JPH09120193A - 帯電装置、被帯電体および画像形成装置 - Google Patents

帯電装置、被帯電体および画像形成装置

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JPH09120193A
JPH09120193A JP7278161A JP27816195A JPH09120193A JP H09120193 A JPH09120193 A JP H09120193A JP 7278161 A JP7278161 A JP 7278161A JP 27816195 A JP27816195 A JP 27816195A JP H09120193 A JPH09120193 A JP H09120193A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】円筒状の多極磁性体の表面に担持した磁性粉体
を被帯電面に接触させることで被帯電面を帯電する帯電
部材において、磁性粉体が帯電部材から被帯電面側に移
動することを防止する。 【解決手段】周方向に複数の磁極を有する多極磁性体1
02の表面に磁性粉体101を担持させ、磁性粉体10
1を被帯電体104に接触させてニップを構成する。多
極磁性体102に電圧を印加して被帯電体104を帯電
される。帯電時、多極磁性体102を停止させ、このと
き磁極の1つがニップ内でしかも被帯電体とのギャップ
が最小となる位置に停止するようにする。これにより、
帯電部材100が磁性粉体101を引き付ける力を増大
させて、磁性粉体が被帯電側に移動するのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電圧を印加した帯
電部材を像担持体の被帯電面に当接させてこれを帯電す
る接触帯電装置および画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
1.画像形成装置 画像形成装置としては、従来から原稿を複写するいわゆ
る複写機がよく知られているが、近年、コンピュータ、
ワードプロセッサ等の出力手段に使用するプリンタの需
要の伸びが著しい。このようなプリンタは従来のオフィ
スユースのみならず、パーソナルユースが多いため、低
コスト化、メンテナンスフリー化といった一層の経済
性、利便性が要求される。
【0003】さらに、エコロジーの観点から、両面コピ
ー、再生紙利を活用した紙消費量低滅による省資源化、
消費電力の低減による省エネルギ化、オゾン量低減によ
る作業環境改善等が、経済性、利便性と同様の重要度で
求められている。
【0004】従来の帯電方式の主流であったコロナ帯電
器は、50〜100μm程度の金属ワイヤに5〜10k
V程度の高電圧を印加し、雰囲気を電離し対向物(被帯
電体)に電荷を付与する。その過程において、ワイヤ自
身も汚れを吸着するため、定期的な清掃、交換が必要と
なる。また、コロナ放電にともない、不要なオゾンが発
生する。
【0005】省エネルギに関しては、感光体ヒータの問
題もある。近年、画像形成装置に使用される電子写真感
光体は、耐刷枚数の増大を図るため表面硬度が高くなっ
ており、繰り返しの使用に伴って、帯電器が発生するオ
ゾンから派生されるコロナ生成物の影響により、感光体
表面が湿度に敏感となり水分を吸着しやすくなる。この
水分が感光体表面の電荷の横流れの原因となって、いわ
ゆる画像流れといった画像品質低下を引き起こす。
【0006】このような画像流れを防止するために、実
公平1−34205号公報に記載されているようなヒー
タによる加熱や、特公平2−23856号公報に記載さ
れているようなマグネットローラと磁性トナーによって
形成したブラシにより感光体表面を摺察しコロナ生成物
を取り除く方法、特開昭61−100780に記載され
ているような弾性ローラによる感光体表面の摺察でコロ
ナ生成物を取り除く方法等が用いられてきた。
【0007】感光体表面を摺察する方法は、極めて硬度
の高いアモルファスシリコン感光体で使用されるが、装
置の小型化や低コスト化が困難な一因となる。また、ヒ
ータによる常時加熱は前述のように消費電力量の増大を
招く。ヒータの容量は通常15〜80W程度と必ずしも
大電力量といった印象を得ないが、夜間も含め常時通電
されているケースがほとんどであり、一日あたりの消費
電力量としては、画像形成装置全体の消費電力の5〜1
5%にも達する。
【0008】また、本発明に類似する形態での外部ヒー
タ加熱方式、すなわち、特開昭59−111179号公
報や特開昭62−278577号公報においても、感光
体の温度変動に伴う画像濃度不安定要素の改善について
はなんらの開示もない。
【0009】また、画像流れの要因となる前述のオゾン
は、除去することが好ましく、従来からオゾン除去フィ
ルタで分解無害化して排出していた。特にパーソナルユ
ースの場合、排出オゾン量は極力低減しなければならな
い。このように経済面からも帯電時の発生オゾン量を大
幅に低減する方式が求められている。
【0010】こうした状況から、発生オゾン量が皆無あ
るいは極めて微量な新たな帯電装置、画像形成装置が求
められている。 2.帯電装置 前述の問題点を解決すべく、各種帯電装置が提案されて
いる。
【0011】特開昭63−208878号公報に記載さ
れているような接触帯電装置は、電圧を印加した帯電部
材を被帯電体に当接させて被帯電面を所定の電位に帯電
するもので、帯電装置として広く利用されているコロナ
帯電装置に比べ、第1に、被帯電面に所定の電位を得る
のに必要とされる印加電圧の低電圧化が図れること、第
2に、帯電過程で発生するオゾン量がないまたは極めて
微量であるため、オゾン除去フィルタの必要性がなくな
り、したがって装置の排気系の構成が簡素化されるこ
と、メンテナンスフリーであること、第3に、帯電過程
において発生したオゾンおよびオゾン生成物が被帯電面
である像担持体表面、例えば感光体表面に付着し、付着
したコロナ生成物の影響で感光体表面が湿度に敏感とな
って水分を吸着しやすくなって低抵抗化することに基づ
く画像流れを防止することができるので、終日行われて
いる加熱ヒータによる除湿の必要性がなくなること、そ
のため夜間通電等の電力消費の大幅な低減が図れるこ
と、等の長所を有している。
【0012】上述のような長所を有する接触帯電装置
は、例えば、電子写真方式の画像形成装置(複写機、レ
ーザビームプリンタ)、静電記録方式の画像形成装置に
おいて、電子写真感光体、誘電体等の像担持体、その他
の被帯電体を帯電処理する手段として、コロナ放電装置
に代わるものとして注目され、実用化されている。従
来、接触帯電装置としては、ブレードやシート状の固定
式の帯電部材を被帯電体に当接させ、これにバイアスを
印加して帯電を行うものが周知である。
【0013】図8にその一実施の形態を示す。801は
ドラム状の感光体(以下適宜「感光ドラム」という)で
あり、同図中、時計回り(矢印A方向)に所定の周速度
(プロセススピード)にて回転駆動されるドラム型の電
子写真感光体である。802は接触帯電部材であり、電
極802−1、及びその帯電面に形成した抵抗層802
−2とを備えている。電極802−1は、通常アルミニ
ウム、アルミニウム合金、真鍮、銅、鉄、ステンレス等
の金属や、樹脂、セラミック等の絶縁材料に導電処理、
すなわち、金属をコーティングしたり、導電性塗料を塗
布したりしたものを用いる。抵抗層802−2は、ポリ
プロピレン、ポリエチレン等の樹脂や、シリコンゴム、
ウレタンゴム等のエラストマーに、酸化チタン、炭素
粉、金属粉等の導電性フィラーを分散したものが一般的
に用いられる。抵抗層802−2の抵抗値は、HIOK
I社(メーカ)製のMΩテスターで0.25〜1kVの
印加電圧における測定にて、1×103 〜1×1012Ω
・cmの抵抗値を有する。803は帯電部材802に対す
る電圧印加電源であり、この電源803により帯電開始
電圧の2倍以上のピーク間電圧Vppを有する振動電圧V
acと直流電圧Vdcとを重畳したt重畳電圧(Vac
dc)が帯電部材802の電極802−2に印加され、
回転駆動されている感光ドラム801の外周面が均一に
帯電される。
【0014】さらに、画像信号に応じて強度変調される
レーザビームプリンタ光805が走査されることによっ
て感光ドラム801上に静電潜像が形成される。
【0015】この潜像は、現像剤が塗布された現像スリ
ーブ806によってトナーが付着され、トナー像として
顕画像化(現像)された後、転写材807上に転写ロー
ラ808を介して転写される。転写残トナーは、クリー
ニングブレード809によって感光ドラム上から除去さ
れる。一方、表面にトナー像が転写された転写材807
は、定着装置(不図示)によってトナー像が定着された
後、最終的なコピーとして画像形成装置本体外部に排出
される。
【0016】しかしながら上述の方式では、感光ドラム
801と接触帯電部材802の直接接触、摩擦影響が大
きいため、長期の使用により接触帯電部材802がどう
しても摩耗し、定期的な交換が必要となる。近年、画像
形成装置の像担持体として広く用いられ始めたアモルフ
ァスシリコン感光体は半永久的な寿命を有しており、接
触帯電部材802の交換は装置のメンテナンスフリー化
の障害となる問題であり、改善が強く求められていた。
【0017】その解決策として、接触帯電部材のさまざ
まな改善といった進み方の中で、特開昭59−1335
69号公報等のように、磁性体と磁性粉体(あるいは粒
子)からなる磁気ブラシ状の接触帯電部材を像担持体に
接触させこれに電荷を付与する機構の新方式が提案され
ている。
【0018】図9(a)、(b)にその一実施の形態を
示す。なお、図9(a)は感光ドラム901および帯電
部材902の軸に直角な方向の縦断面図を示し、図9
(b)は帯電部材902の正面図を示す。901は像担
持体としての感光ドラムであり、矢印A方向に所定の周
速度(プロセススピード)にて回転駆動されるドラム型
の電子写真感光体である。902は帯電部材であり、多
極磁性体902−2およびその帯電面に磁性粉体により
形成した磁気ブラシ層902−1とを備えている。
【0019】多極磁性体902−2は、通常、フェライ
ト磁石、ゴムマグネット等の磁性材料を用い、円筒状
の、いわゆるマグネットローラに形成される。
【0020】磁気ブラシ層902−1は、磁性酸化鉄
(フェライト)粉、マグネタイト粉、周知の磁性トナー
材等が一般的に用いられる。
【0021】この帯電部材902の抵抗値は、その使用
される環境、高帯電効率、あるいは感光ドラム901の
表面層の耐圧特性等に応じて適宜選択されることが望ま
しい。
【0022】感光ドラム901と多極磁性体902−2
の最近接間隙は、磁気ブラシ層902−1の接触幅(以
下「ニップ幅」という)を安定に制御するため、一定の
距離に安定的に設定される必要がある。この距離は50
〜2000μmの範囲が好ましく、より好ましくは10
0〜1000μmである。
【0023】903は帯電部材902に対する電圧印加
電源であり、この電源903により直流電圧Vdcが帯電
部材902の多極磁性体902−2、磁気ブラシ層90
2−1に印加されて、回転駆動されている感光ドラム9
01の外周面が均一に帯電される。
【0024】さらに、画像形成元となる原稿からの反射
光905が感光ドラム901上に照射され静電潜像が形
成される。この潜像は、現像剤が塗布された現像スリー
ブ906によってトナー像として顕画像化された後、転
写材807上に転写ローラ908を介して転写される、
転写残トナーは、クリーニングブレード909によって
感光ドラム901上から除去される。一方、表面にトナ
ー像が転写された転写材907は、不図示の定着装置に
よってトナー像が定着された後、画像形成本体外部に排
出される。
【0025】このような方式により、像担持体(感光ド
ラム)901と接触帯電部材902との接触性、摩擦性
特性が向上し、耐久劣化に対して機械的摩耗等の格段の
向上を図ることができる。 3.感光体 [有機光導電体(OPC)]電子写真感光体の光導電材
料として、近年、種々の有機光導電材料の開発が進み、
特に電荷発生層と電荷輸送層を積層した機能分離型感光
体は既に実用化され複写機やレーザビームプリンタに搭
載されている。
【0026】しかしながら、これらの感光体は一般的に
耐久性が低いことが一つの大きな欠点であるとされてき
た。耐久性としては、感度、残留電位、帯電能、画像ぼ
け等の電子写真物性面の耐久性および摺察による感光体
表面の摩耗や引っ掻き傷等の機械的耐久性に大別され、
いずれも感光体の寿命を決定する大きな要因となってい
る。
【0027】このうち電子写真物性面の耐久性、特に画
像ぼけに関しては、コロナ帯電器から発生するオゾン、
NOx等の活性物質により、感光体表面層に含有される
電荷輸送物質が劣化することが原因であることが知られ
ている。
【0028】また機械的耐久性に関しては、感光層に対
して紙、ブレードまたはローラ等のクリーニング部材、
トナー等が物理的に接触して摺察することが原因である
ことが知られている。
【0029】電子写真物性面の耐久性を向上させるため
に、オゾン、NOx等の活性物質により劣化されにくい
電荷輸送物質を用いることが重要であり、酸化電位の高
い電荷輸送物質を選択することが知られている。また、
機械的耐久性を上げるためには、紙やクリーニング部材
による摺察に耐えるために、表面の潤滑性を高め、摩擦
力を低減すること、トナーのフィルミング融着等を防止
するために表面の離形性をよくすることなどが重要であ
り、フッ素系樹脂粉体、フッ化黒鉛、ポリオレフィン系
樹脂粉体等の滑材を表面層に配合することが知られてい
る。しかしながら、摩耗が著しく小さくなると今度は、
オゾン、NOx等の活性物質により生成された吸湿性物
質が除去されずに感光体表面に堆積し、その結果として
表面抵抗が下がり、表面電荷が横方向に移動し、いわゆ
る画像流れを生ずるという問題があった。 [アモルファスシリコン系感光体(a−Si)]電子写
