JPH11133641A

JPH11133641A - 電子写真感光体

Info

Publication number: JPH11133641A
Application number: JP31259897A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Hashizume; 淳一郎橋爪; Makoto Aoki; 誠青木; Shigenori Ueda; 重教植田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-10-29
Filing date: 1997-10-29
Publication date: 1999-05-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】どのような環境または電子写真装置本体の装置
構成であっても、トナーの融着の発生しない優れた電子
写真感光体を提供し、また、省エネルギーで地球環境に
優しい、消費電力の少ない電子写真装置に最適な電子写
真感光体を提供する。また、低融点トナーなどのいかな
るトナーを用いた電子写真装置においても、トナーの融
着が発生せず、常に良好な画像を維持出来る電子写真感
光体を提供する。【解決手段】電子写真感光体において、先端の半径０．
１μｍ以下である稜間角度１１５°の三角錐ダイヤモン
ドスタイラスを用いた場合のダイナミック硬度が、３０
０ｋｇｆ／ｍｍ²以上、１３００ｋｇｆ／ｍｍ²以下であ
る、水素を含有した非単結晶炭素膜で、その最表面を構
成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、最表面の層が水素
を含有した非単結晶炭素膜（以下「ａ−Ｃ：Ｈ」と記
す）からなる、電子写真プロセスに供せられる電子写真
感光体に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真感光体に用いる素子部材の技術
としては、セレン、硫化カドミニウム、酸化亜鉛、フタ
ロシアニン、アモルファスシリコン（以下「ａ−Ｓｉ」
と記す）等、各種の材料が提案されている。中でもａ−
Ｓｉに代表される珪素原子を主成分として含む非単結晶
質堆積膜、例えば水素及び／又はハロゲン（例えばフッ
素、塩素等）で補償されたａ−Ｓｉ等のアモルファス堆
積膜は高性能、高耐久、無公害な感光体として提案さ
れ、その幾つかは実用化されている。こうした堆積膜の
形成法として従来、スパッタリング法、熱により原料ガ
スを分解する方法（熱ＣＶＤ法）、光により原料ガスを
分解する方法（光ＣＶＤ法）、プラズマにより原料ガス
を分解する方法（プラズマＣＶＤ法）等、多数知られて
いる。中でもプラズマＣＶＤ法、即ち原料ガスを直流又
は高周波（ＲＦ，ＶＨＦ）、マイクロ波、などのグロー
放電等によって分解し、ガラス、石英、耐熱性合成樹脂
フィルム、ステンレス、アルミニュウム等の基体上に薄
膜状の堆積膜を形成する方法は、電子写真用ａ−Ｓｉ堆
積膜の形成方法等において現在、実用化が非常に進んで
おり、そのための装置も各種提案されている。

【０００３】例えば特開昭５７−１１５５５１号公報に
は、シリコン原子を主体とし、水素原子またはハロゲン
原子の少なくともいずれか一方を含むアモルファス材料
で構成されている光導電層の上にシリコン原子及び炭素
原子を母体とし、水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た光導電部材の
例が開示されている。また、特開昭６１−２１９９６１
号公報には、ａ−Ｓｉ系の感光層の上に形成された表面
保護層として、１０〜４０原子％の水素原子を含有する
ａ−Ｃ：Ｈで構成された電子写真感光体の例が開示され
ている。特開平６−３１７９２０号公報では２０ＭＨｚ
以上の周波数の高周波を用い、シリコン原子を母体とす
る非単結晶シリコン系材料からなる光導電層と、水素原
子含有量８〜４５原子％のａ−Ｃ：Ｈ表面保護層から構
成される電子写真感光体の製造方法が開示されている。
また、特開昭６０−１８６８４９号公報には、原料ガス
の分解源として、マイクロ波（例えば周波数２．４５Ｇ
Ｈｚ）を用いたマイクロ波プラズマＣＶＤ法による頂部
阻止層を持った電子写真デバイスの形成方法及び装置が
開示されている。これらの技術により、電気的、光学
的、光導電率的特性及び使用環境特性、耐久性が向上
し、更に、画像品位の向上も可能になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
電子写真装置は更に高速化、高寿命化してきている。こ
のような環境のもと、これまで充分な性能を発揮してき
た電子写真感光体といえども使用環境、電子写真装置本
体の構成如何によっては、例えば融着が発生する場合が
あった。融着とは、長期間の使用の間に電子写真感光体
表面にトナーが溶けて付着するもので、付着の程度によ
ってはベタ白画像やハーフトーン画像で融着跡が現れる
ため、実用上、支障を来すことになる。このように融着
が発生し、画像上に現れるとサービスマンが客先に出向
いてメンテナンスを行なわなければならず、コストがか
かる。また、電子写真装置本体から感光体を取り外して
メンテナンスを行なうため、その作業中に打痕傷を付
け、感光体を使用不能にしてしまう危険性もあった。

