JPH0229662A - 光導電体 - 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】 「発明の利用分野ｊ 本発明は、電子写真プロセスに用いられる円筒状光導電
体、即ち表面保護層を有する感光体ドラムに関するもの
である。

ｒ従来技術」 電子写真プロセスに用いられる感光体ドラムには感光体
として有機樹脂、アモルファスシリコン、セレン合金等
が知られている。これら感光体ドラムはその使用時に転
写紙との摩擦や、スキージ、ブラシ等を用いたクリーニ
ングによりその表面に摩擦を生じ、また、トナーやトナ
ー中に含まれる潤滑剤により表面が摩耗される。その為
、感光体表面に保護膜を設けることが試みられ、各種有
機樹脂やＡｌｚＯ＋、５ｉＪａ等の無機膜が検討されて
いる。

一方、感光体用保護膜としては、保護膜の比抵抗が１０
３〜１０１３Ωｃｍであることが要求される。比抵抗が
１０８Ωｃｍ以下であれば、電気潜像の拡散、即ち電荷
の横方向のリークが発生してしまい、転写像にボケが生
じてしまう。また、比抵抗が１０１３Ωｃｍ以上であれ
ば膜中に電荷が蓄積され、繰り返し使用するにつれ転写
像が黒くなってしまい、長期にわたって安定した良質の
転写像が得られなくなる。

さらにカラーコピー等への応用として考えられる可視光
域での使用を考えると保護膜は４００ｎｍ〜８００ｎｍ
の範囲で少なくとも５０％以上、５００ｎｍ〜８００ｎ
ｍの範囲では８０％以上の透過率が必要となる。

以上述べたこれらの要求、即ち耐摩耗性、電気的特性、
光学的特性を満足する保護膜として本発明人の出願によ
る「炭素被膜を有する複合体及びその作成方法」　（特
願昭５６−１４６９３６号昭和５６年５月１７日出願）
が知られている。炭素を主成分とする被膜は可視光域で
概略透明であり、ビッカース硬度は２０００ｋｇ／ｍｍ
２以上のものが容易に得られ、比抵抗は被膜の作成条件
を変えることにより、１０６〜１０１３ΩｃｌＩｌの範
囲で変えることができる。即ち、感光体への応用として
は極めて好適なものである。

特に有機感光体（ＯＰＣ）とは馴染みが良く、密着性も
良好である。それは、炭素を主成分とする被膜はある種
の有機膜であると考えられ、有機感光体と炭素を主成分
とする被膜の界面ではポリマー的な結合をしていると予
想される。

しかしながら、炭素を主成分とする被膜は内部応力が１
０９ｄｙｎ／ｃｍ２と大きく、使用の初期においては良
好な密着性が得られるものの、長期使用においてはピー
リングが発生するという問題があった。

ｒ発明の構成」 そこで、本発明人らは長期の信顛性試験を繰り返し、ピ
ーリングの発生の多くは保護膜端部より発生しているこ
とをつきとめ、端部の膜厚を少なくとも端部より中心に
１ｍｍ以上、好ましくは５ｍｍ以上にわたって、０．３
　μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下の膜厚とすると
保護膜と下地とのピーリングの発生は１０分の１以下に
低減できることを確認した。

感光体の断面図を第１図に示す。導電性基体（４）上に
中間層（３）、感光層（２）、保護膜（１）を構成した
。

保護膜としての耐摩耗性を発揮しようとすれば０．１　
μｍでは薄すぎ、少なくとも０．３μｍ以上、好ましく
は０．５μｍ以上の膜厚が必要なため、第１図に示すよ
うに両端の０〜５ｍｍの部分（１１）の膜厚を０．０１
μｍ〜０．３μｍ、中央部の実際に使用する部分（１２
）の膜厚を０．５　ａｍ　〜２．Ｏｐｒｎ　、端部より
５〜１０ｍｍの部分（１３）を端部より中央部に近くな
るに従って徐々に膜厚が大きくなるように構成した。

「作用ｊ このように、中央部に比べ端部の膜厚を薄（シた感光ド
ラムにおいては、耐摩耗性、耐引っ掻き性等の機械的性
能を損なうことなくピーリングの発生を極めて少なく抑
えることができる。

以下に実施例に従い本発明を示す。

実施例１ 本実施例は、炭素膜作製用プラズマＣＶＤ法による感光
体の作製を示す。また、本実施例では感光体として有機
感光体（ｏｐｃ）を用いた。

第２図は本実施例で用いた装置の概要を示す。

図面において、ステンレス容器（１゛）は蓋（１”）を
有し、反応空間（１）を構成させている。この容器（１
゛）には、予め有機感光体を公知の塗布法等により支持
体上にコートした基体（１０）を配設させた。

