JPS6022131A - 電子写真用光導電部材 - 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、光（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）のような電磁波に
感受性のある光導電部材に関する。

固体撮像装置、あるいは像形成分野における電子写真用
像形成部材や原稿読取装置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、照射する電磁波のスペク
トル特性にマツチングした吸収スペクトル特性を着する
こと、光応答性が速くご所望の暗抵抗値を有すること、
使用度において人体に対して無公害、であること、更に
は固体撮像装置においては、残像を所定時間内に容易に
処理することができること等の特性が要求される。殊に
、事務器としてオフィスで使用される電子写真装置内に
組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： このような観点に立脚して最近注目されている光導電材
料に、水素やハロゲン原子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と表記する）があり、例えば独国公開第２７４６９
８７号公報、同第２８５５７１８号公報には電子写真用
像形成部材への応用が、また、独国公開第２９３３４１
１号公報には光電変換読取装置への応用がそれぞれ記載
されており、その優れた光導電性、対振性、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
部材への応用が期待されている。

一般に、電子写真用感光体を複写装置に装填し、高温環
境下で画出しを行った場合、画像がぼけたり、画像が出
なくなる画像流れと称される欠・陥が生ずることが多い
、これは、感光体の表面に付着するコロナ生成物や紙ふ
んが吸水して感光体の表面抵抗を下げ、感光体が静電潜
像を保持することができなくなることが原因である。従
来、このような付着物を感光体表面から選択的に取り除
くことは難しく、一般的には現像剤中に感光体表面を摺
擦して付着物を除去する効果を有する物質を含有させる
方法をとることが多い、しかしながら、この方法により
効果的に付着物を取り除こうとすると感光体の表面層も
少しづつ削れてしまう、感光体の表面層が削れていくと
、付着物に基ずく画像流れ等の画像欠陥は防止されても
、感光体特性、画像品質に悪影響が出てくるので、必ず
しもよい解決策とはいえないのが現状である。

本発明は上記の諸点に鑑み成されたもので。

ａ−５ｉに関し電子写真用像形成部材や固体撮像装置、
読取装置等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続けた
結果、著しいし画像流れを生じる感光体に於いては、光
導電部材表面の水との接触角が非常に低いことを見い出
したことに基づく、このことから、画像流れを防止する
には、光導電部材表面の本との接触角を高くするべく検
討を続けた結果、ケイ素原子を母体とする非晶質材料を
含有する光受容層の表面の水との接触角を特定の１以上
にすることによって上記問題点を解決できることが判明
した。コロナ生成物や紙ふんは、光導電部材表面の接触
角に影響を与えるが。

該表面がもともとある程度以上の水との接触角を有する
場合には、コロナ生成物や紙ふんによる悪影響を軽減す
ることができるためと推定される。

本発明は、高温環境下で画出しを行った場合にも１画像
流れ等の画像欠陥を生ずることの少なく、高品質な画像
を得ることができる電子写真用の光導電部材を提供する
ことを目的とする。

すなわち本発明の光導電部材は、支持体と、この支持体
上に設けられ、ケイ素原子を母体とする非晶質材料を含
有する光受容層とを有する光導電部材に於いて、前記光
受容層の表面の水との接触角が７５°以上であるごとを
特徴とする。

光導電部材の光受容層表面の水との接触角が７５°以上
であれば、相当の高温高温環境下で電子写真用像形成部
材として使用した場合に於いても画像流れ現象は殆ど生
じない、一方、該接触角が７５″未満である場合には画
像流れ現象が生じゃすく、この値が小さくなる程七の発
生の度合は増加する。なお、本発明にいう光受容層表面
の水との接触角とは、光受容層表面、上の任意の五箇所
以上の測定点に於ける測定値の平均値をいうものとする
。

以下、本発明の光導電部材につき、より詳細に説明する
。

本発明の光導電部材は、光導電部材用の支持体上に、一
種以上の堆積層が積層されてなる光受容層が設けられて
構成される。この光受容層は、通常はａ−８ｉを主成分
として含有する光導電性のある堆積層（以下、光導電層
と略称する）を主体として構成され、この光導電層以外
に、この光導電層と支持体との間に下部堆積層、及び／
又は先導の上部に上部堆積層が設けられてもよい。

光導電層は、ケイ素原子を母体とし、好ましくは水素原
子及び／又はハロゲン原子が含有される。これら原子以
外の成分として、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■族原子、窒素、リ
ン、ヒ素等のＶ族原子、゛酸素原子、炭素原子、ゲルマ
ニウム原子等を単独若しくは適宜組み合わせて含有させ
ることができる。