【０００５】更に近年、地球環境に優しいＯＡ機器の開
発が国や政府主導で推進される中、電子写真装置におい
ても従来にも増して、省エネルギー、省資源が叫ばれる
ようになった。電子写真装置における省エネルギー、省
資源は、各方面から努力が続けられているが、その中の
一つとして、トナーを紙に定着させる定着器の省電力化
の試みがある。従来、定着器には内部にヒーターが内蔵
されており、定着ローラーを１５０℃〜２００℃に常時
維持し、トナーを溶融させることによって紙に定着して
いる。定着器の消費電力を低くするためには、定着ロー
ラーの維持温度を下げれば低減出来る。この場合、トナ
ーの定着不良が発生するために、同時にトナーとしても
低い温度で溶融／定着する低融点トナーが使われる。こ
の場合、画質、定着性に関しては実用上何ら問題はな
い。しかし、このような低融点トナーを使用する場合、
電子写真装置を使用する環境、トナーに含まれる成分、
電子写真感光体の表面性、クリーナーの押し当て圧、プ
ロセススピード等の組み合わせによっては、先に述べた
融着が発生しやすくなる場合があった。

【０００６】更に、フルカラー電子写真装置において使
用されるカラートナーは元々低融点トナーを用いている
ため、従来より融着が発生し易い環境にあった。この融
着を防止する方法として、電子写真感光体の表面を研磨
し、膜表面と共に融着源を削り取ってしまうことで防止
する方法が考えられる。しかし、ａ−Ｓｉ系の硬度の高
い電子写真感光体においては表面が滑らかには削れずに
筋状のムラ削れが発生してしまい、この筋状のムラ削れ
が画像上に現れてしまうため、ａ−Ｓｉ系の電子写真感
光体では表面の削れが発生しない条件で使用することが
これまで常識であった。また、融着を防止する他の方法
として、トナー自体に研磨材として、シリカなどを添加
したり、成分を変えたり、分量を増したりする場合もあ
る。トナー自体に研磨材を含ませると、ドラム表面を擦
る能力が高まるため、溶けたトナーが付着しにくくな
る。しかし、このことは融着を防止する反面、副作用と
して、やはり感光体表面を擦る力が強まるため、感光体
表面を削ることなく、融着のみ改善する範囲でバランス
を取ることが難しかった。更に、融着を防ぐためにクリ
ーナーの押し当て圧を高め、トナーを全てスクレープク
リーニングし、表面に付着させないという方法が用いら
れることもある。しかし、融着を防止しながら感光体表
面を研磨しないためにはやはり微妙なバランスが必要で
あり、大量生産される電子写真装置全てにおいて安定し
て防止することは困難であった。

【０００７】そこで、本発明は、上記従来のものにおけ
る課題を解決し、高速化、長寿命化された近年の電子写
真装置において、どのような環境または電子写真装置本
体の装置構成であっても、トナーの融着の発生しない優
れた電子写真感光体を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、省エネルギーで地球環境に優しい、消費
電力の少ない電子写真装置に最適な電子写真感光体を提
供することを目的とする。また、本発明は、低融点トナ
ーなどのいかなるトナーを用いた電子写真装置において
も、トナーの融着が発生せず、常に良好な画像を維持出
来る電子写真感光体を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、フルカラー電子写真装置にも好適に用い
られ、融着等の問題を起こさない電子写真感光体を提供
することを目的とする。また、本発明は、いかなる環
境、電子写真感光体の表面性、クリーナーの押し当て
圧、プロセススピード、トナーに含まれる成分、等の組
み合わせによってもトナーの融着が発生せず、常に良好
な画像を維持できる電子写真感光体を提供することを目
的とする。さらに、本発明は、いかなるクリーニングシ
ステムまたはトナーに対しても、ムラ削れが発生せず、
常に高解像度で、均一な濃度で、良好な画像を維持出来
る電子写真感光体を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため電子写真感光体をつぎのように構成したこと
を特徴とするものである。すなわち、本発明の電子写真
感光体は、先端の半径０．１μｍ以下である稜間角度１
１５°の三角錐ダイヤモンドスタイラスを用いた場合の
ダイナミック硬度が、３００以上、１０００以下であ
る、水素を含有した非単結晶炭素膜で最表面が構成され
ていることを特徴としている。また、本発明の電子写真
感光体は、前記非単結晶炭素膜の含有水素量が１０％〜
６０％であることを特徴としている。また、本発明の電
子写真感光体は、前記非単結晶炭素膜の光学的バンドギ
ャップが１．２〜２．２ｅＶであることを特徴としてい
る。また、本発明の電子写真感光体は、前記非単結晶炭
素膜の屈折率が１．８〜２．８であることを特徴として
いる。また、本発明の電子写真感光体は、前記非単結晶
炭素膜の膜厚が５０Å〜１００００Åまたは１００Å〜
２０００Åであることを特徴としている。また、本発明
の電子写真感光体は、感光層がシリコンを主体とする非
単結晶質からなることを特徴としている。また、本発明
の電子写真感光体は、下部阻止層、感光層、上部阻止層
の３層構成で構成されていることを特徴としている。ま
た、本発明の電子写真感光体は、電荷輸送層、電荷発生
層、表面保護層の３層構成で構成されていることを特徴
としている。また、本発明の電子写真感光体は、前記非
単結晶炭素膜のダイナミック硬度が、４００ｋｇｆ／ｍ
ｍ²以上、１０００ｋｇｆ／ｍｍ²以下であることを特徴
としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の電子写真感光体は、上記
構成によりトナーの融着の発生しない優れた電子写真感
光体を実現したものであるが、それは本発明者らのつぎ
のような検討結果に基づくものである。本発明者らは、
これまで電子写真感光体の表面にトナーが溶融して付着
してしまう、いわゆる融着という現象に対して検討を行
ってきた。このトナーの融着は特に低融点トナーの場合
によく見られる現象である。低融点トナーは近年の省エ
ネルギーの要請で消費電力を低減するために定着器の温
度設定を下げた際にも定着不良を起こさないために多く
用いられる。これまでの検討経過の中で、融着を防止す
るにはクリーニングブレードの押し当て圧を高くした
り、トナーの外添材として含まれるシリカ成分を多くす
る等の、いわゆる研磨力をアップすることが効果が高い
ことを見いだしてきた。しかし、この研磨力アップは従
来、逆に電子写真感光体自身をも研磨してしまい、筋状
のムラ削れを引き起こし、このためハーフトーン画像や
ベタ黒画像を荒らし、画像品質を極端に低下させてしま
うという弊害を併発してしまっていた。

