JP2679366B2

JP2679366B2 - 電子写真感光体

Info

Publication number: JP2679366B2
Application number: JP2196218A
Authority: JP
Inventors: 茂八木; 武敏東; 雅人小野
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1990-07-26
Filing date: 1990-07-26
Publication date: 1997-11-19
Anticipated expiration: 2012-11-19
Also published as: JPH0483257A

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、特に反射防止層を有する
電子写真感光体に関する。

〔従来の技術〕

通常、電子写真感光体は、導電性基板上に感光層を設
け形成される。感光層としては、光導電性を有する材料
が一般に使用され、例えば、Se、CdS、ZnO等の無機光導
電材料や有機光導電材料等があげられ、また最近では非
晶質ケイ素が光導電材料として注目を集めている（例え
ば、特開昭54−86341号公報）。非晶質ケイ素系電子写
真感光体は、主にグロー放電法により形成される。この
非晶質ケイ素系電子写真感光体は、感度が高いという利
点を有し、表面が非常に硬く、耐刷性に優れ、しかも変
質しがたいので、感光体として寿命が長いといった利点
がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、レーザービームをライン走査する方式の電
子写真プリンタは、レーザービームとして、ヘリウム−
カドミウムレーザー、アルゴンレーザー、ヘリウム−ネ
オンレーザー等の比較的短波長のガスレーザーが使用さ
れているほか、近年になって半導体レーザーが使用され
るようになってきた。この半導体レーザーは、一般的に
は750nm以上の長波長領域で発振波長を有しているもの
で、そのため長波長領域で高感度特性を持つ電子写真感
光体が必要となり、種々の提案がなされている。例え
ば、非晶質ケイ素系電子写真感光体についてもGeを添加
することにより長波長増感が行われている（特開昭54−
98588号公報、同57−172344号公報参照）。

しかしながら、これ等長波長領域に感度特性を有する
電子写真感光体を、長波長の光源、特にレーザービーム
走査方式の電子写真プリンタに取り付けて、レーザービ
ーム露光を行うと、形成された画像にモアレが現出し、
良好な画質の画像が形成できないという問題があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので
ある。

本発明の目的は、赤外半導体レーザー等のコヒーレン
ト光を光源とするレーザープリンターでの干渉縞の発生
を防止した高画質の電子写真感光体を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は、接着性や機械的強度・硬度が高
く、表面平滑性に優れ欠陥の少ない感光層を有する高耐
久性の電子写真感光体を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、高感度で凡色性に富み、高
帯電性で暗減衰が少なく、また、露光後の残留電位の少
ない電子写真感光体を提供することにある。

〔課題を解決するための手段および作用〕

本発明者等は、上記の目的を達成すべく、反射防止材
料について鋭意研究を行った結果、有機高分子化合物あ
るいは無機高分子化合物中に金属粉末を分散させたもの
は、感光層を通過したコヒーレント光を効率よく吸収及
び散乱し、優れた反射防止機能を有することを見出だ
し、本発明を完成するに至った。

本発明の電子写真感光体は、少なくとも支持体と反射
防止層の感光層からなり、該反射防止層が金属粉末を分
散した有機高分子化合物あるいは無機高分子化合物から
なることを特徴とする。

本発明の電子写真感光体において、反射防止層におけ
る有機高分子化合物あるいは無機高分子化合物に分散さ
れる金属粉末は、周期律表II A族元素、II B族元素、II
I A族および遷移元素から選択され元素、又はそれ等２
種以上の元素の合金又は混合物が好ましく使用される。

これらの金属粉末は、正および負のいずれの電荷をも
流すことができる両極性のものであり、これらを含有さ
せた反射防止層は、両極性であり、感光体の残留電位に
対して影響が少ない。

以下、本発明を詳細に説明する。

第１図ないし第５図は、それぞれ本発明の電子写真感
光体の模式的断面図である。第１図は、本発明の電子写
真感光体の基本的層構成の一例であって、支持体１の上
に、反射防止層２及び感光層３が積層されている。第２
図においては、感光層の表面に表面層が設けられてい
る。第３図においては反射防止層２と感光層３の間に中
間層５が設けられ、また、表面に表面層４が設けられて
いる。第４図及び第５図においては、感光層が電荷発生
層3aと電荷輸送層3bとに機能分離された層構成になって
おり、第４図においては、支持体１上に反射防止層２、
中間層５、電荷輸送層3b、電荷発生層3a及び表面層４が
順次積層された構造を有し、第５図においては、支持体
１上に、電荷輸送層3b、反射防止層２、電荷発生層3a及
び表面層４が順次積層された構造を有している。

