JP2000047412A

JP2000047412A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000047412A
Application number: JP10218311A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Fukunaga; 秀明福永
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2000-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】負帯電用の画像形成装置を提供する。【解決手段】導電性基板２の上にａ−Ｓｉ：Ｈからなる
電荷注入阻止層３および光導電層４を順次積層して、光
導電層４の赤外線吸収スペクトルにおける波数２０００
ｃｍ^-1での強度Ｉａと、波数２１００ｃｍ^-1での強度Ｉ
ｂとを０．２２≦Ｉｂ／（Ｉａ＋Ｉｂ）≦０．３５の関
係式を満たすようにした感光体８、負電荷を付与するコ
ロナ帯電器９、光波長ピーク５２０〜８２０ｎｍの露光
器１０、現像機１２、転写器１４、クリーニング手段１
５、除電手段１６とを配設した負帯電用画像形成装置
７。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水素化アモルファス
シリコンからなる電荷注入阻止層および光導電層を備え
た電子写真感光体を負帯電にして、さらにＬＥＤヘッド
やレーザー光でもって露光するようにした負帯電型の画
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）を光導電層とした
感光体が、すでに製品化されているが、このａ−Ｓｉ感
光体は正帯電用であって、導電性基板上にグロー放電分
解法により水素化アモルファスシリコン（以下、水素化
アモルファスシリコンをａ−Ｓｉ：Ｈと略記する）から
なる電荷注入阻止層とａ−Ｓｉ：Ｈ光導電層とを順次積
層した層構成である。そして、ａ−Ｓｉ：Ｈ電荷注入阻
止層に周期律表第III ａ族元素をドーピングすることで
電子に対するポテンシャル障壁が形成され、これによ
り、導電性基板からの電子の注入を防ぎ、正帯電用の電
子写真感光体が得られる。

【０００３】他方、上記電荷注入阻止層に対し周期律表
第III ａ族元素に代えて周期律表第Ｖａ族元素をドーピ
ングすることでホールに対するポテンシャル障壁が形成
され、これにより、導電性基板からのホールの注入を防
ぐようにして、従来のＯＰＣ感光体に代わる負帯電用の
電子写真感光体が期待されているが、いまだ実用化には
至っていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者はこのように
実用化されない課題について、種々検討をおこなったと
ころ、既存の正帯電用の電子写真感光体に対し、周期律
表第III ａ族元素（以下、III ａ族元素と略記する）の
電荷注入阻止層へのドーピングを、周期律表第Ｖａ族元
素（以下、Ｖａ族元素と略記する）に代えただけである
ならば、負極性に帯電するが、正極性にも帯電すること
がわかった。

【０００５】そのため、このような電子写真感光体をプ
リンタ（画像形成装置）に搭載し、負帯電用トナーを使
用して画像形成しようとすると、トナーを紙に転写した
際に上記正帯電性に起因して、転写バイアス電圧を打ち
消し、画像特性上劣化した。

【０００６】また、上記負帯電用の電子写真感光体では
短波長可視光に対する光感度に劣り、他方、近赤外光
（長波長光）に対しても光感度が劣化する傾向にあり、
そのため光源の露光波長が制限されるという課題もあ
る。

【０００７】しかも、Ｖａ族元素をドーピングするため
に用いる代表的なガスであるホスフィン（ＰＨ₃）は毒
性が強く、低濃度であっても人体に悪影響があり、その
ため安全管理には細心の注意を払う必要があり、これに
伴ってコストが増大するという課題もある。さらにこの
ようなドーピングガスを所要どおりに高い精度でもって
使用し、これによって電子写真特性のバラツキを小さく
するには、生産管理を相当に高める必要があり、その点
でも生産コストが上昇していた。

【０００８】本発明者は上記事情に鑑みて鋭意研究に努
めた結果、ａ−Ｓｉ：Ｈ電荷注入阻止層にＶａ族元素を
ドーピングしないでも負極性に良好に帯電できるよう
に、その上に成膜するａ−Ｓｉ：Ｈ光導電層の赤外線吸
収スペクトルにおける波数２０００ｃｍ^-1での強度Ｉａ
と、波数２１００ｃｍ^-1での強度Ｉｂとの関係を規定す
ることで膜質を高め、これによって優れた負帯電性が得
られ、しかも、光感度を幅広い範囲の波長領域でもって
高めることで、さまざまな波長ピークの露光手段に適用
できることを見出した。

