JPS59184360A - 電子写真用感光体 - 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】 本発明は、電子写真用感光体に関するものである。さら
に詳しくは本発明は、非晶質シ１ノコンを光導電性材料
として利用した電子写真用感光体の改良に関するもので
ある。

従来において、電子写真用感光体の光導電性層の形成に
用いられる光導電性物質としてｔｉ、非晶質セレン、セ
レン合金、金属化合物半導体（たとえば、カドミウムや
亜鉛等の酸化物、硫化物、セレン化物等）などの無機物
、そしてポリビニルカルバゾール等の有機ポリマーや色
素、顔料等の有機化合物などのが知られていたが、近年
番こなっては電子写真用感光体の光導電性層の形成側こ
光導電性の非晶質（アモルファス）シリコンを用１．Ｘ
る技術も提案されている。

非晶質シリコンからなる電子写真用感光体の光導電性層
を形成する方法としては、たとえば、粉末状の非晶質シ
リコンをバインダーに分散させて光導電性層を形成する
方法、シランもしくはシラン誘導体などの含ケイ素化合
物の気体をグロー放電により分解し、これを導電性支持
体に積層する方法などが知られており、それらは一般に
、導電性支持体の上にケイ素原子と水素原子および／ま
たはハロゲン原子を含有する非晶質シリコンからなる光
導電性層が積層された基本構成からなっている。

しかしながら、単に導電性支持体と非晶質シリコン光導
電性層のみからなる電子写真用感光体は実用上問題とな
る種々の欠点を有しているため、導電性支持体と非晶質
シリコン光導電性層との間に中間層を設けることからな
る改良、非晶質シリコン光導電性層の上に別層を設ける
ことからなる改良などが提案されている。

） ｊ　　　　　　たとえば、単に導電性支持体と非晶質シ
リコン光導電性層のみからなる電子写真用感光体は、環
境の温度・湿度による影響を受けて、その感光体として
の特性が変動しやすいとの欠点があるほかに、コロナ帯
電（特に負電荷）により非晶質シリコン光導電性層の表
面が容易に酸化して、その結果、非晶質シリコン光導電
性層の表面に高抵抗の絶縁性酸化膜が形成される傾向が
ある。このような高抵抗の絶縁性酸化膜が表面に形成さ
れた光導電性層を有する感光体を電子写真プロセスに利
用した場合には、得られる画像の解像力の低下、すなわ
ちボケの発生が見られる。この解像力の低下は、絶縁性
酸化膜が表面に形成された光導電性層の表面でコロナ放
電を画像状に行なった場合に、酸化膜と、その下側の光
導電性層との界面において電荷が横に移動する現象が発
生することに起因するものと考えられる。

上記のような非晶質シリコンからなる光導電性層の表面
が外部に露出した感光体の欠点を改良するために、たと
えば、炭素原子を多量含有する表面障壁層を該光導電性
層の上面に付設した光導電部材が提案されている（特開
昭５７−１１５５５９号公報）。この光導電部材では、
表面障壁層により光導電性層を保護し、かつ表面に帯電
した電荷が光導電性層に浸入することを阻止するように
している。

しかしながら、光導電性層の表面に上記のような表面障
壁層を設けた場合には、光導電性層の表面の酸化を防止
することは可能となるが、そのような表面障壁層が設け
られた非晶質シリコン光導電性層からなる感光体を用い
て電子写真プロセスを行なった場合には、その表面障壁
層が電荷移動を妨げる性質を有するため、得られる画像
の解像力は最初から充分なレベルに達し得ないとの問題
が生じる。

本発明者は、電子写真プロセスに利用した場合において
解像力の高い画像の形成に有効で、かつ複写操作を繰り
返し行なったのちも、高解像力の画像の生成能力を保持
する感光体を得ることを目的として鋭意研究を行なった
結果、非晶質シリコン光導電性層の上に、比較的少量の
炭素原子を含有する低光導電性オーバーコート層を形成
することにより、その目的が達成できることを見い出し
本発明に到達した。

本発明は、基本的に導電性支持体および該支持体上に積
層されたケイ素原子と水素原−子および／またはハロゲ
ン原子を含有する非晶質シリコンからなる光導電性層と
から構成される電子写真用感光体において、該光導電性
層の上に炭素原子を５〜３５原子％の比率で含有する非
晶質シリコンからなる低光導電性オーバーコート層が付
設されていることを特徴とする電子写真用感光体からな
るものである。

