【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光（広義の光であって、赤外線、可視光線、紫外線、Ｘ線、γ線などを意味する）のような電磁波に対して感受性のある光受容部材を用いた電子写真装置に関する。更に詳しくは、非単結晶材料で構成される光受容部材に対し接触帯電方式により帯電を行なった後、該光受容部材上にトナー像を形成し、一旦トナー像を電子写真感光体から中間転写体上に転写し、更に中間転写体からトナーを転写材転写させ画像形成を行なう電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真法としては多数の方法が知られている。一般には光導電性物質を利用し、種々の手段により光受容部材上に静電潜像を形成し、次いで該静電潜像をトナーで現像を行なってトナー像を形成し、必要に応じて紙の如き転写材にトナー像を転写した後、熱・圧力等により転写材上にトナー画像を定着して複写物又はプリントを得るものである。
【０００３】
上記光受容部材の素材としては、セレン、硫化カドミニウム、酸化亜鉛、アモルファスシリコン（以下ａ−Ｓｉと記す）等の無機材料、或は有機材料等、各種の材料が提案されている。これらのうちでもａ−Ｓｉに代表される珪素原子を主成分として含む非単結晶堆積膜、例えば水素及び／又はハロゲン（例えばフッ素、塩素等）を含む（例えば水素またはダングリングボンドを補償する）ａ−Ｓｉ等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。
【０００４】
ａ−Ｓｉに代表されるａ−Ｓｉ系光受容部材は、半導体レーザー（６００ｎｍ〜７００ｎｍ）等の波長光に高い感度を示し、しかも繰り返し使用による劣化もほとんど認められない等の優れた点を有するので、例えば高速複写機やＬＢＰ（レーザービームプリンター）等の電子写真用感光体として広く使用されている。
【０００５】
シリコン系非単結晶堆積膜の形成法としては、スパッタリング法、熱により原料ガスを分解する方法（熱ＣＶＤ法）、光により原料ガスを分解する方法（光ＣＶＤ法）、プラズマにより原料ガスを分解する方法（プラズマＣＶＤ法）等、多数の方法が知られている。中でもプラズマＣＶＤ法、即ち原料ガスを直流又は高周波、（ＲＦ，ＶＨＦ）又は、マイクロ波を利用して発生させたグロー放電等によって分解し、ガラス、石英、耐熱性合成樹脂フィルム、ステンレス、アルミニウム等の所望の基体上に堆積膜を形成する方法は、電子写真用アモルファスシリコン堆積膜の形成方法等にとどまらず、他の用途の堆積膜の形成方法を含め、現在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。
【０００６】
従来のａ−Ｓｉ系光受容部材は、暗抵抗値、光感度、光応答性等の電気的、光学的、光導電特性、及び使用環境特性の点、さらには経時安定性および耐久性の点において、各々個々には特性の向上が図られてはいるが、総合的な特性向上を図る上でさらに改良される余地が存在するのが実情である。
【０００７】
特に、近年急速にデジタル化、カラー化へのシフトが進み、電子写真装置の高画質化への要求は以前に増して高まっている。加えて、高速化、高耐久化への要求も急速に増しており、電子写真感光体においては電気的特性や光導電特性の更なる向上とともに、帯電能、感度を維持しつつあらゆる環境下で大幅に性能を延ばすことが求められている。
【０００８】
従来、フルカラー複写機においては、４つの光受容部材を用い各光受容部材上に形成された静電潜像をシアントナー、マゼンタトナー、シアントナー又は黒色トナーを用いて現像し、べルト状転写体で転写材を搬送し、各色トナー像を転写材へ転写後、フルカラー画像を形成せしめる方法や、１つの光受容部材に対向せしめた転写材保持体表面に静電気力やグリッパーの如き機械的作用により転写材を巻き付け、現像−転写工程を４回転実施することでフルカラー画像を得る方法が一般的に利用されている。
【０００９】
さらに、最近では環境保護の観点から、従来から使用されているコロナ放電を利用した一次帯電及び転写プロセスからオゾン発生のほとんどない当接部材を用いた一次帯電及び転写プロセスが主流となりつつある。
【００１０】
具体的には、帯電部材である中抵抗ローラーや中抵抗ブラシに電圧を印加して該ローラー又はブラシを被帯電体である光受容部材に接触させて光受容部材表面を所定の電位に帯電させるものである。例えば、特公昭５０−１３６６１号公報においては、芯金にナイロン又はポリウレタンゴムからなる誘電体を被覆したローラーを使うことによって光受容部材を荷電する時に低電圧を印加することが可能である。特開昭６３−１４９６６９号公報や特開平２−１２３３８５号公報において、接触帯電方法や接触転写方法に関して提案されている。静電潜像担持体に導電性弾性ローラーを当接し、該導電性ローラーに電圧を印加しながら該静電潜像担持体を一様に帯電し、次いで露光により静電潜像を形成し、現像工程によってトナー像を得た後該静電潜像担持体に電圧を印加した別の導電性ローラーを押圧しながらその間に転写材を通過させ、該静電潜像担持体上のトナー画像を転写材に転写した後、定着工程を経て複写画像を得ている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述の帯電方法に関して、各種接触帯電装置が提案されている。例えば、接触帯電装置は、像担持体等の被帯電体に、ローラー型（帯電ローラー）、ファーブラシ型、磁気ブラシ型、ブレード型等の導電性の帯電部材（接触帯電部材・接触帯電器）を接触させ、この接触帯電部材に所定の帯電バイアスを印加して被帯電体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【００１２】
接触帯電の帯電機構（帯電のメカニズム、帯電原理）には、▲１▼ 放電帯電機構と ▲２▼ 直接注入帯電機構の２種類の帯電機構が混在しており、どちらが支配的であるかにより各々の特性が現れる。
【００１３】
▲１▼放電帯電機構
接触帯電部材と被帯電体との微小間隙に生じる放電現象により被帯電体表面が帯電する機構である。
【００１４】
放電帯電機構は接触帯電部材と被帯電体に一定の放電しきい値を有するため、帯電電位より大きな電圧を接触帯電部材に印加する必要がある。また、コロナ帯電器に比べれば発生量は格段に少ないが、放電生成物を生じることが原理的に避けられないため、光受容部材に対して相対速度差を設けることにより光受容部材表面を摺擦し放電生成物の付着を防止している。
【００１５】
▲２▼直接注入帯電機構
接触帯電部材から被帯電体に直接に電荷が注入されることで被帯電体表面が帯電する系である。直接帯電、あるいは注入帯電、あるいは電荷注入帯電とも称される。より詳しくは、中抵抗の接触帯電部材が被帯電体表面に接触して、放電現象を介さずに、つまり放電を基本的に用いないで被帯電体表面に直接電荷注入を行なうものである。よって、接触帯電部材への印加電圧が放電閾値以下の印加電圧であっても、被帯電体を印加電圧相当の電位に帯電することができる。この帯電系はイオンの発生を伴わないため放電生成物による弊害は生じない。しかし、直接注入帯電であるため、接触帯電部材の被帯電体への接触性が帯電性に大きく効いてくる。そこでより高い頻度で被帯電体に接触する構成をとるため、接触帯電部材はより密な接触点を持つ、光受容部材との速度差を多く持つ等の構成が必要となる。
【００１６】
ところで、上記の様な接触帯電、特に光受容部材表面と相対速度を持て駆動される直接注入帯電を使用する場合、非接触のコロナ帯電や、従動接触のローラー帯電等と比較して、オゾン、ＮＯｘ等の発生を抑え、画像流れを防止できる一方、格段に該光受容部材の磨耗が増大する。
特に表面硬度がそれほど高く無い光受容部材においては、その影響は更に大きくなる。
【００１７】
一方、硬度が高く、長寿命であるとされるａ−Ｓｉ系光受容部材においても、直接注入帯電では、該磨耗速度の低減が大きな課題である。特開２０００−１６２８０２号公報にはａ−Ｃ：Ｆ表面層を設けた光受容部材を摺擦手段により摺擦することにより画像流れを防止する技術が開示されている。しかし、フルカラー複写機又はフルカラープリンタなどに対して更に最適な装置構成が要求される。
【００１８】
例えば、接触帯電のほかにも、前述中間転写体に関しても、コロナ放電を用いない接触転写方式においては、転写部材が転写時に転写部材を介して光受容部材に当接されるため、光受容部材上に形成されたトナー像を転写材へ転写する際にトナー像が圧接され、所謂転写中抜けと称される部分的な転写不良の問題が生じやすい。
【００１９】
複数のトナー像を現像後転写せしめるフルカラー複写機又はフルカラープリンタを用いた場合においては、白黒複写機で用いられる一色の黒トナーの場合と比較し中間転写体上のトナー量が増加し、転写効率を向上させることが困難であるため光受容部材と中間転写体間で若干の相対速度差を設け、この相対速度差によって光受容部材と中間転写体間に生じるズリ力により転写中抜け減少を防止する必要がある。
【００２０】
また、該相対速度差は転写中抜け減少を目的として設ける場合の他にも光受容部材や中間転写体の駆動開始時及び停止時にも発生するが、この場合、瞬間的な摩擦力が生じるため光受容部材及び中間転写体に与えるダメージが著しい。
【００２１】
上記光受容部材と中間転写体間でのズリ力や摺擦力のために光受容部材表面や中間転写体表面にトナーの融着やフィルミングが発生しやすい。さらに光受容部材及び中間転写体に磨耗が生じ、転写効率が悪化しやすく、フルカラー画像の生成においては４色のトナー像が均一に転写されにくく、中間転写体を用いる場合には、色ムラやカラーバランスの面で問題が生じやすく、高画質のフルカラー画像を安定して出力することが困難な場合がある。
【００２２】
ユーザーメリットの観点から、帯電方式による寿命の低減は防止することが望まれる。また、電子写真装置は高速機、即ちプロセススピードが速い電子写真装置ほど、所定の期間中に出力される枚数が増大する傾向にあり、特に４つの光受容部材を用い各光受容部材上に形成された静電潜像をシアントナー、マゼンタトナー、シアントナー又は黒色トナーを用いて現像を行なうフルカラー複写機においては、各光受容部材に磨耗ムラが発生すると出力されたカラー画像の色ムラが重なり画質の著しい低下を招く場合がある。その点でも磨耗低減が重要になっている。
【００２３】
したがって、電子写真装置、乃至電子写真方法を設計する際に、上記のような課題が解決されるように、電子写真装置用光受容部材の電子写真物性、機械的耐久性など総合的な観点からの改良を図るとともに、帯電部材、帯電装置、電子写真装置の一段の改良を図ることが必要とされている。
【００２４】
（本発明の目的）
本発明は、上記問題点を解決する為になされたものであり、その目的とするところは、帯電、露光、現像、転写、分離、クリーニングの各工程を順次繰り返す電子写真装置に於いて削れムラを防止し、画像濃度ムラ、色ムラのない高品質の画像が長期に渡り提供することが可能な電子写真装置を提供するものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも炭素原子を母体とした非単結晶膜で表面層を構成した光受容部材と、帯電手段及び、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段を設けた電子写真装置に於いて、
前記帯電手段が前記光受容部材に対して接触配置されたブラシ帯電及び／又はローラー帯電であると共に転写手段が中間転写体であって、
動作時における該帯電手段及び、該転写手段と該光受容部材の各々のプロセス速度においてに相対速度差を有する構成であり、
更に該光受容部材表面のダイナミック硬度が ４９００〜１２７５０Ｎ／ｍｍ２（５００〜１３００ｋｇｆ／ｍｍ２）であることを特徴とする電子写真装置に関する。
【００２６】
前記帯電手段と光受容部材の動作時における各々のプロセス速度の相対速度差が５％〜２００％であることが好ましい。
【００２７】
前記転写手段と光受容部材の駆動開始及び／又は駆動停止時における各々のプロセス速度の相対速度差が ０．１％〜１０％であることが好ましい。
【００２８】
前記帯電手段が磁性粒子からなる磁気ブラシによる接触注入帯電及び／又は導電性ローラーによる接触帯電であることが望ましい。
【００２９】
前記光受容部材が導電性基体上にシリコン原子を母体とする非単結晶材料で構成された光導電層及び、少なくとも炭素原子を母体とした非単結晶膜で構成された表面層からなる光受容部材であることが好ましい。
【００３０】
前記光受容部材の表面層は、非単結晶水素化炭素膜であっても、あるいは、水素原子およびシリコン原子を含有する炭素原子を母体とした非単結晶膜であっても良い。
【００３１】
（作用）
本発明者らは光受容部材表面に接触配置した、帯電手段及び、転写手段が該光受容部材に対して相対速度差を有する構成の電子写真プロセス条件に於いても光受容部材表面の削れムラ及び帯電手段、転写手段の劣化が発生しない電子写真装置を完成させるために、電子写真プロセスと光受容部材の表面層の改善の両面から検討を行なった。
【００３２】
その結果、光受容部材の表面層として珪素原子を含有した表面層よりも実質的に珪素原子を含有しない炭素原子を母体とした非単結晶膜及び炭素原子を母体とした非単結晶膜に珪素原子を微量に含有した非単結晶膜を光受容部材の表面層に用いることによって、光受容部材の機械的強度が飛躍的に向上し機械的磨耗量が低減させることが可能であることを見いだした。
【００３３】
特に非単結晶水素化炭素膜は、高硬度、低摩擦性という特徴を持っているため、摺擦による摩耗が少ないという利点がある。このため、珪素原子を含有した表面層に比べて非常に摩耗量を減らすことができ、光受容部材の大幅な長寿命化を可能とした。また、非単結晶水素化炭素膜は表面潤滑性すなわち、表面の滑り性に優れているため、表面層の磨耗を防止するという目的のみならず、該光受容部材に接触配置した帯電手段及び転写手段に与えるダメージまでも低減させることが可能であることが判明した。
【００３４】
更に非単結晶水素化炭素膜は表面潤滑性に優れるため局所的な磨耗によりスジ状に摩耗させてしまう摩耗ムラの防止にも効果を発揮しすることが判明した。
【００３５】
特に、磁気ブラシ帯電器を用いる時には、磁性粒子担持体を光受容部材とカウンター方向に移動させた方が帯電性の点から好ましいが、このように磁性粒子による光受容部材の摺擦がカウンター方向になる場合、光受容部材表面の磨耗量はかなり大きくなる。磁性粒子の局所的な偏りが生じ光受容部材表面の磨耗ムラがきわめて大きくなってしまい、好ましくない可能性がある。しかし磁性粒子コート量を減らして摺擦力を低減させると、それと同時に磁性粒子担持体自体の帯電能が低下し、場合によっては帯電能ムラが発生したり、磁気ブラシの掃きムラ（画像上に現れるブラシで掃いた跡）が発生してしまう可能性がある。
【００３６】
以上の問題は、光受容部材の表面層に表面潤滑性に優れる少なくとも炭素原子を母体とする非単結晶膜を用いることで磁性粒子の局所的な偏りが緩和され解決できることがわかった。特に４つの光受容部材を用い各光受容部材上に形成された静電潜像をシアントナー、マゼンタトナー、シアントナー又は黒色トナーを用いて現像を行なうフルカラー複写機においては、各光受容部材の磨耗ムラが発生しないことにより出力されたカラー画像に色ムラがのない高品質な画像が長期にわたり維持できる。
【００３７】
本発明は、以上の背景をもとに完成されたものである。
【００３８】
【発明の実施の形態】
本発明に用いる光受容部材の表面層は非晶質水素化炭素膜（以下ａ−Ｃ：Ｈと記す）からなり該ａ−Ｃ：Ｈ膜のダイナミック硬度を ４９００〜１２７５０Ｎ／ｍｍ２（５００〜１３００ｋｇｆ／ｍｍ２）の範囲とすることで機械的強度が得られる。ここでダイナミック硬度とは、島津製作所社製ダイナミック超微小硬度計（ＤＵＨ−２０１）により測定される硬度のことである（定義は後述する）。ダイナミック硬度が４９００Ｎ／ｍｍ２（５００ｋｇｆ／ｍｍ２）より小さい値になると摺擦により摺擦ムラが発生する場合があり、ダイナミック硬度が １２７５０Ｎ／ｍｍ２（１３００ｋｇｆ／ｍｍ２）を越えると、摺擦の効果が低減し画像流れやトナー融着が発生する場合がある。
【００３９】
尚、光受容部材として好適なバンドギャップが得られ、光感度低下を防止するためにａ−Ｃ：Ｈ膜に含まれる水素量Ｈ／（Ｃ＋Ｈ）を ４１％〜６０％の範囲に制御することも効果的である。
【００４０】
また、本発明に最適な潤滑性、低摩擦性の表面性を得るためにｓｐ３結合の割合を ６０％〜９０％の範囲に制御することが効果的である。
【００４１】
また、光受容部材、接触帯電手段及び中間転写体の各々のプロセス速度に係る相対速度差の関係に関しては、前記接触帯電手段と光受容部材の相対速度差が５％〜２００％であることが好ましい。相対速度差が５％を下回ると摺擦効果が得られない場合があり相対速度差が ２００％を越えると帯電手段の劣化及び破損や光受容部材表面の磨耗ムラが発生する場合がある。
【００４２】
更に、中間転写体と光受容部材の駆動開始及び／又は駆動停止時における相対速度差が ０．１％〜１０％であることが好ましい。上記駆動開始及び／又は駆動停止時の相対速度差を ０．１％より小さくすることは装置構成上難しい。また、上記駆動開始及び／又は駆動停止時の相対速度差が １０％を越えると中間転写体及び光受容部材に瞬間的にかかる負荷が大きく駆動、停止を繰り返すうちに光受容部材の表面及び中間転写体の一部に摺擦傷などの欠陥が発生する場合がある。
【００４３】
上記本発明のａ−Ｃ：Ｈ膜のダイナミック硬度及び、光受容部材に対する接触配置された帯電手段及び中間転写体の相対速度差の範囲に於いて、該光受容部材表面に対する摺擦力の強い構成、即ち光受容部材に対して接触帯電及び中間転写体が相対速度差を設けた構成に於いても光受容部材の表面層が実質的に磨耗しない、さらには帯電手段及び中間転写体に与えるダメージが低減されるため、光受容部材及び電子写真装置としての長寿命化が可能である。
【００４４】
前記、実質的に摩耗しないこととは、電子写真用光受容部材としての寿命が充分に得られ、初期状態の電子写真特性が維持できる範囲である。
【００４５】
また、上記の範囲とすることで、表面層の摩耗ムラが発生せずオゾン生成物のみを除去することが可能であると共に光受容部材の表面を摺擦する効果として光受容部材表面にトナーが強固に付着し成長するトナー融着或いはトナーに含まれる樹脂成分が光受容部材表面にコーティングされるフィルミング現象を防止することが可能である。
