JPH11327258A

JPH11327258A - 電子写真装置

Info

Publication number: JPH11327258A
Application number: JP13390098A
Authority: JP
Inventors: Hironori Owaki; 弘憲大脇; Toshiyuki Ebara; 俊幸江原; Masaya Kawada; 将也河田; Yuji Nakayama; 雄二中山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1998-05-15
Publication date: 1999-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】感光体のコスト低減、と同時に、高精度温調
による画像濃度変動防止、流れ防止。【解決手段】導電性基体上に光導電層を有する光受容
層を備え、該層に非晶質珪素を含有し、該導電性基体の
肉厚が０．１ｍｍ以上２．５ｍｍ未満である円筒状感光
体と、該感光体を帯電させる帯電装置とを具備してお
り、該光導電層の膜厚が５μｍ以上２０μｍ未満であ
り、該帯電装置が帯電部材を該感光体の表面に接触させ
るとともに、該帯電部材に電圧を印加することで該感光
体を帯電させる。また、該感光体の内部に、継ぎ目のな
い正抵抗温度係数発熱体をヒーターとして用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非晶質珪素（以下
ａ−Ｓｉと称す）感光体を用いた電子写真装置に関する
ものであり、さらに詳しくは薄肉シリンダーによる低コ
スト感光体を用いた電子写真装置に関するものである。

【０００２】さらにヒーターを内蔵する場合、該感光体
の内周面全体にわたり密着させた正抵抗温度係数発熱体
（以下、ＰＴＣと称す）を用いることで、表面温度を忠
実に制御可能になり、高速昇温が可能となる電子写真装
置に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】像形成分野における電子写真用像形成部
材における光導電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）／（Ｉｄ）］が高く、
照射する電磁波（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）のスペクトル特
性にマッチングした吸収スペクトル特性を有すること、
光応答性が速く、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公害であること等の特性が要求
される。殊に、事務機としてオフィスで使用される電子
写真装置内に組み込まれる電子写真用像形成部材の場合
には、上記の使用時における無公害性は重要な点であ
る。

【０００４】このような観点に立脚して、水素（Ｈ）や
ハロゲン原子（Ｘ）等の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ァスシリコン（以後ａ−Ｓｉ
（Ｈ，Ｘ）と表記する）は、例えば独国公開第２７４６
９６７号公報、同第２８５５７１８号公報にも電子写真
用像形成部材への応用が記載されており、その優れた光
導電性、耐摩耗性、耐熱性及び大面積化が比較的容易で
あることから電子写真用像形成部材へ応用されている。

【０００５】一般に、ａ−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）を含有する光
導電材料を有する電子写真用の感光体ドラムを製造する
場合には、良好な光導電特性を得るために、ａ−Ｓｉ
（Ｈ，Ｘ）膜堆積装置内で、ドラム状金属基体を２００
℃〜３５０℃のＳｅ系の場合に比べて極めて高い温度に
加熱し続けるという条件でドラム状金属基体上にａ−Ｓ
ｉ（Ｈ，Ｘ）膜堆積を１〜１００μの膜厚に形成してい
る。この基体の高温加熱維持は電子写真特性に優れたａ
−Ｓｉ系感光ドラムを製造する上で必要であり、ａ−Ｓ
ｉ（Ｈ，Ｘ）膜の堆積速度を考慮すれば、この高温加熱
維持は、数時間から十数時間までに及ぶのが現状であ
る。

【０００６】電子写真用光導電部材は、その好ましい実
施態様例においては、電子写真用光導電部材の金属製の
支持体としてのドラム状、すなわち円筒状のＡｌもしく
はＡｌ合金等の金属基体（以下Ａｌ系基体という）と、
このドラム状Ａｌ系金属基体上に設けられ、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、ドラム状金属基体に接して障壁層、さらに
は該光導電層の表面に表面障壁層を有してもよい。

【０００７】図１１に本発明のａ−Ｓｉ感光体の概略図
を示す。（Ａ）は概観図であり、２１００は、肉厚を示
している。（Ｂ）は模式的断面図であり、図において、
アルミ等の導電性支持体２１０１には、該導電性支持体
２１０１からの電荷の注入を阻止するための、電荷注入
阻止層２１０２、光照射により電子と正孔を発生し、画
像情報を電位情報に変換するための光導電層２１０３が
順次積層されており、これらはいずれもアモルファスシ
リコンを母体とし、必要に応じて水素原子、ハロゲン原
子等のダングリングボンドの中和剤、III 族、Ｖ族等の
価電子制御剤、酸素原子、炭素原子、窒素原子等の修飾
物質等を含有させた材料により構成されている。前記光
導電層２１０３の図示上面には現像剤、転写紙、クリー
ニング装置等による摩擦等から光導電層を保護し、かつ
表面から光導電層への電荷注入防止するための表面保護
層２１０４が設けられており、該表面保護層２１０４
は、光導電層への優れた透光性をもち、機械的強度、上
部からの電荷注入防止等に優れたａ−ＳｉＣ：Ｈの材料
を用いている。

