JP2962300B2 - 電子写真用感光体 - Google Patents

電子写真用感光体

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、高速(A4用紙
で100枚/分以上),高解像度(300dpi以上)
の電子写真応用機器である複写機,プリンタ,ファクシ
ミリなどの心臓部として使用される電子写真用感光体に
関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真応用機器である複写機,プリン
タ,ファクシミリなどは、年々、高速化,高画質化(高
解像度化)へと指向されている。従来、A4用紙への画
像形成速度40枚/分〜100枚/分程度,解像度(分
解能)240dpi程度以下の機器では、耐刷性の優位
な非晶質Se系材料,なかでも非晶質Se−As合金系
材料を感光材料とする電子写真用感光体が使用されてき
た。
【0003】このような非晶質Se−As合金系感光体
は、切削加工などで表面粗さがRma x で0.8μm〜
1.2μmとされた基体表面に、非晶質Se−As合金
系材料を真空蒸着して膜厚60μm〜80μmの感光層
を形成し、その後エージング(明中および暗中に数時間
〜数十時間放置)することにより製造されていた。ま
た、かかる感光体を用いた電子写真応用機器(以下、単
に機器とも称する)の画像形成プロセスは、例えば、円
筒状の感光体を用いる場合、図2に模式的に示すよう
に、感光体は矢印の方向に回転させられながら、機器の
帯電部5で表面が帯電され、露光部6で画像情報に従っ
た光を当てられて表面に静電潜像が形成され、この静電
潜像に現像部7で現像剤を付着させて可視像化し、転写
部8でこの可視像を用紙などの支持体に転写し、定着部
9で支持体上に定着して画像を得る。従来は、感光体は
比較的高電位(800V〜1,200V)に帯電されて
使用されていたが、基体表面の粗さがRmax で0.8μ
m〜1.2μmであっても、感光層膜厚が60μm〜8
0μmと厚く、点欠陥などの画像欠陥の発生は抑えられ
ていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述のような画像形成
プロセスで静電潜像を形成する過程において、高速にな
る(すなわち感光体の回転速度が速くなる)ほど感光体
表面に当たる露光量は少なくなるので、より高感度の感
光体が求められる。また、感光体表面の電位は露光され
て減衰が完了するまでに或る時間を要する(電位減衰時
間または光応答性がある)ことから、高速化で露光から
現像までの時間が短くなった場合、露光による電位の減
衰が完了しないうちに現像工程に入り、濃淡差などの可
視像の乱れが生じて画質が低下するという問題が発生す
る。
【0005】この帯電位の減衰は、図3の模式的断面図
に示すように、感光層2の表面が帯電された,例えば正
帯電された(基体1には負電位が誘起される)感光体の
表面に光が当てられると、感光層2の内部に正および負
の電荷キャリヤが発生し、それぞれが形成されている電
界により基体1側の表面および感光層2の表面側に移動
して、それぞれの電荷が中和されて帯電位の減衰が完了
する。この電荷キャリヤの移動時間が前記の電位減衰時
間(光応答性)を決定する。
【0006】従来の感光体では、電荷キャリヤの移動度
が遅くて電位減衰時間が長い(光応答性が悪い)ため
に、高速の機器に用いた場合、画質の低下を招いてい
た。また、ある一定の電位減衰時間を確保するために
は、感光体の外径を大きくすることにより対応すること
が可能であるが、機器と感光体の関係から感光体の外径
を大きくすることには限界があった。
【0007】さらに、高画質化への対応として、現像剤
を微粒子化して解像度(分解能)を向上させる傾向にあ
るが、従来の感光層の膜厚では厚過ぎて、発生した電荷
キャリヤが横方向へ移動し、画像のにじみ,ぼけの原因
となり、切れの悪い画質となっていた。感光層の膜厚を
薄くすると、基体の表面加工を切削加工で行う場合に
は、表面粗さがRmax で0.8μm〜1.2μmと大き
くなることから、切削時のバリなどが障害となり画像上
白点欠陥や黒点欠陥が発生し易くなり、実用上問題とな
っていた。
【0008】さらにまた、従来の感光体では高速の機器
に対して感度が不十分であった。この発明は、上述の点
