌＦ3 、ＢｒＦ3 、ＢｒＦ5 、ＩＦ3 、ＩＦ7 等のハロゲン間化合物を挙げることができる。ハロゲン原子を含む珪素化合物、いわゆるハロゲン原子で置換されたシラン誘導体としては、具体的には、たとえばＳｉＦ4 、Ｓｉ2 Ｆ6 等の弗化珪素が好ましいものとして挙げることができる。
【０１００】
光導電層1103中に含有される水素原子または／及びハロゲン原子の量を制御するには、例えば支持体1101の温度、水素原子または／及びハロゲン原子を含有させるために使用される原料物質の反応容器内へ導入する量、放電電力等を制御すればよい。
【０１０１】
本実施の形態においては、光導電層1103には必要に応じて伝導性を制御する原子を含有させることが好ましい。伝導性を制御する原子は、光導電層1103中に万偏なく均一に分布した状態で含有されても良いし、あるいは層厚方向には不均一な分布状態で含有している部分があってもよい。
【０１０２】
前記伝導性を制御する原子としては、半導体分野における、いわゆる不純物を挙げることができ、ｐ型伝導特性を与える周期律表３ｂ族に属する原子（以後「第３ｂ族原子」と略記する）またはｎ型伝導特性を与える周期律表５ｂ族に属する原子（以後「第５ｂ族原子」と略記する）を用いることができる。
【０１０３】
第３ｂ族原子としては、具体的には、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）等があり、特にＢ、Ａｌ、Ｇａが好適である。第５ｂ族原子としては、具体的には燐（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等があり、特にＰ、Ａｓが好適である。
【０１０４】
光導電層1103に含有される伝導性を制御する原子の含有量としては、好ましくは1 ×10-2〜1 ×104 原子ｐｐｍ、より好ましくは5 ×10-2〜5 ×103 原子ｐｐｍ、最適には1 ×10-1〜1 ×103 原子ｐｐｍとされるのが望ましい。
【０１０５】
伝導性を制御する原子、たとえば、第３ｂ族原子あるいは第５ｂ族原子を構造的に導入するには、層形成の際に、第３ｂ族原子導入用の原料物質あるいは第５ｂ族原子導入用の原料物質をガス状態で反応容器中に、光導電層1103を形成するための他のガスとともに導入してやればよい。第３ｂ族原子導入用の原料物質あるいは第５ｂ族原子導入用の原料物質となり得るものとしては、常温常圧でガス状のまたは、少なくとも層形成条件下で容易にガス化し得るものが採用されるのが望ましい。
【０１０６】
そのような第３ｂ族原子導入用の原料物質として具体的には、硼素原子導入用としては、Ｂ2 Ｈ6 、Ｂ4 Ｈ10、Ｂ5 9 、Ｂ5 Ｈ11、Ｂ6 Ｈ10、Ｂ6 Ｈ12、Ｂ6 Ｈ14等の水素化硼素、ＢＦ3 、ＢＣｌ3 、ＢＢｒ3 等のハロゲン化硼素等が挙げられる。この他、ＡｌＣｌ3 、ＧａＣｌ3 、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 、ＩｎＣｌ3 、ＴｌＣｌ3 等も挙げることができる。
【０１０７】
第５ｂ族原子導入用の原料物質として有効に使用されるのは、燐原子導入用としては、ＰＨ3 、Ｐ2 Ｈ4 等の水素化燐、ＰＨ4 Ｉ、ＰＦ3 、ＰＦ5 、ＰＣｌ3 、ＰＣｌ5 、ＰＢｒ3 、ＰＢｒ5 、ＰＩ3 等のハロゲン化燐が挙げられる。この他、ＡｓＨ3 、ＡｓＦ3 、ＡｓＣｌ3 、ＡｓＢｒ3 、ＡｓＦ5 、ＳｂＨ3 、ＳｂＦ3 、ＳｂＦ5 、ＳｂＣｌ3 、ＳｂＣｌ5 、ＢｉＨ3 、ＢｉＣｌ3 、ＢｉＢｒ3 等も第３ｂ族原子導入用の出発物質の有効なものとして挙げることができる。
【０１０８】
また、これらの伝導性を制御する原子導入用の原料物質を必要に応じてＨ2 および／またはＨｅにより希釈して使用してもよい。
【０１０９】
さらに本実施の形態においては、光導電層1103に炭素原子及び／または酸素原子及び／または窒素原子を含有させることも有効である。炭素原子及び／または酸素原子／及びまたは窒素原子の含有量はシリコン原子、炭素原子、酸素原子及び窒素原子の和に対して好ましくは1 ×10-5〜1010原子％、より好ましくは1 ×10-4〜108 原子％、最適には1 ×10-3〜105 原子％が望ましい。炭素原子及び／または酸素原子及び／または窒素原子は、光導電層中に万遍なく均一に含有されても良いし、光導電層の層厚方向に含有量が変化するような不均一な分布をもたせた部分があっても良い。
【０１１０】
本実施の形態において、光導電層1103の層厚は所望の電子写真特性が得られること及び経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは20〜50μｍ、より好ましくは23〜45μｍ、最適には25〜40μｍとされるのが望ましい。
【０１１１】
本実施の形態の目的を達成し、所望の膜特性を有する光導電層1103を形成するには、Ｓｉ供給用のガスと希釈ガスとの混合比、反応容器内のガス圧、放電電力ならびに支持体温度を適宜設定することが必要である。
【０１１２】
希釈ガスとして使用するＨ2 および／またはＨｅの流量は、層設計にしたがって適宜最適範囲が選択されるが、Ｓｉ供給用ガスに対しＨ2 および／またはＨｅを、通常の場合3 〜20倍、好ましくは4 〜15倍、最適には5 〜10倍の範囲に制御することが望ましい。
【０１１３】
反応容器内のガス圧も同様に層設計にしたがって適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合1 ×10-4〜1010Ｔｏｒｒ、好ましくは5 ×10-4〜105 Ｔｏｒｒ、最適には1 ×10-3〜101 Ｔｏｒｒとするのが好ましい。
【０１１４】
放電電力もまた同様に層設計にしたがって適宜最適範囲が選択されるが、Ｓｉ供給用のガスの流量に対する放電電力を、通常の場合2 〜7 倍、好ましくは2.5 〜6 倍、最適には3 〜5 倍の範囲に設定することが望ましい。
【０１１５】
さらに、支持体1101の温度は、層設計にしたがって適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合、好ましくは200 〜350 ℃、より好ましくは230 〜330 ℃、最適には250 〜310 ℃とするのが望ましい。
【０１１６】
本実施の形態においては、光導電層を形成するための支持体温度、ガス圧の望ましい数値範囲として前記した範囲が挙げられるが、条件は通常は独立的に別々に決められるものではなく、所望の特性を有する感光体を形成すべく相互的且つ有機的関連性に基づいて最適値を決めるのが望ましい。
【０１１７】
（表面層）
本実施の形態においては、上述のようにして支持体1101上に形成された光導電層1103の上に、更にアモルファスシリコン系の表面層1104を形成することが好ましい。この表面層1104は自由表面1106を有し、主に耐湿性、連続繰り返し使用特性、電気的耐圧性、使用環境特性、耐久性において本実施の形態の目的を達成するために設けられる。
【０１１８】
又、本実施の形態においては、感光層1102を構成する光導電層1103と表面層1104とを形成する非晶質材料の各々がシリコン原子という共通の構成要素を有しているので、積層界面において化学的な安定性の確保が十分成されている。
【０１１９】
表面層1104は、アモルファスシリコン系の材料であればいれずの材質でも可能であるが、例えば、水素原子（Ｈ）及び／またはハロゲン原子（Ｘ）を含有し、更に炭素原子を含有するアモルファスシリコン（以下「ａ−ＳｉＣ：Ｈ，Ｘ」と表記する）、水素原子（Ｈ）及び／またはハロゲン原子（Ｘ）を含有し、更に酸素原子を含有するアモルファスシリコン（以下「ａ−ＳｉＯ：Ｈ，Ｘ」と表記する）、水素原子（Ｈ）及び／またはハロゲン原子（Ｘ）を含有し、更に窒素原子を含有するアモルファスシリコン（以下「ａ−ＳｉＮ：Ｈ，Ｘ」と表記する）、水素原子（Ｈ）及び／またはハロゲン原子（Ｘ）を含有し、更に炭素原子、酸素原子、窒素原子の少なくとも一つを含有するアモルファスシリコン（以下「ａ−ＳｉＣＯＮ：Ｈ，Ｘ」と表記する）等の材料が好適に用いられる。
【０１２０】
本実施の形態に於いて、その目的を効果的に達成するために、表面層1104は真空堆積膜形成方法によって、所望特性が得られるように適宜成膜パラメーターの数値条件が設定されて作成される。具体的には、例えばグロー放電法（低周波ＣＶＤ法、高周波ＣＶＤ法またはマイクロ波ＣＶＤ法等の交流放電ＣＶＤ法、あるいは直流放電ＣＶＤ法等）、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、光ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法などの数々の薄膜堆積法によって形成することができる。これらの薄膜堆積法は、製造条件、設備資本投資下の負荷程度、製造規模、作成される画像形成装置用感光体に所望される特性等の要因によって適宜選択されて採用されるが、感光体の生産性から光導電層と同等の堆積法によることが好ましい。
【０１２１】
例えば、グロー放電法によってａ−ＳｉＣ：Ｈ，Ｘよりなる表面層1104を形成するには、基本的にはシリコン原子（Ｓｉ）を供給し得るＳｉ供給用の原料ガスと、炭素原子（Ｃ）を供給し得るＣ供給用の原料ガスと、水素原子（Ｈ）を供給し得るＨ供給用の原料ガスまたは／及びハロゲン原子（Ｘ）を供給し得るＸ供給用の原料ガスを、内部を減圧にし得る反応容器内に所望のガス状態で導入して、該反応容器内にグロー放電を生起させ、あらかじめ所定の位置に設置された光導電層1103を形成した支持体1101上にａ−ＳｉＣ：Ｈ，Ｘからなる層を形成すればよい。
【０１２２】
本実施の形態に於いて用いる表面層の材質としてはシリコンを含有するアモルファス材料ならば何れでも良いが、炭素、窒素、酸素より選ばれた元素を少なくとも1 つ含むシリコン原子との化合物が好ましく、特にａ−ＳｉＣを主成分としたものが好ましい。
