JPH0261645A - 光導電体 - 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】 「発明の利用分野」 本発明はかかる薄膜の１例として、赤外または可視領域
で透光性を有する炭素または炭素を主成分とする被膜を
円筒状静電複写用ドラム上に形成して、その摩耗防止用
保護膜とせんとしたものである。そして特にこの保護膜
は円筒状基体の表面の補強材、また機械ストレスに対す
る保護材を得んとしたものである。

「従来技術」 一般にプラズマＣＶＤ法においては、平坦面を有する基
板上に平面状に成膜する方法が工業的に有効であるとさ
れている。さらに、プラズマＣＶＤ法でありながら、ス
パッタ効果を伴わせつつ成膜させる方法も知られている
。その代表例である炭素膜のコーティングに関しては、
本発明人の出願になる特許側「炭素被膜を有する複合体
およびその作製方法Ｊ　（特願昭５６−１４６９３６　
　昭和５６年９月１７日出願）が知られている。しかし
、これらは平行平板型の一方の電極（カソード側）に基
板を配設し、セルフバイアスを用いて平坦面の上面に炭
素膜を成膜する方法である。またはマイクロ波励起方法
により活性種を強く励起して、基板上に硬い炭素膜を成
膜する方法である。

「従来の問題点」 しかし、かかるスパッタ効果を伴わせつつ成膜させる従
来例は、円筒状の基体の上表面に成膜できないばかりか
、特に静電複写用ドラムの如く、表面に感光体の絶縁膜
が形成された基体または一度に多量に基体上に膜を作る
ことができない。このため、大容量空間に多量の基体を
配設し、これらに−度に被膜を形成する方法が求められ
ていた。

本発明はかかる目的のためになされたものである。

「問題を解決すべき手段」 本発明は、静電複写用ドラムであって、怒光体上に比抵
抗が１Ｘ１０’〜Ｉ　Ｘｌ０１４Ωｃｍの赤外または可
視光に対し、透光性の保護膜を形成するものである。そ
して感光体が有機材料であっても、その上面に炭素また
は炭素を主成分とする被膜を形成したものである。

このため、本発明においては、外部加熱をすることなく
、プラズマＣＶＤ法で被膜形成を行った。

本発明の保護膜の１例として、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、
メタン（ＣＨ４）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）のような炭
化水素気体またはこれと弗化窒素の混合気体または弗化
炭素の如き炭素弗化物気体を第２図に示す如きプラズマ
ＣＶ［＋装置内に導入し、分解せしめることによりＳＰ
３軌道を有するダイヤモンドと類似のＣ−Ｃ結合を作り
、比抵抗（固有抵抗）ＩＸＩＯ’〜１×１０”Ωｃｍを
有するとともに、光学的エネルギバンド巾（Ｅｇという
）が１．ＯｅＶ以上、好ましくは１．５〜５．５ｅＶを
有する赤外または可視領域で透光性のダイヤモンドと類
似の特性を有する炭素膜を形成した。

また本発明において、感光体部は０．１〜１μｍの厚さ
の均一な膜を有せしめた。そして１０万枚のコピーをも
有機樹脂ドラムで可能とした。

本発明方法での成膜に際し、リンまたはホウ素をフォス
ヒンまたはジボランを用いてその厚さ方向に均一または
勾配を設けて同時に添加して成膜できる。弗素の如きハ
ロゲン元素と窒素とを、プラズマＣＶＤ中に炭化物気体
に加えて弗化窒素を同時に混入させて厚さ方向に均一な
濃度勾配を設けた炭素を主成分とする被膜または添加物
の有無を制御した多層の複合膜を作ってもよい。

