JP3124841B2 - 電子写真感光体 - Google Patents
電子写真感光体Info
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Description
光導電層から成る電子写真感光体に関するものである。
(以下、アモルファスシリコンをa−Siと略記する)
から成る電子写真感光体が実用化され、その製造量は年
々増加の一途をたどっている。
に示すように導電性基板1の上にa−Si系光導電層2
を形成し、更に例えばアモルファスシリコンカーバイド
等から成る表面層3を積層して表面硬度を高めるように
したが、その反面、この構成の電子写真感光体を高温高
湿下で使用した場合には、画像流れ(所謂、ボケと呼ば
れる)が発生し、実用上支障があった。
の付近にヒーターを設けて、その感光体を35〜50℃
に加熱し、これにより、その感光体表面の水分を減らし
て画像流れの発生を防いでいた。
起因して、それが高温高湿下で水分を吸収し、画像流れ
の発生原因になっていることも判っており、それに対し
て効率的に帯電生成物を除去できるクリーニングプロセ
スが開発されている。
系感光体並びにクリーニングプロセスにおいても、その
a−Si系感光体を搭載した機器でもって常温常湿下で
耐刷を繰り返した後、電源を切り(感光体加熱用ヒータ
ーのOFF)、然る後に高温高湿下に数時間(または一
夜)放置し、再び電源を入れ(感光体加熱用ヒーターの
ON)、画像を形成したところ、最初の数十枚〜数百枚
に画像のかぶりを発生するという問題点があった。
写真感光体は、導電性基板の上に光導電層と、SiCか
ら成るアモルファス状態の原子及び該原子のダングリン
グボンドを補償する水素またはフッ素の原子とから成る
表面層とを順次積層した構成において、前記アモルファ
ス状態の原子の密度が6.5×1022原子/cm3 以下
であることを特徴とする。
電性基板の上に光導電層と、SiCから成るアモルファ
ス状態の原子及び該原子のダングリングボンドを補償す
る水素またはフッ素の原子とから成る表面層とを順次積
層した構成において、前記アモルファス状態の珪素原子
の密度が3.0×1022原子/cm3 以下であり、且つ
前記アモルファス状態の炭素原子の密度が5.0×10
22原子/cm3 以下であることを特徴とする。
求項1または請求項2において、更にダングリングボン
ドを補償する水素またはフッ素のうち少なくとも1種の
原子の密度が5.0×1022原子/cm3 以上であるこ
とを特徴とする。
面層に比べてアモルファス状態の原子の密度が6.5×
1022原子/cm3 以下である比較的粗な膜構造の表面
層を積層したことにより、その表面層の含有水分量が少
なくなると考えられる。この理由については、本発明者
は推論の域を脱し得ないが、感光体加熱用ヒーターのO
FF時では、水分の吸着や侵入が抑えられ、また、感光
体加熱用ヒーターのONの直後では、吸着や侵入する水
分の放出が早くなり、これにより、画像のかぶりの発生
が生じにくいと考える。その結果、前記のように従来の
a−Si系感光体を搭載した機器である場合には、常温
常湿下で耐刷を繰り返すという耐刷テストにより、最初
の数十枚〜数百枚に画像のかぶりを発生し、また、表面
電位が数十V低下していたのが、上記構成の本発明の電
子写真感光体であれば、その電位低下がなく、画像のか
ぶりが発生しなくなった。
構成のように3.0×1022原子/cm3 以下で含有す
るアモルファス状態のSi原子と、5.0×1022原子
/cm3 以下で含有するアモルファス状態のC原子とを
組み合わせることにより、比較的粗な膜構造の表面層を
積層したことになり、これによっても、その表面層の含
有水分量が少なくなると考えられる。そして、同様に感
光体加熱用ヒーターのOFF時では、水分の吸着や侵入
が抑えられ、また、感光体加熱用ヒーターのONの直後
では、吸着や侵入する水分の放出が早くなり、これによ
り、画像のかぶりの発生が生じにくいと考える。その結
果、高温高湿下で耐刷を繰り返すという更に過酷な耐刷
テストをした場合でも、表面電位の低下がなく、画像の
かぶりが発生しなくなった。
おいて更に過酷な耐刷テストに対して良好な結果が得ら
れた理由としては下記の通りであると推論する。
ン(酸化)に強いCを混合したことによるものと考えら