基体（１０）を保持体（８）、（８’）により回転させ
つつ保持した。その裏側の蓋（１°゛）側には排気口（
７）をホモジナイザ（２０’）を有して設け、基体の装
着の時は蓋（１°゛）を上方向に開けて行う。高周波電
圧または直流電圧はこの基体に保持体により一方の電極
と他の一方の網状電極（２０）との間に印加した。ここ
に、高周波または直流電源（６）より１３．５６ＭＨ２
または直流バイアス付の高周波電界を加える。

基体（１０）はこの電界に垂直に第２図では位置させて
いる。基体端部より１０ｍｍはど重なるように基体表面
より少なくとも１０ｍｍ好ましくは５ｍｍ以下の空間を
あけて、シールドメツシュ（２２）を設置している。シ
ールドメツシュは端部付近の基体とメツシュ間の空間が
プラズマ化されないように設けるものであり、基体と同
電位に保つ。このメツシュの重なり具合で基体端部の膜
厚を調整することができる。また、基体の円周方向の均
一性を向上させるために、その円周方向に回転させてい
る。

さらに第２図において左右方向が長いときは被膜形成と
同時にこのシールドメツシュとドラムを回転しつつ移動
させてもよい。この基体を多数配設しく図面の前後方向
）これらを回転しつつ均一な膜厚で多数同時に作るべく
移動させてもよい。

反応性気体はドーピング系（１３）より（１８）を経て
石英管（２９）で作られたマイクロ波を用いた共鳴空間
（２）に供給される。この共鳴空間は外側に空心磁石コ
イル（５）、（５”）を配し磁場を加える。同時にマイ
クロ波発振器（３）によりアナライザー（４）を経て例
えば２．４５Ｇｔｌｚのマイクロ波が共鳴空間（２）に
供給される。この空間ではホイッスラーモードの共鳴を
起こすべく、反応性気体としてメタンを（３２）より加
える。さらに水素で希釈されたジボラン（Ｂ２１１６）
またはフォスヒン（ＰＨ３）を（３２）より、さらに水
素のキャリアガスを（３１）より加える。例えばメタン
：水素＝１＝１とし、高周波電力として５゜Ｗ〜ＩＫＷ
を加えたプラズマ電界として０．０３〜３−７ｃｍ２と
した。ＤＣバイアスは特に加えないと炭素膜中に水素が
多く含まれ、光学的エネルギバンド巾も２．５〜３．５
ｅＶが得られる。基体側を正バイアスとすると、水素イ
オンが反発されて結果として膜中の水素含有量を減少さ
せ、その光学的エネルギバンド巾も１．０〜２．ＯｅＶ
となる。

基体表面温度は−１００〜＋１５０°Ｃ好ましくは一１
００〜÷１００°Ｃであり、有機感光体の耐熱性が十分
高くないため、この炭素膜のコート中に何ら損傷、溶融
、変質しないようにした。

さらにマイクロ波での予備励起を行うと、この場合の成
膜速度は５００〜１０００人／分が得られ、きわめて高
速成膜が可能であった。しかしこの予備励起を行わない
と、１００〜２００人／分の成膜速度しか得られなかっ
た。

かくして基体中央部の炭素膜を０．５〜２μｍ、基体端
部の膜厚を０．０５〜０．５μｍの厚さに形成し、層と
してその光学的エネルギバンド巾を大きくし、結果とし
て耐摩耗層であると同時に静電荷の障壁層として作用さ
せた。

この圧力は、排気系（１１）のコントロールバルブ（１
４）によりターボ分子ポンプを併用した真空ポンプ（９
）の排気量を調整して行った。

更に必要に応じて、図面においては電子または共鳴励起
したアルゴンを反応空間に十分床げるため、一方の電極
（２０）が反応性気体のホモジナイザ（２０）の効果を
併用させ得る。即ち、このホモジナイザの穴より放出さ
れる気体（２１）を基体表面に均一に広い面積で成膜さ
せ、その厚さも基体端部以外の大面積の均一性をより良
好に得るため好ましい。

もちろんホモジナイザをいれるとこの面への電子及び活
性気体の衝突は避けられず、結果としてそこでのエネル
ギ消費がおき、成長速度の減少が見られる。そのため、
全体の空間で高い成長速度をより得んとするためには、
マイクロ波による励起が高周波はプラズマｃｖＤのみで
あるよりも有効であった。

実験例１ この実験例は被膜として、水素とメタンとを１：１とし
ダイヤモンド結合を有するアモルファスまたはダイヤモ
ンド微結晶を含むアモルファス炭素膜を形成させたもの
である。

反応空間の圧力を０．１　ｔｏｒｒ、・非生成物気体と
して（３１）より水素を２００ＳＣＣＭで供給した。加
えて、メタンを（３２）より２００ＳＣＣＭで供給した
。マイクロ波は２．４５ＧＨｚの周波数を有し、３ｏ−
〜１．３に誓の出力例えば５００−で調整した。磁場（
５）　、　（５’）の共鳴強度は８７５ガウスとした。

