JP2916609B2 - 電子写真装置 - Google Patents

電子写真装置

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JP2916609B2
JP2916609B2 JP4101597A JP10159792A JP2916609B2 JP 2916609 B2 JP2916609 B2 JP 2916609B2 JP 4101597 A JP4101597 A JP 4101597A JP 10159792 A JP10159792 A JP 10159792A JP 2916609 B2 JP2916609 B2 JP 2916609B2
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茂則 林
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は静電複写機、レーザープ
リンター等に利用される電子写真技術の中心的な部材で
ある感光体に関するものである。特に感光体の短波長領
域における感度向上に対する技術を提供するものであ
る。
【0002】
【従来技術】感光体は静電複写機、レーザープリンター
等に利用される電子写真技術の中心的な部材である。電
子写真技術のうち一般にカールソン法と言われるプロセ
スは帯電、露光、現像、定着、クリーニングの各プロセ
スが繰り返されるもので、現在の電子写真プロセスは殆
ど該プロセスを用いている。感光体は前記プロセスのう
ち定着を除く全プロセスに関与し、そこに要求される特
性も帯電性、光導電性等の電気的、光学的特性のほかに
耐摩耗性に代表される機械的特性、また、使用につれて
の特性の変動に対する経時特性の信頼性等多岐にわた
る。
【0003】感光体に使用される材料は代表的には3つ
に分類される。1つはSe系材料で2つ目はSi系材料
である。これらは共に感度(本明細書内では感度は表面
帯電後の定エネルギー光照射に対する表面電位減衰の速
度を言う)は良好であり、また材料自体の硬度も高いの
で機械的特性にも優れている。ところが、Se系材料で
は有害な砒素を増感材として用いねばならず、また、S
i系材料では作製方法が化学気相成長法(C5D)によ
らねばならないためコストが高くなる欠点を有してい
る。
【0004】いま一つに分類される材料は有機系材料で
ある。有機材料を用いた感光体(以下OPCという)の
工業的に有利な点は塗工により作製できることによる低
いコストという点にある。また、有機物であるため材料
選択の幅が広く、よって、材料設計が容易、環境に対し
無害な材料を選択できるという利点もある。近年は材料
開発が進み、感度の向上が実現されつつあるため先に述
べた無機系材料より有利な利用分野も広がりつつある。
しかし、この様なOPCにも有機であるがゆえの欠点を
有する。一つは機械的な強度であり、いま一つは紫外線
(青色光)に対する劣化現象である。前者は一般に考え
られる通り無機に対して有機の方が柔らかいという事実
に基づくものである。後者はエネルギーの高い短波長の
光により有機物が分解される現象に関与している。一般
にOPCに用いられる材料では400nm以下の波長で
材料が分解される。機能分離型のOPCの場合は特に電
荷発生層(CGL)内の電荷発生物質(CGM)の光に
よる分解が発生し、劣化してしまう。又、劣化しないよ
うな波長でも比較的波長の短い青色光(400〜450
nm)付近では感度が低下するという問題がある。この
紫外域から青色にかけての光による感光体の劣化と感度
低下は普通紙複写機のカラー化を考えた場合、また、複
写機の高速化を睨んだ感度向上を考えた場合の大きな問
題点となる。
【0005】
【発明の解決しようとする課題】本発明は先に述べたよ
うな有機感光体に特有の高エネルギー光による劣化を防
止し、併せて青色領域の感度を向上せしめようとするも
のである。
【0006】
【課題を解決する手段】本発明は先に述べた問題点を解
決する為に感光層の表面側即ち光入射側に炭素を主成分
とする被膜を存在させるものである。
【0007】該炭素を主成分とする被膜の分光透過率を
第1図に示す。該炭素を主成分とする被膜は第1図より
明らかなとうり、600nm以上の波長では透明であ