【０００８】ドラム状金属基体の基材として好ましく用
いられるのは、例えば、ＮｉＣｒ，ステンレス、Ａｌ，
Ｃｒ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ｐｄ
等の金属またはこれらの合金が挙げられ、殊に、Ａｌ及
びＡｌ系合金が好適に用いられる。

【０００９】ドラム状基体の基材としてアルミニウムま
たはアルミニウム系合金を使用するのが好ましいのは、
比較的簡易に真円性、表面平滑性等の精度のよいものが
得られ、製造時のａ−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）の堆積表面部の温
度制御が容易であり、かつ経済的であるからである。

【００１０】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、具体的にはフッ素、塩
素、臭素、ヨウ素が挙げられるが、特に塩素、とりわけ
フッ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
以外の成分としては、フェルミ準位や禁止帯幅等を調整
する成分として、ホウ素、ガリウム等の周期律表第III
族原子、（III 族原子という）、窒素、リン、ヒ素等の
周期律表第Ｖ族原子、（Ｖ族原子という）、酸素原子、
炭素原子、ゲルマニム原子等を単独もしくは適宜組み合
わせて含有させることができる。

【００１１】障壁層は、光導電層とドラム状金属基体と
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、該障壁層は目的に応じてIII 族原
子、Ｖ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（Ｈ，Ｘ）層もしくは多結晶−Ｓｉ層
で、一層あるいは多層に構成される。

【００１２】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、シリコン原子を母体とし、炭
素原子、窒素原子、酸素原子等を、好ましくは多量に含
有し、必要に応じて水素原子またはハロゲン原子を含有
する非晶質材料からなる層あるいは高抵抗有機物質から
なる層を設置してもよい。

【００１３】ａ−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）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、スパッタリング
法、あるいはイオンプレーティ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。

【００１４】次にグロー放電分解法によって作成される
電子写真用の光導電部材の製造方法の例について説明す
る。

【００１５】図１にグロー放電分解法による電子写真用
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とトッププレート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（Ｈ，Ｘ）堆積膜が形成されるドラム状金属基
体６はカソード電極５の中央部に設置され、アノード電
極も兼ねている。

【００１６】この製造装置を使用してａ−Ｓｉ（Ｈ，
Ｘ）堆積膜をドラム状金属基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１
０の読みが約５×１０^-6Ｔｏｒｒになった時点で原料ガ
ス流入バルブ７を開いて、マスフローコントローラ１１
内で所定の混合比に調整された、例えばＳｉＨ₄ ガス、
Ｓｉ₂ Ｈ₆ 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。そしてドラム状金属基体６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。

【００１７】また、層形成を行っている間は、層形成の
均一化を計るためにドラム状金属基体６をモーター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
金属基体６上に、ａ−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）堆積膜を形成する
ことができる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ドラム状金
属基体とａ−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）膜の熱膨張係数に差がある
ことと、ａ−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）膜の内部応力が大きいこと
とから、前記のようにドラム状金属基体を高温加熱維持
するａ−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）膜の堆積中だけでなく、堆積後
外気温度まで冷却する際にも、堆積したａ−Ｓｉ（Ｈ，
Ｘ）膜がドラム状金属基体から剥離することが認められ
ることが少なくなかった。さらに、電子写真用の感光ド
ラムとしての使用時に使用環境温度如何によってはドラ
ムが加熱されることによってもａ−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）膜が
剥がれる場合が少なくはなかった。本発明者らの多くの
実験によれば、ａ−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）膜の場合の膜剥がれ
は、ａ−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）膜の膜厚が厚くなればなるほど
生じ易く、また従来のＳｅ系電子写真用感光ドラムでは
膜剥がれが生じない程度のドラム状金属基体の熱変形
（殊に、光導電層の形成時に起こり易い）によっても、
ａ−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）系感光体ドラムの場合には前記熱膨
張係数の差とａ−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）膜の内部応力の大きさ
との理由から膜剥がれが生じる場合が少なくはなかっ
た。ａ−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）膜の内部応力については、ａ−
Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）膜の製造条件（原料ガスの種類、ガス流
量比、放電パワー、基体の加熱温度、製造装置の内部構
造等）によって、ある程度は緩和することはできるが、
生産性、量産性のことを考慮すると未だ不充分である。
そして、この膜剥がれは、電子写真用感光体ドラムとし
て使用した場合には、画像欠陥の原因となり致命的なも
のである。

