JPH02214868A - 電子写真感光体並びにこの感光体を搭載した電子写真記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は表面が水素化アモルファスシリコンカーバイド
層である電子写真感光体並びにこの感光体を搭載した電
子写真感光体に関するものである。

〔従来技術及びその問題点〕

近年、アモルファスシリコン光導電層から成る電子写真
感光体が実用化されているが、その感光体の基本的層構
成は第１図に示す通りである。

同図において、（１）はアルミニウムなどの導電性基板
であり、この基板（１）の上にキャリア注入阻止層（２
）、アモルファスシリコン光導電層（３）（以下、アモ
ルファスシリコンをａ−３ｉと略す）並びに表面保護層
（４）が順次積層されている。キャリア注入阻止層（２
）は基板（１）からのキャリアの注入を阻止して残留電
位を低減せしめており、方、表面保護層（４）は高硬度
な層であり、これによって感光体の耐久性を高めている
。

この表面保護層（４）にはアモルファスシリコンカーバ
イド（以下、ａ−５ｉＣと略す）を用いることが提案さ
れている（特開昭６２−１６８１６１号、特開昭６２−
１９２７５１号など参照）。

ところで、上記構成の電子写真感光体をプリンタや複写
機などの電子写真記録装置に搭載し、実用に供した場合
、繰り返し使用によってａ−３ｉＣ表面保護層（４）が
変質し、また、その耐湿性が低下し、その結果、鮮明な
コピー画像が出なくなり、ぼけた画像になることが知ら
れている（以下、本願発明においては上記劣化現象を画
像流れと称する）。

そこで、この問題点を解決すべく第４図に示すようにヒ
ーターを用いて電子写真感光体を４５℃ぐらいの温度に
なるように加熱している。

同図において、（５）はドラム状の電子写真感光体、（
６）はフランジであり、感光体（５）の内周面に接触す
るように円筒形状のフィルム状ヒーター（７）が配置さ
れている。このヒーター（７）は耐熱性樹脂フィルム（
８）と、この樹脂フィルム（７）に埋設された電熱線（
９）とから成り、そのフィルム面に亘って均一に発熱で
きる。また、図示していないが、バイメタル式の温度調
整器を設けることによって感光体（５）の温度を検知し
、それに対応してヒーター（７）の発熱量を加減しなか
ら感光体温度を所要の範囲内に設定することができる。

しかしながら、上記ヒーター（７）を用いた場合、装置
自体が複雑な機構となり、これに伴って貰価となり、し
かも、帯電能が約６０Ｖ低減し、電子写真特性を損ねる
という問題点がある。

また、ａ−３ｉＣ表面保護層（４）を形成するに当たっ
ては高硬度性が要求され、これによりミ耐久性及び耐コ
ロナ放電性に優れた電子写真感光体となる。

従って本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり
、その目的はヒーターを不要としても画像流れが生じな
くなった電子写真感光体を提供することになる。

本発明の他の目的は高温環境下でヒーターが不要となっ
た電子写真感光体を提供するごとにある。

本発明の更に他の目的は耐久性及び耐コロナ放電性を向
上せしめた電子写真感光体を提供することにある。

更に本発明の他の目的は感光体加熱用ヒーターを不要と
した電子写真記録装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は装置自体の簡略化及び低コスト
化を達成した電子写真記録装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の電子写真感光体は、その表面が水素化したａ−
５ｉＣ層（以下、ａ−３ｉＣ：８層と略す）であり、核
層が組成式５ｉ１−ＸＣＸのＸ値で０．９≦×く１．０
の範囲内に設定され、かつその層の赤外線吸収スペクト
ルにおける２１００ｃｍ−’の吸収係数が６００以下で
あることを特徴とする。