【００４６】
本発明の光受容部材に用いる表面層の膜厚としては、一般的には ０．０１μｍ〜１０μｍ、好適には ０．１μｍ〜１μｍの範囲が望ましい。表面層の膜厚が ０．０１μｍ以下だと機械的強度が損なわれ、１０μｍ以上になると残留電位が高くなる場合がある。
【００４７】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００４８】
図１の（ａ）及び（ｂ）は本発明による光受容部材の模式的な断面図の一例である。
【００４９】
図１（ａ）に示す光受容部材はアルミニウム等の導電性基体 １０１ の上には、導電性基体 １０１ から光導電層 １０３ への電荷の注入を阻止する目的で必要に応じて下部阻止層 １０２ が設けられ、更にシリコンを母体とし光導電性を示す光導電層 １０３ が形成される。更にシリコンと炭素を母体とする上部阻止層 １０４ 及び、非単結晶水素化炭素膜からなる表面層 １０６ がこの順で設けられている。
【００５０】
また、図１に於いて、上部阻止層 １０４ と、非単結晶水素化炭素膜からなる表面層 １０６ の界面は必ずしも急峻で明確な界面である必要はなく、特に光の干渉が生じ易いレーザーによる露光を用いる場合には、界面において組成を滑らかに変化させて変化層 １０５ を設け明確な界面を作らないようにする方が望ましい。
【００５１】
また図１（ｂ）に示す光受容部材の様に、上部阻止層 １０４ と表面層 １０６ との密着性を向上する目的でバッファ層 １０７ を設けても良い。バッファ層を設ける場合は変化層は設けない。
【００５２】
尚、表面層 １０６ の成膜ガスとしてはＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｃ４Ｈ１０等のガス及び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る。
【００５３】
又、これらの炭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。
【００５４】
〈基体〉
本発明において使用される基体としては、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の導電性基体が挙げられる。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材料の少なくとも光受容層を形成する側の表面を導電処理した導電性基体も用いることができる。
【００５５】
本発明に於いて使用される導電性基体 １０１の形状は平滑表面あるいは微少な凹凸表面を有する円筒状または無端ベルト状であることができ、その厚さは、所望通りの電子写真感光体を形成し得るように適宜決定する。電子写真感光体としての可撓性が要求される場合には、導電性基体 １０１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、導電性基体 １０１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。
【００５６】
〈光導電層〉
本発明に於いて、光導電層 １０３ 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、所望の特性を有する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グロー放電法が好適であり、特に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。
【００５７】
グロー放電法によって光導電層 １０３ を形成するには、基本的にはシリコン原子（Ｓｉ）を供給し得るシリコン含有ガスを、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導電性基体 １０１ 上に非晶質水素化ハロゲン化シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘ）からなる層を形成すればよい。
【００５８】
また、本発明において、光導電層 １０３ 作成時に、水素原子（Ｈ）供給用ガス、又は／及びハロゲン原子（Ｘ）供給用ガスを導入することで、光導電層 １０３ 中に水素原子または／及びハロゲン原子を含有させることも出来る。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の向上が期待出来、より好ましい。
【００５９】
本発明において使用されるシリコン含有ガスとなり得る物質としては、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｓｉ３Ｈ８、Ｓｉ４Ｈ１０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、更に層作製時の取り扱い易さ、Ｓｉ供給効率の良さ等の点でＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６が好ましいものとして挙げられる。
【００６０】
そして、形成される光導電層 １０３ 中に水素原子やハロゲン原子を構造的に導入し、これらの終端元素の導入割合の制御を容易にする目的で、これらのガスに更にＨ２あるいは水素原子を含む珪素化合物のガス、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等、所望量を混合してもよい。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。
【００６１】
光導電層 １０３ 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、例えば導電性基体 １０１ 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。
【００６２】
また、これらのガスの他に、希釈ガスとして希ガスを用いてもよく、単独或いは他の希釈ガスと混合して用いても構わない。
【００６３】
本発明においては、光導電層 １０３ に伝導性を制御する原子を導入することができ、さらに分布させても良い。
【００６４】
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第１３族に属する原子（以後「第１３族原子」と略記する）又は／及びｎ型伝導特性を与える周期律表第１５族に属する原子（以後「第１５族原子」と略記する）を用いることができる。
【００６５】
第１３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。
【００６６】
第１５族原子としては、具体的には、窒素（Ｎ）、燐（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、鉛（Ｐｂ）等があり、特にＰ、Ａｓが好適である。
【００６７】
光導電層 １０３ に含有される伝導性を制御する原子の含有量としては、原料ガス中にこれらの原子を含むガスを微量添加して調整する。具体的には、例えばＢ２Ｈ６ガスを用いて硼素を添加したい場合には、微量の調整を行ないやすくするためにＢ２Ｈ６ガスをＨ２やＨｅなどで希釈したうえで添加すればよい。具体的な含有量としては、Ｓｉ原子に対して好ましくは５×１０−３〜５０原子ｐｐｍ、より好ましくは１×１０−２〜３０原子ｐｐｍ、最適には５×１０−２〜２０原子ｐｐｍの間で最大含有量及び最小含有量を適宜選択して含有されるのが望ましい。
【００６８】
第１３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。
【００６９】
例えば第１３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、Ｂ２Ｈ６、Ｂ４Ｈ１０、Ｂ５Ｈ９、Ｂ５Ｈ１１、Ｂ６Ｈ１０、Ｂ６Ｈ１２、Ｂ６Ｈ１４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。
【００７０】
第１５族原子導入用の原料物質も同様に、ガス状のもの又は容易にガス化しうるものが望ましい。
【００７１】
例えば第１５族原子導入用の原料物質として具体的には、燐原子導入用としては、ＰＨ３、Ｐ２Ｈ４等の水素化燐、ＰＦ３、ＰＣｌ３等のハロゲン化燐等が挙げられる。この他、ＡｓＨ３、ＡｓＦ３、ＡｓＦ５、ＡｓＣｌ３、ＳｂＨ３、ＳｂＦ５、ＢｉＨ３等も挙げることができる。
【００７２】
さらに本発明においては、光導電層 １０３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ために、原料ガスに炭素含有ガス、酸素含有ガス、窒素含有ガスを適宜添加してもよい。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１×１０−５〜１０原子％、より好ましくは１×１０−４〜８原子％、最適には１×１０−３〜５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、光導電層中に満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。
【００７３】
本発明において、光導電層 １０３ 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 １０〜５０μｍ、より好ましくは １５〜４５μｍ、最適には ２０〜４０μｍとされるのが望ましい。層厚が １０μｍより薄くなると、帯電能や感度等の電子写真特性が実用上不充分となり、５０μｍより厚くなると、光導電層の作製時間が長くなって製造コストが高くなる。
【００７４】
本発明の目的を達成し、所望の膜特性を有する光導電層 １０３ を形成するには、Ｓｉ供給用のガスの流量、希釈する場合には希釈ガスとの混合比、反応容器内のガス圧、放電電力ならびに基体温度を適宜設定することが必要である。
【００７５】
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 １．０×１０−２〜１．０×１０２Ｐａ、好ましくは ５．０×１０−２〜５．０×１０Ｐａ、最適には １．０×１０−１〜２．０×１０Ｐａとするのが好ましい。
【００７６】
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、放電電力Ｐ（単位：Ｗ）とシリコン含有ガスの流量Ｆ（単位：ｍｌ／ｍｉｎ（ｎｏｒｍａｌ））の比Ｐ／Ｆを、最適には２〜３０、好ましくは５〜２０、最適には８〜１５ の範囲に設定することが望ましい。
【００７７】
さらに、導電性基体 １０１ 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 １５０〜３５０℃、より好ましくは １７０〜３３０℃、最適には １９０〜３１０℃とするのが望ましい。
【００７８】
本発明においては、光導電層を形成するためのガス圧、放電電力、基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、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光受容部材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。
【００７９】
〈上部阻止層〉
上部阻止層は感光体が帯電処理をその自由表面に受けた際、自由表面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ている。そのような機能を付与するために、上部阻止層はある程度以上の高抵抗が要求され、その実現にはａ−Ｓｉ膜に若干の炭素を加えて高抵抗化すると同時に、周期律表第１３族の添加によりホールに対する抵抗を適切な範囲に設定する必要がある。加えて本発明では、光を照射した際の暗導電率の変化に注目し、所望の範囲で若干量の暗導電率の変化を生じるように、炭素量や第１３族元素の添加量、結合状態などを適切に制御する必要がある。
【００８０】
本発明において使用されるシリコン含有ガスとなり得る物質としては、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｓｉ３Ｈ８、Ｓｉ４Ｈ１０等水素化珪素（シラン類）、またＳｉＦ４等のハロゲンで置換されたシラン誘導体等が有効に使用されるものとして挙げられ、更に膜特性が良好に出来、層作製時に取り扱い易く、供給効率が良い等の点でＳｉＨ４が最も好ましいものとして挙げられる。
【００８１】
炭素供給用ガスとなり得る物質としては、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｃ４Ｈ１０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、更に膜特性が良好に出来、層作成時に取り扱い易く、ポリマライズしにくい等の点でＣＨ４が最も好ましい。
【００８２】
また、必要に応じて適当な希釈ガスを用いて希釈してもよい。具体的な希釈ガスとしては、水素、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒなどの希ガスが適当であり、これらを数種類混合して使用してもよい。
【００８３】
上部阻止層 １０４ の組成、即ちシリコン原子と炭素原子との和に対する炭素原子の比Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ）の範囲としては、阻止能が高く、その他の電子写真特性に関しても良好な範囲とすることが望ましい。ａ−Ｓｉ膜に炭素を添加していく場合、光を当てたとき、欠陥準位密度が増大しやすくなると考えられる。即ち、初期の欠陥準位密度をＮ０とし、光誘起欠陥の数をΔＮとすると、ΔＮ／Ｎ０は欠陥準位密度の増大率ということになる。この増大率ΔＮ／Ｎ０は、実験的事実から、炭素を微量添加しただけで劇的に増大し、その後減少に転じると考えているが、ΔＮの正確な測定が難しく、現時点では詳しく判っていない。
【００８４】
本願の範囲はこの減少に転じた後が好ましいと考えられ、且つ価電子制御が可能な範囲が好ましい。具体的には ０．０５≦Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ）≦０．６ の範囲が望ましいことが実験的に明らかとなった。これよりも炭素含有量を大きくすると、価電子制御性が低下するため、残留電位の上昇が生じるなどの悪影響が現れることがある。また、これ以上炭素含有量を小さくすると、欠陥準位密度の増大率が多くなったり、暗抵抗が低くなって阻止能が低下することがあると考えられるため、注意を要する。
【００８５】
このような組成を実現するためには、前述したようなガスを原料ガスとして用いたとき、その流量や混合比率、希釈率、単位ガス流量あたりの電力などを変化させればよい。ただし、プラズマＣＶＤは一般に装置敏感であるため、装置構成や条件によって、一概にどのようにすればどのような組成に出来るとは定まらず、簡易的には光学的測定（赤外吸収、可視光〜紫外光の吸収係数の測定）などを用いて組成を予測し、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）などを利用して定量しながら、条件を変化させることで所望の組成を設計していくことが望ましい。
【００８６】
また、効果的に注入を阻止するためには、上部阻止層作成時に、伝導性を制御する原子（周期律表第１３族に属する原子）を含むガスを添加することが望ましい。
【００８７】
該層に含有される伝導性を制御する原子は、該層中に満遍なく均一に分布されるために、該層作成時に常時一定量を供給しても良いし、あるいは不均一に分布させるために添加するガス流量を時間的に変化させてもよい。しかしながら、いずれの場合にも表面と平行面内方向において、均一な分布で満遍なく含有させるために、作成時のガス分布を均一化するように注意する。
【００８８】
本発明において上部阻止層中に伝導性を制御する原子を含有させるには、前述したような第１３族元素を含むガスを、シリコン含有ガス、炭素含有ガス、及び／又は希ガス・水素などの希釈ガスからなる原料ガスに適量添加することで実現される。具体的な第１３族元素の含有量としては、本発明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、好ましくは膜中の濃度がシリコン原子に対して １００原子ｐｐｍ以上 ３００００原子ｐｐｍ以下となるように導入すればよい。１００原子ｐｐｍ未満になると、電子に対する阻止能が十分に得られない場合がある。このような観点から、望ましくは ５００原子ｐｐｍ以上がより好ましい。また、３００００原子ｐｐｍを超えると、帯電能ムラの改善効果が小さくなることがある。改善効果を最大限に得るためには １００００原子ｐｐｍ以下がより好ましい。また、添加量の調整の容易性を高めるために適宜希釈ガスと共に添加してもよい。第１３族元素含有ガスの希釈ガスとしては水素ガス、あるいは希ガスが好適である。
【００８９】
本発明において、上部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 ０．０１〜１．０μｍ、より好ましくは ０．０３〜０．７μｍ、最適には ０．０５〜０．５μｍとされるのが望ましい。層厚が ０．０１μｍより薄くなると、表面からの電荷の注入阻止能が不充分になって充分な帯電能が得られなくなり、１．０μｍより厚くすると、光導電層からのホールの吐き出し効率が悪くなって感度、シフト、ゴースト、残留電位などの電子写真特性が低下する。また、作製時間の延長による製造コストの増加を招く。
【００９０】
本発明において上部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、即ち高周波を用いたプラズマＣＶＤ法が採用される。その際、本発明の効果を最大限に得るためには、放電に用いる高周波をＶＨＦ帯の周波数とすることが最も好ましい。また、これまでに述べた堆積条件に加え、反応容器内の圧力、基体の温度などを適宜設定することが必要である。
【００９１】
反応容器内のガス圧は、層設計にしたがって適宜最適範囲が選択されるが、ＶＨＦ帯の高周波を使用する場合 １．０×１０−２〜５．０×１０２Ｐａ、好ましくは ５．０×１０−１〜５．０×１０Ｐａ、最適には １．０×１０−１〜２．０×１０Ｐａとするのが好ましい。
