JPH1073941A - 画像形成装置および画像形成方法ならびに電子写真用光受容部材 - Google Patents

画像形成装置および画像形成方法ならびに電子写真用光受容部材

Info

Publication number
JPH1073941A
JPH1073941A JP23210096A JP23210096A JPH1073941A JP H1073941 A JPH1073941 A JP H1073941A JP 23210096 A JP23210096 A JP 23210096A JP 23210096 A JP23210096 A JP 23210096A JP H1073941 A JPH1073941 A JP H1073941A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
receiving member
light receiving
light
surface layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP23210096A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoshi Furushima
聡 古島
Hiroaki Niino
博明 新納
Nobufumi Tsuchida
伸史 土田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP23210096A priority Critical patent/JPH1073941A/ja
Publication of JPH1073941A publication Critical patent/JPH1073941A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrophotography Using Other Than Carlson'S Method (AREA)
  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高画質高速高耐久オゾンレスプロセスを提供
する。 【解決手段】 少なくとも非単結晶シリコン系の材料で
構成された光導電層と、シリコン原子、炭素原子の少な
くとも一方を母体とした表面層とを有する電子写真用光
受容部材において、該表面層の層厚方向の抵抗値に対し
て、該表面層の最表面の面方向の抵抗値が大きいことを
特徴とする電子写真用光受容部材を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、帯電部材に電圧を
印加し、この帯電部材の帯電面を電子写真用光受容部材
に当接させて帯電し、その帯電面に可視光、ライン走査
レーザー光により画像情報の書き込みをして画像形成を
実行する方式の画像形成方法及びそれに使用する装置に
関する。
【0002】また、本発明は光等(ここでは広義の光で
あって紫外線、可視光線、赤外線、x線、γ線等を意味
する。)の電磁波に対して感受性のある電子写真用光受
容部材に関する。
【0003】
【従来技術】
1.画像形成装置 画像形成装置は原稿を複写するいわゆる複写機のみなら
ず、近年需要の伸びの著しいコンピュータ、ワードプロ
セッサの出力手段としてのプリンターを加え広く利用さ
れている。こうしたプリンターは従来のオフィスユース
のみならず、パーソナルユースが増大したため、低コス
ト、メンテナンスフリーといった経済性が重視される。
【0004】さらに、エコロジーの観点から、両面コピ
ー、再生紙利用等、紙の消費低減、画像形成時における
消費電力低減の省エネルギー、オゾン量低減等近隣生物
への影響対策が、経済性と同様の重要度で求められてい
る。
【0005】従来の帯電方式の主流であったコロナ帯電
器は、径50〜100μm程度の金属ワイヤーに5〜1
0kV程度の高電圧を印加し、帯電器中雰囲気を電離し
対向物に電荷を付与する。その過程において、ワイヤー
自身も汚れを吸着し、定期的な清掃、交換が必要とな
る。また、コロナ放電に伴い、オゾンの大量発生も問題
である。
【0006】省エネルギーに関しては、光受容部材の加
熱手段の問題もある。
【0007】近年使用される電子写真用光受容部材は、
高速大量複写のために連続して使用される。そのため、
オゾンから派生するコロナ生成物が付着することで光受
容部材表面が水分を吸着し易くなり、これが光受容部材
表面の電荷の横流れの原因となり、これにより画像流れ
と言われる画像品質低下を引き起こすことがある。
【0008】このような画像流れを防止するために、実
公平1−34205に記載されているようなヒーターに
よる加熱や、特公平2−38956に記載されているよ
うなマグネットローラーと磁性トナーから形成されたブ
ラシにより光受容部材表面を摺擦しコロナ生成物を取り
除く方法、特開昭61−100780に記載されている
ような弾性ローラーによる光受容部材表面の摺擦でコロ
ナ生成物を取り除く方法等が用いられてきた。
【0009】また、特開昭60−95551号公報に
は、アモルファスシリコン光受容部材の画像品質向上の
ために、光受容部材表面近傍の温度を30乃至40℃に
維持して帯電、露光、現像および転写といった画像形成
工程を行うことにより、光受容部材表面での水分の吸着
による表面抵抗の低下とそれに伴って発生する画像流れ
を防止する技術が開示されている。
【0010】しかし、光受容部材表面を摺擦する方法
は、極めて硬度の高いアモルファスシリコン光受容部材
で使用されるが、装置の小型化や低コスト化に対して困
難な一因となる。
【0011】また、ヒーターによる常時加熱は前述のよ
うに消費電力量の増大を招く。こうしたヒーターの容量
は通常15Wから800W程度と必ずしも大電力量とい
った印象を得ないが、夜間も含め常時通電されているケ
ースがほとんどであり、一日当たりの消費電力として
は、画像形成装置全体の消費電力の5〜15%にも達す
る。
【0012】また、本発明に類似する形態での外部ヒー
ター加熱方式、すなわち、特開昭59−111179や
特開昭62−278577においても、光受容部材の温
度変動に伴う画像濃度不安定要素の改善についてはなん
らの開示もない。
【0013】また、こうした画像流れの元凶である前述
オゾンは、画像形成装置周囲の人や生物への健康障害の
おそれもあり、従来からオゾン除去フィルターで分解無
害化して排出していた。特にパーソナルユースの場合、
排出オゾン量は極力低減しなければならない。このよう
に経済面、環境衛生面からも帯電時の発生オゾン量を大
幅に低減する方式が求められている。
【0014】こうした状況から、新たな帯電部材、帯電
装置、画像形成装置としての発生オゾン量が皆無、ある
いは低減された帯電装置が求められている。
【0015】2.帯電装置 前述の問題点を解決すべく、各種帯電装置が提案されて
いる。
【0016】特開昭63−208878に記載されてい
る接触帯電法は、電圧を印加した帯電部材を電子写真用
光受容部材に当接させて被帯電面を所用の電位に帯電す
るもので、帯電部装置として広く利用されているコロナ
帯電装置に比べ、 電子写真用光受容部材面に所望の電位を得るのに必要
とされる印加電圧の低電圧化が図れる、 帯電過程で発生するオゾン量が無乃至極微量であり、
オゾン除去フィルターの必要性がなく、装置の排気系の
構成が簡素化される、 帯電過程で発生するオゾン量が無乃至極微量であるこ
とからオゾン生成物が電子写真用光受容部材表面に付着
し水分を吸収することもなく、終日行われている加熱ヒ
ーターによる除湿の必要性がなくなり、そのため夜間通
電等の電力消費の大幅な低減が図れる、等の長所を有し
ている。
【0017】そこで例えば、画像形成装置(複写機、レ
ーザービームプリンター)、静電記録装置等の画像形成
装置において、光受容部材、誘電体等の像担持体、その
他の電子写真用光受容部材を帯電処理する手段としてコ
ロナ放電装置に代わるものとして注目されている。
【0018】接触帯電部材の様々な改善といった試みの
中で、特開昭59−133569号公報等のように、磁
性体と磁性粉体(あるいは粒子)からなる磁気ブラシ状
の接触帯電部材が像担持体に接触、帯電を付与する機構
の新方式が提案されている。
【0019】図2にその一実施態様を示す。102は像
担持体である感光ドラムであり、矢印Aの時計方向に所
定の周速度(プロセススピード)にて回転駆動されるド
ラム型の電子写真用光受容部材である。101は帯電部
材であり、多極磁性体およびその帯電面に磁性粉体によ
り形成した磁気ブラシ層とからなる。
【0020】多極磁性体は、円筒状の、いわゆるマグネ
ットローラーのごとく構成され、通常フェライト磁石、
ゴムマグネット等の磁性材料を用いる。
【0021】磁気ブラシ層は、Cu−Zn−Fe−O系
等の磁性酸化鉄(フェライト)粉、マグネタイト粉、樹
脂中にフェライトやマグネタイト等の磁性材料を分散さ
せたもの、周知の磁性トナー材等が一般的に用いられ
る。
【0022】該帯電部材の抵抗値は、その使用される環
境、高帯電効率、あるいは該光受容部材の表面層の耐圧
特性等に応じて適宜選択されることが望ましい。通常、
良好な帯電を得るためには、帯電部材の抵抗値が、1×
103 〜1×1012Ωcmなる抵抗を有する必要があ
る。より好ましくは、1×104 〜1×109 Ωcmの
抵抗のときで、良好な帯電特性、および画像流れ等の環
境特性の改善が得られた。
【0023】帯電部材抵抗が1×103 Ωcm未満の場
合は、異常放電、ピンホールが発生し光受容部材が破損
する危険性がある。また、1×1012Ωcm以上の場合
は帯電効率低下、注入による帯電性が低下する。
【0024】帯電部材に対する電圧印加電源は、直流電
圧Vdc単独、あるいはそれに交流電圧(Vac)を重
畳して帯電部材の多極磁性体、磁気ブラシ層に印加され
て、回転駆動されている感光ドラム102の外周面が均
一に帯電される。
【0025】さらに、画像信号に応じて強度変調される
レーザービームプリンター光が走査されることによって
該感光ドラム上に静電潜像が形成される。この潜像は、
現像材が塗布された現像スリーブによって顕画像化され
た後、転写材上に転写ローラを介して転写される。転写
残トナーは、クリーニングブレードによって感光ドラム
上から除去されると共に該転写像は、不図示の定着装置
によって定着された後、出力される。前述方式により、
像担持体と接触帯電部材の接触性等の特性の向上が図ら
れた。
【0026】3.光受容部材 1)アモルファスシリコン系光受容部材(a−Si) 電子写真において、光受容部材における感光層を形成す
る光導電材料としては、高感度でSN比(光電流(I