【０１２３】
表面層をａ−ＳｉＣを主成分として構成する場合の炭素量は、シリコン原子と炭素原子の和に対して30％から90％の範囲が好ましい。
【０１２４】
また、本実施の形態において表面層1104中に水素原子または／及びハロゲン原子が含有されることが必要であるが、これはシリコン原子の未結合手を補償し、層品質の向上、特に光導電性特性および電荷保持特性を向上させるために必須不可欠である。水素含有量は、構成原子の総量に対して通常の場合30〜70原子％、好適には35〜65原子％、最適には40〜60原子％とするのが望ましい。また、弗素原子の含有量として、通常の場合は0.01〜15原子％、好適には0.1 〜10原子％、最適には0.6 〜4 原子％とされるのが望ましい。
【０１２５】
これらの水素及び／または弗素含有量の範囲内で形成される感光体は、実際面に於いて従来にない格段に優れたものとして充分適用させ得るものである。すなわち、表面層内に存在する欠陥（主にシリコン原子や炭素原子のダングリングボンド）は画像形成装置用感光体としての特性に悪影響を及ぼすことが知られている。例えば自由表面から光導電層への電荷の注入による帯電特性の劣化、使用環境、例えば高い湿度のもとで表面構造が変化することによる帯電特性の変動、更にコロナ帯電時や光照射時に光導電層により表面層に電荷が注入され、前記表面層内の欠陥に電荷がトラップされることにより繰り返し使用時の残像現象の発生等がこの悪影響として挙げられる。
【０１２６】
しかしながら表面層内の水素含有量を30原子％以上に制御することで表面層内の欠陥が大幅に減少し、その結果、従来に比べて電気的特性面及び高速連続使用性において飛躍的な向上を図ることができる。
【０１２７】
一方、前記表面層中の水素含有量が71原子％以上になると表面層の硬度が低下するために、繰り返し使用に耐えられなくなる。従って、表面層中の水素含有量を前記の範囲内に制御することが格段に優れた所望の電子写真特性を得る上で非常に重要な因子の1 つである。表面層中の水素含有量は、Ｈ2 ガスの流量、支持体温度、放電パワー、ガス圧等によって制御し得る。
【０１２８】
また、表面層中の弗素含有量を0.01原子％以上の範囲に制御することで表面層内のシリコン原子と炭素原子の結合の発生をより効果的に達成することが可能となる。さらに、表面層中の弗素原子の働きとして、コロナ等のダメージによるシリコン原子と炭素原子の結合の切断を効果的に防止することができる。
【０１２９】
一方、表面層中の弗素含有量が15原子％を超えると表面層内のシリコン原子と炭素原子の結合の発生の効果およびシリコン原子と炭素原子の結合の切断を防止する効果がほとんど認められなくなる。さらに、過剰の弗素原子が表面層中のキャリアの走行性を阻害するため、残留電位や画像メモリーが顕著に認められてくる。従って、表面層中の弗素含有量を前記範囲内に制御することが所望の電子写真特性を得る上で重要な因子の一つである。表面層中の弗素含有量は、水素含有量と同様にＨ2 ガスの流量、支持体温度、放電パワー、ガス圧等によって制御し得る。
【０１３０】
本実施の形態の表面層の形成において使用されるシリコン（Ｓｉ）供給用ガスとなり得る物質としては、ＳｉＨ4 、Ｓｉ2 6 、Ｓｉ3 Ｈ8 、Ｓｉ4 Ｈ10等のガス状態の、またはガス化し得る水素化珪素（シラン類）が有効に使用されるものとして挙げられ、更に層作成時の取り扱い易さ、Ｓｉ供給効率の良さ等の点でＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 が好ましいものとして挙げられる。また、これらのＳｉ供給用の原料ガスを必要に応じてＨ2 、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ等のガスにより希釈して使用してもよい。
【０１３１】
炭素供給用ガスとなり得る物質としては、ＣＨ4 、Ｃ2 Ｈ6 、Ｃ3 Ｈ8 、Ｃ4 Ｈ10等のガス状態の、またはガス化し得る炭化水素が有効に使用されるものとして挙げられ、更に層作成時の取り扱い易さ、Ｓｉ供給効率の良さ等の点でＣＨ4 、Ｃ2 Ｈ6 が好ましいものとして挙げられる。また、これらのＣ供給用の原料ガスを必要に応じてＨ2 、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ等のガスにより希釈して使用してもよい。
【０１３２】
窒素または酸素供給用ガスとなり得る物質としては、ＮＨ3 、ＮＯ、Ｎ2 Ｏ、ＮＯ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｏ2 、ＣＯ、ＣＯ2 Ｎ2 等のガス状態の、またはガス化し得る化合物が有効に使用されるものとして挙げられる。また、これらの窒素、酸素供給用の原料ガスを必要に応じてＨ2 、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ等のガスにより希釈して使用してもよい。
【０１３３】
また、形成される表面層1104中に導入される水素原子の導入割合の制御をいっそう容易になるように図るために、これらのガスに更に水素ガスまたは水素原子を含む珪素化合物のガスも所望量混合して層形成することが好ましい。また、各ガスは単独種のみでなく所定の混合比で複数種混合しても差し支えないものである。
【０１３４】
ハロゲン原子供給用の原料ガスとして有効なのは、たとえばハロゲンガス、ハロゲン化物、ハロゲンをふくむハロゲン間化合物、ハロゲンで置換されたシラン誘導体等のガス状のまたはガス化し得るハロゲン化合物が好ましく挙げられる。また、さらにはシリコン原子とハロゲン原子とを構成要素とするガス状のまたはガス化し得る、ハロゲン原子を含む水素化珪素化合物も有効なものとして挙げることができる。本実施の形態に於て好適に使用し得るハロゲン化合物としては、具体的には弗素ガス（Ｆ2 ）、ＢｒＦ、ＣｌＦ、ＣｌＦ3 、ＢｒＦ3 、ＢｒＦ5 、ＩＦ3 、ＩＦ7 等のハロゲン間化合物を挙げることができる。ハロゲン原子を含む珪素化合物、いわゆるハロゲン原子で置換されたシラン誘導体としては、具体的には、たとえばＳｉＦ4 、Ｓｉ2 Ｆ6 等の弗化珪素が好ましいものとして挙げることができる。
【０１３５】
表面層1104中に含有される水素原子または／及びハロゲン原子の量を制御するには、例えば支持体1101の温度、水素原子または／及びハロゲン原子を含有させるために使用される原料物質の反応容器内へ導入する量、放電電力等を制御すればよい。
【０１３６】
炭素原子及び／または酸素原子及び／または窒素原子は、表面層中に万遍なく均一に含有されても良いし、表面層の層厚方向に含有量が変化するような不均一な分布をもたせた部分があっても良い。
【０１３７】
さらに本実施の形態においては、表面層1104には必要に応じて伝導性を制御する原子を含有させることが好ましい。伝導性を制御する原子は、表面層1104中に万偏なく均一に分布した状態で含有されても良いし、あるいは層厚方向には不均一な分布状態で含有している部分があってもよい。
【０１３８】
前記の伝導性を制御する原子としては、半導体分野における、いわゆる不純物を挙げることができ、ｐ型伝導特性を与える周期律表第３ｂ族原子またはｎ型伝導特性を与える周期律表第５ｂ族原子を用いることができる。
【０１３９】
第３ｂ族原子としては、具体的には、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）等があり、特にＢ、Ａｌ、Ｇａが好適である。第５ｂ族原子としては、具体的には燐（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等があり、特にＰ、Ａｓが好適である。
【０１４０】
表面層1104に含有される伝導性を制御する原子の含有量としては、好ましくは1 ×10-3〜1 ×103 原子ｐｐｍ、より好ましくは1 ×10-2〜5 ×102 原子ｐｐｍ、最適には1 ×10-1〜1 ×102 原子ｐｐｍとされるのが望ましい。伝導性を制御する原子、たとえば、第３ｂ族原子あるいは第５ｂ族原子を構造的に導入するには、層形成の際に、第３ｂ族原子導入用の原料物質あるいは第５ｂ族原子導入用の原料物質をガス状態で反応容器中に、表面層1104を形成するための他のガスとともに導入してやればよい。第３ｂ族原子導入用の原料物質あるいは第５ｂ族原子導入用の原料物質となり得るものとしては、常温常圧でガス状のまたは、少なくとも層形成条件下で容易にガス化し得るものが採用されるのが望ましい。
【０１４１】
そのような第３ｂ族原子導入用の原料物質として具体的には、硼素原子導入用としては、Ｂ2 Ｈ6 、Ｂ4 Ｈ10、Ｂ5 Ｈ9 、Ｂ5 Ｈ11、Ｂ6 Ｈ10、Ｂ6 Ｈ12、Ｂ6 Ｈ14等の水素化硼素、ＢＦ3 、ＢＣｌ3 、ＢＢｒ3 等のハロゲン化硼素等が挙げられる。この他、ＡｌＣｌ3 、ＧａＣｌ3 、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 、ＩｎＣｌ3 、ＴｌＣｌ3 等も挙げることができる。
【０１４２】
第５ｂ族原子導入用の原料物質として、有効に使用されるのは、燐原子導入用としては、ＰＨ3 、Ｐ2 Ｈ4 等の水素化燐、ＰＨ4 Ｉ、ＰＦ3 、ＰＦ5 、ＰＣｌ3 、ＰＣｌ5 、ＰＢｒ3 、ＰＢｒ5 、ＰＩ3 等のハロゲン化燐が挙げられる。
【０１４３】
この他、ＡｓＨ3 、ＡｓＦ3 、ＡｓＣｌ3 、ＡｓＢｒ3 、ＡｓＦ5 、ＳｂＨ3 、ＳｂＦ3 、ＳｂＦ5 、ＳｂＣｌ3 、ＳｂＣｌ5 、ＢｉＨ3 、ＢｉＣｌ3 、ＢｉＢｒ3 等も第５ｂ族原子導入用の出発物質の有効なものとして挙げることができる。
【０１４４】
また、これらの伝導性を制御する原子導入用の原料物質を必要に応じてＨ2 、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ等のガスにより希釈して使用してもよい。
【０１４５】