更に本発明によれば、上記電子写真感光体を搭載してヒ
ーターを不要とした電子写真記録装置が提供される。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の電子写真感光体はその表面にａ−３ｉＣ：８層
を形成したという点では従来周知のものと軌を−にして
いるが、本発明者等はａ−５ｉＣ：８層のＳｉＣ組成比
率並びに水素原子の結合種別及びその水素結合量を特定
したところ、本発明の目的が達成できることを見い出し
た。

一般的にａ−３ｉＣ：）１層を表面層として用いた場合
、ＳｉＣの組成比率と水素含有量により硬度や導電率が
決定される。

ところがａ−３ｉＣ：）１層は非晶質であるため、その
層の特徴を決定する要因には結晶質にない様々なものが
ある。

例えばＳｉ元素とＣ元素に対する水素結合方法があり、
この結合量には−Ｓ　ｉＨ＋　　Ｓ　ｉ　Ｈ□＋　　５
ｉｌ１３゜ＣＨＣＨｚ、　　ＣＨ３の６種類が存在する
。しかも、各々の結合量に対する他方の結合量との結合
方法にも幾通りかの組合せができる。

このような様々な水素結合方法並びに結合量相互の結合
方法はＳｉＣ組成比率と水素含有量だけによって単純に
決められるものではなく、製造上の気相成長条件（ガス
圧、電力量、基板温度、ガスの種類など）も影響を及ぼ
している。

そこで、本発明者等は気相成長条件やａ−３ｉＣ：Ｈの
組成比率を幾通りにも変え、繰り返し実験を行ったとこ
ろ、所定条件の製法により得られたａ−３ｉＣａｌ１層
については本発明の目的を達成するに通したものとなる
ことを見い出した。

即ち、このａ−５ｉＣ：８層が表面に形成された電子写
真感光体を電子写真記録装置に搭載し、ヒーターによる
感光体加熱を行わずして画像形成したところ、画像流れ
が生じなくなることを見い出した。

しかも、本発明者等は上記ａ−３ｉＣ：８層の組成比率
並びに種々の結合種の量を測定し、これらとの因果関係
を確かめたところ、ＳｉＣ組成比率とＳｉｎ。

種の量をそれぞれ所定の範囲内に設定することが重要で
あることも見い出した。

ＳｉＣ組成比率は５ｉｌ−ｘ　ＣＸのＸ値で０．９≦Ｘ
く１．０の範囲内に設定するとよい。×が０．９未満の
場合には光学的バンドギャップが小さくなる傾向にあり
、短波長側の光が吸収され易くなり、これによって光感
度の低下が認められる。また、表面硬度についても低下
傾向にあり、耐久性及び耐コロナ放電性に劣化傾向が認
められる。

５ｉＨｚ種についてはＩＲスペクトルにより測定でき、
その波数は２１００ｃｍ−’に対応しており、その吸収
係数が小さくなるとＳ　ｉ　ＩＩ　ｚ種の量が小さくな
る。

そこで、波数２１００ｃｍ−’の吸収係数を６００（ｃ
ｍ−’）以下に設定した場合、感光体加熱用ヒーターを
用いなくても画像流れが生じなくなる。

このように本発明に係るａ−５ｉＣ：８表面保護層は組
成比率及びＩＲスペクトルにより特徴づけられるが、本
発明の目的を更に有利に達成するためには下記のように
設定するのがよい。

先ず、ａ−３ｉＣ：８表面保護層の厚みは０．０５〜５
μｍ、好適には０，１〜３μｍの範囲内に設定するのが
よく、この範囲内であれば、高い光感度が得られ、残留
電位が低くなるという点で有利である。

上記厚み範囲内において、層厚方向に亘ってカーボン含
有量、即ちＸ値を変化させてもよい。例えば自由表面に
至る間でＸ値を大きくしていった場合、帯電能が高くな
る傾向にあるが、その自由表面に対応するａ−３ｉ（：
：Ｈ面が前述したＳｉＣ組成比率及びＩＲスペクトルの
値であればよい。