【０００９】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、その目的は優れた画像特性の負帯電用
の画像形成装置を提供することにある。本発明の他の目
的は、ホスフィンガスなどを使用しないことで、生産コ
ストを下げることができた画像形成装置を提供すること
にある。本発明のさらに他の目的は、短波長可視光およ
び近赤外光（長波長光）での光感度を高め、これによっ
て多様な機種に対応す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】本発明の画像形成装置
は、導電性基板上にａ−Ｓｉ：Ｈからなる電荷注入阻止
層および光導電層を順次積層した感光体と、この感光体
の表面に電荷を付与する帯電手段と、感光体の帯電領域
に対し光照射する露光手段とからなり、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、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、さらに上記光導電層に対する赤
外線吸収スペクトルにおいて波数２０００ｃｍ^-1での強
度Ｉａと、波数２１００ｃｍ^-1での強度Ｉｂとが０．２
２≦Ｉｂ／（Ｉａ＋Ｉｂ）≦０．３５の関係式を満た
し、上記露光手段の照射光の波長ピークを５２０〜８２
０ｎｍにして、感光体表面を負帯電にしたことを特徴と
する。

【００１１】

【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、
導電性基板２の上にグロー放電分解法によりａ−Ｓｉ：
Ｈからなる電荷注入阻止層３およびａ−Ｓｉ：Ｈからな
る光導電層４とを順次積層し、この光導電層４上に表面
保護層５を積層する。

【００１２】導電性基板２には銅、黄銅、ＳＵＳ、Ａ
ｌ、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。この導電性基板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ＳＵＳ、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。

【００１３】上記表面保護層５はａ−Ｓｉ、アモルファ
スシリコンカーバイド、アモルファスシリコンナイトラ
イド、アモルファスシリコンオキサイド、セレン等を、
グロー放電分解法、真空蒸着法、活性反応蒸着法、イオ
ンプレーテイング法、ＲＦ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、Ｄ
Ｃマグネトロンスパッタリング法、熱ＣＶＤ法などで成
膜形成する。また、有機材料を使用する場合には塗布な
どによって成膜形成する。

【００１４】上記電荷注入阻止層３については、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈに対し価電子制御用不純物としてのIII ａ族元素
および／またはＶａ族元素をドーピングせず、そして、
このようなノンドープであっても、光導電層４の赤外線
吸収スペクトルにおける波数２０００ｃｍ^-1での強度Ｉ
ａと、波数２１００ｃｍ^-1での強度Ｉｂとを０．２２≦
Ｉｂ／（Ｉａ＋Ｉｂ）≦０．３５の関係式を満たすよう
に設定することで、優れた負帯電能が得られた。

【００１５】すなわち、本発明においては、ノンドープ
のａ−Ｓｉ：Ｈは成膜中に形成される結合ネットワーク
の構造的欠陥に起因し、弱いｎ型を示すので、フォスフ
ィン（ＰＨ₃）ガスなどを用いてＰをドーピングしなく
とも、光導電層４の膜質を規定することで優れた負帯電
能が得られることは予想外の効果であった。

【００１６】具体的には光導電層４を成膜するに際し、
成膜速度をたとえば２．５〜７．０μｍ／時に、好適に
は４．０〜６．０μｍ／時に設定することで、Ｓｉ原子
とＨ原子との結合状態である〔ＳｉＨ結合〕と〔（Ｓｉ
Ｈ₂）_n結合〕の量比を規定できるが、それを赤外線吸
収スペクトルであらわした場合に、波数２０００ｃｍ^-1
での強度Ｉａと、波数２１００ｃｍ^-1での強度Ｉｂとの
関係を示すＩＲ比をＩｂ／（Ｉａ＋Ｉｂ）で表して、
０．２２≦ＩＲ比≦０．３５、好適には０．２５≦ＩＲ
比≦０．３４の関係式を満たすように定めると優れた負
帯電能が得られ、さらに短波長可視光から近赤外光（長
波長光）にわたって、すなわち波長ピーク５２０〜８２
０ｎｍの照射光に対し光感度が向上する。その結果、レ
ーザー光、ＬＥＤなどにおいて幅広い波長ピークをもつ
さまざまな光源をプリンタに使用することができる。

【００１７】また、電荷注入阻止層３に酸素や窒素を含
有させて、禁制帯幅を大きくし、これによって電荷注入
阻止という機能上、障壁を高くすることができ、しか
も、酸素を含有させることで基板との密着性が高められ
る点でよい。ただし、酸素のみではシランガスとの反応
して爆発を引き起こし易いので不活性な窒素も併存させ
るとよく、実際には一酸化窒素（ＮＯ）ガスなどを使用
する。