本実施の形態に於ける表面層1104の層厚としては、通常0.01〜3 μｍ、好適には0.05〜2 μｍ、最適には0.1 〜1 μｍとされるのが望ましい。層厚が0.01μｍよりも薄いと感光体を使用中に摩耗等の理由により表面層が失われてしまい、3 μｍを越えると残留電位の増加等の電子写真特性の低下がみられる。
【０１４６】
本実施の形態による表面層1104は、その要求される特性が所望通りに与えられるように注意深く形成される。即ち、Ｓｉ、Ｃ及び／またはＮ及び／またはＯ、Ｈ及び／またはＸを構成要素とする物質はその形成条件によって構造的には結晶からアモルファスまでの形態を取り、電気物性的には導電性から半導体性、絶縁性までの間の性質を、又、光導電的性質から非光導電的性質までの間の性質を各々示すので、本実施の形態においては、目的に応じた所望の特性を有する化合物が形成される様に、所望に従ってその形成条件の選択が厳密になされる。
【０１４７】
例えば、表面層1104を耐圧性の向上を主な目的として設けるには、使用環境に於いて電気絶縁性的挙動の顕著な非単結晶材料として作成される。
【０１４８】
又、連続繰り返し使用特性や使用環境特性の向上を主たる目的として表面層1104が設けられる場合には、上記の電気絶縁性の度合はある程度緩和され、照射される光に対して有る程度の感度を有する非単結晶材料として形成される。
【０１４９】
更に、本実施の形態に掛る帯電機構においては、表面層の低抵抗による画像流れを防止し、或いは残留電位等の影響を防止する為に、一方では帯電効率を良好にする為に、層作成に際して、その抵抗値を適宜に制御する事が好ましい。
【０１５０】
本実施の形態の目的を達成し得る特性を有する表面層1104を形成するには、支持体1101の温度、反応容器内のガス圧を所望にしたがって、適宜設定する必要がある。
【０１５１】
支持体1101の温度（Ｔｓ）は、層設計にしたがって適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合、好ましくは200 〜350 ℃、より好ましくは230 〜330 ℃、最適には250 〜300 ℃とするのが望ましい。
【０１５２】
反応容器内のガス圧も同様に層設計にしたがって適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合、好ましくは1 ×10-4〜1010Ｔｏｒｒ、より好ましくは5 ×10-4〜105 Ｔｏｒｒ、最適には1 ×10-3〜101 Ｔｏｒｒとするのが好ましい。
【０１５３】
本実施の形態においては、表面層を形成するための支持体温度、ガス圧の望ましい数値範囲として前記した範囲が挙げられるが、条件は通常は独立的に別々に決められるものではなく、所望の特性を有する感光体を形成すべく相互的且つ有機的関連性に基づいて最適値を決めるのが望ましい。
【０１５４】
さらに本実施の形態に於いては、光導電層と表面層の間に、炭素原子、酸素原子、窒素原子の含有量を表面層より減らしたブロッキング層（下部表面層）を設けることも帯電能等の特性を更に向上させるためには有効である。
【０１５５】
また表面層1104と光導電層1103との間に炭素原子及び／または酸素原子及び／または窒素原子の含有量が光導電層1103に向かって減少するように変化する領域を設けても良い。これにより表面層と光導電層の密着性を向上させ、界面での光の反射による干渉の影響をより少なくすることができる。
【０１５６】
（電荷注入阻止層）
本実施の形態の画像形成装置用感光体においては、導電性支持体と光導電層との間に、導電性支持体側からの電荷の注入を阻止する働きのある電荷注入阻止層を設けるのがいっそう効果的である。すなわち、電荷注入阻止層は感光層が一定極性の帯電処理をその自由表面に受けた際、支持体側より光導電層側に電荷が注入されるのを阻止する機能を有し、逆の極性の帯電処理を受けた際にはそのような機能は発揮されない、いわゆる極性依存性を有している。そのような機能を付与するために、電荷注入阻止層には伝導性を制御する原子を光導電層に比べ比較的多く含有させる。
【０１５７】
該層に含有される伝導性を制御する原子は、該層中に万偏なく均一に分布されても良いし、あるいは層厚方向には万偏なく含有されてはいるが、不均一に分布する状態で含有している部分があってもよい。分布濃度が不均一な場合には、支持体側に多く分布するように含有させるのが好適である。
【０１５８】
しかしながら、いずれの場合にも支持体の表面と平行面内方向においては、均一な分布で万偏なく含有されることが面内方向における特性の均一化をはかる点からも必要である。
【０１５９】
電荷注入阻止層に含有される伝導性を制御する原子としては、半導体分野における、いわゆる不純物を挙げることができ、ｐ型伝導特性を与える周期律表第族原子またはｎ型伝導特性を与える周期律表第５族原子を用いることができる。
【０１６０】
第３族原子としては、具体的には、Ｂ（ほう素），Ａｌ（アルミニウム），Ｇａ（ガリウム），Ｉｎ（インジウム），Ｔａ（タリウム）等があり、特にＢ，Ａｌ，Ｇａが好適である。第５族原子としては、具体的にはＰ（リン），Ａｓ（砒素），Ｓｂ（アンチモン），Ｂｉ（ビスマス）等があり、特にＰ，Ａｓが好適である。
【０１６１】
本実施の形態において電荷注入阻止層中に含有される伝導性を制御する原子の含有量としては、本実施の形態の目的が効果的に達成できるように所望にしたがって適宜決定されるが、好ましくは10〜1 ×104 原子ｐｐｍ、より好適には50〜5 ×103 原子ｐｐｍ、最適には1 ×102 〜1 ×103 原子ｐｐｍとされるのが望ましい。
【０１６２】
さらに、電荷注入阻止層には、炭素原子、窒素原子及び酸素原子の少なくとも一種を含有させることによって、該電荷注入阻止層に直接接触して設けられる他の層との間の密着性の向上をよりいっそう図ることができる。
【０１６３】
該層に含有される炭素原子または窒素原子または酸素原子は該層中に万偏なく均一に分布されても良いし、あるいは層厚方向には万偏なく含有されてはいるが、不均一に分布する状態で含有している部分があってもよい。しかしながら、いずれの場合にも支持体の表面と平行面内方向においては、均一な分布で万偏なく含有されることが面内方向における特性の均一化を図る点からも必要である。
【０１６４】
本実施の形態における電荷注入阻止層の全層領域に含有される炭素原子及び／または窒素原子および／または酸素原子の含有量は、本実施の形態の目的が効果的に達成されるように適宜決定されるが、一種の場合はその量として、二種以上の場合はその総和として、好ましくは1 ×10-3〜50原子％、より好適には5 ×10-3〜30原子％、最適には1 ×10-2〜10原子％とされるのが望ましい。
【０１６５】
また、本実施の形態における電荷注入阻止層に含有される水素原子および／またはハロゲン原子は層内に存在する未結合手を補償し膜質の向上に効果を奏する。電荷注入阻止層中の水素原子またはハロゲン原子あるいは水素原子とハロゲン原子の和の含有量は、好適には1 〜50原子％、より好適には5 〜40原子％、最適には10〜30原子％とするのが望ましい。
【０１６６】
本実施の形態において、電荷注入阻止層の層厚は所望の電子写真特性が得られること、及び経済的効果等の点から好ましくは0.1 〜5 μｍ、より好ましくは0.3 〜4 μｍ、最適には0.5 〜3 μｍとされるのが望ましい。
【０１６７】
本実施の形態において電荷注入阻止層を形成するには、前述の光導電層を形成する方法と同様の真空堆積法が採用される。
【０１６８】
本実施の形態の目的を達成し得る特性を有する電荷注入阻止層1105を形成するには、光導電層1103と同様に、Ｓｉ供給用のガスと希釈ガスとの混合比、反応容器内のガス圧、放電電力ならびに支持体1101の温度を適宜設定することが必要である。
【０１６９】
希釈ガスであるＨ2 および／またはＨｅの流量は、層設計にしたがって適宜最適範囲が選択されるが、Ｓｉ供給用ガスに対しＨ2 および／またはＨｅを、通常の場合1 〜20倍、好ましくは3 〜15倍、最適には5 〜10倍の範囲に制御することが望ましい。
【０１７０】
反応容器内のガス圧も同様に層設計にしたがって適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合1 ×10-4〜10Ｔｏｒｒ、好ましくは5 ×10-4〜5 Ｔｏｒｒ、最適には1 ×10-3〜1 Ｔｏｒｒとするのが好ましい。
【０１７１】
放電電力もまた同様に層設計にしたがって適宜最適範囲が選択されるが、Ｓｉ供給用のガスの流量に対する放電電力を、通常の場合1 〜7 倍、好ましくは2 〜6 倍、最適には3 〜5 倍の範囲に設定することが望ましい。
【０１７２】
さらに、支持体1101の温度は、層設計にしたがって適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合、好ましくは200 〜350 ℃、より好ましくは230 〜330 ℃、最適には250 〜300 ℃とするのが望ましい。
【０１７３】
本実施の形態においては、電荷注入阻止層を形成するための希釈ガスの混合比、ガス圧、放電電力、支持体温度の望ましい数値範囲として前記した範囲が挙げられるが、これらの層作成ファクターは通常は独立的に別々に決められるものではなく、所望の特性を有する表面層を形成すべく相互的且つ有機的関連性に基づいて各層作成ファクターの最適値を決めるのが望ましい。
【０１７４】
このほかに、本実施の形態の画像形成装置用感光体においては、感光層1102の前記支持体1101側に、少なくともアルミニウム原子、シリコン原子、水素原子または／及びハロゲン原子が層厚方向に不均一な分布状態で含有する層領域を有することが望ましい。
【０１７５】
