JPS62189475A - 電子写真装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は電子写真装置、特にシリコン原子と炭素原子と
、必要に応じて水素原子又はハロゲン原子を含む非晶質
材料からなる表面保護層を有する電子写真感光体を備え
た電子写真装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、主として表面保護層よび表面電荷注入阻止を
目的としたシリコン原子と炭素原子と、必要に応じて水
素原子又はハロゲン原子（Ｘ）を含む非晶質材料（以降
ｒ　ａ−５ｉＣ（Ｉｆ、Ｘ）　Ｊと略記する）からなる
表面保護層を有する電子写真感光体を備えた電子写真装
置が知られている。

このような表面保護層は、露光による静電潜像形成時に
暗部となる部分の感光体表面の電位を保持するため、該
層表面からの光導電層への電荷の注入を阻止する役割を
有している。このため、表面保護層は、少なくとも５０
０Å以上の層厚を有することが必要とされている。

一方、露光部では、潜像形成を行なうべく光導電層で発
生した光キャリアによる感光体表面の電位の消失を生じ
る訳であるが、このような電位の消失を生じるためには
光導電層で発生した光キャリアが表面保護層を通過して
感光体表面に到達し得ることが必要である。このため、
表面保護層の層厚は、最大１００００人とされるのが普
通である。

これ以上の層厚では、たとえ強震光を行なったにしても
表面電位をＯにすることができず、このため感光体表面
に残留電位を生じて、地かぶり等の画質の低下をきたす
と言った問題を生じる。

このような理由で表面保護層の層厚の上下限が定まるが
、一般には製造コストや耐久性などを考慮して２０００
人程度０層厚とされるのが普通である。

ところで、このような電子写真装置では、複写を縁桟え
し行なうために、次回の複写動作にそなえて感光体表面
に残留する現像剤を除去する感光体表面の浄化（クリー
ニング）が行なわれる。クリーニング方法としては、従
来、ゴムブレード等を用いるスプレークリーニングによ
る表面研摩クリーニングが一般的である。

また、感光体表面には、複写時の露光に起因するオゾン
生成物や転写紙粉等の異物も吸着されており、特に装置
雰囲気が高湿である場合にはこのような異物が感光体表
面に強固に吸着するのであるが、このような異物は複写
画像のボケの原因となるので現像剤同様に感光体表面か
ら除去してやる必要がある。

しかし、表面保護層を形成するａ−５ｉＣ（Ｈ，Ｘ）は
非常に硬く（ビッカース硬度で約１０００程度）、これ
が感光体に優れた耐久性を与えるのであるが、その表面
削れ量が小さく、このような異物を除去するのが困難で
あった。例えばａ−５ｅ等の硬度の小さい（このため耐
久性が劣る訳であるが）ものを用いる従来の電子写真感
光体であれば、ゴムブレードによるスプレークリーニン
グでも０．１〜２（鱗／１万枚）程度で表面が削れ、上
記の如き画像ボケを生じるオゾン生成物や転写紙粉等の
異物が除去される。しかしながら、ａ−Ｓｉに（Ｈ，Ｘ
）では硬度が大きいためにその表面削れ量は約５〜１０
（入／１万 ａ−５ｉ（：（ｌ（、Ｘ）からなる表面保護層を有する
電子写真感光体では、このようなブレードよりも表面削
れ量の大きい弾性クリーニングローラーを表面保護層に
摺擦して約２０〜５０（入／１万 を研摩することが行なわれる。また、研摩性を向上させ
るために現像剤中に研摩剤を添加することも行なわれる
。

このように、電子写真装置では感光体表面のクリーニン
グが行なわれる訳であるが、上記クリーニングローラー
は感光体表面を均一に削ることが可能な優れたクリーニ
ング手段として一般に知られている。しかしながら、こ
のようなりリーニングローラーを用いたにしても、例え
ば現像剤中に含まれる研摩剤がローラー上に偏在して付
着する等により、部分的な削れムラを生じることがあり
、このような削れムラは複写画像の濃度ムラとなって表
われ、複写品質を劣化させるばかりか、従来わずか５０
０人程０の削れムラ（表面保護層の層厚差）で複写画像
にスジが入る等の問題も生じ、電子写真感光体としての
寿命を著しく短縮してしまうことにもなった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、上記従来例の問題点に鑑みてなされたもので
、本発明の主たる目的は、前述の如き画像ボケや耐久性
の劣化を防止した新規な電子写真装置を提供することに
ある。

すなわち本発明は、前述した表面保護層の厚さと電子写
真感光体の感度に密接な関係があり、上記表面保護層の
削りムラによる画質低下も含めた複写画像の品質向上を
はかるには、該表面保護層の層厚を厚くすることが極め
て有効であること、また従来の２０００人付近では表面
保護層の厚みに対する感光体の感度変化が極めて鋭敏で
あり、該感度に対する表面保護層のラチチュード（寛容
度）を狭くし、結果として該層形成時の層厚管理を十分
に行なわねばならない必要を生じる原因になっていたこ
とを見出したことに基づいている。