p)/暗電流(Id))が高く、照射する電磁波のスペ
クトル特性に適合した吸収スペクトルを有すること、光
応答性が早く、所望の暗抵抗値を有すること、使用時に
おいて人体に対して無害であること、等の特性が要求さ
れる。
【0027】特に、事務機としてオフィスで使用される
画像形成装置内に組み込まれる画像形成装置用光受容部
材の場合には、大量に、かつ長期にわたり複写されるこ
とを考えると、画質、画像濃度の長期安定性も重要な点
である。
【0028】このような点に優れた性質を示す光導電材
料に水素化アモルファスシリコン(以下、「a−Si:
H:と表記する)があり、例えば、特公昭60−350
59号公報には画像形成装置用光受容部材としての応用
が記載されている。
【0029】このような画像形成装置用光受容部材は、
一般的には、導電性支持体を50℃〜400℃に加熱
し、該支持体上に真空蒸発法、スパッタリング法、イオ
ンプレーティング法、熱CVD法、光CVD法、プラズ
マCVD法等の成膜法によりa−Siからなる光導電層
を形成する。中でもプラズマCVD法、すなわち、原料
ガスを直流または高周波あるいはマイクロ波グロー放電
によって、分解し、支持体上にa−Si堆積膜を形成す
る方法が好適なものとして実用に付されている。また、
特開昭54−83746号公報においては、導電性支持
体と、ハロゲン原子を構成要素として含むa−Si(以
下、「a−Si:X」と表記する)光導電層からなる画
像形成装置用光受容部材が提案されている。当該公報に
おいては、a−Siにハロゲン原子を1乃至40原子%
含有させることにより、耐熱性が高く、画像形成装置用
光受容部材の光導電層として良好な電気的、光学的特性
を得ることができるとしている。
【0030】また、特開昭57−115556号公報に
は、a−Si堆積膜で構成された光導電層を有する光導
電部材、暗抵抗値、光感度、光応答性等の電気的、光学
的、光導電的特性および耐湿性等の使用環境特性、さら
には経時的安定性について改善を図るため、シリコン原
子を母体としたアモルファス材料で構成された光導電層
上に、シリコン原子および炭素原子を含む非光導電性の
アモルファス材料で構成された表面障壁層を設ける技術
が記載されている。
【0031】さらに、特開昭60−67951号公報に
は、アモルファスシリコン、炭素、酸素および弗素を含
有してなる透光絶縁性オーバーコート層を積層する光受
容部材についての技術が記載され、特開昭62−168
161号公報には、表面層として、シリコン原子と炭素
原子と41〜70原子%の水素原子を構成要素として含
む非晶質材料を用いる技術が記載されている。
【0032】さらに、特開昭57−158650号公報
には、水素を10〜40原子%含有し、赤外吸収スペク
トルの2100cm-1の吸収ピーク係数の2000cm
-1の吸収ピークの吸収係数に対する比が0.2〜1.7
であるa−Si:Hを光導電層に用いることにより高感
度で高抵抗な画像形成装置用光受容部材が得られること
が記載されている。
【0033】これらの技術により、画像形成装置用光受
容部材の電気的、光学的、光導電的特性および使用環境
特性が向上し、それに伴って画像品質も向上してきた。
【0034】4.環境対策ヒータ 前述光受容部材の高湿画像流れを防止、除去するため
に、光受容部材内面に熱源を設けることが周知であり、
最も一般的なのは、面状乃至棒状の電熱ヒータを円筒状
光受容部材内面に配設している。
【0035】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なアモルファスシリコン光受容部材を用いた画像形成装
置の問題点として、以下の点が挙げられる。
【0036】昨今のオフィス状況から求められている、
装置の小型化に対して、上記のような電圧印加式の磁性
粉体をブラシとして用いた帯電装置を用いることで、従
来のようなコロナ帯電装置に比べて小型化が図ることが
できる。そして、オゾンの発生がほとんどない、磁性粉
体をブラシとして用いた帯電装置の採用することで、磁
気ブラシ等が用いたクリーナーによる摺擦をなくして
も、画像流れのない状態を維持することが可能となる。
【0037】しかし、電圧印加式の磁気粉体をブラシと
して用いた帯電装置により帯電させる場合にも、画像濃
度が薄くぼやけた領域ができてしまうという新たな問題
が生じていた。そのような領域をもつ電子写真用光受容
部材を用いた場合には高湿環境下での画像流れが起きや
すいという問題が生じている。
【0038】さらに、上記のように画像流れの問題を解
決できても、対環境温度の変化により、電子写真特性の
温度依存性(温度特性)が大きいのでは、実公平1−3
4205に記載されているようなヒーターによる精密な
温度制御を行わなければならない。そのため、ヒーター
を取り除くためには、この温度特性を小さくする必要が
ある。また、画像形成装置を小型化するためにもヒータ
ーを取り除くことは必要であり、この意味からも温度特
性を小さくすることは重要な問題である。
【0039】また、電子写真装置はプレゼンテーション
資料作製に欠かせない道具として、OHP用トランスペ
アレンシー等の樹脂シートからハガキ等の厚手の紙を含
む様々な複写媒体が用いられるようになってきている。
【0040】特に、普通紙に比べて硬質な複写媒体への
複写が頻繁に行われることにより、電子写真用光受容部
材表面に傷が生じ易くなっている。この傷がひどい場合
には、画像上でスジとなって現われたり、帯電せずに画
像が全く複写されないといった問題が生じる。
【0041】この傷を防ぐために、電子写真用光受容部
材の表面層の硬度を上げて耐久性の向上を図ることが望
まれており、従来はシリコン原子含有量に対して炭素原
子含有量を多くすることによって硬度を維持してきた。
また、ダイヤモンドライクな無定形炭素膜を積層するこ
とにより、さらに硬度等総合的に優れた表面層を得られ
るようになってきている。
【0042】特に本発明は、電圧印加式の磁気粉体をブ
ラシとして用いた帯電装置により帯電させる場合におい
て、画像濃度が薄くぼやけた領域ができてしまうという
新たな問題や、そのような領域を持つ電子写真用光受容
部材を用いた場合には高湿環境下での画像の流れが起き
やすいという問題を解決することを第一の目的としたも
のである。
【0043】さらに、上記で掲げた課題が解決されるよ
うに、電圧印加式の磁気粉体をブラシとして用いた帯電
装置を有する画像形成装置及び画像形成方法ならびに電
子写真用光受容部材を総合的な観点からの一段の改良を
図ることが必要とされている。
【0044】したがって、上記のような課題を解決され
るように、電圧印加式の磁気粉体をブラシとして用いた
帯電装置を有する画像形成装置および画像形成方法なら
びに電子写真用光受容部材を総合的な観点からの一段の
改良を図ることが必要とされている。
【0045】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記の手段に
より上記課題を解決することができる。
【0046】即ち、本発明は、少なくとも多極磁性材と
磁性粉体を有する円筒状の帯電部材に電圧を印加し、該
磁性粉体を像担持体であるところの電子写真用光受容部
材に接触させて帯電し、該電子写真用光受容部材上に静
電潜像を形成し、これをトナーによって顕画像化する画
像形成装置において、該電子写真用光受容部材が少なく
とも非単結晶シリコン系の材料で構成された光導電層
と、シリコン原子、炭素原子の少なくとも一方を母体と
した表面層とを有し、該表面層の層厚方向の抵抗値に比
して、最表面の面方向の抵抗値が大きいことを特徴とす
る画像形成装置を提供することにある。
【0047】また本発明は、前記表面層の層厚方向の抵
抗値に対する最表面の面方向の抵抗値の比が10〜10
00であることを特徴とする画像形成装置を提供するこ
とにある。
【0048】また本発明は、前記表面層の層厚方向の抵
抗値が1×1010〜5×1013Ωcmであることを特徴
とする画像形成装置を提供することにある。
【0049】また本発明は、前記表面層の最表面の面方
向の抵抗値が1×1012〜2×10 15Ωcmであること
を特徴とする画像形成装置を提供することにある。
【0050】さらに本発明は、少なくとも非単結晶シリ
コン系の材料で構成された光導電層と、シリコン原子、
炭素原子の少なくとも一方を母体とした表面層とを有す
る電子写真用光受容部材において、該表面層の層厚方向
の抵抗値に対して、該表面層の最表面の面方向の抵抗値
が大きいことを特徴とする電子写真用光受容部材を提供
することにある。
【0051】さらに本発明は、前記表面層の表面層層厚
方向の抵抗値に対する該表面層の最表面の面方向の抵抗
値の比が10〜1000であることを特徴とする前記電
子写真用光受容部材を提供することにある。
【0052】さらに本発明は、前記表面層の層厚方向の
抵抗値が1×1010〜5×1013Ωcmであることを特
徴とする前記電子写真用光受容部材を提供することにあ
る。
【0053】さらに本発明は、前記表面層の最表面の面
方向の抵抗値が1×1012〜2×1015Ωcmであるこ
とを特徴とする前記電子写真用光受容部材を提供するこ
とにある。
【0054】また本発明は、前記光導電層が10〜30
原子%の水素原子を含有し、該光導電層の少なくとも光
の入射する部分における光吸収スペクトルから得られる
指数関数裾の特性エネルギーが50meV以上60me
V以下であることを特徴とする請求項5に記載の電子写
真用光受容部材を提供することにある。
【0055】また本発明は、前記光導電層中に周期律表
第III b族または第Vb族に属する元素の少なくとも一
つを含むことを特徴とする前記電子写真用光受容部材を
提供することにある。
【0056】また本発明は、前記光導電層中に炭素、酸
素、窒素の少なくとも一つを含むことを特徴とする前記
電子写真用光受容部材を提供することにある。
【0057】さらに本発明は、前記光受容層がシリコン
原子を母体とする非単結晶材料から成る光導電層と、該
光導電層の表面上に設けた、炭素、酸素、窒素の少なく
とも一つを含むシリコン系非単結晶材料から成る表面層
とから構成されることを特徴とする前記電子写真用光受
容部材を提供することにある。
【0058】さらに本発明は、前記光受容層が、シリコ
ン原子を母体とし炭素、酸素、窒素の少なくとも一つお
よび周期律表第III b族または第Vb族から選ばれる元
素の少なくとも一つを含む非単結晶材料から成る電荷注
入阻止層と、該電荷注入阻止層の表面上に設けた、シリ
コン原子を母体とする非単結晶材料から成る光導電層
と、該光導電層の表面上に設けた、炭素、酸素、窒素の