下部堆積層は、光導電層と支持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、
目的に応じて■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―−Ｓｉ層若しくは微結晶
−Ｓｉ層が、一層あるいは多層に形成される。

また、光導電層の上部に所望により設けられる上部堆積
層は１表面電荷注入防止層あるいは保護層としての役割
を果す層であり、一般的には、炭素原子、窒素原子等を
、好ましくは多量に含有するａ−９ｉ等により形成され
る。

一方、支持体を構成する材料としては、導電性のもので
も電気絶縁性のものでもよい、導電性基材としては、例
えば、　ＮｉＣｒ、ステンレス、　ＡＩ、Ｃｒ、　Ｎｏ
、　Ａｕ、　Ｗｂ、丁ａ、　Ｖ　、　Ｔｉ、　Ｐｔ、　
Ｐｄ等の金属又はこれ等の合金が挙げられる。

電気絶縁性基材としては、ポリエステル、ポリエチレン
、ポリカーボネート、セルローズアセテート、ポリプロ
ピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリス
チレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルム又はシート
、ガラス、セラミック、紙等が通常使用される。これ等
の電気絶縁性基材は、好適には少なくともその一方の表
面が導電処理され、該導電処理された表面側に光導電層
が設けられるのが望ましい。

すなわち、例えばガラスであれば、その表面に、ｌ１ｉ
Ｃｒ、　Ａ１．　Ｃｒ、　Ｎｏ、　Ａｕ、　Ｉｔ、　Ｎ
ｄ、　Ｔａ、　Ｖ、Ｔｉ、　Ｐｔ、　Ｉｎ　Ｏ、ＳｎＯ
、ＩＴＯ（Ｉｎ、０．　＋　５ｎＯ２）等２　３　２ から成る薄膜を設けることによって導電性が付与され、
或いはポリエステルフィルム等の合成樹脂フィルムであ
れば、　ＮｉＣｒ、　Ａ１．　Ａｇ、　Ｐｂ、　Ｚｎ、
旧、＾ｕ、　Ｃｒ、　Ｎｏ、Ｉｒ、　Ｗｂ、　Ｔａ、　
Ｖ　、　Ｔｉ、　Ｐｔ等の金属の薄膜を真空蒸着、電子
ビーム蒸着、スパッタリング等でその表面に設け、又は
前記金属でその表面をラミネート処理して、その表面に
導電性が付与される。

しかし、支持体の基材としては、アルミニウムを使用す
るのが、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−９ｉの堆積表面部の温度
制御が容易であり、かつ経済性の面からも好ましい。

支持体の形状としては、所望によって、その形状は決定
されるが゛、光導電部材を電子写真用像形成部材として
使用するのであれば、連続高速複写の場合には、無端ベ
ルト状又は円筒状とするのが望ましい、支持体の厚さは
、所望通りの光導電部材が形成される様に適宜決定され
るが、光導電部材として可撓性が要求される場合には、
支持体としての機能が十分発揮される範囲内であれば可
能な限り薄くされる。しかしながら、このような場合、
支持体の製造上及び取扱い上、更には機械的強度等の点
から１通常は、１０％以上とされる。

本発明に於いて、ケイ素原子を母体とする非晶質材料を
含有する光受容層を形成するには、例えばグロー放電法
、スパッタリング法、あるいはイオンブレーティング法
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。

光受容層表面の水との接触角が７５″以上である本発明
の光導電部材の光受容層を製造する方法としては、光受
容層の構成原子組成や光受容層の種々の製造条件が関与
し、単独の因子で一義的に有効なものは存在せず、二部
上の因子の相乗的作用によりこの目的を達成できること
が多い。

先ず、光受容層の構成原子組成としては、前述したよう
に特定の原子をドープすることだけによっては光受容層
表面の水との接触角が７５°以上とすることはできない
が、比較的許容範囲が広く上記要件を達成できる光受容
層表面を構成する組成として、ａ−５ｉｓＣ系、ａ−９
ｉ：Ｃ：Ｈ系、　ａ−！Ｊｉ：Ｃ：Ｆ系。

ａ−８ｉ：Ｃ：ＦｓＨ系等な主なものとして挙げること
ができる。光受容層表面に酸素原子を多量にドープさせ
ると、水との接触角は低下しやすく好ましくない。

一方、光受容層の表面部分を形成する際の製造条件とし
ては、一般的に支持体の加熱温度を高め（例えば、　２
３０〜３５０℃）に設定することが好ましく、放電パワ
ーは低め（例えば、０．０１−０．ＩＷ／ｃ■２）に設
定することが好ましく、また排気速度、原料ガス供給流
量は共に高めにして１反応（堆積）装置内での原料ガス
の滞留時間を短くすることが好ましい、その他、光受容
層表面の堆積反応ができるだけ円滑に進行する手段を適
宜選択するのがよい。