【００９２】
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、放電電力（単位：Ｗ）に対する、Ｓｉ供給用のガスとＣ供給用のガスの合計の流量（単位：ｍｌ／ｍｉｎ（ｎｏｒｍａｌ））の比を、ＶＨＦ帯の高周波を用いる場合１〜４０、好ましくは３〜３０、最適には５〜２０ の範囲に設定することが望ましい。
【００９３】
さらに、導電性基体 １０１ 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 １５０〜３５０℃、より好ましくは １７０〜３３０℃、最適には １９０〜３１０℃とするのが望ましい。
【００９４】
本発明においては、上部阻止層を形成するため、シリコン含有ガスと炭素含有ガスの混合比、伝導性制御物質を含有するガスの添加量、反応容器内のガス圧、放電電力、基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、これらの層作製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上部阻止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製ファクターの最適値を決めるのが望ましい。
【００９５】
〈表面層〉
本発明においては、上述のようにして導電性基体 １０１上に形成された光導電層１０３、上部阻止層 １０４の上に、更に炭素を母体とする非単結晶材料の表面層 １０５を形成することが望ましい。この表面層 １０６は、主に耐研磨性、耐湿性、連続繰り返し使用特性、電気的耐圧性、使用環境特性において本発明の目的を達成するために設けられる。
【００９６】
表面層 １０６ は、例えば、炭素を母体とし、水素原子（Ｈ）を含有しするアモルファス材料（以下「ａ−Ｃ：Ｈ」と表記する）が好適に使用可能である。
【００９７】
また、炭素を母体とし、水素及び／又はハロゲンを含む材料である非単結晶炭素（ａ−Ｃ：Ｈ，Ｘ）も好適に用いられる。
【００９８】
本発明に於いて、その目的を効果的に達成するために、表面層 １０６ 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、電子写真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。
【００９９】
例えば、グロー放電法によってａ−Ｃ：Ｈよりなる表面層１０６を形成するには、基本的には炭素原子（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、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１０３、上部阻止層１０４を形成した上にａ−Ｃ：Ｈからなる層を形成すればよい。
【０１００】
また、表面層 １０６ に、更に珪素原子を微量含有しても好適に用いられる。珪素原子を含有することにより光学的バンドギャップをより広くすることが可能となり、感度の点から好ましい。但し、珪素原子が多くなりすぎると融着やフィルミング、磨耗特性が悪化する場合があるのでバンドギャップとの兼ね合いで決定することが好ましく、製造条件、基板温度、原料ガス種などに応じて適宜変更されるが代表的には、珪素原子と炭素原子の和に対する珪素原子の比が １０％以下とされるのが好ましい範囲である。
【０１０１】
珪素原子導入用のガスとなり得る物質としては、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｓｉ３Ｈ８、Ｓｉ４Ｈ１０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、更に層作製時の取り扱い易さ、Ｓｉ供給効率の良さ等の点でＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６が好ましいものとして挙げられる。
【０１０２】
更に、上部阻止層 １０４と表面層 １０６ の密着性を向上させる目的で、バッファ層 １０７ を設けても良く該バッファ層 １０７ の材料としては上部阻止層 １０４ と表面層 １０６ との中間の組成を持ったａ−ＳｉＣ層が挙げられるが、或はａ−ＳｉＯ，ａ−ＳｉＮなどを用いても良い。またバッファ層 １０７ は組成を連続的に変化させても良い。
【０１０３】
本発明の目的を達成し得る特性を有する表面層 １０６ を形成するには、導電性基体 １０１ の温度、反応容器内のガス圧、ガス種とその混合比、ガス流量、高周波の周波数と電力等のパラメータを適宜設定することにより、ダイナミック硬度（ＤＨＴ １１５）を ４９００〜１２７５０Ｎ／ｍｍ２（５００〜１３００ｋｇｆ／ｍｍ２）になるようにすればよい。
【０１０４】
導電性基体 １０１ 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 １５０〜３５０℃、より好ましくは １７０〜３３０℃、最適には １９０〜３１０℃とするのが望ましい。
【０１０５】
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１×１０−２〜２×１０２Ｐａ、好ましくは５×１０−２〜５×１０Ｐａ、最適には１×１０−１〜２×１０Ｐａとするのが好ましい。
【０１０６】
好適に使用できるガスとしては、前述した上部阻止層の作成時に使用可能なガスが挙げられるが、特にＣＨ４、Ｃ２Ｈ２が好適であり、希釈ガスとしては水素、Ｈｅ、Ａｒが最適であって、適宜希釈して使用してもよい。
【０１０７】
放電パワー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、例えばａ−Ｃ：Ｈであれば、放電電力Ｐ（単位：Ｗ）と、炭素含有ガスの流量Ｆ（単位：ｍｌ／ｍｉｎ（ｎｏｒｍａｌ））との比Ｐ／Ｆを、５〜５０ の範囲に設定することが望ましい。また、非単結晶炭素膜においては、Ｐ／Ｆ（炭素含有ガス流量）は １５〜１５０ の範囲に設定することが望ましい。また、周波数としては、３０ＭＨｚ以上のＶＨＦ帯と呼ばれる周波数帯が好ましく、２５０ＭＨｚ以下程度が様々な扱いやすさの点で好ましい。また、複数のＶＨＦ帯の周波数を同一電極に重畳して定在波による放電ムラを抑制することが膜の均一性を向上させる上で最も好ましい。
【０１０８】
本発明においては、表面層を形成するための基体温度、ガス圧、放電パワー、周波数等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最適値を決めるのが望ましい。
【０１０９】
このほかに、本発明の光受容部材においては、前記導電性基体 １０１ と前記光導電層 １０３ との間に、前述した上部阻止層とは逆極性の電荷キャリアが基体側から注入するのを阻止するため、下部阻止層 １０２ を設ける方がより好ましい。この下部阻止層 １０２ の作成方法は上部阻止層と同様にシリコン含有ガスと炭素含有ガスを用いて作成してもよく、また炭素含有ガスに替えて窒素含有ガス、酸素含有ガスなどを適宜組み合わせるなどして阻止能と密着性向上を図ってもよい。また、炭素、窒素、酸素などを適宜組み合わせて添加した高抵抗型の阻止層でも良いが、周期律表第１５族を含有するガスを適宜添加することでｎ型半導体として、正孔の注入を阻止してもよい。
【０１１０】
次に、電子写真用感光体を作成するための装置及び膜形成方法について詳述する。
【０１１１】
図２は電源周波数としてＶＨＦ帯を用いたＶＨＦ−ＰＣＶＤ法による負帯電電子写真感光体の製造装置の一例を示す模式的な構成図であり量産型の製造装置を示す。図２に示す量産型の製造装置の構成は以下の通りである。
【０１１２】
図２に示す装置は、高周波電源 ２０８、２１７ から発振された周波数の異なる高周波電力がそれぞれマッチングボックス ２０９、２１８ を介し、電力分岐部 ２１３ の給電点に印加され、反応容器 ２０２ の外部に設置された複数の高周波電極 ２０４ から反応容器 ２０２ 内に電力を供給され、反応容器 ２０２ 内にプラズマを生起し堆積膜を形成する構成である。
【０１１３】
高周波電極 ２０４ から放出される高周波電力を反応容器 ２０２ に効率良く導入するために、円筒形の反応容器 ２０２ の側壁には誘電体であるセラミックスが用いられている。具体的なセラミックス材料としては、アルミナ、二酸化チタン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ジルコン、コージェライト、ジルコン−コージェライト、酸化珪素、酸化ベリリウムマイカ系セラミックス等が挙げられる。これらのうち、真空処理時の不純物混入抑制、耐熱性等の点からアルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素が好ましい。
【０１１４】
さらに、図２に示す反応装置は反応容器２０２内に６本の円筒状導電性基体２０１が同一円周上に等間隔に設置される構成となっている。また、ガスを導入するガス導入管２０３が円筒形基体の配置円外の同一円周上等間隔に６本設置されている。
【０１１５】
また、図２に示す真空処理装置 ２００ の反応容器 ２０２ の中心部に、排気口が配置され、排気管 ２０７ へ排気が行なわれる。
【０１１６】
堆積膜形成の概略を図２の装置を例に、以下に説明する。
【０１１７】
反応容器２０２内に円筒状導電性基体２０１を設置し、不図示の排気装置により排気管２０７へ、排気が行なわれ反応容器２０２内を排気する。続いて、ヒーター（不図示）により円筒状導電性基体２０１を２００℃〜３００℃程度の所定の温度に加熱・制御する。
【０１１８】
円筒状導電性基体 ２０１ が所定の温度となったところで、不図示の原料ガス供給手段を介して、原料ガスを反応容器 ２０２ 内に導入する。原料ガスの流量が設定流量となり、また、反応容器 ２０２ 内の圧力が安定したのを確認した後、以下の式の関係を満たす２つの高周波電力を高周波電源 ２０８、２１７ よりマッチングボックス ２０９、２１８ を介して高周波電極 ２０４ へ供給する。
【０１１９】
１０ＭＨｚ≦ｆ２＜ｆ１≦２５０ＭＨｚ
０．１≦Ｐ２／（Ｐ１＋Ｐ２）≦０．９
これにより、反応容器 ２０２ 内に２つの異なる周波数の高周波電力が導入され、反応容器 ２０２ 内にグロー放電が生起し、原料ガスは励起解離して円筒状基体上に堆積膜が形成される。
【０１２０】
所望の膜厚の形成が行なわれた後、高周波電力の供給を止め、続いて原料ガスの供給を停止して堆積膜の形成を終える。同様の操作を複数回繰り返すことによって、所望の多層構造の光受容層が形成される。
【０１２１】
堆積膜形成中、回転軸 ２１０ を介して円筒状導電性基体 ２０１ をモーター ２１１ により所定の速度で回転させることにより、円筒状導電性基体 ２０１ 表面全周に渡って堆積膜が形成される。
【０１２２】
光導電層の組成や膜厚は公知のものを使用することができる。
【０１２３】
上記光導電層に上部阻止層、表面層を形成する場合も基本的には上記の操作を繰り返せばよい。特に、ａ−Ｃ：Ｈ膜からなる表面層を形成する場合、周波数の異なる高周波電力を印加する製造方法により放電の偏在化やスパークの発生が防止できるため基体温度分布を均一に保つことが可能であり、実質的に膜厚ムラのないａ−Ｃ：Ｈ膜が形成できる。
【０１２４】
図３（ａ）は、本発明において好適に用いられる画像形成装置図３（ｂ）における帯電器２ａ〜２ｄの帯電過程部分について模式的に示した説明図である。図３（ａ）では、本発明の帯電方法を説明するために光受容部材１に対して、異なる接触帯電方法として導電性ローラー帯電器 ３１及び、注入帯電方式の磁気ブラシ帯電器 ３０を用いた例を同時に設けた場合の構成で示すが、それぞれの帯電器を単独で用いてもかまわない。
【０１２５】
磁気ブラシ帯電器は、導電性の磁性粒子を直接マグネットあるいは、マグネットを内包するスリーブ上に磁気的に拘束させ、停止、あるいは、回転しながら像担持体に接触させ、これに電圧を印加することによって帯電が開始される。本発明で好適に使用される磁気ブラシ帯電器 ３０ は、内部に固定マグネット ３０２ が設けられ、回転自在の非磁性の帯電スリーブ ３０３ 上に、磁性粒子規制手段（ブレード）３０１ によって規制された帯電用磁性粒子 ３０４ が磁界によってブラシ状に形成されて、非磁性の帯電スリーブ ３０３ の回転にともない帯電用磁性粒子 ３０４ が搬送される。上記帯電スリーブ ３０３ に、帯電電圧を印加することにより、帯電用磁性粒子 ３０４ から電荷が光受容部材１上に与えられ、帯電電圧に対応した電位に近い値に帯電される。
【０１２６】
上記帯電スリーブ ３０３ は光受容部材１に対し順方向、或いはカウンター方向に回転させることが出来、また光受容部材１との相対速度は如何様にも設定することが出来るが、光受容部材の表面層の硬度、感光体の設定寿命、磁性粒子の設定寿命、帯電能、掃きムラの有無などの諸特性を総合的に勘案して決定される。本発明に於いて光受容部材に対する帯電手段の相対速度差は、例えば光受容部材１の回転速度に対し磁気ブラシ帯電器 ３０ を光受容部材１と同一速度でカウンター方向に回転させた場合の相対速度差を ２００％とし、光受容部材１の回転速度に対し磁気ブラシ帯電器 ３０ を光受容部材１と同一速度で順方向に回転させた場合の相対速度差を０％また磁気ブラシ帯電器 ３０ が停止した状態の場合の相対速度差を １００％とする。
【０１２７】
磁気ブラシ帯電器 ３０ は、磁性粒子規制手段（ブレード）３０１ と帯電スリーブ ３０３ の間隔を狭めることによって磁性粒子のコート量を減らすことにより、摺擦力を減らし感光体の寿命を延ばすことが出来る。一方で、同時に磁性粒子と感光体との接触点が減少するために帯電器の帯電能も低下するため、摺擦力と帯電能を勘案して決定される。本発明においては、帯電手段が多段構成となっており、帯電能としてはある程度補うことが可能である。
【０１２８】
帯電用磁性粒子としては、平均粒径が １０〜１００μｍ、飽和磁化が２．５×１０−２〜３．１×１０−１Ｗｂ／ｍ２（２０〜２５０ ｅｍｕ／ｃｍ３）、抵抗が１Ｅ２〜１Ｅ１０Ω・ｃｍのものが好ましい。帯電性能を良くするにはできるだけ抵抗の小さいものを用いる方が良いが、感光ドラムにピンホールのような絶縁の欠陥が存在することを考慮すると１Ｅ６Ω・ｃｍ以上のものを用いることがより好ましい。例えば、帯電用磁性粒子はフェライト表面を酸化、還元処理して抵抗調整を行ない、平均粒径は ２５μｍ、飽和磁化は ２．５×１０−１Ｗｂ／ｍ２（２００ ｅｍｕ／ｃｍ３）抵抗は５×１Ｅ６Ω・ｃｍのものが好適に用いられる。本実施例において用いた帯電用磁性粒子 ３０４ は、その抵抗値は、底面積が ２２８ｍｍ３の金属セルに帯電用磁性粒子を２ｇ入れた後 ０．６５ＭＰａ（６．６ｋｇ／ｃｍ２）で加重し、１００Ｖの電圧を印加して測定した。
【０１２９】
帯電ローラー帯電器 ３１ は導電性芯金 ３１４、弾性体層 ３１３、表面層 ３１２ とを備えている。導電性芯金 ３１４ は、鉄、アルミニウム、ステンレス、などが好適に使用可能である。弾性体層 ３１３ は、ウレタン、シリコンゴム、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンの３元共重合体）、などのソリッド又は発泡ソリッド弾性体に、カーボンや、ＴｉＯ２、ＺｎＯなどの金属酸化物を加え、体積抵抗率１Ｅ４〜１Ｅ１３Ω・ｃｍとしたものが好適に使用できる。表面層 ３１２ は、トレジン（商品名）のようなナイロン系の樹脂又は、ポリエチレン、ポリエステル、フッ素樹脂、ポリプロピレンなどを導電化した合成樹脂皮膜が好適である。抵抗値は内側の弾性体の抵抗より大きい値であることが望ましい。それにより電子写真感光体の表面にピンホールがあっても、電流が集中して流れ込みにくく、より好ましい。具体的には、例えばウレタンにカーボンを分散し抵抗調整された弾性体層にナイロン系樹脂を導電化した合成樹脂皮膜の表面層を設けた帯電ローラーが好適なものとして挙げられる。
【０１３０】
図３（ｂ）には、カラー画像形成用電子写真装置の一例を示している。このカラー画像形成装置は、装置本体内に例えばイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色の可視画像（トナー像）を形成することが出来る第１〜第４の４つの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄが直線的に配置された構成を有し、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは像担持体として専用の光受容部材１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄをそれぞれ含む。各光受容部材１ａ〜１ｄは図示矢印方向に回転駆動され、その周囲にはそれぞれ専用の画像形成プロセス手段である帯電器２ａ〜２ｄ、像露光装置３ａ〜３ｄ、現像器４ａ〜４ｄ、およびクリーナー５ａ〜５ｄなどが配設されている。
【０１３１】
また、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの光受容部材１ａ〜１ｄの下部には、中間転写体８が複数のローラー間に架張されており、その内部には転写手段６ａ〜６ｄがそれぞれ配設されている。この中間転写体８の移動に伴って各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの転写領域に順次画像が形成される。
【０１３２】
更に中間転写体８の下部には、転写ベルト９がローラー間に架張されており、その内部には転写帯電手段 １０ が配設されている。
【０１３３】
また、図において転写ベルト９の右方には給紙部が、左方には定着器７がそれぞれ配置されている。更に、給紙部と転写ベルト８との間には、タイミングを取って記録材Ｍを送給するための一対のレジストローラー １３ が配置されており、記録材Ｍは給紙部からレジストローラー １３ を介して転写ベルト８で保持され、中間転写体８上で形成された４色による多重画像が転写帯電手段 １０ の部分で記録材Ｍに転写されたのち、記録材Ｍは転写ベルト９上を移動して定着器７を通り、画像が定着する。
【０１３４】
更に詳細に説明すると、第１の画像形成部（ここではＰｄ）では帯電器２ｄによって帯電された光受容部材１ｄに対してレーザービーム等により原稿画像におけるイエロー成分色の画像情報を走査してイエロー成分色の静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器３ｄにてイエロートナーによって現像されてイエローの可視画像となる。