少なくとも一つを含むシリコン系非単結晶材料から成る
表面層とから構成されることを特徴とする前記電子写真
用光受容部材を提供することにある。
【0059】また本発明は、前記光導電層の層厚が20
〜50μmである前記電子写真用光受容部材を提供する
ことにある。
【0060】さらに本発明は、少なくとも多極磁性材と
磁性粉体を有する円筒状の帯電部材に電圧を印加し、該
磁性粉体を像担持体であるところの電子写真用光受容部
材に接触させて帯電し、該電子写真用光受容部材上に静
電潜像を形成し、これをトナーによって顕画像化する画
像形成方法において、該電子写真用光受容部材が少なく
とも非単結晶シリコン系の材料で構成された光導電層
と、シリコン原子、炭素原子の少なくとも一方を母体と
した表面層とを有し、該表面層の厚膜方向の抵抗値に比
して、最表面の面方向の抵抗値が大きいことを特徴とす
る画像形成方法を提供することにある。
【0061】さらに本発明は前記表面層の層厚方向の抵
抗値に対する最表面の面方向の抵抗値の比が10〜10
00であることを特徴とする前記の画像形成方法を提供
することにある。
【0062】さらに本発明は、前記表面層の層厚方向の
抵抗値が1×1010〜5×1013Ωcmであることを特
徴とする前記の画像形成方法を提供することにある。
【0063】さらに本発明は、前記表面層の最表面の面
方向の抵抗値が1×1012〜2×1015Ωcmであるこ
とを特徴とする前記の画像形成方法を提供することにあ
る。
【0064】
【発明の実施の形態】電圧印加式の磁気粉体をブラシと
して用いた帯電装置により帯電させる場合に、画像濃度
が薄くぼやけた領域が生じる原因を、帯電時の電荷が最
表面でドリフトすることによるのではないかと考え、電
子写真用光受容部材の最表面の面方向の抵抗値に着目し
て鋭意検討を加えた結果、層厚方向の抵抗値に対して、
面方向の抵抗値が大きくなるように表面層を設計するこ
とにより、磁気粉体をブラシとして用いた帯電装置に対
しての、帯電効率および帯電安定性が大幅に向上し、上
記のような画像濃度の変化を低減することができること
がわかった。
【0065】また、最表面の面方向の抵抗が表面層層厚
方向の抵抗のおよそ10〜1000倍になるようにする
ことにより、画像濃度が薄くぼやけた領域がほとんど発
生することもなく、高湿環境下での画像流れの問題も改
善できることがわかった。
【0066】温度特性を小さくするという問題を解決す
るために、本発明者らは、光導電層のキャリアの挙動に
着目し、a−Siのバンドギャップ内の局在状態分布と
帯電能の温度依存性や光メモリーとの関係について鋭意
検討した結果、光導電層の少なくとも光の入射する部分
において、局在状態分布を制御することにより上記目的
を達成できるという知見を得た。
【0067】すなわち、シリコン原子を母体とし、水素
原子および/またはハロゲン原子を含有する非単結晶材
料で構成された光導電層を有する光受容部材において、
その層構造を特定化するように設計されて作成された光
受容部材は、実用上著しく優れた特性を示すばかりでな
く、従来の光受容部材と比べてみてもあらゆる点におい
て凌駕していること、特に電子写真用の光受容部材とし
て優れた特性を有していることを見いだした。
【0068】ところで、以下で用いる「指数関数裾」と
は、光吸収スペクトルの吸収から低エネルギー側に裾を
引いた吸収スペクトルのことを指す。また、「特性エネ
ルギー」とは、この指数関数裾の傾きである。
【0069】本発明の電子写真用光受容部材は、導電性
支持体と、該導電性支持体の表面上に、シリコン原子を
母体として水素原子および/またはハロゲン原子を含有
する非単結晶材料からなり光導電性を示す光導電層を有
する光受容層とを少なくとも有する電子写真用光受容部
材において、該光導電層が10〜30原子%の水素を含
有し、該光導電層の少なくとも光の入射する部分におけ
る光吸収スペクトルから得られる指数関数裾(アーバッ
クテイル)の特性エネルギーが50〜60meVである
ことを特徴とする。
【0070】さらに本発明の電子写真用光受容部材は、
導電性支持体と、該導電性支持体の表面上に、シリコン
原子を母体として水素原子および/またはハロゲン原子
を含有する非単結晶材料からなり光導電性を示す光導電
層を有する光受容層とを少なくとも有する電子写真用光
受容部材において、該光導電層が10〜30原子%の水
を含有し、該光導電層の赤外吸収スペクトルから得られ
るSi−H2 結合の吸収ピーク係数のSi−H結合の吸
収ピークの吸収係数に対する強度比が0.1〜0.5で
あって、該光導電層の少なくとも光の入射する部分にお
ける光吸収スペクトルから得られる指数関数裾(アーバ
ックテイル)の特性エネルギーが50〜60meVであ
り、かつ該光導電層における局在状態密度が1×1014
cm-3以上1×1016cm-3未満であることを特徴とす
る。
【0071】一般的に、a−Si:Hのバンドギャップ
内には、Si−Si結合の構造的な乱れに基づくテイル
(裾)準位と、Siの未結合手(ダングリングボンド)
等の構造欠陥に起因する深い準位が存在する。これらの
準位は電子、正孔の捕獲、再結合中心として働き素子の
特性を低下させる原因になることが知られている。
【0072】このようなバンドギャップ中の局在準位の
状態を測定する方法として、一般に深い準位分光法、等
温容量過渡分光法、光熱偏向分光法、光音響分光法、一
定光電流法等が用いられている。中でも一定光電流法
[Constant Photocurrent Methodo:以後、「CPM」と
略記する]は、a−Si:Hの局在準位に基づくサブギ
ャップ光吸収スペクトルを簡便に測定する方法として有
用である。
【0073】本発明者らは、CPMによって測定された
サブバンドギャップ光吸収スペクトリから求められる指
数関数裾(アーバックテイル)の特性エネルギー(以
下、「Eu」と略記する)や局在状態密度(以下、「D
OS」と略記する)と感光体特性との相関を種々の条件
にわたって調べた結果、EuおよびDOSがa−Si感
光体の温度特性や光メモリーと密接な関係にあることを
見いだし、本発明を完成するに至った。
【0074】ドラムヒーター等で感光体を加熱したとき
に帯電能が低下する原因として、熱励起されたキャリア
が帯電時の電界に引かれてバンド裾の局在準位やバンド
ギャップ内の深い局在準位への捕獲、放出を繰り返しな
がら表面に走行し、表面電荷を打ち消してしまうことが
挙げられる。このとき、帯電器を通過する間に表面に到
達したキャリアについては帯電能の低下にはほとんど影
響がないが、深い準位に捕獲されたキャリアは、帯電器
を通過した後に表面へ到達して表面電荷を打ち消すため
に温度特性として観測される。また、帯電器を通過した
後に熱励起されたキャリアも表面電荷を打ち消し帯電能
の低下を引き起こす。したがって、感光体の使用温度領
域における熱励起キャリアの生成を抑え、なおかつキャ
リアの走行性を向上させることが温度特性の向上のため
に必要である。
【0075】したがって、本発明のごとくEuおよびD
OSを制御することにより、熱励起キャリアの生成が抑
えられ、なおかつ熱励起キャリアや光キャリアが局在準
位に捕獲される割合を小さくすることができるためにキ
ャリアの走行性が著しく改善される。
【0076】その結果、感光体の使用温度領域での温度
特性が飛躍的に改善され、感光体の使用環境に対する安
定性が向上し、ハーフトーンが鮮明に出てかつ解像力の
高い高品質の画像を安定して得ることができる。
【0077】さらにSi−H2 結合とSi−H結合に起
因する吸収ピークの吸収強度比を特定することにより、
光受容部材の面内でのキャリアの走行性が均一化され、
その結果、ハーフトーン画像における微細な濃度差いわ
ゆるガサツキを低減することができる。
【0078】故に、上記の構成をとるように設計された
本発明の電子写真用光受容部材は、前記した諸問題点の
全てを解決し得、極めて優れた電気的、光学的、光導電
的特性、画像品質、耐久性および使用環境性を示す。
【0079】さらに、従来の表面層に比べて水分の吸着
が小さくなっており、従来の帯電形式のようにコロナ帯
電によるオゾン生成物が発生しないため、オゾン生成物
による「高湿流れ」対策が不要になり、温度特性も従来
に比べて小さくできたためドラムヒーターも除去され、
装置の小型化がより可能になると共に、夜間通電や消費
電力が低減されエコロジーの点からも有効である。
【0080】以下さらに詳しく、作用について述べる。
【0081】[帯電部材]本発明の要所を説明する、図
1にそれぞれ本発明にかかる帯電部材と電子写真用光受
容部材の概略を示してある。図1において、100は本
発明にかかる接触型帯電部材、101−1は接触型帯電
部材の上記帯電キャリアからなる磁気ブラシ層、101
−2は接触型帯電部材のローラー状の多極磁性体(形状
により以下マグローラーと称する)、102は接触型帯
電部材と光受容部材との距離(ギャップ)を規制するス
ペーサー、103は光受容部材等の電子写真用光受容部
材である。
【0082】接触型帯電部材のマグローラー101−2
は、通常フェライト磁石等の金属や、プラスティックマ
グネット、等の多極構成が可能な磁性体を用いている。
その磁力線密度はその使用するプロセススピード、印加
電圧と非帯電部の電位差による電界、電子写真用光受容
部材の誘電率や表面性等多くの要因により異なりそれら
の条件に応じて適宜選択されるものであるが、該マグロ
ーラー101−2の表面から1mmの距離において測定
される、磁極位置における磁力線密度で500ガウス
(G)以上が好ましい。より好ましくは1000G以上
である。
【0083】像担持体とマグローラー100−2の最近
接間隙は、光受容部材の回転方向における該磁気ブラシ
層101−1の接触幅(以下ニップと称する)を安定に
制御するため、コロ102やスペーサ等、適宜な方法
で、適宜な距離に設定される必要がある。該距離は50
〜2000μmの範囲が好ましく、より好ましくは10
0〜1000μmである。その他にニップ調整用の機構
を設けてもよい。
【0084】該帯電部材の、上記帯電キャリアからなる
磁気ブラシ層102は、一般にフェライト、マグネタイ
ト等の磁性粉体、周知のトナーのキャリア、あるいは磁
性体と樹脂からなるトナーを使用する。
【0085】該磁性粉体の粒径は一般に1乃至100μ
m以下のものが用いられるが、画質に支障がなければさ
らに大粒径の粉体を使用してもよい。また、粒径は均一
なものを用いてもよいし、流動性向上のため異なる粒径
の帯電キャリアを混合して使用してもよい。
【0086】また、図4に示すように、該磁気ブラシ層
の抵抗は帯電効率を良好に保持し、一方でリークポチ
や、光受容部材表面の微小欠陥から、帯電部材長軸方向