［問題点を解決するための手段コ 本発明の上記目的は、以下の本発明によって達成される
。

基体上に、光導電層およびシリコン原子と炭素原子を含
む非晶質材料からなる表面保護層を順次積層してなる電
子写真感光体を備えた電子写真装置において、前記保護
層の層厚が４０００人乃至１００００人の範囲にあり、
且つ波長４００　ｎｍ乃至７００　ｎｔａの光に対する
該保護層の屈折率が１．５以上であることを特徴とする
電子写真装置。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の詳細な
説明する。

第３図は、ａ−Ｓ　ｉｃ　（ＩＩ　、Ｘ）からなる表面
保護層の層厚が約２０００人の従来例の電子写真感光体
の分光透過率である。

この曲線は短波長側に行くと周期が短くなり、ａ−５ｉ
（：（ｌ（、Ｘ）からなる表面保護層が厚くなると長波
長側にシフトする特長を有する。従って、表面保護層が
厚くなると第３図の波長域には周期の短い曲線（不図示
）が現われることになる。

さて、現在電子写真感光体に用いられている照射光の露
光量分布は、例えば第４図のようにほぼ被視感度曲線に
近い形をしており、実際に光導電層に到達する光量分布
は第３図と第４図の積になる。

すなわち、第４図の如き露光量分布を有する照射光を、
後述する第２図に示す如き表面保護層１と光導電層２を
有する電子写真感光体４に照射すると、該層はまず表面
保護層１に入射し、該層１の表面で光導電層２の界面反
射光との干渉を生じることになる。このため、表面保護
層１を透過して光導電層２に実際に到達する光の光量は
、例えば第３図の如き分光透過率と第４図の如き露光量
分布の積となり、このような光が、例えば第５図に例示
の如き分光感度を有する光導電層２に到達して光キャリ
アーを発生するのである。

ところで、このような干渉は表面保護層１の層厚により
異な７てくるが、表面保護層１の層厚が厚くなると第３
図に例示の如き波長域で周期の短い曲線が現われてくる
ことは前述した通りであり、分光透過率が変化すれば、
電子写真感光体４の感度が連続的に変化することになる
のである。

しかしながら、従来、表面保護層１の層厚が電子写真感
光体４の感度に及ぼす影響については余り知られておら
ず、本発明者等はこれらの影響について鋭意研究した結
果、表面保護層１の層厚と電子写真感光体４の感度に、
例えば第６図に例示の如き関係があるのを見出し本発明
を達成したのである。

第６図は、表面保護層の層厚と電子写真感光体の感度の
関係を説明するための図であり、後述する実施例に示し
た如く波長４００　ｎｍ乃至７００　ｎｍの光に対する
屈折率が３．４のａ−５ｉ（Ｉｆ、Ｘ）からなる光導電
層上に、該波長域における屈折率が１．９のａ−５ｉＣ
（ＩＩ、Ｘ）からなる表°面保護層をほぼ５０００人の
厚さに均一に積層した電子写真感光体の表面を徐々に削
りつつ、所望の層厚で該感光体の感度を測定して得られ
た保護層層厚−感度曲線の一例である。

第６図から明らかなように、表面保護層の層厚が薄い場
合には、該層厚変化により感度が大きく変化するのに対
して、表面保護層が厚くなると感度変化が小さくなり、
しかもその変化幅を小さくするように徐々に感度が収束
していくことが分る。ちなみに第６図において、本発明
の層厚範囲内の４０００Å以上では、感度変化は約±２
％以内の小さな範囲にある。

このように、表面保護層の層厚が薄いと電子写真感光体
の感度変化が大きく、一方、表面保護層の層厚が厚くな
ると感度変化は小さくなるのである。従って、従来の如
き２０００人程度０層厚では、削れムラによる表面保護
層の層厚差がただちに電子写真感光体の感度に影響し、
画像ボケなどの画質の低下をもたらすが、本発明では表
面保護層の層厚を４０００〜１００００人の厚い範囲に
しているため、保護層に削れムラを生じたにしても該削
れムラによる表面保護層の層厚変化に対する電子写真感
光体の感度変化が小さいので画質の低下をきたすことが
ない。また、表面保護層の層厚変化に対する感度変化が
小さいので、該層形成時の層厚のラチチュードが広がり
、表面保護層形成時の層厚管理に高い粒度を必要とせず
、製品不良率の低減、ひいては製造コストの低減化をは
かることもでき、更には耐久性の向上をはかることもて
きる。

