JPH0157901B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光（ここでは広義の光で、紫外光
線、可視光線、赤外光線、Ｘ線、γ線等を示す）
のような電磁波に感受性のある光導電部材、特に
電子写真感光体として使用されるのに適した、改
良された支持体を有する光導電部材に関する。 一価の元素でダングリングボンドが修飾された
アモルフアスシリコン（以下ａ−Siと略）は、そ
の優れた光導電性、耐擦性、耐熱性のために電子
写真感光体としての応用が期待されている。ま
た、ａ−Siはその製造時に環境衛生上の問題も殆
どなく、加えて感光体の大面積化が容易であるこ
ともその応用メリツトとして挙げられている。 しかしながら、ａ−Siは、場合によつてはそれ
単独では電子写真感光体に使用するには暗抵抗が
やや低く、そのために、支持体から電荷が注入す
るのを阻止するために阻止層を配したり、添加物
をドープすることによつてこの問題を解決してい
るのが一般的である。また、ａ−Si表面には、通
常電子写真装置が置かれる環境下で酸化膜SiOx
が自然に形成されやすいために、その表面の水と
の親和性が高くなり、この状態でコロナ放電を多
用する電子写真プロセスに用いると、高湿環境下
では表面電荷が感光体表面上で移動し、俗に言う
画像のボケが生じてしまう。これを防止するため
に表面保護層として、SiNx、SiCx等を配した
り、更には反射防止層、光吸収層、密着層等も必
要に応じて設置されることが多い。 このようにａ−Siを電子写真感光体として実用
に供するためには、多種のガスを使用して、目的
に応じた多層構成の光導電部材を電子写真感光体
として使用可能な大きさで形成しなければならな
い。そしてこの際の光導電部材の均一性は、極め
て重要であり、例えば光導電的特性の不均一や、
ピンホール等の欠陥が存在すると美麗な画像が提
供できないばかりでなく、実用に耐えないものと
なる。 ａ−Siは、膜のモルフオロジーが支持体の表面
形状に大きく左右されることが知られている。す
なわち、殆んどの場所でほぼ同一の光導電的特性
が必要となる大面積の電子写真用感光体ドラムに
あつては、支持体の表面状態は極めて重要であ
り、支持体表面に凹凸が存在すると膜の均一性が
悪くなり、柱状構造や球状突起が形成されるため
光導電的不均一さの生じる原因となる。 アルミニウムは、光導電部材、殊に電子写真用
感光体ドラムの支持体としては、多くの点で好ま
しい材質である。しかしながら、アルミニウム基
材を支持体として使用するために、その表面を鏡
面化する過程に於いて、アルミニウム中にハード
スポツトと呼ばれる固い部分が存在するために
種々の問題が生じている。すなわち、このハード
スポツトは、支持体表面の鏡面化過程に於いて、
切削バイトに対する切削抵抗となり、アルミニウ
ムシリンダー表面に欠陥部分を生ずる原因とな
り、例えばアルミニウム支持体表面上に１〜
10μm程度のひび割れ、エグレ状の傷、更には微
細な凹凸を発生させる要因となつている。 本発明者等は、この問題につき種々の検討を重
ねた結果、この支持体表面の切削過程に於ける欠
陥部分の発生の要因であるハードスポツトは、ア
ルミニウム中に、Fe、Ti、Siをはじめ種々の元
素が不純物として含有されていることに起因する
ものであることをつきとめた。これら不純物の中
でも特にFeはアルミニウムと固溶し難く、Fe−
AlあるいはFe−Al−Si等の金属間化合物を形成
してハードスポツトとしてアルミニウムマトリツ
クス中に散在し、ある特定のFe含有率以上にな
るとこのハードスポツトの発現が著しく高くな
る。また、アルミニウム合金の切削性に対して
は、アルミニウム合金中のMg含有率も関与して
いることをつきとめた。 本発明は上記の諸点に鑑み成されたもので、ａ
−Si堆積膜の支持体として、特定の組成を有する
アルミニウム合金を使用することによつて、光導
電的特性の均一性に優れた光導電部材が得られる
ことを見い出したことに基づくものである。 本発明は、電気的、光学的、光導電的特性の均
一性に優れた電子写真用光導電部材を提供するこ
とを目的とする。 本発明の他の目的は、画像欠陥が少なく、高品
質な画像を得ることができる電子写真用の光導電
部材を提供することにある。 すなわち本発明の電子写真用光導電部材は、ア
ルミニウムを主成分とする支持体と、この支持体