で電位が低下してしまうことの防止等のために1×10
3 〜1×1012Ωcmなる抵抗を有することが好まし
い。より好ましくは1×104 〜1×109 Ωcmであ
る。
【0087】上記、マグローラーについて述べたが、帯
電部材としては磁性体を内蔵したスリーブ状のもの(形
状より、以下帯電スリーブと称する)を用いてもよい。
【0088】該抵抗値の測定は、HIOKI社製のMΩ
テスターで250〜1kVの印加電圧における測定に行
った。光受容部材等の電子写真用光受容部材102は従
来のものと同じものでもよいが、必要に応じて後述する
新規な光受容部材を用いる。
【0089】[光受容部材]前述問題を解決するため
に、本発明者らは温度依存性が小さく、表面耐久性に優
れた表面層をもち、かつ表面層層厚方向の抵抗値に対し
て、該表面層の最表面の面方向の抵抗値が大きい電子写
真用光受容部材を用い、長期にわたり極めて好適な画像
安定化が達成されることを見いだした。
【0090】[アモルファスシリコン系光受容部材(a
−Si)]本発明に用いた好適な光受容部材の一形態で
あるアモルファスシリコン系光受容部材(以下「a−S
i光受容部材」と称する)について以下に述べる。
【0091】本発明にかかるa−Si系光受容部材は周
知の、導電性支持体と、シリコン原子を母体とする非単
結晶材料からなる光導電層を有する感光層と、シリコン
原子、炭素原子の少なくとも一方を母体とした表面層と
から構成され、必要に応じて特性を向上させたものを用
いる。
【0092】本発明に用いられるa−Si系光受容部材
を有する電子写真用光受容部材は、帯電能の温度依存性
をはじめ、極めて優れた電気的、光学的、光導電的特
性、画像品質、耐久性および使用環境特性を示す。
【0093】以下、図面にしたがって本発明の光導電部
材について詳細に説明する。
【0094】図5は、本発明の画像形成装置用光受容部
材の層構成を説明するための模式的構成図である。
【0095】図5(a)に示す画像形成装置用光受容部
材600は、光受容部材用としての支持体601の上
に、感光層602と表面層604が設けられている。該
感光層602はa−Si:H,Xからなり光導電性を有
する光導電層603で構成されている。
【0096】図5(b)は、本発明の画像形成装置用光
受容部材の他の層構成を説明するための模式的構成図で
ある。図5(b)に示す画像形成装置用光受容部材60
0は、光受容部材用としての支持体601の上に、感光
層602が設けられている。該感光層602はa−S
i:H,Xからなり光導電層を有する光導電層603
と、シリコン原子、炭素原子の少なくとも一方を母体と
した表面層604と、表面層604と光導電層603の
間に積層された中間層605とから構成されている。
【0097】中間層の機能については、さまざまなもの
があり、例をあげると、 1)表面層(604)と光導電層(603)という組成
及び構造の異なる層を堆積する時の密着性を向上させる
役割を果たす。 2)1とほぼ同様な機能であるが、構造の緩衝層の構成
をとって603から604に滑らかにつながる機能。 3)表面側からの電荷の注入を阻止する層とする。 4)積極的にフォトキャリアを発生させる増感層とす
る。 などがあり、その役割に応じて、適宜、構造、組成や構
成等を選択する必要がある。
【0098】図5(c)は、本発明の画像形成装置用光
受容部材の他の層構成を説明するための模式的構成図で
ある。図5(c)に示す画像形成装置用光受容部材60
0は、光受容部材用としての支持体601の上に、感光
層602が設けられている。該感光層602はa−S
i:H,Xからなり光導電性を有する光導伝層603
と、シリコン原子、炭素原子の少なくとも一方を母体と
した表面層604と、アモルファスシリコン系電荷注入
阻止層606とから構成されている。
【0099】図5(d)は本発明の画像形成装置用光受
容部材のさらに他の層構成を説明するための模式的構成
図である。図5(d)に示す画像形成装置用光受容部材
600は、光受容部材用としての支持体601の上に、
感光層602が設けられている。該感光層602は光導
電層603を構成するa−Si:H,Xからなる電荷発
生層607ならびに電荷輸送層608と、シリコン原
子、炭素原子の少なくとも一方を母体とした表面層60
4とから構成されている。
【0100】[光導電層]本発明において、その目的を
効果的に達成するために支持体601上に、必要に応じ
て下引き層(不図示)上に形成され、感光層602の一
部を構成する光導電層603は真空堆積膜形成法によっ
て、所望特性が得られるように適宜成膜パラメーターの
数値条件が設定されて作成される。具体的には、例えば
グロー放電法(低周波CVD法、高周波CVD法または
マイクロ波CVD法等の交流放電CVD法、あるいは直
流放電CVD法等)、スパッタリング法、真空蒸着法、
イオンプレーティング法、光CVD法、熱CVD法等の
数々の薄膜堆積法によって形成することができる。これ
らの薄膜堆積法は、製造条件、設備資本投資下の負荷程
度、製造規模、作成される画像形成装置用光受容部材に
所望される特性等の要因によって適宜選択されて採用さ
れるが、所望の特性を有する画像形成装置用光受容部材
を製造するに当たっての条件の制御が比較的容易である
ことからしてグロー放電法、特にRF帯、μW帯または
VHF帯の電源周波数を用いた高周波グロー放電法が好
適である。
【0101】グロー放電法によって光導電層603を形
成するには、基本的には周知のごとくシリコン原子(S
i)を供給し得るSi供給用の原料ガスと、水素原子
(H)を供給し得るH供給用の原料ガスまたは/および
ハロゲン原子(X)を供給し得るX供給用の原料ガス
を、内部が減圧にし得る反応容器に所望のガス状態で導
入して、該反応容器内にグロー放電を生起させ、予め所
定の位置に設置されるてある所定の支持体601上にa
−Si:H,Xからなる層を形成すればよい。
【0102】また、シリコン原子の未結合手を補償し、
層品質の向上、特に光導電性および電荷保持特性を向上
させるために、光導電層603中に水素原子または/お
よびハロゲン原子が含有されることが必要であるが、水
素原子またはハロゲン原子の含有量、または水素原子と
ハロゲン原子の和の含有量はシリコン原子と水素原子ま
たは/およびハロゲン原子の和に対して10〜30原子
%、より好ましくは15〜25原子%とされるのが望ま
しい。
【0103】そして、形成される光導電層603中に水
素原子を構造的に導入し、水素原子の導入割合の制御を
一層容易になるように図り、本発明の目的を達成する膜
特性を得るために、これらのガスにさらにH2 および/
またはHeあるいは水素原子を含む珪素化合物のガスも
所望量混合して層形成することが必要である。また、各
ガスは単独種のみでなく所定の混合比で複数種混合して
も差し支えないものである。
【0104】また本発明において使用されるハロゲン原
子供給用の原料ガスとして有効なのは、例えばハロゲン
ガス、ハロゲン化物、ハロゲンを含むハロゲン間化合
物、ハロゲンで置換されたシラン誘導体等のガス状のま
たはガス化し得るハロゲン化合物が好ましく挙げられ
る。また、さらにはシリコン原子とハロゲン原子とを構
成要素とするガス状のまたはガス化し得る、ハロゲン原
子を含む水素化珪素化合物も有効なものとして挙げるこ
とができる。
【0105】本発明において好適に使用し得るハロゲン
化合物としては、具体的には弗素ガス(F2 )、Br
F,ClF,ClF3 ,BrF3 ,BrF5 ,IF3
IF7等のハロゲンまたはハロゲン間化合物を挙げるこ
とができる。ハロゲン原子を含む珪素化合物、いわゆる
ハロゲン原子で置換されたシラン誘導体としては、具体
的には、例えば、SiF4 ,Si26 等の弗化珪素が
好ましいものとして挙げることができる。
【0106】光導電層603中に含有される水素原子ま
たは/およびハロゲン原子の量を制御するには、例えば
支持体601の温度、水素原子または/およびハロゲン
原子を含有させるために使用される原料物質の反応容器
内へ導入する量、放電電力等を制御すればよい。
【0107】本発明においては、光導電層603には必
要に応じて伝導性を制御する原子を含有させることが好
ましい。伝導性を制御する原子は、光導電層603中に
万遍なく均一に分布した状態で含有されてもよいし、あ
るいは層厚方向には不均一な分布状態で含有している部
分があってもよい。
【0108】前記伝導性を制御する原子としては、半導
体分野における、いわゆる不純物を挙げることができ、
p型伝導特性を与える周期律表III b族に属する原子
(以後「第III b族原子」と略記する)またはn型伝導
特性を与える周期律表Vb族に属する原子(以後「第V
b族原子」と略記する)を用いることができる。第III
b族原子としては、具体的には硼素(B)、アルミニウ
ム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、
タリウム(Tl)等があり、特に、B,Al,Gaが好
適である。特に第Vb族原子としては具体的には燐
(P)、砒素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス
(Bi)等があり、特にP,Asが好適である。
【0109】光導電層103に含有される伝導性を制御
する原子の含有量としては、好ましくは1×10-2〜1
×103 原子ppm、より好ましのは5×10-2〜5×
10 2 原子ppm、最適には1×10-1〜1×102
子ppmとされるのが望ましい。
【0110】伝導性を制御する原子、例えば第III b族
原子あるいは第Vb族原子を構造的に導入するには、層
形成の際に、第III b族原子導入用の原料物質あるいは
第Vb族原子導入用の原料物質をガス状態で反応容器中
に、光導電層103を形成するための他のガスと共に導
入してやればよい。第III b族原子導入用の原料物質あ
るいは第Vb族原子導入用の原料物質となり得るものと
しては、常温常圧でガス状または、少なくとも層形成条
件下で容易にガス化し得るものが採用されるのが望まし
い。ガス化し得るとは単なるガス状になる意味より広
く、例えば塩化アルミニウムのように昇華するのでは、
昇華させて水素ガスやヘリウムガス等のキャリアガスで
装置内に導入する方法もガス化の概念に含まれる。
【0111】そのような第III b族原子導入用の原料物
質としては具体的には、硼素原子導入用としては、B2
6 ,B410,B511,B610,B612,B10
14等の水素化硼素、BF3 ,BCl3 ,BBr3 等の
ハロゲン化硼素等が挙げられる。この他、AlCl3
GaCl3 ,Ga(CH33 ,InCl3 ,TlCl
