JPS62195674A - 電子写真感光体 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、電子写真感光体に関するものでおる。

特に、気相成膜法によって形成された、炭素を主成分と
する層（以下、「炭素膜」という。）を感光層とする電
子写真感光体に関するものである。

従来の技術 電子写真感光体は、無機系のものと有機系のものとに大
別されるが、無機系のものについては、近年、支持体上
にプラズマＣＶＤ法等の気相成膜法により無定形シリコ
ン膜を形成させた、いわゆるアモルファスシリコン感光
体が開発されている。

さらにまた、これらアモルファスシリコン感光体と同様
の気相成膜法により形成された、炭素膜を光導電性層と
した電子写真感光体も提案されている。即ち、炭素膜は
、適当な不純物のドーピングにより可視光領域に感度を
もたせることができること、不純物ドーピングをしなく
ても紫外領域に感度をもたせることができること、及び
成膜条件を適切に選択することにより、可視光にほぼ透
明で、体積抵抗率が１０１４　〜１０　　Ω−ｃｍ程度
の膜が得られることなどの利点がおり、そしてその炭素
膜を有する電子写真感光体は、帯電性が非常に良好でお
り、高い耐電圧を持ち誘電率が小さいために、膜厚を湧
くしても、高い電位を得ることが可能であり、又、ダイ
ヤモンドに近い表面硬度を有し、化学的に不活性でめる
ので、高寿命を有するなどの特徴を有する。

発明が解決しようとする問題点 上記のように、炭素膜を有する電子写真感光体は、性能
、寿命、等で優れた特徴を有するものでおるが、炭素膜
は、その作成において条件設定が難かしく、特定の条件
で、ある支持体に成膜可能でおっても、他の支持体を用
いた場合には、全く、あるいは極く僅かしか成膜がなさ
れなかったり、成膜しても支持体との接着性に劣るとい
う問題があった。特に電子写真感光体の支持体として汎
用されているアルミニウム基板上には、成膜条件を種々
変化させても成膜し難いという欠点があった。

ざらにまた、成膜にざいし、基板温度を１０００°Ｃ近
くの高温にする必要のある場合には、アルミニウム基板
など融点が比較的低い支持体を用いるのは望ましくない
という問題もあった。

本発明は、上記のような炭素膜の優れた特性を保持しつ
つ、支持体と、炭素膜との接着強度を高め、しかも容易
に製造することのできる電子写真感光体を提供すること
を目的としてなされたものである。

即ち、本発明の目的は、 ■炭素膜と支持体との接着性の良好な電子写真感光体を
提供すること、 ■非常に高い成膜速度で、かつ、簡易な設備で製造可能
な炭素膜を有する電子写真感光体を提供すること、 ■光疲労が起こり難く、連続コピ一時にも画質の低下が
生じない電子写真感光体を提供すること、■コロナ放電
、現像、転写、クリーニングなどの画像形成プロセスに
おいて、安定性が高く、耐刷性の高い長寿命な電子写真
感光体を提供すること、■製造時、使用時において人体
に対し、安全な電子写真感光体を提供すること、 ■光感度が高く、分光感度が長波長に及ぶ電子写真感光
体を提供すること、 ■誘電率が低く、帯電電流の少なくてすむ電子写真感光
体７！ｉ：提供すること、 ■暗抵抗が高く、温度、湿度などの外因による抵抗の変
化が帯電電位に影響を与え難い電子写真感光体を提供す
ること、及び ■温度、湿度などの影響で解像力低下が起り難い電子写
真感光体を提供すること、 に必る。

問題点を解決するための手段及び作用 本発明の上記目的は基板上に炭化水素の気相成膜により
作成された炭素膜を有する電子写真感光体において、そ
の基板の少くとも表面がＭｏ、Ｗ、Ｔａ、又はＴｉより
なるものを用いることによって達成される。