れるが、その他に光透過率を上げて高感度となったり
(光学的エネルギーEgopt. 2.4eV以上)、残留電
位を小さくして濃度が確保できたり(光学的エネルギー
Egopt. 3.0eV以上)、その合金化により硬度が上
がって必要な耐摩耗性が確保できた等の理由も考えられ
る。
ば、ダングリングボンドを補償する水素またはフッ素の
うち少なくとも1種の原子の密度が5.0×1022原子
/cm3 以上であることにより、粗な膜構造に対して共
有結合半径の小さな原子が隙間を埋めるように均一に分
布し、しかも、これらの水をはじく撥水作用効果もあ
り、これらの均一分布と撥水作用効果とが有効に組合っ
て吸着や侵入する水分が減少するものと考える。
ば、この表面層を積層したことによりクリーニングプロ
セスで拭き取られ易く、また、削られ易くなり、その新
しい表面は常に水の吸着量が少なく、脱離し易くなり、
これにより、帯電電位の横流れを防止し、その結果、画
像流れが生じにくくなっている。
従来周知の電子写真感光体の表面層と比べてアモルファ
ス状態の原子の密度を下げて、粗な膜構造の表面層を積
層したが、これをグロー放電分解法により製作する場合
であれば、成膜条件にもよるが、従来に比べて成膜速度
を高め、ガス圧力を高め、高周波電力を低くすることに
より形成できると考える。
ダングリングボンドを補償する水素またはフッ素のうち
少なくとも1種の原子の密度を5.0×1022原子/c
m3以上にするには、従来に比べて、成膜速度を高め、
基板温度を低めに設定することにより形成できると考え
る。
分解法により製作した場合を例に挙げて説明する。
感光体の層構成であり、図2はこの実施例に用いたグロ
ー放電分解装置である。
キャリア注入阻止層5とa−Si系光導電層6と表面層
7とを順次積層した構成であり、本例では導電性基板4
をアルミニウム金属により、キャリア注入阻止層5をa
−Si系の層により、表面層7をアモルファスシリコン
カーバイド層(以下アモルファスシリコンカーバイドを
a−SiCと略記する)により形成したものである。
の導電部材、もしくは樹脂やガラスの表面に導電性膜を
蒸着等により形成したものにより構成してもよい。
母材にして水素やハロゲン等を含有させ、更に周期律表
第III 族、第IV族、第V 族のうち少なくとも1種の元素
を含有させ、また必要により炭素、酸素、窒素などを含
有させることにより構成してもよい。
(F)をダングリングボンド補償用元素として用いたa
−SiC:F、a−SiC:H:F等のアモルファス合
金層(a−はアモルファスを表示する)であっても同様
な作用効果があると考える。
説明する。
0は感光体ドラム装着用の円筒形状の導電性基板支持
体、11は基板加熱用ヒーター、12はa−Siの成膜
に用いられる円筒形状のグロー放電用電極板であり、こ
の電極板12にはガス噴出口13が形成されており、そ
して、14は反応炉内部へガスを導入するためのガス導
入口、15はグロー放電に晒されたガスの残余ガスを排
気するためのガス排出口であり、16は基板支持体10
とグロー放電用電極板12の間でグロー放電を発生させ
る高周波電源である。また、この反応炉9は円筒体9a
と、蓋体9bと、底体9cとからなり、そして、円筒体
9aと蓋体9bとの間、並びに円筒体9aと底体9cと
の間にはそれぞれ絶縁性のリング9dを設けており、こ
れによって高周波電源16の一方の端子は円筒体9aを
介してグロー放電用電極板12と導通しており、他方の
端子は蓋体9bや底体9cを介して基板支持体10と導
通している。また、蓋体9bに上に付設したモーター1
7により回転軸18を介して基板支持体10が回転駆動
され、これに伴って基板4も回転する。
感光体ドラムを作製する場合には、a−Si成膜用のド
ラム状基板4を基板支持体10に装着し、a−Si生成
用ガスをガス導入口14より反応炉内部へ導入し、この
ガスをガス噴出口13を介して基板面へ噴出し、更にヒ
ーター11によって基板を所要の温度に設定するととも
に基板支持体10と電極板12の間でグロー放電を発生
させ、更に基板4を回転させることによって基板4の周
面にa−Si膜が成膜できる。
のa−Si系感光体A〜感光体Cを製作した。いずれの
感光体も表1に示すような共通のキャリア注入阻止層5
とa−Si系光導電層6により構成するが、更に表2に