に鑑みてなされたものであって、電子写真応用機器の高
速化,高画質化に対応可能な、感度,光応答性,解像度
の向上した感光体を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
によれば、導電性基体上に形成される感光層が、暗所で
の帯電位の保持と露光時の電荷キャリヤの輸送を主たる
機能とする第一層とその上に形成された露光時の電荷キ
ャリヤの発生を主たる機能とする第二層とが積層されて
なり、前記第一層と第二層が共に非晶質セレン・ひ素合
金であって、前記第二層のひ素(As)濃度が前記第一
層のひ素(As)濃度より高く、かつ前記第一層のひ素
(As)濃度が10重量%以上45重量%以下の範囲内
であり、前記第二層のひ素(As)濃度が25重量%以
上45重量%以下の範囲内である電子写真用感光体にお
いて、前記第一層と第二層が共にそれぞれ50,000
重量ppm以下のよう素(I2)を含むことによって解
決される。
【0010】セレン−ひ素合金においては、As濃度を
高めることにより感度を高めることができるが、帯電位
の保持能は低下する傾向が見られる。感光層を二層に分
け、第一層のAs濃度を低めとし第二層のAs濃度を第
一層のAs濃度より高くすることにより、帯電位の保持
能を低下させることなく感度を高めることができる。
【0011】セレン−ひ素合金にI2 を添加することに
より、電荷キャリヤの移動度が大きくなり光応答性が向
上する。しかしながら、I2 濃度が高くなると膜質が悪
くなる傾向がでてくるので50,000重量ppm以下
である必要がある。また、I2 濃度が高くなると感度が
低下する傾向が現れるので、電荷キャリヤ発生を主機能
とする第二層のI2 濃度は第一層のI2 濃度より少ない
ことが望ましい。
【0012】また、感光層の膜厚を薄くすると画像のに
じみをなくし良好な画像を得るために望ましい。その上
で、暗所での帯電位の保持を主機能とする第一層の膜厚
は感光体としての特性上可能な限り厚くし、光受容時の
電荷キャリヤの発生を主機能とする第二層の膜厚は薄く
することが望ましい。第一層の膜厚は20μm以上70
μm以下の範囲内とし、第二層の膜厚は5μm以上30
μm以下の範囲内とすると好適である。このように膜厚
を薄くした感光体は画像形成時帯電位800V以下と従
来の800V〜1200Vより低い帯電で使用されるの
が望ましい。
【0013】また、感光層は、真空蒸着後加熱処理され
ると、感光層内のI2 の分布が均一となるので好まし
い。加熱処理は温度100℃以上200℃以下の範囲内
で30分間以上80分間以下の範囲内で行われることが
望ましい。また、導電性基体の表面粗さはRmax で0.
5μm以下であることが望ましい。表面粗さがこれより
大きくなると、上述のような低帯電で使用しても画像上
点欠陥が発生するようになるので好ましくない。導電性
基体の材質としては、加工性の点でアルミニウム系合金
が望ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は、この発明に係わる感光体
の模式的断面図であって、導電性基体1の上に第一層
3,第二層4の積層からなる感光層2が形成された構成
である。このような層構成の感光体において、第一層お
よび第二層をSe−As合金で形成する。
【0015】第一層,第二層を構成するSe−As合金
の材料組成と感光体の感度との間には図4,図5,図6
に示すような関係がある。なお、第一層の膜厚は30μ
m,第二層の膜厚は10μmとした。各図において、第
二層中のAs濃度についてはパラメーターとして20重
量%,30重量%,36重量%,38.6重量%(化学
量論的組成),40重量%,50重量%と変え、横軸は
第一層中のAs濃度を重量%で示し、縦軸は感光体の感
度を波長640nmの単色光により帯電位800Vを1
00Vにまで減衰させるに要する光エネルギーE100
示してあり、I 2 濃度については、第一層,第二層両層
同量で、図4では0重量ppm、図5では10.000
重量ppm、図6では50.000重量ppmとした場
合を示す。また、各図には感度について画像良好な領域
を一点鎖線で示してある。
【0016】図4より第一層のAs濃度約47重量%以
下,第二層のAs濃度約45重量%以下の範囲内で画像