本発明の電子写真感光体において、炭素膜は、少くとも
表面がＭｏ、Ｗ、Ｔａ又はｌｉよりなる炭化水素の気相
成膜により直接形成される。

本発明における炭素膜の詳細な、分子的、原子的構造は
必らずしも明らかにはなっていないが、多結晶構造、非
晶質構造、又は、これらの構造が共存する状態のもので
あり、少なくとも部分的にダイヤモンド構造、又はダイ
ヤモンドに近い構造を有しているものと考えられる。な
お、完全なグラフフィト構造を有する炭素膜は、感光体
の感光層としては使用し得ない。また本発明にあける炭
素膜は部分的に水素原子を含んでも良く、その場合、部
分的にポリメチレン構造を含んでいても良いが、完全な
直鎖ポリメチレン構造のものではなく、相当程度架橋さ
れ、硬度の高い膜になっていなくてはならない。

本発明の電子写真感光体は、不純物ドーピングをけず製
造時の基板温度を高く設定しなくても、紫外線に対する
感度を持っているので特定の用途に対しては有効である
が、炭素膜に適当な不純物をドーピングすれば可視領域
に感度を持たせることができる。このような不純物とし
てはホウ素などの第１ＩＩａ族元素及びリンなどの第Ｖ
ａ族元素が効果がある。ざらにまた３ｉ、Ｇｅ、３ｎな
どの第１Ｖ’ａ族元素も効果が認められる。

本発明の電子写真感光体の支持体としてはＭＯｌＷ、Ｔ
Ｉ又はＴｉよりなる基板のみならず、ステンレス鋼、ア
ルミニウムなど、比較的安価でカロエ性の良好な公知の
金Ｂ基板表面に、スパータリング、蒸着、メッキ等の方
法によりＭｏ、Ｗ、Ｔａ又はＴｉ金属の薄膜を設けたも
の等が使用可能である。これら後者のものは、使用コス
トの面から特に好ましい。

本発明の電子写真感光体にあける炭素膜は、炭化水素の
気相成膜法により形成させることができる。

以下、その気相成膜法について詳記する。

本発明において使用される気相成膜法の態様としては、 １、気体状炭化水素を放電分解して基板上に炭素膜を形
成させる方法、及び ２、気体状炭化水素を減圧下熱分解させ、その分解物を
イオン化し、加速して基板上に炭素膜を形成させる方法
、 があげられる。

これらの方法によって炭素膜を製造するために使用する
炭化水素としては一般式ＣｎＨ２ｎ＋２で示される例え
ばメタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン等のパ
ラフィン系炭化水素、一般式〇　、　Ｈ２゜で示される
エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンテン等のオレフ
ィン系炭化水素、一般式ＣｎＨ２゜−２で示されるアセ
チレン、アリレン、ブチン等のアセチレン系炭化水素等
の脂肪族炭化水素、シクロプロパン、シクロブタン、シ
クロペンタン、シクロヘキサン、シクロへブタン、シク
ロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン等の脂環式
炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタリン
、アントラセン等の芳香族炭化水素あるいはそれらの有
機置換体がめげられる。これらの炭化水素は枝分れ構造
があってもよく、ハロゲン置換体でおってもよい。本発
明においては、持にＣ、ＩＩ　２　ｎ＋２、特にメタン
が好ましく用いられる。これら炭化水素は、常温でガス
状であっても固体状、液体状いずれでも良いが、常温で
固体状又は液体状の場合は、気化して用いる必要がめる
。炭素膜の形成に際しては、必要に応じ、上記炭化水素
とは異なる他のガス成分を併用してもよい。これら他の
ガス成分としては、水素、ヘリウム、アルゴン、ネオン
等のキャリアガスがあげられる。その他諸特性を改善す
る目的で、ジボラン、３フツ化ホウ素、３塩化ホウ素な
どのホウ素化合物、フォスフイン、シフオスフィン、５
フツ化リン、３塩化リン、５塩化ワンなどのリン化合物
など元素周期表■族あるいはＶ族元素を含む化合物を用
いて、炭素膜中にホウ素、リン等の不純物元素の添加を
行うこともできる。また、Ｓｌ、５ｎ１Ｇｅ等、Ｉｖ族
元素を、これ等元素の化合物を用いて導入してもよい。