【００１０】このため、表面の特性として融着を起こし
にくい表面特性を持った材料の開発、或いはブレード圧
をアップしたり、トナーに外添材を添加して研磨力をア
ップし、例え感光体表面に削れが発生しても滑らかに削
れて筋状のムラ削れをおこさない電子写真感光体の最表
面を構成する材料を検討する必要があった。これまでの
検討では、かかる材料は、従来から用いられているアモ
ルファス炭化珪素膜やアモルファス炭化窒素膜、アモル
ファス酸化珪素膜等では見いだすことが出来なかった。
しかし、本発明者らは鋭意研究してきた結果、ａ−Ｃ：
Ｈという材料は、硬度も高く、材料自体に潤滑性があ
り、これらの問題に比較的適していることを見いだし
た。そしてさまざまな環境においてトナーの融着現象を
調べていったところ、同じａ−Ｃ：Ｈ膜であっても製造
条件によっては融着が発生してしまったり、或いはクリ
ーニングブレード圧等の関係で筋状のムラ削れが発生し
てしまったりする場合があることを見いだした。

【００１１】これらの現象を更に整理していった結果、
先端の半径０．１μｍ以下である稜間角度１１５°の三
角錐ダイヤモンドスタイラスを用いた場合のダイナミッ
ク硬度が３００ｋｇｆ／ｍｍ²以上、１０００ｋｇｆ／
ｍｍ²以下を満たすように成膜条件を設定したａ−Ｃ：
Ｈ膜の場合、トナーの融着が発生せず、かつ、筋状のム
ラ削れも発生しない、本発明の目的に最適な堆積膜が得
られることを発見した。この特定の条件を満たすａ−
Ｃ：Ｈ膜を更に詳細に検討したところ、適度な硬度を持
った堆積膜は電子写真装置で使用される際に、僅かでは
あるが、表面が研磨されていることが判明した。この僅
かな研磨作用によってトナーの付着を防止し、融着が発
生しなかったと想像している。また、この条件を満たす
ａ−Ｃ：Ｈの最大の特徴は、このような膜の摩耗がある
にも関わらず、筋削れやムラ削れが全く発生せず、長期
間に渡る使用においても表面は常に滑らかで画像ムラな
どを引き起こさないことである。これはこの特定の条件
下でのみ得られる特異的な潤滑作用が関係しているので
はないかと推測している。

【００１２】このような、特定の条件を決めたダイナミ
ック硬度試験によって電子写真感光体の特性がよく反映
される理由については、現在のところ本発明者らも明確
には理解出来ていないが、このような押し込み試験は、
単に堆積膜の硬さのみを測定しているのではなく、スタ
イラスの材質によって決まる堆積膜との摩擦係数、堆積
膜の弾性、堆積膜の微視的な表面形状などを含めて測定
している。このためスタイラスの材料や曲率を限定した
場合、ａ−Ｃ：Ｈ膜との接触部分の相互作用や摩擦や弾
性のメカニズムが電子写真装置内で発生するクリーニン
グブレードやトナーとの摩擦メカニズムをよく反映し、
その条件下である範囲内に入るように成膜条件をコント
ロールすることにより本発明の目的は達成されるのであ
ろうと考えている。

【００１３】本発明によるａ−Ｃ：Ｈ膜を最表面に持っ
た電子写真感光体は、一例としては通常のプラズマＣＶ
Ｄ法によって調製することが出来る。一般にプラズマＣ
ＶＤ法は装置依存性が大きいため、一律に本発明による
ところのａ−Ｃ：Ｈ膜が得られる成膜条件を規定するこ
とは出来ないが、一般的には、原料ガス種、キャリアガ
ス種、ガス混合方法、ガス導入方法、排気形態の調整、
圧力調整、電力調整、周波数調整、電力波形調整、直流
バイアス調整、基板温度調整、成膜時間の調整、などを
行なうことによって作成される堆積膜の特性は大きく変
わる。従って、本発明によるところの、特定の条件下で
のダイナミック硬度試験における押し込み硬さのコント
ロールも、これらのパラメーターを適宜調整することに
よって、いかなる成膜装置においても容易に条件設定す
ることが可能である。尚、前記計算式の値が３００ｋｇ
ｆ／ｍｍ²以下の場合には、耐久試験を行なっていくう
ちに筋状のムラ削れが発生し、実用上の耐久性に問題が
あった。また、１３００ｋｇｆ／ｍｍ²以上になるとム
ラ削れ等の弊害はなかったが、環境条件によってはトナ
ーの融着が発生する場合があった。このため、前記式の
値は３００ｋｇｆ／ｍｍ²〜１３００ｋｇｆ／ｍｍ²の範
囲内に、さらに好ましくは４００ｋｇｆ／ｍｍ²〜１０
００ｋｇｆ／ｍｍ²の範囲内に入れることが肝要であ
る。

