(57)【特許請求の範囲】
【請求項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３５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲にあることを特徴とする電子写真感光体。
【請求項２】
前記累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差が４５ｎｍ〜１８０ｎｍ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。
【請求項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。
【請求項４】
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３のいずれか１項に記載の電子写真感光体。
【請求項５】
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を具備することを特徴とする電子写真装置。
【請求項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。
【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、磁気ブラシ帯電といった帯電手段で一様に帯電させ、次いで被複写体の被複写像と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われる。
【０００３】
このようにして電子写真装置で複写を行った後には、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、マグネットブラシなどを用いたクリーニング工程によって行われるのが一般的である。
【０００４】
また、近年環境への配慮から、廃トナーの低減乃至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ようなブラシ帯電器のよう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ような現像器でクリーニング工程を兼ねるものなどがあるが、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】
しかしながら、近年印刷画像の高画質化のために、従来よりも平均粒径の小さいトナーや省エネルギーに対応した融点の低いトナーが用いられるようになり、上記のクリーニング工程だけでなく他の工程と同時に進行させるトナー除去工程においても残留トナーの除去が難しく、複写を繰り返した結果、該残留トナーが感光体表面に固着し、画像に黒点または白点の画像欠陥が発生するトナー付着という問題を生じる場合があった。
【０００６】
上記の問題を解決するための対策として、特開平９―２９７４２０号公報に開示されているように、アモルファスＳｉ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を切削あるいは回転ボールミル装置でもって予め粗しておく方法が提案され、基体表面は表面粗さ計により測定したμｍオーダーの表面粗さの値で規定されている。
【０００７】
また、特開平８―１２９２６６号公報においては、表面粗さRaの値が規定されているが、これは導電性基体の加工形状を規定するものであり、基体表面は表面粗さ計により測定したμｍオーダーの表面粗さの値で規定されている。
【０００８】
【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に伴い、単一波長を主とする光源による潜像形勢が主流になりつつある。その結果、基体を予め切削しておく前記提案の方法では、基体形状に起因し、光導電層への入射露光量に差を生じ、その結果縞模様が印刷画像上に発生してしまうという問題点があった。また、導電性基体の表面を予め粗しておく工程を新たに設けることはコスト高につながるため好ましくなかった。逆に、前記縞模様の発生しない範囲の粗さで基体を加工するとトナー付着を十分に抑制できないことが問題となった。
【０００９】
そこで、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、トナー付着防止の効果は必ずしも表面粗さ計により測定したμｍオーダーの基体表面粗さによって決まらず、むしろアモルファスＳｉ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。
【００１０】
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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
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累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差が３５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲、好ましくは４５〜１８０ｎｍの範囲であることにより、トナー付着を抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
図１２は電子写真感光体表面の研磨装置の説明図である。
【００１５】
図１２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。
【００１６】
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。
【００１７】
図１３は図１２の研磨装置のＡ−Ａ´に沿った断面図である。図１３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。
【００１８】
本発明における微視的な表面粗さとは、原子間力顕微鏡（AFM）［Quesant社製Q―Scope 250］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よ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―Scope 250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とっており好適な手法である。さらに、像に傾きが残る場合には、傾きを除去する補正（Line by line）を行う。このように、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。
【００１９】
さらに、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。
【００２０】
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ムラが生ずる。この電位ムラ、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。
【００２１】
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、さらに効果的にトナー付着の抑制ができることを見出した。
【００２２】
上記界面組成は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。
【００２３】
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）の値を指す。概要を述べるとまず、分光器の光源の分光発光強度I（O）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(O）を求める。高い精度で再現性よく測定するためには、曲率を持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。
【００２４】
界面制御の具体例を図９に示す。図９（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９（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ため、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。
【００２５】
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ムラが生ずる。この膜厚ムラ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。
【００２６】
[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ついて述べる。
【００２７】
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を上回り、縦分解能（試料面の垂直方向の分解能）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。
【００２８】
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い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。
【００２９】
感光体気体の粗さは、前記の旋盤やボールミル、あるいはディンプル処理加工といった「歯形」や「処理部材」といった「型」に依存するものであるが、堆積膜そのものの粗さには「型」はなく、単にJIS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。
【００３０】
具体的には、同一視野（１０μｍ×１０μｍ）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。
【００３１】
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。
【００３２】
なお、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、したがって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１０に示す。