１３．５６ＭＨｚの高周波電流を５００−加えた。かく
して放電を開始した後排気系を調整した。

導電性表面をすくなくとも一部に有する円筒状の基体（
１０）を用い、この被形成面上に非単結晶炭素例えばア
モルファス炭素を形成し、不要気体を（７）を経て排気
系（１１）にて放出した。すると基板温度が室温（プラ
ズマによる実加熱で１５０　’Ｃ程度になる）において
被膜形成速度３０入／秒を作ることができ、製膜時間は
約１５分だった。この速度はプラズマＣｖＤのみで得ら
れる１、５人／秒に比べ２０倍の速さである。このアモ
ルファス炭素の電気特性の１例を調べると、回行抵抗１
０”Ωｃｍ、ビッカース硬度２３００Ｋｇ／ｍｍ”、光
学的エネルギバンド巾１．８ｅＶであった。

生成物気体をメタンでなくエチレンまたはアセチレンと
水素との混合気体とすると、更に被膜成長速度の向上を
期待できる。

シールドメツシュ（２２）を基体端部より約１０ｍｍ基
体に重なるように、また、基体とシールドメツシュの間
隔を３ｍｍとなるよう基体およびシールドメツシュを設
置したところ基体とシールドメツシュで挾まれた空間は
プラズマかされず、基体の端には被膜は形成されず、端
部より１０ｍｍまでの間で膜厚は０．０１μｍ〜２μｍ
まで変化していた。両端部より１０ｍｍを除く中心部の
膜厚はほぼ２μｍであり、均一であった。

実施例２ この装置を用い複写機の感光体ドラムを作製した。基体
（１０）として支持体は直径４ｃｍ長さ３０ｃｍのアル
ミニュームまたはその合金を用いた。その上には有機感
光体がコートされているものを用いた。この基体（１０
）を第２回の装置にセットし、反応空間の圧力Ｑ、３ｔ
ｏｒｒ　、水素２００ＳＣＣＭを（３１）より、ＣＨ４
２００ＳＣＣＭを（３２）より導入した。気体は室温と
し、特に加熱冷却をしなかった。この後、プラズマ放電
用電源（１３，５６ＭＨ！出力３００Ｗ、　ＤＣバイア
ス＋２００ｖを気体に印加）にて本実施例では基体中央
部において２００人／分形成した。　こうして基体端部
において０．０１μｍ〜０．３μｍ１基体中央部におい
て約０．７μｍの厚さの炭素膜を形成した。この後−度
反応室を排気し残留ガスを反応室外へ排気した。

本実施例により作製された感光体に対し、室温→１５０
°Ｃ→室温の温度サイクルを１００回行った結果を表１
に示す。被膜にクラックが入ったり基板よりはがれたり
ピーリングせず、歩留まりは１００％だった。

表１ また、Ｓａｍｐｌｅを静電複写機に装着し、感光体ドラ
ムに密接して転写紙のまき込みを防止する金属またはそ
れに炭素膜がコートされたスキージを設けたが、感光体
の炭素被膜は従来性じていたような端部よりの剥がれは
発生せず、また、下地の有機感光体からもはがれること
がなく、Ａ４版サイズで１０’〜１０６枚の複写動作に
対しても変化はなかった。

これは、この炭素膜の膜厚を端部において薄くしない場
合、１０４〜７Ｘ１０’枚までしかもたないことと比べ
ると、無限に耐摩耗性を有することと等価になる。

本実施例では感光体として有機感光体（ｏｐｃ）を用い
たが、アモルファスシリコン、セレン等の感光体を用い
ても良い。

「効果」 本発明は、有機感光体を用いた感光層上にアモルファス
または微結晶構造を有し、かつ電気的には絶縁性を有す
る炭素膜がコートされたものにおいて端部を薄くするこ
とにより密着性を向上させたものである。これにより、
感光ドラムの耐久性を格段に向上させることができた。

またこの反応容器内のクリーニングはこの雰囲気を酸素
またはこれに水素を導入して高周波プラズマでアシシン
グすればよく、フレーク等の発生の心配がない等、本発
明方法は他にも工業化が容易である等の特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を用いた感光ドラムの断面図を示す。 第２図は本発明で用いた炭素膜作製用プラズマＣＶＤ装
置を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基体自体、もしくはその表面上に導電性を有するよ
   うに処理された円筒状基体に光導電性の有機樹脂、アモ
   ルファスシリコン又はセレン合金等の感光体と、感光体
   表面の保護層を有する光導電体であって、前記保護層の
   膜厚が円筒状基体の長さ方向に沿って、その中心部より
   端部に近くなるに従って薄くなっていることを特徴とす
   る光導電体。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記保護層は炭素
   を主成分とする被膜であることを特徴とする光導電体。