本発明において、支持体としては、導電性支持体およ
び絶縁性支持体のいずれを用いてもよい。導電性支持体
としては、アルミニウム、ステンレススチール、ニッケ
ル、クロム等の金属及びその合金があげられ、絶縁性支
持体としてはポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボ
ネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド等の高
分子フイルム又はシート、ガラス、セラミック等があげ
られる。絶縁性支持体を用いる場合には、少なくとも他
の層と接触する面は、導電化処理を施してあることが必
要である。導電化処理は、上記金属の他に、金、銀、銅
等を蒸着、スパッター、イオンプレーテイング法によっ
て行うことができる。

本発明の電子写真感光体は、電磁波の照射を支持体側
から行ってもよいし、支持体とは反対の側から行っても
よい。支持体側から行う場合には、導電化処理による金
属層が少なくとも照射される電磁波を透過する厚さにす
ればよい。又、ITO等の透明導電膜を使用することもで
きる。

本発明の電子写真感光体において、支持体の上には反
射防止層および感光層が形成されるが、感光層が電荷発
生層、電荷輸送層に分けられている場合には、反射防止
層は、電荷発生層と電荷輸送層との間に設けてもよい。
ただし、反射防止層が電荷発生層の上に設けられる場合
には、反射防止層は、露光に際し、電磁波（光）を十分
に透過させて下層の電荷発生層まで到達させるべく十分
に透明でなくてはならないが、本発明における反射防止
層は透明性であるので、この様な場合に有利に使用でき
る。

反射防止層は、上記のごとく、有機高分子化合物ある
いは無機高分子化合物中に、金属粉末が分散されて構成
される。

金属粉末としては、周期律表II A族元素、II B族元
素、III A族元素、および遷移金属から選択された元素
が使用される。II A族元素としてはBe、Mg、Ca、Sr、B
a、Raがあげられ、II B族元素としては、Zn、Cdがあげ
られ、III A族元素としては、Al、Ga、In、Tlがあげら
れ、遷移元素としては、主遷移元素であるScからCu、Ｙ
からAg、HfからAuの各元素、及び内遷移元素であるLaか
らLu、AcからLrの各元素があげられる。これ等の内で
も、Al、Zn、In、主遷移元素が好ましく使用できる。

これらの金属粉末は、使用するレーザの波長域で吸収
があるものを選択して用いることができる。

これらの金属粉末の粒径は、反射防止層の膜厚よりも
小さいことが望ましく、特に反射防止層の膜厚の1/2以
下であることが好ましい。具体的には、50Åないし５μ
ｍ、好ましくは0.01μｍないし0.5μｍの範囲のものが
使用される。粒径が50Åよりも小さくなると、光散乱能
が低下し、５μｍよりも大きくなると感光体最表面での
表面性が低下し、クリーニング不良や解像度の低下を引
き起こす。

さらにこの反射防止層は、支持体表面の平滑化の機能
を付与させることも可能であり、その場合には、支持体
の表面粗さよりも小さい粒径の粉末を用いればよい。

反射防止層における有機高分子化合物としては、ポリ
ビニルカルバゾールのような電気的に活性な高分子化合
物でも、電気的に不活性な高分子化合物でもよい。使用
できる高分子化合物としては、ポリビニルカルバゾー
ル、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステ
ル樹脂、塩化ビニル樹脂、フツ素樹脂、ポリウレタン樹
脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ポリイミド樹脂等があげられる。なかでもプラ
ズマCVD法で感光層を形成する場合には、耐熱性、機械
的強度、接着性の点から、硬化型樹脂が好ましい。

上記有機高分子化合物を用いて反射防止層を形成する
ためには、有機高分子化合物の有機溶媒溶液又は液状有
機高分子化合物中に、上記金属粉末を分散させ、得られ
た分散液を塗布し、乾燥すればよい。