なお、本発明において、上記の低光導電性オーバーコー
ト層の非晶質シリコンには更に１〜５０原子％のハロゲ
ン原子（特に、フッ素原子）が含まれていることが好ま
しい。

本発明の電子写真用感光体では、非晶質シリコンからな
る光導電性層の上に低光導電性オーバーコート層を設け
たことにより、光導電性層の表面の酸化を効果的に防止
することができるとともに、その表面に電荷の移動を阻
止する絶縁性の層を設けた場合と異なり、付設した低光
導電性オーバーコート層と光導電性層との界面において
電荷が横に移動する現象が発生しにくいため、本発明の
感光体を用いて電子写真プロセルを実施した場合におい
て得られる画像の解像力は高いレベルにあり、またその
高レベルの解像力は複写操作を繰り返し行なったのちも
殆ど低下することがないという利点がある。

以下に本発明の詳細な説明する。

非晶質シリコンからなる光導電性層を感光材料として利
用する電子写真用感光体は、基本的に導電性支持体およ
び該支持体の上に積層されたケイ素原子と水素原子を含
有する非晶質シリコンからなる光導電性層とから構成さ
れる電子写真用感光体の構成を有しており、それらの構
成および製造法は既に公知である。

その具体的な構成および製造法の例としては。

アルミニウム、クロム、鉄などの導電性金属、あるいは
それらの合金（たとえば、ステンレススチール）などの
シートに、グロー放電、スパッタリンク法、ＣＶＤ法、
あるいはイオンブレーティング法などを利用し、ケイ素
および水素を含有する化合物もしくはそれらの混合物な
どから非晶質シリコン光導電性層を形成する方法を挙げ
ることができる。

以下においては、非晶質シリコン光導電性層を感光材料
層として利用する電子写真用感光体の代表的な製造法の
ひとつであるグロー放電を利用した製造法を例にとって
本発明を説明する。

グロー放電を利用して非晶質シリコン光導電性層を形成
する方法は、一般にケイ素原子と水素原子（および／ま
たはハロゲン原子）を有するシランもしくはシラン誘導
体のような気体状化合物を導電性支持体に接触させなが
ら、その支持体上でグロー放電を発生させることにより
、その化合物を分解させて支持体上に非晶質シリコンを
積層させる操作からなる。

上記の方法で用いられるシランもしくはシラン誘導体の
例としては、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシ
ラン、シリコエチレン、シリコアセチレン、ジシロキサ
ン、シリルアミン、モノクロルシラン、ジクロルシラン
、トリクロルシラン、テトラクロルシラン、ヘキサクロ
ルジシラン、オクタクロルトリシラン、デカクロルテト
ラシラン、ドデカクロルペンタシラン、モノフルオルシ
ラン、ジブロムシラン、トリフルオルシラン、テトラフ
ルオルシラン、ヘキサフルオルジシラン、オクタフルオ
ルトリシラン、モノブロムシラン、ジブロムシラン、ト
リブロムシラン、テトラブロムシラン、ヘキサブロムジ
シラン、オクタブロムトリシラン、モノヨードシラン、
ショートシラン、トリヨードシラン、テトラヨードシラ
ン、ヘキサヨードジシラン、オクタヨードトリシラン、
および−分子中にケイ素原子とエリ上のハロゲン原子を
含む化合物（たとえば、Ｓ　ｉ　Ｂ　ｒ　Ｃｌ　３．５
ｉＣＩｌｚＦｚ）などを挙げることができる。これらの
、化合物は単独もしくは混合して用いることができ、ま
た男に必要により水素ガスなどを併用することもできる
。

これらのケイ素含有化合物をグロー放電により分解して
導電性支持体表面に非晶質シリコンを積層する方法とし
ては、たとえば、ペルジャーなど高密閉性容器内に表面
を清浄にした導電性支持体を置ま、まず容器内を減圧に
してその導電性支持体の表面でグロー放電を行なうこと
により、該支持体表面に吸着されているガスを除去した
のち、該容器内にシラン（Ｓ　ｉ　Ｈ４）などのケイ素
原子含有化合物のガスを導入し、高真空下に該支持体の
表面でグロー放電を行なうことにより、ケイ素原子含有
化合物を分解して、該支持体表面に非晶質シリコン層を
形成させる方法番卒げることができる。このようにして
形成される非晶質シリコンからなる光導電性層の層厚は
、通常は５〜１１００ｐの範囲から選ばれる。