【００１４】以下に、図面を用いて本発明の実施の形態
の一例について説明する。図１は本発明による電子写真
感光体の模式的な断面図であり、１０１は電子写真感光
体の最表面の層であり、本発明によるところのａ−Ｃ：
Ｈ膜で出来ている。１０２はシリコン原子を主体とする
光導電層、１０３は基体である。本発明によるところの
表面層１０１はａ−Ｃ：Ｈから成り、原料ガスとしては
炭化水素を用い、代表的にはプラズマＣＶＤ法により作
成される。ａ−Ｃ：Ｈ膜の膜中に含まれる水素原子の含
有量はＨ／（Ｃ＋Ｈ）で１０％〜６０％、更に好適には
２０％〜４０％が適している。水素量が１０％を切ると
光学的バンドギャップが狭くなり、感度の面で適さなく
なる。また、６０％を越えると硬度が低下し、削れが発
生し易くなる。光学的バンドギャップは一般には１．２
ｅＶ−２．２ｅＶ程度の値であれば好適に用いることが
出来、感度の点からは１．６ｅＶ以上とすることが更に
望ましい。屈折率は１．８〜２．８程度であれば好適に
用いられる。膜厚は５０Åから１００００Å、好ましく
は１００Åから２０００Åである。５０Åより薄くなる
と機械的強度に問題が出る。１００００Å以上になると
光感度の点で問題が発生する。いずれにしても、ダイナ
ミック硬度試験における値は３００〜１０００の範囲内
であることが硬度、潤滑性の点で肝要である。

【００１５】炭素供給用ガスとなり得る物質としては、
ＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₆、Ｃ₃Ｈ₈、Ｃ₄Ｈ₁₀等のガス状態の、また
はガス化し得る炭化水素が有効に使用されるものとして
挙げられ、更に層作成時の取り扱い易さ、炭素供給効率
の良さ等の点でＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₆が好ましいものとして挙
げられる。また、これらの炭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。また、本発明のａ−Ｃ：Ｈからなる
表面層には、必要に応じてハロゲン原子が含まれていて
も良い。ハロゲン原子供給用ガスとなり得る物質として
は、たとえばＦ₂、ＢｒＦ、ＣｌＦ、ＣｌＦ₃、Ｂｒ
Ｆ₃、ＢｒＦ₅、ＩＦ₃、ＩＦ₇等のハロゲン間化合物を挙
げることができる。更にＣＦ₄、ＣＨＦ₃、Ｃ₂Ｆ₆、Ｃｌ
Ｆ₃、ＣＨＣｌＦ₂、Ｆ₂、Ｃ₃Ｆ₈、Ｃ₄Ｆ₁₀等のフッ素含
有ガスが好適に用いられる。また、基板温度は室温から
３５０℃までに調整されるが、あまり基板温度が高過ぎ
るとバンドギャップが低下して透明度が低下するため低
めの温度設定が好ましい。高周波電力については、出来
るだけ高い方が炭化水素の分解が充分に進むため好まし
く、具体的には炭化水素の原料ガスに対して５Ｗ／ｃｃ
以上が好ましいが、あまり高くなると異常放電が発生し
てしまい、電子写真感光体の特性を劣化させるので、異
常放電が発生しない程度の電力に抑える必要がある。放
電空間の圧力については通常のＲＦ（代表的には１３．
５６ＭＨｚ）電力を用いる場合には０．１Ｔｏｒｒ〜１
０Ｔｏｒｒ、ＶＨＦ帯（代表的には５０〜４５０ＭＨ
ｚ）を用いる場合には０．１ｍＴｏｒｒ〜１００ｍＴｏ
ｒｒ程度に保たれる。