また、本実施の形態の画像形成装置用感光体に於いては、支持体1101と光導電層1103あるいは電荷注入阻止層1105との間の密着性の一層の向上を図る目的で、例えば、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＳｉＯ2 、ＳｉＯ、あるいはシリコン原子を母体とし、水素原子及び／またはハロゲン原子と、炭素原子及び／または酸素原子及び／または窒素原子とを含む非晶質材料等で構成される密着層を設けても良い。更に、前述のごとく、支持体からの反射光による干渉模様の発生を防止するための光吸収層を設けても良い。
【０１７６】
次に、感光層を形成するための装置および膜形成方法について詳述する。
【０１７７】
図７は電源周波数としてＲＦ帯を用いた高周波プラズマＣＶＤ法（以後「ＲＦ−ＰＣＶＤ」と略記する）による画像形成装置用感光体の製造装置の一例を示す模式的な構成図である。図７に示す製造装置の構成は以下の通りである。
【０１７８】
この装置は大別すると、堆積装置（2100）、原料ガスの供給装置（2200）、反応容器（2111）内を減圧に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（2100）中の反応容器（2111）内には円筒状支持体（2112）、支持体加熱用ヒーター（2113）、原料ガス導入管（2114）が設置され、更に高周波マッチングボックス（2115）が接続されている。
【０１７９】
原料ガス供給装置（2200）は、ＳｉＨ4 、ＧｅＨ4 、Ｈ2 、ＣＨ4 、Ｂ2 Ｈ6 、ＰＨ3 等の原料ガスのボンベ（2221〜2226）とバルブ（2231〜2236,2241 〜2246,2251 〜2256）およびマスフローコントローラー（2211〜2216）から構成され、各原料ガスのボンベはバルブ（2260）を介して反応容器（2111）内のガス導入管（2114）に接続されている。
【０１８０】
この装置を用いた堆積膜の形成は例えば以下のように行なうことができる。
【０１８１】
まず、反応容器（2111）内に円筒状支持体（2112）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（2111）内を排気する。続いて、支持体加熱用ヒーター（2113）により円筒状支持体（2112）の温度を200 ℃乃至350 の所定の温度に制御する。
【０１８２】
堆積膜形成用の原料ガスを反応容器（2111）に流入させるには、ガスボンベのバルブ（2231〜2237）、反応容器のリークバルブ（2117）が閉じられていることを確認し、叉、流入バルブ（2241〜2246）、流出バルブ（2251〜2256）、補助バルブ（2260）が開かれていることを確認して、まずメインバルブ（2118）を開いて反応容器（2111）およびガス配管内（2116）を排気する。
【０１８３】
次に真空計（2119）の読みが約5 ×10-6Ｔｏｒｒになった時点で補助バルブ（2260）、流出バルブ（2251〜2256）を閉じる。
【０１８４】
その後、ガスボンベ（2221〜2226）より各ガスをバルブ（2231〜2236）を開いて導入し、圧力調整器（2261〜2266）により各ガス圧を2 Ｋｇ／ｃｍ2 に調整する。次に、流入バルブ（2241〜2246）を徐々に開けて、各ガスをマスフローコントローラー（2211〜2216）内に導入する。
【０１８５】
以上のようにして成膜の準備が完了した後以下の手順で各層の形成を行う。
【０１８６】
円筒状支持体（2112）が所定の温度になったところで流出バルブ（2251〜2256）のうちの必要なものおよび補助バルブ（2260）を徐々に開き、ガスボンベ（2221〜2226）から所定のガスをガス導入管（2114）を介して反応容器（2111）内に導入する。次にマスフローコントローラー（2211〜2216）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。
【０１８７】
その際、反応容器（2111）内の圧力が1 Ｔｏｒｒ以下の所定の圧力になるように真空計（2119）を見ながらメインバルブ（2118）の開口を調整する。内圧が安定したところで、周波数13.56 ＭＨｚのＲＦ電源（不図示）を所望の電力に設定して、高周波マッチングボックス（2115）を通じて反応容器（2111）内にＲＦ電力を導入し、グロー放電を生起させる。
【０１８８】
この放電エネルギーによって反応容器内に導入された原料ガスが分解され、円筒状支持体（2112）上に所定のシリコンを主成分とする堆積膜が形成されるところとなる。所望の膜厚の形成が行われた後、ＲＦ電力の供給を止め、流出バルブを閉じて反応容器へのガスの流入を止め、堆積膜の形成を終える。
【０１８９】
同様の操作を複数回繰り返すことによって、所望の多層構造の感光層が形成される。
【０１９０】
それぞれの層を形成する際には必要なガス以外の流出バルブはすべて閉じられていることは言うまでもなく、また、それぞれのガスが反応容器（2111）内、流出バルブ（2251〜2256）から反応容器（2111）に至る配管内に残留することを避けるために、流出バルブ（2251〜2256）を閉じ、補助バルブ（2260）を開き、さらにメインバルブ（2118）を全開にして系内を一旦高真空に排気する操作を必要に応じて行う。
【０１９１】
また、膜形成の均一化を図るために、層形成を行なっている間は、支持体（2112）を駆動装置（不図示）によって所定の速度で回転させることも有効である。さらに、上述のガス種およびバルブ操作は各々の層の作成条件にしたがって変更が加えられることは言うまでもない。
【０１９２】
次に、電源にＶＨＦ帯の周波数を用いた高周波プラズマＣＶＤ（以後「ＶＨＦ−ＰＣＶＤ」と略記する）法によって形成される画像形成装置用感光体の製造方法について説明する。
【０１９３】
図７に示した製造装置におけるＲＦ−ＰＣＶＤ法による堆積装置(2100)を図８に示す堆積装置(3100)に交換して原料ガス供給装置(2200)と接続することにより、ＶＨＦ−ＰＣＶＤ法による以下の構成の画像形成装置用感光体製造装置を得ることができる。
【０１９４】
この装置は大別すると、真空気密化構造を成した減圧にし得る反応容器(3111)、原料ガスの供給装置(2200)、および反応容器内を減圧にするための排気装置（不図示）から構成されている。反応容器(3111)内には円筒状支持体（3112）、支持体加熱用ヒーター（3113）、原料ガス導入管（3114）、電極が設置され、電極には更に高周波マッチングボックス（3120）が接続されている。また、反応容器(3111)内は排気管(3121)を通じて不図示の拡散ポンプに接続されている。
【０１９５】
原料ガス供給装置（2200）は、ＳｉＨ4 、ＧｅＨ4 、Ｈ2 、ＣＨ4 、Ｂ2 Ｈ6 、ＰＨ3 等の原料ガスのボンベ（2221〜2226）とバルブ（2231〜2236,2241 〜2246,2251 〜2256）およびマスフローコントローラー（2211〜2216）から構成され、各原料ガスのボンベはバルブ（2260）を介して反応容器（3111）内のガス導入管（3114）に接続されている。また、円筒状支持体(3115)によって取り囲まれた空間(3130)が放電空間を形成している。
【０１９６】
ＶＨＦ−ＰＣＶＤ法によるこの装置での堆積膜の形成は、以下のように行なうことができる。
【０１９７】
まず、反応容器（3111）内に円筒状支持体（3115）を設置し、駆動装置（3120）によって支持体（3115）を回転し、不図示の排気装置（例えば真空ポンプ）により反応容器（3111）内を排気管(3121)を介して排気し、反応容器(3111)内の圧力を1 ×10-7Ｔｏｒｒ以下に調整する。続いて、支持体加熱用ヒーター（3116）により円筒状支持体（3115）の温度を200 ℃乃至350 ℃の所定の温度に加熱保持する。
【０１９８】
堆積膜形成用の原料ガスを反応容器(3111)に流入させるには、ガスボンベのバルブ(2231 〜2236) 、反応容器のリークバルブ( 不図示) が閉じられていることを確認し、叉、流入バルブ(2241 〜2246) 、流出バルブ(2251 〜2256) 、補助バルブ(2260)が開かれていることを確認して、まずメインバルブ( 不図示) を開いて反応容器(3111)およびガス配管(3122)内を排気する。
【０１９９】
次に真空計( 不図示) の読みが約5 ×10-6Ｔｏｒｒになった時点で補助バルブ(2260)、流出バルブ(2251 〜2256) を閉じる。
【０２００】
その後、ガスボンベ(2221 〜2226) より各ガスをバルブ(2231 〜2236) を開いて導入し、圧力調整器(2261 〜2266) より各ガス圧を2 Ｋｇ／ｃｍ2 に調整する。次に、流入バルブ(2241 〜2246) を徐々に開けて、各ガスをマスフローコントローラー(2211 〜2216) 内に導入する。
【０２０１】
以上のようにして成膜の準備が完了した後、以下のようにして円筒状支持体（3115）上に各層の形成を行う。
【０２０２】
円筒状支持体(3115)が所定の温度になったところで流出バルブ(2251 〜2256) のうちの必要なものおよび補助バルブ(2260)を徐々に開き、ガスボンベ(2221 〜2226) から所定のガスをガス導入管(3117)を介して反応容器(3111)内の放電空間(3130)に導入する。次にマスフローコントローラー(2211 〜2216) 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、放電空間(3130)内の圧力が1 Ｔｏｒｒ以下の所定の圧力になるように真空計( 不図示) を見ながらメインバルブ( 不図示) の開口を調整する。
【０２０３】
圧力が安定したところで、周波数500 ＭＨｚのＶＨＦ電源（不図示）を所望の電力に設定して、マッチングボックス（3120）を通じて放電空間（3130）にＶＨＦ電力を導入し、グロー放電を生起させる。かくして支持体(3115)により取り囲まれた放電空間(3130)において、導入された原料ガスは、放電エネルギーにより励起されて解離し、円筒状支持体(3115)上に所定の堆積膜が形成される。この時、層形成の均一化を図るため支持体回転用モーター(3120)によって、所望の回転速度で回転させる。