以下に図面に従って本発明の作製方法を記す。

「実施例１」 第２図は、本発明を実施するに先立ち、筒状の基体上に
薄膜形成方法およびそのためのプラズマＣＶＤ中置の概
要を示す。

図面において、プラズマＣＶＤ装置の反応容器（７）は
ロード／アンロード用予備室（７゛）とゲート弁（９）
で仕切られている。ガス系（３０）において、キャリア
ガスである水素またはアルゴンを（３１）より、反応性
気体である炭化水素気体、例えばメタン、エチレンを（
３２）より、添加物気体である弗化窒素を（３３）より
、反応容器のエツチング用気体である酸素を（３４）よ
り、バルブ（２８）、流量計（２９）をへて反応系（５
０）中にノズル（２５）より導入する。すると、エチレ
ンと弗化窒素とを導入すると、窒素と弗素が添加された
ダイヤモンド状炭素膜（ＤＬＣともいうが、添加物が添
加下されたＤＬＣを含めて本発明は炭素または炭素を主
成分とする被膜という）が成膜できる。

反応系（５０）では、第３図（Ａ）　、　（Ｂ）に示す
如（、枠構造体（２）（電極側よりみて四角または六角
形の枠構造を有する）を有し、この上方および下方の開
口部には、この開口部を覆うようにフード（８）（８゛
）を有する。このフード（８）、（８’）に配設された
一対の同一形状を有する第１および第２の電極（３）。

（３”）をアルミニウムの金属メツシュで構成せしめる
。反応性気体はノズル（２５）より下方向に放出される
。第３の電極は母材をアルミニウムとその上に感光体を
有する静電複写用ドラムとし、直流的には感光体が絶縁
材料であるが、ここに第２の交番電圧を加え、交流的に
は実質的に導体化してバイアスを印加した。この基体（
１）上の被形成面（１′）を一対の電極（３）　、　（
３″）で生成されるプラズマ中に保持させて配設した。

基体（１−１）　、　（１−２）　、・・・（１−ｎ）
即ち（１）には被形成面（１°−１）、（１’−２）　
　・・・（１°−ｎ）を有し、第２の交番電圧と負の直
流バイアスが印加された１〜５００　Ｋ　Ｈｚの交番電
圧が印加されている。第１の高周波の交番電圧によりグ
ロー放電のプラズマ化した反応性気体は、反応空間（６
０）に均一に分散し、このプラズマは（２）　、　（８
）　、　（８’　）により取り囲むようにし、この外側
の外部空間（６）にはプラズマ状態で放出しないように
して反応容器内壁に付着しないようにした。また反応空
間でのプラズマ電位を均質にした。

さらにプラズマ反応空間での電位分布をより等しくさせ
るため、電源系（４０）には二種類の周波数の交番電圧
が印加できるようになっている。第１の交番電圧は１〜
１００ＭＨｚ例えば１３．５６ＭＨｚの高周波であり、
一対をなす２つの電源（１５−Ｉ）、　（１５−２）よ
りマツチングトランス（１６−１）　、　（１６−２）
に至る。このマツチングトランスでの位相は位相調整器
により調整し、互いに１８０°またはＯｏずれて供給で
きるようにしている。そして対称型または同相型の出力
を有し、トランスの一端（４）及び他端（４°）は一対
の第１および第２の電極（３）　、　（３°）にそれぞ
れ連結されている。また、トランスの出力側中点（５）
は接地レベルに保持され、第２の１〜５００Ｋ）ｌｚ例
えば５０ＫＨｚの交番電界（１７）が印加されている。

その出力は、基体（１−１’）、（１−２’）、・・・
（１−ｎ’）即ち（１）またはそれらに電気的に連結す
るホルダ（２）の第３の電極に連結されている。

かくして反応空間にプラズマ（６０）が発生する。

排気系（２０）は、圧力調整パルプ（２１）、ターボ分
子ポンプ（２２）　、ロータリーポンプ（２３）をへて
不要気体を排気する。

これらの反応性気体は、反応空間（６０）で０．００１
〜１．０ｔｏｒｒ例えば０．０５ｔｏｒｒとし、この枠
構造体（２）は四角形または六角形を有し、例えば四角
形の場合は第３図（Ａ）に示す如き中１５ｃｍ、奥行き
７５ｃｍ、縦５０ｃｍとした。そしてこの中に被形成面
を有する筒状基体を（１−１）、（１−２）　　・・・
（１−ｎ）　　・・に示す如く、ここでは１６本を互い
に等間隔で配設する。