真において、感光体における感光層を形成する光導電材
料としては、高感度で、SN比[光電流(Ip )/暗電
流(Id )]が高く、照射する電磁波のスペクトル特性
に適合した吸収スペクトルを有すること、光応答性が早
く、所望の暗抵抗値を有すること、使用時において人体
に対して無害であること、等の特性が要求される。特
に、事務機としてオフィスで使用される画像形成装置内
に組み込まれる画像形成装置用感光体の場合には、上述
の使用時における無公害性は重要な点である。
【0030】このような点に優れた性質を示す光導電材
料に水素化アモルファスシリコン(以下「a−Si:
H」という)があり、例えば、特公昭60−35059
号公報には画像形成装置用感光体としての応用が記載さ
れている。
【0031】このような画像形成装置用感光体は、一般
的には、導電性支持体を50〜400℃に加熱し、この
支持体上に真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレ
ーティング法、熱CVD法、光CVD法、プラズマCV
D法等の成膜法によりa−Siからなる光導電層を形成
する。なかでもプラズマCVD法、すなわち、原料ガス
を直流または高周波あるいはマイクロ法グロー放電によ
って分解し、支持体上にa−Si堆積膜を形成する方法
が好適なものとして実用化されている。
【0032】また、特開昭54−83746号公報にお
いては、導電性支持体と、ハロゲン原子を構成要素とし
て含むa−Si(以下「a−Si:X」という)光導電
層からなる画像形成装置用感光体が提案されている。こ
の公報においては、a−Siにハロゲン原子を1〜40
原子%含有させることにより、耐熱性が高く、画像形成
装置用感光体の光導電層として良好な電気的、光学的特
性を得ることができるとしている。
【0033】また、特開昭57−11556号公報に、
a−Si堆積膜で構成された光導電層を有する光導電部
材の、暗抵抗値、光感度、光応答性等の電気的、光学
的、光導電的特性および耐湿性等の使用環境特性、さら
には経時的安定性について改善を図るため、シリコン原
子を母体としたアモルファス材料で構成された光導電層
上に、シリコン原子および炭素原子を含む非光導電性の
アモルファス材料で構成された表面障壁層を設ける技術
が記載されている。さらに、特開昭60−67951号
公報には、アモルファスシリコン、炭素、酸素およびフ
ッ素を含有してなる透光絶縁性オーバーコート層を積層
する感光体についての技術が記載され、特開昭62−1
68161号公報には、表面層として、シリコン原子と
炭素原子と41〜70原子%の水素原子を構成要素とし
て含む非晶質材料を用いる技術が記載されている。
【0034】さらに、特開昭51−158650号公報
には、水素を10〜40原子%含有し、赤外吸収スペク
トルの2100cm-1と2000cm-1の吸収ピークの吸収
係数比が0.2〜1.7であるa−Si:Hを光導電層
に用いることにより高感度で高抵抗な画像形成装置用感
光体を得られることが記載されている。
【0035】一方、特開昭60−95551号公報に
は、アモルファスシリコン感光体の画像品質向上のため
に、感光体表面近傍の温度を30〜40℃に維持して帯
電、露光、現像および転写といった画像形成行程を行う
ことにより、感光体表面での水分の吸着による表面抵抗
の低下とそれに伴って発生する画像流れを防止する技術
が開示されている。
【0036】これらの技術により、画像形成装置用感光
体の電気的、光学的、光導電的特性および使用環境特性
が向上し、それに伴って画像品質も向上してきた。 4.環境対策ヒータ 前述の感光体の高湿画像流れを防止、除去するために、
感光体内面に熱源を設けることが周知であり、最も一般
的なのは、面状または棒状の電熱ヒータを円筒状感光体
内面に配設しているものである。
【0037】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な電圧印加式の磁性粒子をブラシとして用いた帯電装置
を感光体の帯電手段として利用した場合の問題点とし
て、以下の点が挙げられる。
【0038】特に感光体の回転速度が速く、また帯電電
位と非帯電部との電位差が大きい場合に、帯電部材の耐
久性が悪いことが挙げられる。図9(a)の磁気ブラシ
層902−1を構成する磁性粉体等のキャリヤ(以下
「帯電キャリヤ」という)が帯電工程等、感光体の回転
中に感光体表面へ移動して帯電効率が低下し、このため
画像上において感光体の回転方向に濃度差が見られるよ
うになる。特にアモルファスシリコン感光体のように高
速で使用され、極めて長い寿命を有する感光体を用いた
画像形成装置においては、帯電器のキャリヤの減少によ
り画質が低下し、これを回復するためにメテンナンス
か、または帯電部材の交換が必要となる。こうしたこと
はサービスコストの増加を招き、メンテナンスフリー化
を阻害する問題である。
【0039】さらに、耐久時の縦スジ(以下「まだらス
ジ」という)がある。まだらスジの発生メカニズムとし
ては以下のようなことが考えられる。
【0040】磁性体と帯電キャリヤとの磁気的吸引力に
対し、感光体の回転による摩擦等の機械的な力、磁気ブ
ラシ層と感光体表面の非帯電部との電位差により生じる
電界による電気的吸引力等により帯電キャリヤが感光体
に移動し、そのいくらかは現像器のスリーブ(現像スリ
ーブ)に磁気的に吸引される。そして、耐刷枚数が増加
するに従い、現像スリーブに吸引される帯電キャリヤが
増加して、現像剤が感光体表面に現像される際の妨げと
なり、その結果、まだらスジが発生する。このまだらス
ジの発生が問題となる。
【0041】特開昭59−133569号公報では、感
光体の回転方向で帯電器の下流側にブレードを設けて上
述の帯電キャリヤの再捕獲を行う機構が開示されている
が、装置の小型化、低コスト化が阻害され、あるいは上
述のごとくメンテナンスフリー化の妨げになるという問
題がある。
【0042】そこで、本発明は、上述の問題を解決する
ようにした接触帯電装置および画像形成装置を提供する
ことを目的とするものである。
【0043】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みてなされたものであって、円筒状の帯電部材を被帯電
体の被帯電面に接触させるとともに、前記帯電部材に電
圧を印加することで前記被帯電面を帯電させる帯電装置
において、前記帯電部材は、周方向に複数の磁極を有す
る円筒状の多極磁性体と、該多極磁性体表面と前記被帯
電面とのギャップを規制するスペーサと、前記多極磁性
体表面に担持されるとともに前記被帯電面に接触して該
被帯電面との間に帯状のニップを構成する磁性粉体と、
を有し、前記多極磁性体の表面における、周方向に隣接
する前記磁極間の距離を、前記ニップの周方向幅よりも
小さく設定する、ことを特徴とする。
【0044】この場合、前記多極磁性体を回転可能に配
設するとともに、該多極磁性体、磁性粉体を介して前記
被帯電面を帯電するときは、前記多極磁性体を、該多極
磁性体の任意の1の磁極と前記被帯電面とのギャップが
最小となる位置に停止させるとよい。
【0045】また、前記被帯電面の帯電不要領域が前記
ニップを通過するときは、前記帯電部材に対する印加電
圧を切るとともに、前記多極磁性体を回転させる、よう
にしてもよい。
【0046】次に、上述の被帯電体において、導電性支
持体と、シリコン原子を母体として水素原子とハロゲン
原子とのうちの少なくとも一方を含有する非単結晶材料
を含む光導電層および電荷を保持する機能を有する表面
層を有する光受容層とを備え、前記光導電層が10〜3
0原子%の水素を含有し、少なくとも光の入射する部分
において、サブバンドギャップ光吸収スペクトルから得
られる指数関数裾の特性エネルギが50meV以上、6
0meV以下であり、局在状態密度が1×1014〜5×
1016cm-3であり、前記表面層の電気抵抗値が1×10
10〜5×1015Ω・cmであることを特徴とする。
【0047】また、前記表面層が、電荷保持粒子を含む
ものであってもよい。
【0048】次に、次に、上述の被帯電体と、前述の帯
電装置と、前記帯電装置によって帯電された前記被帯電
体表面を露光して静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形成す
る現像手段と、前記被帯電体表面のトナー画像を転写材
に転写する転写手段とを、備える、ことを特徴とする。
【0049】[作用]以上構成に基づき、多極磁性体の
表面における、周方向に隣接する磁極間の距離を、ニッ
プ幅よりも小さく設定することのより、ニップ内に、少
なくとも1の磁極が存在するようにすることができるの
で、ニップ内において磁性粉体を多極磁性体側に引き付
ける力を増加し、これにより、帯電部材と被帯電体との
間に作用する電界によって磁性粉体が被帯電体側に移動
するのを防止する。
【0050】さらに、帯電時に、上述のニップ内の磁極
を、これと被帯電面とのギャップが最小となる位置に停
止させるときは、磁性粉体を多極磁性体側に引き付ける
力がさらに増加される、磁性粉体の移動を一層よく防止
することができる。
【0051】被帯電体の帯電不要領域に対応して、印加
電圧を切るときは例えばアナログ複写機におけるブラン
ク露光を省略することができ、また、多極電極を回転さ
せるときは、多極磁性体表面の磁性粉体を、ニップの長
手方向(多極磁性体表面の母線方向)に均すことができ
る。
【0052】また、コロナ帯電と異なりオゾン生成物が
発生しないため、いわゆる「高湿流れ」対策が不要にな
り、ドラムヒータ等の除去にともない、夜間通電や消費
電力が低減されエコロジーの点からも有効である。
【0053】
【実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実施の形
態について説明する。 〈実施の形態1〉 [帯電部材]図1(a)、(b)にそれぞれ本発明にか
かる帯電部材と被帯電体とを正面、側面から見た概略を
示してある。これらの図において、100は接触帯電部
材、101は接触帯電部材における帯電キャリヤからな
る磁気ブラシ層、102は接触帯電部材の多極磁性体、
103は接触帯電部材と感光体とのギャップを規制する
スペーサ、104は感光体等の被帯電体(像担持体)で
ある。
【0054】接触帯電部材の多極磁性体102は、通
常、フェライト磁石等の金属やプラスティックマグネッ
ト等の多極構成が可能な磁性体を用いる。その磁力線密
度はその使用するプロセススピード、印加電圧と非帯電
部との電位差による電界、被帯電体の誘電率や表面性等
多くの要因により異なるが、多極磁性体102の表面か
ら1mmの距離において測定される、磁極位置における
磁力線密度で500ガウス(G)以上が好ましい。より
好ましくは1000G以上である。
【0055】感光体と多極磁性体102の最近接間隙
は、磁気ブラシ層102の接触幅(以下「ニップ幅」と
いう)を安定に制御するため、コロやスペーサ103等
の適宜な方法で、一定の距離に安定的に設定される必要
がある。この距離は50〜200μmの範囲が好まし
く、より好ましくは100〜1000μmである。その
他にニップ調整用にブレード等の機構を設けてもよい。
【0056】接触帯電部材100の磁気ブラシ層101
は、一般に、フィライト、マグネタイト等の磁性粉体や
周知の磁性トナーのキャリヤを使用することができる。
磁性粉体の粒径は一般に1〜100μmの物が用いられ
る。好ましくは50μm以下である。また、流動性向上
のため上述の範囲内で異なる粒径の帯電キャリヤを混合
して使用してもよい。
【0057】また、磁気ブラシ層101の抵抗は帯電効
率を良好に保持し、一方でリークポチや感光体表面の微
小欠陥によって帯電部材長軸方向で電位が低下してしま
うことの防止等のために、1×103 〜1×1012Ω・
cmなる抵抗を有することが好ましい。より好ましくは1
×104 〜1×109 Ω・cmである。抵抗値の測定は、
HIOKI社(メーカ)製のMΩテスターで0.25〜
1kVの印加電圧における測定にて行った。
【0058】被帯電体104は、従来のものと同じもの
でもよいが、必要に応じて後述する新規な感光体を用い
るようにしてもよい。
【0059】本発明では、上述のような磁気ブラシ層1
01を用いた接触帯電部材100の磁性体102の磁極
の向きを、電圧印加中において被帯電体104に最も接
近するように静止させることにより、磁気間の磁力線密
度が小さい部分の帯電キャリヤが被帯電体104の静電
引力、摩擦力等によって被帯電体104側に移動するこ
とを防止して帯電キャリヤの減少を防ぐようにしてい
る。
【0060】また、例えば図1(b)中の矢印に示すよ
うに、帯電部材100を回転させることにより磁極間で
帯電キャリヤが被帯電体104上に捕獲される機会が増
加することがないようにしている。
【0061】また、画像形成中に、転写材とこれに後続
する転写材との間(被帯電体における帯電不要領域、以
下「紙間」という)において帯電部材100に印加して
いる電圧を切ることで、感光体等の被帯電体104と帯
電部材100との間の電位差をなくし帯電キャリヤの減
少を防ぐとともに、帯電部材100を回転させることで
は、帯電キャリヤの帯電部材長軸方向のムラを均す。 [感光体]前述の問題を解決するための一つの手段とし
て、本出願人らは温度依存性が小さく、かつ表面耐久性
に優れた感光体を用い、長期にわたり極めて好適な画像
安定化が達成されることを見いだした。 [有機光導電体(OPC)]本発明に用いた好適な感光
体の一形態であるOPC感光体について以下に述べる。
図11は、本発明の画像形成装置用感光体の層構成を説
明するための模式的構成図である。
【0062】図11(e)に示す画像形成装置用OPC
感光体1100は、感光体用としての支持体1101の
上に、感光層(光導電層)1102が設けられている。
感光層1102は電荷発生層1106、電荷輸送層11
07からなり、必要に応じて、保護層ないし表面層11
