JP2514198B2 - 電子写真感光体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は電子写真感光体に関し、詳しくは、光導電層
と支持体との間に支持体表面の両端部にだけ特定の酸化
アルミニウム層を設けるようにしたアモルファスシリコ
ン系電子写真感光体に関する。

従来技術 電子写真感光体における光導電材料としては従来Se、
ZnOなどの無機材料やポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、
トリニトロフルオレノンなどの有機材料が用いられてき
たが、最近になって、アモルファスシリコン（以降「ａ
−Si」と称することがある。）が注目されはじめてい
る。これは、ａ−Siを光導電層とした電子写真感光体が
従来の電子写真感光体と比較して同様もしくはそれ以上
の特性を有する他、人及び環境に対しても無害であり、
耐久性が著しく大きい等の長所を有しているからであ
る。

しかしながら、これまでのａ−Si系電子写真感光体に
おいては、支持体とａ−Si層との密着性が不十分なた
め、支持体表面からのａ−Si層の浮きや剥離、亀裂等が
生じるといった大きな問題が残されている。もっとも、
こうした問題を解決するものとして、 １） 支持体と光導電層との間に結晶性シリコン層を設
けて、これにより支持体と光導電層との密着性を向上さ
せる（特開昭57−44154）； ２） 支持体表面を化学構造的に水を含む酸化アルミニ
ウム（Al₂O₃・nH₂O;n＝1,3）として支持体と光導電層と
密着性を向上させる（特開昭57−104938）；及び ３） 支持体と光導電層との間に多孔質でかつ封孔処理
されていない酸化アルミニウム層を設けて支持体と光導
電層と密着性を向上させる； などの手段が提案されている。これらに共通している
ことは、支持体とａ−Si層との間に密着性向上のための
緩衝層（バッフアー層）を設けていることである。しか
しながら、このような手段によっても、バッフアー層の
含有分子あるいは原子がａ−Si層中へ拡散し電子写真感
光体としての特性を劣化させる、また、バッフアー層の
作製方法が複雑である、等のいまだ改良されるべき点が
残されている。たとえば、 １）の方法による場合、支持体上に前記結晶性シリコン
層を形成する際に、支持体温度を高温にする必要があ
り、そのため支持体の損傷が大きく、さらに支持体の構
成原子が結晶性シリコン層へ拡散し、電子写真感光体と
しての、特性が劣化する。

２）の方法による場合、酸化アルミニウム層に化学構造
的に含まれる多量の水（以下「H₂O」と称する）からOH
基、酸素原子が光導電層中に拡散し、長時間にいたって
は電子写真感光体としての特性を劣化させてしまう。ま
た、電子写真感光体が比較的高温の雰囲気におかれた際
には、酸化アルミニウム層からH₂Oが離脱して層全体に
歪が生じ、剥離、亀裂等が発生する。

３）の方法による場合、酸化アルミニウム層の持つ多孔
質性を有効に利用することにより、支持体と光導電層と
の密着性は向上するが、一方、多孔質性に起因するピン
ホールなどの欠陥が光導電層に生じる。これは、電子写
真感光体の重要な特性の一つである画像品質を考える
と、致命的な欠陥である白ヌケと密接な関係がある。

目的 本発明の第１の目的は画像品質を低下させることな
く、アモルファスシリコン層と支持体との密着性を向上
させたことにより、高品質、高耐久性、高解像度を有す
る電子写真感光体を提供するものである。本発明の第２
の目的は、比較的容易な手段で製造しうる高品質、高耐
久性、高解像度を有する電子写真感光体を提供するもの
である。

構成 本発明は導電性支持体上に水素原子を含むアモルファ
スシリコン（以下「ａ−Si」と称する）層からなる光導
電層を形成した電子写真感光体において、それら支持体
と光導電層との間で、かつ支持体表面の両端部にのみ、
多孔質で、かつ封孔処理されていない酸化アルミニウム
層を設けたことを特徴とする電子写真感光体に関するも
のである。

本発明者らはａ−Si系電子写真感光体についての研究
を行なってきたが、支持体と水素原子を含むａ−Si層か
らなる光導電層との間で、支持体表面の両端部にのみ多
孔質酸化アルミニウム層を設けることにより、画像品質
を損なうことなく、支持体と光導電層との密着性を向上
させることが出来、その結果、長時間にわたって望まし
い特性が維持されることを確めた。本発明はかかる知見
に基いて完成されたものである。

以下に本発明を添付の図面に従がいながら更に詳細に
説明する。第１図、第２図は本発明に係る支持体を示す
図である。第２図は支持体の最端部に公知技術である硬
質アルマイト処理を施したものである。また第３図は本
発明に係る電子写真感光体の基本的な層構成を示す断面
図である。１は導電性支持体、２は多孔質酸化アルミニ
ウム層、２′は硬質アルマイト層、３はａ−Si層であ
る。