上に設けられ、ケイ素原子を母体とする非晶質材
料を含有する光導電層とを有する電子写真用光導
電部材に於いて、前記支持体が、Fe含有率が
1000ppm以下のアルミニウム合金からなることを
特徴とする。 本発明の電子写真用光導電部材（以下「光導電
部材」と略称する。）は、アルミニウム合金から
なる支持体と、この支持体上に設けられ、ケイ素
原子を母体とし、好ましくは水素原子及びハロゲ
ン原子のいずれか少なくとも一方をその構成原子
として含む非晶質材料を含有する光導電層とが形
成されて構成される。該光導電層は、支持体に接
して障壁層、更には該光導電層の表面に表面障壁
層を有してもよい。 本発明の光導電部材における支持体は、Fe含
有率が1000ppm以下のアルミニウム合金をその材
質とするものである。汎用のアルミニウム合金展
伸材中には、一般に、Feが不純物として0.15〜
1.0％程度含有されている。Feはアルミニウムに
対する固溶度が低いため、Fe−AlあるいはFe−
Al−Si間で金属間化合物を形成し、これがアル
ミニウムマトリツクス中にハードスポツトとして
現われる。特にこのハードスポツトは、Fe含有
率2000ppm前後を境にして、Feが増加すると急
激に増加し、支持体表面の鏡面化切削に対して悪
影響を及ぼす。支持体表面の凹凸は、その上部に
形成されるSi堆積膜の光導電的特性等に対して極
めて敏感に悪影響を与えるものであるから厳格に
制御される必要がある。アルミニウム合金中の
Fe含有率は、1000ppm以下であることがより好
ましい。 このアルミニウム合金の鏡面化切削に対して
は、アルミニウム合金中のMg含有率も相乗的作
用を有しており、Mgを共存させることによつ
て、アルミニウム合金の快削性が向上し、アルミ
ニウム合金中のFe含有率の許容幅を広める作用
がある。アルミニウム合金中のMg含有率は、0.5
〜10重量％の範囲が好ましく、特に１〜５重量％
の範囲が望ましい。Mg含有率が余りにも高過ぎ
ると結晶粒界部分に選択的に起る粒界腐食が生じ
やすくなるため好ましくない。 支持体の形状は、所望によつて決定されるが、
例えば電子写真用として使用するのであれば、連
続高速複写の場合には、無端ベルト状又は円筒状
とするのが望ましい。支持体の厚さは、所望通り
の光導電部材が形成されるように適宜決定される
が、光導電部材として可撓性が要求される場合に
は、支持体としての機能が十分発揮される範囲内
であれば可能な限り薄くされる。しかしながら、
このような場合支持体の製造上及び取扱い上、更
には機械的強度等の点から、通常は、10μm以上
とされる。 本発明の光導電部材の光導電層中に含有されて
もよいハロゲン原子Ｘとしては、具体的にはフツ
素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられるが、特に塩
素、とりわけフツ素を好適なものとして挙げるこ
とができる。光導電層中に含有されるケイ素原
子、水素原子、ハロゲン原子以外の成分として、
フエルミ準位や禁止帯幅等を調整する成分とし
て、ホウ素、ガリウム等の族原子、窒素、リ
ン、ヒ素等の族原子、酸素原子、炭素原子、ゲ
ルマニウム原子等を単独若しくは適宜組み合わせ
て含有させることができる。 障壁層は、光導電層とドラム状基体との密着性
向上あるいは電荷受容能の調整等の目的で設置さ
れるものであり、目的に応じて族原子、族原
子、酸素原子、炭素原子、ゲルマニウム原子等を
含むａ−Si層若しくは微結晶−Si層が、一層ある
いは多層に形成される。 また、光導電層の上部に表面電荷注入防止層あ
るいは保護層として、炭素原子、窒素原子、酸素
原子等を、好ましくは多量に含有するａ−Siによ
る上部層あるいは高抵抗有機物質からなる表面障
壁層を設置してもよい。 本発明において、ａ−Siで構成される光導電層
を形成するには、例えばグロー放電法、スパツタ
リング法、あるいはイオンプレーテイング法等の
従来公知の種々の放電現象を利用する真空堆積法
が適用される。 次にグロー放電分解法による本発明の光導電部
材の製造方法の例について説明する。 第１図にグロー放電分解法による光導電部材の
製造装置を示す。堆積槽１は、ベースプレート２
と槽壁３とトツププレート４とから構成され、こ
の堆積槽１内には、カソード電極５が設けられて
おり、ａ−Si堆積膜が形成される特定の組成を有
するアルミニウム合金製のドラム状支持体６はカ