3 等も挙げることができる。
【0112】第Vb族原子導入用の原料物質として有効
に使用されるのは、燐原子導入用としてはOH3 ,P2
4 等の水素化燐、PH4 I,PF3 ,PF5 ,PCl
3 ,PCl5 ,PBr3 ,PBr5 ,PI3 等のハロゲ
ン化燐が挙げられる。この他、AsH3 ,AsF3 ,A
sCl3 ,AsBr3 ,AsF5 ,SbH3 ,SbF
3 ,SbF5 ,SbCl3 ,SbCl5 ,BiH3 ,B
iCl3 ,BiBr3 等も第Vb族原子導入用の出発物
質の有効なものとして挙げることができる。
【0113】また、これらの伝導性を制御する原子導入
用の原料物質を必要に応じてH2 および/またはHeに
より希釈して使用してもよい。
【0114】さらには本発明においては、光導電層60
3に炭素原子および/または酸素原子および/または窒
素原子を含有されることも有効である。炭素原子および
/または酸素原子および/または窒素原子の含有量はシ
リコン原子、炭素原子、酸素原子および窒素原子の和に
対して、好ましくは1×10-5〜10原子%、より好ま
しくは1×10-4〜8原子%、最適には1×10-3〜5
原子%が好ましい。
【0115】炭素原子および/または酸素原子および/
または窒素原子は、光導電層中に万遍なく均一に含有さ
れてもよいし、光導電層の層厚方向に含有量が変化する
ような不均一な分布をもたせた部分であってもよい。
【0116】本発明において、光導電層603の層厚は
所望の電子写真特性が得られることおよび経済的効果等
の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは2
0〜50μm、より好ましくは23〜45μm、最適に
は25〜40μmとされるのが望ましい。
【0117】さらに、支持体601の温度は、層設計に
したがって適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合、
好ましくは200〜350℃、より好ましくは230〜
330℃、最適には250〜310℃とするのが望まし
い。
【0118】光導電層を形成するための支持体温度、ガ
ス圧等の条件は通常は独立的別々に決められるものでは
なく、所望の特性を有する光受容部材を形成すべく相互
的か有機的関連性に基づいて最適値を決めるのが望まし
い。
【0119】[表面層]本発明においては、上記のよう
にして支持体601上に形成された光導電層603のさ
らに上に、表面層604を形成する。光導電層603を
成膜した後に、光導電層603と同様に、例えばグロー
放電法(低周波CVD法、高周波CVD法またはマイク
ロ波CVD法等の交流放電CVD法、あるいは直流CV
D法等)スパッタリング法、イオンプレーティング法、
真空蒸着法等の数々の薄膜堆積法によって表面層を形成
することができる。これらの薄膜堆積法は、製造条件、
設備資本投資下の負荷程度、製造規模、作成される電子
写真用光受容部材に所望される特性等の要因によって適
宜選択されて採用されるが、本発明の表面層を製造する
には、グロー放電法が好適である。
【0120】その際に支持体温度を成膜の進行に伴って
徐々に昇温させると共に、Si原子含有原料ガスに対す
るC原子含有原料ガスの割合を増加させる。それに加え
て、印加するパワーを減少させることにより本発明の表
面層を得ることができる。
【0121】この表面層604は自由表面609を有
し、層厚方向の抵抗に対して最表面の面方向の抵抗が大
きく、かつ面方向でのムラを少なくすると共に硬度を向
上することにより、多極磁性材と磁性粉体を有する円筒
状の帯電部材に電圧を印加し該磁性粉体を像担持体であ
るところの電子写真用光受容部材に接触させて帯電させ
る形式に適し、耐久性と感度を向上させ、さらに耐湿
性、連続繰り返し使用特性、電気的耐圧性、使用環境特
性において本発明の目的を達成するために設けられる。
【0122】この表面層604は、シリコン原子、炭素
原子の少なくとも一方を母体とした水素化非晶質材料で
構成された層である。
【0123】本発明の表面層の形成において使用される
シリコン原子(Si)供給用ガスとなり得る物質として
は、SiH4 ,Si26 ,Si38 ,Si410
のガス状態の、またはガス化し得る水素化珪素(シラン
類)が有効に使用されるものとして挙げられ、さらに層
作成時の取り扱い易さ、Si供給効率のよさ等の点でS
iH4 ,Si26 が好ましいものとして挙げられる。
また、これらのSi供給用の原料ガスを必要に応じてH
2 ,He,Ar,Ne等のガスにより希釈して使用して
もよい。
【0124】炭素供給用ガスとなり得る物質としては、
CH4 ,C22 ,C26 ,C38 ,C410等の
ガス状態の、またはガス化し得る炭化水素が有効に使用
されるものとして挙げられ、さらに層作成時の取り扱い
易さ、Si供給効率のよさ等の点でCH4 ,C22
26 が好ましいものとして挙げられる。また、これ
らのC供給用の原料ガスを必要に応じてH2 、He,A
r,Ne等のガスにより希釈して使用してもよい。さら
に、本発明において、表面層604を形成する際に稀釈
ガスを使用する場合、稀釈ガスとしては、アルゴン(A
r),ヘリウム(He)等が挙げられる。
【0125】本発明による表面層604は、その要求さ
れる特性が所望の通りに与えられるように注意深く形成
される。すなわち、Si,C,Hを構成要素とする物質
はその形成条件によって構造的には結晶からアモルファ
スまでの形態をとり、電気物性的には導電性から半導体
性、絶縁性までの間の性質を、また、光導電的性質から
非光導電的性質までの間の性質を各々示すので、本発明
においては、目的に応じた所望の特性を有するa−(S
ixCyHz)が形成されるように、所望にしたがって
その形成条件の選択が厳密になされる。
【0126】本発明では光導電層603の表面a−(S
ixCyHz)からなる表面層604を形成する際、層
形成中の支持体温度は、成膜の進行に伴って徐々に昇温
させることが重要である。
【0127】本発明における目的が効果的に達成される
ための表面層604を形成する際の支持体温度としては
表面層604の形成法に合わせて適時最適範囲が選択さ
れて、表面層604の形成が実行されるが、成膜初期の
温度が通常の場合、200〜270℃とされるのが望ま
しいものである。表面層604の形成には、その成膜に
したがって少なくとも支持体温度を昇温させる必要があ
る。しかし、その昇温率は、2.0℃/min以上にな
らないようにしなけらばならない。また、その昇温率
は、成膜終期において支持体温度が270〜400℃の
間に入るように、成膜速度とも関連付けて適宜調節する
ことが望ましい。
【0128】昇温率が0℃/min未満の場合には、最
表面での構造緩和が少なく、表面から数原子の層部分の
構造が稠密になり易くさらに面方向での構造の乱れが増
加する。その結果として表面層層厚方向の抵抗に対して
表面層の最表面の面方向の抵抗が小さい領域が生じてし
まい、硬度や感度と共に高次で両立することは困難であ
る。また、昇温率が2.0℃/minより大きくなる
と、、膜成長に対して温度変化が大きくなり過ぎるため
に、膜中に歪みを生じ易くなり、硬度不足のためドラム
傷や最悪の場合剥れが生じる等の初期特性の劣化が起こ
る。
【0129】成膜初期温度が200℃より低くなると、
シリコン原子および/または炭素原子と水素原子が光導
電層表面での成長過程で最適な結合が成されにくくな
り、ダングリングボンドの多い部分が表面層光導電層界
面近傍に生じることになり、本発明の目的である透明度
と硬度を高次で両立させるということには不適である。
また、成膜初期温度が270℃より高くなると、残留電
位の上昇傾向が見られ、290℃よりも高温になるとさ
らにその傾向が強くなる。
【0130】また、成膜終期温度が270℃より低い本
発明の効果が得られないのは、表面層成膜表面でシリコ
ン原子および/または炭素原子のダングリングボンドへ
の結合が効果的になされずに、未結合手のままかあるい
は水素による補償や水素の取り込みが増加し水素含有量
の多い部分を生じ易くなることにより硬度の向上が認め
られないと考えられる。成膜終期温度が400℃より高
くなると、硬度がやや低下する傾向を示し、耐久後のド
ラム表面には傷が目立つようになる。これは、成長表面
原子における水素終端の割合が低くなり、膜中に極微細
な孔をもつために硬度が落ちてくるものと考えられる。
【0131】層を構成する原子の組成比の微妙な制御や
層厚の制御が他の方法に比べて比較的容易であること等
のためにグロー放電法やスパッタリング法の採用が有利
であるが、これらの層形成法で表面層604を形成する
場合には、前記の支持体温度と同様に層形成の際の放電
パワー、ガス圧が作成されるa−(SixCyHz)の
特性を左右する重要な因子の一つである。
【0132】本発明における目的が達成されるための特
性を有するa−(SixCyHz)が効果的に作成され
るための放電パワー条件としては、グロー放電法におい
て支持体1個当たり、通常、10〜800W、好適には
20〜500Wとされるのが好ましい。そして、表面層
成膜初期は、50〜500Wとされるのが望ましいもの
である。成膜中に連続的に放電パワーを減少させること
が必要であるが、成膜最後において放電パワーが10〜
400Wの間に入るように、放電パワーの減少を適宜調
整することが望ましい。
【0133】印加電圧の周波数としては、通常はDC〜
10GHz、好適には1MHz〜5GHz,最適には1
0MHz〜3GHzとされるのが望ましい。さらに、こ
の範囲の周波数を複数同時に印加することも有効であ
る。
【0134】堆積室内のガス圧は通常0.001〜3T
orr、好適には0.005〜2Torr、最適には
0.01〜1Torr程度されるのが望ましい。
【0135】本発明においては、表面層604を形成す
るための支持体温度、ガス圧、放電パワーの望ましい数
値範囲として前記した範囲の値が挙げられるが、これら
の層形成ファクターは、独立的に別々に決められるもの
ではなく、所望特性のa−(SixCyHz)からなる
表面層604が形成されるように相互的有機的関連性に
基づいて、各層形成ファクターの最適値が決められるの
が望ましい。
【0136】本発明の電子写真光湯用部材における表面
層604に含有されるシリコン原子、炭素原子、水素原
子の量は、表面層604の作製条件と同様、本発明の目
的を達成する所望の特性が得られる表面層604が形成
される重要な因子である。
【0137】すなわち、先のa−(SixCyHz)の
表示で行えば本発明において効果を得るためにはxが0
〜0.5、好適には0〜0.45、最適には0〜0.