示すように成膜条件を変えて3種類の表面層7を形成
し、これに対応して3種類の感光体A〜Cを製作した。
原子密度は、その各感光体A〜Cの一部を1cm角に切
り出して、その表面層の分析値をRBS(ラザフォード
後方散乱)分析により求めた。また、水素原子密度はS
IMS(二次イオン質量)分析法により求めた。その結
果を表3に示す。
光体Cについて、感光体温度を45℃に設定し、常温常
湿下(25℃、60%RH)にて1万枚耐刷した後に、
高温高湿下(33℃、85%RH)に8時間放置し、こ
の状態で電源を入れて初期画像の状態を観るという実験
を行ったところ、画像のかぶりと画像流れの有無は表4
に示すような結果が得られた。
が6.5×1022原子/cm3 以下である表面層を備え
た感光体AとBであれば、画像のかぶりと画像流れがな
い優れた感光体になることが判った。
のa−Si系感光体D〜感光体Hを製作した。いずれの
感光体も表5に示すような共通のキャリア注入阻止層5
とa−Si系光導電層6があるが、表6に示すように成
膜条件を変えて5種類の表面層7を形成し、これに対応
して5種類の感光体D〜Hを製作した。
原子密度は、(例1)と同様に各感光体D〜Hの一部を
1cm角に切り出して求めた。その結果を表7に示す。
体Hについて、感光体温度を45℃に設定し、常温常湿
下(25℃、60%RH)にて、もしくは高温高湿下
(33℃、85%RH)にて1万枚耐刷した後に、高温
高湿下(33℃、85%RH)に8時間放置し、この状
態で電源を入れて初期画像の状態を観るという実験を行
ったところ、画像のかぶりと画像流れの有無は表8に示
すような結果が得られた。
密度が3.0×1022原子/cm3以下、C原子の密度
が5.0×1022原子/cm3 以下、また水素原子密度
が5.0×1022原子/cm3 以上である表面層を備え
た感光体DとEであれば、画像のかぶりと画像流れがな
い一層優れた感光体になることが判った。
は、アモルファス状態の原子の密度が6.5×1022原
子/cm3 以下である比較的粗な膜構造の表面層を積層
し、また、3.0×1022原子/cm3 以下で含有する
アモルファス状態のSi原子と、5.0×1022原子/
cm3 以下で含有するアモルファス状態のC原子とを組
み合わせることにより、比較的粗な膜構造の表面層を積
層し、加えて、上記表面層のダングリングボンドを補償
する水素またはフッ素のうち少なくとも1種の原子の密
度が5.0×1022原子/cm3 以上であることによ
り、画像のかぶりの発生が生じにくくなり、その結果、
従来の電子写真感光体の表面電位が数十V低下していた
のが、その電位低下がなく、画像のかぶりや画像流れが
生じなくなった。
置では、常時、感光体加熱用ヒーターをONにしていた
が、これに対して本発明の電子写真感光体を搭載した装
置では、それを画像形成の直前までONにする必要がな
く、省電力化を達成した画像形成装置を提供することが
できた。
断面図である。
図である。
構成を示す断面図である。
層2、6・・・アモルファスシリコン系光導電層3、7
・・・表面層
Claims (3)
- 【請求項1】導電性基板の上に光導電層と、SiCから
成るアモルファス状態の原子及び該原子のダングリング
ボンドを補償する水素またはフッ素の原子とから成る表
面層とを順次積層した電子写真感光体であって、前記ア
モルファス状態の原子の密度が6.5×1022原子/c
m3 以下であることを特徴とする電子写真感光体。 - 【請求項2】導電性基板の上に光導電層と、SiCから
成るアモルファス状態の原子及び該原子のダングリング
ボンドを補償する水素またはフッ素の原子とから成る表
面層とを順次積層した電子写真感光体であって、前記ア
モルファス状態の珪素原子の密度が3.0×1022原子
/cm3 以下であり、且つ前記アモルファス状態の炭素
原子の密度が5.0×1022原子/cm3 以下であるこ
とを特徴とする電子写真感光体。 - 【請求項3】前記ダングリングボンドを補償する水素ま
たはフッ素のうち少なくとも1種の原子の密度が5.0
×1022原子/cm3 以上であることを特徴とする請求
項1または請求項2記載の電子写真感光体。
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