04、および支持体1101と電荷発生層1106の間
に中間層を設けて構成されている。
【0063】本発明に用いられるOPC感光体、すなわ
ち表面層、光導電層、必要に応じて設けられる中間層、
特にその表面層は、前述接触帯電部材からの電荷注入を
効率的に受容し、この電荷を有効に保持することが必要
である。本出願人らは、高融点はポリエステル樹脂と硬
化樹脂とを混成させた材料、特に表面層では、高融点ポ
リエステル樹脂と硬化樹脂の混成材にSnO2 など金属
酸化物等の電荷保持粒子を分散させた材料がそれぞれの
樹脂成分の特性を相乗的に作用させあい、こうした条件
を満足することを見いだした。
【0064】本発明の電子写真感光体の表面層、光導電
層、電荷輸送層および電荷発生層の形成に用いる樹脂成
分について説明する。
【0065】ポリエステルとは酸成分とアルコール成分
との結合ポリマーであり、ジカルボン酸とグリコールと
の縮合あるいはヒドロキシ安息香酸のヒドロキシ基とカ
ルボキシ基とを有する化合物の縮合によって得られる重
合体である。
【0066】酸成分としてテレフタル酸、イソフタル
酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、
コハク酸、アジピン酸、セバチン酸等の脂肪族ジカルボ
ン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸等の脂環族ジカルボン
酸、ヒドロキシエトキシ安息香り酸等のオキシカルボン
酸等を用いることができる。
【0067】グリコール成分としては、エチレングリコ
ール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコ
ール、ヘキサメチレングリコール、シクロヘキサンジメ
チロール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレング
リコール等を使用することができる。
【0068】なお、前述のポリエステル樹脂が実質的に
線状である範囲でペンタエリスリトール、ロリメチロー
ルプロパン、ピロメリット酸およびこれらのエステル形
成誘導体等の多官能化合物を共重合させてもよい。
【0069】本発明に用いるポリエステル樹脂として
は、高融点ポリエステル樹脂を用いる。
【0070】高融点ポリエステル樹脂としては、オルソ
クロロフェノール中36℃で測定した極限粘度が0.4
dl/g以上、好ましくは0.5dl/g以上、さらに
好ましくは0.65dl/g以上のものが用いられる。
【0071】好ましい高融点ポリエステル樹脂として
は、ポリアルキレンテレフタレート系樹脂が挙げられ
る。ポリアルキレンテレフタレート系樹脂は酸成分とし
て、テレフタール酸、グリコール成分として、アルキレ
ングリコールから主としてなるもである。
【0072】その具体的例としては、テレフタル酸成分
とエチレングリコール成分とから主としてなるポリエチ
レンテレフタレート(PET)、テレフタル酸成分と
1,4−テトラメチレングリコール(1,4−ブチレン
グリコール)成分とから主としてなるポリブチレンテレ
フタレート(PBT)、テレフタル酸成分とシクロヘキ
サンジメチロール成分とから主としてなるポリシクロヘ
キシルジメチレンテレフタレート(PCT)等を挙げる
ことができる。他の好ましい高分子量ポリエステル樹脂
としては、ポリアルキレンナフタレート系樹脂を例示で
きる。ポリアルキレンナフタレート系樹脂は酸成分とし
てナフタレンジカルボン酸成分とグリコール成分として
アルキレングリコール成分とから主としてなるものであ
って、その具体例としては、ナフタレンジカルボン酸成
分とエチレングリコール成分とから主としてなるポリエ
チレンナフタレート(PEN)等を挙げることができ
る。
【0073】高融点ポリエステル樹脂としては、その融
点が好ましくは160℃以上、特に好ましくは200℃
以上のものである。
【0074】ポリエステル樹脂の他に、アクリル樹脂を
使用してもよい。
【0075】また、バインダとしては2官能アクリル、
6官能アクリル、ホスファゼン等が使用される。
【0076】これらの樹脂は、比較的結晶性が高く、硬
化樹脂ポリマー鎖と高融点ポリマー鎖との相互の絡み合
いが均一かつ密になって、高耐久性の表面層を形成でき
るものと考えられる。低融点ポリエステル樹脂等の場合
には、結晶性が低いので、硬化樹脂ポリマー鎖との絡み
合いの程度が大きいところと小さいところとが生じ、耐
久性が劣るものと考えられる。
【0077】表面層には、SnO2 等の電荷保持材を分
散させた物を用いた。使用条件等により適宜に選択され
た分散量を用い、抵抗値、帯電効率を制御することが好
ましい。 [アモルファスシリコン系感光体(a−Si)]本発明
に用いた好適な感光体の一形態であるアモルファスシリ
コン感光体について以下に述べる。
【0078】アモルファスシリコン感光体の光導電層の
キャリヤの挙動に着目し、バンドギャップ内の局在状態
分布と帯電能の温度依存性や光メモリーとの関係につい
て鋭意検討した結果、光導電層の少なくとも光の入射す
る部分において、特定のエネルギ範囲の局在状態密度を
一定範囲に制御することにより前述の目的を達成できる
という知見を得た。すなわち、シリコン原子を母体と
し、水素原子および/または(以下「および/または」
を「双方またはいずれか一方」の意味に使用する)ハロ
ゲン原子を含有する非単結晶材料で構成された光導電層
を有する感光体において、その層構造を特定化するよう
に設計されて作成された感光体は、実用上著しく優れた
特性を示すばかりでなく、従来の感光体と比べてみても
あらゆる点において凌駕していること、特に画像形成装
置用の感光体として優れた特性を有していることを見出
した。
【0079】本発明の画像形成装置用感光体は、導電性
支持体と、シリコン原子を母体とする非単結晶材料から
なる光導電層を有する感光層とから構成され、光導電層
は10〜30原子%の水素を含み、光吸収スペクトルの
指数関数裾(アーバックテイル)の特性エネルギが50
以上60meV以下であって、かつ局在状態密度が1×
1014cm-3以上1×1016cm-3以下であることを特徴と
している。
【0080】上述のような構成をとるように設計された
本発明の画像形成装置用感光体は、前述した諸問題点の
全てを解決し得、極めて優れた電気的、光学的、光導電
的特性、画像品質、耐久性および使用環境特性を示す。
【0081】一般的に、a−Si:Hのバンドギャップ
内には、Si−Si結合の構造的な乱れに基づくテイル
(裾)準位と、Siの未結合手段(ダングリングボン
ド)等の構造欠陥に起因する深い準位が存在する。これ
らの準位は電子、正孔の捕獲、再結合中心として働き、
素子の特性を低下させる原因になることが知られてい
る。
【0082】このようなバンドギャップ中の局在準位の
状態を測定する方法として、一般に深準位分光法、等温
容量過渡分光法、光熱偏向分光法、一定光電流法等が用
いられている。中でも一定光電流法[Constant
PhotocurrentMethod:以下「CP
M」という]は、a−Si:Hの局在準位に基づくサブ
ギャップ光吸収スペクトルを簡便に測定する方法として
有用である。
【0083】本出願人らは、CPMによって測定された
光吸収スペクトルから求められる指数関数裾の特性エネ
ルギ(以下「Eu」という)や局在状態密度(以下、
「DOS」という)と感光体特性との相関を種々の条件
にわたって調べた結果、EuおよびDOSがa−Si感
光体の温度特性や光メモリと密接な関係にあることを見
出し、本発明を完成するに至った。
【0084】ドラムヒータ等で感光体を加熱したときに
帯電能が低下する原因として、熱励起されたキャリヤ
(以下「熱励起キャリヤ」という)が帯電時の電界に引
かれてバンド裾の局在準位やバンドギャップ内の深い局
在準位への捕獲、放出を繰り返しながら表面を走行し、
表面電荷を打ち消してしまうことが挙げられる。このと
き、帯電器を通過する間に表面に到達する熱励起キャリ
ヤについては帯電能の低下にはほとんど影響がないが、
深い準位に捕獲された熱励起キャリヤは、帯電器を通過
した後に表面へ到達して表面電荷を打ち消すために温度
特性として観測される。また、帯電器を通過した後に熱
励起された熱励起キャリヤも表面電荷を打ち消し帯電能
の低下を引き起こす。したがって、感光体の使用温度領
域における熱励起キャリヤの生成を抑え、なおかつこの
熱励起キャリヤの走光性を向上させることが温度特性の
向上のために必要である。
【0085】さらに、光メモリはブランク露光や像露光
によって生じた光キャリヤがバンドギャップ内の局在準
位に捕獲され、光導電層内にこの光キャリヤが残留する
ことによって生じる。すなわち、ある複写工程において
生じた光キャリヤのうち光導電層内に残留した光キャリ
ヤが、次回の帯電時あるいはそれ以降に表面電荷による
電界によって掃き出され、光の照射された部分の電位が
他の部分よりも低くなり、その結果、画像上に濃淡が生
じる。したがって、光キャリヤが光導電層内に残留する
ことなく、1回の複写工程で走行するように、光キャリ
ヤの走行性を改善しなければならない。
【0086】したがって、本発明のごとくEuおよび特
定のエネルギ範囲のDOSを制御することにより、熱励
起キャリヤの生成が抑えられ、なおかつ熱励起キャリヤ
や光キャリヤが局在準位に捕獲される割合を小さくする
ことができるため、上述のキャリヤ(以下「電荷キャリ
ヤ」という)の走行性が著しく改善される。その結果、
感光体の使用温度領域での温度特性が飛躍的に改善さ
れ、同時に光メモリの発生を抑制することができるため
に、感光体の使用環境に対する安定性が向上し、ハーフ
トーンが鮮明に表現され、かつ解像力の高い高品質の画
像を安定して得ることができる。
【0087】以下、図面に沿って本発明の光導電部材に
ついて詳細に説明する。
【0088】図11は、本発明の画像形成装置用感光体
の層構成を説明するための模式的構成図である。
【0089】図11(a)に示す画像形成装置用感光体
1100は、感光体用としての支持体1101の上に、
感光層1102が設けられている。感光層1102はa
−Si:H、Xからなり光導電性を有する光導電層11
03で構成されている。
【0090】図11(b)は、本発明の画像形成装置用
感光体の他の層構成を説明するための模式的構成図であ
る。同図に示す画像形成装置用感光体1100は、感光
体用としての支持体1101の上に、感光層1102が
設けられている。感光層1102は、a−Si:H、X
からなり光導電性を有する光導電層1103と、アモル
ファスシリコン系表面層1104とから構成されてい
る。
【0091】図11(c)は、本発明の画像形成装置用
感光体の他の層構成を説明するための模式的構成図であ
る。同図に示す画像形成装置用感光体1100は、感光
体用としての支持体1101の上に、感光層1102が
設けられている。感光層1102はa−Si:H、Xか
らなり光導電性を有する光導電層1103と、アモルフ
ァスシリコン系表面層1104と、アモルファスシリコ
ン系電荷注入阻止層1105とから構成されている。
【0092】図11(d)は、本発明の画像形成装置用
感光体のさらに他の層構成を説明するための模式的構成
図である。同図に示す画像形成装置用感光体1100
は、感光体用としての支持体1101の上に、感光層1
102が設けられている。感光層1102は光導電層1
103を構成するa−Si:H、Xからなる電荷発生層
1106ならびに電荷輸送層1107と、アモルファス
シリコン系S表面層1104とから構成されている。 [支持体]本発明において使用される支持体としては、
導電性でも電気絶縁性であってもよいよい。導電性支持
体としては、Al、Cr、Mo、Au、In、Nb、T
e、V、Ti、Pt、Pd、Fe等の金属、およびこれ
らの合金、例えばステンレス等が挙げられる。また、ポ
リエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロ
ースアセテート、ポリプロピレン、ポロ塩化ビニル、ポ
リスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルムまたは
シート、ガラス、セラミック等の電気絶縁性支持体の少
なくとも感光層を形成する側の表面を導電処理した支持
体も用いることができる。
【0093】本発明において使用される支持体1101
の形状は平滑表面あるいは凹凸表面の円筒状または板状
無端ベルト状であることができ、その厚さは、所望通り
の画像形成装置用感光体1100を形成し得るように適
宜決定するが、画像形成装置用感光体1100としての
可撓性が要求される場合には、支持体1101としての
機能が充分発揮できる範囲内で可能な限り薄くすること
ができる。しかしながら、支持体1101は製造上およ
び取扱い上、機械的強度等の点から通常は10μm以上
とされる。
【0094】特にレーザ光などの可干渉性光を用いて像
記録を行う場合には、可視画像において現われる、いわ
ゆる干渉縞模様による画像不良をより効果的に解消する
ために、帯電キャリヤの減少が実質的にない範囲で支持
体1101の表面に凹凸を設けてもよい。支持体110
1の表面に設けられる凹凸は、特開昭60−16815
6号公報、同60−178457号公報、同60−22
5854号公報に記載された公知の方法により作成され
る。
【0095】また、レーザ光などの可干渉光を用いた場
合の干渉縞模様による画像不良をより効果的に解消する
別の方法として、帯電キャリヤの減少が実質的にない範
囲で支持体1101の表面に複数の球状痕跡窪みによる
凹凸形状を設けてもよい。すなわち、支持体1101の
表面が画像形成装置用感光体1100に要求される解像
力よりも微少な凹凸を有し、しかもこの凹凸は、複数の
球状痕跡窪みによるものである。支持体1101の表面
に設けられる複数の球状痕跡窪みによる凹凸は、特開昭
61−231561号公報に記載された公知の方法によ
り作成される。
【0096】また、レーザ光等の可干渉光を用いた場合