【０２０４】
所望の膜厚の形成が行われた後、ＶＨＦ電力の供給を止め、流出バルブを閉じて反応容器へのガスの流入を止め、堆積膜の形成を終える。
【０２０５】
同様の操作を複数回繰り返すことによって、所望の多層構造の感光層が形成される。
【０２０６】
それぞれの層を形成する際には必要なガス以外の流出バルブはすべて閉じられていることは言うまでもなく、また、それぞれのガスが反応容器(3111)内、流出バルブ(2251 〜2256) から反応容器(3111)に至る配管内に残留することを避けるために、流出バルブ(2251 〜2256) を閉じ、補助バルブ(2260)を開き、さらにメインバルブ( 不図示) を全開にして系内を一旦高真空に排気する操作を必要に応じて行う。
【０２０７】
上述のガス種およびバルブ操作は各々の層の作成条件にしたがって変更が加えられることは言うまでもない。
【０２０８】
いずれの方法においても、堆積膜形成時の支持体温度は、特に200 ℃以上350 ℃以下、好ましくは230 ℃以上330 ℃以下、より好ましくは250 ℃以上300 ℃以下が好ましい。
【０２０９】
支持体の加熱方法は、真空仕様である発熱体であればよく、より具体的にはシース状ヒーターの巻き付けヒーター、板状ヒーター、セラミックヒーター等の電気抵抗発熱体、ハロゲンランプ、赤外線ランプ等の熱放射ランプ発熱体、液体、気体等を温媒とし熱交換手段による発熱体等が挙げられる。加熱手段の表面材質は、ステンレス、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属類、セラミックス、耐熱性高分子樹脂等を使用することができる。
【０２１０】
それ以外にも、反応容器以外に加熱専用の容器を設け、加熱した後、反応容器内に真空中で支持体を搬送する等の方法が用いられる。
【０２１１】
また、特にＶＨＦ−ＰＣＶＤ法において、放電空間の圧力として、好ましくは1 ｍＴｏｒｒ以上500 ｍＴｏｒｒ以下、より好ましくは3 ｍＴｏｒｒ以上300 ｍＴｏｒｒ以下、最も好ましくは5 ｍＴｏｒｒ以上100 ｍＴｏｒｒ以下に設定することが望ましい。
【０２１２】
ＶＨＦ−ＰＣＶＤ法において放電空間に設けられる電極の大きさ及び形状は、放電を乱さないならばいずれのものでも良いが、実用上は直径1 ｍｍ以上10ｃｍ以下の円筒状が好ましい。この時、電極の長さも、支持体に電界が均一にかかる長さであれば任意に設定できる。
【０２１３】
電極の材質としては、表面が導電性となるものならばいずれのものでも良く、例えば、ステンレス, Ａｌ, Ｃｒ, Ｍｏ, Ａｕ, Ｉｎ, Ｎｂ, Ｔｅ, Ｖ, Ｔｉ, Ｐｔ, Ｐｂ, Ｆｅ等の金属、これらの合金または表面を導電処理したガラス、セラミック、プラスチック等が通常使用される。
【０２１４】
以上述べてきた手段及び作用を単独、組み合わせで用いる事により、優れた効果を引き出す事が可能である。
【０２１５】
そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、電位形状を測定することを可能にし、電位センサの検出部と感光体表面との距離が10μであるとき、1 画素分の電位形状が、1/e2半値幅で50μ以下、深さ100v以上であり、現像剤の帯電量が5~10μＣ /ｇであることであることにより、十分な濃度を確保しつつ、カブリがなく、高密度ドットで形成される画像情報を忠実に再現する高画質な電子写真装置を得ることが可能となり、また、測定された電位形状に応じて、現像工程における現像剤の帯電量を制御することにより、十分な濃度を確保しつつ、カブリがなく、高密度ドットで形成される画像情報を忠実に再現する高画質で、トータル性能に優れた電子写真方法および電子写真装置を提供することが可能になるといった結論に至った。
【０２１６】
次に現像剤の帯電量の制御方法について述べる。
まず、代表的な現像手段である磁性1 成分現像について簡単に説明する。
【０２１７】
図９において、現像スリーブ1901の略右半周面は現像剤（以下、必要に応じてトナーと称す）容器1902内のトナー溜りに常時接触していて、その現像スリー部面近傍のトナーが現像スリーブ面の磁性トナー層が規制部材としてのドクターブレード1904の位置を通過する過程で各部略均一厚さの薄層磁性トナーT1として整層化される。
【０２１８】
磁性トナーの帯電は主として現像スリーブ1901の回転に伴うスリーブ面とその近傍のトナー溜りの磁性トナーとの摩擦接触によりなされ、現像スリーブ1901上の上記磁性トナー薄層面は現像スリーブの回転に伴い潜像保持体1905側へ回転し、潜像保持体1905と現像スリーブ1901の最接近部である現像領域部A を通過する。
【０２１９】
この通過過程で現像スリーブ1901面側の磁性トナー薄層の磁性トナーが潜像保持体1905と現像スリーブ1901間に印加した、直流と交流を重畳した電界により飛翔し、現像領域部A の潜像保持体1905面と現像スリーブ1901面との間（間隙α）を往復運動する。最終的には現像スリーブ1901側の磁性トナーが潜像保持体1905面の表面の電位パターンに応じて選択的に移行付着してトナー像T2が順次形成される。
【０２２０】
現像領域部A を通過して、磁性トナーが選択的に消費された現像スリーブ面はホッパ1902のトナー溜りへ再回転することにより磁性トナーの再供給を受け、現像領域部A へ現像スリーブ1901の磁性トナー薄層T1面が移送され、繰り返し現像工程が行われる。
【０２２１】
ドクターブレード1904は、スリーブと一定の間隙をおいて配置される金属ブレード、磁性ブレードが用いられる。
【０２２２】
トナー薄層化規制部材としてドクターブレードの代りに、金属、樹脂、セラミックなどを用いた剛体ローラーやスリーブを用いてもよく、内部に磁気発生手段を入れてもよい。
また、磁性1 成分現像法、非磁性1 成分現像法においては、ドクターブレードとしてスリーブ表面に弾性力で当接する弾性ブレードが用いられる。トナー薄層化規制部材としてドクターブレードの代りに弾性体ローラーを用いてもよい。
【０２２３】
弾性ブレード、弾性ローラーとしては、シリコーンゴム、ウレタンゴム、NBR の如きゴム弾性体、ポリエチレンテレフタレートの如き合成樹脂弾性体、ステンレス、鋼の如き金属弾性体が使用できる。また、それらの複合体であっても使用できる。好ましくはゴム弾性体が良い。
【０２２４】
また、弾性ブレード、弾性ローラーの材質は、トナー担持体上のトナーの帯電に大きく関与する。そのため、弾性体中に、有機物、無機物を添加してもよく、溶融混合させてもよいし、分散させてもよい。たとえば、金属酸化物、金属粉、セラミックス、炭素同素体、ウィスカー、無機繊維、染料、顔料、界面活性剤などがある。
【０２２５】
更に、ゴム、合成樹脂、金属弾性体に、トナーの帯電性をコントロールする目的で、樹脂、ゴム、金属酸化物、金属などの物質をスリーブ当接部分にあたるように付けたものを用いてもよい。弾性体、トナー担持体に耐久性が要求される場合には、金属弾性体に樹脂、ゴムをスリーブ当接部にあたるように貼り合わせるものが好ましい。
【０２２６】
トナーが負帯電性である場合には、ウレタンゴム、ウレタン樹脂、ポリアミド、ナイロンや正極性に帯電しやすいものが好ましい。トナーが正帯電性である場合には、ウレタンゴム、ウレタン樹脂、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂（例えばテフロン樹脂）、ポリイミド樹脂や負極性に帯電しやすいものが好ましい。
【０２２７】
スリーブ当接部分が樹脂、ゴム等の成型体の場合は、トナーの帯電性を調整するためにその中に、シリカ、アルミナ、チタニア、酸化錫、ジルコニア、酸化亜鉛等の金属酸化物、カーボンブラック、一般にトナーに用いられる荷電制御剤等を含有させることも好ましい。
【０２２８】
弾性ブレードの上辺部側である基部は現像剤容器側に固定保持され、下辺部側をブレードの弾性にこうして現像スリーブの順方向あるいは逆方向にたわめ状態にしてブレード内面側（逆方向の場合には外面側）をスリーブ表面に適度の弾性押圧をもって当接させる。
【０２２９】
画像形成装置の例を図１０に示す。この様な装置によると、環境の変動に対しても安定して薄い緻密なトナー層が得られる。その理由は必ずしも明確ではないが、通常用いられる金属製のブレードをスリーブからある間隙を隔てて取り付けた装置と比較してトナー粒子が弾性ブレードによってスリーブ表面と強制的に摩擦されるため、トナーの環境変化による挙動の変化に関係なく常に同じ状態で帯電が行われるためと推測される。
【０２３０】
その一方で、帯電が過剰になり易く、スリーブ、ブレード上のトナーが融着しやすいが、流動性に優れ摩擦帯電性が安定しているトナーを用いることで、解決できる。
【０２３１】
磁性1 成分現像法の場合、ブレードとスリーブとの当接方法は、スリーブ母線方向の線圧として、、0.1kg/m 以上、好ましくは、0.3 〜25kg/m、更に好ましくは、0.51〜2kg/m が有効である。当接圧力が0.1kg/m より小さい場合、トナーの均一塗布が困難となり、トナーの帯電量分布がブロードになりカブリや飛散の原因となる。また、当接圧力が25kg/mを超えると現像剤に大きな圧力がかかり、現像剤が劣化するため、現像剤の凝集が発生するなど好ましくない。また、現像剤担持体を駆動させるために大きなトルクを要するため好ましくない。
潜像保持体とトナー担持体との間隙αは、例えば、50〜500 μm に設定され、ドクターブレードとして、磁性ブレードを用いる場合には、磁性ブレードとトナー担持体との間隙は、50〜400 μm に設定されることが好ましい。
【０２３２】
トナー担持体上の磁性トナー層の層厚は、潜像保持体とトナー担持体との間隙αよりも薄い事がもっとも好ましいが、場合により磁性トナー層を構成する磁性トナーの多数の穂のうち、一部は潜像保持体に接する程度の磁性トナー層の層厚を規制してもよい。
