JPH0736081B2

JPH0736081B2 - 電子写真装置

Info

Publication number: JPH0736081B2
Application number: JP61029890A
Authority: JP
Inventors: 俊幸江原; 重教植田; 晃司山崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-02-15
Filing date: 1986-02-15
Publication date: 1995-04-19
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: JPS62189475A

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、主として表面保護お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
「ａ−SiC（H,X）」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500
Å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10000Åとされるのが普通で
ある。これ以上の層厚では、たとえ強露光を行なったに
そしても表面電位を０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2000Å
程度の層厚とされのが普通である。

ところで、このような電子写真装置では、複写を繰返し
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ブレードクリーニングによ
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−SiC（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−Se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ブレードクリーニングでも0.1
〜２（μm/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。しかしならが、ａ−SiC（H,X）では硬度が大きい
ためにその表面削れ量は約５〜10（Å/1万枚）程度であ
る。このため、ａ−SiC（H,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
層の摺擦して約20〜50（Å/1万枚）程度で該層を研摩す
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
のようなク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
0Å程度の削れムラ（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2000Å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］上記目的を達成する本発明の電子写真装置は、基板上
に、光導電層及びシリコン原子と炭素原子を含む非晶質
材料で構成された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400Å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、
前記光導電層の屈折率が4.0以下とされるとともに、更
に前記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。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を詳細に
説明する。

第３図は、ａ−SiC（H,X）からなる表面保護層の層厚が
約2000Å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−SiC
（H,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。

つまり、第３図では層厚約2000Åの表面保護層の時の各
波長に対する透過率の変化が示されるが、この場合に
は、透過率は波常に変化しており、短波長側ほど波の山
谷の周期が短くなる。そして、表面保護層が厚くなるに
つれ、山谷の周期の短い部分がこの波長域のグラフ中に
現われ、この周期の短い部分は表面層が厚くなるほど長
波長側に移動する。

従って、上記周期の短い曲線は、波状の曲線の山谷の周
期が短い、つまり、山が谷が混んだ曲線ということにな
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、該光はまず表面
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。

なお、第４図の縦軸は露光量（露光強度）を表し、その
単位は、任意単位（a.u.）とされる。これは、照射光の
各波長における露光強度の中、最も大きいものを1.0と
してそれに対する相対値を縦軸に取ったものであり、第
４図からは照射光の各波長に対する露光強度の大きさを
知ることができる。

また、第５図には光導電層の分光強度が示され、縦軸を
最も高い感度を示した波長の値を1.0として各波長にお
ける光感度を相対的に表している。従って、縦軸は感度
を表すが第４図と同様に任意単位（a.u.）とされてい
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
異なってくるが、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400nm乃至700nmの光に対する屈折率が3.4の
ａ−Si（H,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−SiC（H,X）からなる表面保護層を
ほぼ5000Å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図はコントラストを350V得るために必要な光量を測
定してその値を示している。具体的には、感光体を帯電
させ表面電位を50Vにするのに必要な光量を測定した結
果である。従って、ここでの縦軸は感度を表し、単位は
lux・sec/350Vとなる。

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2000Å程度の層厚では、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4000〜10000Å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精度を必要とせず、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できる。

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Al、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400nm乃至700nm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、水素原子はハロゲン原子を含む
非晶質材料（「ａ−Si（H,X）」と略記する）あるいは
ａ−Se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15〜50μｍ程度が適当である。

表面保護層１は、その厚みを4000Å乃至10000Å範囲と
し、且つ波長400nm乃至700nm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
Å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、1000
0Å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１は、ａ−SiC（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に現像材（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10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、一次帯電器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４の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−Si（H,X）か
らなる光導電層２を約25μｍの厚みに均一に積層した
後、該光導電層２上にａ−SiC（H,X）からなる屈折率1.
9の表面保護層１を約5000Å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5000Å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500Åの層厚差の凹凸を設けた。こ
のような凹凸を有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2000Åとする以外は実施例２と同様
にして、該層に約500Å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8000Å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５ａ−SiC（H,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5000Å（実施例４）、8000Å（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。

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2000Å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３ａ−SiC（H,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5000Å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。

［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、実施例を示したように500Å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20〜50Åとすれば、表面保護層層厚5000Å
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2000Å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。 1;表面保護層、2;光導電層 3;基体、4;電子写真感光体 5;一次帯電器、6;現像器 7;転写帯電器、8;クリーナー 9;AC除電器、10;除電ランプ 13;転写材、14;送りローラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、光導電層及びシリコン原子と炭
素原子を含む非晶質材料で構成された表面保護層を順次
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、前記光導電層の屈折率が4.0以下と
されるとともに、更に前記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電子写真
装置。