その外側の枠構造（２）の内側にも等電界を形成するた
めのダミーの母材（１−０）　、　（１−ｎ＋１）を配
設している。かかる空間において、１３．５６ＭＦＩｚ
の周波数の０．５〜５ＫＷ（単位面積あたり０．３〜３
Ｗ／ｃｏ＋”）例えばＩＫＷ（単位面積あたり０．６Ｗ
／ｃｍ”の高エネルギ）の第１の高周波電圧を加える。

さらに第２の交番電圧による交流バイヤスの印加により
、被形成面上には−２００〜−６００Ｖ　（例えばその
出力は５００讐）の負自己バイアス電圧が印加されてお
り、この負の自己バイアス電圧により加速された反応性
気体を基体上でスパッタしつつ成膜し、かつ緻密な膜と
することができた。

反応性気体は、例えばエチレンと弗化窒素の混合気体と
した。その割合はＮｈ／ＣｚＨ，＝　１／４〜４／１と
し、代表的には１／１である。この割合を可変すること
により、透過率および比抵抗を制御することができる。

基体の温度は代表的には室温に保持させる。かくして被
形成面上は比抵抗ｌＸｌ０’〜ｉ　ｘｉｏ１″ΩｃＩ１
１を存し、有機樹脂膜上にも密着させて成膜させる。赤
外または可視光に対し、透光性のアモルファス構造また
は結晶構造を有する炭素または炭素を主成分とする被膜
を０．１１−１ｔ１例えば０．５μｍ（中央部）に生成
させた。成膜速度は１００〜１０００人／分を有してい
た。

かくして基体である静電複写用ドラムの有機樹脂の感光
体上に炭素を主成分とする被膜、特に炭素中に水素を３
０原子％以下含有するとともに、０．３〜３原子％弗素
が混入し、また０、３〜１０原子％の窒素を混入させた
炭素を形成させることができた。

Ｐ、ＩまたはＮ型の導電型を有する炭素を主成分とする
被膜をも形成させることができた。

「実施例２」 この実施例は実施例１で用いた装置により、第１図に示
す如き本発明の静電ドラム上に炭素を主成分とする膜の
作製例を示す。

第１図（Ａ）　、　（１３）において、円筒状の静電複
写用ドラムの断面図を示す。その要部の拡大図を第１図
ＣＢ）に示す。

第１図（Ａ）　、　（Ｂ）において、静電複写用ドラム
はアルミニウムの母材（１１）よりなり、一端に回転の
際の芯を出すための凸部（４２）と他端の内側にネジ切
り（４３）を有する。これは静電複写機自体にドラムの
ネジ切り部を固定し、複写の度にこのドラムが回転させ
られる。この導電性母材（４１）上に有機樹脂の感光体
（４７）を有する。この感光体は感光層とキャリア伝導
層との多層膜を一般に有している。

その被形成面（１゛）を有する基体（１）上に炭素また
は炭素を主成分とする耐摩耗性の保護膜（４４）を０．
１〜３μｍの厚さに設けた。

本発明において、特にこの炭素または炭素を主成分とす
る被膜はトナーの横方向への滲み出しを防ぐとともに、
チャージアップを防ぐため、その比抵抗はｌＸｌ０’〜
ｌＸｌ０”Ωｃｍの範囲、特に好ましくはｌＸｌ０９〜
１×１ＯＩｌΩｃｍの範囲とした。