【０２３３】
また、スリーブは潜像保持体に対し、100 〜200%の周速で回転される。交番バイアス電圧は、ピークトゥピークで0.1kV 上、好ましくは、0.2 〜3.0kV 、更に好ましくは0.3 〜2.0kV で用いるのが良い。交番バイアス周波数は、1.0 〜5.0kHz好ましくは1.0 〜3.0kHz、更に好ましくは1.5 〜3.0kHzで用いられる。交番バイアス波形は、矩形波、サイン波、のこぎり波、三角波等の波形が適用できる。また、正、逆の電圧、時間の異なる非対称交流バイアスも利用できる。また、直流バイアスを重畳するのも好ましい。
【０２３４】
スリーブは、金属、セラミックスなどの材質のものが用いられるが、アルミニウム、SUS などが、トナーへの帯電性から好ましい。スリーブは引き抜き或いは切削したままでも用いられることができるが、トナーの搬送性、摩擦帯電付与性を制御するため、研磨したり周方向或いは長手方向に荒しを入れたり、ブラスト処理を施したり、コーティングなどが行われる。
【０２３５】
また、現像スリーブとしてはスリーブ表面に導電性微粒子を含有する被覆層が形成されているものも好ましい。導電性微粒子としてはカーボン微粒子、またカーボン微粒子と結晶性グラファイト、または結晶性グラファイトが好ましい。
【０２３６】
結晶性グラファイトは、大別すると天然黒鉛と人造黒鉛に分けられる。人造黒鉛は、ピッチコークスをタールピッチ等により固めて1200度位で一度熟成してから黒鉛化炉にいれ、2300度くらいの高温で処理することにより、炭素の結晶が成長して黒鉛に変化する。天然黒鉛は長い間天然の地熱と地下の高圧によって完全に黒鉛化したものが地中より産出するものである。
【０２３７】
これらの黒鉛は、種々の優れた性質を有していることから工業的に広い用途を持っている。黒鉛は暗灰色ないし黒色の光沢のある非常に柔らかい滑性のある結晶鉱物で、鉛筆等に利用されその他耐熱性、科学的安定性があるため潤滑剤、耐火性材料、電気材料とうに固体や塗料の形で利用されている。結晶構造は六方晶とその他菱面晶系に属するものがあり、完全な層状構造を有している。電気的特性に関しては炭素と炭素の間に自由電子が存在し、電気の良導体となっている。なお、被覆層として用いる黒鉛は天然、人工のどちらでもよい。黒鉛の粒径は0.5 〜20μm のものが好ましい。
【０２３８】
また、被覆層を形成する高分子材料は、例えば、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、繊維素系樹脂、アクリル系樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、等の熱硬化性樹脂或いは光硬化性樹脂等を使用することができる。
【０２３９】
中でもシリコーン樹脂、フッ素樹脂のような離型性のあるもの、あるいはポリエーテルスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、スチレン系樹脂、のような機械的性質に優れたものがより好ましい。
【０２４０】
導電性のアモルファスカーボンは、一般的には「炭化水素または炭素を含む化合物を空気の供給が不十分な状態で燃焼または熱分解させてできる結晶子の集合体」と定義されている。特に電気伝導性にすぐれ、高分子材料に充填して導電性を付与したり、添加量のコントロールである程度任意の導電度を得ることができるため広く普及している。なお、導電性アモルファスカーボンの粒径は10nm〜80nmが好ましく、15nm〜40nmのものがより好ましい。
【０２４１】
以上のように現像剤の帯電量を制御する材料的な代表的手段としては、現像剤の粒径材質および現像スリーブの材質を変更することが挙げられる。
【０２４２】
一般に、現像剤の粒径を大きくすると帯電量は増加する傾向にあり、現像剤の材質としては、内添する荷電制御剤を変更することにより制御可能である。
【０２４３】
材料的な帯電制御手段は、本体の設計時に決定して使用するものであるため、該電位測定工程において、該検出部と該感光体表面との距離が10μであるとき、1 画素分の電位形状が、1/e2半値幅で50μｍ以下、深さ100v以上のものを用い、現像工程における現像剤の帯電量を5 〜10μＣ /g にすることにより、十分な濃度を確保しつつ、カブリがなく、高密度ドットで形成される画像情報を忠実に再現する高画質な電子写真装置を得ることが可能となる。
【０２４４】
一方、現像剤の帯電量を制御するプロセス条件的な代表的手段としては、現像スリーブの回転数、ドクターブレードと現像スリーブの間隙（以下、SBギャップと称す）を変更することが挙げられる。
【０２４５】
一般に、現像スリーブの回転数を速くしたり、SBギャップを狭くすると帯電量は増加する傾向にある。
【０２４６】
プロセス条件的な手段は、潜像形状の測定結果を受けて、現像剤の帯電量にフィードバックすることが可能であるため、耐久による潜像の変化がある場合にも、適正な現像剤帯電量を制御することができ、十分な濃度を確保しつつ、カブリがなく、高密度ドットで形成される画像情報を忠実に再現する高画質な電子写真方法および電子写真装置を得ることが可能となる。
【０２４７】
以下、実験例、及び、実施例により本発明の効果を具体的に説明するが、本発明はこれらの実験例、及び、実施例になんら限定されるものではない。
なお、本実験における検出分解能は、1 画素に相当するデジタル潜像を測定したときに、得られた電位信号の1/e2半値幅として評価を行った。
【０２４８】
（実験例１）
図１に示す電位分布測定装置を用い、400 〜1200dpi の走査線密度のレーザー露光装置用によるデジタル潜像の電位分布について測定した結果を図１１に示す。測定条件は、表１に示す通りである。
【０２４９】
【表１】
0003869923.tif 000002
図１１より、検出分解能は検出部の幅に強く依存しており、幅が小さくなると検出分解能が向上することがわかる。1200dpi のデジタル潜像の測定結果では、検出部の幅がレーザースポット径( ≒20μm)より小さくなると、レーザースポット径にかなり近い高分解能で電位分布を測定することが出来た。
【０２５０】
同様に、600dpi、400dpiの場合においても、それぞれのレーザースポット径より小さい径では、スポット径に近い分解能が得られている。また、検出部の幅が1 μm 電位センサを用いた場合においても、十分S/N のよい信号を得ることが出来た。
【０２５１】
一方、信号強度に関しては、図１に示す実験においては、検出部の厚さが厚くなるにつれ、信号強度も大きくなる。そこで、検出部の厚さと信号強度との相関について調べた。その結果を図１２に示す。この時の電位変化は、検出部の厚さよりも大きくなる様に、幅2mm の像露光により形成した。図１２に示すように、検出部の幅が500 μm を超えると、信号強度も弱くなる結果が得られた。即ち、幅が500 μm を超える範囲においては、検出分解能、信号強度ともに悪い結果となり、本発明による表面電位分布測定には、適さないことがわかった。
【０２５２】
（実験例２）
図１に示す電位分布測定装置を用い、相対移動速度と信号強度、及び、測定した波形の歪みの関係について実験を行った結果を図１３に示す。測定条件は、表４に示す通りである。
【０２５３】
【表２】
0003869923.tif 000003
図１３から明らかなように、相対移動速度が10(mm/sec)より遅くなると、信号強度が弱く、十分S/N のよい波形を得ることが出来なかった。また、相対移動速度が10,000(mm/sec)より速くなると、測定系に起因する時定数の影響にで、検出波形に歪みが生じるようになり、表面上の電位分布を正しく測定できなくなってしまった。
【０２５４】
（実験例３）
図１に示す電位分布測定装置を用い、測定間隔と検出分解能の関係について実験を行った結果を図１４に示す。測定条件は、表３に示す通りである。
【０２５５】
【表３】
0003869923.tif 000004
図１４を見ると、測定間隔が大きくなるとともに、検出分解能が低下しているように見える。しかし、これは実際の電位が空間的な広がりを持っているためであり、測定系の問題ではない。
【０２５６】
表面近傍の電位分布を正しく評価するためには、測定間隔は200 μｍ以下、より好ましくは100 μｍ以下であることが好ましい。
【０２５７】
電位分布の空間的な広がりの評価を行う場合においては、測定間隔は任意に設定できる。
【０２５８】
また、測定間隔を10[ μm]より小さくすると、表面電位との電位センサの間で放電が起こり、検出波形が著しく乱れ、表面電位分布を測定することが出来なかった。
【０２５９】
（実験例４）
図７に示すＲＦ−ＰＣＶＤ法による電子写真用感光体の製造装置を用い、直径108 ｍｍの鏡面加工を施したアルミニウムシリンダー上に、表４に示す条件で電荷注入阻止層、光導電層、表面層からなる感光体を作製した。
【０２６０】
【表４】
0003869923.tif 000005
この感光体の光導電層の作製時間を変えることにより、膜厚の異なった感光体を作成した。このようにして作製した感光体をキヤノン製複写機NP6060をデジタル用に改造した評価機を用いて評価を行った。
【０２６１】
この評価機には、本発明による潜像読みセンサを装備した。潜像読みセンサは図２に示したような形をしており、センサは感光体から10μｍの位置に配置した。露光光源には波長680nm の可視レーザーを用いた。暗部電位は450 Ｖに設定し、露光時の表面電位は50Ｖになるようにレーザーの光量を調整した。レーザーのスポット径は30μｍであった。
【０２６２】
潜像読みセンサを用いて、感光体上に形成した電位変化の測定を行った結果を図１５に示す。図から明らかなように、感光体の膜厚を変化することにより、潜像の深さ（Δｙ）及び潜像幅（Δｘ）を変化することができた。