本発明の電子写真感光体について、これらの方法におい
て使用される基板は前記のとおり、少くとも表面がＭｏ
、ｗ、Ｔａ、又はＴｉよりなるものを用いるが、それに
より、最も効率良く炭素膜が形成され、密着性が良好な
電子写真感光体を得ることかできる。特に、ＭＯよりな
るか、又は表面か〜１０よりなる基板を用いた場合には
成膜速度が速い。この原因については充分明らかではな
いが、おそらく、ＭＯは炭化水素含有ガスの化学吸着が
速く炭素と高温で反応するという性質を持っていること
、あるいは、基板の電気型導度の差により生ずる、放電
中の基板の帯電（自己バイアス）の差に起因した反応種
の基板に対する衝突エネルギーの違い、おるいは基板の
熱容量、熱伝導度の差による表面温度の違い、等に起因
するものと考えられる。

まず、本発明の電子写真感光体における炭素膜を気体状
炭化水素の放電分解により製造する場合について説明す
る。

第１図は、放電分解により炭素膜を形成させるざいに使
用する装置の一例の概念図を示したものでおる。

第１図に記載された装置において、反応室内の電極３の
表面に支持体となる基板２を設定し、反応室内を排気系
６により減圧し、次いで必要に応じて、基板をヒーター
４により加熱して所定温度に設定する。続いて炭化水素
含有ガスを導入系７によりガス注入口５から室内に流入
させ所望の圧に保つ。炭化水素含有ガスとしては前述し
た炭化水素と各種ガス成分を用いることができる。次い
で電極１に高周波電源装置８により高周波を印加して、
炭化水素含有ガスの低温プラズマを生・成させ、それに
より、基板上に炭素膜が形成される。

印加される高周波としては一般にラジオ波が用いられる
が、マグネトロンを設置してマイクロ波を放射すること
により、炭化水素の低温プラズマを生成させることもで
きる。

印加する高周波の周波数としてはラジオ波を用いる場合
には、３０ＭＨｚ以下、好適には５〜２０ＭＨｚ、ガス
分解時の真空度は０．１〜５Ｔｏｒｒ、基板加熱温度は
１００〜９００′Ｃである。また、マイクロ波を照射す
る場合には、１００１００Ｏ〜１０００ＫＭＨｚのマイ
クロ波を使用し得る。炭素膜の膜厚は、任意に選択でき
、１μｍ〜２００μｍ１特に５μｍ〜１００μｍの範囲
が好ましいが、２０μｍ以下に設定しても十分に機能を
果たすことができる。

また、前記した様な反応室内の電極を使用せずに、反応
室外側に高周波コイルを設置して、高周波を流して、反
応室内部に無電極放電を起こすことにより、炭素膜を形
成することもできる。また、必要に応じ、数十に〜数ｋ
Ｖのバイアス電圧をかけることもできる。

次に本発明の電子写真感光体における炭素膜を気体状炭
化水素の熱分解によって製造する場合について説明する
。

第２図は、加熱分解により炭素膜を形成させる方法に使
用される装置の一例の概念図である。反応室内のヒータ
ー４を有する基板支持体３上に基板２を設置し、反応室
内を排気系により減圧する。