また、光受容層表面部分の形成時以外に於ける光受容層
の形成プロセスが、表面部分の水との接触角に微妙に影
響を及ぼす場合があり１例えば光受容層形成時の反応装
置内の不純物（成膜に関与しない物質）はで極力少なく
することが好ましい、このためには、到達真空度の高い
反応装置を使用し、純度の高い原料ガスを用い、あるい
は成膜前若しくは成膜中に、例えばイオン衝撃ガスの導
入と排気サイクルとを組み合わせたりする等の適当な反
応装置の浄化手法を適用するなどが有効なものとして挙
げられる。

更に、光受容層の成膜の完了後の後処理も光受容層表面
の水との接触角の向上に極めて敏感に作用する場合があ
り、例えば、高真空下若しくはアルゴン、窒素のような
適当なガス雰囲気下での７二−リングや、適当なガスプ
ラズマによる緩やかなイオン衝撃なども有効な手法とし
て挙げられる。

このような光受容層の種々の製造条件を、所望とする光
受容層の構成原子組成との関係で適宜組み合わせて選択
することによって、初めて光受容層表面の水との接触角
が７５°以上である本発明の光導電部材を製造すること
ができる。

以下に、グロー放電分解法による本発明の光導電部材の
製造方法の例について説明する。

第１図にグロー放電分解法による光導電部材の製造装置
を示す。

図中の１１０２〜１１０Ｂのガスポンベには、本発明の
光導電部材の光受容層を形成するための原料ガスが密封
されており、その−例として、例えば１１０２は、Ｓｉ
Ｈ４ガス（純度１３９．９９％）ボンベ、１１０３はＨ
２で希釈されたＢ２Ｈ６ガス（純度１３１１１．Ｈ％、
以下Ｂ２Ｈ６／へガスと略す）ボンベ、１１０４はＮＨ
３ガス（純度９９、９９％）ボンベ、１１０５はＯＨ４
ガス（純度！３９．１３９％）ボンベ、１１０６はＳｉ
Ｆガス（純度９９．９９％）ボンベである。図示されて
いないがこれら以外に、必要に応じて所望のガス種を増
設することがＩｊ丁能である。

これらのガスを反応室１１０１に流入させるには、ガス
ポンベ１１０２〜１１０Ｂの各バルブ１１２２〜１１２
６及びリークバルブ１１３５が閉じられていることを確
認し、また、流入バルブ１１１２〜１１１６、流出バル
ブ１１１７〜１１２１及び補助バルブ１１３２．１１３
３が開かれていることを確認して、先づメインバルブ１
１３４を開いて反応室１１０１及びガス配管内を排気す
る。次に真空計１１３６の読みが゛約１０’　ｔｏｒｒ
になった時点で補助バルブ１１３２．１１３３及び流出
バルブ１１１７〜１１２１を閉じる。続いてガスボンベ
１１０２よりＳｉＨ４ガス、ガスポンベ１１０３よりＢ
　Ｈ／Ｈガス、ガスポンベ１１０４　６ よりＮＨ３ガス、ガスポンベ１１０５よりＯＨ４ガス、
ガスポンベ１１０ＢよりＳｉＦガスをそれぞれバルブ１
１２２〜１！２８を開いて出口圧ゲージ１１２７〜１１
３１の圧をＩＫｇ　／　ａｍ２に調整し、流入バルブ１
１１２〜１１１Ｅｉを徐々に開ケて、マスフロコントロ
ーラ１１０？〜１１１１内に流入させる。引き続いて流
出バルブ１１１７〜１１２１及び補助バルブ１１３２．
１１３３を徐々に開いて夫々のガスを反応室１１０１に
流入させる。このときのこれら各ガス流量の比が所望の
値になるように流出パルプ１１１７〜１１２１を調整し
、また、反応室内の圧力が所望の値になるように真空計
１１３６の読みを見ながらメインバルブ１１３４の開口
を調整する。

そして気体シリンダー１１３７の温度が加熱ヒーター１
１３８により　２３０〜３５０℃の温度に設定されてい
ることを確認した後、電源１１４０を所望の電力に設定
して反応室１１０１内にグロー放電を生起させる。