ここで、本発明における酸化アルミニウム層２（多孔
質でかつ封孔処理されていない酸化アルミニウム層）の
生成とその構造について簡単に触れることとする。

アルミニウムを陽極にしてある種の電解浴中で電気分
解すると、アルミニウム上に酸化皮膜が形成されるが、
電解浴の種類のちがいにより、バリヤー型皮膜と多孔質
型皮膜（アルマイト）とが形成される。前者は酸化アル
ミニウムを科学的に溶解する力が小さい酸性の電解浴例
えば硼酸／硼酸ナトリウム水溶液中で形成し、後者は酸
化アルミニウムを化学的に溶解する力が大きい酸性の電
解浴例えば硫酸水溶液中で形成する。多孔質型皮膜（ア
ルマイト）の酸化皮膜構造としては「６角柱モデル」が
提案されており、これのポアサイズ（pore size）は表
−１のとおりである。〔F.keller,M.S.Hunter and D.L.
Robinson;J.Electrochem.Soc.,100,411（1953）〕。

なお、多孔質型皮膜（アルマイト皮膜）を水蒸気又は
沸騰水により封孔処理すれば、皮膜表面及びポア壁面に
水和物が生成し、ポアの外側の口が塞がれる。この水和
物はベーマイトと称せられ80℃以上で生成する。次に反
応式を示す。

Al₂O₃＋H₂O→Al₂O₃・H₂O（ベーマイト） 本発明において、このような多孔質の酸化アルミニウ
ム層の未封孔の状態で支持体１とａ−Si層３との間で、
かつ支持体表面の両端部にのみ設けるものである。

通常、導電性支持体上にａ−Si層を作製した場合、ａ
−Si層の端面から膜ハガレが発生しやすくなる。これ
は、主に支持体とａ−Si層との熱膨張率の差による歪応
力が端部に集中するためである。そこで従来より、ａ−
Si層を作製する面すべてに多孔質酸化アルミニウム層を
設ける方法などが検討されてきたが、この方法を用いる
と、支持体とａ−Si層との密着性は向上するが、多孔質
であることに起因するピンホールの発生が多くなり、そ
れ画像品質における白ヌケという現象を引き起こすとい
う問題点があった。

本発明は、多孔質酸化アルミニウム層を画像品質に影
響しない部分、すなわち支持体の両端部のみに設けるこ
とにより画像品質を損うことなく、支持体とａ−Si層と
の密着性を向上させるものである。従って本発明によれ
ば次の２つの事を同時に満足させることができる。

１） 支持体上に水素を含むａ−Si層を作製した際に発
生し、端面に集中する歪応力を、両端部に設けられた未
封孔酸化アルミニウム層のポアにａ−Siが入り込むアン
カー効果により、ａ−Si層の支持体からの浮き、剥離の
発生を防ぐことができる。

２） ａ−Si層が支持体表面の形状を如実に反映しなが
ら膜成長を行なうので、両端部の未封孔酸化アルミニウ
ム層以外の部分を鏡面加工等により平滑化することによ
り、ピンホールなどの欠陥のないａ−Si層を作製するこ
とができる。

本発明において用いられる導電性支持体１としては、
アルミニウム、アルミニウム合金が望ましい。ａ−Si層
の膜厚は１〜100μｍ、好ましくは２〜50μｍ程度であ
り、これは、グロー放電法、スパッタリング法、イオン
プレーティング法などの公知の手段によつて形成され
る。

次に実施例を示す。

実施例１ 下記（ｉ）から（x iii）の工程を経て、電子写真感
光体を作成した。

（ｉ）A3003アルミニウム（以下Alと称する）を材料と
する円筒形導電性支持体（以下Alドラムと称する）の表
面を0.1Sの鏡面仕上げ後、十分に洗浄し、室温のもと10
％NaOH水溶液に浸漬し、続いて30％HNO₃水溶液に浸漬
し、Alドラムの表面を脱脂処理した。

（ii）第４図に示すように、浴槽４に入った電解液５に
上記脱脂処理したAlドラム６にゴムによりマスキングを
施し、浸漬する。電解液としては15wt％H₂SO₄水溶液を
用いた。

（iii）Alドラム６の外周側面と同等もしくはそれ以上
の面積をもった陰極板７を上記電解液５に、浸漬し、Al
ドラムと向かい合うようにする。陰極板７としてPt板を
用いた。

（iv）上記Alドラム６および陰極板７が各々陽極および
陰極になるように電源８を接続する。電源８としては直
流電源を用いた。

（ｖ）室温のもとで、Alドラム６を（数分間）陽極酸化
した。この時、電流密度が約10mA/cm²で一定となるよう
に電流計９の表示を見ながら電源８の電圧を調節する。
なお、アルミニウムの酸化反応によって発熱および気体
の発生を伴うので、電解液５の冷却および撹拌を行っ
た。ここでの撹拌は均一な皮膜を形成するためにも必要
である。

（vi）陽極酸化終了後、電解液５からAlドラムを引き上
げ、流純水で少なくとも10分間洗浄した。ポアの中に電
解液が残留すると、電子写真感光体の特性に悪影響を与
えるので、洗浄は十分に行なう必要がある。