【００１６】本発明による光導電層１０２の作成方法は
シリコン原子を主体とした非単結晶質の膜であれば元よ
り、有機感光体、Ｓｅ感光体、ＣｄＳ感光体等何でも好
適に用いられる。シリコン原子を主体とした非単結晶質
の光導電層の作成条件としてはいかなる周波数の高周波
電力、或いはマイクロ波によるグロー放電プラズマでも
好適に使用出来、このグロー放電プラズマによりシリコ
ン原子を含んだ原料ガスを分解して作成する。この模式
図においては光導電層は機能分離されていない単一の層
により出来ており、少なくともシリコン原子を含む非晶
質材料で構成され光導電性を示すものである。また、図
２に示したように、表面層が、本発明によるところのａ
−Ｃ：Ｈ膜１層のみではなく、必要に応じてアモルファ
ス炭化シリコン、アモルファスチッ化シリコン、アモル
ファス酸化シリコンなどの第１の表面層２０４を設け、
その上に本発明によるところのａ−Ｃ：Ｈ膜２０１を積
層してもよい。本発明の効果は最表面の層が、ダイナミ
ック硬度３００ｋｇｆ／ｍｍ²〜１３００ｋｇｆ／ｍｍ²
の範囲内であるａ−Ｃ：Ｈ膜で構成されていれば得るこ
とができる。また、図３に示したように光導電層２０２
が少なくともシリコン原子を含む非晶質材料で構成され
光導電性を示す層３０４と、基体３０３からのキャリア
の注入を阻止する、下部阻止層３０５との２層に分かれ
ているものであってもよい。更に図４のように光導電層
４０２が少なくともシリコン原子と炭素原子を含む非晶
質材料で構成された電荷輸送層４０５と少なくともシリ
コン原子を含む非晶質材料で構成された電荷発生層４０
４が順次積層された構成の機能分離型としたものであっ
てもよい。この電子写真感光体に光照射すると主として
電荷発生層４０４で生成されたキャリアーが電荷輸送層
４０５を通って導電性基体４０３に至る。光導電層の膜
厚に関しては１μｍ〜５０μｍまで、複写機本体が要求
する帯電能、感度に応じて適宜設定されるが、通常は帯
電能、感度の点から１０μｍ以上、工業的生産性の観点
からは５０μｍ以下が望ましい。

【００１７】図５は、本発明の電子写真感光体を作成す
るために供される、１３．５６ＭＨｚの高周波電源を用
いたプラズマＣＶＤ法による堆積装置の一例を模式的に
示した図である。この装置は大別すると、堆積装置、反
応容器内を減圧する為の排気装置（図示せず）から構成
されている。反応容器５０１内にはアースに接続された
導電性受け台５０７の上に円筒状被成膜基体５０２が設
置され、更に円筒状被成膜基体の加熱用ヒーター５０
３、原料ガス導入管５０５が設置されている。又、カソ
ード電極５０６は導電性材料からなり、絶縁材料５１３
によって絶縁されている。カソード電極は高周波マッチ
ングボックス５１１を介して１３．５６ＭＨｚの高周波
電源５１２が接続されている。不図示の原料ガス供給装
置の各構成ガスのボンベはバルブ５０９を介して反応容
器５０１内のガス導入管５０５に接続されている。

【００１８】以下、図５の装置を用いた、電子写真感光
体の形成方法の一例について説明する。例えば表面を旋
盤を用いて鏡面加工を施した基体５０２を補助基体５０
７に取りつけ、反応容器５０１内の基体加熱用ヒーター
５０３を包含するように取りつける。次に、原料ガス導
入バルブ５０９を閉とし、排気口５１５を介して排気装
置５０８により反応容器５０１を一旦排気した後、原料
ガス導入バルブ５０９を開として加熱用の不活性ガス、
一例としてアルゴンをガス供給配管５０５より反応容器
５０１に導入し、反応容器５０１内が所望の圧力になる
ように排気装置５０８の排気速度及び加熱用ガスの流量
を調整する。その後、不図示の温度コントローラーを作
動させて基体５０２を基体加熱用ヒーター５０３により
加熱し、円筒状被成膜基体５０２の温度を２０℃〜５０
０℃の所定の温度に制御する。基体５０２が所望の温度
に加熱されたところで原料ガス導入バルブ５０９を閉
じ、反応容器５０１内へのガス流入を止める。

【００１９】次に、ガス供給装置内の排気を兼ねて、流
入バルブ５０９を開き、メインバルブ５０４を開いて反
応容器５０１及びガス供給配管５０５を排気する。次に
真空計５１０の読みが５×１０^-6Ｔｏｒｒになった時点
で流入バルブ５０９を閉じる。堆積膜の形成は原料ガス
導入バルブ５０９を開し、原料ガス導入口５０５から所
定の原料ガス、例えばシランガス、ジシランガス、メタ
ンガス、エタンガスなどの材料ガスを、またジボランガ
ス、ホスフィンガスなどのドーピングガスを不図示のミ
キシングパネルにより混合した後に反応容器５０１内に
導入する。次に、不図示のマスフローコントローラーに
よって、各原料ガスが所定の流量になる様に調整する。
その際、反応容器５０１内が１Ｔｏｒｒ以下の所定の圧
力になる様に、真空計５１０を見ながらメインバルブ５
０４の開口を調整する。次に数ｍＴｏｒｒから数Ｔｏｒ
ｒの圧力に維持するよう真空計５１０を見ながらメイン
バルブ５０４の開口を調整する。