【０１３５】
一方、中間転写体はその間移動しており、第１の画像形成部Ｐｄの光受容部材１ｄの下側の転写領域において転写帯電手段６ｄの作用により光受容部材１ｄ上に形成されたイエローの可視画像、即ちトナー像が中間転写体に転写される。このようにイエロートナー像が中間転写体８上に転写されている間に、第２の画像形成部Ｐｃではマゼンタ成分色の静電潜像が形成され、この静電潜像が現像器３ｃでマゼンタトナー像とされ、中間転写体８が第２の画像形成部Ｐｃの光受容部材１ｃの下側の転写領域に搬送されるときにはこのマゼンタトナー像が転写領域に移動し、転写帯電手段６ｃの作用により中間転写体８上のイエロートナー像の上に重なった状態で転写される。
【０１３６】
以下、第３、第４の画像形成部Ｐｂ、Ｐａにても第１及び第２の画像形成部Ｐｄ、Ｐｃと同様にシアン色、ブラック色の各トナー像が順次形成され、中間転写体８によって搬送され、更に転写ベルト９上を移動してきた記録材Ｍに４色が多重転写されたカラー画像が転写される。
【０１３７】
かかる画像形成プロセスが終了すると、記録材Ｍは転写ベルト９より分離されて定着器７に送られ、ここで一括定着されることによって所望のフルカラー画像が得られる。また、転写が終了した各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの光受容部材１ａ〜１ｄはクリーナー５ａ〜５ｄで残留トナーが除去され、引き続き行なわれる次の静電潜像形成に備える。
【０１３８】
以下、本発明を実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
【０１３９】
【実施例】
［実施例１］
図３に記載のプラズマＣＶＤ装置を用いて表１の条件により円筒状導電性基体上に阻止層、光導電層、上部阻止層を積層した後、表２の条件で表面層を ０．５μｍ堆積した光受容部材Ａ〜Ｄを製造した。
【０１４０】
更に表面層を評価するためのサンプルとしてＳｉウエハー基板上にも表２の条件で表面層を １．０μｍ堆積しａ−Ｃ：Ｈ表面層Ａ〜Ｄのサンプルを作成した。
【０１４１】
次いで、光受容部材Ａ〜Ｄを図３に示した構成に類似のキヤノン製複写機ＣＬＣ ５０００の改造機に同時に搭載し光受容部材１の移動速度を ４００ｍｍ／ｓｅｃでＡ４版の連続通紙耐久を３５℃相対湿度９０％の環境下で１０万枚行ない、画像流れ及び磨耗ムラの評価を行なった。但し帯電手段２ａ〜２ｄは弾性ローラーのみとしアスカー硬度３０°のウレタンローラーを使用した。ニップ幅５ｍｍで光受容部材１ａ〜１ｄに当接し光受容部材１ａ〜１ｄそれぞれに対して２００％の相対速度差で回転させた。更に、転写ベルトと光受容部材の相対速度差（稼動時及び停止時を含む最大ピーク時の速度差）を０．５％とした。更に現像器４ａ〜４ｄは黒現像とした。
【０１４２】
光受容部材Ａ〜Ｄ及び表面層サンプルＡ〜Ｄの評価は以下のように行なった。
【０１４３】
（ダイナミック硬度）
Ｓｉウエハー基板上に堆積したａ−Ｃ：Ｈ膜サンプルに対し、島津製作所社製ダイナミック超微小硬度計（ＤＵＨ−２０１）によりダイナミック硬度の測定を行なった。ここで、ダイナミック硬度測定に用いた圧子は、稜間角 １１５°の三角すい圧子（先端曲率半径 ０．１μｍ以下）であり、ダイナミック硬度の値はこの圧子を使用して ０．９８ｍＮ（０．１ｇｆ）荷重になるまで圧子を押し込んだ時の値である。
【０１４４】
金属材料の硬さ測定に用いられるビッカース硬さ、ヌープ硬さは荷重を負荷し、くぼみを作成し除荷した後にくぼみの対角線長さからその表面積を算出し、硬さを求める方式であるのに対し、ダイナミック硬さは圧子が試料にどれだけ侵入したかを測定する方法であり圧子を押し込んで行く過程の荷重と押し込み深さから得られる硬さで、試料の塑性変形、弾性変形などを含んだ状態での材料強度特性が得られる。
【０１４５】
（画像流れ評価方法）
以下に、画像流れの評価方法を図３を用いて説明する。
【０１４６】
現像器５位置における光受容部材１ａ〜１ｄの暗部電位が４００Ｖになる様に主帯電器２ａ〜２ｄの帯電電流を調整し、原稿台に １０本／ｍｍ〜２本／ｍｍの縦ライン及び横ラインを設けた原稿を置き、Ａ４版の転写紙Ｍを連続で２万枚の通紙を行なった後 １５時間休止状態とする。次に １５時間後に画像チェックを行ない画像流れを評価する。この２万枚毎の耐久を合計 １０万枚まで行ない２万枚毎の画像流れを評価する。
○………画像流れがない良好な画像
△………７本／ｍｍのラインは見えないが６本／ｍｍのラインは見える程度で実用上の問題はないレベル
×………５本／ｍｍのラインが見えない程の画像流れが発生。
【０１４７】
（摩耗ムラ）
以下に、摩耗ムラの評価方法を図３を用いて説明する。
【０１４８】
現像器４の位置における光受容部材１ａ〜１ｄの暗部電位が ４００Ｖになる様に主帯電器２ａ〜２ｄ帯電電流を調整し、原稿台に反射濃度が ０．３の原稿を置き、現像器４ａ〜４ｄの位置の電位が光受容部材１ａ〜１ｄの中央部で ２００Ｖになる様に像露光装置３ａ〜３ｄの光量を調整する。このハーフトーン電位のムラを光受容部材１ａ〜１ｄの母線方向で測定し、電位の最大値に対して最小値が何％変化しているかを評価する。
○………電位ムラ及び、画像ムラがない良好な画像
△………２．５％以下の電位ムラがあるが、画像は実用上の問題はないレベル
×………２．５％を越える電位ムラが発生し、画像に濃度ムラが発生。
【０１４９】
実施例１の結果を表４及び表５に示す。
【０１５０】
［比較例１］
表面層の製造条件を表３の条件とすること以外は、実施例１と同様の方法により、光受容部材Ｅ、Ｆ及び、表面層サンプルＥ、Ｆを製造した。
【０１５１】
次いで、表面層サンプルＥ、Ｆに対して実施例１と同様の方法によりダイナミック硬度の測定を行なった。
【０１５２】
また、光受容部材Ｅ、Ｆに対して実施例１と同様に図３に示した構成に類似のキヤノン製複写機ＣＬＣ ５０００ の改造機を用いて画像流れ及び磨耗ムラの評価を行なった。
【０１５３】
実施例１、比較例１の結果をまとめて表４及び表５に示す。
【０１５４】
以上の結果、ａ−Ｃ：Ｈ膜のダイナミック硬度は ４９００〜１２７５０Ｎ／ｍｍ２（５００〜１３００ｋｇｆ／ｍｍ２）の範囲が好適でありダイナミック硬度が １２７５０Ｎ／ｍｍ２（１３００ｋｇｆ／ｍｍ２）を越えると、フィルミング及び画像には現れない微少なトナー融着が顕微鏡で確認される場合があった。更に、ダイナミック硬度が ４９００Ｎ／ｍｍ２（５００ｋｇｆ／ｍｍ２）より小さい値の場合、画像には現れない微少な摺擦傷が顕微鏡で確認される場合があった。
【０１５５】
【表１】
【０１５６】
【表２】
【０１５７】
【表３】
【０１５８】
【表４】
【０１５９】
【表５】
【０１６０】
［実施例２］
図３に記載のプラズマＣＶＤ装置を用いて表６の条件により円筒状導電性基体上に阻止層、光導電層、上部阻止層、バッファ層を積層した後、表面層を ０．３μｍ堆積した光受容部材を６本製造した。
【０１６１】
更に表面層を評価するためのサンプルとしてＳｉウエハー基板上にも表６の条件で表面層のみを １．０μｍ堆積しａ−Ｃ：Ｈ表面層のサンプルを作成し、実施例１と同様の方法によりダイナミック硬度を測定した結果、ａ−Ｃ：Ｈ表面層の硬度は ９８１０Ｎ／ｍｍ２（１０００ｋｇｆ／ｍｍ２）であった。
【０１６２】
次いで、光受容部材６本を図３に示した構成に類似のキヤノン製複写機ＣＬＣ５０００の改造機に搭載し光受容部材１ａ〜１ｄの移動速度を ４００ｍｍ／ｓｅｃでＡ４版の連続通紙耐久を １０万枚行ない、画像流れ及び磨耗ムラの評価を行なった。
但し帯電手段２ａ〜２ｄは磁気ブラシ帯電器とし、磁気ブラシ帯電器には−５５０Ｖの直流電圧を印加し、更に交番電圧（１．２ｋＶｐｐ、１．０ｋＨｚ）を印加した。磁性粒子の抵抗値は１．９Ｅ６Ωであった。
【０１６３】
また、光受容部材１ａ〜１ｄに対する磁気ブラシ帯電器２ａ〜２ｄの相対速度差を４％〜２５０％の範囲でそれぞれ異なる相対速度で回転させた。更に、転写ベルトと光受容部材の相対速度差（稼動時及び停止時を含む最大ピーク時の速度差）を ０．５％とした。
【０１６４】
実施例２の結果を表７に示す。
【０１６５】
以上の結果、光受容部材と帯電手段との相対速度差は５％〜２００％の範囲が好適であり相対速度差が ２００％を越えると、光受容部材に実用上は問題にならない程度の磨耗ムラが発生する場合があった。更に、相対速度差が５％をより小さいと実用上は問題にならない程度の画像流れやフィルミング及び、画像には表れない微小なトナー融着が顕微鏡で確認される場合があった。
【０１６６】
【表６】
【０１６７】
【表７】
【０１６８】
［実施例３］
図３に記載のプラズマＣＶＤ装置を用いて表６の条件により円筒状導電性基体上に阻止層、光導電層、上部阻止層、バッファ層を積層した後、表面層を ０．３μｍ堆積した光受容部材を製造した。
【０１６９】
更に表面層を評価するためのサンプルとしてＳｉウエハー基板上にも表６の条件で表面層のみを １．０μｍ堆積しａ−Ｃ：Ｈ表面層のサンプルを作成し、実施例１と同様の方法によりダイナミック硬度を測定した結果、ａ−Ｃ：Ｈ表面層の硬度は ９８１０Ｎ／ｍｍ２（１０００ｋｇｆ／ｍｍ２）であった。
【０１７０】
次いで、光受容部材を図３に示した構成に類似のキヤノン製複写機ＣＬＣ ５０００ の改造機に搭載し光受容部材１の移動速度を ４００ｍｍ／ｓｅｃでＡ４版の連続通紙耐久を １０万枚行ない、実施例１と同様に画像流れ及び磨耗ムラの評価を行なった。但し帯電手段２は弾性ローラーのみとしアスカー硬度 ３０°のウレタンローラーを使用した。ニップ幅５ｍｍで光受容部材１に当接し光受容部材１に対して２００％の相対速度差で回転させた。更に、転写ベルトと光受容部材の相対速度差（稼動時及び停止時を含む最大ピーク時の速度差）を ０．０５％〜１５％とした。
【０１７１】
実施例３の結果を表８に示す。
【０１７２】
以上の結果、転写ベルトと光受容部材の相対速度差（稼動時及び停止時を含む最大ピーク時の速度差）は ０．１％〜１０％の範囲が好適であり相対速度差が １０％を越えると、光受容部材及び転写ベルト表面に実用上は問題にならない程度の磨耗ムラや摺擦傷が発生する場合があった。更に、相対速度差が ０．１％をより小さいと実用上は問題にならない程度の画像流れや、画像には表れない微小なトナー融着が顕微鏡で確認される場合があった。
【０１７３】
【表８】
【０１７４】
［実施例４］
図３に記載のプラズマＣＶＤ装置を用いて表９の条件により円筒状導電性基体上に阻止層、光導電層、上部阻止層、バッファ層を積層した後、表面層を ０．３μｍ堆積した光受容部材を４本製造した。
【０１７５】
更に表面層を評価するためのサンプルとしてＳｉウエハー基板上にも表６の条件で表面層のみを １．０μｍ堆積しａ−Ｃ：Ｈ表面層のサンプルを作成し、実施例１と同様の方法によりダイナミック硬度を測定した結果、ａ−Ｃ：Ｈ表面層の硬度は ９８１０Ｎ／ｍｍ２（１０００ｋｇｆ／ｍｍ２）であった。
【０１７６】
次いで、光受容部材４本を図３に示した構成に類似のキヤノン製複写機ＣＬＣ５０００ の改造機に搭載し光受容部材１ａ〜１ｄの移動速度を ４００ｍｍ／ｓｅｃでＡ４版の連続通紙耐久を １０万枚行ない、実施例１と同様に画像流れ及び磨耗ムラの評価を行なった。
【０１７７】
但し帯電手段２ａ〜２ｄは図３（ａ）に示した導電性ローラー帯電器と磁気ブラシ帯電器を同時に設けた形態とした。導電性ローラー帯電器の弾性ローラーはアスカー硬度３０°のウレタンローラーを使用、ニップ幅５ｍｍで光受容部材１ａ〜１ｄに当接した。更に磁気ブラシ帯電器には−５５０Ｖの直流電圧を印加し、更に交番電圧（１．２ｋＶｐｐ、１．０ｋＨｚ）を印加した。磁性粒子の抵抗値は１．９Ｅ６Ωであった。
【０１７８】
また、光受容部材１ａ〜１ｄに対する導電性ローラー帯電器及び磁気ブラシ帯電器２ａ〜２ｄの相対速度差をそれぞれ５％〜２００％の範囲でそれぞれ異なる相対速度で回転させた。更に、転写ベルトと光受容部材の相対速度差（稼動時及び停止時を含む最大ピーク時の速度差）を ０．５％とした。
【０１７９】
実施例４の結果を表１０ に示す。
【０１８０】
以上の結果、帯電手段を図３（ａ）に示した導電性ローラー帯電器と磁気ブラシ帯電器を同時に設けた構成であっても光受容部材と帯電手段との相対速度差が５％〜２００％の範囲であれば本発明の効果が得られることが判明した。更に顕微鏡で光受容部材方面を観察した結果、画像には表れない微小な摺擦傷及び、トナー融着も発生していないことが判明した。
【０１８１】
【表９】
【０１８２】
【表１０】
【０１８３】
【発明の効果】
以上詳述した様に本発明は、少なくとも炭素原子を母体とした非単結晶膜で表面層を構成した光受容部材と、帯電手段及び、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段を設けた電子写真装置に於いて、前記帯電手段が前記光受容部材に対して接触配置されたブラシ帯電及び／又はローラー帯電であると共に転写手段が中間転写体であって、該帯電手段及び、該転写手段と該光受容部材に相対速度差を有する構成であり、更に該光受容部材表面のダイナミック硬度が ４９００〜１２７５０Ｎ／ｍｍ２（５００〜１３００ｋｇｆ／ｍｍ２）とすることにより光受容部材表面の磨耗及び磨耗ムラを低減すると共に長期の使用によっても高画質を持続して提供することが可能となった。
【０１８４】
加えて、表面層を摺擦する効果として、トナーの融着及びフィルミングを効果的に防止することが可能である。
【０１８５】
更に、光受容部材に接触設置した帯電手段及び転写手段の劣化がなく安定した画像供給が可能となった。
【０１８６】
尚、本発明の主旨の範囲内で適宜、変形組合せを行なうことができ、上記した各実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による、光受容部材の一例を示す模式的断面図である。
【図２】
本発明に適用可能なＰＣＶＤ法により光受容部材を製造するために用いられる堆積装置の一例を示す模式的構成図である。
【図３】
本発明に適用可能な電子写真装置の一例を説明する模式的断面図である。
【符号の説明】
１０１ 導電性基体
１０２ 下部阻止層
１０３ 光導電層
１０４ 上部阻止層
１０５ 変化層
１０６ 表面層
１０７ バッファ層
２００ 真空処理装置
２０１ 円筒状導電性基体
２０２ 反応容器
２０３ ガス導入管
２０４ 高周波電極
２０５ 高周波電力供給システム
２０６ 基体支持体
２０７ 排気管
２０８ 第一の高周波電源
２０９ 第一のマッチングボックス
２１０ 回転軸
２１１ モーター
２１２ 速ギア
２１３ 電力分岐部
２１５ シールド
２１７ 第二の高周波電源
２１８ 第二のマッチングボックス
３０ 磁気ブラシ帯電器
３１ 導電性ローラー帯電器
３０５ バイアス装置
３１５ バイアス装置
３０６ 電流検知装置
３１６ 電流検知装置
３１２ 表面層
３１３ 弾性体層
３１４ 導電性芯金
３０１ 磁性粒子規制手段（ブレード）
３０２ 固定マグネット
３０３ 帯電スリーブ
３０４ 帯電用磁性粒子
Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
１ａ〜１ｄ 光受容部材
２ａ〜２ｄ 帯電器（ユニット）
３ａ〜３ｄ 像露光装置
４ａ〜４ｄ 現像器
５ａ〜５ｄ クリーナー
６ａ〜６ｄ 転写帯電手段
７ 定着器
８ 中間転写体
９ 転写ベルト
１０ 転写帯電手段
１３ レジストローラー
Ｍ 記録材（紙など）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic apparatus using a light receiving member that is sensitive to electromagnetic waves such as light (light in a broad sense, meaning infrared light, visible light, ultraviolet light, X-rays, γ-rays, etc.). . More specifically, after a photoreceptor member made of a non-single-crystal material is charged by a contact charging method, a toner image is formed on the photoreceptor member, and the toner image is temporarily transferred from an electrophotographic photosensitive member to an intermediate transfer. The present invention relates to an electrophotographic apparatus that transfers an image onto a body and further transfers a toner from an intermediate transfer member to a transfer material to form an image.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, many methods are known as electrophotography. Generally, a photoconductive substance is used to form an electrostatic latent image on the light receiving member by various means, and then the electrostatic latent image is developed with toner to form a toner image. After a toner image is transferred onto a transfer material such as paper, the toner image is fixed on the transfer material by heat, pressure or the like to obtain a copy or print.