また、反射防止層における無機高分子化合物として
は、シリコーン樹脂や有機金属化合物から形成される無
機高分子化合物が使用できる。

無機高分子化合物が、例えば、液状のシリコーン樹脂
である場合には、その中に上記金属粉末を分散させ、分
散液を塗布し、乾燥すればよい。

又、反射防止層を、ゾル−ゲル法によって、形成する
場合には、次のようにして形成することができる。

Si（OCH₃）_４、Si（OC₂H₅）_４、 Si（OC₃H₇）_４、Si（OC₄H₉）_４、 Al（OCH₃）_３、Al（OC₂H₅）_３、 Al（OC₄H₉）_３、Ti（OC₃H₇）_４、 Zr（OC₃H₇）、Ti（OC₃H₇）_４、Ｙ（OC₃H₇）_３、Ｙ（OC₄H₉）_３、 Fe（OC₂H₅）_３、Fe（OC₃H₇）_３、 Fe（OC₄H₉）_３、Nb（OCH₃）_５、 Nb（OC₂H₅）_５、Nb（OC₃H₇）_３、 Ta（OC₃H₇）_５、Ta（OC₄H₉）_４、 Ti（OC₃H₇）_４、Ｖ（OC₂H₅）_３、Ｖ（OC₄H₉）_３等のアルコキシド化合物や、鉄・トリス
（アセチルアセトネート）、コバルト・ビス（アセチル
アセトネート）、ニッケル・ビス（アセチルアセトネー
ト）、銅・ビス（アセチルアセトネート）等の有機金属
錯体を、アルコール中に溶解し、撹拌しながら加水分解
する。反応によって生成したゾル液に、上記金属粉末を
分散させ、得られた分散液をスプレー法、浸漬法によっ
て支持体上に塗布し、溶媒を除去した後、50〜300℃で
１〜24時間加熱乾燥することによって、主として無機高
分子化合物からなる反射防止層を得ることができる。

金属粉末と有機高分子化合物又は無機高分子化合物と
の割合は、粉末の粒径や固有抵抗、膜の強度、膜厚によ
って任意に決定されるが、通常、重量比で2/98〜90/10
の範囲が好ましい。なお、金属粉末の割合が２重量％よ
りも低くなると、反射防止機能が不足し、高い残留電位
を示し、又、90重量％よりも高くなると、膜としての強
さが、低下し、感光層を積層した後、剥離が起こり、感
光体としての機能を果たすことができなくなる。

反射防止層の膜厚は0.1〜20μｍ、好ましくは0.2〜10
μｍの範囲に設定される。

本発明においては、反射防止層は、暗中で電荷を保持
することができると共に、電磁波が照射されることによ
って、感光層中に電荷が発生した場合には、速やかに電
荷を注入し、支持体又は電荷発生層に電荷を移動させる
ことができる。また、反射防止層が支持体上に直接設け
られた場合には、支持体が絶縁性であっても暗中で十分
な導電性を有し、導電性支持体としての機能を持たせる
ことができる。

また、本発明において、反射防止層は、正および負の
いずれの電荷をも輸送することができるので、感光体を
プラス帯電させて、或いはマイナス帯電させて使用する
ことができる。

感光層としては、非晶質ケイ素、セレン、セレンひ
素、セレンテルル等の無機物を、CVD、蒸着或いはスパ
ッタリング等の方法を用いて形成したものが使用でき
る。又、フタロシアニン、Cuフタロシアニン、Alフタロ
シアニン、Ｖフタロシアニン、スクエアリン酸誘導体、
メロシアニン、ビスアゾ染料等の色素や顔料を蒸着した
り、あるいはそれらを結着樹脂に分散したものを、浸漬
塗布、スプレー塗布などの方法で薄膜とした電荷発生層
と、低分子電荷輸送剤を結着樹脂中に分散させて形成し
た電荷輸送層とを積層したものを用いることができる。

本発明において、Se−Te等のセレン系、ａ−Si系の感
光層を上層に設ける場合には、有機系の感光層を用いた
場合に比べ、耐擦性、耐摩耗性の点において有利であ
り、特にａ−Si系感光層は、硬度が高く、最表面層とし
ては、極めて有利である。したがって、ａ−Si系感光層
は、上記の観点から表面層としても有効に機能する。

なかでも、水素化非晶質ケイ素、ゲルマニウムを添加
した水素化非晶質ケイ素、水素化非晶質ゲルマニウムを
用いた場合には、感光層は、優れた機械的、電気的特性
を示す。特に、ケイ素あるいはゲルマニウムを主成分と
し、１〜40原子％、特に５〜30原子％の水素を含んだも
のが好ましい。

本発明において、反射防止層は、正および負のいずれ
の極性にも使用できるため、感光層としては、ａ−Si系
感光層が最適である。何故ならば、ａ−Si膜は膜中に元
素周期律表のＶ族元素、III族元素の添加により、ｎ
型、ｉ型、ｐ型の膜が容易に形成でき、正帯電型の感光
体が所望される場合には、III族元素を添加したｐ型ａ
−Si感光層とすればよく、負帯電型感光体が所望される
場合には、Ｖ族元素を添加するか、そのままでｎ型ａ−
Si感光層とすればよく、両極性の感光体が所望される場
合には、微量のIII族元素を添加して、ｉ型ａ−Si感光
層とすることができ、したがって、容易に感光体の帯電
極性を制御できるからである。