【００２０】以上の手順によって成膜準備を完了した
後、円筒状被成膜基体５０２上に光導電層の形成を行な
う。内圧が安定したのを確認後、高周波電源５１２を所
望の電力に設定して高周波電力をマッチングボックス５
１１を通じてカソード電極５０６に供給し高周波グロー
放電を生起させる。このとき整合回路５０９を調整し、
反射波が最小となるように調整する。高周波の入射電力
から反射電力を差し引いた値を所望の値に調整する。こ
の放電エネルギーによって反応容器５０１内に導入させ
た各原料ガスが分解され、円筒状被成膜基体５０２上に
所定の堆積膜が形成される。所望の膜厚の形成が行われ
た後、高周波電力の供給を止め、反応容器５０１への各
原料ガスの流入を止めて堆積室内を一旦高真空に引き上
げた後に層の形成を終える。上記のような操作を繰り返
し行うことによって、下部阻止層、光導電層は形成され
る。

【００２１】次に、本発明のａ−Ｃ：Ｈからなる表面層
を形成する。一旦、反応容器５０１内を高真空に引きあ
げた後、原料ガス導入口５０５から所定の原料ガス、例
えばＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₆、Ｃ₃Ｈ₈、Ｃ₄Ｈ₁₀などの炭化水素ガ
ス、必要に応じて水素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガ
スなどの材料ガスを不図示のミキシングパネルにより混
合した後に反応容器５０１内に導入する。次に、不図示
のマスフローコントローラーによって、各原料ガスが所
定の流量になる様に調整する。その際、反応容器５０１
内が１Ｔｏｒｒ以下の所定の圧力になる様に、真空計５
１０を見ながらメインバルブ５０４の開口を調整する。
内圧が安定したのを確認後、高周波電源５１２を所望の
電力に設定し、電力をカソード電極５０６に供給し、高
周波グロー放電を生起させる。このとき整合回路５０９
を調整し、反射波が最小となるように調整する。高周波
の入射電力から反射電力を差し引いた値を所望の値に調
整する。この放電エネルギーによって反応容器５０１内
に導入させた各原料ガスが分解され、光導電層上に所定
のａ−Ｃ：Ｈ堆積膜が形成される。所望の膜厚の形成が
行われた後、高周波電力の供給を止め、反応容器５０１
への各原料ガスの流入を止めて堆積室内を一旦高真空に
引き上げた後に層の形成を終える。このとき、ａ−Ｃ：
Ｈ膜が、先端の半径０．１μｍ以下である稜間角度１１
５°の三角錐ダイヤモンドスタイラスを用いたダイナミ
ック硬度の値が３００ｋｇｆ／ｍｍ²以上、１３００ｋ
ｇｆ／ｍｍ²以下を満たすようにａ−Ｃ：Ｈ膜を形成す
ることが肝要である。膜形成を行っている間は円筒状被
成膜基体５０２を駆動装置（不図示）によって所定の速
度で回転させても良い。

【００２２】図６は、前記図５とは別形態のプラズマＣ
ＶＤ法による電子写真感光体の形成装置（量産型）の一
例の模式図であり、高周波電源として５０〜４５０ＭＨ
ｚのＶＨＦ帯の電源を用いる。図６において６０１は反
応容器であり、真空気密化構造を成している。又、６１
５は一端が反応容器６０１内に開口し、他端が排気装置
（図示せず）に連通している排気管である。６１６は円
筒状被成膜基体６０２によって囲まれた放電空間を示
す。高周波電源６１２は、高周波マッチングボックス６
１１を介してカソード電極６０６に電気的に接続されて
いる。円筒状被成膜基体６０２はホルダー６０７にセッ
トした状態で回転軸６０３に設置される。図６の装置を
用いた、電子写真感光体の形成方法の手順はカソードと
基体の配置が異なることと、常に基体が回転モーター６
１４によって駆動されていることを除いて、基本的に図
５の装置の方法と同様である。