[0003]
Various materials such as inorganic materials such as selenium, cadmium sulfide, zinc oxide, amorphous silicon (hereinafter referred to as a-Si), and organic materials have been proposed as materials for the light receiving member. Among these, a non-single-crystal deposited film containing silicon atoms typified by a-Si as a main component, for example, contains hydrogen and / or halogen (for example, fluorine, chlorine, etc.) (for example, compensates for hydrogen or dangling bonds) Amorphous deposited films such as a-Si have been proposed as high-performance, high-durability, and non-polluting photosensitive members, some of which have been put to practical use.
[0004]
An a-Si-based light receiving member represented by a-Si has high sensitivity to light having a wavelength such as a semiconductor laser (600 nm to 700 nm), and has excellent points such that deterioration due to repeated use is hardly recognized. Therefore, it is widely used as a photoconductor for electrophotography such as a high-speed copying machine and an LBP (laser beam printer).
[0005]
As a method for forming a silicon-based non-single-crystal deposited film, a sputtering method, a method of decomposing a source gas by heat (thermal CVD method), a method of decomposing a source gas by light (photo CVD method), and a method of decomposing a source gas by plasma Numerous methods are known, such as a method (plasma CVD method). Among them, the plasma CVD method, that is, the raw material gas is decomposed by direct current or high frequency, glow discharge generated by using (RF, VHF) or microwave, etc., and glass, quartz, heat-resistant synthetic resin film, stainless steel, aluminum, etc. The method of forming a deposited film on a desired substrate is not limited to the method of forming an amorphous silicon deposited film for electrophotography, etc., and the method of forming a deposited film for other uses is currently in very practical use. Various devices have been proposed for this purpose.
[0006]
The conventional a-Si-based light receiving member has electrical, optical and photoconductive properties such as dark resistance, photosensitivity, and photoresponsiveness, and usage environment properties, and further, stability with time and durability. In each of the above, although the characteristics are individually improved, there is still room for further improvement in the overall improvement of the characteristics.
[0007]
In particular, in recent years, the shift to digitalization and colorization has rapidly progressed, and the demand for higher image quality of electrophotographic apparatuses has been increasing more than before. In addition, demands for higher speed and higher durability are also rapidly increasing, and in electrophotographic photoreceptors, with further improvement of electrical and photoconductive properties, charging performance and sensitivity are maintained in all environments. Significant performance enhancement is required.
[0008]
Conventionally, in a full-color copying machine, an electrostatic latent image formed on each light receiving member using four light receiving members is developed using a cyan toner, a magenta toner, a cyan toner or a black toner, and a belt-like transfer is performed. Transferring the transfer material with a body, transferring each color toner image to the transfer material, and forming a full-color image, or mechanical action such as electrostatic force or gripper on the surface of the transfer material holder facing one light receiving member Is generally used in which a full-color image is obtained by winding a transfer material and performing a development-transfer process four times.
[0009]
Furthermore, in recent years, from the viewpoint of environmental protection, the primary charging and transfer process using a contact member that generates almost no ozone from the conventional primary charging and transfer process using corona discharge is becoming mainstream.
[0010]
Specifically, a voltage is applied to a medium-resistance roller or a medium-resistance brush as a charging member, and the roller or the brush is brought into contact with a light-receiving member as a member to be charged to charge the surface of the light-receiving member to a predetermined potential. Things. For example, in Japanese Patent Publication No. Sho 50-13661, it is possible to apply a low voltage when charging the light receiving member by using a roller having a core covered with a dielectric material made of nylon or polyurethane rubber. JP-A-63-149669 and JP-A-2-123385 propose a contact charging method and a contact transfer method. A conductive elastic roller is brought into contact with the electrostatic latent image carrier, the electrostatic latent image carrier is uniformly charged while applying a voltage to the conductive roller, and then an electrostatic latent image is formed by exposure, After a toner image is obtained in the developing step, the transfer material is passed while pressing another conductive roller to which a voltage is applied to the electrostatic latent image carrier, and the toner image on the electrostatic latent image carrier is After the image is transferred to the transfer material, a copy image is obtained through a fixing process.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
Regarding the charging method described above, various contact charging devices have been proposed. For example, a contact charging device includes a charging member such as a roller type (charging roller), a fur brush type, a magnetic brush type, a blade type, or the like on a charged object such as an image carrier. And a predetermined charging bias is applied to the contact charging member to charge the surface of the member to be charged to a predetermined polarity and potential.
[0012]
The contact charging mechanism (charging mechanism, charging principle) includes two types of charging mechanisms: (1) discharge charging mechanism and (2) direct injection charging mechanism, each of which depends on which one is dominant. The characteristic of appears.
[0013]
(1) Discharge charging mechanism
This is a mechanism in which the surface of the member to be charged is charged by a discharge phenomenon generated in a minute gap between the contact charging member and the member to be charged.
[0014]
Since the discharge charging mechanism has a fixed discharge threshold value for the contact charging member and the member to be charged, it is necessary to apply a voltage higher than the charging potential to the contact charging member. Although the amount of generation is much smaller than that of the corona charger, since the generation of discharge products is unavoidable in principle, the surface of the light receiving member is slid by providing a relative speed difference with respect to the light receiving member. Rubbing prevents adhesion of discharge products.
[0015]
(2) Direct injection charging mechanism
This is a system in which the surface of the member to be charged is charged by injecting charge directly from the contact charging member to the member to be charged. It is also called direct charging, injection charging, or charge injection charging. More specifically, a medium-resistance contact charging member is brought into contact with the surface of the member to be charged, and charges are directly injected into the surface of the member without going through a discharge phenomenon, that is, basically without using discharge. Therefore, even if the applied voltage to the contact charging member is equal to or lower than the discharge threshold, the member to be charged can be charged to a potential corresponding to the applied voltage. Since this charging system does not involve generation of ions, no adverse effect is caused by the discharge products. However, because of direct injection charging, the contact property of the contact charging member with the member to be charged greatly affects the charging property. Therefore, in order to adopt a configuration in which the contact member comes into contact with the member to be charged more frequently, it is necessary to provide a configuration in which the contact charging member has a denser contact point and has a large speed difference from the light receiving member.
[0016]
By the way, the contact charging as described above, particularly when using direct injection charging driven with a relative speed to the light receiving member surface, compared with non-contact corona charging, driven contact roller charging and the like, ozone, While the generation of NOx and the like can be suppressed and the image deletion can be prevented, the wear of the light receiving member increases remarkably.
In particular, in a light receiving member whose surface hardness is not so high, the influence is further increased.
[0017]
On the other hand, in an a-Si-based light receiving member which is considered to have a high hardness and a long life, reduction of the abrasion speed is a major problem in direct injection charging. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-162802 discloses a technique for preventing image deletion by rubbing a light receiving member provided with an aC: F surface layer with a rubbing means. However, a more optimal device configuration is required for a full-color copying machine or a full-color printer.
[0018]
For example, in addition to contact charging, the above-mentioned intermediate transfer member also includes a contact transfer method that does not use corona discharge. In the contact transfer method, the transfer member comes into contact with the light receiving member via the transfer member during transfer. When the toner image formed thereon is transferred to the transfer material, the toner image is pressed against the transfer material, and the problem of partial transfer failure called so-called missing transfer is likely to occur.
[0019]
When a full-color copying machine or a full-color printer that transfers a plurality of toner images after development is used, the amount of toner on the intermediate transfer body increases compared to the case of one-color black toner used in a black-and-white copying machine, and the transfer efficiency is increased. Because it is difficult to improve the image quality, a slight relative speed difference is provided between the light receiving member and the intermediate transfer body, and the slippage generated between the light receiving member and the intermediate transfer body due to the relative speed difference prevents a decrease in omission during transfer. There is a need to.
[0020]
In addition, the relative speed difference occurs at the time of starting and stopping the driving of the light receiving member and the intermediate transfer member in addition to the case where the purpose is provided for the purpose of reducing omission during transfer. In this case, an instantaneous frictional force is generated. Significant damage to the light receiving member and the intermediate transfer member.
[0021]
Due to the shearing force and the rubbing force between the light receiving member and the intermediate transfer member, toner fusion and filming are likely to occur on the surface of the light receiving member and the surface of the intermediate transfer member. Further, the light receiving member and the intermediate transfer member are worn, and the transfer efficiency is likely to be deteriorated. In the generation of a full-color image, it is difficult to uniformly transfer the toner images of four colors. A problem is likely to occur in terms of color balance, and it may be difficult to stably output a high-quality full-color image.
[0022]
From the viewpoint of the user's merit, it is desired to prevent the shortening of the lifetime due to the charging method. Further, as for the electrophotographic apparatus, the number of sheets outputted during a predetermined period tends to increase as the speed of the electrophotographic apparatus, that is, the electrophotographic apparatus having a higher process speed, is increased. In a full-color copying machine that develops the developed electrostatic latent image using cyan toner, magenta toner, cyan toner, or black toner, when unevenness in wear occurs on each light receiving member, the color unevenness of the output color image overlaps. In some cases, the image quality is significantly reduced. At that point, reduction of wear is also important.
[0023]
Therefore, when designing an electrophotographic apparatus or an electrophotographic method, from the comprehensive viewpoint such as the electrophotographic physical properties and mechanical durability of the light receiving member for an electrophotographic apparatus so as to solve the above-described problems. It is necessary to further improve the charging member, the charging device, and the electrophotographic apparatus.
[0024]
(Object of the present invention)
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to remove unevenness in an electrophotographic apparatus in which charging, exposure, development, transfer, separation, and cleaning steps are sequentially repeated. It is an object of the present invention to provide an electrophotographic apparatus capable of providing a high-quality image free of image density unevenness and color unevenness over a long period of time.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to an electrophotographic apparatus provided with a light receiving member having a surface layer formed of a non-single crystal film having at least carbon atoms as a base, a charging unit, an exposure unit, a developing unit, a transfer unit, and a cleaning unit. ,
The charging unit is a brush charging and / or a roller charging arranged in contact with the light receiving member, and the transfer unit is an intermediate transfer member,
The charging unit during operation, and a configuration having a relative speed difference in the process speed of each of the transfer unit and the light receiving member,
Further, the dynamic hardness of the light receiving member surface is 4900 to 12750 N / mm. 2 (500-1300kgf / mm 2 ).
[0026]
It is preferable that the relative speed difference between the respective process speeds during the operation of the charging unit and the light receiving member is 5% to 200%.
[0027]
It is preferable that the relative speed difference between the respective process speeds when the driving of the transfer unit and the light receiving member is started and / or stopped is 0.1% to 10%.
[0028]
It is preferable that the charging means is contact charging by a magnetic brush made of magnetic particles and / or contact charging by a conductive roller.
[0029]
The photoreceptor comprises a photoconductive layer composed of a non-single crystal material based on silicon atoms on a conductive substrate and a surface layer composed of a non-single crystal film based on at least carbon atoms. It is preferably a member.
[0030]
The surface layer of the light receiving member may be a non-single-crystal hydrogenated carbon film or a non-single-crystal film having a carbon atom containing a hydrogen atom and a silicon atom as a base.
[0031]
(Action)
The inventors of the present invention have found that the charging means and the transfer means arranged in contact with the surface of the light-receiving member have an unevenness in the shaving of the surface of the light-receiving member even under electrophotographic process conditions in which the transfer means has a relative speed difference with respect to the light-receiving member. In order to complete an electrophotographic apparatus in which the charging unit and the transfer unit are not deteriorated, a study was made from both aspects of the electrophotographic process and the improvement of the surface layer of the light receiving member.
[0032]
As a result, a non-single-crystal film mainly composed of carbon atoms containing substantially no silicon atoms and a non-single-crystal film mainly composed of carbon atoms are formed as the surface layer of the light receiving member. By using a non-single-crystal film containing a small amount of atoms for the surface layer of the light-receiving member, it has been found that the mechanical strength of the light-receiving member can be dramatically improved and the amount of mechanical wear can be reduced. Was.
[0033]
In particular, since the non-single-crystal hydrogenated carbon film has characteristics of high hardness and low friction, there is an advantage that abrasion due to rubbing is small. For this reason, the abrasion loss can be greatly reduced as compared with the surface layer containing silicon atoms, and the life of the light receiving member can be significantly extended. Further, since the non-single-crystal hydrogenated carbon film has excellent surface lubricity, that is, excellent surface slipperiness, not only the purpose of preventing abrasion of the surface layer, but also the charging means and the transfer device arranged in contact with the light receiving member. It has been found that damage to the means can be reduced.
[0034]
In addition, it has been found that the non-single-crystal hydrogenated carbon film has excellent surface lubricating properties, and is also effective in preventing uneven wear, which is caused by local wear to form a streak.
[0035]
In particular, when a magnetic brush charger is used, it is preferable to move the magnetic particle carrier with the light receiving member in the counter direction from the viewpoint of charging properties. , The amount of wear on the surface of the light receiving member becomes considerably large. There is a possibility that local deviation of the magnetic particles occurs and uneven wear of the surface of the light receiving member becomes extremely large, which is not preferable. However, when the rubbing force is reduced by reducing the coating amount of the magnetic particles, at the same time, the charging ability of the magnetic particle carrier itself decreases, and in some cases, the charging ability unevenness occurs, or the sweeping unevenness of the magnetic brush (on the image) (Sweeping brushes that appear).
[0036]
It has been found that the above problem can be solved by using a non-single-crystal film having at least carbon atoms as a base material, which is excellent in surface lubricity, for the surface layer of the light receiving member, thereby alleviating local deviation of magnetic particles. In particular, in a full-color copying machine that develops an electrostatic latent image formed on each light receiving member using four light receiving members using cyan toner, magenta toner, cyan toner or black toner, Since the wear unevenness does not occur, a high-quality image having no color unevenness in the output color image can be maintained for a long time.
[0037]
The present invention has been completed based on the above background.
[0038]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The surface layer of the light receiving member used in the present invention is composed of an amorphous hydrogenated carbon film (hereinafter referred to as aC: H) and has a dynamic hardness of 4900 to 12750 N / mm. 2 (500-1300kgf / mm 2 ), Mechanical strength can be obtained. Here, the dynamic hardness is a hardness measured by a dynamic ultra-micro hardness tester (DUH-201) manufactured by Shimadzu Corporation (the definition will be described later). Dynamic hardness is 4900N / mm 2 (500kgf / mm 2 If the value is smaller than the above value, uneven rubbing may occur due to rubbing, and the dynamic hardness is 12750 N / mm. 2 (1300kgf / mm 2 If the value exceeds ()), the effect of rubbing may be reduced, and image deletion or toner fusion may occur.
[0039]
In addition, a band gap suitable as a light receiving member is obtained, and the amount of hydrogen H / (C + H) contained in the aC: H film is controlled in a range of 41% to 60% in order to prevent a decrease in photosensitivity. Is also effective.
[0040]
Further, in order to obtain the optimal lubricity and low friction surface properties for the present invention, sp. 3 It is effective to control the bonding ratio in the range of 60% to 90%.
[0041]
Further, regarding the relationship between the relative speed differences relating to the respective process speeds of the light receiving member, the contact charging means and the intermediate transfer member, the relative speed difference between the contact charging means and the light receiving member may be 5% to 200%. preferable. If the relative speed difference is less than 5%, the rubbing effect may not be obtained. If the relative speed difference is more than 200%, the charging means may be deteriorated or damaged, and uneven wear of the light receiving member surface may occur.
[0042]
Further, the relative speed difference between the start and / or the stop of the driving of the intermediate transfer member and the light receiving member is preferably 0.1% to 10%. It is difficult to make the relative speed difference at the time of starting and / or stopping the driving smaller than 0.1% due to the structure of the apparatus. If the relative speed difference at the time of starting and / or stopping the driving exceeds 10%, the load instantaneously applied to the intermediate transfer member and the light receiving member is large, and the surface and the intermediate portion of the light receiving member are repeatedly driven and stopped. Defects such as abrasion may occur on a part of the transfer member.
[0043]
Within the range of the dynamic hardness of the aC: H film of the present invention and the relative speed difference between the charging means and the intermediate transfer member arranged in contact with the light receiving member, the sliding force on the surface of the light receiving member is strong. Even in the configuration, that is, in the configuration in which the contact charging and the intermediate transfer member are provided with a relative speed difference with respect to the light receiving member, the surface layer of the light receiving member does not substantially wear, and further, it is applied to the charging means and the intermediate transfer member. Since the damage is reduced, the life of the light receiving member and the electrophotographic apparatus can be prolonged.