【００１９】また、ａ−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）膜の製造時にお
けるドラム状金属基体の長時間にわたる高温加熱は、上
記の膜剥がれの原因となるばかりでなく、ドラム状金属
基体の熱変形をも生じさせ易く、この熱変形は、ａ−Ｓ
ｉ（Ｈ，Ｘ）堆積膜の製造時の放電の不均一を引き起こ
して、これによりａ−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）堆積膜の膜厚の均
一性が失われ、画像欠陥の原因となる。

【００２０】上記の諸点に鑑み、例えば、特公平６−１
４１８９号公報に記載されているように、ドラム状金属
基体がアルミニウムまたはアルミニウム系合金からな
り、２．５ｍｍ以上の厚さにすることで、画像欠陥を低
減する電子写真用光導電部材が開示されている。

【００２１】しかし、近年の熾烈な価格競争、特に中低
速機への展開を考慮すると、ランニングコストが安いだ
けでは不充分であり、イニシャルコストを何処まで下げ
られるかが争点になるため、該基体のコストを引き下
げ、該光導電部材のコストを大きく引き下げることが、
急務であった。

【００２２】光導電部材のコストに占める原材料費の割
合は大きく、ドラム状金属基体の肉厚を薄くすること
は、単純な原材料費低減だけでなく、薄肉であるが故の
低熱容量から、ａ−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）膜の製造時における
加熱時間短縮による省電力化及びタクト短縮、高温維持
電力の削減、そして冷却時間短縮によるタクト短縮、等
のコストダウンが見込まれるため、ドラム状金属基体の
薄肉化が急がれていた。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ａ−Ｓｉ
（Ｈ，Ｘ）に関し電子写真用像形成部材に使用される光
導電部材としての適用性とその応用性という観点から総
括的に鋭意研究検討を重ねた結果、光導電層の膜厚を５
μｍ以上２０μｍ未満とし、帯電装置を、円筒状の帯電
部材を感光体の表面に接触させるとともに、帯電部材に
電圧を印加することで感光体を帯電させる帯電装置とす
ることにより、膜剥がれ等の上記問題点を解決できるこ
とを見出し、それに基づいて、本発明に至ったものであ
る。

【００２４】本発明は、ａ−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）堆積膜の膜
剥がれによる白抜け等の画像欠陥が少なく、高品質は画
像を得ることができ、かつ低コストの光導電部材を用い
た電子写真装置を提供することを目的とする。

【００２５】本発明の他の目的は、電気的、光学的、光
導電的特性が常時安定し、繰り返し使用に際しても劣化
現象を起こさず、耐久性に優れた電子写真用光導電部材
を用いた電子写真装置を提供することにある。

【００２６】本発明における感光体は、導電性基体の厚
さが０．１ｍｍ以上２．５ｍｍ未満であり、光導電層の
膜厚が５μｍ以上２０μｍ未満のものである。すなわ
ち、光導電層を薄膜化することによって、ａ−Ｓｉ
（Ｈ，Ｘ）堆積膜の応力を充分小さく抑えることができ
るので、ａ−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）堆積膜の膜剥がれの程度を
実用範囲内においては問題がない程度以下に減少させ、
あるいは皆無にすることが可能である。

【００２７】しかしながら、特開平０８−０１５８８２
号公報に記載されているように、光導電層の膜厚を２０
μｍ未満にすると、帯電能や感度等の電子写真特性が実
用上不充分となるといった弊害があるため、光導電層の
薄膜化は困難であるとされてきた。そこで、本発明にお
いては、帯電装置を帯電部材を感光体の表面に接触させ
るとともに、帯電部材に電圧を印加することで感光体を
帯電させる帯電装置とすることにより、これまで一般的
によく使用されてきた膜厚が２０μｍ以上の感光体とほ
とんど同レベルの電位を得ることができ、実用上充分な
電子写真特性を得ることが可能となった。

【００２８】接触式の帯電装置は、例えば、特開平０９
−１２０１９３号公報等で開示されているように、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あり、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、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
られるといった特徴を備えている。そして、本発明にお
ける鋭意検討の結果、接触式帯電は、定電位式の帯電方
式であるため、帯電性の低い感光体に対しては極めて有
利に働くといった更なる特徴があることを見出し今回の
発明を完成するに至った。

【００２９】図１０（ａ），（ｂ）に接触式帯電装置の
一実施の形態の、帯電部材と被帯電体とを正面、側面か
ら見た概略図をそれぞれを示してある。これらの図にお
いて、１１００は接触帯電部材、１１０１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、１１０
２は接触帯電部材の多極磁性体、１１０３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、１１０４
は感光体等の被帯電体（像担持体）である。

【００３０】接触帯電部材の多極磁性体１１０２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１１０２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。