（vii）洗浄後、Alドラム表面に生成した多孔質陽極酸
化アルミニウム層（アルマイト層）を乾燥した。アルマ
イト層の膜厚は約0.5μｍであった。

（viii）多孔質陽極酸化アルミニウム層（アルマイト
層）を形成したAlドラム10をチャンバー11内の支持治具
12に固定し、ドラム回転用モーター13により回転させ
る。

（ix）ヒーター14および温度調節器15により、ドラム表
面温度を200℃で一定に加熱する。

（ｘ）ガスボンベ元栓16,17及び18、メインバルブ19、
バルブ20を閉じ、粗引きバルブ21を開き、ロータリーポ
ンプ22によりチャンバー11内の空気を排気する。

（xi）チャンバー11内が所定の真空度に到達したことを
確認したら、粗引きバルブ21を閉じ、バルブ20およびメ
インバルブ19を開き、油拡散ポンプ23によりさらに排気
する。

（xii）所定の真空度に到達したことを確認したら、各
ガスボンベ27,28,29の元栓16,17,18を開き、マスフロー
メーター24,25,26を見ながら各ガス成分を所定の流量に
調整しバルブ32を開けてチャンバー内に導入する。ここ
で用いるガスの種類は、表−２の通りである。

（x iii）真空度を1Torr、ドラム表面温度を200℃に保
ちながら、高周波電源30により高周波電力を電極31に印
加し、Alドラム10表面に下記表−３の条件でａ−Si層
（水素原子を含む）をたい積した。

ａ−Si層（水素原子を含む）は約６時間にわたりたい
積させた。生成したａ−Si層（水素原子を含む）の厚さ
は約20μｍであった。

このよにしてつくった電子写真感光体を実装試験によ
りその特性を評価した。即ち、（ａ）暗中において電源
電圧6KVで正コロナ放電を施す、（ｂ）95ルックスの光
量で画像露光を行ない静電像を形成する、更に（ｃ）負
の電荷をもつトナーで現象し、転写紙（普通紙）上に転
写定着する、という画像形成プロセスを繰り返し施し
て、１枚目の転写紙上の画像と５万枚目の転写紙上の画
像とを比較した。

その結果、両者の間に濃度差はほとんど認められず、
また白ヌケ、ゴーストなどの異常画像の発生もみられな
かった。実装試験終了後の電子写真感光体を観察したと
ころ、ａ−Si層（水素原子を含む）の剥離や亀裂などの
発生もまったく認められなかった。

なお、上記プロセスにおいてAlドラム６の電解浴とし
ては上記硫酸浴以外に、燐酸浴、クロム酸浴等の無機酸
浴、あるいは蓚酸浴、マロン酸浴等の有機酸浴を用いる
ことができる。そして、陰極材料としては、カーボンや
ステンレス材をも用いることができる。また、陽極酸化
の電解波形としては、直流以外に、パルスやバイアスの
のった交流等も利用できる。

実施例２ 実施例１のプロセス（ｉ）〜（vii）で多孔質陽極酸
化アルミニウム層（アルマイト層）を形成したAlドラム
表面の上に、反応性スパッタリング法によりａ−Si層
（水素原子を含む、厚さ約20μｍ）をたい積した。ａ−
Si層（水素原子を含む）の生成条件は表−４のとおりで
ある。

こうして作製された電子写真感光体を実施例１と同じ
実装試験に供したところ、実施例１と同様良好な結果が
得られた。

効果 本発明によって得られた電子写真感光体は、実施例の
記載から明らかなように、高品質、高耐久性を有する非
常に信頼性の高いものとなっている。また、本発明の電
子写真感光体はその作製過程で封孔処理をしていないの
で製造が容易であり低コストで作製できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電子写真感光体用支持体を示すも
のであり、第２図は、支持体の最端部に公知技術の硬質
アルマイト処理を施した支持体を示す。第３図は本発明
に係る電子写真感光体の断面図を模式的に示したもので
ある。第４図は本発明の電子写真感光体を製造する際の
アルミニウムドラムのアルマイト処理を表わす図、第５
図は本発明の電子写真感光体を製造するためのプラズマ
CVD装置を表わす図である。 １……支持体 ２……多孔質酸化アルミニウム層 ２′……硬質アルマイト層、３……ａ−Si層 ４……浴槽、５……電解液 ６……ゴムマスク付Alドラム ７……陰極板、８……電源 ９……電流計 10……アルマイト処理後のAlドラム 11……チャンバー、12……支持治具 13……ドラム回転用モーター 14……ヒーター、15……温度調節器 16,17,18……ガスボンベ元栓 19……メインバルブ、20……バルブ 21……粗引バルブ、22……ロータリーポンプ 23……油拡散ポンプ 24,25,26……マスフロメーター 27,28,29……ガスボンベ、30……高周波電源 31……電極、32……バルブ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性支持体上に水素原子を含むアモルフ
   ァスシリコンからなる光導電層を形成した電子写真感光
   体において、前記支持体と光導電層との間で、かつ前記
   支持体表面の両端部にだけ多孔質でかつ封孔処理されて
   いない酸化アルミニウム層を設けたことを特徴とする電
   子写真感光体。