本発明の電子写真用感光体において、上記のようにして
支持体上に形成された非晶質シリコン光導電性層の上に
、炭素原子を５〜３５原子％（好ましくは１５〜３５原
子％）の比率で含有する非晶質シリコンからなる低光導
電性オーバーコート層が付設される。

上記の低光導電性オーバーコート層は、たとえば次の方
法により形成することができる。

前記のようにしてペルジャーなどの容器内において、支
持体上に形成された非晶質シリコン光導電性層をそのま
ま保持しながら、該容器内にケイ素原子含有化合物のガ
スとともに炭素原子を含有する化合物（フッソ原子も含
まれていることが望ましい）のガスを一定量導入し、高
真空下に該光導電性層の表面でグロー放電を行なうこと
により、ケイ素原子含有化合物と炭素原子含有化合物と
を分解して、該光導電性層の表面に前記に規定された量
の炭素原子を含有する非晶質シリコンからなる低光導電
性オーバーコート層を形成する。

このようにして形成される炭素原子を含有する非晶質シ
リコンからなるオーバーコート層の層厚は通常は０．０
０５〜０．３ルｍｍの範囲から選ばれる。

ここで利用されるケイ素原子含有化合物の例とシては、
前述の光導電性層の形成に利用され得るケイ素原子含有
化合物を挙げることができる。

また、炭素原子含有化合物の例としては、メタ、　　ン
、エタン、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペ
ンタン、インペンタン、エチレン、プロピレン、１−ブ
テン、インブチレン、１−ペンテン、２−ペンテン、ア
セチレン、メチルアセチレン、ブチンなどの炭素数１〜
５の炭化水素、およびフッ化メチル、フッ化エチル、フ
ッ化プロピル、塩化メチル、塩化エチル、臭化メチル、
臭化エチル、ヨウ化メチル、フッ化メチレン、塩化メチ
レン、ヘキサフルオルエタンなどのハロゲン化アルキル
を挙げることができる。これらの化合物は単独でも、あ
るいは混合物としても用いることができる。

なお前述のように、低光導電性オーバーコート層の非晶
質シリコンには炭素原子以外に１〜５゜原子％のハロゲ
ン原子（特に、フッ素原子）が含まれていることが好ま
しいため、炭素原子含有化合物としてはハロゲン化アル
キルを用いることが好ましく、特にフッ化メチレン、ヘ
キサフルオルエタンなどのフッ化アルキルを用いること
が好ましい。

低光導電性オーバコート層を形成するために利用される
ケイ素原子含有化合物と炭素原子含有化合物との混合ガ
スの混合比率は、目的とするオーバコート層における炭
素原子の原子比率に従って決定される。すなわち、理論
的には形成されるオーバコート層内の炭素原子の原子比
率は、上記混合ガスにおける炭素原子の原子比率に一致
する。

ただし、実際には、形成されるオーバコート層内の炭素
原子の原子比率は、上記混合ガスにおける炭素原子の原
子比率よりも少なくなる傾向があるため、実際の製造操
作において祉、この点も考慮してケイ素原子含有化合物
と炭素原子含有化合物との混合ガスの混合比率を決定す
ることが望ましい。

なお、本発明の感光体においても所望により、たとえば
、導電性支持体と非晶質シリコン光導電性層との間に中
間層を設けるなどの各種の態様を取ることができること
は勿論である。

次に本発明の実施例および比較例を示す。

［実施例１コ 真空系、カス供給配管系、ガスリーク系、ヒーター、グ
ロー放電装置などを備えたペルジャー型の非晶質シリコ
ン製造用グロー放電装置を用いて以下の操作を行なった
。

表面を研磨したアルミニウム製ドラム（支持体：外径１
２０ｍｍ、長さ４１０ｍｍ）をベルジャ゛−内の回転支
持命上の石英板にセットしたのち、ペルジャーの内部を
排気し、またペルジャーに備えられたガス配管系内も排
気して、これらの系内の真空度を約３　Ｘ　１０−１ｌ
ト−）Ｉｙ　（ｍｍＨｇ）とした。

次に、アルミニウム製ドラムをペルジャー内部に備えら
れたヒーターにより温度を２５０°Ｃに制御しながら加
熱した。なお、温度の制御はアルメルクロメル熱電対に
よってドラムの温度を測定しながら行なった。