同時に、必要に応じ、予め設計された各構成原子含有液
分布が得られるように、各原料ガスの流量を適宜変化さ
せ、またそれに応じて変化するプラズマ状態を補正する
意味で、必要に応じ放電ノくワー、基板温度等を制御し
て光受容層を形成する。

また、層形成を行っている間は、層形成の均一化を計る
ために基体シリンダー１１３７をモータ１１３９により
一定速度で回転させることが好ましい。

光受容層が多層から構成される場合には、上記操作を繰
り返し実施すればよい。この際、一つの層を形成した後
、次層を形成する前には、一旦反応室内の圧力を、１０
’　ｔｏｒｒ程度迄排気するのがよい。

光受容層の終えた光導電部材は、通常反応室内から取り
出される前に、前述したアニーリングやガスプラズマに
よるイオン衝撃等の後処理が実施される。

以下、実施例について説明する。

実施例１ 第１図に示した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よりＡＩ製のシリンダー上に第
１表に示した製造条件に従い堆積層を積層した°０次い
で、製造装置内を一旦約１０４ｔｏｒｒの高真空度にす
ると同時に、シリンダ一温度を３０℃上昇させ２８０℃
にした約７分後に、第２表の条件で第３層目（表面層）
を形成した。表面層の形成後、再び製造装置内を約１Ｇ
４ｔｏｒｒまで排気し、光受容層の形成の終えた光導電
部材を同装置内で２８０℃のまま約３０分間、放置した
。その後排気ポンプのバルブを閉じ、窒素ガスを　１０
０ｔｏｒｒｃ７）圧力となるまで導入し、そのままシリ
ンダー表面温度が室温に低下するまで放置した。

このようにして製造された光導電部材を製造装置から取
り出し、その表面に水滴を滴下し、その接触角を表面上
の任意の十筒所につき測定した結果、第３表の結果を得
た。すなわち、この光導電部材の光受容層表面の水との
接触角は、７７．７°と決定された。

次いでこの光導電部材を複写装置に装填し、温度４０℃
、湿度９０％の高温高温環境下で画出しを実施したが、
画像流れ現象は全く認められず、濃度、解像性、階調再
現性等の評価項目についても良好な結果が得られた。ま
た、同環境下で更に通算十万枚相当の画像出しを実施し
た後に、同様な評価を実施したが、初期の状態と殆ど変
わらな°い良好な画賀が維持できていた。

比較例１ 実施例１で使用したものと同様なＡＩ袈のシリンダー上
に第４表に示した製造条件に従い光導電部材を作讐した
。この例に於いては、三つの光受容層を連続的に形成し
、シリンダー表面温度については光受容層の製造中は一
定とした。光受容層を形成した後、反応装置は直ちに大
気開放し、そのまま゛シリンダー表面温度が室温に低下
するまで放置した。このようにして製造された光導電部
材につき、実施例１と同様にして水との接触角を測定し
、第３表の結果を得た。この光導電部材の光受容層表面
の水との接触角は、７０．０’であった。

この光導電部材についても実施例１と同様な高温高温環
境下での複写試験を実施したが、試験開始直後に画像流
れ現象を起した。

１鴇昭ＧＯ−２２１３１（６） 実施例２ 第３層目（表面層）の作製条件を第６表のように変えた
ことを除いては全て実施例１と同様な方法で光導電部材
を作製した。この光導電部材の水との接触角は８２．４
°であり、測定結果の詳細は第７表のようなものであっ
た。

この光導電部材についても実施例１と同様な高温高温環
境下での複写試験を実施したが、実施例１と同様な良好
な結果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、グロー放電分解法による光導電部材の製造装
置を示した図である。 １１０１　：反応室 １１０２〜１１０８：ガスボンベ １１０７〜１１１１　：マスフロコントローラ１１１２
〜ｆｉｌｌ流人バルブ １１’１７〜１１２１　：流出バルブ １１２２〜１１２８　：バルブ １１２７〜１１３１　：圧力調整器 １１ｇ２：Ｊｌｊｌｌｈｔ＜シフ１１３３：メインバル
ブ１１３４：ゲートバルブ　１１３５：リークパルプ１
１３Ｂ＝真空計　１１３？：基体シリンダー１１３８：
加熱ヒーター　１１３９：モータ１１４０：高周波電源
（マツチングボックス）特許出願人　キャノン株式会社 代理人　若　林　忠

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 支持体と、この支持体上に設けられ、ケイ素原子を母体
   とする非晶質材料を含有する光受容層とを有する光導電
   部材に於いて、前記光受容層の表面の水との接触角が７
   ５°以上であることを特徴とする光導電部材。