次いでヒーター４を反応中、基板温度４００〜９００　
’Ｃとなるように保ちながら、炭化水素含有ガスをガス
導入系１２から導入して所定圧に保つ。

続いて熱フィラメント９を、前記炭化水素が熱分解する
温度に設定し、熱分解を生じざぜて、基板上に炭素膜を
形成させる。炭化水素含有ガスとしては前述した炭化水
素と各種ガス成分を用いることができるが、その場合、
炭化水素と水素との混合ガスを用いるのが好ましい。特
にメタン−水素混合ガスが有効に用いられる。熱フィラ
メント９の温度は炭化水素含有ガスが分解する温度であ
れば良く、１５００〜２５００’Ｃ程度に設定されるが
、２０００℃前後が好ましい。反応時の反応室内の圧力
は０．１〜数１０ＴＯｒ　ｒの範囲に設定される。この
際ざらに、フィラメントと基板支持体３との間に、交流
電源１０及び直流電源１１によって電圧をかけることに
より、熱フィラメントの加熱により生成された反応ガス
分解イオンを加速し、基板への成膜性を向上させること
が有効である。ざらに磁場をかけることによりイオン化
効率を高め、成膜速度を向上させることも可能でおる。

本発明の電子写真感光体は、上記の第１図及び第２図に
記載の装置によって製造された場合に限定されるもので
はなく、目的の電子写真感光体の形状等により装置に適
宜変更を加えて製造することができる。

本発明では、炭素膜を主として感光層として使用した場
合について述べたが、本発明における炭素膜は、その電
気的、化学的及び、機械的性質を生かし、電子写真感光
体の電荷注入阻止層や、電荷輸送層、表面保護層として
用いることも可能でおり、この細柱々の電子写真感光体
層としての使用することができる。

実施例 以下、本発明を実施例によって説明する。

実施例１ 第１図に示したプラズマ重合装置内の下部電極支持体上
に表面浄化したＴａ基板を置き反応至内部を５Ｘ１０−
５Ｔｏｒｒに排気してから基板をヒーターにより６００
　’Ｃに保持し、Ａｒを導入して１Ｏ−１Ｔｏｒｒでグ
ロー放電を起こさせ、基板表面をイオンボンバードメン
トによりクリーニングした。

次に再び反応至内部を５Ｘ１０　　”Ｔｏｒｒに排気し
てからメタン温度約１ＶＯＩ％の水素−メタン混合ガス
を導入し、５ｘ１０−１Ｔｏｒｒにて１３．５６ＭＨｚ
の高周波グロー放電を起こして炭素膜を析出させた。生
成した炭素膜は膜厚９μｍでほぼ透明であり、ヌープ硬
度は１３００以上あった。得られた電子写真感光体を印
加電圧５ｋＶのコロトロンを用いて正に帯電させ、波長
２３５ｎｍの紫外線で潜像を形成し、これを二成分現像
剤で現像し、紙へ転写して定着したところ良好な画像が
得られた。この感光体の炭素膜について接着剤を用いた
剥離テストを実施したところ、炭素膜と基板との接着強
度は非常に大きい事が確認された。

一方上述の条件でＡ：基板上に成膜させようと試みたと
ころＴａ基板のときの約２倍の時間をかけても膜厚は１
μｍにもみたす、電子写真感光体としての特性を評価す
ることができなかった。

実施例２ 第２図に示される様な装置内部を１Ｏ−７Ｔｏｒｒまで
排気後メタン濃度２ＶＯ１％の水素−メタン混合ガスを
流量５０３ＣＣＭで全圧３０Ｔｏｒｒになる様に導入し
、熱フィラメント温度２０００″Ｃ１基板温度８００℃
で、ステンレススチールの表面にＭＯを蒸着した基板上
に炭素膜を析出させた。生成した炭素膜は、膜厚１５μ
ｍで、硬度はヌープ硬度で約２０００を示した。得られ
た電子写真感光体を、実施例１に示した方法と同様な方
法により画出しを行ったところ、極めて鮮明な画像が得
られた。