[0044]
The term “substantially no wear” means that the life as the electrophotographic light receiving member is sufficiently obtained and the electrophotographic characteristics in the initial state can be maintained.
[0045]
In addition, when the content is within the above range, it is possible to remove only the ozone product without causing abrasion unevenness of the surface layer, and the toner is applied to the surface of the light receiving member as an effect of rubbing the surface of the light receiving member. It is possible to prevent fusion of the toner which adheres and grows firmly, or a filming phenomenon in which a resin component contained in the toner is coated on the surface of the light receiving member.
[0046]
The thickness of the surface layer used in the light receiving member of the present invention is generally in the range of 0.01 μm to 10 μm, preferably 0.1 μm to 1 μm. When the thickness of the surface layer is 0.01 μm or less, the mechanical strength is impaired, and when the thickness is 10 μm or more, the residual potential may increase.
[0047]
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0048]
FIGS. 1A and 1B are examples of a schematic sectional view of a light receiving member according to the present invention.
[0049]
The light receiving member shown in FIG. 1A has a lower blocking layer 102 on a conductive base 101 such as aluminum, if necessary, for the purpose of preventing charge injection from the conductive base 101 into the photoconductive layer 103. Is provided, and a photoconductive layer 103 having photoconductive properties is formed using silicon as a base. Further, an upper blocking layer 104 mainly composed of silicon and carbon, and a surface layer 106 made of a non-single-crystal hydrogenated carbon film are provided in this order.
[0050]
Further, in FIG. 1, the interface between the upper blocking layer 104 and the surface layer 106 made of a non-single-crystal hydrogenated carbon film does not necessarily have to be a sharp and clear interface. When exposure is used, it is desirable to change the composition smoothly at the interface to provide the variable layer 105 so as not to form a clear interface.
[0051]
Further, as in the light receiving member shown in FIG. 1B, a buffer layer 107 may be provided for the purpose of improving the adhesion between the upper blocking layer 104 and the surface layer 106. When a buffer layer is provided, no change layer is provided.
[0052]
The film forming gas for the surface layer 106 is CH. 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , C 4 H 10 And the like and gases that can be gasified are effectively used.
[0053]
If necessary, the raw material gas for supplying carbon may be replaced with H. 2 , He, Ar, Ne or the like.
[0054]
<Base>
Examples of the substrate used in the present invention include metals such as Al, Cr, Mo, Au, In, Nb, Te, V, Ti, Pt, Pd, and Fe, and alloys thereof, and conductive substrates such as stainless steel. No. Further, a film or sheet of a synthetic resin such as polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polyamide, etc., at least the surface on the side on which the light-receiving layer is formed of an electrically insulating material such as glass, ceramic, etc. A conductive substrate subjected to a conductive treatment can also be used.
[0055]
The shape of the conductive substrate 101 used in the present invention can be a cylindrical surface having a smooth surface or a fine uneven surface, or an endless belt shape, and the thickness thereof can form a desired electrophotographic photosensitive member. It is determined appropriately so that it can be performed. When flexibility as an electrophotographic photosensitive member is required, it can be made as thin as possible within a range where the function as the conductive substrate 101 can be sufficiently exhibited. However, the thickness of the conductive substrate 101 is usually 10 μm or more in terms of manufacturing, handling, mechanical strength, and the like.
[0056]
<Photoconductive layer>
In the present invention, the photoconductive layer 103 is formed by a method of forming a vacuum deposited film by appropriately setting numerical conditions of film forming parameters so as to obtain desired characteristics. Specifically, the glow discharge method is preferable because the conditions for manufacturing a photoreceptor having desired characteristics are relatively easy to control, and the high frequency glow discharge method using a power supply frequency in the VHF band is particularly preferable. It is suitable.
[0057]
In order to form the photoconductive layer 103 by the glow discharge method, basically, a silicon-containing gas capable of supplying silicon atoms (Si) is introduced in a desired gas state into a reaction vessel in which the inside can be reduced in pressure, A glow discharge is generated in the reaction vessel, and a layer made of amorphous silicon hydride halide (a-Si: H, X) is formed on a predetermined conductive substrate 101 previously set at a predetermined position. do it.
[0058]
Further, in the present invention, a hydrogen atom (H) supply gas or / and a halogen atom (X) supply gas is introduced when the photoconductive layer 103 is formed, so that the hydrogen atoms and / or A halogen atom can be contained. This is more preferable because it compensates for dangling bonds of silicon atoms and can improve the layer quality, particularly the photoconductivity and the charge retention characteristics.
[0059]
The substance which can be a silicon-containing gas used in the present invention includes SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , Si 4 H 10 Silicon hydrides (silanes) in a gaseous state or in the form of a gas can be effectively used. In addition, SiH is preferable in terms of ease of handling during layer production, good Si supply efficiency, and the like. 4 , Si 2 H 6 Are preferred.
[0060]
Then, for the purpose of introducing hydrogen atoms and halogen atoms into the formed photoconductive layer 103 structurally and facilitating control of the introduction ratio of these terminating elements, these gases are further added with H. 2 Alternatively, a desired amount such as a gas of a silicon compound containing a hydrogen atom, a halogen gas, a halide, an interhalogen compound containing a halogen, a gaseous or gasifiable halogen compound such as a silane derivative substituted with a halogen, or the like may be mixed. Good. In addition, each gas is not limited to a single species, and a plurality of species may be mixed at a predetermined mixture ratio.
[0061]
In order to control the amount of hydrogen atoms and / or halogen atoms contained in the photoconductive layer 103, for example, the temperature of the conductive substrate 101, the amount of a raw material used to contain hydrogen atoms and / or halogen atoms, The amount to be introduced into the reaction vessel, the discharge power, etc. may be controlled.
[0062]
In addition to these gases, a rare gas may be used as a diluent gas, or may be used alone or as a mixture with another diluent gas.
[0063]
In the present invention, atoms for controlling conductivity can be introduced into the photoconductive layer 103, and may be further distributed.
[0064]
Examples of the atoms that control the conductivity include so-called impurities in the semiconductor field, and include atoms belonging to Group 13 of the periodic table that provide p-type conduction characteristics (hereinafter abbreviated as “Group 13 atoms”) or And / or an atom belonging to Group 15 of the periodic table that gives n-type conduction characteristics (hereinafter abbreviated as “Group 15 atom”) can be used.
[0065]
Specific examples of Group 13 atoms include boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), and thallium (Tl), with B, Al, and Ga being particularly preferred. .
[0066]
Specific examples of Group 15 atoms include nitrogen (N), phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), and lead (Pb), with P and As being particularly preferred.
[0067]
The content of the atoms controlling the conductivity contained in the photoconductive layer 103 is adjusted by adding a trace amount of a gas containing these atoms to the source gas. Specifically, for example, B 2 H 6 When it is desired to add boron using a gas, B is added to facilitate the fine adjustment. 2 H 6 Gas to H 2 It may be added after being diluted with He or the like. The specific content is preferably 5 × 10 -3 ５０50 atomic ppm, more preferably 1 × 10 -2 ~ 30 atomic ppm, optimally 5x10 -2 It is desirable that the maximum content and the minimum content are appropriately selected and contained within the range of ２０20 atomic ppm.
[0068]
It is desirable that a material that can be a raw material for introducing a group 13 atom be a gaseous material at normal temperature and normal pressure or a material that can be easily gasified at least under layer forming conditions.
[0069]
For example, as a raw material for introducing a Group 13 atom, specifically, for introducing a boron atom, 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 , B 5 H 11 , B 6 H 10 , B 6 H 12 , B 6 H 14 Borohydride, BF 3 , BCl 3 , BBr 3 And the like. In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , Ga (CH 3 ) 3 , InCl 3 , TlCl 3 And the like.
[0070]
Similarly, the raw material for introducing the group 15 atoms is preferably a gaseous substance or a substance which can be easily gasified.
[0071]
For example, as a raw material for introducing a Group 15 atom, specifically, for introducing a phosphorus atom, PH 3 , P 2 H 4 Such as hydrogenated phosphorus, PF 3 , PCl 3 And the like. In addition, AsH 3 , AsF 3 , AsF 5 , AsCl 3 , SbH 3 , SbF 5 , BiH 3 And the like.
[0072]
Further, in the present invention, a carbon-containing gas, an oxygen-containing gas, and a nitrogen-containing gas may be appropriately added to the raw material gas so that the photoconductive layer 103 contains carbon atoms and / or oxygen atoms and / or nitrogen atoms. . The content of carbon atoms and / or oxygen atoms and / or nitrogen atoms is preferably 1 × 10 3 based on the sum of silicon atoms, carbon atoms, oxygen atoms and nitrogen atoms. -5 -10 atomic%, more preferably 1 × 10 -4 ~ 8 atomic%, optimally 1 × 10 -3 -5 atomic% is desirable. The carbon atoms and / or oxygen atoms and / or nitrogen atoms may be uniformly and uniformly contained in the photoconductive layer, or may have a non-uniform distribution such that the content changes in the thickness direction of the photoconductive layer. There may be a part.
[0073]
In the present invention, the layer thickness of the photoconductive layer 103 is appropriately determined as desired from the viewpoint of obtaining desired electrophotographic properties and economic effects, and is preferably 10 to 50 μm, more preferably 15 to 45 μm, Is preferably 20 to 40 μm. When the layer thickness is less than 10 μm, electrophotographic characteristics such as charging ability and sensitivity become practically insufficient, and when the layer thickness is more than 50 μm, the production time of the photoconductive layer becomes longer and the production cost becomes higher.
[0074]
In order to achieve the object of the present invention and to form the photoconductive layer 103 having desired film characteristics, the flow rate of the gas for supplying Si, the mixing ratio with the dilution gas when diluting, the gas pressure in the reaction vessel, , Discharge power and substrate temperature need to be set appropriately.
[0075]
Similarly, the optimum range of the gas pressure in the reaction vessel is appropriately selected according to the layer design. -2 ~ 1.0 × 10 2 Pa, preferably 5.0 × 10 -2 ~ 5.0 × 10Pa, optimally 1.0 × 10 -1 The pressure is preferably set to 2.0 × 10 Pa.
[0076]
Similarly, the optimum range of the discharge power is appropriately selected according to the layer design. The ratio P / F between the discharge power P (unit: W) and the flow rate F (unit: ml / min (normal)) of the silicon-containing gas is determined. It is desirably set in the range of 2 to 30, preferably 5 to 20, and most preferably 8 to 15.
[0077]
Further, the temperature of the conductive substrate 101 is appropriately selected in an optimum range according to the layer design. In a normal case, the temperature is preferably 150 to 350 ° C, more preferably 170 to 330 ° C, and most preferably 190 to 310 ° C. It is desirable to do.
[0078]
In the present invention, the above-mentioned ranges are mentioned as desirable numerical ranges of the gas pressure for forming the photoconductive layer, the discharge power, and the substrate temperature. However, the conditions are not usually determined separately and independently. It is desirable to determine the optimum value based on mutual and organic relationships to form a light receiving member having the following characteristics.
[0079]
<Upper blocking layer>
The upper blocking layer has a function of preventing charge from being injected from the free surface side to the photoconductive layer side when the photoreceptor is subjected to charging treatment on its free surface. In order to provide such a function, the upper blocking layer is required to have a high resistance of a certain level or more. To achieve this, the resistance is increased by adding some carbon to the a-Si film, and at the same time, the group 13 of the periodic table is formed. , It is necessary to set the resistance to holes in an appropriate range. In addition, in the present invention, attention is paid to the change in dark conductivity upon irradiation with light, and the amount of carbon, the added amount of the Group 13 element, It is necessary to control the state appropriately.
[0080]
The substance which can be a silicon-containing gas used in the present invention includes SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , Si 4 H 10 Isohydrogenated silicon (silanes), SiF 4 Silane derivatives substituted with halogens, etc. can be used effectively. Further, the film properties can be improved, the handling is easy at the time of layer production, and the supply efficiency is high. 4 Are the most preferred.
[0081]
As a substance that can serve as a carbon supply gas, CH 4 , C 2 H 2 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , C 4 H 10 Such a gas state or a gasifiable hydrocarbon is effectively used, and furthermore, the film properties can be improved, the layer can be easily handled at the time of layer formation, and it is difficult to polymerize. 4 Is most preferred.
[0082]
Moreover, you may dilute using a suitable diluting gas as needed. As a specific diluent gas, a rare gas such as hydrogen, He, Ne, Ar, or Kr is appropriate, and a mixture of several types of these may be used.
[0083]
The composition of the upper blocking layer 104, that is, the range of the ratio of carbon atoms to the sum of silicon atoms and carbon atoms, C / (Si + C), should have a high stopping power and a favorable range for other electrophotographic characteristics. desirable. When carbon is added to the a-Si film, it is considered that the density of defect states tends to increase when light is applied. That is, the initial defect level density is N 0 Where ΔN is the number of light-induced defects and ΔN / N 0 Is the rate of increase in defect level density. This increase rate ΔN / N 0 Believes that, based on experimental facts, the addition of a small amount of carbon causes a dramatic increase and then a decrease, but the precise measurement of ΔN is difficult and is not known at this time.
[0084]
It is considered that the range of the present application is preferable after the decrease is started, and the range in which valence electron control is possible is preferable. Specifically, it has been experimentally found that the range of 0.05 ≦ C / (Si + C) ≦ 0.6 is desirable. If the carbon content is higher than this, the valence electron controllability is reduced, and adverse effects such as an increase in the residual potential may appear. Further, if the carbon content is further reduced, it is considered that the rate of increase in the density of defect states may increase, or the dark resistance may decrease and the stopping power may decrease.
[0085]
In order to realize such a composition, when the above-mentioned gas is used as a raw material gas, its flow rate, mixing ratio, dilution rate, electric power per unit gas flow rate, and the like may be changed. However, since plasma CVD is generally sensitive to an apparatus, it is not always possible to determine exactly what composition can be obtained depending on the apparatus configuration or conditions, and a simple optical measurement (infrared absorption, visible light To measure the absorption coefficient of ultraviolet light), etc., and design the desired composition by changing the conditions while quantifying using secondary ion mass spectrometry (SIMS). It is desirable.
[0086]
In order to effectively prevent injection, it is desirable to add a gas containing an atom for controlling conductivity (an atom belonging to Group 13 of the periodic table) when forming the upper blocking layer.
[0087]
The atoms controlling the conductivity contained in the layer are uniformly distributed throughout the layer, so that a constant amount may be supplied at all times when the layer is formed, or the atoms may be distributed non-uniformly. The flow rate of the gas to be added may be changed with time. However, in any case, care should be taken to make the gas distribution uniform at the time of preparation in order to uniformly contain the gas in a direction parallel to the surface and in an in-plane direction.
[0088]
In order to make the upper blocking layer contain atoms for controlling conductivity in the present invention, a gas containing a Group 13 element as described above may be used, such as a silicon-containing gas, a carbon-containing gas, and / or a rare gas or hydrogen. This is realized by adding an appropriate amount to a source gas composed of a dilution gas. The specific content of the Group 13 element is appropriately determined as desired so that the object of the present invention can be effectively achieved. Preferably, the concentration in the film is 100 atomic ppm or more with respect to silicon atoms. What is necessary is just to introduce it so that it may be set to 30000 atomic ppm or less. If it is less than 100 atomic ppm, sufficient stopping power for electrons may not be obtained in some cases. From such a viewpoint, 500 atomic ppm or more is more preferable. On the other hand, if it exceeds 30,000 atomic ppm, the effect of improving the charging ability unevenness may be reduced. In order to maximize the improvement effect, the content is more preferably 10,000 atom ppm or less. Further, in order to increase the ease of adjusting the amount of addition, it may be appropriately added together with a diluent gas. Hydrogen gas or a rare gas is suitable as the diluent gas for the group 13 element-containing gas.
[0089]
In the present invention, the thickness of the upper blocking layer is preferably from 0.01 to 1.0 μm, more preferably from 0.03 to 0.7 μm, from the viewpoint of obtaining desired electrophotographic characteristics and economic effects. Most preferably, the thickness is 0.05 to 0.5 μm. When the layer thickness is less than 0.01 μm, the ability to stop injection of electric charge from the surface becomes insufficient and sufficient charging ability cannot be obtained. When the layer thickness is more than 1.0 μm, the efficiency of discharging holes from the photoconductive layer is reduced. As a result, electrophotographic characteristics such as sensitivity, shift, ghost, and residual potential are deteriorated. In addition, an increase in manufacturing time causes an increase in manufacturing cost.
[0090]
In the present invention, to form the upper blocking layer, the same vacuum deposition method as the above-described method of forming the photoconductive layer, that is, a plasma CVD method using a high frequency is employed. At that time, in order to maximize the effect of the present invention, it is most preferable that the high frequency used for the discharge be a VHF band frequency. Further, in addition to the deposition conditions described above, it is necessary to appropriately set the pressure in the reaction vessel, the temperature of the substrate, and the like.