【０２６３】
次に、光導電層までは上記方法で作製し、表面層のみを変え感光体を作製した。表面層の処方は以下の表５に示す。
【０２６４】
【表５】
0003869923.tif 000006
次に、上記のように本発明による潜像読みセンサを搭載したNP6060改造機を用いて、感光体上に形成した電位変化の測定を行った。結果を図１６に示す。図から明らかなように、感光体の表面層を変化することにより、潜像の深さ及び潜像幅を変化することができた。
【０２６５】
（実験例５）
実験例４で作製した光導電層膜厚２５μｍ、ａ−ＳｉＣ表面層の感光体を実験例４で用いたNP6060を改造した画像評価機に搭載し、感光体表面電位と現像器の電位差に対する画像濃度の評価を行った。このとき、現像器の現像剤の帯電量を変化させ、各帯電量に対する画像濃度の関係を調べた結果を図１７に示す。現像剤の帯電量が大きくなるに従い、画像濃度のカーブが画像濃度の濃い方向にずれていることが分かる。その結果、十分な画像濃度を得るためには、現像剤の帯電量を大きくする必要があった。
【０２６６】
（実験例６）
実験例４で作製した潜像深さの異なる感光体を用いて、感光体表面電位と現像器の電位差を350Vに固定し、潜像深さに対する画像濃度の評価を行った。結果を図１８に示す。１ショットの潜像深さが深い場合、ベタ黒画像の画像濃度が濃くなる傾向があった。さらに現像剤の帯電量が小さい場合においても、潜像深さが深い場合、十分な画像濃度が得られた。
【０２６７】
（実験例７）
実験例４で使用したNP6060を改造機を用い、1 ラインにおける潜像深さが80Ｖになる条件で、画像の評価を行った。このとき、現像器の現像剤の帯電量を変化させ、各帯電量に対するかぶり及び現像剤の飛び散りの関係を調べた。かぶりについては原紙及び白色画像の反射率（％）を測定し、その反射率差を求めた。飛び散りについては、ベタ黒部とベタ白部の境界部分に飛び散っているトナーの量を相対的に求めた。結果を図１９に示す。現像剤の帯電量が大きくなるに従い、白原稿上の画像濃度が濃くなった。また、現像剤の飛び散りに対しては有利であることがわかった。
【０２６８】
次に、実験例４で作製した潜像深が130 Ｖになる条件でのカブリ、飛び散りの関係を調べた結果を図１９の点線に示す。カブリについては1 ラインの潜像深さが８０Ｖの場合と同じ結果が得られた。また、現像剤の飛び散りに対しては現像剤の帯電量が小さい場合においても良好であった。
【０２６９】
（実験例８）
実験例４で作製した光導電層の膜厚２５μｍ、表面層ａ- ＳｉＣを持つ感光体を実験例４で使用したNP6060を改造した画像評価機に搭載し、10万枚耐久後の画像の評価を行った。このとき、現像器の現像剤の帯電量を変化させ、各帯電量に対して現像器の現像剤付着ムラを調べた。
【０２７０】
結果を図２０に示す。現像剤の帯電量が大きくなるに従い、現像器の現像スリブ上についている現像剤の付着ムラが大きくなり、その結果、画像上のムラが発生しやすくなることがわかった。
【０２７１】
（実験例９）
実験例４で作製した光導電層の膜厚２５μｍ、表面層ａ- ＳｉＣを持つ感光体を実験例４で使用したNP6060を改造した画像評価機に搭載し、現像剤の帯電量を変化させた場合における転写位置における現像剤の転写される割合（以下転写効率と記す）を測定した。
【０２７２】
結果を図２１に示す。現像剤の帯電量が大き過ぎる場合、転写効率が下がり、転写されない現像剤が多く発生した。これは、帯電量が大きくなったことにより、感光体との拘束力が大きくなり、その結果転写効率を下げたものと考えられる。また、帯電量が小さすぎる場合も転写効率が減少した。
【０２７３】
以上、実験例５から９からわかるように、現像剤の帯電量が小さくなるに従い、かぶり、現像器上の現像剤濃度ムラについては有利であるが、画像濃度、飛び散りについて不利に働くことがわかった。しかしながら、潜像の深い感光体を使用しすることにより、現像剤の帯電量が小さい場合においても、画像濃度、飛び散りについても十分満足ができ、かつ利点のかぶり、現像器上の現像剤濃度にも効果があり、転写効率についても良好であった。
【０２７４】
（実験例１０）
実験例４で作成した潜像幅のことなる感光体を用いて、解像度チャートの評価を行った。解像度チャートは1cm の幅に白黒のラインを引き、その繰り返し本数で画像の解像度を判別できるようにしたものである。図２２にベタ黒の濃度を同じになるように、潜像深さ、現像剤の帯電量を変えた場合の潜像幅と解像度の関係を示す。潜像の幅が細くなるに従い、解像度は向上した。特に現像剤の帯電量が小さい場合は潜像幅か細くなるに従い、十分な解像度が得られた。
【０２７５】
以下、現像剤の帯電量の制御方法についての実験を行い、その結果を示す。
【０２７６】
（実験例１１）
現像剤の内添剤の材料を変えることによる、現像剤の帯電量の変化の測定を行った。用いた現像剤の構成を以下の表６に示す。
【０２７７】
【表６】
0003869923.tif 000007
表６中の荷電制御剤に、制御剤Ａ：トリフェニルメタン、制御剤Ｂ：ニグロシン、制御剤Ｃ：４級アンモニウム塩を用いた。また、それぞれの構成比を１から８部の範囲で変化した。こうして作製した現像剤のうち平均粒度が７μｍのものを用いた。次に、 NP6060 を改造した画像評価機に今回作製した現像剤を使用し、テストチャート（文字占有率８％）でA4画像20枚通紙した後における、現像器上の現像剤の帯電量を測定した。なお、現像器のスリーブとカットブレードの間隔は0.25ｍｍに設定し、現像スリーブの回転速度は感光体と順方向で５００mm/sにした。
【０２７８】
結果を図２３に示す。荷電制御剤に４級アンモニウム塩を用いることにより帯電量の小さい現像剤を得ることができた。また、それぞれの荷電制御剤の内添量を変えることにより帯電量の制御を行うことができた。
【０２７９】
（実験例１２）
実験例１１で使用した現像剤のうち荷電制御剤に４級アンモニウム塩を２部にしたものを用いて、現像剤の粒径と帯電量について測定を行った。作製した現像剤は粒度測定機により、平均粒径を求めた。次に、実験例１１と同じ方法で、現像器上の現像剤の帯電量を測定した。結果を図２４に示す。現像剤の粒径を変えることにより帯電量を変化することができた。
【０２８０】
（実験例１３）
実験例１１で作製した荷電制御剤に４級アンモニウム塩を２部、平均粒径７μｍの現像剤を用いて、現像器の構成を変えることにより、現像剤の帯電量の制御を行った。
【０２８１】
まず、現像器のスリーブとカットブレードの間隔を変化した。なお、現像スリーブの回転速度は感光体と順方向で500 ｍ/sにした。この状態で、スリーブとカットブレードの間隔を変えた。スリーブとカットブレードの間隔と現像剤の帯電量の関係を図２５に示す。スリーブとカットブレードの間隔を変えることにより、現像剤の帯電量を制御することができた。
【０２８２】
しかしながら、現像器のスリーブとカットブレードの間隔が0.05ｍｍ以下の場合現像剤の補給が十分に行われなくなり、また、0.4 ｍｍ以上の場合は補給が過剰になり過ぎるため帯電量不足や現像剤の利用効率の低下等の問題を引き起こした。そのため、スリーブとカットブレードの間隔は0.05から0.4 の間で制御することが良いと分かった。
【０２８３】
次に、現像器のスリーブとカットブレードの間隔を０. ２５ｍｍに固定し、現像スリーブの回転速度を変化した場合の現像剤の帯電量を求めた結果を図２６に示す。現像スリーブの回転速度を変化することによっても現像剤の帯電量を制御することができた。
【０２８４】
（実験例１４）
図１に示す電位形状測定装置において、図２７に示すように、シールド形状の異なる電位センサを製作し、表面電位形状の測定を行った。表７にその結果を示す。
【０２８５】
【表７】
0003869923.tif 000008
この表７に示すように、図２７（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示した３種類のシールド１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃの形状は、いずれもデジタル潜像を測定するのに十分な分解能が得られた。この結果、検出分解能はシールドの形状には依存しないことがわかる。尚、シールド１０４ａは丸型、シールド１０４ｂは楕円型、シールド１０４ｃは四角型である。
【０２８６】
これに対し、シールド無しでデジタル潜像の測定を行った場合、電位センサ１０３の側面に入力される信号が支配的となってしまう為、極めてＳ／Ｎの悪い信号しか得られず、デジタル潜像を測定することは出来なかった。
【０２８７】
（実験例１５）
図１に示す電位形状測定装置において、相対移動方向から見た電位センサの検出部の形状が、図２８（ｂ）から図２８（ｅ）に示す形状の電位センサを製作し、表面電位形状の測定を行った。表８にその結果を示す。
【０２８８】
【表８】
0003869923.tif 000009
表８に示されるように、図２８（ｂ）から図２８（ｅ）の４種類の形状では、検出分解能に大差は見られず、いずれもデジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることが出来た。
【０２８９】
次に、本発明の具体的な実施例として、以下に説明する。
【０２９０】
（実施例１）
図１６に示すＲＦ−ＰＣＶＤ法による電子写真用感光体の製造装置を用い、直径108 ｍｍの鏡面加工を施したアルミニウムシリンダー上に、表９に示す条件で電荷注入阻止層、光導電層、表面層からなる感光体を作製した。
【０２９１】
【表９】
0003869923.tif 000010
こうして作製した感光体を、キヤノン製複写機をNP6060をデジタル用に改造した複写機に搭載した。画像用露光の光源には波長680nm の可視レーザーを用い、そのスポット径は３５μm であった。この複写機には本発明の潜像センサが搭載した。このとき、現像位置での暗部電位は４５０Ｖ、画像露光が照射した場合の電位５０Ｖに設定し、潜像センサによる潜像深さは１２０Ｖ、潜像幅は４５μｍであった。