本発明に係るａ−３ｉＣ：）１表面保護層を形成した電
子写真感光体については、種々の層構成があり、例えば
第２図及び第３図に示すものがある。

第２図によれば、導電性基板（１０）の上にキャリア注
入阻止層（１１）、光導電層（１２）及びａ−３ｉＣ：
８表面保護層（１３）が順次形成されている。表面保護
層（１３）以外の各々の層（１１）　（１２）並びに基
板（１０）については第１図に示す通りの材料又は機能
を具備させる。

キャリア注入阻止層（１１）にはａ−３ｉ、　ａ−３ｉ
Ｃ以外にそれらに酸素、窒素又はゲルマニウムなどを含
有させた材料を用いてもよい。

上記光導電層（１２）については、光キャリアを発生さ
せる種々の無機又は有機の材料があり、例えばａ−３ｔ
、　ａ−５ｉＣ％その他にアモルファスシリコンゲルマ
ニウムなどがある。

第３図に示す電子写真感光体は機能分離型であり、基板
（１４）の上にキャリア注入阻止層（１５）、キャリア
輸送層（１６）、光導電層（１７）及びａ−５ｉＣ：８
表面保護層（１８）が順次積層されている。

上記基板（１４）、キャリア注入阻止層（１５）及び光
導電層（１７）については、前記第２図の感光体に示す
ものと同じ材料でよく、そして、キャリア輸送層（１６
）についても前記光導電層（１２）に用いられた材料を
適宜組成変更などを行って用いればよい。

かくして本発明の電子写真感光体によれば、ａＳｉＣ：
８表面保護層の組成比率及びＩＲスペクトルを所定の範
囲に設定しており、これにより、高湿下で用いた場合で
も感光体加熱用ヒーターを不要としながら画像流れ対策
が可能となり、しかも、耐久性及び耐コロナ放電性が改
善できた。

本発明電子写真感光体を製作するに当たり、そのａ−３
ｉＣ：８表面保護層は例えばグロー放電分解法により形
成できる。後述する実施例においては、シランガス（Ｓ
ｉｌ（ｔ）、アセチレンガス（Ｃ，Ｈ□）及び水素ガス
（Ｈ２）を用いており、そのガス成分比率及び流量並び
に印加電力などを設定し、これによって所要通りの表面
保護層を形成することができる。

かくして本発明者等はａ　−Ｓ　ｉ　Ｃ：　Ｉｔ表面保
護層を具備した本発明の電子写真感光体を製作し、この
感光体を感光体加熱用ヒーターを具備しない電子写真記
録装置に装着し、高温下で画像評価を行ったところ、画
像流れが生じないことを確認した。

本実施例に用いられるグロー放電分解装置を第５図によ
り説明する。

図中、第１タンク（１９）、第２タンク（２０）、第３
タンク（２１）、第４タンク（２２）、第５タンク（２
３）にはそれぞれＳ　ｉ　Ｈａ、Ｃ２Ｈ２水素希釈され
たＢ２Ｈ２，Ｈ２及びＮＯが密封され、これらのガスは
各々対応する第１調整弁（２４）、第２調整弁（２５）
、第３　ｔｌ整弁（２６）、第４調整弁（２７）及び第
５調整弁（２８）の開放により放出する。その放出ガス
の流量はそれぞれマスフローコントローラ（２９）　（
３０）　（３１）　（３２）　（３３）により制御され
、各々のガスは混合されて主管（３４）　（３５）へ送
られる。尚、（３６）　（３７）は止め弁である。