本発明において、感光層の好ましい例としては、感光
層が、電荷発生層と電荷輸送層とから構成され、それら
電荷発生層と電荷輸送層が、それぞれケイ素を主体とし
てなり、かつ、水素、ハロゲン、酸素、窒素、炭素、ゲ
ルマニウムから選択された元素のいずれか一種以上を含
む場合である。

以下、水素化非晶質ケイ素を感光層として用いる場合
を例として説明する。

非晶質ケイ素を主成分とする感光層は、公知の方法に
よって形成することができる。例えば、グロー放電分
解、スパッタリング法、イオンプレーチング法、真空蒸
着法等によって形成することができる。これ等の成膜方
法は、目的に応じて適宜選択されるが、プラズマCVD法
によりシラン或いはシラン系ガスをグロー放電分解する
方法が好ましく、この方法によれば、膜中に１〜40原子
％の水素を含有した比較的抵抗が高く、かつ、光感度も
高い膜が形成され、感光層としては好適な特性を得るこ
とができる。

以下、プラズマCVD法を例にあげて説明する。ケイ素
を主成分とする感光層を作製するための原料気体として
は、シラン、ジシランをはじめとするシラン類があげら
れる。また、感光層を形成する際に、必要に応じて、水
素、ヘリウム、アルゴン、ネオン等のキャリアガスを用
いることも可能である。これ等の原料ガス中に、ジボラ
ン（B₂H₆）、ホスフィン（PH₃）ガス等のドーパントガ
スを流入させ、膜中に硼素或いは燐等の不純物を添加す
ることもできる。又、光感度の増加を目的として、ハロ
ゲン、炭素、酸素、窒素等の元素を含有させてもよい。
更にまた、長波長域感度の増加を目的として、ゲルマニ
ウム、錫等の元素を添加することも可能である。

感光層の膜厚は、５〜100μｍ、好ましくは10〜70μ
ｍの範囲に設定される。

本発明において、上記反射防止層と感光層あるいは電
荷発生層又は電荷輸送層との間には、電荷注入阻止、接
着性向上を目的として、中間層を設けてもよい。

中間層は、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル等
の有機高分子化合物、或いはケイ素、チタン、ジルコニ
ウム等のアルコキシ化合物の溶液を塗布し、乾燥して形
成することができる。また、プラズマCVD法によるSi
N_x、SiC_x、SiO_x膜、イオンプレーティング等のPVD法に
よるSiO_x、AlO_x、ZnO_x、ZrO_x膜等を用いることができ
る。

また、本発明の電子写真感光体は、表面のコロナイオ
ンによる変質を防止するために、表面保護層を設けても
よい。表面保護層を構成する材料としては、プラズマCV
D法による酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、アモ
ルフアスカーボン、イオンプレーテイング法等による酸
化アルミナ、更に有機低分子化合物や導電性微粉末を分
散した透明有機高分子膜等があげられる。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例によって説明する。

実施例１円筒状アルミニウムパイプ（Rmax＝0.05μｍ）上に、
ポリウレタン樹脂（関西ペイント社製、レタン4000）50
重量部に、平均粒径0.3μｍ以下のNi粉末50重量部、溶
剤（レタンシンナー、関西ペイント社製）15重量部を加
え、ボールミルを用いて20時間混合分散し、硬化剤（レ
タン硬化剤、関西ペイント社製）を７重量部加えた溶液
をスプレー塗布し、150℃にて24時間乾燥して、厚さ５
μｍの反射防止層を形成した。

上記反射防止層のみが形成されたアルミニウムパイプ
を容量結合型プラズマCVD装置の真空槽内に設置した。
基板温度200℃に維持し、反応室内に100％シラン（Si
H₄）ガスを毎分100cc、水素稀釈の100％ppmジボラン（B
₂H₆）ガスを毎分100cc流入させ、反応槽内を0.5Torrの
圧力に維持した後、13.65MHzの高周波電力を投入してグ
ロー放電を生じさせ、電力を100Wに維持した。このよう
にして水素とごく微量の硼素を含む、いわゆるｐ型非晶
質ケイ素からなる膜厚２μｍの電荷注入阻止層を形成し
た。ついで、水素稀釈ジボランガスを毎分1ccに変え、
いわゆるｉ型の非晶質ケイ素からなる20μｍの光導電層
を形成した。

引き続き高真空に排気し、SiH₄30sccm、NH₃30sccmを
反応器に導入し、50Wで放電を行い、0.1μｍのSiN_x膜を
形成し、電子写真感光体を作成した。

得られた電子写真感光体を半導体レーザビームプリン
ター（XP−９、富士ゼロックス社製）に挿入し、プリン
トテストしたところ、モアレ模様のない良好な画像が得
られた。