り、600nm以下の波長では徐々に透過率が減少し、
400nm以下の波長では透過率は10%以下となって
実質的に不透過と言える。透過率の減少は前記炭素を主
成分とする被膜による光の吸収であり、該炭素を主成分
とする被膜により吸収された光は有機感光体を劣化させ
ていた光の波長と一致する。即ち、前記炭素を主成分と
する被膜を一種にフィルターとして作用させ、有機感光
体に有害な高エネルギーの光を遮断しようとするもので
ある。
【0008】また、前記炭素を主成分とする被膜は吸収
した高エネルギーの光で励起されて蛍光を発する事が本
発明人らの実験で明らかにされた。第2図に該被膜の代
表的な分光吸収係数と第3図にその時の蛍光発光特性を
示す。本質的に蛍光は励起光よりも長波長側に発光する
ため有機感光体に有害な短波長光(波長400nm以
下)を吸収して励起し、有機感光体に害の少ない波長の
長い光(波長400nm以上)を放射する事となる。更
に感度の低い短波長光(波長400〜450nm)はよ
り長波長に変換して放射されるため青色域の光の感度が
増加する事となる。後に実施例で示すが、第4図に該被
膜を用いる前の感光体の分光感度(41)と該被膜を用
いた場合の分光感度特性(42)を示す。明らかに青色
域の感度が向上している。
【0009】前記炭素を主成分とする被膜は炭素の他に
少なくとも水素を70〜10原子%好ましくは60〜4
0原子%含み、窒素、リン、ボロンに代表される3族若
しくは5族の不純物を0.01〜5原子%含むものであ
る。また、作製方法によるが、弗素を1原子%以下含ん
でもよい。本発明人らの実験では蛍光強度は前記3族若
しくは5族の不純物濃度が大きいほど強く観察される
が、一般に不純物濃度が5原子%を超えると被膜の抵抗
率が電子写真に必要とされる1×108 Ω・cmを下回
り、潜像が保持できなくなる。
【0010】また、不純物活性化の為にシリコン原子を
5原子%以下添加する事も有効である。シリコン原子を
添加した場合には不純物の活性化率は上昇するので前記
3族若しくは5族の不純物濃度は1原子%以下で十分で
ある。なお、水素原子の濃度はRBS(HFS)で、そ
の他の元素濃度はESCAで測定した。 前記炭素を主
成分とする被膜は化学気相成長法(CVD)を用いて作
製出来る。化学気相成長法による該被膜の作製方法を以
下に述べる。該被膜を作製すべき基体を真空容器内に保
持し、該容器内に原料ガスとなる炭化水素の気体と不純
物気体と必要に応じて水素ガスを導入し、全圧力を1〜
0.001Torrの範囲になるように排気コンダクタ
ンスを調整する。
【0011】そののち、真空容器内に設置された一対若
しくは複数対の電極に電界を加えてプラズマを発生さ
せ、空間内に存在する炭素気体を不純物気体を励起反応
させて基体表面に堆積させる。基体はプラズマの陽光柱
領域に設置されることが好ましい。この時基体にバイア
ス電界を加えるとプラズマ内のイオンが基体表面に作用
し、硬い被膜が形成される。バイアス電界はプラズマ電
位に対して負の方向に加える必要がある。バイアス電界
が交流の場合は少なくともプラズマ電位に対して負とな
る時間の存在することが必要である。
【0012】炭化水素の原料ガスは代表的にはエチレ
ン、アセチレン、ベンゼン等の不飽和炭化水素、メタ
ン、エタン等の飽和炭化水素の何れであっても構わな
い。不純物ガスとしては窒素の場合NF3 、NH3 、N
(CH3 3 等があり、ボロンの場合B2 6 、B
3 、B(CH3 3 等がある。リンの場合もPF3
PH3 等がある。何れの不純物元素でも弗素若しくは水
素の化合物、若しくはメチル化合物であって常温で10
Torr程度の蒸気圧を有するものであれば有効であ
る。ただし、弗素等のハロゲン化物を用いれば成膜速度
が向上するという工業的なメリットが存在する。
【0013】前記炭素を主成分とする被膜を単層の有機
感光体と組み合わせて用いる場合は該炭素を主成分とす
る被膜を最表層にする必要があるが、機能分離型の有機
感光体と組み合わせて使用する場合には該炭素を主成分
とする被膜を最表層の他に電荷輸送層(CTL)と電荷
発生層(CGL)の間に形成することも出来る。勿論、
電荷輸送層(CTL)の上に表面保護層を設けてもよ
い。第5図(a)に単層の有機感光体と組み合わせた場