【００３１】感光体と多極磁性体１１０２の最近接間隙
は、磁気ブラシ層１１０１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１１０
３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５０〜２０００μｍ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。

【００３２】接触帯電部材１１００の磁気ブラシ層１１
０１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のものが用
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。

【００３３】上述のような接触式帯電装置において、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
に吸引されてしまうことがある。そして、耐刷枚数が増
加するにしたがい、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、耐久時に縦スジが発生し問題と
なる場合がある。

【００３４】この問題点に関しては、特開平０９−１２
０１９３号公報で開示されているように、多極磁性体１
１０２の表面における、周方向に隣接する磁極間の距離
を、ニップの周方向幅よりも小さく設定することによ
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ことができる。

【００３５】一方、コロナ帯電を用いた電子写真装置に
おいては、感光体の表面にオゾン生成物が付着し、特に
高湿時において画像ボケを生ずることが知られている。
有機感光体（ＯＰＣ）のように比較的表面の摩耗しやす
い感光体の場合は、表面に形成したオゾン生成物等が研
磨手段等によって摩耗除去されやすいが、あまり研磨効
果を高めると、感光体としての機能が低下し寿命を短く
してしまう。アモルファスシリコン感光体やＮＰ方式に
使用されるＣｄＳ感光体の表面絶縁層のような場合は、
非常に硬く、表面に形成されたオゾン酸化物等が摩耗除
去されにくいこと等がある。

【００３６】そこで、感光体内部、近傍にヒーターを配
置し感光体表面の温度を３５〜４５℃程度に加温するこ
とが行われている。この感光体加温は、様々の目的で行
われているが、主要目的としては、高湿時に発生する画
像ボケの防止及び除去である。これは、コロナ帯電器内
で発生したオゾンが感光体表面を化学的に変質させ、親
水基（−ＯＨ等）等が形成されるため吸湿しやすくな
り、これが表面電位の横流れといった電子写真として致
命的な現象を引き起こすため、これを加温し、水分を除
去する。また、オゾンにより生成したＮＯ_X 等の物質が
感光体表面に付着し、これが同様に吸湿するため、同様
に加温し水分を除去するといった目的が主である。

【００３７】加温手段としては、温風吹き付け等もある
が、感光体内面からの電熱ヒーター加熱が主流である。
従来、感光体の回転軸として感光体を支持するシャフト
内に棒状ヒーターを配置し、温調する方法がとられてい
たが、近年、特にａ−Ｓｉ感光体において、感光体表面
温度の温調精度を上げ、かつ感光体全面について温度ム
ラをなくすために、面状ヒーターを感光体内面に配置す
る方式が多くとられている。

【００３８】以下、具体的に従来の加温手段について説
明する。

【００３９】図６において、６０１Ａは装着前の感光体
用平板状ヒーター、６０１Ｂは装着後の感光体用平板状
ヒーターである。感光体用ヒーターとしては不図示の感
光体内面に密着しない棒状のタイプと本図のように感光
体内面に密着する面状のタイプが一般的であるが、温調
精度に関していえば後者の面状タイプの方が精度が高
い。

【００４０】一般に用いられている温度制御のブロック
図を図４、図５に示す。

【００４１】図４において、４０１は感光体用ヒータ
ー、４０２は電力供給用ＡＣ電源、４０３は温度フィー
ドバック用サーミスタ、４０４はサーミスタ４０３の抵
抗に応じてヒーターへの電力供給をｏｎ−ｏｆｆもしく
は数段回で切り換えるための制御回路である。図中の波
線は電子写真装置本体と感光体ユニットの境界を示すも
のであり、通常スリップリング等で接触している。サー
ミスタ４０３は高温になると低抵抗になるといった特性
を有するため、温度を制御回路にフィードバックして温
度制御を行うものである。

【００４２】図５において、５０１は感光体用ヒータ
ー、５０２は電力供給用ＡＣ電源、５０３は温度制御用
サーモスイッチである。図中の波線は電子写真装置本体
と感光体ユニットの境界を示すものであり、通常スリッ
プリング等で接触している。サーモスイッチ５０３は高
温になるとｏｆｆするように接続してあり温度制御を行
うものである。サーモスイッチがｏｆｆする温度は、サ
ーモスイッチ固有の特性である。

【００４３】構成上、図４のようなサーミスタ制御のほ
うが温調精度はよい。特にａ−Ｓｉ感光体の場合は、暗
部電位（３００〜５００Ｖ）で１〜６［Ｖ／℃］、明部
電位（５０〜２００Ｖ）で１〜３［Ｖ／℃］の電位の温
度依存性があるため、加温温度のコントロールは±１℃
程度の精度を求められており、こちらを用いる場合が多
い。