良好となり、図5より第一層のAs濃度約48重量%以
下,第二層のAs濃度約45重量%以下の範囲内で画像
良好となり、図6より第一層のAs濃度約49重量%以
下,第二層のAs濃度約45重量%以下の範囲内で画像
良好となる。また、図4,図5,図6よりI2 濃度が多
くなるにつれて感度は良くなる傾向が見られる。
【0017】感光層のAs濃度については、第一層およ
び第二層の果たすべき機能から考えて、第二層のAs濃
度が第一層のAs濃度より高く、かつ、第一層のAs濃
度範囲は10重量%〜45重量%、第二層のAs濃度範
囲は25重量%〜45重量%,とする必要がある。
【0018】また、I2 濃度については、図では第一
層,第二層同濃度の場合を示したが、I2 濃度が高くな
ると感度が低下する傾向がでてくることが知られている
ので、第二層のI2 濃度が第一層のI2 濃度より少ない
ことが望ましい。また、Se−As合金層中のI2 濃度
と電荷キャリヤ移動度との関係を図7の線図に示す。こ
れより、層中のI2 濃度が増すにつれて電荷キャリヤ移
動度が大きくなることが判る。しかし、別の実験(説明
はせず)から、I2 濃度が50,000重量ppm程度
を超えて多くなると膜のピンホールが増加するなど膜質
が低下してくることが判っているので、I2 濃度として
は50,000重量ppm以下とする必要がある。
【0019】また、感光層の膜厚は、第一層膜厚>第二
層膜厚とし、第一層膜厚は20μm以上70μm以下の
範囲内、第二層膜厚は5μm以上30μm以下の範囲内
とする。基体の表面粗さは、例えばダイヤモンドバイト
による切削加工で、Rmax 0.5μm以下、より好まし
くは0.3μm以下とする。材質は、アルミニウム,ニ
ッケル,ステンレス鋼などが用いられるが、加工性の点
でアルミニウム合金が好適である。
【0020】
【実施例】以下、具体的な実施例について説明する。 実施例1 アルミニウム合金からなる円筒の外周面を表面粗さR
max 0.3μmに加工して基体とする。この基体の外周
面上に、As濃度35重量%,I2 濃度5,000重量
ppmのSe−As合金を真空蒸着して膜厚30μmの
非晶質の第一層を形成し、その上に、As濃度38.6
重量%,I2 濃度1,000ppmのSe−As合金を
真空蒸着して膜厚10μmの非晶質の第二層を形成して
膜厚40μmの感光層を設け、続いて、温度150℃で
60分間の加熱処理を施して感光体を作製した。
【0021】実施例2 実施例1において、第一層の膜厚を50μmとしたこと
以外は実施例1と同様にして、感光層膜厚60μmの感
光体を作製した。 比較例1 アルミニウム合金からなる円筒の外周面を表面粗さR
max 0.8μmに加工して基体とする。この基体の外周
面上に、As濃度38.6重量%,I2 無添加のSe−
As合金を真空蒸着して膜厚40μmの非晶質の単層の
感光層を形成し、明中24時間+暗中24時間のエイジ
ングを行って感光体を作製した。
【0022】比較例2 比較例1において、感光層の膜厚を60μmとしたこと
以外は比較例1と同様にして感光体を作製した。以上の
ようにして作製した各感光体について、電荷キャリヤの
移動度μ,帯電位600Vにおける移動速度S(=μ・
V/L)(Lは感光層膜厚を表す),感度E100 を測定
した。その結果を表1に示す。
【0023】
【表1】
【0024】表1に見られるように、感光層を第一層と
第二層の積層とし、さらにI2 を添加した実施例1,2
の感光体は電荷キャリヤの移動度,感度が従来の比較例
1,2の感光体に比して大幅に増加することが判る。ま
た、膜厚の薄い実施例1の方が感度が低いにもかかわら
ず移動速度が実施例2よりも速く光応答性が良いことが
判る。
【0025】また、複写速度200枚/分(周速度80
0mm/秒),解像度600dpi,帯電位600V,
露光波長640nmのプリンタに搭載して画質(解像
度,にじみ,画像欠陥(点欠陥など))を評価した。そ
の結果を表2に示す。なお、表中、○印は良好,△印は
普通,×印は不良を表す。
【0026】
【表2】
【0027】表2に見られるように、感光層を第一層と
第二層の積層とし、さらにI2 を添加し、膜厚の薄い実
施例1の感光体が最良の画質を示すことが判る。また、
比較例1の感光体に見られるように膜厚が薄い単層の感
光体では画像に点欠陥が発生するようになる。