の干渉縞模様による画像不良をより効果的に解消するさ
らに別の方法として、感光層1102内、あるいは感光
層1102の下側に光吸収層等の干渉防止用の層あるい
は領域を設けてもよい。 [光導電層]本発明において、その目的を効果的に達成
するために支持体1101上、必要に応じて下引き層
(不図示)上に形成され、感光層1102の一部を構成
する光導電層1103は真空堆積膜形成方法によって、
所望特性が得られるように適宜成膜パラメータの数値条
件が設定されて作成される。具体的には、例えばグロー
放電法(低周波CVD法、高周波CVD法またはマイク
ロ波CVD法等の交流放電CVD法、あるいは直流放電
CVD法等)、スパッタリング法、真空蒸着法、イオン
プレーティング法、光CVD法、熱CVD法などの数々
の薄膜堆積法によって形成することができる。これらの
薄膜堆積法は、製造条件、設備資本投資下の負荷程度、
製造規模、作成される画像形成装置用感光体に所望され
る特性等の要因によって適宜選択されて採用されるが、
所望の特性を有する画像形成装置用感光体を製造するに
当たっての条件の制御が比較的容易であることからして
グロー放電法、特にRF帯またはVHF帯の電源周波数
を用いた高周波グロー放電法が好適である。
【0097】グロー放電法によって光導電層1103を
形成するには、基本的にはシリコン原子(Si)を供給
し得るSi供給用の原料ガスと、水素原子(H)を供給
し得るH供給用の原料ガスおよび/またはハロゲン原子
(X)を供給し得るX供給用の原料ガスを、内部が減圧
にし得る反応容器内に所望のガス状態で導入して、この
反応容器内にグロー放電を生起させ、あらかじめ所定の
位置に設定されてある所定の支持体1101上にa−S
i:H、Xからなる層を形成すればよい。
【0098】また、本発明において光導電層1103中
に水素原子および/またはハロゲン原子が含有されるこ
とが必要であるが、これはシリコン原子の未結合手を補
償し、層品質の向上、特に光導電性および電荷保持特性
を向上させるために必須不可欠であるからである。よっ
て水素原子またはハロゲン原子の含有量、または水素原
子とハロゲン原子の和の量はシリコン原子と水素原子お
よび/またはハロゲン原子の和に対して10〜30原子
%、より好ましくは15〜25原子%とされのが望まし
い。
【0099】本発明において使用されるSi供給用ガス
となり得る物質としては、SiH4、Si26 、Si3
8 、Si410等のガス状態の、またはガス化し得
る水素化珪素(シラン類)が有効に使用されるものとし
て挙げられ、さらに層作成時の取扱い易さ、Si供給効
率の良さ等の点でSiH4 、Si26 が好ましいもの
として挙げられる。
【0100】そして、形成される光導電層1103中に
水素原子を構造的に導入し、水素原子の導入割合の制御
をいっそう容易になるように図り、本発明の目的を達成
する膜特性を得るために、これらのガスにさらにH2
よび/またはHeあるいは水素原子を含む珪素化合物の
ガスも所望量混合して層形成することが必要である。ま
た、各ガスは単独種のみでなく所定の混合比で複数種混
合しても差し支えないものである。
【0101】また、本発明において使用されるハロゲン
原子供給用の原料ガスとして有効なのは、例えばハロゲ
ンガス、ハロゲン化物、ハロゲンを含むハロゲン間化合
物、ハロゲンで置換されたシラン誘導体等のガス状のま
たはガス化し得るハロゲン化合物が好ましく挙げられ
る。また、さらにはシリコン原子とハロゲン原子とを構
成要素とするガス状のまたはガス化し得る、ハロゲン原
子を含む水素珪素化合物も有効なものとして挙げること
ができる。本発明において好適に使用し得るハロゲン化
合物としては、具体的にはフッ素ガス(F2 )、Br
f、ClF、ClF3 、BrF3 、BrF5 、IF3
IF7 等のハロゲン間化合物を挙げることができる。ハ
ロゲン原子を含む珪素化合物、いわゆるハロゲン原子で
置換されたシラン誘導体としては、具体的には、例えば
SiF4 、Si26 等のフッ化珪素が好ましいものと
して挙げることができる。
【0102】光導電層1103中に含有される水素原子
および/またはハロゲン原子の量を制御するには、例え
ば支持体1101の温度、水素原子および/またはハロ
ゲン原子を含有させるために使用される原料物質の反応
容器内へ導入する量、放電電力等を制御すればよい。
【0103】本発明においては、光導電層1103には
必要に応じて伝導性を制御する原子を含有させることが
好ましい。伝導性を制御する原子は、光導電層1103
中に万遍なく均一に分布した状態で含有されてもよい
し、あるいは層厚方向には不均一な分布状態で含有して
いる部分があってもよい。
【0104】前述の伝導性を制御する原子としては、半
導体分野における、いわゆる不純物を挙げることがで
き、p型伝導性を与える周期律表III b族に属する原子
(以下「第III b族原子」という)またはn型伝導特性
を与える周期律表Vb族に属する原子(以下「第Vb族
原子」という)を用いることができる。
【0105】第III b族原子としては、具体的には、硼
素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、
インジウム(In)、タリウム(Tl)等があり、特に
B、Al、Gaが好適である。第Vb族原子としては、
具体的には燐(P)、砒素(As)、アンチモン(S
b)、ビスマス(Bi)等があり、特にP、Asが好適
である。
【0106】光導電層1103に含有される伝導性を制
御する原子の含有量としては、好ましくは1×10-2
1×104 原子ppm、より好ましくは5×10-2
5×103 原子ppm、最適には1×10-1〜1×10
3 原子ppmとされるのが望ましい。
【0107】伝導性を制御する原子、たとえば、第III
b族原子あるいは第Vb族原子を構造的に導入するに
は、層形成の際に、第III b族原子導入用の原料物質あ
るいは第Vb族原子導入用の原料物質をガス状態で反応
容器中に、光導電層1103を形成するための他のガス
とともに導入してやればよい。第III b族原子導入用の
原料物質あるいは第Vb族原子導入用の原料物質となり
得るものとしては、常温常圧でガス状のまたは、少なく
とも層形成条件下で容易にガス化し得るものが採用され
るのが望ましい。
【0108】そのような第III b族原子導入用の原料物
質として具体的には、硼素原子導入用としては、B2
6 、B410、B59 、B511、B610、B6
12、B614等の水素化硼素、BF3 、BCl3 、BB
3 等のハロゲン化硼素等が挙げられる。この他、Al
Cl3 、GaCl3 、Ga(CH33 、InCl3
TlCl3 等も挙げることができる。
【0109】第Vb族原子導入用の原料物質として有効
に使用されるのは、燐原子導入用としては、PH3 、P
24 、等の水素化燐、PH4 I、PF3 、PF5 、P
Cl3 、PCl5 、PBr3 、PBr5 、PI3 等のハ
ロゲン化燐が挙げられる。この他、AsH3 、AsF
3 、AsCl3 、AsBr3 、AsF5 、SbH3 、S
bF3 、SbF5 、SbCl3 、SbCl5 、BiH
3 、BiCl3 、BiBr3 等の第Vb族原子導入用の
出発物質の有効なものとして挙げることができる。
【0110】また、これらの伝導性を制御する原子導入
用の原料物質を必要に応じてH2 および/またはHeに
より希釈して使用してもよい。
【0111】さらに本発明においては、光導電層110
3に炭素原子および/または酸素原子および/または窒
素原子を含有させることも有効である。炭素原子および
/または酸素原子/およびまたは窒素原子の含有量はシ
リコン原子、炭素原子、酸素原子および窒素原子の和に
対して好ましくは1×10-5〜10原子%、より好まし
くは1×10-4〜8原子%、最適には1×10-3〜5原
子%が望ましい。炭素原子および/または酸素原子およ
び/または窒素原子は、光導電層中に万遍なく均一に含
有されてもよいし、光導電層の層厚方向に含有量が変化
するような不均一な分布をもたせた部分があってもよ
い。
【0112】本発明において、光導電層1103の層厚
は所望の電子写真特性が得られることおよび経済的効果
等の点から適宜所望に従って決定され、好ましくは20
〜50μm、より好ましくは23〜45μm、最適には
25〜40μmとされるのが望ましい。
【0113】本発明の目的を達成し、所望の膜特性を有
する光導電層1103を形成するには、Si供給用のガ
スと希釈ガスとの混合比、反応容器内のガス圧、放電電
力ならびに支持体温度を適宜設定することが必要であ
る。
【0114】希釈ガスとして使用するH2 および/また
はHeの流量は、層設計にしたがって適宜最適範囲が選
択されるが、Si供給用ガスに対しH2 および/または
Heを、通常の場合3〜20倍、好ましくは4〜15
倍、最適には5〜10倍の範囲に制御することが望まし
い。
【0115】反応容器内のガス圧も同様に層設計にした
がって適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合1×1
-4〜10Torr、好ましくは5×10-4〜10To
rr、最適には1×10-3〜1Torrとするのが好ま
しい。
【0116】放電電力もまた同様に層設計にしたがって
適宜最適範囲が選択されるが、Si供給用のガスの流量
に対する放電電力を、通常の場合2〜7倍、好ましくは
2.5〜6倍、最適には3〜5倍の範囲に設定すること
が望ましい。
【0117】さらに、支持体1101の温度は、層設計
にしたがって適宜最適範囲が選択されるが、通常の場
合、好ましくは200〜350℃、より好ましくは23
0〜330℃、最適には250〜310℃とするのが望
ましい。
【0118】本発明においては、光導電層を形成するた
めの支持体温度、ガス圧の望ましい数値範囲として前述
した範囲が挙げられるが、条件は通常は独立的に別々に
決められるものではなく、所望の特性を有する感光体を
形成すべく相互的かつ有機的関連性に基づいて最適値を
決めるのが望ましい。 [表面層]本発明においては、上述のようにして支持体
1101上に形成され光導電層1103の上に、さらに
アモルファスシリコン系の表面層1104を形成するこ
とが好ましい。この表面層1104は自由表面1104
a(図11(b)参照)を有し、主に耐湿性、連続繰返
し使用特性、電気的耐圧性、使用環境特性、耐久性にお
いて本発明の目的を達成するために設けられる。
【0119】また、本発明においては、感光層1102
を構成する光導電層1103と表面層1104とを形成
する非晶質材料の各々がシリコン原子という共通の構成
要素を有しているので、積層界面において化学的な安定
性の確保が十分成されている。
【0120】表面層1104は、アモルファスシリコン
系の材料であればいずれの材質でも可能であるが、例え
ば、水素原子(H)および/またはハロゲン原子(X)
を含有し、さらに炭素原子を含有するアモルファスシリ
コン(以下「a−SiC:H、X」という)、水素原子
(H)および/またはハロゲン原子(X)を含有し、さ
らに酸素原子を含有するアモルファスシリコン(以下
「a−SiO:H、X」という)、水素原子(H)およ
び/またはハロゲン原子(X)を含有し、さらに窒素原
子を含有するアモルファスシリコン(以下「a−Si
N:H、X」という)、水素原子(H)および/または
ハロゲン原子(X)を含有し、さらに炭素原子、酸素原
子、窒素原子の少なくとも一つを含有するアモルファス
シリコン(以下「a−SiCON:H、X」という)等
の材料が好適に用いられる。
【0121】本発明において、その目的を効果的に達成
するために、表面層1104は真空堆積膜形成方法によ
って、所望特性が得られるように適宜成膜パラメータの
数値条件が設定されて作成される。具体的には、例えば
グロー放電法(低周波CVD法、高周波CVD法または
マイクロ波CVD法等の交流放電CVD法、あるいは直
流放電CVD法等)、スパッタリング法、真空蒸着法、
イオンプレーティング法、光CVD法、熱CVD法など
の数々の薄膜堆積法によって形成することができる。こ
れらの薄膜堆積法は、製造条件、設備資本投資下の負荷
程度、製造規模、作成される画像形成装置用感光体に所
望される特性等の要因によって適宜選択されて採用され
るが、感光体の生産性から光導電層と同等の堆積法によ
ることが好ましい。
【0122】例えば、グロー放電法によってa−Si
C:H、Xからなる表面層1104を形成するには、基
本的にはシリコン原子(Si)を供給し得るSi供給用
の原料ガスと、炭素原子(C)を供給し得るC供給用の
原料ガスと、水素原子(H)を供給し得るH供給用の原
料ガスおよび/またはハロゲン原子(X)を供給し得る
X供給用の原料ガスを、内部を減圧にし得る反応容器内
に所望のガス状態で導入して、この反応容器内にグロー
放電を生起させ、あらかじめ所定の位置に設置された光
導電層1103を形成した支持体1101上にa−Si
C:H、Xからなる層を形成すればよい。
【0123】本発明において用いる表面層の材質として
はシリコンを含有するアモルファス材料ならば何れでも
よいが、炭素、窒素、酸素から選ばれた元素を少なくと
も一つ含むシリコン原子との化合物が好ましく、特にa
−SiCを主成分としたものが好ましい。
【0124】表面層をa−SiCを主成分として構成す
る場合の炭素量は、シリコン原子と炭素原子の和に対し
て30〜90%の範囲が好ましい。
【0125】また、本発明において表面層1104中に
水素原子および/またはハロゲン原子が含有されること
が必要であるが、これはシリコン原子の未結合手を補償
し、層品質の向上、特に光導電性特性および電荷保持特
性を向上させるために必須不可欠である。水素含有量
は、構成原子の総量に対して通常の場合30〜70原子
%、好適には35〜65原子%、最適に40〜60原子
%とするのが望ましい。また、フッ素原子の含有量とし
て、通常の場合は0.01〜15原子%、好適には0.