【０２９２】
次に、表６で示したように現像剤を作製した。なお、荷電制御剤にニグロシン３部を用いた。この現像剤の平均粒度は７μｍであった。なお、現像器のスリーブとカットブレードの間隔は0.3 ｍｍに設定し、現像スリーブの回転速度は感光体と順方向で450mm/s にした。テストチャート（文字占有率８％）で20枚通紙した後における、現像器上の現像剤の帯電量は８μｃ/ ｇであった。
【０２９３】
この時、かぶり、現像器上の現像剤濃度むら、現像剤の転写効率、画像濃度、飛び散りについて評価した。かぶりについては、濃度差１．１％と良好。１０万枚耐久後の現像器上の現像剤のムラなし。現像剤の転写効率は８９％、ベタ黒画像の濃度は１. ３２であった。また現像剤の飛び散りも少なく良好であった。
【０２９４】
（実施例２）
直径108 ｍｍの鏡面加工を施したアルミニウムシリンダー上に、表１０に示す条件で電荷注入阻止層、光導電層、中間層、表面層からなる負帯電用感光体を作製した。
【０２９５】
【表１０】
0003869923.tif 000011
こうして作製した感光体を、実施例１で用いた複写機で評価を行った。このとき、現像位置での暗部電位は−４２０Ｖ、画像露光が照射した場合の電位−７０Ｖに設定し、潜像センサによる潜像深さは１１０Ｖ、潜像幅は４０μｍであった。
【０２９６】
次に、現像剤は以下の表１１のように作製したものを用いた。
【０２９７】
【表１１】
0003869923.tif 000012
この現像剤の平均粒度は９μｍであった。なお、現像器のスリーブとカットブレードの間隔は0.４５ｍｍに設定し、現像スリーブの回転速度は感光体と順方向で４２０mm/sにした。テストチャート（文字占有率８％）で20枚通紙した後における、現像器上の現像剤の帯電量は６. ５μＣ／ｇであった。
【０２９８】
この時、かぶり、現像器上の現像剤濃度むら、現像剤の転写効率、画像濃度、飛び散りについて評価した。かぶりについては、白原稿の濃度が０. ８％と良好。１０万枚耐久後の現像器上の現像剤のムラなし。現像剤の転写効率は８５％、ベタ黒画像の濃度は１．３５であった。また現像剤の飛び散りも少なく良好であった。
【０２９９】
（実施例３）
直径108 ｍｍの鏡面加工を施したアルミニウムシリンダー上に、表１２に示す条件で電荷注入阻止層、光導電層、表面層からなる感光体を作製した。
【０３００】
【表１２】
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こうして作製した感光体を、実施例１で用いた複写機で評価を行った。このとき、現像位置での暗部電位は４２０Ｖ、画像露光が照射した場合の電位７０Ｖに設定し、潜像センサによる潜像深さは１５０Ｖ、潜像幅は４０μｍであった。
【０３０１】
次に、表６に示したように現像剤を作製した。なお、荷電制御剤に4 級アンモニウム塩３部を用いた。
【０３０２】
この現像剤の平均粒度は５μｍであった。現像スリーブの回転速度は感光体と順方向に400mm/s にした。なお、現像器のスリーブとカットブレードの間隔が０. ３５ｍｍのときテストチャート（文字占有率８％）で20枚通紙した後における、現像器上の現像剤の帯電量は６μＣ／ｇであった。
この時、かぶり、現像器上の現像剤濃度むら、現像剤の転写効率、画像濃度、飛び散りについて良好な結果が得られた。
【０３０３】
（実施例４）
実施例１で用いた評価装置を用い、現像器のスリーブとカットブレードの間隔は潜像読みセンサの結果から適切な現像剤の帯電量が得られるように可変できるようにした。現像スリーブの回転速度は感光体と順方向で500mm/s にした。
【０３０４】
この時、かぶり、現像器上の現像剤濃度むら、現像剤の転写効率、画像濃度、飛び散りについて良好になる条件を合わせることができ、１０万枚耐久後においても均一な画像が得られた。
【０３０５】
次に、現像器のスリーブとカットブレードの間隔は０. ４ｍｍと固定し、現像スリーブの回転速度は潜像読みセンサの結果から適切な現像剤の帯電量が得られるように可変できるようにした。
【０３０６】
この時、かぶり、現像器上の現像剤濃度むら、現像剤の転写効率、画像濃度、飛び散りについて良好になる条件を合わせることができ、１０万枚耐久後においても均一な画像が得られた。
【０３０７】
【発明の効果】
以上のように説明された本発明によると、電位センサにより感光体表面の静電潜像の電位状態を高い分解能で求めることが出来る。
【０３０８】
また、本発明を適用した電位センサの検知部により、信号強度をある程度保つことが出来、非常にS/N の良い信号を得ることが可能となり、これまでは、測定が極めて難しいとされていたデジタル潜像を測定し、感光体表面に形成された静電潜像の電位形状を正確に評価することが可能となる。
【０３０９】
また、電位状態が正確に求められた感光体表面の静電潜像に対応させて、帯電手段、潜像形成手段、現像手段を制御することにより、高画質な画像を形成することが可能となる。
【０３１０】
静電潜像の電位に対して現像手段における現像剤の帯電量を制御することにより、所定分量の現像剤を感光体表面に付着させることができ、高画質な画像を形成することが可能となる。
【０３１１】
電位センサの検出部と感光体表面との距離が10μであるとき、1 画素分の電位形状が、1/e2半値幅で50μ以下、深さ100v以上であり、現像手段における現像剤の帯電量が5 から10μＣ /ｇと設定することにより、十分な濃度を確保しつつ、カブリがなく、高密度ドットで形成される高画質な画像を忠実に再現する電子写真方法及び電子写真装置を得ることが可能となる。
【０３１２】
また、現像剤の帯電量を低下させることが可能となり、低湿環境における現像剤の過剰帯電が発生しにくく、現像スリーブへの現像剤の付着むらの発生を防止して高画質な画像が形成可能となる。
【０３１３】
また、現像剤の帯電量を低下させることが可能となり、感光体としてa-Siのような誘電率の高い材料を用いた場合にも鏡映力による付着力が低く抑えられるため、感光体からの離型性が良く、転写工程における現像剤の転写効率が向上し、トナー消費量の低減、残留トナー量の低減、クリーナー手段への負荷軽減が推進される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施の形態の電位形状測定装置の構成の一例を表す模式図。
【図２】図２は図１の一部の拡大図で、実施の形態の電位形状測定装置用電位センサの構成の一例を表す模式図。
【図３】図３は感光体の表面層の変化による潜像形成状態を示す図。
【図４】図４は感光体の表面層の変化による潜像形成状態を示す図。
【図５】図５は実施の形態の電子写真装置の一例を示す模式的構成図。
【図６】図６は実施の形態の感光体の層構成例を説明するための模式的層構成図。
【図７】図７は実施の形態の感光体の光受容層を形成するための装置の一例で、RF帯の高周波を用いたグロー放電法による感光体の製造装置を説明するための模式的説明図。
【図８】図８は実施の形態の感光体の光受容層を形成するための装置の一例で、VHF 帯の高周波を用いたグロー放電法による感光体の製造装置を説明するための模式的説明図。
【図９】図９は実施の形態の一成分現像方法における現像器の一例を示す模式的構成図。
【図１０】図１０は実施の形態の一成分現像方法における現像器の一例を示す模式的構成図。
【図１１】図１１は実施の形態の電位形状測定装置用電位センサの検出部の幅と検出分解能の関係を表わす図。
【図１２】図１２は実施の形態の電位形状測定装置用電位センサの検出部の幅と信号強度の関係を表わす図。
【図１３】図１３は実施の形態の電位形状測定方法おける、被測定表面と電位センサの相対移動速度と信号強度、及び、検出波形の歪みの関係を表す図。
【図１４】図１４は実施の形態の電位形状測定方法おける、測定間隔と検出波形の歪みの関係を表す図。
【図１５】図１５は実施の形態における潜像センサにより得たれた潜像波形の潜像深さ、潜像幅を説明するための図。
【図１６】図１６は感光体の表面層の変化による潜像形成状態を示す図。
【図１７】図１７は感光体の表面電位と現像バイアスの差に対する画像の濃度の変化を表す図。
【図１８】図１８は実施の形態における潜像センサにより１ラインの潜像を測定した時の潜像の深さに対し、その時のベタ黒画像の濃度の変化を表す図。
【図１９】図１９は現像剤の帯電量に対するカブリ及び飛び散り量をあらわす図。
【図２０】図２０は現像剤の帯電量を変えた場合の現像剤の付着ムラを示す図。
【図２１】図２１は現像剤の帯電量に対する転写効率の変化を表わす図。
【図２２】図２２は実施の形態における潜像センサにより１ラインの潜像を測定した時の潜像の幅に対し、現像剤の帯電量を変化し、その時の解像度を表す図。
【図２３】図２３は荷電制御剤の含有量を変えた場合の現像剤の帯電量の変化を表わす図。
【図２４】図２４は作成した現像剤の粒径に対し帯電量の変化を表わす図。
【図２５】図２５は現像器のスリーブ−カットブレード間隔を変えた場合、その時の帯電量変化を表す図。
【図２６】図２６は現像器のスリーブ速度を変えた場合の帯電量変化を表す図。
【図２７】図２７はシールドの形状の一例を示す図。
【図２８】図２８は電位センサの検出部の形状を示す図。
【符号の説明】
１０１  感光体ドラム
１０２  感光体ドラムの表面
１０３  電位センサ
１０４  シールド
１０５  導線
１０６  回路要素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
0003869923.tif 000033
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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