【００１８】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
周面にコロナ帯電器９と、その帯電後に光照射する露光
器１０（ＬＥＤヘッドもしくはレーザー光）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
た現像機１２と、そのトナー像を被転写材１３に転写す
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、１７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。

【００１９】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。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。

【００２０】

【実施例】純度９９．９％のＡｌからなる円筒状の基板
（外径１００ｍｍ、長手寸法３６４ｍｍ）の上に表１に
示すような成膜条件（この条件は一チェンバ内での値で
ある）でもってグロー放電分解法により電荷注入阻止層
３、光導電層４および表面保護層５を積層した。なお、
表面保護層５のガス量および成膜速度に示す→は経時的
に変化した際の最初の値と最後の値を示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】そして、ＲＦ電力を変えることでＩｂ／
（Ｉａ＋Ｉｂ）を幾とおりにも規定し、これによって表
２に示すようにさまざまな感光体（試料Ａ〜Ｊ）を作製
した。ただし、試料Ａ、Ｂは成膜上ムラが生じて実用に
供することができなかった。

【００２３】

【表２】

【００２４】つぎに各感光体を京セラ製エコシスプリン
タ（ＥＣＯＳＹＳ：ＦＳ−１７００）に搭載し、露光光
量を変えないままで、露光波長を変えて画像評価をおこ
なったところ（乾式現像：トナー平均粒径８μｍ）、表
３に示すような結果が得られた。

【００２５】

【表３】

【００２６】上記プリンタにはＬＥＤヘッドを用いて、
露光波長を幾とおりにも変えることで、○、△、
×の３とおりの基準でもって評価した。○印は黒ベ
タ、白ベタ、ハーフトーン、文字、メモリー、干渉に関
して、いずれも問題ない場合であり、△印は黒ベタが
出にくい、文字が見えにくい等の問題がある場合であ
り、×印は濃度がまったく出ない（表面電位がまった
くおちない）場合である。

【００２７】この表から明らかなとおり、本発明の試料
Ｃ〜Ｇについては、露光の波長ピークが５２０〜８２０
ｎｍという広い範囲で十分に実用に供することができ
た。しかしながら、試料Ｈ〜Ｊでは波長ピークが５２０
〜７４０ｎｍの露光でしか使用することができなかっ
た。

【００２８】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の画像形成装置に
よれば、それに搭載する電子写真感光体において、価電
子制御用不純物がドーピングされていないａ−Ｓｉ：Ｈ
電荷注入阻止層をグロー放電分解法により形成しても、
その上に設けるａ−Ｓｉ：Ｈ光導電層に対し赤外線吸収
スペクトルにおける波数２０００ｃｍ^-1での強度Ｉａ
と、波数２１００ｃｍ^-1での強度Ｉｂとを０．２２≦Ｉ
ｂ／（Ｉａ＋Ｉｂ）≦０．３５の関係式を満たすように
規定したことで、ホスフィンガスなどを使用しなくとも
負帯電による優れた画像特性が得られた。

【００２９】また、本発明においては、毒性が強く、低
濃度であっても人体に悪影響があるホスフィンガスを使
用しないので、安全管理対策が不要となり、これに伴っ
て生産コストが低減できた。しかも、このようなドーピ
ングガスを使用しないことで、精度の高いドーピング管
理も不要となり、これによって電子写真特性のバラツキ
を小さくなり、その点でも生産コストが低減できた。

【００３０】さらにまた、本発明によれば、短波長可視
光および近赤外光（長波長光）での光感度を高め、これ
によってさまざまな露光波長をもつ多様な機種に対応す
る画像形成装置が提供できた。

【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】本発明の画像形成装置の概略図である。

【符号の説明】

１、８感光体２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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性基板上に水素化アモルファスシリコ
ンからなる電荷注入阻止層および光導電層を順次積層し
た感光体と、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光照射する露光手段とから
なり、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
画像形成装置であって、前記光導電層に対する赤外線吸
収スペクトルにおいて波数２０００ｃｍ^-1での強度Ｉａ
と、波数２１００ｃｍ^-1での強度Ｉｂとが０．２２≦Ｉ
ｂ／（Ｉａ＋Ｉｂ）≦０．３５の関係式を満たし、前記
露光手段の照射光の波長ピークを５２０〜８２０ｎｍに
して、感光体表面を負帯電にしたことを特徴とする画像
形成装置。