【００４４】感光体単独あるいは電子写真装置の中にあ
っても感光体が静止しているような静的状態においては
この精度を実現しているが、動的状態、すなわち、実際
に電子写真装置の中で使用するような通紙を伴う状態に
おいては、感光体の温度は、室温とコピーモードに大き
く左右される。つまり、通紙する際感光体から紙にもっ
ていかれる熱量は紙の温度に影響するが、紙の温度は室
温及びコピーモード（つまりこれからコピーされる紙が
電子写真装置の外部から新たに供給される紙か、両面コ
ピー・多重コピー等のように定着器を通った後の紙か）
に影響される。また、感光体から紙にもっていかれる熱
量は、紙と感光体が接する頻度にも影響されるため、コ
ピーモード（片面・両面、設定枚数、紙サイズ［大きさ
・厚さ］等）の影響は大である。したがって、動的状態
において、感光体の温度を一定に制御するには、温度平
衡状態になるよりはるかに高い電力をヒーターに供給
し、応答性を向上させることが必要になる。

【００４５】しかし、電力供給を高くする場合、従来の
方式では、次の２つの理由により温度ムラを生じてしま
う。

【００４６】１つ目は、形状の問題であり、平面状ヒー
ターを丸めて円筒状感光体の内側から密着させる方式で
は、ヒーターの継ぎ目に当たる部分は温度応答性が悪
く、ヒーター部分と温度差を生じてしまうため、実開平
４−１０９７７６号公報では、継ぎ目のないヒーターを
開示しいる。

【００４７】２つ目は、制御方式の問題であり、サーミ
スタを用いた回路により、スイッチングする制御方式で
は、温度検出位置、制御回路により様々であるが、一般
的に電力を大きくすると、オーバーシュート、温調リッ
プルが増大する傾向にあり、軽減するには制御回路が高
価になり、コスト的に見合わないものになってしまうた
め、温度ムラはある程度割り切らざるを得なかった。

【００４８】そこで、ヒーターの抵抗自体に温度依存性
をもつＰＴＣを用いること、それは高温になると高抵抗
になる抵抗体自体の特性を生かし、抵抗体の温度を一定
に制御できるものであるため、温度制御回路は不要であ
り、原理的にオーバーシュート、リップルは発生しな
い。

【００４９】ＰＴＣヒーターとは、電極間のＰＴＣ抵抗
体のＰＴＣ特性により、適宜な温度に自己制御されてい
るもので、例えば、発熱体層及び電極がフィルム状の絶
縁体層に対し、熱接着性樹脂を介し、ラミネート装置あ
るいは加熱加圧接着することにより一体にした面状発熱
体が知られている。構成としては特公昭５７−４３９９
５号公報や特公昭５５−４０１６１号公報に示されてい
るような一対の電極により構成されているものをはじ
め、高温度、高電力等、ニーズに合わせた様々の構成の
ものがあるが、基本的な構成は同じである。

【００５０】したがって、前述したような大きい電力を
用いて制御しなければならない電子写真装置において、
継ぎ目のない構成でＰＴＣヒーターを用いることは、極
めて有効な手段といえる。

【００５１】以上のように、光導電層の膜厚が５μｍ以
上２０μｍ以下のものを使用することにより、ａ−Ｓｉ
（Ｈ，Ｘ）堆積膜の応力を充分小さく抑えることができ
るので、ａ−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）堆積膜の膜剥がれの程度を
実用範囲内においては問題がない程度以下に減少させ、
あるいは皆無にすることが可能であリ、ドラム状金属基
体の厚さを０．１ｍｍ以上２．５ｍｍ未満にすることが
でき製造コストを大幅に削減することができる。このと
き、帯電装置を、帯電部材を感光体の表面に接触させる
とともに、帯電部材に電圧を印加することで感光体を帯
電させる帯電装置にすることにより、これまで一般的に
よく使用されてきた膜厚が２０μｍ以上の感光体とほと
んど同レベルの電位を得ることができ、実用上充分な電
子写真特性を得ることが可能となり、光導電層の薄膜化
による弊害を実用範囲内において問題ない、あるいは皆
無にすることが可能となった。

【００５２】さらに、０．１ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の
厚さを有するドラム状金属基体において、ヒータ−を用
いる場合にはヒーターと感光体表面の温度勾配が少ない
ため、継ぎ目のない構成のＰＴＣヒーターを用いること
により、温度平衡状態になるよりはるかに高い大電力の
投入が可能になるため、応答性が向上し、高速昇温を可
能にしつつ、通紙を伴うような動的状態においてもオー
バーシュート、温調リップルのない温度制御が可能にな
る。