【００３３】
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。
【００３４】
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ため、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の視野で表記した。
【００３５】
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。
【００３６】
【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。
【００３７】
「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。
【００３８】
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、ステンレスなど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。なお、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など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ことにより、正帯電、負帯電といった帯電極性の制御も可能となる。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など、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。
【００３９】
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などが代表的なものとして擧げられる。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。
【００４０】
さらに、特性を向上させるために下部光導電層１０５と上部光導電層１０６のように複数の層構成にしてもよい。特に、半導体レーザーのように、比較的長い波長であって且つ波長バラツキ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。
【００４１】
表面保護層１０３は、一般的にa―SiC（H, X）で形成されるが、a―C（H,X）としてもよい。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）。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
「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。
【００４５】
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ＰＣＶＤ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、原料ガス供給装置および排気装置（共に図示せず）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。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。
【００４６】
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の下部には排気管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（真空ポンプ）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。
【００４７】
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外に排気される。
【００４８】
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、など）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て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できる。
【００４９】
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などを閉じて、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。
【００５０】
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、且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。
【００５１】
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、放電エネルギーなど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できる。
【００５２】
「本発明に係わる電子写真装置」
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。なお、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などの所望のものであってよい。
【００５３】
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。
【００５４】
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われる。
【００５５】
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、さらにこのトナー画像は感光体２０４の回転と共に転写帯電器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。
【００５６】
転写終了後、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、さらに該表面の電位がゼロもしくは殆どゼロに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。
【００５７】
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。
【００５８】
透光性支持体側より露光器により露光すると共に、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、定着手段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、再利用されるためクリーニング装置は省略される。
【００５９】
【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。
【００６０】
[実験例１]
前記ａ―Ｓｉ感光体成膜装置を用いて基板形状およ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、ディンプル加工など、様々な基体表面加工を施したものを用いた。
【００６１】
上記感光体のいくつかについて、具体的には、Ｎｏ．１０４を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、左右のバランスから累積度数に特徴が現れてくる。さらに、累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差は、最表面部分の凹凸にあたり、トナー融着防止などの特性に大きく関与する部分と考えられる。
【００６２】
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×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と接触式表面粗さ計で測定した表面粗さRzおよび画像評価の結果を表１に示す。
【００６３】
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、測定長１.２５mmにおいて測定した表面粗さRzの値を指す。
【００６４】
なお、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、いくつかの評価長さで測定を行った。その結果の一部を図１１に示す。
【００６５】
この図は、基体およ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。
【００６６】
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できないため、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。
【００６７】
画像評価はキヤノン製電子写真装置ＮＰ６３５０機を用いて、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５０万枚通紙耐久を行い、定期的にベタ白、ベタ黒画像を出力し、トナー付着の評価を行った。
【００６８】
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。
【００６９】
表１の結果より、従来の表面粗さRzの値とトナー付着との間には相関は見出せなかった。反対に、累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差とトナー付着には相関が見られた。
【００７０】
【表１】
0003782680.tif 000002
【００７１】
[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。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た微視的な表面粗さRaを９ｎｍ未満で統一した。
【００７２】
Ｎｏ. ２０１〜２１２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と、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。