4、yは0.3〜1.0、好適には0.35〜0.8
5、最適には0.4〜0.8、zは0.20〜0.7、
好適には0.25〜0.6であるのが望ましい。
【0138】本発明の電子写真用光受容部材における表
面層604に含有される水素原子の量は、構成原子の総
量に対して通常の場合40〜70原子%、好適には40
〜60原子%であるのが望ましい。これらの水素含有量
の範囲内で形成される光受容部材は、実際面において従
来にない格段に優れたものとして十分適用させ得るもの
である。
【0139】すなわち、a−(SixCyHz)で構成
される表面層内に存在する欠陥(主にシリコン原子や炭
素原子のダングリングボンド)は電子写真用光受容部材
としての特性に悪影響を及ぼすことが知られている。例
えば自由表面609から電荷の注入による帯電特性の劣
化や、使用環境、例えば高い湿度のもとで表面構造が変
化することによる帯電特性の変動、さらにコロナ帯電時
や光照射時に光導電層により表面層に電荷が注入され、
前記表面層内の欠陥に電荷がトラップされることにより
繰り返し使用時の残像現象の発生等がこの悪影響として
挙げられる。
【0140】しかしながら表面層内の水素含有量を40
原子%以上に制御することで表面層内の欠陥が大幅に減
少し、その結果、前記問題点は全て解消し、従来に比べ
て電気的特性面および高速連続使用性において飛躍的な
向上が図れることができる。
【0141】一方、前記表面層中の水素含有量が71原
子%以上になると表面層の硬度が低下するために、繰り
返し使用に耐えられない。したがって、表面層中の水素
含有量を前記の範囲内に制御することが格段に優れた所
望の電子写真特性を得る上で非常に重要な因子の1つで
ある。表面層中の水素含有量は、H2 ガスの流量、支持
体温度、放電パワー、ガス圧等によって制御し得る。
【0142】さらに本発明の表面層中に弗素原子を微量
含有させることも、耐環境性、耐久性に対して効果を示
し、特に水分の吸着防止に対して有効である。表面層中
の弗素含有量を1原子%以上の範囲に制御することで表
面層内のシリコン原子と炭素原子の結合の発生をより効
果的に達成することが可能となる。さらに、膜中の弗素
原子の働きとして、コロナ等のダメージによるシリコン
原子と炭素原子の結合の切断を効果的に防止することが
可能となる。
【0143】一方、表面層中の弗素含有量が70原子%
を越えると表面層内の構成原子同志(ex.SiとSi
とSi,CとC)の結合の切断を防止する効果がほとん
ど認められなくなる。さらに、過剰の弗素原子が表面層
中のキャリアの走行性を阻害するため、残留電位や画像
メモリーが顕著に認められてくる。したがって、表面層
中の弗素含有量を1原子%以上70原子%以下の範囲内
に制御することが格段に優れた所望の電子写真特性を得
る上で非常に重要な因子の1つである。表面層中の弗素
含有量は、四弗素化珪素、四弗化炭素等の弗素原子含有
ガスの流量、支持体温度、放電パワー、ガス圧等によっ
て制御し得る。
【0144】また、本発明では表面層604中に前記の
原子以外に微量(1原子%以下)であれば他のいかなる
原子を含有することも可能である。
【0145】本発明では、表面層中の炭素原子の結合状
態が非常に重要な構成要素となっている。本発明が効果
を得るためには、炭素原子の結合がSP3結合のものが
全炭素原子20%以上、100%以下にすることがより
効果的である。
【0146】表面層中の組成および結合の状態が上述の
範囲からはずれると、表面層の強度、透明度、耐久性、
耐候性等の面でいずれかの弊害が発生すると同時に、本
発明の効果も大幅に低下してしまう。
【0147】本発明は、シリコン原子を含む場合には、
炭素原子との結合を少なくとも1つもつシリコン原子が
表面層中のシリコン原子の50%以上100%以下、好
ましくは60%以上、100%以下であることが望まし
い。最表面では70%以上、100%以下になるように
表面層中で分布させる上で、なおかつ最表面に向かって
炭素原子の含有量が増加するように設計する場合に最も
有効であり、本発明の効果を顕著に示すものである。
【0148】本発明における表面層604の膜厚の数値
範囲は、本発明の目的を効果的に達成するように所期の
目的に応じて適宜所望にしたがって決められる。
【0149】また表面層604の膜厚は、光導伝層60
3の層厚との関係においても、各の層領域に要求された
特性に応じた有機的な関連性のもとに所望にしたがって
適宜決定される必要がある。さらに加え得るに、生産性
や量産性を加味した経済性の点においても考慮されるの
が望ましい。
【0150】本発明における表面層604の層厚として
は、通常500オングストローム〜10μm、好適には
800オングストローム〜5μm、最適には1000オ
ングストローム〜2μmとされるのが望ましいものであ
る。すなわち、500オングストロームよりも薄いと本
発明の効果が十分に得られず、さらに光受容部材を使用
中に摩耗等の理由により表面層が失われてしまう場合も
ある。また、層厚が10μmを越えると残留電位の増加
等の電子写真特性の低下が見られる。
【0151】本発明における電子写真用光受容部材60
0の光導電層の層厚としては、目的に適合させて所望に
したがって適宜決定される。
【0152】本発明においては、光導電層603と表面
層604の層厚の和は、光導電層603と表面層604
に付与される特性が有効に生かされて本発明の目的が効
果的に達成されるように光導電層603と表面層604
との層厚関係において適宜所望にしたがって決められる
ものであり、好ましくは、表面層604の膜厚に対して
光導電層603の層厚が数〜数千倍、好適には数十〜数
百倍となるようにされるのが好ましいものである。
【0153】また、本発明の表面層604と光導電層6
03との間に炭素原子含有量が光導電層603に向かっ
て大きく減少するように変化する領域を設けてもよい。
これにより表面層と光導電層の界面での反射光による干
渉の影響をより少なくすることができる。
【0154】[電荷注入阻止層]本発明の画像形成装置
用光受容部材においては、導電性支持体と光導電層との
間に、導電性支持体側からの電荷の注入を阻止する働き
のある電荷注入阻止層を設けるのが、一層効果的であ
る。すなわち、電荷注入阻止層は感光層が一定極性の帯
電処理をその自由表面に受けた際、支持体側より光導電
層側に電荷が注入されるのを阻止する機能を有し、逆の
極性の帯電処理を受けた際にはそのような機能は発揮さ
れない、いわゆる極性依存性を有している。
【0155】そのような機能を付与するために、電荷注
入阻止層には伝導性を制御する原子を光導電層に較べ比
較的多く含有させる。該層に含有される伝導性を制御す
る原子は、該層中に万遍なく均一に分布されてもよい
し、あるいは層厚方向には万遍なく含有されていはいる
が、不均一に分布する状態で含有している部分があって
もよい。分布濃度が不均一な場合には、支持体側に多く
分布するように含有させるのが好適である。いずれの場
合にも支持体の表面と平行面の方向においては、均一な
分布で万遍なく含有されることが面方向における特性の
均一化を図る点からも必要である。
【0156】電荷注入阻止層に含有される伝導性を制御
する原子としては、半導体分野における、いわゆる不純
物を挙げることができ、「第III 族原子」 または 「第V
族原子」を用いることができる。
【0157】本発明において、電荷注入阻止層の層厚は
所望の電子写真特性が得られること、および経済的効果
等の点から好ましくは0.1〜5μm、より好ましくは
0.3〜4μm、最適には0.5〜3μmとされるのが
望ましい。
【0158】本発明においては、電荷注入阻止層を形成
するための希釈ガスの混合比、ガス圧、放電電力、支持
体温度の望ましい数値範囲として前記した範囲が挙げら
れるが、これらの層作成ファクターは通常は独立的に別
々に決められるものではなく、所望の特性を有する表面
層を形成すべく相互的かつ有機的関連性に基づいて各層
作成ファクターの最適値を決めるのが望ましい。
【0159】また、本発明の画像形成装置用光受容部材
においては、支持体601と光導電層603あるいは電
荷注入阻止層105との間の密着性の一層の向上を図る
目的で、例えば、Si34 ,SiO2 ,SiO,ある
いはシリコン原子を母体とし、水素原子および/または
ハロゲン原子と、炭素原子および/または酸素原子およ
び/または窒素原子とを含む非晶質材料等で構成される
密着層を設けてもよい。さらに、前述のごとく、支持体
からの反射光による干渉模様の発生を防止するために光
吸収層を設けてもよい。
【0160】以上述べてきた、課題を解決するための手
段および作用を単独、組み合わせて用いることにより、
優れた効果を引き出すことが可能である。
【0161】図5(a)〜(d)にその例を示す。図2
の102は像担持体である感光体ドラムであり、矢印X
の時計方向に所定の周速度(プロセススピード)にて回
転駆動されるドラム型の電子写真用光受容部材である。
【0162】該光受容部材の表面層の膜厚方向の抵抗値
は、その電荷保持能、帯電効率等の電気的特性を良好に
有し、電圧により表面層が損傷する、いわゆるピンホー
ルリークを防止するために、1×1010〜5×1013Ω
cmなる抵抗を有することが望ましい。より好ましくは
1×1012〜5×1013Ωcmである。該抵抗値の測定
はHIOKI社製のMΩテスター250〜1kVの印加
電圧における測定にて行った。
【0163】101は前記帯電キャリアを用いた接触型
帯電部材であり、多極磁性体およびその面上に形成した
帯電キャリアよりな成るブラシ層とからなる。該ブラシ
層は、前述のごとくCu−Zn系フェライトやMn−Z
n系のフェライト等の磁性フェライトや磁性マグネタイ
ト、ピロール等の樹脂中に磁性粉体を分散させたもの、
磁性トナーのキャリア等の磁性粒子を含む帯電キャリア
で構成される。