第２図に本発明に係わる電子写真感光体の一例を示す。

本例の電子写真感光体４は、例えばＡＺ、ステンレス等
の導電性材料からなる基体３上に、光導電層２および表
面保護層１を順次積層したものである。尚、上記におい
ては特に説明していないが、これら層の他に、例えば反
射防止層などの種々の機能層を必要に応じて設けてもよ
いものである。

基体形状は電子写真感光体４の駆動方式などに応じた所
望のものとしてよい。基体材質としては上記Ａｌやステ
ンレスの如き導電性材料が一般的であるが、例えば各種
のプラスチックやセラミックス等、特には導電性を有し
ないものにこれら導電性材料を蒸着するなどして導電性
を付与したものも用いることができる。

光導電層２としては、光導電性を有するものであれば、
有機質のものでも、無機質のものでもよいが、本発明を
有効なものとするためには、波長４００　ｎｍ乃至７０
０　ｒｏｎの光に対する屈折率が４，０以下の無機光導
電体が好適に用いられる。屈折率が４．０を越える場合
には、前述の保護層層厚−感度曲線に示される如き感度
収束を生じる保護層層厚が厚くなり、必ずしも本発明の
効果を十分に発揮することができない場合もあるので、
屈折率は４．０以下とすることが好ましい。

このような光導電層２に用いる無機光導電体としては、
例えばシリコン原子と、水素原子又はハロゲン原子を含
む非晶質材料（ｒａ−５ｉ（ｔｌ、Ｘ）　Ｊと略記する
）あるいはａ−５ｅ等が代表的なものとして挙げられる
。また、光導電層２の層厚としては特に限定はないが、
製造コストなどを考慮すると１５〜５０ｕ１程度が適当
である。

表面保護層１は、その厚みを４０００人乃至１００００
人範囲とし、且つ波長４００　ｎｍ乃至７００　ｎｌ１
１の光に対する屈折率を１．５以上とすることが必要で
ある。

該保護層１の層厚が４０００人未満では、該層１の層厚
変化に対する感度変化が大きく本発明の目的を達成する
ことができない。一方、１００００人を越える場合には
、露光時に残留電位を生じて画質の低下をきたしてしま
う。また、屈折率が１．５に満たないと、上記のような
感度収束を生じる表面保護層１の層厚が厚くなり、本発
明の目的を十分に達成することができない。

このような表面保護層ｌは、ａ−５ｉＣ（Ｈ，Ｘ）で形
成されるが、耐久性を更に高めるためには、Ｃの量をあ
る程度多くしたほうが好ましい。

このような電子写真感光体を用いた本発明の電子写真装
置の一例を第１図に示す。尚、本例の装置は、円筒状の
電子写真感光体を用いる場合に好適なものであるが、本
発明の電子写真装置は本例に限定されるものではなく、
感光体形状は無端ベルト状等の所望のものであってよい
。

第１図において、４が本発明に言うところの電子写真感
光体であり、５は該感光体４に静電潜像形成のための帯
電を行なう一次帯電器である。６は静電潜像の形成され
た感光体４に現像剤（トナー）を供給するための現像器
であり、７は感光体表面のトナーを転写材１３に移行さ
せるための転写帯電器である。８は感光体表面の浄化を
はかるクリーナーである。本例では感光体表面の均一削
除を有効に行なうため、前述の如き弾性ローラー８−１
とクリーニングブレード８−２を用いて感光体表面の浄
化を行なっているが、いずれか一方のみでも差しつかえ
ない。しかしながら、本発明を有効なものとするために
は、少なくとも弾性クリーニングローラー８−１を設け
ることが好ましいものである。９およびｌＯは、それぞ
れ次回の複写動作にそなえて感光体表面の除電を行なう
ためのＡＣ除電器および除電ランプであり、１３は紙等
の転写材、１４は転写材の送りローラーである。

このような装置を用い、複写画像の形成は、例えば以下
のように行なわれる。

まず電子写真感光体４を所定の速度で矢印の方向へ回転
させ、−成帯電器５を用いて感光体４の表面を一様に帯
電させる。次に、帯電された感光体４の表面に画像の露
光Ａを行ない、該画像の静電潜像を感光体４の表面に形
成させる。そして感光体４０表面の静電潜像の形成され
た部分が現像器６の設置部を通過する際に、現像器６に
よってトナーが感光体４の表面に供給され、静電潜像が
トナー６ａによる画像として顕像化（現像）され、更に
このトナー画像は感光体４の回転とともに転写帯電器７
の設置部に到達し、ここで送りローラー１４によって送
られてくる転写材１３に転写されるのである。

転写終了後、次の複写工程に備えるために電子写真感光
体４の表面から残留トナーがクリーナー８によって除去
され、更に該表面の電位がゼロ若しくは殆どゼロとなる
ように除電器９および除電ランプ１０により除電され、
１回の複写工程を終了する。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を示す。

