JP4694961B2 - 電子写真感光体 - Google Patents
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Description
このa−Si感光体は、高い電荷輸送能を有しており、長波長光に対する優れた感度を示し、しかも、表面硬度が高く、感光層の耐摩耗性が高いことから、有機感光体に比べて長期にわたる使用が可能であり、また、高速での画像形成に対応可能といった利点を有している。
かかる表面保護層を備えたa−Si感光体として、特許文献1には、導電性基体上に、光導電性層と、アモルファスシリコンカーバイト(以下、「a−SiC」と表記する場合がある。)からなる表面層と、が順次積層され、上記表面層のa−SiCの元素比率をa−Si1-xCx:Hと表したときに、上記xが0.95以上、1.00未満であることを特徴とする電子写真感光体が記載されている。
また、このため、a−Si感光体を用いて画像形成処理を繰り返した場合に、露光光源からの出力が蓄積することによる光メモリの影響により、ゴーストと称される画像ノイズ(先に画像形成処理がされたときの形成画像が、新たな形成画像中に残像として現れる現象)が生じ易く、画像品質が低下し易いという不具合がある。
そこで、本発明の目的は、ゴーストの発生が抑制され、高品質の画像を形成することのできるアモルファスシリコン感光体を提供することである。
(1) 導電性基板と、前記導電性基板の表面に形成されているアモルファスシリコンからなる感光層と、前記感光層の前記導電性基板との境界面の反対側表面に形成されているアモルファスシリコンカーバイトからなる表面保護層とを備え、前記表面保護層のアモルファスシリコンカーバイトは、水素含有量が、25atomic%以上、かつ40atomic%以下であるとき、前記感光層との境界面の反対側表面近傍における、ケイ素と炭素との元素含有比率(Si:C)が、モル比で0.5:99.5〜8:92、前記水素含有量が、25atomic%未満であるとき、前記感光層との境界面の反対側表面近傍における、ケイ素と炭素との元素含有比率(Si:C)が、モル比で0.5:99.5〜20:80であり、前記表面保護層は、前記感光層との境界面の反対側表面におけるイオン化ポテンシャルが、前記感光層のイオン化ポテンシャルよりも1.70eV以上大きいことを特徴とする、電子写真感光体、
(2) 前記表面保護層のアモルファスシリコンカーバイトは、前記感光層との境界面から前記表面保護層の厚み方向に300nm以下の領域において、ケイ素と炭素との元素含有比率(Si:C)が、モル比で99.5:0.5〜99.9:0.01であることを特徴とする、前記(1)に記載の電子写真感光体、
(3) 前記表面保護層の厚みが、0.5〜1.5μmであることを特徴とする、前記(1)または(2)に記載の電子写真感光体、
(4) 前記感光層、および表面保護層は、直流放電CVD法により形成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1項に記載の電子写真感光体
を提供するものである。
水素含有量が、25atomic%以上、かつ40atomic%以下であるとき、前記感光層との境界面の反対側表面近傍における、ケイ素と炭素との元素含有比率(Si:C)が、モル比で0.5:99.5〜8:92、
前記水素含有量が、25atomic%未満であるとき、前記感光層との境界面の反対側表面近傍における、ケイ素と炭素との元素含有比率(Si:C)が、モル比で0.5:99.5〜20:80であり、
上記表面保護層は、上記感光層との境界面の反対側表面におけるイオン化ポテンシャルが、上記感光層のイオン化ポテンシャルよりも1.70eV以上大きいことを特徴としている。
感光層を形成するアモルファスシリコンとしては、例えば、a−Siのみからなるものや、例えば、ケイ素(Si)と、後述する他の元素と混合物が成膜されたものが挙げられる。
感光層のa−Siに対する、C、N、O、X、B、Al、Ga、In、Tl、P、As、Sb、Biなどの他元素の含有割合は、常法に従って調整することができ、具体的には、例えば、原料ガスについて、Si含有ガスに対する上記他のガスの含有比率、成膜時のガス圧力、原料ガスの水素ガスによる希釈率、放電電力、成膜時の基板温度などを適宜調整すればよい。
表面保護層は、自由表面を有する層であって、主として、電子写真感光体使用時の摩耗や傷の防止や、電子写真感光体に接触して用いられる帯電部材の長寿命化、帯電能力の安定化などを目的として設けられる。
なお、表面保護層を形成するa−SiCの水素含有量が40atomic%を上回ると、感光体表面への吸着水が増えて、電気抵抗が低下することから、画像不良の発生を招き易くなるという不具合がある。
また、上記表面保護層の、上記境界面の反対側表面におけるイオン化ポテンシャル(Ip−1)と、感光層のイオン化ポテンシャル(Ip−2)との差ΔIp[(Ip−1)−(Ip−2)]は、1.70eV以上、好ましくは、2.0eV以上、より好ましくは、2.5〜5.0eVである。
・表面保護層の水素含有量が25atomic%以上、40atomic%以下であるときに、モル比で、0.1:99.9〜15:85、好ましくは、0.1:99.9〜10:90、より好ましくは、0.5:99.5〜8:92であり、また、
・表面保護層の水素含有量が25atomic%未満であるときに、モル比で、0.1:99.9〜22:78、好ましくは、0.5:99.5〜20:80である。
また、本発明においては、表面保護層のうち、感光層との境界面近傍において、炭素の含有割合が感光層に向かって漸次減少するように設定してもよい。これにより表面保護層と感光層との密着性を向上させ、上記境界面での光の反射による干渉の影響を低減させることができる。