ソード電極５の中央部に設置され、アソード電極
としての役割も兼ねている。 この製造装置を使用してａ−Si堆積膜をドラム
状支持体上に形成するには、まず、原料ガス流入
バルブ７及びリークバルブ８を閉じ、排気バルブ
９を開け、堆積槽１内を排気する。真空計１０の
読みが約５×10^-6torrになつた時点で原料ガス流
入バルブ７を開いて、マスフローコントローラ１
１内で所定の混合比に調整された、例えばSiH₄
ガス、Si₂H₆ガス、SiF₄ガス等の原料混合ガスを
堆積槽１内に流入させる。このとき堆積槽１内の
圧力が所望の値になるように真空計１０の読みを
見ながら排気バルブ９の開口度を調整する。そし
てドラム状支持体の表面温度が加熱ヒーター１２
により所定の温度に設定されていることを確認し
た後、高周波電源１３を所望の電力に設定して堆
積槽１内にグロー放電を生起させる。 また、層形成を行つている間は、層形成の均一
化を計るためにドラム状支持体６をモータ１４に
より一定速度で回転させる。このようにしてドラ
ム状支持体６上に、ａ−Si堆積膜を形成すること
ができる。 以下、本発明を実施例に基づきより詳細に説明
する。 実施例１、２、比較例１〜３ 精密切削用のエアダンパー付旋盤（PNEUMO
PRECLSION INC.製）に、先端部曲率0.01
（mm^-1）のダイヤモンドバイトを、シリンダー
中心角に対して5゜の負のすくい角を得るようにセ
ツトした。次にこの旋盤の回転軸フランジに、
Fe含有率の異なる５種のアルミニウム合金製シ
リンダー（Mg含有率はいづれも４重量％）を真
空チヤツクし、付設したノズルからの白燈油噴
霧、同じく付設した真空ノズルからの切り粉の吸
引を並用しつつ、周速1000（ｍ／min）、送り速度
0.01（mm／Ｒ）の条件で、外径が80mmφとなる
ように鏡面切削を施こした。このようにして鏡面
加工したシリンダーにつき、鏡面加工後に生じて
いる表面欠陥（エグレ状の傷、ひび割れ）を金属
顕微鏡により検査し、その数を調べた。なお、鏡
面加工前のアルミニウム合金製シリンダーに存在
するハードスポツトについても同様な方法により
調査しておいた。 次に、これらの鏡面加工したアルミニウム合金
製シリンダーのそれぞれの上に、第１図に示した
光導電部材の製造装置を用い、先に詳述したグロ
ー放電分解法に従い、下記の条件によりａ−Si堆
積膜を形成した。堆積膜の積層順序 使用原料 膜厚(μm) 第１層 SiH₄、B₂H₆ 0.6 第２層 SiH₄ 20 第３層 SiH₄、C₂H₄ 0.1 アルミニウムシリンダー温度：250℃ 堆積膜形成時の堆積室内内圧：0.3Torr 放電周波数：13.56MHz 堆積膜形成速度：20Å／sec 放電電力：0.18W/cm² こうして得られた各電子写真感光体ドラムを、
キヤノン(株)製400RE複写装置に設置して画出しを
行ない、白点状の画像欠陥（0.3mmφ以上）の評
価を実施した。これらの評価結果を第１表に示し
た。 なお、実施例１及び２の各電子写真感光体ドラ
ムについては、更に100万枚の耐久試験を、23℃
相対湿度50％、30℃相対湿度90％、５℃相対湿度
20％の各環境下で実施したが、画像欠陥、特に白
抜け等の欠陥の増加もなく、良好な耐久性を有し
ていることが確認された。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は、グロー放電分解法による光導電部材
の製造装置を示した図である。 １：堆積槽導、２：ベースプレート、３：槽
壁、４：トツププレート、５：カソード電極、
６：ドラム状支持体、７：原料ガス流入バルブ、
８：リークバルブ、９：排気バルブ、１０：真空
計、１１：マスフローコントローラ、１２：加熱
ヒーター、１３：高周波電源、１４：モータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルミニウムを主成分とする支持体と、前記
   支持体上に設けられ、ケイ素原子を母体とする非
   晶質材料を含有する光導電層とを有する電子写真
   用光導電部材において、 前記支持体が、Fe含有率が1000ppm以下のア
   ルミニウム合金からなることを特徴とする電子写
   真用光導電部材。 ２ 前記支持体が、Mg含有率が0.5〜10重量％の
   アルミニウム合金からなる特許請求の範囲第１項
   記載の光導電部材。