【００２３】

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する
が、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。［実施例１］図５に記載のプラズマＣＶＤ装置を用いて
表１に示した条件により円筒状ＡＬ基体上に下部阻止
層、光導電層を順次積層した。成膜の手順は前述した方
法に従った。続いて表２に示した手順に従い、ａ−Ｃ：
Ｈからなる表面層Ａ〜Ｅを積層し、合計５本の電子写真
感光体を作成した。同時に同じ製造条件で鏡面研磨した
７０５９ガラス（コーニング社製）にも表面層Ａ〜Ｅを
堆積し、押し込み試験用サンプルを作成した。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】この様にして作製した電子写真感光体、及び表面層サン
プルは次の様に評価した。バンドギャップ、屈折率紫外〜近赤外分光器を用いてバンドギャップ、及び屈折
率を求めた。水素量赤外吸収スペクトルと膜厚から膜中水素量を求めた。ダイナミック硬度試験７０５９ガラス上に堆積した表面層サンプルの表面を、
先端の半径０．１μｍ以下である稜線の角度１１５°の
三角錐ダイヤモンドスタイラスに垂直に荷重を掛けた際
の荷重と押し込み深さの関係をＤＨ＝α×ｐ／ｄ²の式
に当てはめてダイナミック硬度ＤＨを計算した。ここで
α：３７．８、ｐ：荷重（ｇｆ）、ｄ：押し込み深さ
（μｍ）である。押し込み深さは下地の影響を防ぐため
に最表面のａ−Ｃ：Ｈ膜の膜厚の約１／５とした。融着の評価電子写真装置（キヤノン社製ＮＰ６０６０）のクリーニ
ングブレードの押し当て圧を１／２倍にし、かつ、ドラ
ムの表面温度を６０℃に設定することにより、融着が発
生し易い環境を作りだした。このように改造した加速試
験機に電子写真感光体を設置し、１０万枚の耐久を行な
った。耐久後のハーフトーン画像、及び電子写真感光体
表面を顕微鏡観察し、融着の有無を観察した。融着の評
価について、 ○ 感光体全面に渡って融着は全く観察されず、非常
に良好 △ 僅かに融着が観察されるが画像には出ないレベル
で支障なし × 画像に現れる融着が発生し、実用上問題有りを表わしている。ムラ削れの評価で耐久を行なった電子写真用電子写真感光体の表面層
の膜厚を耐久前後で反射式干渉計で測定した。また、ハ
ーフトン画像、及び電子写真感光体表面を目視観察し、
筋削れや表面層の摩耗が発生していないかを観察した。
ムラ削れの評価について、 ○ 感光体表面、画像共、ムラ削れや筋削れは観察さ
れず、非常に良好 △ 感光体表面に僅かにムラ削れが観察されるが画像
に出ない × 画像に現れる傷が入り、実用上問題有りを表わしている。帯電能電子写真感光体を実験用に改造した電子写真装置（キヤ
ノン製ＮＰ−６０６０）に設置し、暗状態で、帯電器に
＋６ｋＶの高電圧を印加しコロナ帯電を行なう。この時
の表面電位を表面電位計で測定し、評価した。感度電子写真感光体を、一定の暗部表面電位に帯電させる。
そして直ちにフィルターを用いて６００ｎｍ以上の波長
域の光を除いたハロゲンランプ光を照射し、電子写真感
光体の明部表面電位が所定の値（例えば５０Ｖ）になる
ように光量を調整する。このときに必要な光量をハロゲ
ンランプ光源の点灯電圧から換算する。この手順で電子
写真感光体の感度を測定し、評価する。残留電位電子写真感光体を、一定の暗部表面電位に帯電させる。
そして直ちに一定光量の比較的強い光（例えば２ｌｕｘ
・ｓｅｃ）を照射する。光源はキセノンランプを用い、
フィルターを用いて６００ｎｍ以上の波長域の光を除い
た光を照射した。この時表面電位計により電子写真感光
体の明部表面電位を測定し、残留電位を評価した。帯電
能、感度、残電の各評価項目について、 ○ 良好 △ 従来と同等レベル × 実用上問題有りを表わしている。

【００２６】（比較例１）図５に記載のプラズマＣＶＤ
装置を用いて表１に示した条件によりＡＬ基体上に下部
阻止層、光導電層を順次積層した。成膜の手順は前述し
た方法に従った。続いて表３に示した手順に従い、ａ−
Ｃ：Ｈからなる表面層Ｆ〜Ｈを積層し、合計３本の電子
写真感光体を作成した。同時に鏡面研磨した７０５９ガ
ラス（コーニング社製）にも表面層Ｆ〜Ｈを堆積し、押
し込み深さ試験用サンプルを作成した。

【００２７】

【表３】この様にして作製した電子写真感光体、及び表面層サン
プルは実施例１と同様に評価した。実施例１、比較例１
の結果をまとめて表４に示す。厳密に押し込み試験の条
件を決めた時の押し込み硬さが３００ｋｇｆ／ｍｍ²〜
１３００ｋｇｆ／ｍｍ²のときに融着、ムラ削れが発生
せず、非常に良好な結果が得られた。また、いずれの感
光体については、電子写真としての電気的特性は良好で
あり、本発明のａ−Ｃ：Ｈ膜を表面に設けても何ら弊害
は発生しないことが判明した。特に押し込み硬さが４０
０ｋｇｆ／ｍｍ²〜１０００ｋｇｆ／ｍｍ²のときに、帯
電能が良好であった。

【００２８】

【表４】［実施例２］図６に記載のプラズマＣＶＤ装置を用いて
表５に示した条件によりＡＬ基体上に電荷輸送層、電荷
発生層を順次積層した。成膜の手順は前述した方法に従
った。続いて表６に示した手順に従い、ａ−Ｃ：Ｈから
なる表面層Ａ〜Ｅを積層し、合計５本の電子写真感光体
を作成した。同時に鏡面研磨した７０５９ガラス（コー
ニング社製）にも表面層Ａ〜Ｅを堆積し、押し込み試験
用サンプルを作成した。この様にして作製した電子写真
感光体、及び表面層サンプルは実施例１と同様に評価し
た。

【００２９】

【表５】

【００３０】

【表６】（比較例２）図６に記載のプラズマＣＶＤ装置を用いて
表４に示した条件によりＡＬ基体上に電荷輸送層、電荷
発生層を順次積層した。成膜の手順は前述した方法に従
った。続いて表７に示した手順に従い、ａ−Ｃ：Ｈから
なる表面層Ｆ〜Ｈを積層し、合計３本の電子写真感光体
を作成した。同時に鏡面研磨した７０５９ガラス（コー
ニング社製）にも表面層Ｆ〜Ｈを堆積し、押し込み試験
用サンプルを作成した。この様にして作製した電子写真
感光体、及び表面層サンプルは実施例１と同様に評価し
た。