主管（３４）　（３５）を通じて流れるガスは反応管（
３８）へ流入するが、この反応管（３８）の内部には容
量結合型放電用電極（３９）が設置され、また、筒状の
成膜用基板（４０）が基板支持体（４１）の上に載置さ
れ、基板支持体（４１）がモーター（４２）により回転
駆動され、これに伴って基板（４０）が回転する。そし
て、電極（３９）に電力５０讐〜３に讐、周波数１〜５
０Ｍ１ｌｚの高周波電力が印加され、しかも、基板（４
０）が適当な加熱手段により約２００〜４００　’ｃ、
好適には約２００〜３５０℃の温度に加熱される。また
、反応管（３８）は回転ポンプ（４３）と拡散ポンプ（
４４）に連結されており、これによってグロー放電によ
る成膜形成時に所要な減圧状態（放電時のガス圧例えば
０．０１〜０．５Ｔｏｒｒ）が設定できる。

このような構成のグロー放電分解装置を用いて、基板（
４０）の上にａ−３ｉＣ層を形成する場合、第１調整弁
（２４）、第２調整弁（２５）及び第４調整弁（２７）
を開いてＳｉＨ４＋ＣｚＨｚ＋Ｈｚの各々のガスを放出
し、その放出量をマスフローコントローラ（２９）　（
３０）　（３２）により制御し、各々のガスは混合され
て主管（３４）を介して反応管（３８）へ流入する。そ
して、反応管内部の減圧状態、基板温度、電極印加用高
周波電力をそれぞれ所定の条件に設定するとグロー放電
が発生し、ガスの分解に伴ってａ−５ｉＣ膜が基板上に
高速に形成される。

尚、本発明の電子写真感光体を製作するに当たって、そ
のａ−３ｉＣ：Ｈ表面保護層は上述した製造方法に限ら
れるものでなく、その他、５ｉｎ４ガスとＣ２１１□ガ
スの組合せ以外のガス成分を用いたグロー放電分解法が
あり、あるいはイオンブレーティング法などの薄膜形成
方法を採用してもよい。

〔実施例〕

次に本発明ゐ実施例を述べる。

（例１） 第５図のグロー放電分解装置を用いて、第１表に示す通
り、ドラム状アルミニウム基板の上にキャリア注入阻止
層、光導電層及び表面保護層を順次形成した。

〔以下余白〕

上記により得られた電子写真感光体について、そのａ−
３ｉＣ：Ｈ表面保護層のカーボン含有量（ＳｉＣＸのχ
値）をＸＭＡ法（Ｘ−ｒａｙ　Ｍｉｃｒｏ−Ａｎａｌｙ
ｓｉｓ）により、波数２１００ｃｍ−’の吸収係数α（
２１００）を赤外線吸収法により、光学的ハンドギャッ
プＥｇｏｐｔを可視光吸収によりそれぞれ測定したとこ
ろ、下記の通りの結果が得られた。

ｘ　＝　０．９３ α（２１００）＝　３８０　（ｃｍ　−’）Ｅｇ　ｏｐ
ｔ　　＝　２．７ｅｖ また、第１表より、Ｃ２Ｈ２／　（ＳｉＨｔ＋ＣｚＨｚ
）・０．８７゜ｔｌ　２　／　（Ｓ　ｉ　Ｉｔ　ａ十Ｃ
２Ｉ＋□）＝　１．０　、高周波電力は単位ガス流量当
たり１．７Ｗ／ｓｃｃｍであることが判る。

かくして得られた電子写真感光体ドラムの光感度を測定
したところ、優れた光感度特性を示すことを確認した。

また、このドラムを複写機に搭載し、画像評価を行った
ところ、画像流れのない良好な画像が得られた。そして
、このドラムを３０’Ｃ１８５χＲＨの高湿下に１０時
間放置し、その後、感光体加熱用ヒーターを用いないで
画像を出したところ、画像流れのない鮮明な画像が得ら
れた。また、上記高湿下でｌＯ万枚のコピーの耐刷試験
を行い、次いで上記高湿下において感光体加熱用ヒータ
ーを用いないで画像を出したところ、画像流れのない鮮
明な画像が得られた。

（例２） 次に本例においては、（例１）の電子写真感光体ドラム
のなかでａ−３ｉＣ：Ｈ表面保護層を形成するに当たっ
て、各種ガスの流量、電力、ガス圧を変え、これによっ
て第２表に示すようなＳｉＣ組成比率の各種表面保護層
から成る電子写真感光体（感光体へ〜Ｆ）を製作した。