1〜10原子%最適には0.6〜4原子%とされるのが
望ましい。
【0126】これらの水素および/またはフッ素含有量
の範囲内で形成される感光体は、実際面において従来に
ない格段に優れたものとして充分適用させ得られるもの
である。すなわち、表面層内に存在する欠陥(主にシリ
コン原子や炭素原子のダングリングボンド)は画像形成
装置用感光体としての特性に悪影響を及ぼすことが知ら
れている。例えば自由表面から光導電層への電荷の注入
による帯電特性の劣化、使用環境、例えば高い湿度のも
ので表面構造が変化することによる帯電特性の変動、例
えば高い湿度のもとで表面構造が変化することによる帯
電特性の変動、さらにコロナ帯電時や光照射時に光導電
層により表面層に電荷が注入され、前述の表面層内の欠
陥に電荷がトラップされることにより、繰り返し使用時
の残像現象の発生等がこの悪影響として挙げられる。
【0127】しかしなが表面層内の水素含有量を30原
子%以上に制御することで表面層内の欠陥が大幅に減少
し、その結果、従来に比べて電気的特性面および高速連
続使用性において飛躍的な向上を図ることができる。
【0128】一方、前述の表面層中の水素含有量が71
原子%以上になると表面層の硬度が低下するために、繰
返し使用に耐えられなくなる。したがって、表面層中の
水素含有量を前記の範囲内に制御することが格段に優れ
た所望の電子写真特性を得る上で非常に重要な因子の一
つである。表面層中の水素含有量は、H2 ガスの流量、
支持体温度、放電パワー、ガス圧等によって制御し得
る。
【0129】また、表面層中のフッ素含有量を0.01
原子%以上の範囲に制御することで表面層内のシリコン
原子と炭素原子の結合の発生をより効果的に達成するこ
とが可能となる。さらに、表面層中のフッ素原子の働き
として、コロナ等のダメージによるシリコン原子と炭素
原子の結合の切断を効果的に防止することができる。
【0130】一方、表面層中のフッ素含有量が15原子
%を超えると表面層内のシリコン原子と炭素原子の結合
の発生の効果およびシリコン原子と炭素原子の結合の切
断を防止する効果がほとんど認められなくなる。さらに
過剰のフッ素原子が表面層中のキャリヤの走行性を阻害
するため、残留電位や画像メモリが顕著に認められてく
る。したがって、表面層中のフッ素含有量を前述の範囲
内に制御することが所望の電子写真特性を得る上で重要
な因子の一つである。表面層中のフッ素含有量は、水素
含有量と同様にH2 ガスの流量、支持体温度、放電パワ
ー、ガス圧等によって制御し得る。
【0131】本発明の表面層の形成において使用される
シリコン(Si)供給用ガスとなり得る物質としては、
SiH4 、Si26 、Si38 、Si410等のガ
ス状態の、またはガス化し得る水素化珪素(シラン類)
が有効に使用されるものとして挙げられ、さらに層作成
時の取扱い易さ、Si供給効率の良さ等の点でSiH
4 、Si26 が好ましいものとして挙げられる。ま
た、これらのSi供給用の原料ガスを必要に応じてH
2 、He、Ar、Ne等のガスにより希釈して使用して
もよい。
【0132】炭素供給用ガスとなり得る物質としては、
CH4 、C26 、C38 、C410等のガス状態
の、またはガス化し得る炭素水素が有効に使用されるも
のとして挙げられ、さらに層作成時の取扱い易さ、Si
供給効率の良さ等の点でCH4、C26 が好ましいも
のとして挙げられる。また、これらのC供給用の原料ガ
スを必要に応じてH2 、He、Ar、Ne等のガスによ
り希釈して使用してもよい。
【0133】窒素または酸素供給ガスとなり得る物質と
しては、NH3 、NO、N2 O、NO2 、H2 O、O
2 、CO、CO2 、N2 等のガス状態の、またはガス化
し得る化合物が有効に使用されるものとして挙げられ
る。また、これらの窒素、酸素供給用の原料ガスを必要
に応じてH2 、He、Ar、Ne等のガスにより希釈し
て使用してもよい。
【0134】また、形成される表面層1104中に導入
される水素原子の導入割合の制御を一層容易になるよう
に図るために、これらのガスにさらに水素ガスまたは水
素原子を含む珪素化合物のガスも所望量混合して層形成
することが好ましい。また、各ガスは単独種のみでなく
所定の混合比で複数種混合しても差し支えないものであ
る。
【0135】ハロゲン原子供給用の原料ガスとして有効
なのは、例えばハロゲンガス、ハロゲン化物、ハロゲン
を含むハロゲン間化合物、ハロゲンで置換されたシラン
誘導体等のガス状のまたはガス化し得るハロゲン化合物
が好ましく挙げられる。また、さらにはシリコン原子と
ハロゲン原子とを構成要素とするガス状のまたはガス化
し得る、ハロゲン原子を含む水素化珪素化合物も有効な
ものとして挙げることができる。本発明において好適に
使用し得るハロゲン化合物としては、具体的にはフッ素
ガス(F2 )、BrF、ClF、ClF3 、BrF3
BrF5 、IF3 、IF7 等のハロゲン間化合物を挙げ
ることができる。ハロゲン原子を含む珪素化合物、いわ
ゆるハロゲン原子で置換されたシラン誘導体としては、
具体的には、例えばSiF4 、Si26 等のフッ化珪
素が好ましいものとして挙げることができる。
【0136】表面層1104中に含有される水素原子お
よび/またはハロゲン原子の量を制御するには、例えば
支持体1101の温度、水素原子および/またはハロゲ
ン原子を含有させるために使用される原料物質の反応容
器内へ導入する量、放電電力等を制御すればよい。
【0137】炭素原子および/または酸素原子および/
または窒素原子は、表面層中に万遍なく均一に含有され
てもよいし、表面層に層厚方向に含有量が変化するよう
な不均一な分布を持たせた部分があってもよい。
【0138】さらに本発明においては、表面層1104
には必要に応じて伝導性を制御する原子を含有させるこ
とが好ましい。伝導性を制御する原子は、表面層110
4中に万遍なく均一に分布した状態で含有されてもよい
し、あるいは層厚方向には不均一な分布状態で含有して
いる部分があってもよい。
【0139】前述の伝導性を制御する原子としては、半
導体分野における、いわゆる不純物を挙げることがで
き、p型伝導性を与える周期律表III b族に属する原子
(以下「第III b族原子」という)またはn型伝導特性
を与える周期律表Vb族に属する原子(以下「第Vb族
原子」という)を用いることができる。
【0140】第III b族原子としては、具体的には、硼
素(B)、アルミニウム(A)、ガイルム(Ga)、イ
ンジウム(In)、タリウム(Tl)等があり、特に
B、Al、Gaが好適である。第Vb族原子としては、
具体的には燐(P)、砒素(As)、アンチモン(S
b)、ビスマス(Bi)等があり、特にP、Asが好適
である。
【0141】表面層104に含有される伝導性を制御す
る原子の含有量としては、好ましくは1×10-3〜1×
103 原子ppm、より好ましくは1×10-2〜5×1
2原子ppm、最適には1×10-1〜1×102 原子
ppmとされるのが望ましい。伝導性を制御する原子、
たとえば、第III b族原子あるいは第Vb族原子を構造
的に導入するには、層形成の際に、第III b族原子導入
用の原料物質あるいは第Vb族原子導入用の原料物質を
ガス状態で反応容器中に、表面層1104を形成するた
めの他のガスとともに導入してやればよい。第III b族
原子導入用の原料物質あるいは第Vb族原子導入用の原
料物質となり得るものとしては、常温常圧でガス状のま
たは、少なくとも層形成条件下で容易にガス化し得るも
のが採用されるのが望ましい。そのような第III b族原
子導入用の原料物質として具体的には、硼素原子導入用
としては、B26 、B410、B59 、B511
610、B612、B614等の水素化硼素、BF
3 、BCl3 、BBr3 等のハロゲン化硼素等が挙げら
れる。この他、AlCl3 、GaCl3 、Ga(CH
33 、InCl3 、TlCl3 等も挙げることができ
る。
【0142】第Vb族原子導入用の原料物質として有効
に使用されるのは、燐原子導入用としては、PH3 、P
24 等の水素化燐、PH4 I、PF3 、PF5 、PC
3、PCl5 、PBr3 、PBr5 、PI3 等のハロ
ゲン化燐が挙げられる。この他、AsH3 、AsF3
AsCl3 、AsBr3 、AsF5 、SbH3 、SbF
3 、SbF5 、SbCl3 、SbCl5 、BiH3 、B
iCl3 、BiBr3等も第Vb族原子導入用の出発物
質の有効なものとして挙げることができる。
【0143】また、これらの伝導性を制御する原子導入
用の原料物質を必要に応じてH2 、He、Ar、Ne等
のガスにより希釈して使用してもよい。
【0144】本発明における表面層1104の層厚とし
ては、通常0.01〜3μm、好適には0.05〜2μ
m、最適には0.1〜1μmとされるのが望ましいもの
である。層厚が0.01μmよりも薄いと感光体を使用
中に摩耗等の理由により表面層が失われてしまい、3μ
mを超えると残留電位の増加等の電子写真特性の低下が
みられる。
【0145】本発明による表面層1104は、その要求
される特性が所望通りに与えられるように注意深く形成
される。すなわち、Si、Cおよび/またはNおよび/
またはO、Hおよび/またはXを構成要素とする物質は
その形成条件によって構造的には結晶からアモルファス
シリコンまでの形態を取り、電気物性的には導電性から
半導体性、絶縁性までの間の性質を、また、光導電的性
質から非光導電的性質までの間の性質を各々示すので、
本発明においては、目的に応じた所望の特性を有する化
合物が形成されるように、所望に従ってその形成条件の
選択が厳密になされる。
【0146】例えば、表面層1104を耐圧性の向上を
主な目的として設けるには、使用環境において電気絶縁
性的挙動の顕著な非単結晶材料として作成される。
【0147】また、連続繰り返し使用特性や使用環境特
性の向上を主たる目的として表面層1104が設けられ
る場合には、上述の電気絶縁性の度合いはある程度緩和
され、照射される光に対してある程度の感度を有する非
単結晶材料として形成される。
【0148】さらに、本発明にかかる帯電装置において
は、表面層の低抵抗による画像流れを防止し、あるいは
残留電位等の影響を防止するために、一方では帯電効率
を良好にするために、層作成に際して、その抵抗値を適
宜に制御することが好ましい。
【0149】本発明の目的を達成し得る特性を有する表
面層1104を形成するには、支持体1101の温度、
反応容器内のガス圧を所望にしたがって、適宜設定する
必要がある。
【0150】支持体1101の温度(Ts)は、層設計
にしたがって適宜最適範囲が選択されるが、通常の場
合、好ましくは200〜350℃、より好ましくは23
0〜330℃、最適には250〜300℃とするのが望
ましい。
【0151】反応容器内のガス圧も同様に層設計に従っ
て適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合1×10-4
〜10Torr、好ましくは5×10-4〜5Torr、
最適には1×10-3〜10Torrとするのが好まし
い。
【0152】本発明においては、表面層を形成するため
の支持体温度、ガス圧の望ましい数値範囲として前述し
た範囲が挙げられるが、条件は通常は独立的に別々に決
められるものではなく、所望の特性を有する感光体を形
成すべく相互的かつ有機的関連性に基づいて最適値を決
めるのが望ましい。
【0153】さらに本発明においては、光導電層と表面
層の間に、炭素原子、酸素原子、窒素原子の含有量を表
面層より減らしたブロッキング層(下部表面層)を設け
ることも帯電能等の特性をさらに向上させるためには有
効である。
【0154】また、表面層1104と光導電層1103
との間に炭素原子および/または酸素原子および/また
は窒素原子の含有量が光導電層1103に向かって減少
するように変化する領域を設けてもよい。これにより表
面層と光導電層の密着性を向上させ、界面での光の反射
による干渉の影響をより少なくすることができる。 [電荷注入阻止層」本発明の画像形成装置用感光体にお
いては、導電性支持体と光導電層との間に、導電性支持
体側からの電荷の注入を阻止する働きのある電荷注入阻
止層を設けるのが一層効果的である。すなわち、電荷注
入阻止層は感光層が一定極性の帯電処理をその自由表面
に受けた際、支持体側から光導電層側に電荷が注入され
るのを阻止する機能を有し、逆の極性の帯電処理を受け
た際にはそのような機能は発揮されない、いわゆる極性
依存性を有している。このような機能を付与するため
に、電荷注入阻止層には伝導性を制御する原子を光導電
層に比べ比較的多く含有させる。
【0155】電荷注入阻止層に含有される伝導性を制御
する原子は、この層中に万遍なく均一に分布されてもよ
いし、あるいは層厚方向には万遍なく含有されてはいる
が、不均一に分布する状態で含有している部分があって
もよい。分布濃度が不均一な場合には、支持体側に多く
分布するように含有させるのが好適である。しかしなが
ら、いずれの場合にも支持体の表面と平行面内方向にお
いては、均一な分布で万遍なく含有されることが面内方
向における特性の均一化を図る点からも必要である。
【0156】電荷注入阻止層に含有される伝導性を制御
する原子としては、半導体分野における、いわゆる不純
物を挙げることができ、p型伝導性を与える周期律表II
I 族に属する原子(以後「第III 族原子」という)また
はn型伝導特性を与える周期律表V族に属する原子(以
下「第V族原子」という)を用いることができる。
【0157】第III 族原子としては、具体的には、B
(硼素)、Al(アルミニウム)、Ga(ガリルム)、
In(インジウム)、Ta(タリウム)等があり、特に
B、Al、Gaが好適である。第V族原子としては、具
体的にはP(燐)、As(砒素)、Sb(アンチモ
ン)、Bi(ビスマス)等があり、特にP、Asが好適
である。
【0158】本発明において電荷注入阻止層中に含有さ
れる伝導性を制御する原子の含有量としては、本発明の
目的が効果的に達成できるように所望に従って適宜決定
されるが、好ましくは10〜1×104 原子ppm、よ
り好適には50〜5×103原子ppm、最適には1×
102 〜1×103 原子ppmとされるのが望ましい。
【0159】さらに、電荷注入阻止層には、炭素原子、
窒素原子および酸素原子の少なくとも一種を含有させる
ことによって、電荷注入阻止層に直接接触して設けられ
る他の層との間の密着性の一層の向上を図ることができ
る。
【0160】この層に含有される炭素原子または窒素原
子または酸素原子は、この層中に万遍なく均一に分布さ
れてもよいし、あるいは層厚方向には万遍なく含有され