実施例１ 円筒状のアルミ基体３上に屈折率３．４のａ−５ｉ（Ｈ
，Ｘ）からなる光導電層２を約２５ｕの厚みに均一に積
層した後、該光導電層２上にａ−５ｉＣ（ＩＩ、Ｘ）か
らなる屈折率１．９の表面保護層１を約５０００人の厚
みに均一に積層して、第２図に例示の如き電子写真感光
体４を得た。

この電子写真感光体４を均一厚みに徐・々に削りつつ、
該感光体４に第４図に示した露光量分布を有する光を照
射し、表面保護層１の層厚に対する該感光体４の感度を
求めた結果を第６図に示した。

第６図から明らかなように、表面保護層の層厚が厚くな
ると感度変化が小さくなり、該変化は４０００Å以上で
±２％以内に収束していた。

実施例２ 実施例１と同様の表面保護層の層厚が５０００人の電子
写真感光体を作成した後、該感光体の表面保護層を部分
的に削り、該保護層に約５００人の層厚差の凹凸を設け
た。このような凹凸を存する電子写真感光体を、第１図
に例示の電子写真装置に装着し、１万枚の通紙耐久試験
を実施した。

結果を第１表に示す。いずれの転写紙においても濃度ム
ラやスジ等の画像欠陥のない良質な転写画像が得られた
。

比較例１ 表面保護層の層厚を２０００人とする以外は実施例２と
同様にして、該層に約５００人の層厚差を設けた電子写
真感光体を、実施例２と同様に第１図の電子写真装置に
装着し、１万枚の通紙耐久試験を実施した。

結果を第１表に示す。得られた画像は通紙初期から濃度
差の大きい画質に劣るものであり、後期にはスジの発生
も見られた。

実施例３ 表面保護層の層厚を８０００人とする以外は、実施例２
と同様にして通紙耐久試験を行なった。

結果を第１表に示すが、実施例２と同様の良質の画像が
得られた。

実施例４および５ ａ−５ｉｃ　（ＩＩ　、Ｘ）からなる屈折率３．０の表
面保護層を設け、該層の層厚を５０００人（実施例４　
）　、　８０００人（実施例５）とする以外は、実施例
２と同様にして通紙耐久試験を行なった。

結果を第１表に示すが、実施例２と同様の良質の画像が
得られた。

比較例２ 実施例４と同様の屈折率３．０を有する表面保護層の層
厚を２０００人とする以外は、比較例１と同様にして通
紙耐久試験を行なった。

結果を第１表に示すが、比較例１と同様に濃度差の大き
い画質に劣るものであった。

比較例３ ａ−５ｉＣ（ＩＩ、Ｘ）からなる屈折率１．０の表面保
護層を設け、該層の層厚を５０００人とする以外は、比
較例１と同様にして通紙耐久試験を行なった。

結果を第１表に示すが、比較例１と同様に濃度差の大き
い画質に劣るものであった。

第１表 注）；　◎：画画質好　　×：画質不良［発明の効果］ 以上に説明した如く、本発明によれば、表面保護層の層
厚ムラに起因する複写画像の濃度ムラなどの画質低下を
生じることがなく、且つ耐久性にも優れた新規な電子写
真装置を提供し得るようになった。特に、耐久性に関し
ては、実施例に示したように５００人程度の層厚ムラを
生じても画質の低下をきたすことがないので、表面保護
層の削れ量を約２０〜５０人とすれば、表面保護層層厚
５０００人程度で、５０万枚保証程度の耐久性を付与す
ることができる。また、表面保護層形成時のラチチュー
ドが広がるので、該層形成時の層厚管理に高い精度を必
要とせず、製造コストの低減化をはかることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電子写真装置の一例の模式的断面図
、第２図は本発明の電子写真装置に用いる電子写真感光
体の一例の模式的断面図、第３図は表面保護層の層厚が
約２０００Ａの従来例の電子写真感光体の分光透過率、
第４図は電子写真装置に用いる露光量分布の一例、第５
図は電子写真感光体の分光感度曲線の一例、第６図は実
施例１で求めた電子写真感光体の表面保護層層厚−感度
曲線の一例である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基体上に、光導電層およびシリコン原子と炭素原
   子を含む非晶質材料からなる表面保護層を順次積層して
   なる電子写真感光体を備えた電子写真装置において、前
   記保護層の層厚が４０００Å乃至１００００Åの範囲に
   あり、且つ波長４００ｎｍ乃至７００ｎｍの光に対する
   該保護層の屈折率が１．５以上であることを特徴とする
   電子写真装置。
2. （２）前記光導電層が、波長４００ｎｎ乃至７００ｎｍ
   の光に対する屈折率が４．０以下の無機光導電体よりな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電子
   写真装置。
3. （３）前記感光体の表面保護層を摺擦する弾性クリーニ
   ングローラーを有することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の電子写真装置。