【0028】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、電子写真応用機器の高速化,高画質化に対応可能
な、感度,光応答性,解像度の向上した感光体を得るこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係わる感光体の層構成を示す模式的
断面図
【図2】画像形成プロセスの説明図
【図3】従来の感光体における帯電,露光,減衰のプロ
セスの説明図
【図4】I2 を含まないSe−As合金からなる感光層
の、第一層および第二層のAs濃度と感光体の感度との
関係を示す線図
【図5】I2 を10,000重量ppm含むSe−As
合金からなる感光層の、第一層および第二層のAs濃度
と感光体の感度との関係を示す線図
【図6】I2 を50,000重量ppm含むSe−As
合金からなる感光層の、第一層および第二層のAs濃度
と感光体の感度との関係を示す線図
【図7】I2 を含みAs濃度38.6重量%のSe−A
s合金からなる層におけるI2濃度と電荷キャリヤ移動
度との関係を示す線図
【符号の説明】
1 導電性基体 2 感光層 3 第一層 4 第二層 5 帯電部 6 露光部 7 現像部 8 転写部 9 定着部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−28653(JP,A) 特開 平2−282265(JP,A) 特開 昭62−251754(JP,A) 特開 昭60−237455(JP,A) 特開 昭58−173749(JP,A) 特開 昭63−273868(JP,A) 特開 平2−48671(JP,A) 特開 平2−167553(JP,A) 特開 昭57−111539(JP,A) 特開 昭62−187857(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 5/00 101 G03G 5/08 101 G03G 5/10

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性基体上に形成される感光層が、 暗所での帯電位の保持と露光時の電荷キャリヤの輸送を
    主たる機能とする第一層とその上に形成された露光時の
    電荷キャリヤの発生を主たる機能とする第二層とが積層
    されてなり、前記第一層と第二層が共に非晶質セレン・
    ひ素合金であって、前記第二層のひ素(As)濃度が前
    記第一層のひ素(As)濃度より高く、かつ前記第一層
    のひ素(As)濃度が10重量%以上45重量%以下の
    範囲内であり、前記第二層のひ素(As)濃度が25重
    量%以上45重量%以下の範囲内である電子写真用感光
    体において、 前記第一層と第二層が共にそれぞれ50,000重量p
    pm以下のよう素(I2)を含むことを特徴とする電子
    写真用感光体。
  2. 【請求項2】第二層のよう素(I2 )濃度が第一層のよ
    う素(I2 )濃度より少ないことを特徴とする請求項1
    記載の電子写真用感光体。
  3. 【請求項3】第一層の膜厚が第二層の膜厚より厚く、か
    つ、第一層の膜厚が20μm以上70μm以下の範囲内
    であり、第二層の膜厚が5μm以上30μm以下の範囲
    内であることを特徴とする請求項1または2記載の電子
    写真用感光体。
  4. 【請求項4】感光層が100℃以上200℃以下の範囲
    内で30分間以上80分間以下の範囲内で加熱処理され
    ていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに
    記載の電子写真用感光体。
  5. 【請求項5】導電性基体の表面粗さがRmax で0.5μ
    m以下であることを特徴とする請求項1ないし4のいず
    れかに記載の電子写真用感光体。
  6. 【請求項6】導電性基体がアルミニウム合金からなるこ
    とを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の電
    子写真用感光体。
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