【００５３】

【発明の実施の形態及び実施例】本発明をさらに以下の
実施例により説明するが、本発明はこれらにより何ら制
限されるものではない。

【００５４】実施例１図１に示した電子写真用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したがい、０．５ｍｍ
〜５．０ｍｍの範囲で肉厚が異なるアルミニウム製の導
電性基体上に、下記の条件で光導電層の膜厚が３μｍ，
５μｍ，１５μｍ，２０μｍ，３５μｍ，５０μｍとな
るようにａ−Ｓｉ：Ｈ堆積膜を形成し、感光ドラムを作
製した。

【００５５】ドラム状基体温度：２５０［℃］堆積膜形成時の堆積室内内圧：０．０３［Ｔｏｒｒ］放電周波数：１３．５６［ＭＨｚ］堆積膜形成速度：２０［オングストローム／ｓｅｃ］放電電力：０．１８［Ｗ／ｃｍ² ］こうして得られた電子写真感光体ドラムの膜剥がれの状
態を観察した後、実験用に改造した実験用複写装置にこ
れら感光体ドラムを設置して画出しを行い、膜剥がれ、
及び、カブリの影響を表すため、画像評価を実施した。
このとき、帯電器には、図１０に示すような接触式に帯
電装置を用いた。その結果を表１及び表２に示す。

【００５６】

【表１】

【００５７】

【表２】膜剥がれの評価結果に関しては、表１から明らかなよう
に、導電性基体の肉厚を０．１ｍｍから２．５ｍｍにし
た場合、光導電層の膜厚を２０μｍより薄くすること
で、膜剥がれの影響も実用上問題とならない良好な画像
が得られることが判明した。しかしながら、導電性基体
の肉厚が、０．０５ｍｍになると、強度不足のため、成
膜時あるいは測定時に剥がれが生じてしまい、光導電層
の膜厚が５μｍまでしか測定不能であった。

【００５８】カブリの評価結果に関しては、表２から明
らかなように、導電性基体肉厚の依存性はほとんどな
く、光導電層の膜厚に依存性が認められ、膜厚３μｍの
感光体では、充分なコントラスト電位を確保することが
できなかったため、カブリがひどく、良好な画像を得る
には至らなかった。

【００５９】また、真円度に関する評価結果に関して
は、肉厚が１．５ｍｍと２．０ｍｍの導電性基体で光導
電層の膜厚が２０μｍ以上となる感光体に関しては、一
番へこんでいる箇所と一番突出している箇所の差が１０
０μｍ近くあったのに対して、光導電層の膜厚が５μ
ｍ，１５μｍの感光体ドラムではその差は３０μｍ以下
でった。肉厚が２．５ｍｍ及び３．０ｍｍの導電性基体
で光導電層の膜厚が２０μｍ以上となる感光体ではその
差は３０μｍ程度、光導電層の膜厚が５μｍ，１５μｍ
の感光体ドラムでは１０〜２０μｍ程度であり、肉厚
３．５ｍｍ及び５．０ｍｍの感光体ドラムでは、いずれ
の膜厚においても１０〜２０μｍ以下であった。この評
価結果の詳細について、表３に示す。

【００６０】

【表３】比較例１実施例１と同様条件により、感光体ドラムを作製し、帯
電器をコロナ帯電装置にし、それ以外の条件は、実施例
１と同じ条件にて、カブリの影響を表すため、画像評価
を行った。その結果を表４に示す。実施例１の場合と同
様、導電性基体肉厚の依存性はほとんどなく、光導電層
の膜厚に依存性が認められた。表４から明らかなよう
に、光導電層の膜厚が３μｍ，５μｍ，１５μｍのドラ
ムに関しては、充分なコントラスト電位を確保すること
ができなかったため、カブリがひどく、良好な画像を得
ることはできなかった。

【００６１】

【表４】実施例２温調回路を用いず、図２のように継ぎ目のない円筒状で
フレキシブルなタイプで感光体内面に密着するＰＴＣヒ
ーターを使用して、導電性基体の肉厚、及び、光導電層
の膜厚の異なる感光体を何種類か作成し、実験機にセッ
トし、感光体の熱容量に応じた最適パワーをヒーターに
通電開始し、ヒーターに通電開始してから感光体の温度
が４５℃になるように制御している静的状態で、温度の
時間変化を測定した結果が図７であり、判定結果が表５
である。

【００６２】

【表５】肉厚０．０５ｍｍのものは、強度不足のため、成膜時あ
るいは測定時に剥がれが生じてしまい。光導電層の膜厚
が５μｍまでしか測定不能であった。

【００６３】図２において、（Ａ）は装着前の感光体用
ヒーター、（Ｂ）は装着後の感光体用ヒーターであり、
脱着時はヒーターの一部を変形させることにより、実質
外径を小さくして行う。感光体装着時にはヒーターは復
元力で円筒状に戻り感光体の内面に密着するようにヒー
ターの外径は感光体の内径と同じになっている。