[0091]
An optimum range of the gas pressure in the reaction vessel is appropriately selected according to the layer design. -2 ~ 5.0 × 10 2 Pa, preferably 5.0 × 10 -1 ~ 5.0 × 10Pa, optimally 1.0 × 10 -1 The pressure is preferably set to 2.0 × 10 Pa.
[0092]
Similarly, the optimum range of the discharge power is appropriately selected according to the layer design. However, the total flow rate of the gas for supplying Si and the gas for supplying C to the discharge power (unit: W) (unit: ml / min ( Normal)) ratio is set in the range of 1 to 40, preferably 3 to 30, and optimally 5 to 20 when using a high frequency in the VHF band.
[0093]
Further, the temperature of the conductive substrate 101 is appropriately selected in an optimum range according to the layer design. In a normal case, the temperature is preferably 150 to 350 ° C, more preferably 170 to 330 ° C, and most preferably 190 to 310 ° C. It is desirable to do.
[0094]
In the present invention, in order to form the upper blocking layer, the mixing ratio of the silicon-containing gas and the carbon-containing gas, the addition amount of the gas containing the conductivity controlling substance, the gas pressure in the reaction vessel, the discharge power, and the substrate temperature are preferably set. Although the numerical ranges include the above-mentioned ranges, these layer formation factors are not usually independently determined separately, but are determined based on mutual and organic relations to form an upper blocking layer having desired characteristics. It is desirable to determine the optimum value of each layer production factor based on the above.
[0095]
<Surface layer>
In the present invention, a surface layer 105 of a non-single-crystal material mainly composed of carbon is formed on the photoconductive layer 103 and the upper blocking layer 104 formed on the conductive substrate 101 as described above. Is desirable. This surface layer 106 is provided in order to achieve the object of the present invention mainly in terms of polishing resistance, moisture resistance, continuous repeated use characteristics, electric pressure resistance, and use environment characteristics.
[0096]
For the surface layer 106, for example, an amorphous material (hereinafter referred to as “aC: H”) containing carbon as a base material and containing hydrogen atoms (H) can be suitably used.
[0097]
Further, non-single-crystal carbon (aC: H, X), which is a material containing carbon as a base and containing hydrogen and / or halogen, is also preferably used.
[0098]
In the present invention, in order to effectively achieve the object, the surface layer 106 is formed by a vacuum deposition film forming method by appropriately setting numerical conditions of film forming parameters so as to obtain desired characteristics. Specifically, from the productivity of the electrophotographic photoreceptor, it is preferable to use the same deposition method as that for the photoconductive layer.
[0099]
For example, in order to form the surface layer 106 made of aC: H by a glow discharge method, a source gas for supplying C that can supply carbon atoms (C) and a hydrogen atom (H) are basically supplied. And a source gas for supplying H, which is introduced in a desired gas state into a reaction vessel capable of reducing the pressure therein, thereby causing a glow discharge in the reaction vessel and causing a photoconductive layer 103 previously set at a predetermined position. After forming the upper blocking layer 104, a layer made of aC: H may be formed.
[0100]
Further, even if the surface layer 106 further contains a small amount of silicon atoms, it is preferably used. By containing a silicon atom, the optical band gap can be made wider, which is preferable in terms of sensitivity. However, if the number of silicon atoms is too large, fusion, filming, and abrasion characteristics may be deteriorated. Therefore, it is preferable to determine the ratio in consideration of the band gap, and it is appropriately determined according to manufacturing conditions, substrate temperature, source gas type, and the like. Typically, it is preferable that the ratio of silicon atoms to the sum of silicon atoms and carbon atoms be 10% or less.
[0101]
As a substance that can be a gas for introducing silicon atoms, SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , Si 4 H 10 Silicon hydrides (silanes) in a gaseous state or in the form of a gas can be effectively used. In addition, SiH is preferable in terms of ease of handling during layer production, good Si supply efficiency, and the like. 4 , Si 2 H 6 Are preferred.
[0102]
Further, for the purpose of improving the adhesion between the upper blocking layer 104 and the surface layer 106, a buffer layer 107 may be provided, and the material of the buffer layer 107 has an intermediate composition between the upper blocking layer 104 and the surface layer 106. Although an a-SiC layer may be used, a-SiO, a-SiN, or the like may be used. The composition of the buffer layer 107 may be changed continuously.
[0103]
In order to form the surface layer 106 having characteristics capable of achieving the object of the present invention, the temperature of the conductive substrate 101, the gas pressure in the reaction vessel, the gas type and its mixing ratio, the gas flow rate, the high frequency frequency and the power, etc. The dynamic hardness (DHT 115) is set to 4900 to 12750 N / mm by appropriately setting the parameters of 2 (500-1300kgf / mm 2 ).
[0104]
The optimal range of the temperature (Ts) of the conductive substrate 101 is appropriately selected according to the layer design, but usually, preferably 150 to 350 ° C, more preferably 170 to 330 ° C, and most preferably 190 to 310 ° C. It is desirable that
[0105]
Similarly, the gas pressure in the reaction vessel is appropriately selected in an optimum range according to the layer design. -2 ~ 2 × 10 2 Pa, preferably 5 × 10 -2 ~ 5 × 10Pa, optimally 1 × 10 -1 The pressure is preferably set to 2 × 10 Pa.
[0106]
Gases that can be suitably used include those that can be used at the time of forming the above-described upper blocking layer. 4 , C 2 H 2 Is preferable, and hydrogen, He, and Ar are optimal as the diluting gas, and they may be appropriately diluted before use.
[0107]
Similarly, the optimum range of the discharge power is also appropriately selected according to the layer design. For example, in the case of aC: H, the discharge power P (unit: W) and the flow rate F (unit: ml / It is desirable to set the ratio P / F to min (normal)) in the range of 5 to 50. Further, in the non-single-crystal carbon film, it is desirable to set P / F (carbon-containing gas flow rate) in a range of 15 to 150. Further, as the frequency, a frequency band called a VHF band of 30 MHz or more is preferable, and a frequency band of about 250 MHz or less is preferable in view of various ease of handling. Further, it is most preferable to superimpose the frequencies of a plurality of VHF bands on the same electrode to suppress the discharge unevenness due to the standing wave from the viewpoint of improving the uniformity of the film.
[0108]
In the present invention, the above-mentioned range is mentioned as a desirable numerical range such as a substrate temperature, a gas pressure, a discharge power, and a frequency for forming a surface layer, but the conditions are not usually determined independently and separately. It is desirable to determine the optimum value based on mutual and organic relationships to form a surface layer having desired properties.
[0109]
In addition, in the photoreceptor member of the present invention, between the conductive substrate 101 and the photoconductive layer 103, charge carriers having a polarity opposite to that of the above-described upper blocking layer are prevented from being injected from the substrate side. Therefore, it is more preferable to provide the lower blocking layer 102. The lower blocking layer 102 may be formed by using a silicon-containing gas and a carbon-containing gas in the same manner as the upper blocking layer, or by appropriately combining a nitrogen-containing gas, an oxygen-containing gas, or the like instead of the carbon-containing gas. As a result, the stopping power and the adhesion may be improved. Alternatively, a high-resistance type blocking layer to which carbon, nitrogen, oxygen or the like is added in an appropriate combination may be used. However, holes are injected as an n-type semiconductor by appropriately adding a gas containing Group 15 of the periodic table. May be blocked.
[0110]
Next, an apparatus for forming an electrophotographic photosensitive member and a film forming method will be described in detail.
[0111]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of a manufacturing apparatus of a negatively charged electrophotographic photosensitive member by a VHF-PCVD method using a VHF band as a power supply frequency, and shows a mass-production type manufacturing apparatus. The configuration of the mass-production type manufacturing apparatus shown in FIG. 2 is as follows.
[0112]
In the apparatus shown in FIG. 2, high-frequency powers having different frequencies oscillated from the high-frequency power supplies 208 and 217 are applied to the power supply point of the power branching unit 213 via the matching boxes 209 and 218, respectively, and are installed outside the reaction vessel 202. Electric power is supplied from the plurality of high-frequency electrodes 204 into the reaction vessel 202 to generate plasma in the reaction vessel 202 to form a deposited film.
[0113]
In order to efficiently introduce the high-frequency power emitted from the high-frequency electrode 204 into the reaction vessel 202, a dielectric ceramic is used on the side wall of the cylindrical reaction vessel 202. Specific examples of ceramic materials include alumina, titanium dioxide, aluminum nitride, boron nitride, zircon, cordierite, zircon-cordierite, silicon oxide, and beryllium mica-based ceramics. Of these, alumina, aluminum nitride, and boron nitride are preferred from the viewpoints of suppressing contamination of impurities during vacuum processing and heat resistance.
[0114]
Further, the reaction apparatus shown in FIG. 2 has a configuration in which six cylindrical conductive substrates 201 are installed at equal intervals on the same circumference in a reaction vessel 202. In addition, six gas introduction pipes 203 for introducing gas are installed at equal intervals on the same circumference outside the circle where the cylindrical base is arranged.
[0115]
Further, an exhaust port is disposed at the center of the reaction vessel 202 of the vacuum processing apparatus 200 shown in FIG. 2, and exhaust is performed to the exhaust pipe 207.
[0116]
The outline of the deposition film formation will be described below using the apparatus of FIG. 2 as an example.
[0117]
The cylindrical conductive substrate 201 is set in the reaction vessel 202, and the inside of the reaction vessel 202 is evacuated to the exhaust pipe 207 by an exhaust device (not shown). Subsequently, the cylindrical conductive substrate 201 is heated and controlled to a predetermined temperature of about 200 ° C. to 300 ° C. by a heater (not shown).
[0118]
When the temperature of the cylindrical conductive substrate 201 reaches a predetermined temperature, a source gas is introduced into the reaction vessel 202 via a source gas supply unit (not shown). After confirming that the flow rate of the raw material gas has reached the set flow rate and that the pressure in the reaction vessel 202 has stabilized, two high-frequency powers satisfying the following equation are supplied from the high-frequency power supplies 208 and 217 to the matching boxes 209 and 218. To the high-frequency electrode 204 via the
[0119]
10MHz ≦ f2 <f1 ≦ 250MHz
0.1 ≦ P2 / (P1 + P2) ≦ 0.9
As a result, high-frequency powers of two different frequencies are introduced into the reaction vessel 202, glow discharge occurs in the reaction vessel 202, and the source gas is excited and dissociated to form a deposited film on the cylindrical substrate.
[0120]
After the desired film thickness is formed, the supply of the high-frequency power is stopped, then the supply of the source gas is stopped, and the formation of the deposited film is completed. By repeating the same operation a plurality of times, a light receiving layer having a desired multilayer structure is formed.
[0121]
During the formation of the deposited film, the cylindrical conductive substrate 201 is rotated at a predetermined speed by the motor 211 via the rotating shaft 210, so that the deposited film is formed over the entire surface of the cylindrical conductive substrate 201.
[0122]
Known compositions and film thicknesses of the photoconductive layer can be used.
[0123]
When the upper blocking layer and the surface layer are formed on the photoconductive layer, the above operation may be basically repeated. In particular, when a surface layer made of an aC: H film is formed, uneven distribution of discharge and generation of sparks can be prevented by a manufacturing method in which high-frequency powers having different frequencies are applied, so that a uniform substrate temperature distribution can be maintained. Thus, an aC: H film having substantially no thickness unevenness can be formed.
[0124]
FIG. 3A is an explanatory diagram schematically showing a charging process of the chargers 2a to 2d in the image forming apparatus preferably used in the present invention in FIG. 3B. In FIG. 3A, a conductive roller charger 31 and an injection charging type magnetic brush charger 30 are used as different contact charging methods for the light receiving member 1 to explain the charging method of the present invention. Although an example is shown with a configuration in which the charging devices are provided at the same time, each charging device may be used alone.
[0125]
A magnetic brush charger is a device in which conductive magnetic particles are directly magnetically constrained on a magnet or a sleeve containing a magnet, and are stopped or rotated, and are brought into contact with an image carrier, and a voltage is applied thereto. Starts charging. The magnetic brush charger 30 preferably used in the present invention is provided with a fixed magnet 302 therein, and is provided on a rotatable non-magnetic charging sleeve 303 for charging controlled by magnetic particle regulating means (blade) 301. The magnetic particles 304 are formed in a brush shape by a magnetic field, and the charging magnetic particles 304 are transported as the nonmagnetic charging sleeve 303 rotates. By applying a charging voltage to the charging sleeve 303, a charge is given from the charging magnetic particles 304 onto the light receiving member 1, and charged to a value close to a potential corresponding to the charging voltage.
[0126]
The charging sleeve 303 can be rotated in the forward direction or the counter direction with respect to the light receiving member 1, and the relative speed with respect to the light receiving member 1 can be set in any manner. It is determined by comprehensively considering various properties such as the hardness of the layer, the set life of the photoreceptor, the set life of the magnetic particles, the charging ability, and the presence or absence of sweeping unevenness. In the present invention, the relative speed difference of the charging means with respect to the light receiving member is, for example, relative to the rotational speed of the light receiving member 1 when the magnetic brush charger 30 is rotated in the counter direction at the same speed as the light receiving member 1. The speed difference is 200%, and the relative speed difference when the magnetic brush charger 30 is rotated in the forward direction at the same speed as the light receiving member 1 with respect to the rotation speed of the light receiving member 1 is 0%. The relative speed difference when is stopped is assumed to be 100%.
[0127]
The magnetic brush charger 30 can reduce the amount of magnetic particles coated by reducing the distance between the magnetic particle regulating means (blade) 301 and the charging sleeve 303, thereby reducing the rubbing force and extending the life of the photoreceptor. On the other hand, at the same time, the contact point between the magnetic particles and the photoreceptor decreases, so that the charging ability of the charger also decreases. In the present invention, the charging means has a multi-stage structure, and the charging ability can be supplemented to some extent.
[0128]
The magnetic particles for charging have an average particle size of 10 to 100 μm and a saturation magnetization of 2.5 × 10 -2 ~ 3.1 × 10 -1 Wb / m 2 (20-250 emu / cm 3 ) And those having a resistance of 1E2 to 1E10 Ω · cm are preferable. In order to improve the charging performance, it is preferable to use one having as small a resistance as possible. However, considering that there is an insulation defect such as a pinhole in the photosensitive drum, it is more preferable to use one having 1E6 Ω · cm or more. For example, for the magnetic particles for charging, the surface of the ferrite is oxidized and reduced to adjust the resistance, and the average particle diameter is 25 μm and the saturation magnetization is 2.5 × 10 -1 Wb / m 2 (200 emu / cm 3 ) A resistance of 5 × 1E6Ω · cm is preferably used. The charging magnetic particles 304 used in this embodiment have a resistance value of 228 mm in bottom area. 3 After charging 2 g of magnetic particles for charging into a metal cell of 0.65 MPa (6.6 kg / cm 2 ), And measured by applying a voltage of 100V.
[0129]
The charging roller charger 31 includes a conductive core 314, an elastic layer 313, and a surface layer 312. As the conductive core 314, iron, aluminum, stainless steel, or the like can be suitably used. The elastic layer 313 is made of a solid or foamed solid elastic material such as urethane, silicon rubber, EPDM (terpolymer of ethylene propylene diene), and carbon or TiO. 2 A metal oxide such as ZnO or the like and having a volume resistivity of 1E4 to 1E13 Ω · cm can be suitably used. The surface layer 312 is preferably a nylon-based resin such as resin (trade name) or a synthetic resin film made of polyethylene, polyester, fluororesin, polypropylene, or the like. It is desirable that the resistance value is larger than the resistance of the inner elastic body. Thus, even if there is a pinhole on the surface of the electrophotographic photosensitive member, it is more preferable that current concentrates and does not easily flow. Specifically, for example, a charging roller in which a surface layer of a synthetic resin film in which a nylon-based resin is made conductive is provided on an elastic layer in which resistance is adjusted by dispersing carbon in urethane is preferably used.
[0130]
FIG. 3B shows an example of an electrophotographic apparatus for forming a color image. In this color image forming apparatus, first to fourth four image forming units Pa to Pd capable of forming visible images (toner images) of, for example, yellow, magenta, cyan, and black in a main body of the apparatus are straight lines. Each of the image forming units Pa to Pd includes a dedicated light receiving member 1a, 1b, 1c and 1d as an image carrier. Each of the light receiving members 1a to 1d is driven to rotate in the direction of the arrow shown in the figure, and around them, chargers 2a to 2d, image exposure devices 3a to 3d, developing units 4a to 4d, and cleaners, which are dedicated image forming process means. 5a to 5d and the like are provided.
[0131]
An intermediate transfer member 8 is stretched between a plurality of rollers below the light receiving members 1a to 1d of the image forming units Pa to Pd, and transfer units 6a to 6d are disposed inside the intermediate transfer member 8 respectively. Have been. As the intermediate transfer member 8 moves, images are sequentially formed in the transfer areas of the image forming portions Pa to Pd.