複写をする部分では、スキージ、コピーによって局部的
にプレスにより有機感光体（４７）が変形しても、保護
膜（４４）にクランク、ハガレの生ずることがない。ま
た、４４版の大きさの紙を１０万枚コピーしても、複写
用紙のこすりによるスフラッカ２が何ら表面に発生しな
いようにした。

第４図はその実例を示したものである。保護膜を形成し
て初期のコピーをした場合、そのコピーの１例を（八）
に示し、これを１０万枚コピーした後の結果を（Ｂ）に
示す。これらの間にはほとんど何らの差もみられなかっ
た。従来より公知の有機感光ドラムでは、これまで２〜
３万枚しかコピーできなかったが、これを−度に５倍ま
たはそれ以上とすることができる可能性があることがわ
かった。

「実施例３」 実施例２においては、このドラムに対して局部加圧をさ
らに強くすると、円筒状の基体にあっては、その端部よ
り少しずつ保護層がはがれてしまう傾向がみられ、この
ため、第１図（Ｃ）　、　（Ｄ）にその断面図が示され
ているが、その両端部（１１）の複写を実行する領域（
１２）の外側の保護膜の膜厚を相対的に厚くし、摩耗防
止とはがれ防止を促した。

第１図（Ｂ）は端部に保護膜が上面のみに形成され、か
つ相対的に厚く形成されたものである。第１図（Ｃ）は
端部の保護膜が側面（１３）にまで及んだ場合である。

さらに第１図（Ｄ）は端部の厚い領域が第１図（Ｃ）よ
り少し内側に設けられた場合である。

これらは第２図のプラズマＣＶＤ装置を用い、対の電極
近傍に配設されるように調整するとともに、成膜の時、
必要に応じて不要部の端部に部分的にカバーをかぶせて
おけばよい。

その他保護層の形成方法は実施例１と同様である。

「実施例４」 この実施例は第３図（Ｂ）の形状を枠構造とし、筒状基
体を配設せしめた。六角形の一辺は３０ｃｍとした。反
応容器（第２図（７））が円筒型を有している場合は有
効である。

その他プラズマＣＶＤ法等は実施例１と同様である。

かかる配設を行った場合、反応容器の製造価格を下げる
ことができる。

「効果」 以上の説明より明らかな如く、本発明は有機樹脂を用い
た静電ドラムの摩耗防止用保護膜形成に関し、その端部
でのはがれやすさを防ぐため、中央部に比べて相対的に
厚い保護膜を設けたものである。さらにこの保護膜を炭
素または炭素を主成分とせしめ、この単層または多層膜
をコーティングして設けたものである。この複合体は、
他の多くの実施例にみられる如くその応用は計り知れな
いものであり、特にこの炭素が１５０″Ｃ以下の低温で
形成でき、その硬度および基体に対する密着性がきわめ
て優れているのが特徴である。

本発明方法は、基体の静電複写を行う領域での膜厚の均
一性を有せしめるため、それぞれの基体ごとに回転させ
つつ成膜させる必要がなく、回転作業に必要なギア等が
ないため、フレイクの発生を防ぐことができ、ピンホー
ルの少ない保護用被膜を作ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の円筒状基体に炭素膜をコートした例を
示す。 第２図は本発明のプラズマＣＶＤ装置の製造装置の概要
を示す。 第３図（Ａ）　、　（Ｂ）は第２図で示したプラズマＣ
ＶＤ装置における基体の配設方式を示す。 第４図は本発明方法を用いて作られた有機感光ドラムで
静電複写した１例である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導電性または導電性を有する円筒状母材上に感光体
   を有する基体上に保護被膜を有する光導電体であって、
   前記円筒状基体の端部は前記基体の中央部に比べて前記
   保護層の厚さが厚く設けられたことを特徴とする光導電
   体。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記保護層は炭素
   を主成分とする被膜よりなり、該被膜が有機樹脂の感光
   体上に設けられたことを特徴とする光導電体。