てはいるが、不均一に分布する状態で含有している部分
があってもよい。しかしながら、いずれの場合にも支持
体の表面と平行面内方向においては、均一な分布で万遍
なく含有されることが面内方向における特性の均一化を
図る点からも必要である。
【0161】本発明における電荷注入阻止層の全層領域
に含有される炭素原子および/または窒素原子および/
または酸素原子の含有量は、本発明の目的が効果的に達
成されるように適宜決定されるが、一種の場合はその量
として、二種以上の場合はその総和として、好ましくは
1×10-3〜50原子%、より好適には5×10-3〜3
0原子%、最適に1×10-2〜10原子%とされるのが
望ましい。
【0162】また、本発明における電荷注入阻止層に含
有される水素原子および/またはハロゲン原子は層内に
存在する未結合手を補償し膜質の向上に効果を奏する。
電荷注入阻止層中の水素原子またはハロゲン原子あるい
は水素原子とハロゲン原子の和の含有量は、好適には1
〜50原子%、より好適には5〜40原子%、最適には
10〜30原子%とするのが望ましい。
【0163】本発明において、電荷注入阻止層の層厚は
所望の電子写真特性が得られること、および経済的効果
等の点から好ましくは0.1〜5μm、より好ましくは
0.3〜4μm、最適には0.5〜3μmとされるのが
望ましい。
【0164】本発明において電荷注入阻止層を形成する
には、前述の光導電層を形成する方法と同様の真空堆積
法が採用される。
【0165】本発明の目的を達成し得る特性を有する電
荷注入阻止層1105を形成するには、光導電層110
3と同様に、Si供給用のガスと希釈ガスとの混合比、
反応容器内のガス圧、放電電力ならびに支持体1101
の温度を適宜設定することが必要である。
【0166】希釈ガスであるH2 および/またはHeの
流量は、層設計に従って適宜最適範囲が選択されるが、
Si供給用ガスに対しH2 および/またはHeを、通常
の場合1〜20倍、好ましくは3〜15倍、最適には5
〜10倍の範囲に制御することが望ましい。
【0167】反応容器内のガス圧も同様に層設計に従っ
て適宜範囲が選択されるが、通常の1×10-4〜10T
orr、好ましくは5×10-4〜5Torr、最適には
1×10-3〜1Torrとするのが好ましい。
【0168】放電電力もまた同様に層設計に従って適宜
最適範囲が選択されるが、Si供給用のガスの流量に対
する放電電力を、通常の場合1〜7倍、好ましくは2〜
6倍、最適には3〜5倍の範囲に設定することが望まし
い。
【0169】さらに、支持体1101の温度は、層設計
に従って適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合、好
ましくは200〜350℃、より好ましくは230〜3
30℃、最適には250〜300℃とするのが望まし
い。
【0170】本発明においては、電荷注入阻止層を形成
するための希釈ガスの混合比、ガス圧、放電電力、支持
体温度の望ましい数値範囲として前述した範囲が挙げら
れるが、これらの層作成ファクターは通常は独立的に別
々に決められるものではなく、所望の特性を有する表面
層を形成すべく相互的かつ有機的関連性に基づいて各層
作成ファクターの最適値を決めるのが望ましい。
【0171】このほかに、本発明の画像形成装置用感光
体においては、感光層1102の支持体1101側に、
少なくともアルミニウム原子、シリコン原子、水素原子
および/またはハロゲン原子が層厚方向に不均一な分布
状態で含有する層領域を有することが望ましい。
【0172】また、本発明の画像形成装置用感光体にお
いては、支持体1101と光導電層1103あるいは電
荷注入阻止層1105との間の密着性の一層の向上を図
る目的で、例えば、Si334 、SiO2 、SiO、
あるいはシリコン原子を母体とし、水素原子および/ま
たはハロゲン原子と、炭素原子および/または酸素原子
および/または窒素原子とを含む非晶質材料等で構成さ
れる密着層を設けてもよい。さらに、前述のごとく、支
持体からの反射光による干渉模様の発生を防止するため
の光吸収層を設けてもよい。
【0173】次に、感光層を形成するための装置および
膜形成方法について詳述する。
【0174】図2は電源周波数としてRF帯を用いた高
周波プラズマCVD法(以下「RF−PCVD」とい
う)による画像形成装置用感光体の製造装置の一例を示
す模式的な構成図である。同図に示す製造装置の構成は
以下の通りである。
【0175】この装置は大別すると、堆積装置210
0、原料ガス供給装置2200、反応容器2111内を
減圧するための排気装置(不図示)から構成されてい
る。堆積装置2100中の反応容器2111内には円筒
状支持体2112、支持体加熱用ヒータ2113、原料
ガス導入管2114が設置され、さらに高周波マッチン
グボックス2115が接続されている。
【0176】原料ガス供給装置2200は、SiH4
GeH4 、H2 、CH4 、B26、PH3 等の原料ガ
スのボンベ2221〜2226とバルブ2231〜22
36、流入バルブ2241〜2246、流出バルブ22
51〜2256およびマスフローコントローラ2211
〜2216から構成され、各原料ガスのボンベは補助バ
ルブ2260を介して反応容器2111内の原料ガス導
入管2114に接続されている。
【0177】この装置を用いた堆積膜の形成は、例えば
以下のように行うことができる。
【0178】まず、反応容器2111内に円筒状支持体
2112を設置し、不図示の排気装置(例えば真空ポン
プ)により反応容器2111内を排気する。つづいて、
支持体加熱用ヒータ2113により円筒状支持体211
2の温度を200〜350℃の所定の温度に制御する。
【0179】堆積膜形成用の原料ガスを反応容器211
1に流入させるには、ガスボンベのバルブ2231〜2
236、反応容器のリークバルブ2117が閉じられて
いることを確認し、また、流入バルブ2241〜224
6、流出バルブ2251〜2256、補助バルブ226
0が開かれていることを確認して、まずメインバルブ2
118を開いて反応容器2111およびガス配管211
6内を排気する。
【0180】次に真空計2119の読みが約5×10-6
Torrになった時点で補助バルブ2260、流出バル
ブ2251〜2256を閉じる。
【0181】その後、ガスボンベ2221〜2226に
より各ガスをバルブ2231〜2236を開いて導入
し、圧力調整器2261〜2266により各ガス圧を2
kg/cm2 に調整する。次に、流入バルブ2241〜2
246を徐々に開けて、各ガスをマスフローコントロー
ラ2211〜216内に導入する。
【0182】以上のようにして成膜の準備が完了した
後、以下の手順で各層の形成を行う。
【0183】円筒状支持体2112が所定の温度になっ
たところで流出バルブ2251〜2256のうちの必要
なものおよび補助バルブ2260を徐々に開き、ガスボ
ンベ2221〜2226から所定のガスをガス導入管2
114を介して反応容器2111内に導入する。次にマ
スフローコントローラ2211〜2216によって各原
料ガスが所定の流量になるように調整する。その際、反
応容器2111内の圧力が1Torr以下の所定の圧力
になるように真空計2119を見ながらメインバルブ2
118の開口を調整する。内圧が安定したところで、周
波数13.56MHzのRF電源(不図示)を所望の電
力に設定して、高周波マッチングボックス2115を通
じて反応容器2111内にRF電力を導入し、グロー放
電を生起させる。この放電エネルギーによって反応容器
2111内に導入された原料ガスが分解され、円筒状支
持体2112上に所定のシリコンを主成分とする堆積膜
が形成されるところとなる。所望の膜厚の形成が行われ
た後、RF電力の供給を止め、流出バルブ2251〜2
256を閉じて反応容器2111へのガスの流入を止
め、堆積膜の形成を終える。
【0184】同様の操作を複数回繰り返すことによっ
て、所望の多層構造の感光層が形成される。
【0185】それぞれの層を形成する際には必要なガス
以外の流出バルブはすべて閉じられていることはいうま
でもなく、また、それぞれのガスが反応容器2111
内、流出バルブ2251〜2256から反応容器211
1に至るガス配管2116内に残留することを避けるた
めに、流出バルブ2251〜2256を閉じ、補助バル
ブ2260を開き、さらにメインバルブ2118を全開
にして系内を一旦、高真空に排気する操作を必要に応じ
て行う。
【0186】また、膜形成の均一化を図るために、層形
成を行っている間は、円筒状支持体2112を駆動装置
(不図示)によって所定の速度で回転させることも有効
である。
【0187】さらに、上述のガス種およびバルブ操作は
各々の層の作製条件にしたがって変更が加えられること
はいうまでもない。
【0188】次に、電源にVHF帯の周波数を用いた高
周波プラズマCVD(以下「VHF−PCVD」とい
う)法によって形成される画像形成装置用感光体の製造
方法について説明する。
【0189】前述の図2に示した製造装置におけるRF
−PCVD法による堆積装置2100を図3に示す堆積
装置3100に交換して原料ガス供給装置2200(図
3では不図示)と接続することにより、図3に示すVH
F−PCVD法による以下の構成の画像形成装置用感光
体製造装置を得ることができる。
【0190】この装置は大別すると、真空密化構造の、
減圧にし得る反応容器3111、原料ガスの供給装置2
200、および反応容器3111内を減圧にするための
排気装置(不図示)から構成されている。反応容器31
11内には円筒状支持体3112、支持体加熱用ヒータ
3113、原料ガス導入管3114、電極が設置され、
電極にはさらに高周波マッチングバックス3116が接
続されている。また、反応容器3111内は排気管31
21を通じて不図示の拡散ポンプに接続されている。
【0191】原料ガス供給装置2200(図2参照)
は、SiH4 、GeH4 、H2 、CH4 、B26 、P
3 等の原料ガスのボンベ2221〜2226とバルブ
2231〜2236、流入バルブ2241〜2246、
流出バルブ2251〜2256およびマスフローコント
ローラ2211〜2216から構成され、各原料ガスの
ボンベは補助バルブ2260を介して反応容器3111
内のガス導入管3114に接続されている。また、円筒
状支持体3112によって取り囲まれた空間3130が
放電空間を形成している。
【0192】VHF−PCVD法によるこの装置での堆
積膜の形成は、以下のように行うことができる。
【0193】まず、反応容器3111内に円筒状支持体
3112を設置し、支持体回転用モータ(駆動装置)3
120によって円筒状支持体3112を回転し、不図示
の排気装置(例えば真空ポンプ)により反応容器311
1内を排気管3121を介して排気し、反応容器311
1内の圧力を1×10-7Torr以下に調整する。つづ
いて、支持体加熱用ヒータ3113により円筒状支持体
3112の温度を200〜350℃の所定の温度に加熱
保持する。
【0194】堆積膜形成用の原料ガスを反応容器311
1に流入させるには、ガスボンベのバルブ2231〜2
236、反応容器のリークバルブ(不図示)が閉じられ
ていることを確認し、また、流入バルブ2241〜22
46、流出バルブ2251〜2256、補助バルブ22
60が開かれていることを確認して、まずメインバルブ
(不図示)を開いて反応容器3111およびガス配管2
116内を排気する。
【0195】次に真空計(不図示)の読みが約5×10
-6Torrになった時点で補助バルブ2260、流出バ
ルブ2251〜2256を閉じる。
【0196】その後、ガスボンベ2221〜2226よ
り各ガスをバルブ2231〜2236を開いて導入し、
圧力調整器2261〜2266により各ガス圧を2kg
/cm2 に調整する。次に、流入バルブ2241〜224
6を徐々に開けて、各ガスをマスフローコントローラ2
211〜2216内に導入する。
【0197】以上のようにして成膜の準備が完了した
後、以下のようにして円筒状支持体3112上に各層の
形成を行う。
【0198】円筒状支持体3112が所定の温度になっ
たところで流出バルブ2251〜2256のうちの必要
なものおよび補助バルブ2260を徐々に開き、ガスボ
ンベ2221〜2226から所定のガスを原料ガス導入
管3114を介して反応容器3111内の放電空間31
30に導入する。次にマスフローコントローラ2211
〜2216によって各原料ガスが所定の流量になるよう
に調整する。その際、放電空間3130内の圧力が1T
orr以下の所定の圧力なるように真空計(不図示)を
見ながらメインバルブ(不図示)の開口を調整する。
【0199】圧力が安定したところで、周波数500M
HzのVHF電源(不図示)を所望の電力に設定して、
マッチングボックス3116を通じて放電空間3130
にVHF電力を導入し、グロー放電を生起させる。この
ようにして円筒状支持体3112によって取り囲まれた
放電空間3130において、導入された原料ガスは、放
電エネルギーにより励起されて解離し、円筒状支持体3
112上に所定の堆積膜が形成される。この時、層形成
の均一化を図るため支持体回転用モータ3120によっ
て、所望の回転速度で回転させる。
【0200】所望の膜厚の形成が行われた後、VHF電
力の供給を止め、流出バルブ2251〜2256を閉じ
て反応容器3111へのガスの流入を止め、堆積膜の形
成を終える。
【0201】同様の操作を複数回繰り返すことによっ
て、所望の多層構造の感光層が形成される。
【0202】それぞれの層を形成する際には必要なガス
以外の流出バルブは全て閉じられていることはいうまで
もなく、また、それぞれのガスが反応容器3111内、
流出バルブ2251〜2256から反応容器3111に
至るガス配管2116内に残留することを避けるため
に、流出バルブ2251〜2256を閉じ、補助バルブ
2260を開き、さらにメインバルブ(不図示)を全開
にして系内を一旦、高真空に排気する操作を必要に応じ
て行う。
【0203】上述のガス種およびバルブ操作は各々の層
の作製条件にしたがって変更が加えられることはいうま
でもない。
【0204】いずれの方法においても、堆積膜形成時の
円筒状支持体2112、3112の温度は、特に200
℃以上350℃以下、好ましくは230℃以上330℃
以下、より好ましくは250℃以上300℃以下が好ま
しい。
【0205】円筒状支持体の加熱方法は、真空仕様であ
る発熱体であればよく、より具体的にはシース状ヒータ
の巻き付けヒータ、板状ヒータ、セラミックヒータ等の
電気抵抗発熱体、ハロゲンランプ、赤外線ランプ等の熱
放射ランプ発熱体、液体、気体等を温媒とした熱交換手