上記画出しプロセスを自動化した試験機で同じ工程を１
０５回繰り返したが、転写画像の劣化は極めて少なかっ
た。

また実施例１と同様の方法で剥離テストを行なったとこ
ろ、実施例１におけると同様に、良好な結果が得られた
。

発明の効果 本発明は基板上に炭化水素の気相成膜により作成される
炭素膜をを有する電子写真感光体において、その基板の
少くとも表面がＭｏ、Ｗ、Ｔａ又はＴｉよりなるものを
用いたから、炭素膜を太きな成膜速度で容易に作成する
ことができ、そして、生成する炭素膜と基体との接着性
は非常に良好である。

そしてまた、本発明の電子写真感光体は、次のような優
れた特徴を有する。

本発明の電子写真感光体は、帯電性が非常に良好である
。例えば炭素膜の膜厚が８μｍのサンプルの場合、ａｏ
ｏｖの電位を得るには’１．０ｃｔｒｒ当り１．０マイ
クロクーロン以下の表面電荷密度で充分である。これは
ａ−３ｅ悪感光の帯電性よりもむしろ高く、ａ−３ｉ感
光体の帯電性の２〜３倍程度の値に相当する。また暗減
衰率も極めて小さくする事ができ、帯電後１分間での電
位減衰は空温で１５％以内に抑えることができる。

本発明の電子写真感光体は例えばａ−３ｉ感光体に比し
て静電濡縁の安定性において滞れており、帯電電位の変
化を２０’Ｃと４０’Ｃで１０％以内に抑えることがで
きる。又湿度の影響も少ない。このため感光体の構造を
簡略化することができ、製造安定性も高くなる。

本発明の電子写真感光体は、非常に高い耐電圧を持つた
めに感光層を薄クシても高い電位を得ることが出来る。

この事は、電子写真感光体の作成時間の短縮にとって非
常に有利である。また表面電荷密度を大きくとる事がで
きるので、高い画像！！度を得る上で好都合である。

本発明の電子写真感光体における炭素膜はヌープ硬度で
１００以上の硬度を有する。作成条件により変化するが
１０００程度の硬度は容易に得られ、又、２０００以上
のヌープ硬度を持つものも作成可能でおる。この様な硬
度の値は溶媒を使用した塗布型の有機高分子層を持つ有
機感光体などに較べてはるかに高く、非晶質Ｓｅ或いは
Ａ　Ｓ　２Ｓｅ’３を主体とする感光体と較べても高い
硬度を持っている。このため非常に傷がつき難く感光体
寿命の延長に大きな効果を持つ。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の電子写真感光体における
炭素膜を形成させる装置の概略断面図である。 １・・・電極、２・・・基板、３・・・基板支持体、４
・・・ヒーター、５・・・ガス注入口、６・・・排気系
、７・・・導入系、８・・・高周波電源、９・・・熱フ
ィラメント、１０・・・交流電源、１１・・・直流電源
、１２・・・ガス導入系。 特許出願人　　富士ゼロックス株式会社代理人　　　　
弁理士　　眼部　剛 ７）＋区 熱フィラメント 葛２図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に炭化水素の気相成膜により作成された炭
   素を主成分とする層を有する電子写真感光体において、
   該基体の少なくとも表面がＭｏ、Ｗ、Ｔａ又はＴｉより
   なることを特徴とする電子写真感光体。
2. （２）炭素を主成分とする層が、気体状炭化水素をラジ
   オ波放電により分解し、基板上に成膜することによって
   作成されたものであ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感光体。
3. （３）炭素を主成分とする層が、気体状炭化水素をマイ
   クロ波放電により分解し、基板上に成膜することによっ
   て作成されたものであ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感光体。
4. （４）炭素を主成分とする層が、気体状炭化水素を減圧
   下熱分解し、その分解物をイオン化し、加速して基板上
   に成膜することによつて作成されたものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電子写真感光体
   。
5. （５）気体状炭化水素の熱分解が、減圧下、反応室中の
   高温に保持された熱フィラメントにより行われたもので
   あることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の電
   子写真感光体。
6. （６）気体状炭化水素の熱分解が、フィラメントと基板
   との間に電圧をかけることによって行われたものである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の電子写
   真感光体。