【0164】該帯電部材101のブラシ層の抵抗値は、
図4で示されるように良好な帯電効率を保持するため、
さらにピンホール防止のためにHIOKI社(メーカ
ー)製のMΩテスターで250〜1kVの印加電圧にお
ける測定にて、1×103 〜1×1012Ωmなる抵抗を
有することが好ましい。より好ましくは1×104 〜1
×109 Ωmである。
【0165】帯電部材101には不図示の電圧印加手段
が付随し、該電圧印加手段により直流電圧Vdcあるい
は交流を重畳した電圧Vdc+Vacが帯電部材の帯電
キャリアからなるブラシ層に印加されて、回転駆動され
ている光受容部材102の外周面が均一に帯電される。
【0166】像担持体であるところの光受容部材102
と接触帯電部材101の最近接間隙は、そのニップ制御
のために50〜2000μmの範囲にスペーサー(不図
示)等安定的に設定されることが好ましく、より好まし
くは100〜1000μmである。その他にニップ調整
用の機構を設けてもよい。
【0167】さらに、画像信号に応じて強度変調される
レーザービームプリンター光等の、画像信号付与手段1
03が走査されることによって該感光ドラム上に静電潜
像が形成される。この潜像は、トナー等の現像剤が塗布
された現像スリーブ104によって顕画像化された後、
転写材P上に転写装置106(a)を介して転写される
転写残トナーは、クリーニングブレード120によって
感光ドラム上から除去されると共に該転写像は、不図示
の定着装置によって定着された後、出力される。
【0168】実験例1 図3に示すRF−PCVD法による画像形成装置用光受
容部材の製造装置を用いて、直径108mmのサンプル
ホルダーにガラス基板(コーニング社7059)をセッ
トし、表1に示す条件で種々の表面層を作製した。サン
プル上にCrの櫛型電極を蒸着して面方向抵抗を測定し
た。
【0169】
【表1】
【0170】
【表2】 実験例2 図3に示すRF−PCVD法による画像形成装置用光受
容部材の製造装置を用いて、直径108mmのサンプル
ホルダーにガラス基板(コーニング社7059)をセッ
トし、表3に示す条件で種々の表面層を作製した。サン
プル上にCr櫛型電極を蒸着して面方向抵抗を測定し
た。
【0171】
【表3】
【0172】
【表4】 以上実験例1,2に結果より、支持体温度が300℃を
越えると抵抗が下降し、Si原子含有原料ガスに対する
C原子含有原料ガスの割合が増加することで抵抗が上昇
する傾向を示している。また、印加するパワーが小さい
方が抵抗が大きいこともわかった。
【0173】[実験例3]図3に示すRF−PCVD法
による画像形成装置用光受容部材の製造装置を用い、直
径108mmの鏡面加工を施したアルミニウムシリンダ
ー上に、表5に示す条件で種々の表面層を成膜した。ガ
ス流量、支持体温度および放電パワーの変化は、成膜開
始と共に成膜終了まで滑らかに連続的に変化させた。そ
の後、表面層上にCrを蒸着して層厚方向の抵抗を測定
した。
【0174】また、直径108mmの鏡面加工を施した
アルミニウムシリンダー上に、表7に示す条件で電荷注
入阻止層、光導電層を作製し、さらに表5の表面層から
なる光受容部材を作製した。
【0175】
【表5】
【0176】
【表6】 以上の結果より、層厚方向の抵抗値に対して、面方向の
抵抗値が大きくなるようにするためには、支持体温度を
成膜の進行に伴って少なくとも徐々に昇温させるか、S
i原子含有原料ガスに対するC原子含有原料ガスの割合
を増加させる、と同時に印加するパワーを減少させるこ
とにより達成できることがわかった。
【0177】
【表7】 作製した感光体を従来のコロナ帯電方式の画像形成装置
(キャノン製NP6060をテスト用に改造)にセット
し、帯電能の温度依存性(温度特性)、メモリーならび
に画像欠陥を評価した。
【0178】温度特性は、感光体の温度を室温から約4
5℃まで変えて帯電能を測定し、このときの温度1℃当
たりの帯電能の変化を測定し、2V/deg以下を合格
と判定した。
【0179】また、メモリー、画像欠陥および画像流れ
については、画像を目視により判定し、1:非常に良
好、2:良好、3:実用上問題なし、4:実用上やや難
ありの4段階にランク分けした。
【0180】残留電位を測定し、表面層の電気特性を評
価した。15V以下を1:非常に良好、25V以下を
2:良好、50V未満を3:実用問題なし、50V以上
を4:実用上やや難ありの4段階にランク分けした。
【0181】評価結果は表8に示す。
【0182】
【表8】 従来のコロナ帯電方式では、全ての評価において良好な
特性を示した。
【0183】画像欠陥に関してSiH4 /CH4 比の小
さいものがややその他ものに比べて画像欠陥が生じ易い
傾向を示した。
【0184】またさらに、光導電層のSiH4 ,H2
のガス流量およびRFパワー、内圧、支持体温度を種々
変化させて、3−Cの表面層を積層させた電子写真用光
受容部材を作製し、温度特性およびメモリーについて評
価した。またドラムとは別に、その光導電層と同じ処方
でガラス基板(コーニング社製7059)上に堆積さ
せ、指数関数裾の特性エネルギー局在状態密度について
測定した。
【0185】そして、温度特性ランクと指数関数裾の特
性エネルギーとの関係について評価した。評価結果は図
6に示す。
【0186】温度特性は、感光体の温度を室温から約4
5℃まで変えて帯電能を測定し、このときの温度1℃当
たりの帯電能の変化を測定し、1V/deg以下のラン
ク1、2V/deg以下をランク2、5V/deg以下
のランク3、5V/deg以上をランク4と評価した。
【0187】次に作製した光受容部材、帯電部材を図2
に示したような画像形成装置にセットして環境対策ヒー
ター122はOFFにして帯電能の温度依存性(温度特
性)、メモリーならびに画像欠陥を評価した。
【0188】帯電部材100への印加電圧条件は、60
0Vdc。プロセススピードは250mm/secで行
った。また、磁気ブラシすなわち帯電部材は光受容部材
と同方向、すなわち光受容部材との当接面で反対方向に
進行するように60rpmの回転速度で回転させた(当
接面では各々逆方向に進行している)。
【0189】また、帯電部材中の帯電キャリア量の変化
による画質への影響を分離するため、ニップ幅等の帯電
部材条件を一定にするように、耐久中に適宜帯電キャリ
アの補給を行った。
【0190】温度特性は、光受容部材の温度を室温から
約45℃まで変えて帯電能を測定し、このときの温度1
℃当たりの帯電能の変化を測定し、2V/deg以下を
合格と判定した。
【0191】また、メモリー、画像欠陥および画像流れ
については、画像を目視により判定し、1:非常に良
好、2:良好、3:実用上問題なし、4:実用上やや難
ありの4段階にランク分けした。
【0192】また、画像濃度が薄くぼやけた領域の比率
を調べるために、高湿環境下での画像流れを起こす面積
を測定し、光受容部材の面積に占める割合の大きさで評
価した。1:常に良好(5%未満)、2:良好(5%〜
10%未満)、3:実用上問題なし(10%〜20%未
満)、4:実用上難あり(20%以上)の4ランクに分
けた。
【0193】残留電位を測定し、表面層の電気特性を評
価した。15V以下を1:非常に良好、25V以下を
2:良好、50V未満を3:実用上問題なし、50V以
上を4:実用上やや難ありの4段階にランク分けした。
【0194】さらに、帯電効率として磁気ブラシの印加
電圧に対する帯電0.3秒後の光受容部材の帯電電位の
割合で評価した。1:90%以上、2:80%以上、
3:70%以上の3ランクとした。評価結果は表9に示
す。
【0195】
【表9】 この実験から、表面層層厚方向の抵抗値に対する該表面
層の最表面の面方向の抵抗値の比が10〜1000にす
ることが本発明の効果を得るためにより有効であること
がわかった。10未満では本発明の効果が現われない。
また、1000以上になると表面層部分での残留電位が
大きくなってくる。
【0196】使用した接触型帯電部材101の条件を以
下に示す。
【0197】多極磁性体は、該ローラー状多極磁性体に
前記の帯電キャリアを付着した状態でφ22mmのロー
ラ状になるように構成した。その磁力線密度は前述のご
とく制御される。本実施例では磁極数12極、時局部表
面での磁力線密度は前述の如き測定にて1000〜30
00Gaussのものを作製した。
【0198】ブラシ層は、5乃至25μmの磁性酸化鉄
等と1乃至5μmの小粒径マグ等の磁性粉を、所定の比
で混合したものを帯電キャリアとして使用した。該帯電
キャリアは前述のごとく、一般にトナーに利用される周
知のキャリアと同成分のものでもよいし、複数の成分を
混合して使用してもよい。また、その粒径は均一であっ
ても、また異なる粒径のものを混合して用いてもよい。
【0199】また、本実施例ではニップ幅を6乃至7m
mとした。
【0200】実験例4 図3に示すRF−PCVD法による画像形成装置用光受
容部材の製造装置を用い、直径108mmの鏡面加工を
施したアルミニウムシリンダー上に、表10に示す条件
で電荷注入阻止層、光導電層、表面層からなる光受容部
材を作製した。表面層の成膜において、ガス流量、支持
体温度および放電パワーの変化は、成膜開始と共に成膜
終了まで滑らかに連続的に変化させた。
【0201】さらに光導電層のSiH4 とH2 との混合
比ならびに放電電力を変えることによって、種々の光受
容部材を作製した。
【0202】また、直径108mmの鏡面加工を施した
アルミニウムシリンダー上に表面層だけを成膜し、その
後Crを表面に蒸着した。
【0203】円筒形のサンプルホルダーに設置したガラ
ス基板(コーニング社7059)に最表面層部分の膜を
成膜し、Crの櫛型電極を蒸着した。
【0204】作製した光受容部材は実験例3で用いた画
像形成装置にセットして実験例3と同様の評価をした。
耐久性も確認するために一万枚の通紙後に再度評価し