合を示す。導電性基体(51)上に単層有機感光体(5
2)、更に炭素を主成分とする被膜(53)が積層され
ている。第5図(b)に導電性基体(51)上に電荷発
生層(CGL)(55)、電荷輸送層(CTL)(5
4)の順に機能分離型有機感光層を形成し、最表層に炭
素を主成分とする被膜(53)を形成した場合を示す。
第5図(c)には電荷輸送層(CTL)(54)と電荷
発生層(CGL)(55)の間に炭素を主成分とする被
膜(53)を形成した場合を示す。図示はしないが第5
図(c)の構成に保護膜を付けた場合もあり得る。一般
に炭素を主成分とする被膜は硬度が高く、これを耐摩耗
性向上の為の保護層に用いる事は既に試みられており、
本発明においても該炭素を主成分とする被膜を保護層と
し作用させるような構成、即ち該被膜を最表層とすれば
耐摩耗性および感度向上の2つの問題点を一挙に解決す
ることが出来る為、大変有効である。
【0014】
【実施例】以下実施例に従い本発明を説明する。本発明
の感光体の作製方法を以下に記す。導電性支持体はアル
ミニュウムの円筒形の物を用いた。外径は80mmであ
る。表面を十分洗浄した後下引き層を形成した。下引き
層はTiO2 をポリアミド樹脂に1対1の重量比で分散
したもので塗工により作製した。膜厚は2μmである。
次にトリスアゾ顔料をポリエステル樹脂に5対2の重量
比で分散した電荷発生層を0.15μmの厚さに塗工し
て形成し、更に電荷輸送層を20μm形成した。電荷輸
送層は正孔輸送物質をポリカーボネートに分散したもの
である。
【0015】次に炭素を主成分とする被膜を先に述べた
方法で2μm形成した。被膜の形成条件は圧力0.01
Torr、原料ガスと各流量は炭化水素ガスとしてエチ
レンを15sccm、不純物ガスとしてNF3 を7.5
sccm、水素を15sccmとした。反応空間は30
0×300×200mm3 とし、電極面積は300×3
00mm3 とした。プラズマ発生のための電界は周波数
13.56MHzのRF電力をもちい、被膜形成中は6
0Wの電力で維持した。バイアス電界は50KHzの中
周波を用い、印加電圧のピーク間電圧は約2005とし
た。
【0016】上記のようにして作製した感光体の表面硬
度はヌープ硬度で約500kg/mm2 であり、最表面
の炭素を主成分とする被膜の抵抗率は2×1011Ω・c
mであった。またESCAによる組成分析では窒素が4
%、弗素が0.2%であった。RBSによる水素量定量
は約60%(何れも炭素原子に対する原子パーセント)
であった。400nmにおける透過率は10%、600
nmにおける透過率は80%、800nmにおける透過
率は100%であった。
【0017】上記の感光体ドラムの分光感度を測定した
ところ第4図(42)の様な曲線となり、比較の為に示
した炭素を主成分とする被膜を用いない感光体の分光感
度(第4図(41)の曲線と較べると短波長域で感度が
向上していることが確認できる。また本実施例の感光体
を既成の感光体評価器(ドラムチェッカー)で評価した
ところ、感度がE1/10(表面電位が露光開始時電位の1
/10になる時間)で1.0Lux・secとなり炭素
を主成分とする被膜を用いない感光体の1.1Lux・
secより約10%の向上が見られていることが分か
る。
【0018】また、本発明の感光体は表面硬度が有機感
光体のみの場合(ヌープ硬度で約40kg/mm2 )に
較べ格段に向上しているため、通常A4紙1万枚程度で
発生する分離爪による傷が本発明の感光体ではA4紙3
0万枚のランで全く傷の発生は観察されなかった。
【0019】更に通常の有機感光体では感度劣化の発生
する254nmの低圧水銀ランプの光を1時間照射した
ところ感度の劣化は見られなかった。一方通常の有機感
光体では感度劣化が激しく正常な画像は得られなかっ
た。
【0020】
【効果】以上本発明の感光体を用いると紫外域の通常感
度劣化を発生する有害な光に対して耐久性が向上し、ハ
ロゲンランプや水銀ランプ等の紫外線を含む光源でも露
光用の光源に使用することが可能となった。また、青色
領域の感度が向上した為、カラーコピー等の広い波長域
での感度が要求される用途にも安価な作製方法を用いる
ことが可能な有機感光体を用いることができるようにな
った。更に、本発明の炭素を主成分とする被膜を最表層