[0132]
Further, a transfer belt 9 is stretched between rollers below the intermediate transfer body 8, and a transfer charging unit 10 is provided inside the transfer belt.
[0133]
In the figure, a paper feed unit is disposed on the right side of the transfer belt 9, and a fixing unit 7 is disposed on the left side. Further, a pair of registration rollers 13 for feeding the recording material M at a timing is arranged between the paper supply unit and the transfer belt 8, and the recording material M is supplied from the paper supply unit to the registration rollers 13. After the multiplex image of four colors formed on the intermediate transfer member 8 is transferred to the recording material M at the transfer charging unit 10, the recording material M The image moves and passes through the fixing device 7 to fix the image.
[0134]
More specifically, in the first image forming unit (here, Pd), the image information of the yellow component color in the original image is scanned by a laser beam or the like with respect to the light receiving member 1d charged by the charger 2d. An electrostatic latent image of the component color is formed. This electrostatic latent image is developed with a yellow toner by the developing device 3d to become a yellow visible image.
[0135]
On the other hand, the intermediate transfer member is moving during that time, and in the lower transfer area of the light receiving member 1d of the first image forming portion Pd, the yellow visible light formed on the light receiving member 1d by the action of the transfer charging means 6d. An image, that is, a toner image is transferred to the intermediate transfer member. While the yellow toner image is being transferred onto the intermediate transfer body 8 in this manner, an electrostatic latent image of a magenta component color is formed in the second image forming portion Pc, and this electrostatic latent image is developed by the developing device 3c. When the intermediate transfer member 8 is conveyed to the lower transfer area of the light receiving member 1c of the second image forming portion Pc, the magenta toner image moves to the transfer area, and the transfer charger 6c By the action, the toner image is transferred so as to overlap the yellow toner image on the intermediate transfer member 8.
[0136]
Hereinafter, cyan and black toner images are sequentially formed on the third and fourth image forming units Pb and Pa, similarly to the first and second image forming units Pd and Pc. Is transferred to the recording material M further moved on the transfer belt 9 to transfer a color image in which four colors are multiplex-transferred.
[0137]
When the image forming process is completed, the recording material M is separated from the transfer belt 9 and sent to the fixing device 7, where the recording material M is collectively fixed to obtain a desired full-color image. Further, the light receiving members 1a to 1d of the image forming units Pa to Pd after the transfer are completed, the residual toner is removed by the cleaners 5a to 5d to prepare for the subsequent formation of the next electrostatic latent image.
[0138]
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.
[0139]
【Example】
[Example 1]
Using a plasma CVD apparatus shown in FIG. 3, a blocking layer, a photoconductive layer, and an upper blocking layer are laminated on a cylindrical conductive substrate under the conditions shown in Table 1, and then a 0.5 μm surface layer is deposited under the conditions shown in Table 2. Light receiving members A to D were manufactured.
[0140]
Further, as a sample for evaluating the surface layer, a surface layer was deposited 1.0 μm on the Si wafer substrate under the conditions shown in Table 2 to prepare samples of the aC: H surface layers A to D.
[0141]
Next, the light receiving members A to D are simultaneously mounted on a modified copy machine of Canon CLC 5000 similar to the configuration shown in FIG. 3, and the moving speed of the light receiving member 1 is 400 mm / sec. Was carried out in an environment of 35 ° C. and a relative humidity of 90%, and image deletion and unevenness in abrasion were evaluated. However, as the charging means 2a to 2d, only an elastic roller was used, and a urethane roller having an Asker hardness of 30 ° was used. The light receiving members 1a to 1d were brought into contact with each other at a nip width of 5 mm and rotated at a relative speed difference of 200% with respect to each of the light receiving members 1a to 1d. Further, the relative speed difference between the transfer belt and the light receiving member (the speed difference at the time of the maximum peak including during operation and during stoppage) was set to 0.5%. Further, the developing units 4a to 4d were used for black development.
[0142]
The light receiving members A to D and the surface layer samples A to D were evaluated as follows.
[0143]
(Dynamic hardness)
The dynamic hardness of the aC: H film sample deposited on the Si wafer substrate was measured by a dynamic ultra-micro hardness tester (DUH-201) manufactured by Shimadzu Corporation. Here, the indenter used for the dynamic hardness measurement was a triangular cone indenter with a ridge angle of 115 ° (radius of curvature of the tip is 0.1 μm or less), and the value of the dynamic hardness was 0.98 mN (0. 1 gf) The value when the indenter is pushed down until the load is reached.
[0144]
Vickers hardness, Knoop hardness used for measuring the hardness of metal materials is a method of applying a load, creating a dent, unloading, calculating the surface area from the diagonal length of the dent, and calculating the hardness. On the other hand, dynamic hardness is a method of measuring how much an indenter has penetrated into a sample, and is a hardness obtained from the load and the depth of the indentation process. The material strength characteristics in a state where it is included can be obtained.
[0145]
(Image deletion evaluation method)
Hereinafter, a method for evaluating the image deletion will be described with reference to FIG.
[0146]
The charging current of the main chargers 2a to 2d is adjusted so that the dark portion potential of the light receiving members 1a to 1d at the position of the developing device 5 becomes 400 V, and the vertical line and the horizontal line of 10 lines / mm to 2 lines / mm are placed on the platen. After placing a lined original and continuously passing 20,000 sheets of A4 size transfer paper M, the apparatus is put into a rest state for 15 hours. Next, after 15 hours, an image check is performed to evaluate the image flow. The durability for every 20,000 sheets is performed up to a total of 100,000 sheets, and the image deletion for every 20,000 sheets is evaluated.
○ …… Good image with no image deletion
△: 7 lines / mm line is not visible, but 6 lines / mm line is visible, and there is no practical problem
X: Image deletion occurred such that a line of 5 lines / mm could not be seen.
[0147]
(Wear unevenness)
Hereinafter, a method for evaluating uneven wear will be described with reference to FIG.
[0148]
The charging currents of the main chargers 2a to 2d are adjusted so that the dark portion potential of the light receiving members 1a to 1d at the position of the developing device 4 becomes 400 V, and a document having a reflection density of 0.3 is placed on a document table. The light amounts of the image exposure devices 3a to 3d are adjusted so that the potentials at positions 4 to 4d become 200 V at the central portions of the light receiving members 1a to 1d. The unevenness of the halftone potential is measured in the generatrix direction of the light receiving members 1a to 1d, and the percentage of the minimum value with respect to the maximum value of the potential is evaluated.
…: Good image without potential unevenness and image unevenness
Δ: 2.5% or less of potential unevenness, but the image is at a level where there is no practical problem
C: Unevenness in potential exceeding 2.5% occurred, and unevenness in density occurred in the image.
[0149]
Tables 4 and 5 show the results of Example 1.
[0150]
[Comparative Example 1]
Light receiving members E and F and surface layer samples E and F were manufactured in the same manner as in Example 1 except that the manufacturing conditions of the surface layer were changed to those shown in Table 3.
[0151]
Next, the surface layer samples E and F were measured for dynamic hardness in the same manner as in Example 1.
[0152]
Further, as in the case of the first embodiment, the light receiving members E and F were evaluated for image deletion and unevenness in abrasion using a modified copy machine CLC 5000 made by Canon similar to that shown in FIG.
[0153]
Tables 4 and 5 summarize the results of Example 1 and Comparative Example 1.
[0154]
As a result, the dynamic hardness of the aC: H film was 4900 to 12750 N / mm. 2 (500-1300kgf / mm 2 ) Is preferable and the dynamic hardness is 12750 N / mm. 2 (1300kgf / mm 2 When the value exceeds (), filming and minute toner fusion that does not appear in the image may be confirmed by a microscope. Furthermore, dynamic hardness is 4900N / mm 2 (500kgf / mm 2 In the case of a value smaller than ()), there were cases where minute scratches that did not appear in the image were confirmed with a microscope.
[0155]
[Table 1]
[0156]
[Table 2]
[0157]
[Table 3]
[0158]
[Table 4]
[0159]
[Table 5]
[0160]
[Example 2]
After laminating a blocking layer, a photoconductive layer, an upper blocking layer, and a buffer layer on a cylindrical conductive substrate under the conditions shown in Table 6 using the plasma CVD apparatus shown in FIG. 3, a 0.3 μm surface layer was deposited. Six receiving members were manufactured.
[0161]
Further, as a sample for evaluating the surface layer, only the surface layer was deposited to a thickness of 1.0 μm on the Si wafer substrate under the conditions shown in Table 6 to prepare a sample of an aC: H surface layer. As a result, the hardness of the aC: H surface layer was 9810 N / mm. 2 (1000kgf / mm 2 )Met.
[0162]
Then, the six light receiving members are mounted on a modified copy machine CLC5000 made by Canon similar to the configuration shown in FIG. 3, and the moving speed of the light receiving members 1a to 1d is set to 400 mm / sec. After 100,000 sheets were printed, the evaluation of image deletion and unevenness in abrasion was performed.
However, the charging means 2a to 2d were magnetic brush chargers, and a DC voltage of -550 V was applied to the magnetic brush charger, and an alternating voltage (1.2 kVpp, 1.0 kHz) was further applied. The resistance value of the magnetic particles was 1.9E6Ω.
[0163]
The magnetic brush chargers 2a to 2d were rotated at different relative speeds within a range of 4% to 250%, respectively, in the relative speed difference between the light receiving members 1a to 1d. Further, the relative speed difference between the transfer belt and the light receiving member (the speed difference at the time of the maximum peak including during operation and during stoppage) was set to 0.5%.
[0164]
Table 7 shows the results of Example 2.
[0165]
As a result, the relative speed difference between the light receiving member and the charging means is preferably in the range of 5% to 200%, and when the relative speed difference exceeds 200%, the wear on the light receiving member is such that it does not pose a problem in practical use. In some cases, unevenness occurred. Further, when the relative speed difference is smaller than 5%, there is a case where image flow and filming, which are not problematic in practical use, and minute toner fusion which does not appear in the image are observed by a microscope.
[0166]
[Table 6]
[0167]
[Table 7]
[0168]
[Example 3]
After laminating a blocking layer, a photoconductive layer, an upper blocking layer, and a buffer layer on a cylindrical conductive substrate under the conditions shown in Table 6 using the plasma CVD apparatus shown in FIG. 3, light having a surface layer of 0.3 μm was deposited. A receiving member was manufactured.
[0169]
Further, as a sample for evaluating the surface layer, only the surface layer was deposited to a thickness of 1.0 μm on the Si wafer substrate under the conditions shown in Table 6 to prepare a sample of an aC: H surface layer. As a result, the hardness of the aC: H surface layer was 9810 N / mm. 2 (1000kgf / mm 2 )Met.
[0170]
Next, the light receiving member was mounted on a modified copy machine of Canon CLC 5000 similar to the configuration shown in FIG. 3, and the moving speed of the light receiving member 1 was 400 mm / sec, and the continuous paper passing durability of the A4 plate was 100,000 sheets. The evaluation was carried out in the same manner as in Example 1 to evaluate the image deletion and uneven wear. However, as the charging means 2, only an elastic roller was used, and a urethane roller having an Asker hardness of 30 ° was used. The light receiving member 1 was brought into contact with the light receiving member 1 with a nip width of 5 mm and rotated at a relative speed difference of 200% with respect to the light receiving member 1. Further, the relative speed difference between the transfer belt and the light receiving member (the speed difference at the time of the maximum peak including the time of the operation and the stop) is set to 0.05% to 15%.
[0171]
Table 8 shows the results of Example 3.
[0172]
As a result, the relative speed difference between the transfer belt and the light receiving member (the speed difference at the time of the maximum peak including the time of operation and stop) is preferably in the range of 0.1% to 10%, and the relative speed difference is 10%. If it exceeds, the surface of the light receiving member and the transfer belt may have abrasion unevenness and rubbing to the extent that they do not pose a problem in practical use. Further, if the relative speed difference is smaller than 0.1%, there may be a case where an image flow that does not cause a problem in practical use and a minute toner fusion that does not appear in the image are observed by a microscope.
[0173]
[Table 8]
[0174]
[Example 4]
After laminating a blocking layer, a photoconductive layer, an upper blocking layer, and a buffer layer on a cylindrical conductive substrate under the conditions shown in Table 9 using the plasma CVD apparatus shown in FIG. 3, a 0.3 μm surface layer was deposited. Four receiving members were manufactured.
[0175]
Further, as a sample for evaluating the surface layer, only the surface layer was deposited to a thickness of 1.0 μm on the Si wafer substrate under the conditions shown in Table 6 to prepare a sample of an aC: H surface layer. As a result, the hardness of the aC: H surface layer was 9810 N / mm. 2 (1000kgf / mm 2 )Met.
[0176]
Next, four light receiving members were mounted on a modified copy machine of Canon CLC5000 similar to the structure shown in FIG. 3, and the moving speed of the light receiving members 1a to 1d was set to 400 mm / sec. 100,000 sheets were printed, and the image deletion and the unevenness of wear were evaluated in the same manner as in Example 1.
[0177]
However, the charging means 2a to 2d have a configuration in which the conductive roller charger and the magnetic brush charger shown in FIG. As the elastic roller of the conductive roller charger, a urethane roller having an Asker hardness of 30 ° was used, and was in contact with the light receiving members 1a to 1d with a nip width of 5 mm. Further, a DC voltage of -550 V was applied to the magnetic brush charger, and an alternating voltage (1.2 kVpp, 1.0 kHz) was further applied. The resistance value of the magnetic particles was 1.9E6Ω.
[0178]
The relative speed difference between the conductive roller charger and the magnetic brush chargers 2a to 2d with respect to the light receiving members 1a to 1d was rotated at different relative speeds within a range of 5% to 200%. Further, the relative speed difference between the transfer belt and the light receiving member (the speed difference at the time of the maximum peak including during operation and during stoppage) was set to 0.5%.
[0179]
Table 10 shows the results of Example 4.
[0180]
As a result, even if the charging means is provided with the conductive roller charger and the magnetic brush charger shown in FIG. 3A at the same time, the relative speed difference between the light receiving member and the charging means is 5% to 200%. %, It was found that the effects of the present invention could be obtained. Further, as a result of observing the area of the light receiving member with a microscope, it was found that no minute scratches and toner fusion which did not appear in the image occurred.
[0181]
[Table 9]
[0182]
[Table 10]
[0183]
【The invention's effect】
As described in detail above, the present invention is provided with a light receiving member having a surface layer formed of a non-single-crystal film having at least carbon atoms as a base, a charging unit, an exposure unit, a developing unit, a transfer unit, and a cleaning unit. In the electrophotographic apparatus, the charging unit is a brush charging and / or a roller charging arranged in contact with the light receiving member, and the transfer unit is an intermediate transfer body, and the charging unit and the transfer unit And the light receiving member has a relative speed difference, and the dynamic hardness of the light receiving member surface is 4900 to 12750 N / mm. 2 (500-1300kgf / mm 2 )), It has become possible to reduce wear and uneven wear on the surface of the light receiving member and to continuously provide high image quality even after long-term use.
[0184]
In addition, as an effect of rubbing the surface layer, it is possible to effectively prevent toner fusion and filming.
[0185]
Furthermore, stable image supply was possible without deterioration of the charging means and the transfer means provided in contact with the light receiving member.
[0186]
It should be noted that modified combinations can be appropriately made within the scope of the gist of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments.
[Brief description of the drawings]
FIG.
It is a typical sectional view showing an example of a light receiving member by the present invention.
FIG. 2
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a deposition apparatus used for manufacturing a light receiving member by a PCVD method applicable to the present invention.
FIG. 3
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of an electrophotographic apparatus applicable to the present invention.
[Explanation of symbols]
101 conductive substrate
102 Lower blocking layer
103 Photoconductive layer
104 Upper blocking layer
105 Change layer
106 surface layer
107 buffer layer
200 vacuum processing equipment
201 cylindrical conductive substrate
202 reaction vessel
203 gas inlet pipe
204 high frequency electrode
205 High frequency power supply system
206 Substrate support
207 exhaust pipe
208 First high frequency power supply
209 First matching box
210 rotation axis
211 motor
212 speed gear
213 Power branch
215 shield
217 Second high frequency power supply
218 Second Matching Box
30 Magnetic brush charger
31 Conductive roller charger
305 bias device
315 Bias device
306 Current detector
316 Current detection device
312 Surface layer
313 elastic layer
314 Conductive cored bar
301 Magnetic particle regulating means (blade)
302 Fixed magnet
303 charging sleeve
304 magnetic particles for charging
Pa-Pd image forming unit
1a to 1d light receiving member
2a to 2d Charger (unit)
3a-3d image exposure apparatus
4a-4d developing unit
5a-5d cleaner
6a to 6d transfer charging means
7 Fixing device
8 Intermediate transfer member
9 Transfer belt
10 Transfer charging means
13 Registration roller
M Recording material (paper, etc.)