次に、リークバルブを僅かに開き、ペルジャー内の真空
度を約０．３トールになるように調整し、負の脈流高圧
電源（以後、高圧電源と略記する）によりアルミニウム
製ドラムとガス吹き出し板との間で３０Ｗのグロー放電
を５分間行ない、ドラムの表面に吸着されているガスを
除去した。高圧電源を切って、リークパルプを閉じたの
ち、再びペルジャー内部を約Ｉ　Ｘ　Ｉ　Ｏ−’　）−
ルの真空度とした。

次いで、２９０容積ｐｐｍ水素希釈のＢｚＨ８／Ｈ２（
以後、Ｂ　２　Ｈｅ　／　Ｈ２と略記する）をガス供給
配管系から、マスフローメータで流量を調節しながら４
ｃｃ／分（ｓｃｃｒｖｏの流量にて供給した。またＳ　
ｆ　Ｈａガス供給配管系のパルプを徐々に開き、マスフ
ローメータで流量を調節しながら１５０ｃｃ／分の流量
にて供給した。なお、この操作においてベルジャー内圧
カをバイパスパルプの調整により４．．５Ｘ１０−”ト
ールにした。

供給ガスの流量が一定になったところで、回転している
ドラムとガス吹き出し板との間で、入力電力１００Ｗで
グロー放電を５時間行ない、非晶゛）　　　質シリコン
光導電性層の形成を行なった。

次に、オーバーコート層の形成を開始する前にカス供給
配管系を閉じ、ペルジャーの内部の真空度を１×１ｏづ
トールにした。

ペルジャーの内部の真空度がＩ　Ｘ　１０−’　トール
になったところで、５ｉ８４ガス供給配管系のマスフロ
ーメーターを３０　ｃ　ｃ／分にまた０２ＦＢガス供給
配管系のマスフローメーターを８ｃｃ／分に調整し、ペ
ルジャー内にこれらのガスを供給した・次いでペルジャ
ー内の真空度が５　Ｘ　１０−”トールになった時点で
、ＳｉＨ４ガス供給配管系のマス７け一メーターを１５
０ｃｃ／分に、また０２Ｆ６ガス供給配管系のマスプロ
ーメーターを３２ｃｃ／分に調整した。それらのガスの
流量が設定値になったところでバイパスパルプを利用し
てペルジャー内の圧力を４　、５　Ｘ　ｌ　Ｏ−”　）
−ルにした。

次に、高圧電源により入力電力１００Ｗでグロー放電を
３分間実施し、オーバーコート層の形成を行なった。

高圧電源を切・って、グロー放電を終了させたのち、ペ
ルジャー内の圧力が５Ｘ　Ｉ　Ｏ′）−ルになった時点
で、さらに真空度をＩ　Ｘ　１０−’　）−ルとして１
０分間排気を行なった。次いで、ヒーターを切り、ドラ
ムの温度が１００℃になるのを待って、ドラムをペルジ
ャー内から取り出した。

ドラム上に形成された非晶質シリコン層の厚さは全体と
して３７ｇｍであり、この内、オーバーコート層は約０
．ｌＩＪＬｍであった。このオーバーコート層における
炭素原子比率は約３０原子パーセントであった。

上記のようにして得られた電子写真用感光体に対して、
帯電露光の実験により、プラス６ＫＶ、帯電時間０．０
８秒のコロナ放電を行ない、直ちに画像露光を０．６ル
ツクス・独行なった。そして、マイナス荷電性のトナー
とキャリヤーとからなる現像剤を磁気ブラシ法によって
感光体のドラム表面にのせ、プラスのコロナ放電により
転写紙上に転写したところ極めて鮮明な高解像力高濃度
の画像が得られた。

感光体の性能を評価するために、上記の操作を繰り返す
ことによる耐刷テストを行なった結果、５００００枚の
耐刷テストを行なっても、像のボケや濃度減少が発生す
ることなく鮮明な画像が保持されていた。

［実施例２］ オーバーコート層の形成工程におけるグロー放電時のシ
ランガスとへキサフルオルエタンの供給流量を、Ｓ　１
Ｈ４１５０ｃｃ／分に対して、０２ＦＢを４　ｃ　ｃ　
７分に変更した以外は実施例１と同様な操作を行なうこ
とにより非晶質シリコン光導電性層とオーバーコート層
がアルミニウム製ドラムに順次積層してなる感光体を製
造した。ドラム上に形成された非晶質シリコン層の厚さ
は全体として３７ｇｍであり、この内、オーバーコート
層は約０．１４７ｚｍであった。このオーバーコート層
における炭素原子比率は約５原子パーセントであった。