比較例１ Rmax＝0.05μｍで鏡面切削したアルミニウム支持体の
上に、反射防止層を設けずに、実施例１と全く同じ方法
にて電荷注入阻止層、光導電層、表面層を形成した。実
施例１と同じプリンターにてプリントテストしたとこ
ろ、画面全体に木目状のいわゆるモアレ模様が出現し、
画像品質は著しく低下したものとなった。

実施例２アルミニウム平板上に、セラミックコート剤（セラミ
カ1100、株式会社日板研究所製）40重量部に粒径0.1〜
0.5μｍの銅粉末50重量部を加え、ボールミルを用いて1
00時間混合分散し、硬化剤を10重量部加えて得られた塗
布液を、希釈後、浸漬塗布法により塗布し、150℃で５
時間乾燥して、厚さ４μｍの反射防止層を形成した。

この反射防止層の上に、実施例１と同じ感光層を設け
て感光体を作成し、レーザビームプリンターにてプリン
トテストしたところ、モアレの全くない鮮明な画像が得
られた。

実施例３平面粗さRmax0.5μｍのアルミニウムパイプの上に、
実施例２と同じ反射防止層を設けた。この反射防止層の
表面粗さは、Rmaxで0.05μｍ以下であった。

この反射防止層の上に実施例１と同じ感光層を設けて
電子写真感光体を作成し、レーザビームプリンターにて
プリントテストを行ったところモアレの全くない鮮明な
画像が得得られた。くり返し10万枚のプリント後も欠陥
のない良好な画像が得られた。

比較例２実施例３と同じ支持体の上に、比較例１と同じ感光層
を設けて感光体を作成し、プリントテストを行った。さ
らに１万枚のプリントテストを行ったところ、画像には
モアレ模様が出現したほかに、繰返しコピー操作と共に
白点と黒斑が増加し、画像品質は著しく低下した。

実施例４実施例１と同じ反射防止層と電荷阻止層をアルミニウ
ム支持体上に設け、その上にシランガス150sccm、エチ
レンガス5sccm、水素希釈ジボランガスをシランガスに
対しジボラン濃度が10ppmになるように混合し、圧力1.0
Torr、高周波電力150Wで処理して、炭素添加アモルフア
スシリコンからなる膜厚15μｍの電荷輸送層を形成し
た。さらにその上にｉ型のアモルフアスシリコンを実施
例１と同様の条件で膜厚0.5μｍになるように形成し、
引き続き、シランガス160sccm、ゲルマンガス40sccm、
ジボラン濃度を全量に対し2ppmになるように水素希釈ジ
ボランガスを混合し、圧力1.0Torr、高周波電力150Wで
処理して、アモルフアスゲルマニウムシリコンよりなる
電荷発生層を形成した。この上に実施例１と同じ条件で
表面層を設けて電子写真感光体を作製した。

この電子写真感光体を用いて、レーザビームプリンタ
ーでプリントテストを実施したところ、モアレの無い画
像の濃度コントラストに優れたプリントが得られた。

〔発明の効果〕

本発明の電子写真感光体は、上記のように反射防止層
として、金属粉末が分散された有機高分子化合物又は無
機高分子化合物よりなる層を設けたから、レーザー等の
コヒーレント光を光源とするプリンターにおいて、干渉
縞の発生を防止してモアレの発生を阻止し、高品質の画
像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は、それぞれ、本発明の電子写真感
光体の模式的断面図である。１……支持体、２……反射防止層、３……感光層、3a…
…電荷発生層、3b……電荷輸送層、４……表面層、５…
…中間層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−131147（ＪＰ，Ａ) 特開平１−206358（ＪＰ，Ａ) 特開平３−269540（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも支持体と反射防止層と感光層か
らなり、該反射防止層が金属粉末を分散した有機高分子
化合物あるいは無機高分子化合物からなることを特徴と
する電子写真感光体。
【請求項２】金属粉末が、周期律表II A族元素、II B族
元素、III A族元素及び遷移元素から選択された元素、
又はそれらの２種以上の元素の合金又は混合物よりなる
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
真感光体。
【請求項３】感光層が、主としてアモルファスシリコン
及び／又はアモルファスゲルマニウムからなることを特
徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の電子
写真感光体。
【請求項４】感光層が、電荷発生層と電荷輸送層とから
構成され、該電荷発生層と電荷輸送層が、それぞれケイ
素を主体としてなり、かつ、水素、ハロゲン、酸素、窒
素、炭素、ゲルマニウムから選択された元素のいずれか
一種を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
第２項に記載の電子写真感光体。