【００６４】実測の代表例が図７の通りであるが、感光
体上の測定した全ての部分は、ほぼ同傾向であり、大パ
ワーで高速昇温させる場合においても、スイッチング時
に場所による温度差も、測定箇所における温度の時間変
化（温調リップル）も生じなかった。

【００６５】また、表５に示すように、感光体の熱容量
に応じた最適パワーを用いれば、光導電層膜厚の依存性
はほとんどなく、すべてについて良好な結果となった。
特に肉厚の２．５ｍｍ未満のものについてはより良好で
あった。

【００６６】比較例２図４のような温調回路を用い、図６のように平板状で丸
めて感光体内面に密着させる継ぎ目のあるタイプのヒー
ター、及び図２のように継ぎ目のない円筒状でフレキシ
ブルなタイプで感光体内面に密着するヒーターを使用し
て、導電性基体の肉厚及び光導電層の膜厚の異なる感光
体を何種類か作成し、実験機にセットし、感光体の熱容
量に応じた実施例２のパワーをヒーターに通電し、ヒー
ターに通電開始してから感光体の温度が４５℃になるよ
うに制御している静的状態で、温度の時間変化を測定し
た結果が図８であり、判定結果が表６である。

【００６７】

【表６】肉厚０．０５ｍｍのものは、強度不足のため、成膜時あ
るいは測定時に剥がれが生じてしまい、光導電層の膜厚
が５μｍまでしか測定不能であった。

【００６８】図８において、継ぎ目のあるタイプのヒー
ターにおいては、ヒーターの継ぎ目でない部分が実線、
ヒーターの継ぎ目部分が破線のようになり、スイッチン
グ時に大きな温度差ができてしまった。一方、継ぎ目の
ないタイプのヒーターにおいては、測定したすべての部
分は、実線のようになり、スイッチング時に場所による
温度差はできなかったが、測定個所における温度の時間
変化（温調リップル）は生じてしまった。

【００６９】従来の実使用条件において実用上問題のな
かった、これらのタイプのヒーターにおいても、表６示
すように、大パワーで高速昇温させる場合においては、
特に肉厚の厚いものに関しては、以上のような傾向がよ
り顕著になった。

【００７０】実施例３温調回路を用いず、図２のように継ぎ目のない円筒状で
フレキシブルなタイプで感光体内面に密着するＰＴＣヒ
ーターを使用して、導電性基体の肉厚及び光導電層の膜
厚の異なる感光体を何種類か作成し、実験機にセット
し、感光体の熱容量に応じた最適パワーをヒーターに通
電開始して、感光体の温度が４５℃になるように制御
し、１５℃環境で連続通紙した際の温度の時間変化を測
定した結果が図３であり、測定結果が表７である。

【００７１】

【表７】肉厚０．０５ｍｍのものは、強度不足のため、成膜時あ
るいは測定時に剥がれが生じてしまい、光導電層の膜厚
が５μｍまでしか測定不能であった。

【００７２】図３は実測の代表例であるが、表７に示す
ように、感光体の熱容量に応じた最適パワーを用いれば
光導電層膜厚の依存性はほとんどなく、すべてについて
良好な結果となった。特に肉厚の厚いものについては、
熱容量が大きいため、より良好であった。

【００７３】この構成を用いることによって、動的状態
においても、温度の時間変化（温調リップル）がなくな
り、前述温度特性に起因する電位ムラがなくなり、従
来、連続通紙時に発生していた微弱な画像濃度ムラがな
くなった。

【００７４】また、電位ムラがなくなったため、電位測
定手段を有し、潜像条件を帯電量・光量等でコントロー
ルする、いわゆる『電位制御』において、従来の、温度
特性に起因する電位ムラによる電位制御バラツキ、すな
わち制御電位変動、がなくなって電位の収束性が向上
し、画像濃度安定性がより向上した。

【００７５】比較例３図４のような温調回路を用い、図２のように継ぎ目のな
い円筒状でフレキシブルなタイプで感光体内面に密着す
るヒーターを使用して、導電性基体の肉厚及び光導電層
の膜厚の異なる感光体を何種類か作成し、実験機にセッ
トし、感光体の熱容量に応じた実施例３のパワーをヒー
ターに通電開始して、感光体の温度が４５℃になるよう
に制御し、１５℃環境で連続通紙した際の温度の時間変
化を測定した結果が図９であり、測定結果が表８であ
る。

【００７６】

【表８】肉厚０．０５ｍｍのものは、強度不足のため、成膜時あ
るいは測定時に剥がれが生じてしまい、光導電層の膜厚
が５μｍまでしか測定不能であった。

【００７７】図９に示すように、通紙による温度低下を
補償するために、大パワーを供給するため、温調リップ
ルが発生し、前述温度特性に起因する電位ムラ、画像濃
度ムラが発生した。