【００３１】

【表７】実施例２、比較例２の結果をまとめて表８に示す。感光
層の層構成が電荷輸送層、電荷発生層の機能分離型であ
っても何ら問題なく本発明の効果が得られることが判明
した。また、本発明のａ−Ｃ：Ｈ膜を成膜する際に、希
釈ガスとして、Ｈ₂、Ｈｅ、Ａｒなどを用いてもなんら
本発明の効果に悪影響はないことが判明した。

【００３２】

【表８】［実施例３］図５に記載のプラズマＣＶＤ装置を用いて
表９に示した条件によりＡＬ基体上に本発明の電子写真
感光体を作成した。成膜の手順は前述した方法に従っ
た。本実施例においては、最表面の表面層中にＣＦ₄ガ
スによりフッ素を含有させた。同時に同じ製造条件で鏡
面研磨した７０５９ガラス（コーニング社製）にも第２
の表面層を堆積し、ダイナミック硬度試験用サンプルを
作成した。

【００３３】

【表９】この様にして作製したダイナミック硬度試験用サンプル
の硬度は４３０ｋｇｆ／ｍｍ²であった。更に電子写真
感光体を実施例１と同様の複写機に設置し、１０万枚の
耐久を行なったところ、融着も発生せず、また、筋削れ
も発生せず、非常に良好な画像が長期に渡って安定に得
ることが出来た。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば先端の半径０．１μｍ以
下である稜間角度１１５°の三角錐ダイヤモンドスタイ
ラスを用いた場合のダイナミック硬度が３００ｋｇｆ／
ｍｍ²以上、１３００ｋｇｆ／ｍｍ²以下である、水素を
含有した非単結晶炭素膜で電子写真感光体の最表面を構
成することにより、環境、電子写真装置、低融点トナー
などのトナーの種類、電子写真感光体の表面性、クリー
ナーの押し当て圧、プロセススピード、トナーに含まれ
る成分、等のいかなる条件によってもトナーの融着が発
生せず、また、ムラ削れせず、常に高解像度で、均一な
濃度、良好な画像の維持が可能な電子写真感光体を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるところの電子写真感光体の模式的
断面図である。

【図２】本発明によるところの電子写真感光体の模式的
断面図である。

【図３】本発明によるところの電子写真感光体の模式的
断面図である。

【図４】本発明の電子写真感光体を形成するための堆積
装置の模式図である。

【図５】本発明の電子写真感光体を形成するための量産
型堆積装置の模式図である。

【図６】図５とは別形態の電子写真感光体を形成するた
めの量産型堆積装置の模式図である。

【符号の説明】

１０１、２０１、３０１：本発明のａ−Ｃ：Ｈ表面層１０２、２０２、３０２：シリコン原子を主体とする光
導電層１０３、２０３、３０３：導電性基体２０４：第１の表面層３０４：光導電層３０５：下部阻止層４０４：電荷発生層４０５：電荷輸送層５０１、６０１：反応容器５０２、６０２：基体５０３、６０３：基体加熱用ヒーター５０４：メインバルブ５０５、６０５：ガス導入管５０６、６０６：カソード電極５０７、６０７：補助基体５０８：排気系５０９、６０９：ガス供給バルブ５１０、６１０：真空計５１１、６１１：高周波マッチングボックス５１２、６１２：高周波電源５１３：絶縁材料６１４：基体回転モーター５１５、６１５：排気管５１６：リークバルブ６１６：放電空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｈ０１Ｌ 21/205

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端の半径０．１μｍ以下である稜間角度
１１５°の三角錐ダイヤモンドスタイラスを用いた場合
のダイナミック硬度が、３００ｋｇｆ／ｍｍ²以上、１
３００ｋｇｆ／ｍｍ²以下である、水素を含有した非単
結晶炭素膜で最表面が構成されていることを特徴とする
電子写真感光体。
【請求項２】前記非単結晶炭素膜は、含有水素量が１０
％〜６０％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。
【請求項３】前記非単結晶炭素膜は、光学的バンドギャ
ップが１．２〜２．２ｅＶであることを特徴とする請求
項１または請求項２に記載の電子写真感光体。
【請求項４】前記非単結晶炭素膜は、屈折率が１．８〜
２．８であることを特徴とする請求項１乃至３に記載の
電子写真感光体。
【請求項５】前記非単結晶炭素膜は、膜厚が５０Å〜１
００００Åまたは１００Å〜２０００Åであることを特
徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電
子写真感光体。
【請求項６】前記電子写真感光体は、感光層がシリコン
を主体とする非単結晶質からなることを特徴とする請求
項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電子写真感光
体。
【請求項７】前記電子写真感光体は、下部阻止層、感光
層、上部阻止層の３層構成で構成されていることを特徴
とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の電子
写真感光体。
【請求項８】前記電子写真感光体は、電荷輸送層、電荷
発生層、表面保護層の３層構成で構成されていることを
特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の
電子写真感光体。
【請求項９】前記非単結晶炭素膜のダイナミック硬度
が、４００ｋｇｆ／ｍｍ²以上、１０００ｋｇｆ／ｍｍ²
以下であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいず
れか１項に記載の電子写真感光体。