【００７３】
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アレイおよ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、トナー付着、クリーニング不良、およびデジタル画像の鮮鋭さの評価を行った。
【００７４】
トナー付着、クリーニング不良は定期的にベタ白、ベタ黒画像を出力し、デジタル画像の鮮鋭さは線幅６０〜５００μｍ、間隔６０〜５００μｍの範囲でパターンを形成し、その再現性の良否で判定した。
【００７５】
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。
【００７６】
表２の結果より、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３５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲にある感光体においては、トナー付着、クリーニング不良共に良好であった。
【００７７】
また、累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差が４５ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲の感光体においては、トナー付着、クリーニング不良、およびデジタル画像の鮮鋭さ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トナー付着、または画像の鮮鋭さの領域が広がった
【００７８】
【表２】
0003782680.tif 000003
【００７９】
[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１００ｎｍ〜１２０ｎｍになるように成膜条件を調整した。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
【表３】
0003782680.tif 000004
【００８５】
[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および、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, ４１４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、切削により鏡面加工を施して微視的な表面粗さRaを６ｎｍ未満で統一した。
【００８６】
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と、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。
【００８７】
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アレイおよ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、トナー付着、クリーニング不良、およびデジタル画像の鮮鋭さの評価を行った。
【００８８】
トナー付着、クリーニング不良は定期的にベタ白、ベタ黒画像を出力し、デジタル画像の鮮鋭さは線幅６０〜５００μｍ、間隔６０〜５００μｍの範囲でパターンを形成し、その再現性の良否で判定した。
【００８９】
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。
【００９０】
表４の結果より、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３５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲にある感光体においては、トナー付着、クリーニング不良ともに良好であった。
【００９１】
また、前記累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差が３５ｎｍ〜２００ｎｍ、好ましくは４５ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲の感光体においては、トナー付着、クリーニング不良、およびデジタル画像の鮮鋭さ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トナー付着、または画像の鮮鋭さの領域が広がった。
【００９２】
【表４】
0003782680.tif 000005
【００９３】
【実施例】
以下、本発明を実施例と比較例に基づき説明する。
【００９４】
前記ａ−Ｓｉ感光体成膜装置を用いてφ８０ｍｍの円筒状基体形状およ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の高さの累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差および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〜実施例３、参考例１、比較例１〜３）を製造した。
【００９５】
実施例１〜実施例３、参考例１、比較例１〜３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、およ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。
【００９６】
また、実施例１に用いた導電性基体の１０μｍ×１０μｍの範囲でＡＦＭにより測定した微視的な粗さの観察像を図８に、本発明の感光体表面の１０μｍ×１０μｍの範囲でＡＦＭにより測定した微視的な粗さの観察像を図６、図７に示す。
【００９７】
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、トナー付着、クリーニング不良、およびデジタル画像の鮮鋭さの評価をし、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。
【００９８】
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。
【００９９】
【表５】
0003782680.tif 000006
【０１００】
また、前記ａ―Ｓｉ感光体成膜装置を用いてφ３０ｍｍの円筒状基体形状およ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の高さの累積度数の９０％と５０％にあたる凹凸の高さの差および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。
【０１０１】
実施例４、比較例４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、およ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。
【０１０２】
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、トナー付着、クリーニング不良、およびデジタル画像の鮮鋭さのを評価し、その結果から総合評価を行った。
【０１０３】
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。
【０１０４】
【表６】
0003782680.tif 000007
【０１０５】
【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３５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲、更に好ましくは４５ｎｍ〜１８０ｎｍとすることで、クリーニング時のトナー付着、ポチ不良を防止して、良好な画像形成が可能となった。
【０１０７】
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、さらに効果的にトナー付着の抑制が可能となった。
【０１０８】
さらに、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、さらに効果的にトナー付着の抑制、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】本発明に係わる表面粗さの度数分布の一例を示す図である。
【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８】本発明に係わ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９】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１０】本発明のＡＦＭの測定範囲を説明する図である。
【図１１】本発明の表面粗さ計の測定長を説明する図である。
【図１２】電子写真感光体表面の研磨装置の説明図である。
【図１３】図１２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
１０４    阻止層
１０５    下部光導電層
１０６    上部光導電層
１０７    界面層
２０４    電子写真感光体
２０５    一次帯電器
２０６    現像器
２０６ａ    トナー
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、あるいはデジタル光）
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
【図１】
0003782680.tif 000008
【図２】
0003782680.tif 000009
【図３】
0003782680.tif 000010
【図４】
0003782680.tif 000011
【図５】
0003782680.tif 000012
【図６】
0003782680.tif 000013
【図７】
0003782680.tif 000014
【図８】
0003782680.tif 000015
【図９】
0003782680.tif 000016
【図１０】
0003782680.tif 000017
【図１１】
0003782680.tif 000018
【図１２】
0003782680.tif 000019
【図１３】
0003782680.tif 000020