段による発熱体等が挙げられる。加熱手段の表面材質
は、ステンレス、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属
類、セラミック、耐熱性高分子樹脂等を使用することが
できる。
【0206】それ以外にも、反応容器以外に加熱専用の
容器を設け、加熱した後、反応容器内に真空中で円筒状
支持体を搬送する等の方法が用いられる。
【0207】また、特にVHF−PCVD法において、
放電空間の圧力として、好ましくは1mTorr以上5
00mTorr以下、より好ましくは3mTorr以上
300mTorr以下、最も好ましくは5mTorr以
上100mTorr以下に設定することが望ましい。
【0208】VHF−PCVD法において放電空間31
30に設けられる電極の大きさおよび形状は、放電を乱
さないならばいずれのものでもよいが、実用上は直径1
mm以上10cm以下の円筒状が好ましい。この時、電極
の長さも円筒状支持体3112に電界が均一にかかる長
さであれば任意に設定できる。
【0209】電極の材質としては、表面が導電性となる
ものならばいずれのものでもよく、例えば、ステンレ
ス、Al、Cr、Mo、Au、In、Nb、Te、V、
Ti、Pt、Pb、Fe等の金属、これらの合金または
表面を導電処理したガラス、セラミック、プラスチック
等が通常使用される。
【0210】以上述べてきた内容を単独であるいは組み
合わせて実施することにより、優れた効果を引き出すこ
とが可能である。
【0211】図10にその一例を示す。1001は像担
持体(被帯電体)である感光ドラムであり、矢印A方向
に所定の周速度(プロセススピード)にて回転駆動され
るドラム型の電子写真感光体である。
【0212】感光体の表面層の抵抗値は、その電荷保持
能、帯電効率等の電気的特性を良好に有し、電圧により
表面層が損傷する、いわゆるピンホールリークを防止す
るために、1×1010〜5×1015Ω・cmなる抵抗を有
することが好ましい。より好ましくは1×1012〜1×
1014Ω・cmである。抵抗値の測定はHIOKI社(メ
ーカ)製のMΩテスターで0.25〜1kVの印加電圧
における測定にて行った。
【0213】1002は前述の帯電キャリヤを用いた接
触帯電部材であり、多極磁性体1002−2およびその
面上に形成した帯電キャリヤからなるブラシ層1002
−1とからなる。また、多極磁性体1002−2上にブ
ラシ層1002−1を構成した後の印加電圧がブラシ層
1002−1の各部に良好に印加されるように、例えば
銅テープやアルミニウムテープ(3M社製electr
icalテープ1181、同1170)等の透磁性、導
電性のテープを張る、あるいは上述のごとく透磁性の導
電層を形成する等してもよい。
【0214】ブラシ層1002−1は、前述のごとく磁
性フィライトや磁性マグ、磁性トナーのキャリヤ等の帯
電キャリヤで構成される。
【0215】帯電部材1002のブラシ層1002−1
の抵抗値は、良好な帯電効率を保持するため、一方では
ピンホール防止のためにHIOKI社(メーカ)製のM
Ωテスターで0.25〜1kVの印加電圧における測定
にて、1×103 〜1×1012Ω・cmなる抵抗を有する
ことが好ましい。より好ましくは1×104 〜1×10
8 Ω・cmである。
【0216】感光ドラム1001と接触帯電部材100
2の最近接間隙は、そのニップ制御のために50〜20
00μmの範囲にスペーサ(不図示)等で安定的に設定
されることが好ましく、より好ましくは100〜100
0μmである。その他に、ニップ調整用にブレード等の
機構を設けてもよい。
【0217】1003は帯電部材1002に対する電圧
印加電源であり、この電源1003により直流電圧Vdc
が帯電部材1002の帯電キャリヤからなるブラシ層1
002−1に印加されて、回転駆動されている感光ドラ
ム1001の外周面が均一に帯電される。
【0218】さらに、原稿画像の反射光1005が感光
ドラム1001上に照射されることで静電潜像が形成さ
れる。この潜像は、現像剤が塗布された現像スリーブ1
006によってトナー画像として顕画像化され、その
後、トナー画像は転写材1007上に転写部材1008
を介して転写される。転写残トナーは、クリーニングブ
レード1009によって感光ドラム1001表面から除
去される。一方、転写材1007は転写装置1010に
よって表面にトナー画像が定着された後装置本体外部に
排出される。また、画像形成中(コピー中)の紙間につ
いては、1020のブランク露光光源から感光ドラム1
001上に強露光を照射することで、その部分の電位を
除去し、紙間のトナーの消費を抑える。
【0219】以下、さらに具体的に数値を挙げて、本発
明にかかる画像形成装置について詳述する。ただし、本
発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。 (請求項1、2、5に対応する実施の形態)図2に示す
RF−PCVD法による画像形成装置用感光体の製造装
置を用い、直径108mmの鏡面加工を施したアルミニ
ウムシリダー上に、図14に示す条件で電荷注入阻止
層、光導電層、表面層からなる感光体を作製した。さら
に光導電層のSiH4 とH2 との混合比ならびに放電電
力を変えることによって、種々の感光体を作製した。
【0220】作製した感光体を画像形成装置(キヤノン
製NP6060をテスト用に改造)にセットして、帯電
能の温度依存性(温度特性)、メモリならびに画像欠陥
を評価した。
【0221】温度特性は、感光体の温度を室温から約4
5℃まで変えて帯電能を測定し、このときの温度1℃当
たりの帯電能の変化を測定して、2V/deg以下を合
格と判定した。
【0222】また、メモリ、画像流れについては、画像
を目視により判定し、1:非常に良好、2:良好、3:
実用上問題なし、4:実用上やや難ありの4段階にラン
ク分けした。
【0223】一方、円筒形のサンプルホルダーに設置し
たガラス基板(コーンニング社7059)ならびにSi
ウエハー上に、光導電層の作製条件で膜厚約1μmのa
−Si膜を堆積した。ガラス基板上の堆積膜にはAlの
櫛型電極を蒸着し、CPMにより指数関数裾の特性エネ
ルギー(Eu)と局在準位密度(D.O.S)を測定
し、Siウエハー上の堆積膜はFTIRにより含有水素
量を測定した。
【0224】このときのEuと温度特性との関係を図4
に、D.O.Sとメモリランクとの関係を図5に、D.
O.Sと画像流れランクとの関係を図6にそれぞれ示
す。いずれのサンプルも水素含有量は10〜30原子%
の間であった。
【0225】図4、図5ならびに図6から明らかなよう
に、Eu=50〜60meV、D.O.S=1×1014
〜1×1016cm-3の範囲にすることが良好な電子写真特
性を得るために必要であることがわかった。また、同様
に表面層のサンプルを作製し、櫛型電極を用いて抵抗値
の測定を行った。
【0226】つづいて、接触帯電部材を以下の条件で作
製した。
【0227】多極磁性体はプラスチックマグネットを前
述の要領でφ18mmのローラ状に構成した。その磁極
数はニップ幅内で複数存在するように構成することが好
ましい。本実施の形態では6〜18極の複数の磁極数を
設定し作製した。
【0228】ブラシ層は、5〜35μmの磁性酸化鉄等
のキャリヤと1〜5μmの小粒径マグ等の磁性粉を、所
定の比で混合したものを帯電キャリヤとして使用した。
この帯電キャリヤは一般にトナーに利用される周知のキ
ャリヤと同成分のものでもよい。また、ニップ幅は6〜
7mmとした。
【0229】作製した感光体と帯電部材を図10に示し
たような画像形成装置(キヤノン製NP6060をテス
ト用に改造)にセットして、帯電能力を評価した。結果
を図12に示す。帯電部材の抵抗値が、1×103 〜1
×1012Ω・cmなる抵抗を有するとき、良好な帯電が得
られた。より好ましくは、1×104 〜1×109 Ω・
cmのときに良好な帯電特性、および画像流れ等の環境特
性が得られた。
【0230】帯電部材抵抗が1×103 Ω・cm未満だっ
た場合は、異常放電、ピンホールが発生し感光体が破損
した。また、1×1012Ω・cm以上だった場合は帯電効
率低下、注入による帯電が殆ど生じなかった。
【0231】前述の感光体の中から下記aからfを用
い、前述の帯電部材の中から下記AからHを用いて、図
10に示すような画像形成装置(キヤノン製NP606
0をテスト用に改造)を用い、温度23℃、湿度60%
RHの環境で10万枚の耐刷試験を行い、前後の画質を
比較した。結果を図15に示す。
【0232】帯電部材への印加電圧条件は、600
dc。また、コピー中においては、接触帯電部材の磁極
と被帯電部材との距離が最小になるように固定し、紙間
においては、接触帯電部材に印加する電圧を切り、接触
帯電部材をプロセススピード250mm/sec で回転さ
せた。なお、磁気ブラシ、すなわち帯電部材は固定して
耐久試験を行った。
【0233】感光体の条件は、 a:Euは47meV、D.O.Sは9×1015cm-3 b:Euは50meV、D.O.Sは2×1014cm-3 c:Euは52meV、D.O.Sは2×1015cm-3 d:Euは55meV、D.O.Sは6×1014cm-3 e:Euは58meV、D.O.Sは8×1015cm-3 f:Euは64meV、D.O.Sは1×1016cm-3 本発明の接触帯電部材の多極磁性体、ブラシ層の条件
は、 A:7×102 Ω・cm 18局構造 B:6×107 Ω・cm 18局構造 C:5×1010Ω・cm 18局構造 D:3×1013Ω・cm 18局構造 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− E:5×1010Ω・cm 10局構造 F:5×1010Ω・cm 8局構造 G:5×1010Ω・cm 6局構造 H:5×1010Ω・cm 3局構造 以上の結果より、磁極間隔はニップ幅以内となると耐久
特性が優れていることが判明した。
【0234】さらに、サブバンドギャップ光吸収スペク
トルから得られる指数関数裾の特性エネルギが50〜6
0meV、かつ局在状態密度が1×1014〜1×1016
cm-3であること、ブラシ層が、1×103 〜1×1012
Ω・cmなる抵抗を有することが好適条件であることが判
明した。600Vdc印加で帯電直後でTRek社(メー
カー)製表面電位計にて測定したところ、暗状態電位が
550〜600Vであった。 〈実施の形態2〉次に、請求項1、2、3、4に対応す
る実施の形態2を示す。
【0235】図2に示す製造装置を用い、図16に示す
作製条件で画像形成装置用感光体を作製した。このとき
の光導電層のEuとD.O.Sは、それぞれ55me
V、2×1015cm-3であった。
【0236】これに、磁極を12極有する構成にした磁
性体と、実施の形態1同様キャリヤと磁性粉からなるブ
ラシ層を有する磁極ブラシを帯電部材Iとして作製し
た。抵抗は5×108 Ω・cmであった。帯電部材への印
加電圧条件は、600Vdc。プロセススピードは250
mm/sec で、帯電部材を感光体との当接面で周速比が
150%となるように同方向に回転させた(当接面では
各々同方向に移動している:図1(b)の矢印方向)。
実施の形態1と同様の評価をしたところ、良好な画像が
得られた。
【0237】帯電部材をコピー中にその磁極が被帯電部
材に最も近づくように向けて停止させることにより、こ
の帯電部材が回転する場合における磁極間のブラシ密度
の小さい部分による帯電ムラが生じず、画像の横方向の
濃度ムラが生じなかった。 〈実施の形態3〉次に、請求項1、2、3に対応する実
施の形態3を示す。
【0238】多極磁性体の磁極を図13(a)に示した
ような構成にし、この磁極に沿う形で高さ10〜100
μmの凸部を設けた。ブラシ層は実施の形態2と同様の
ものを用いた。この帯電部材を電圧印加中は被帯電部材
に最も近づくように向けて固定した。また、紙間に相当
する部分では、電圧印加を切り、帯電部材を所定の速度
で、感光体と逆方向に回転させる(感光体との当接面で
は各々同方向に移動する:図1(b)の矢印方向)よう
にした。ブラシ層の抵抗は3×108 Ω・cmであった。
【0239】帯電部材への印加電圧条件は、600Vdc
とした。また、プロセススピードは200mm/sec で
行った。
【0240】これに、実施の形態2と同様の感光体を用
い、実施の形態1と同様の評価をしたところ、耐久後で
は実施の形態1よりもさらに良好な画像が得られた。
【0241】これは、以下の作用によるものと考えられ
る。
【0242】帯電キャリヤの減少の大きな要因として、
感光体による電界によって磁極が弱い部分の帯電キャリ
ヤがドラム面上に移動して帯電キャリヤの損失が生ずる
ということが挙げられる。しかし、図3のような構成に
することで、磁極部分は感光体に隣接し、また磁極がな
い部分は感光体から離れる、さらに電圧印加中において
は、帯電部材の磁極が被帯電部材の最も接近する方向に
向けて固定するため、磁極がない部分の帯電キャリヤが
感光体表面に移動することがなくなり、帯電キャリヤを
保持、抑制する効果が増加する。
【0243】本実施の形態の構成では、紙間において帯
電部材を回転させ磁極部に穂立ち状態の磁性粉等の帯電
キャリヤを長軸方向で均すことを行い、またその間は、
電圧印加を止めているので、磁極がない部分が感光体に
最も接近した場合でも、感光体が電界を有していないの
で感光体に帯電キャリヤが移動することがなく帯電キャ
リヤの減少を有効に防止できる。 〈実施の形態4〉外径80mm×長さ358mmのアル
ミニウムシリンダーを基体とし、これにアルコキシメチ
ル化ナイロンの5%メタノール溶液を浸漬法で塗布し
て、膜厚1μmの下引き層(中間層)を設けた。
【0244】次にチタニルフタロシアニン顔料を10部
(重量部、以下同様)、ポリビニルブチラール8部、お
よびシクロヘキサノン50部を直径1mmのガラスビー
ズ100部を用いたサンドミル装置で20時間混合分散
した。この分散液にメチルエチルケント70〜120
(適宜)部を加えて下引き層上に塗布し、100℃で5
分間乾燥して0.2μmの電荷発生層を形成させた。
【0245】次にこの電荷発生層の上に、図17に示す
構造式を有するスチリル化合物10と、ビスフェノール
Z型ポリカーボネート10部をモノクロルベンゼン65
部に溶解した。この溶液をディッピング法によって基体
上に塗布し、120℃で60分間の熱風乾燥させて、2
0μm厚の電荷輸送層を形成させた。
【0246】次にこの電荷輸送層の上に以下の方法で膜
厚1.0μmの表面層を設けた。
【0247】酸成分としてテレフタル酸を、またグリコ
ール成分としてエチレングリコールを用いて得られた高
融点ポリエチレンテレフタレート(A)[極限粘度0.