上記のようにして得られた電子写真用感光体に対して、
実施例１と同様に電子写真操作を実施したところ、転写
紙に極めて鮮明な高解像力高濃度の画像が得られた。

感光体の性能を評価するために、上記の操作を繰り返す
ことによる耐刷テストを行なった結果、ｔｏｏｏｏ枚の
耐刷テストを行なっても、像のボケや濃度減少が発生す
ることなく鮮明な画像が保持されていた。

［比較例１］ オーバーコート層の形成を省略した以外は実施例１と同
様な操作を行なうことにより非晶質シリコン光導電性層
のみがアルミニウム製ドラムに積層してなる感光体を製
造した。

ドラム上に形成された非晶質シリコン層の厚さは３７ｇ
ｍであった・ 上記のようにして得られた電子写真用感光体に対して、
実施例１と同様に電子写真操作を実施したところ、一枚
目の転写紙には鮮明な高解像力高濃度の画像が得られた
。

しかしながら感光体の性能を評価するために、上記の操
作を繰り返すことによる耐刷テストを行゛）　　　　な
ったところ、複写操作を約４０００回繰り返した時点で
、像のボケや濃度減少が発生した。

［比較例２］ オーバーコート層の形成工程におけるグロー放電時のシ
ランガスとへキサフルオルエタンの供給流量を、５ｉＨ
４１５０ｃｃ／分に対して、０２Ｆ６を７５ｃｃ／分に
変更した以外は実施例１と同様な操作を行なうことによ
り非晶質シリコン光導電性層とオーバーコート層がアル
ミニウム製ドラムに順次積層してなる感光体を製造した
。ドラム上に形成された非晶質シリコン層の厚さは全体
として３７ｇｍであり、この内、オー／丸−コート層は
約０．１４７ｚｍであった。このオーバーコート層にお
ける炭素原子比率は約４５原子パーセントであった。

上記のようにして得られた電子写真用感光体に対して、
実施例１と同様に電子写真操作を実施したところ、一枚
目の転写紙において既に像のボケ′Ｉ−発生し、画像濃
度も不充分であった。

［比較例３］ オーバーコート層の形成工程におけるグロー放電時のシ
ランガスとへキサフルオルエタンの供給流量を、Ｓ　ｉ
　Ｈ４１５０ｃ　ｃ　７分に対して、Ｃ２Ｆｅを６１ｃ
ｃ／分に変更した以外は実施例１と同様な操作を行なう
ことにより非晶質シ１〕コン光導電性層とオーバーコー
ト層がアルミニウム製ドラムに順次積層してなる感光体
を製造した。ド゛ラム上に形成された非晶質シリコン層
の厚さは全体として３７ｐｍであり、この内、オーツく
一コート層は約０．１４ｇｍであった。このオーツく−
コート層における炭素原子比率は約４０原子ノく−セン
トであった・ 上記のようにして得られた電子写真用感光体側と対して
、実施例１と同様に電子写真操作を実施したところ、一
枚目の転写紙には鮮明な高解像力高濃度の画像が得られ
た。

しかしながら感光体の性能を評価するために、上記の操
作を繰り返すことによる耐刷テストを行なったところ、
数回の複写操作を繰り返した時点で、像のボケや濃度減
少が発生した。

特許出願人　富士写真フィルム株式会社代理人　　　弁
理士　　　柳川泰男

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■。基本的に導電性支持体および該支持体上に積層され
   たケイ素原子と水素原子および／またはハロゲン原子を
   含有する非晶質シリコンからなる光導電性層とから構成
   される電子写真用感光体において、該光導電性層の上に
   炭素原子を５〜３５原子％の比率で含有する非晶質シリ
   コンからなる低光導電性オーバーコート層が付設されて
   いることを特徴とする電子写真用感光体。 ２゜低光導電性オーバーコート層の非晶質シリコンに更
   に１〜５０原子％のハロゲン原子が含まれていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子写真用感光
   体。 ３゜ハロゲン原子がフッ素原子であることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の電子写真用感光体。 ４゜低光導電性オーバーコート層の層厚が０００５〜Ｑ
   、３７ｐｍであることを特徴とする特言午請求の範囲第
   １項乃至第３項のしλずれ力１の項記載の電子写真用感
   光体。