【００７８】

【発明の効果】本発明では、光導電層の厚さが５μｍ以
上２０μｍ未満にすることにより、ａ−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）
堆積膜の応力を充分小さく抑えることができるので、ａ
−Ｓｉ（Ｈ，Ｘ）堆積膜の膜剥がれの程度を実用範囲内
においては問題がない、あるいは皆無にすることが可能
であり、ドラム状金属基体の厚さを０．１ｍｍ以上２．
５ｍｍ未満にすることができ製造コストを大幅に削減す
ることができる。このとき、帯電装置を、帯電部材を感
光体の表面に接触させるとともに、帯電部材に電圧を印
加することで感光体を帯電させる、所謂接触式帯電装置
にすることにより、これまで一般的によく使用されてき
た膜厚が２０μｍ以上の感光体とほとんど同レベルの電
位を得ることができ、実用上充分な電子写真特性を得る
ことが可能となり、光導電層の薄膜化による弊害を実用
範囲内において問題ない、あるいは皆無にすることが可
能となった。

【００７９】また、０．１ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の厚
さを有するドラム状金属基体において、ヒーターを用い
る場合にはヒーターと感光体表面の温度勾配が少ないた
め、高精度温調が可能となる。

【００８０】さらに、継ぎ目のない構成のＰＴＣヒータ
ーを用いることにより、温度平衡状態になるよりはるか
に高い大電力の投入が可能になるため、応答性が向上
し、高速昇温を可能にしつつ、通紙を伴うような動的状
態においてもオーバーシュート、温調リップルのない温
度制御が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】グロー放電分解法による光導電部材の製造装置
を示す模式図。

【図２】本発明で使用する感光体用ヒーターを示す模式
図で、（Ａ）は感光体ドラム内面に装着前、（Ｂ）は装
着後を示す。

【図３】実施例３の形態において、１５℃環境で連続通
紙した際（動的状態）のドラム表面温度の変化を示す。

【図４】従来からの温調基板を用いた場合の感光体の温
度制御用回路のブロック図。

【図５】従来からのサーモスイッチを用いた場合の感光
体の温度制御用回路のブロック図。

【図６】従来の感光体用ヒーターを示す模式図で、
（Ａ）は装着前、（Ｂ）は装着後を示す。

【図７】実施例２の形態において、感光体が静止した状
態（静的状態）のドラム表面温度変化を示す。

【図８】比較例２の形態において、感光体が静止した状
態（静的状態）のドラム表面温度の変化を示す。

【図９】比較例３の形態において、１５℃環境で連続通
紙した際（動的常体）のドラム表面温度の変化を示す。

【図１０】接触式帯電装置の一例を示す模式図で、
（ａ），（ａ’）は正面から見たところ、（ｂ）は側面
から見たところである。

【図１１】ａ−Ｓｉ感光体の模式図で、（Ａ）は概観
図、（Ｂ）は断面図である。

【符号の説明】

１堆積膜２ベースプレート３槽壁４トッププレート５カソード電極６ドラム状金属基体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モーター１０１，４０１，５０１，６０１，感光体用ヒータ
ー４０２，５０２ヒーター用電源４０３ヒーター温度フィールドバック用サーミスタ４０４温調用制御回路５０３ヒーター温度制御用サーモスイッチ１１００接触帯電部材１１０１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１１０２接触帯電部材の多極磁性体１１０３接触帯電部材の感光体とギャップを規制す
るスペーサ１１０４感光体等の被帯電体（像担持体）２１００ａ−Ｓｉ感光体またはその肉厚２１０１導電性支持体２１０２電荷注入阻止層２１０３光導電層２１０４表面保護層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中山雄二東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性基体上に光導電層を有する光受容
層を備え、該光受容層に少なくとも非晶質珪素を含有
し、該導電性基体の肉厚が０．１ｍｍ以上２．５ｍｍ未
満である円筒状感光体と、該感光体を帯電させる帯電装
置とを具備した電子写真装置において、該光導電層の膜
厚が５μｍ以上２０μｍ未満であり、該帯電装置が帯電
部材を該感光体の表面に接触させるとともに、該帯電部
材に電圧を印加することで該感光体を帯電させる帯電装
置であることを特徴とする電子写真装置。
【請求項２】請求項１に記載の電子写真装置におい
て、前記感光体がその内部にヒーターを具備しており、
該ヒーターが正抵抗温度係数発熱体からなり、該感光体
の内周面の全周にわたり密着されている電子写真装置。
【請求項３】前記導電性基体の基材がアルミニウムま
たはアルミニウム系合金である請求項１または２に記載
の電子写真装置。