7dl/g、融点258℃(示差熱測定器を用いて10
℃/minの昇温速度で測定した。また、測定サンプル
は5mgで、測定しようとするポリエステル樹脂を28
0℃で溶融後、0℃の氷水で急冷して作製した)、ガラ
ス点移転温度70℃]100部とエポキシ樹脂(B)
[エポキシ当量160:芳香族エステルタイプ:商品
名:エピコート190P(油化シェルエポキシ社製)]
30部とをフェノールとテトラクロロエタン(1:1)
混合液100mlに溶解させた。さらに上述の溶液中に
電荷保持粒子として、SnO2 粉を60wt%混入し
た。次いで光重合開始剤としてトリフェニルスルフォニ
ウムヘキサフルオロアンチモネート(C)3部を添加し
て樹脂組成物溶液を調製した。
【0248】光の照射条件としては、2kW 高圧水銀
灯(30W/cm)を20cm離した位置から130℃で8
秒間照射して硬化させた。
【0249】このようにして作製した感光ドラムを、図
10に示したような画像形成装置において、前述の帯電
部材A〜Hを用いた。この条件下で、温度30℃、湿度
80%RHの環境において10万枚の耐刷試験を行い、
高湿画像流れ、およびまだらスジに着目し評価した。帯
電部材への印加電圧条件は、700Vdc。プロセススピ
ード200mm/sec で行った。帯電直後に測定した帯
電電位は650V以上であった。評価の結果を図18に
示す。 〈実施の形態5〉実施の形態4で用いた保護層の代わり
に、電荷輸送層で用いたものと同じバインダーとして、
アクリル樹脂中にSnO2 粉を60wt%混入し、層上
に膜厚1.0μmになるように塗布して感光体表面層と
し、実施の形態4と同様に耐久テストを行った。結果を
図18に示す。 〈比較例1〉実施の形態4で用いた感光体の保護層を用
いない以外には実施の形態5と同様の感光体を作製し、
実施の形態5と同様に耐久テストを行った。結果を図1
8に示す。
【0250】図18より、被帯電体が、高融点ポリエス
テル樹脂、および硬化樹脂を含み、SnO2 等の電荷保
持粒子を分散させた表面層、あるいはアクリル樹脂中に
SnO2 等の電荷保持粒子を分散させた表面層を有する
ことが好適条件であることが判明した。 〈実施の形態6〉図3に示すVHF−PCVD法による
画像形成装置用感光体の製造装置を用い、実施の形態1
と同様に直径108mmの鏡面加工を施したアルミニウ
ムシリンダー(支持体)上に、図19に示す条件で電荷
注入阻止層、光導電層、表面層からなる感光体を作製し
た。
【0251】さらに光導電層のSiH4 とH2 との混合
比、放電電力、支持体温度ならびに内圧を変えることに
より、種々の感光体を作製した。作製した感光体を画像
形成装置(キヤノン製NP6060をテスト用に改造)
にセットして、帯電能の温度依存性(温度特性)、ブラ
ンク露光メモリならびにゴーストメモリを評価した。温
度特性ならびにメモリの評価は実施の形態1と同様にし
た。さらにハーフトーン画像の濃度ムラ(ガサツキ)を
メモリと同様、4段階のランク分けを行って評価した。
【0252】一方、光導電層の作製条件で、円筒形のサ
ンプルホルダーに設置したガラス基板(コーニング社7
059)ならびにSiウエハー上に膜厚約1μmのa−
Si膜を堆積した。ガラス基板上の堆積膜にはAlの櫛
型電極を蒸着して、CPMにより指数関数裾の特性エネ
ルギー(Eu)と局在準位密度(D.O.S)を測定
し、Siウエハー上の堆積膜はFTIRにより含有水素
量ならびにSi−H2 結合とSi−H結合の吸収ピーク
強度比を測定した。Eu、D.O.Sと温度特性、メモ
リ、画像流れとの関係は実施の形態1と同様であり、良
好な電子写真特性のためにはEu=50〜60meV、
D.O.S=1×1014〜1×1016cm-3であることが
必要であることがわかった。さらに、図7に示すSi−
2 /Si−Hとガサツキとの関係から、Si−H2
Si−H=0.2〜0.5の範囲にすることが必要であ
ることがわかった。
【0253】この感光体の内、Eu、D.O.Sおよび
Si−H2 /Si−Hが、各々54meV、8×1014
cm-3、0.29の感光体について、帯電部材Iを用い、
実施の形態2と同様の評価を行ったところ、良好な結果
を得た。 〈実施の形態7〉図3に示す画像形成装置用感光体の製
造装置を用い、図20に示す作製条件で画像形成装置用
感光体を作製した。このときの光導電層のEu、D.
O.SおよびSi−H2 /Si−Hは、それぞれ53m
eV、5×1014cm-3、0.29であった。作製した画
像形成装置用感光体を帯電部材Iを用い、実施の形態6
と同様の評価をしたところ実施の形態6と同様に良好な
特性が得られた。 〈実施の形態8〉図3に示す画像形成装置用感光体の製
造装置を用い、図21に示す作製条件で画像形成装置用
感光体を作製した。このときの光導電層のEu、D.
O.SおよびSi−H2 /Si−Hは、それぞれ56m
eV、1.3×1015cm-3、0.38であった。作製し
た画像形成装置用感光体を帯電部材Iを用い、実施の形
態6と同様の評価をしたところ実施の形態6と同様に良
好電子写真特性が得られた。 〈実施の形態9〉図3に示す画像形成装置用感光体の製
造装置を用い、図22に示す作製条件で画像形成装置用
感光体を作製した。このときの光導電層のEu、D.
O.SおよびSi−H2 /Si−Hは、それぞれ59m
eV、3×1015cm-3、0.45であった。作製した画
像形成装置用感光体を帯電部材Iを用い、実施の形態4
と同様の評価をしたところ実施の形態4と同様に良好な
特性が得られた。
【0254】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は磁性粉体
(磁気ブラシ)を用いた接触帯電部材の多極磁性体の極
性を被帯電体の被帯電面(感光体表面)に最も接近させ
て使用することを主軸に、前述のごとき特定の構成とし
たことにより、極めて好適な画像安定化が達成された。
【0255】具体的には、第1に、帯電部材の多極磁性
体の磁極方向が感光体表面に最も接近する構成にした。
また磁極がニップ内に1個以上存在する構成にしたこ
と、また帯電部材を紙間においては回転させ、またその
間の電圧印加を止めることで、アナログ複写機のブラン
ク露光に相当した効果を出すとともに、母線方向での磁
性粉体(帯電キャリヤ)を均す結果を出す。電圧印加を
止めているので、帯電キャリヤの損失を抑えることがで
き、飛躍的に耐久性が向上した。また、同時に、アナロ
グ複写機で問題となるブランク露光メモリも当然解消さ
れる。よって、ブランク露光光源を複写機本体からなく
すことができる。また、これにより帯電キャリヤが現像
されてしまうこと、現像機中に混入し正規のトナー現像
が妨げられる等による画質の低下が防止され、メンテナ
ンスフリー化がさらに進んだ。
【0256】第2に、より効果的に帯電キャリヤ損失を
抑えるために長軸方向に磁極がある部分に凸を設けた機
構を設けることにより、帯電キャリヤの減少の大きな要
因である帯電部材への帯電キャリヤの移動を減少させ
た。
【0257】第3に、耐久性が向上した保護層に、さら
に温度特性や電気的特性を向上させた新規な被帯電体
(感光体)を組み合わせることにより、夜間通電無し、
省エネルギー、高画質保持のまま、高湿画像流れの除去
が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は実施の形態1における帯電部材、感光
ドラムの側面図。(b)は実施の形態1における帯電部
材、感光ドラムの正面図。
【図2】本発明の画像形成装置用感光体の光受容層を形
成するための装置の一例で、RF帯の高周波を用いたグ
ロー放電法による画像形成装置用感光体の製造装置の模
式的説明図。
【図3】本発明の画像形成装置用感光体の光受容層を形
成するための装置の一例で、VHF帯の高周波を用いた
グロー放電法による画像形成装置用感光体の製造装置の
模式的説明図。
【図4】感光体における光導電層のアーバックテイルの
特性エネルギ(Eu)と温度特性との関係を示す図。
【図5】感光体における光導電層の局在状態密度(D.
O.S)と光メモリとの関係を示す図。
【図6】感光体における光導電層の局在状態密度(D.
O.S)と画像流れとの関係を示す図。
【図7】感光体における光導電層のSi−H2 結合とS
i−H結合の吸収ピーク強度比とハーフトーン濃度ムラ
(ガサツキ)との関係を示す図。
【図8】従来の画像形成装置の要部の構成を示す図。
【図9】従来の他の画像形成装置の要部の構成を示す
図。
【図10】実施の形態1の画像形成装置の要部の構成を
示す図。
【図11】(a)〜(e)はそれぞれ感光体の構成を示
す部分断面図。
【図12】磁気ブラシの抵抗と帯電状態との関係を示す
図。
【図13】(a)は実施の形態3における帯電部材、感
光ドラムの側面図。(b)は実施の形態3における帯電
部材、感光ドラムの正面図。
【図14】実施の形態1における感光体の作製条件を示
す図。
【図15】実施の形態1の帯電部材の耐刷試験前後の画
質を評価した図。
【図16】実施の形態2における感光体の作製条件を示
す図。
【図17】実施の形態4における電荷輸送層を構成する
スチリル化合物の構造式を示す図。
【図18】実施の形態4、5の帯電部材の耐刷試験前後
の画質を評価した図。
【図19】実施の形態6における感光体の作製条件を示
す図。
【図20】実施の形態7における感光体の作製条件を示
す図。
【図21】実施の形態8における感光体の作製条件を示
す図。
【図22】実施の形態9における感光体の作製条件を示
す図。
【符号の説明】
100 接触帯電部材 101 磁性粉体(ブラシ層) 102 多極磁性体(マグネットローラ) 103 スペーサ 104 被帯電体(像担持体、感光体) 1001 被帯電体(像担持体、感光体) 1002 接触帯電部材 1002−1 磁性粉体(ブラシ層) 1002−2 多極磁性体(マグネットローラ) 1003 高圧電源 1100 感光体 1101 支持体 1102 感光層 1103 光導電層 1104 表面層 1105 電荷注入阻止層 1106 電荷発生層 1107 電荷輸送層

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒状の帯電部材を被帯電体の被帯電面
    に接触させるとともに、前記帯電部材に電圧を印加する
    ことで前記被帯電面を帯電させる帯電装置において、 前記帯電部材は、 周方向に複数の磁極を有する円筒状の多極磁性体と、 該多極磁性体表面と前記被帯電面とのギャップを規制す
    るスペーサと、 前記多極磁性体表面に担持されるとともに前記被帯電面
    に接触して該被帯電面との間に帯状のニップを構成する
    磁性粉体と、を有し、 前記多極磁性体の表面における、周方向に隣接する前記
    磁極間の距離を、前記ニップの周方向幅よりも小さく設
    定する、 ことを特徴とする帯電装置。
  2. 【請求項2】 前記多極磁性体を回転可能に配設すると
    ともに、該多極磁性体、磁性粉体を介して前記被帯電面
    を帯電するときは、前記多極磁性体を、該多極磁性体の
    任意の1の磁極と前記被帯電面とのギャップが最小とな
    る位置に停止させる、 ことを特徴とする請求項1記載の帯電装置。
  3. 【請求項3】 前記被帯電面の帯電不要領域が前記ニッ
    プを通過するときは、前記帯電部材に対する印加電圧を
    切るとともに、前記多極磁性体を回転させる、 ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の帯電装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし請求項3のいずれか記載
    の被帯電体において、 導電性支持体と、 シリコン原子を母体として水素原子とハロゲン原子との
    うちの少なくとも一方を含有する非単結晶材料を含む光
    導電層および電荷を保持する機能を有する表面層を有す
    る光受容層とを備え、 前記光導電層が10〜30原子%の水素を含有し、 少なくとも光の入射する部分において、サブバンドギャ
    ップ光吸収スペクトルから得られる指数関数裾の特性エ
    ネルギが50meV以上、60meV以下であり、局在
    状態密度が1×1014〜5×1016cm-3であり、 前記表面層の電気抵抗値が1×1010〜5×1015Ω・
    cmであることを特徴とする被帯電体。
  5. 【請求項5】 前記表面層が、電荷保持粒子を含む、 ことを特徴とする請求項4記載の被帯電体。
  6. 【請求項6】 請求項4または請求項5記載の被帯電体
    と、 請求項1ないし請求項3のいずれか記載の帯電装置と、 前記帯電装置によって帯電された前記被帯電体表面を露
    光して静電潜像を形成する潜像形成手段と、 前記静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形成す
    る現像手段と、 前記被帯電体表面のトナー画像を転写材に転写する転写
    手段とを、備える、 ことを特徴とする画像形成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6122467A (en) * 1998-05-14 2000-09-19 Canon Kabushiki Kaisha Image forming apparatus using an amorphous silicon photosensitive member having a thin cylinder

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