に用いると表面硬度が上昇し、有機感光体のもう一つの
欠点である機械的特性を向上させることが出来、欠点の
極めて少ない高性能な感光体を安価に供給できることと
なった。
【図面の簡単な説明】
【第1図】炭素を主成分とする被膜の分光透過率
【第2図】炭素を主成分とする被膜の代表的な分光吸収
係数
【第3図】炭素を主成分とする被膜の代表的な蛍光発光
特性
【第4図】感光体の分光感度特性
【第5図】感光体の層構成 (a)単層の有機感光体と組み合わせた場合 (b)機能分離型の最表層に形成した場合 (c)電荷輸送層(CTL)と電荷発生層(CGL)の
間に形成した場合
【符号の説明】
41 炭素を主成分とする被膜を用いる前の感光体の分
光感度特性 42 炭素を主成分とする被膜を用いた場合の分光感度
特性 51 導電性基体 52 単層有機感光体 53 炭素を主成分とする被膜 54 電荷輸送層(CTL) 55 電荷発生層(CGL)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−225960(JP,A) 特開 平2−132456(JP,A) 特開 昭63−220167(JP,A) 特開 昭63−220169(JP,A) 特開 昭58−54347(JP,A) 特開 昭60−32055(JP,A) 特開 昭61−255352(JP,A) 特開 平2−107773(JP,A) 特開 平2−210456(JP,A) 特開 平3−53259(JP,A) 特開 平3−273259(JP,A) 特開 平4−122950(JP,A) 特開 平4−125566(JP,A) 特開 平4−174440(JP,A) 特開 平5−61216(JP,A) 特開 平4−66954(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 5/147 501 G03G 5/14

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 感光体と光源とを有する電子写真装置で
    あって、 前記感光体は、導電性基体と、前記導電性基体上に設け
    られた有機感光層と、前記有機感光層上に設けられた表
    面保護層と、を有し、 前記表面保護層は炭素を主成分とする被膜からなり、 前記炭素を主成分とする被膜はシリコンを5原子%以
    、及び3族もしくは5族の元素を1原子%以下含み、 前記光源から発せられる光の波長は400nm以下の波
    長の光を含有し、 前記炭素を主成分とする被膜は前記光源から発せられる
    400nm以下の波長の光を吸収して蛍光もしくは燐光
    を発することを特徴とする電子写真装置。
  2. 【請求項2】 感光体と光源とを有する電子写真装置で
    あって、 前記感光体は、導電性基体と、前記導電性基体上に設け
    られた有機材料からなる電荷発生層と、前記電荷発生層
    上に設けられた炭素を主成分とする被膜と、前記炭素を
    主成分とする被膜上に設けられた有機材料からなる電荷
    輸送層と、を有し、 前記炭素を主成分とする被膜はシリコンを5原子%以
    、及び3族もしくは5族の元素を1原子%以下含み、 前記光源から発せられる光の波長は400nm以下の波
    長の光を含有し、 前記炭素を主成分とする被膜は前記光源から発せられる
    400nm以下の波長の光を吸収して蛍光もしくは燐光
    を発することを特徴とする電子写真装置。
  3. 【請求項3】 請求項2において、前記電荷輸送層上に
    表面保護層が設けられていることを特徴とする電子写真
    装置。
  4. 【請求項4】 請求項3において、前記表面保護層は炭
    素を主成分とする被膜からなり、前記表面保護層はシリ
    コンを5原子%以下、及び3族もしくは5族の元素を1
    原子%以下含んでいることを特徴とする電子写真装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4において、前記蛍光もし
    くは燐光の波長は400nm〜450nmであることを
    特徴とする電子写真装置。
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