また、表面保護層について、感光層との境界面近傍と上記境界面の反対側表面近傍とでのケイ素と炭素との元素含有比率(Si:C)を異ならせるためには、例えば、感光層の成膜後、同じ反応容器内にて、引き続き表面保護層の成膜を行うなどして、表面保護層における元素の組成が、表面保護層形成用の原料ガスにおける元素の組成と一致するまでに所定の時間を要するに設定する方法や、表面保護層形成用の原料ガスにおける元素の組成を数種類設定し、表面保護層の形成(成膜)を数段階に分けて実行する方法が挙げられる。
<電子写真感光体の製造>
作製例1
導電性基板としてのアルミニウム基板上に、グロー放電分解法(直流放電CVD法)によって、ホウ素(B)がドープされたa−Siからなる感光層と、a−SiCからなる表面保護層とを成膜して、正帯電型の電子写真感光体を得た。
上記電子写真感光体において、導電性基体を除いた総膜厚(感光層と表面保護層との厚みの合計)は、20±5μmであって、表面保護層の膜厚は、1±0.5μmであった。なお、感光層および表面保護層の厚みは、アルゴン(Ar)イオンビームにて断面を鏡面加工する研磨機(日本電子(株)製のクロスセクションポリッシャ、CP)を用いて、感光層および表面保護層の断面を形成した後、電界放出形走査型電子顕微鏡(FE−SEM、日本電子(株)製)を用いて、上記断面を観察することにより測定した。
上記表面保護層の、表面保護層と上記感光層との境界面の反対側表面におけるイオンポテンシャル(Ip−1)は、2.84eVであった。なお、Ip−1は、大気圧下光電子分析装置(理研計器(株)製のAC−1)を用いて測定した。
作製例2
表面保護層成膜時において、原料ガスの水素ガスによる希釈率を0%としたこと以外は、作製例1と同様にして、正帯電型の電子写真感光体を得た。
表面保護層成膜時の基板温度を220℃とし、原料ガスの水素ガスによる希釈率を、作製例3で10%、作製例4で0%としたこと以外は、作製例1と同様にして、正帯電型の電子写真感光体を得た。
作製例5および7
表面保護層成膜時の原料ガスとして、SiとCとの元素含有比が20:80(モル比)であること以外は、作製例1で使用したものと同様のものを使用した。
作製例6および8
表面保護層成膜時の基板温度を220℃とし、原料ガスの水素ガスによる希釈率を、作製例6で10%、作製例8で0%としたこと以外は、作製例1と同様にして、正帯電型の電子写真感光体を得た。
表面保護層成膜時の原料ガスとして、SiとCとの元素含有比が10:90(モル比)であること以外は、作製例1で使用したものと同様のものを使用した。
また、表面保護層成膜時の基板温度を280℃とし、原料ガスの水素ガスによる希釈率を、作製例9で10%、作製例10で0%としたこと以外は、作製例1と同様にして、正帯電型の電子写真感光体を得た。
表面保護層成膜時の基板温度を220℃とし、原料ガスの水素ガスによる希釈率を、作製例11で10%、作製例12で0%としたこと以外は、作製例1と同様にして、正帯電型の電子写真感光体を得た。
作製例13および14
表面保護層成膜時の原料ガスとして、SiとCとの元素含有比が1:99(モル比)であること以外は、作製例1で使用したものと同様のものを使用した。
作製例15および16
表面保護層成膜時の基板温度を220℃とし、原料ガスの水素ガスによる希釈率を、作製例15で10%、作製例16で0%としたこと以外は、作製例1と同様にして、正帯電型の電子写真感光体を得た。
上記作製例で得られた電子写真感光体について、それぞれ、画像形成装置(京セラミタ(株)製のKM−2550)に装着して、23℃/50%RHの環境下において、黒画像後のハーフトーン画像で画像形成処理を行い、画像形成処理の初期時における形成画像の評価(ゴースト発生の有無)を行った。
形成画像の評価は、ゴーストが全く観察されなかった場合を良好(○)、観察されたものの、実用上支障が生じない程度のわずかであった場合を可(△)、ゴーストが顕著に観察され、実用上不適切であった場合を不良(×)として、3段階で評価した。
また、a−SiCの水素含有量が40atomic%以下であったものの、イオン化ポテンシャルの差ΔIpが、1.70eVを下回った作製例(作製例2〜4、6、7)についても、特に、高温高湿環境下での耐刷試験後において、ゴーストが顕著に観察された。
Claims (4)
- 導電性基板と、前記導電性基板の表面に形成されているアモルファスシリコンからなる感光層と、前記感光層の前記導電性基板との境界面の反対側表面に形成されているアモルファスシリコンカーバイトからなる表面保護層とを備え、
前記表面保護層のアモルファスシリコンカーバイトは、
水素含有量が、25atomic%以上、かつ40atomic%以下であるとき、前記感光層との境界面の反対側表面近傍における、ケイ素と炭素との元素含有比率(Si:C)が、モル比で0.5:99.5〜8:92、
前記水素含有量が、25atomic%未満であるとき、前記感光層との境界面の反対側表面近傍における、ケイ素と炭素との元素含有比率(Si:C)が、モル比で0.5:99.5〜20:80であり、
前記表面保護層は、前記感光層との境界面の反対側表面におけるイオン化ポテンシャルが、前記感光層のイオン化ポテンシャルよりも1.70eV以上大きいことを特徴とする、電子写真感光体。 - 前記表面保護層のアモルファスシリコンカーバイトは、前記感光層との境界面から前記表面保護層の厚み方向に300nm以下の領域において、ケイ素と炭素との元素含有比率(Si:C)が、モル比で99.5:0.5〜99.9:0.01であることを特徴とする、請求項1に記載の電子写真感光体。
- 前記表面保護層の厚みが、0.5〜1.5μmであることを特徴とする、請求項1または2に記載の電子写真感光体。
- 前記感光層、および表面保護層は、直流放電CVD法により形成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1項に記載の電子写真感光体。
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