そして、各感光体のＩＲスペクトルを測定したところ、
いずれもα（２１００）≦６００　ｃｍ−’であり、Ｓ
　ｉ　ＩＩ　ｚ種は少ないことが確かめられた。また、
ヒーターを用いないで画像評価したところ、第２表に示
す通りの結果が得られた。

画像流れについては評価基準を三区分したおり、○印は
画像流れのない良好な画像が得られた場合であり、Ｘ印
は画像流れが発生し、文字などの判読が出来なくなった
場合であり、××印は著しい画像流れが発生し、文字な
どの位置の判別も出来なくなった場合である。

第　　２　表 たって、第３表に示す通りＩＲスペクトルのα（２１０
０）が変化した各種ａ　−Ｓ　ｉ　Ｃ：　Ｈ表面保護層
から成る電子写真感光体（感光体Ｇ−ｋ）を製作した。

そして、これらのカーボン含有量を測定したところ、い
ずれも０．９≦ｘ　＜　１．０であった。

かくして得られた各種感光体のＩＲスペクトル及び３０
℃、８５χＲ）ｌの高湿下で１０万枚の耐刷試験を行っ
てヒーターなしの画像流れを測定したところ、第３表に
示す通りの結果が得られた。

尚、第３表中の画像流れのなかでΔ印は画像の一部に画
像流れの発生が認められた場合を示す。

第　　３　表 第２表に示す結果より明らかな通り、感光体Ｅ、Ｆは画
像流れのない良好な画像が得られた。

（例３） 本例においては、（例１）の電子写真感光体ドラムのな
かでａ−５ｉＣ：ＩＩ表面保護層を形成するに当第３表
より明らかな通り、本発明の感光体Ｇ、１１１は画像流
れが生じない優れた感光体であることが判る。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、所定条件を具備したａ　
−Ｓ　ｉ　Ｃ：　ＩＩ表面保護層から成る場合、高湿下
でヒーターを不要としても画像流れが生じなくなり、そ
して、光感度、耐久性及び耐コロナ放電性に優れた電子
写真感光体を提供することができた。

また、本発明によれば、ヒーターを不要としたことによ
って装置自体の簡略化及び低コスト化を達成した電子写
真記録装置を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電子写真感光体の層構成を示す断面図、
第２図及び第３図は本発明の電子写真感光体の具体的層
構成を示す断面図、第４図はヒーターを備えた電子写真
感光体の破断面、第５図はグロー放電分解装置の説明図
である。 １．１０．１４　　・・・導電性基板 ２．１Ｌ１５　　・・・キャリア注入阻止層３．１２．
１７　　・・・光導電層 ４．１３．１８　　・・・水素化アモルファスシリコン
カーバイド表面保護層 ７　・・・・・・ヒーター １６・・・・・・キャリア輸送層 特許出願人（６６３）京セラ株式会社 代表者安城欽寿

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面が水素化アモルファスシリコンカーバイド層
   である電子写真感光体において、上記アモルファスシリ
   コンカーバイド層が組成式Ｓｉ＿１＿−＿ｘＣ＿ｘのｘ
   値で０．９≦ｘ＜１．０の範囲内に設定され、かつその
   層の赤外線吸収スペクトルにおける２１００ｃｍ＾−＾
   １の吸収係数が６００以下であることを特徴とする電子
   写真感光体。
2. （２）水素化アモルファスシリコンカーバイド層の厚み
   が０．０５〜５μｍである請求項（１）記載の電子写真
   感光体。
3. （３）請求項（１）記載の電子写真感光体を搭載した電
   子写真記録装置。
4. （４）電子写真感光体を所定の温度になるように加熱す
   るためのヒーターを具備しない請求項（３）記載の電子
   写真記録装置。