た。耐久後の帯電効率の変化から帯電安定性を評価し
た。1:安定性良好、2:実用上問題なし、3:実用上
やや難ありの3段階にランク分けした。評価結果を表1
1に示す。
【0205】
【表10】 表面層の抵抗値の層厚方向、面方向を測定した結果、層
厚方向の抵抗値は7.56×1012Ωcmで、面方向の
抵抗値は1.27×1015Ωcmであった。
【0206】表面層の表面層層厚方向の抵抗値に対する
該表面層の最表面の面方向の抵抗値の比が168であっ
た。
【0207】以下に説明は光導電層の膜特性を調べる方
法である。
【0208】一方、円筒状のサンプルホルダーに設置し
たガラス基板(コーニング社7059)とSiウェハー
上に、光導電層の作製条件で膜厚約1μmのa−Si膜
を堆積した。ガラス基板上の堆積膜にはAlの櫛型電極
を蒸着し、CPMにより指数関数裾の特性エネルギー
(Eu)を測定し、Siウェハー上の堆積膜はFTIR
により含有水素量を測定した。
【0209】いずれのサンプルも水素含有量は10〜3
0原子%の間の範囲にあることがわかった。
【0210】光受容部材の条件は、 a:Euは47meV b:Euは50meV c:Euは52meV d:Euは55meV e:Euは58meV f:Euは64meV である。
【0211】
【表11】 また、表11の結果から、耐久前後で電子写真用光受容
部材の特性画像共に差は見られなかった。
【0212】また、サブバンドギャップ光吸収スペクト
ルから得られる指数関数裾の特性エネルギーが50〜6
0meVであることが電子写真特性に対して好適条件で
あることが判明した。
【0213】なお、600Vdc印加で帯電直後でTR
ek社(メーカー)製表面電位計にて測定したところ、
暗状態電位も耐久前後で差は認められなかった。
【0214】実験例5 本例では、実験例4の表面層に変えて、表面層成膜時の
ガス流量においてSiH4 ガスの流量は一定でCH4
スの流量だけを変化させた。その他は実験例4と同様に
した。表12に、このときの電子写真用光受容部材の作
製条件を示した。その他は実験例4と同様にした。
【0215】表面層の抵抗値を層厚方向、面方向を測定
した結果、層厚方向の抵抗値は5.58×1011Ωcm
で、面方向の抵抗値は3.32×1014Ωcmであっ
た。
【0216】表面層の表面層層厚方向の抵抗値に対する
該表面層の最表面の面方向の抵抗値の比が595であっ
た。
【0217】光電導層の物性は水素含有量は26.7原
子%でEuは57.4meVであった。作製した光受容
部材を実験例3と同様にして、光受容部材、帯電部材を
図2に示したような画像形成装置にセットして環境対策
ヒーター122はOFFにして帯電能の温度依存性(温
度特性)、メモリーならびに画像欠陥を評価した。
【0218】帯電部材101へ印加電圧条件は、600
Vdc。プロセススピードは250mm/secで行っ
た。また、磁気部ブラシすなわち帯電部材は光受容部材
と同方向、すなわち光受容部材との当接面で反対方向に
進行するように60rpmの回転速度で回転させた(当
接面では各々逆方向に進行している)。
【0219】また、帯電部材中の帯電キャリア量の変化
による画質への影響を分離するため、ニップ幅等の帯電
部材条件を一定にするように、耐久中に適宜帯電キャリ
アの補給を行った。
【0220】温度特性は、光受容部材の温度を室温から
約45℃まで変えて帯電能を測定し、このときの温度1
℃当たりの帯電能の変化を測定して、2V/deg以下
を合格とした。
【0221】また、メモリー、画像欠陥および画像流れ
については、画像を目視により判定し、1:非常に良
好、2:良好、3:実用上問題なし、4:実用上やや難
ありの4段階にランク分けした。
【0222】また、画像濃度が薄くぼやけた領域の比率
を調べるために、高湿環境下での画像流れを起こす面積
を測定し、光受容部材の面積に占める割合の大きさで評
価した。1:常に良好(5%未満)、2:良好(5%〜
10%未満)、3:実用上問題なし(10%〜20%未
満)、4:実用上難あり(20%以上)の4ランクに分
けた。
【0223】残留電位を測定し、表面層の電気特性を評
価した。15V以下を1:非常に良好、25V以下を
2:良好、50V未満を3:実用上問題なし、50V以
上を4:実用上やや難ありの4段階にランク分けした。
帯電部材は実験例3で用いたものと同様のものである。
評価結果は表13に示す。
【0224】
【表12】
【0225】
【表13】 すなわち、表面層のCH4 ガス流量だけを変化させCH
4 /SiH4 を変化させた場合においても、本発明の表
面層の効果が得られ良好な電子写真特性が得られること
がわかった。
【0226】
【実施例】以下の実施例では、さまざまな光導電層や電
荷注入阻止層、中間層等を用いた層構成の異なる光受容
部材に対しても、本発明の表面層が効果を示すが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0227】実施例1 本例では、実験例4の表面層に変えて、表面層成膜時の
ガス流量においてCH 4 ガスの流量は一定でSiH4
ス流量だけを変化させた。その他は実験例5と同様にし
た。表14に、このときの電子写真用光受容部材の作製
条件を示した。その他は実験例4と同様にした。
【0228】表面層の抵抗値を層厚方向、面方向を測定
した結果、層厚方向の抵抗値は6.87×1011Ωcm
で、面方法の抵抗値は3.14×1013Ωcmであっ
た。
【0229】表面層の表面層層厚方向の抵抗値に対する
該表面層の最表面の面方向の抵抗値の比が45.7であ
った。
【0230】光導電層の物性は水素含有量は25.4原
子%で、Euは56.4meVであった。
【0231】作製した光受容部材を実験例5と同様の評
価をしたところ実験例5と同様に良好な電子写真特性が
得られた。
【0232】すなわち、表面層にSiH4 ガス流量だけ
変化させCH4 /SiH4 比を変化させた場合において
も、本発明の表面層の効果が得られ良好な電子写真特性
がえられることがわかった。
【0233】
【表14】 実施例2 本例では、光導電層と表面層の間に中間層を設けて、電
荷注入阻止層、光導電層、中間層、表面層からなる光受
容部材を作製した。その他は実験例4と同様にした。表
15に、このときの電子写真用光受容部材の作製条件を
示した。その他は実験例5と同様にした。
【0234】表面層の抵抗値を層厚方向、面方向を測定
した結果、層厚方向の抵抗値は5.58×1011Ωcm
で、面方向の抵抗値は3.32×1013Ωcmであっ
た。
【0235】表面層の表面層層厚方向の抵抗値に対する
該表面層の最表面の面方向の抵抗値の比が59.5であ
った。
【0236】光導電層の物性は水素含有量は24.8原
子%で、Euは58.2meVであった。
【0237】作製した光受容部材を実験例5と同様の評
価をしたところ実験例5と同様に良好な電子写真特性が
得られた。
【0238】すなわち、中間層を設けた場合において
も、本発明の表面層の効果が得られ良好な電子写真特性
が得られることが判った。
【0239】
【表15】 実施例3 本例では、表面層ガス流量、支持体温度および放電パワ
ーを層厚方向に2段階で変化させて表面層を設けた。表
16に、このときの電子写真用光受容部材の作製条件を
示した。その他は実験例5と同様にした。
【0240】表面層の抵抗値を層厚方向、面方向を測定
した結果、層厚方向の抵抗値は9.26×1011Ωcm
で、面方向の抵抗値は3.71×1013Ωcmであっ
た。
【0241】表面層の表面層層厚方向の抵抗値に対する
該表面層の最表面の面方向の抵抗値の比が401であっ
た。
【0242】光導電層の物性は水素含有量は25.4原
子%で、Euは59.7meVであった。
【0243】作製した光受容部材を実験例5と同様の評
価をしたところ実験例5と同様に良好な電子写真特性が
得られた。
【0244】すなわち、表面層のガス流量、支持体温度
および放電パワーを層厚方向に2段階で変化させた場合
においても、本発明の表面層の効果が得られ良好な電子
写真特性が得られることがわかった。
【0245】
【表16】 実施例4 本例では、実施例3の表面層に変えて、フッ素原子を含
有させた表面層を設けた。表17に、このときの電子写
真用光受容部材の作製条件を示した。その他は実験例5
と同様にした。表面層の抵抗値を層厚方向、面方向を測
定した結果、層厚方向の抵抗値は7.76×1011Ωc
mで、面方向の抵抗値は8.52×1013Ωcmであっ
た。
【0246】表面層の表面層層厚方向の抵抗値に対する
該表面層の最表面の面方向の抵抗値の比が110であっ
た。
【0247】光導電層の物性は水素含有量は24.4原
子%で、Euは55.4meVであった。
【0248】作製した光受容部材を実験例5と同様の評
価をしたところ実験例5と同様に良好な電子写真特性が
得られた。すなわち、表面層にフッ素原子を含有させた
場合においても、本発明の表面層の効果が得られ良好な
電子写真特性が得られることがわかった。
【0249】
【表17】 実施例5 本例では、支持体と電荷注入阻止層との間に、支持体か
らの反射光による干渉模様の発生を防止するための光吸
収層としてIR吸収層を設けた。表18に、このときの
電子写真用光受容部材の作製条件を示した。他の点は実
験例5と同様とした。
【0250】表面層の抵抗値を層厚方向、面方向を測定
した結果、層厚方向の抵抗値は4.19×1012Ωcm
で、面方向の抵抗値は3.83×1014Ωcmであっ
た。表面層の表面層層厚方向の抵抗値に対する該表面層
の最表面の面方向の抵抗値の比が94.1であった。
【0251】光導電層の物性は水素含有量は24.9原
子%で、Euは54.1meVであった。
【0252】作製した光受容部材を実験例5と同様の評
価をしたところ実験例5と同様に良好な電子写真特性が
得られた。
【0253】すなわち、IR吸収層を設けた場合におい
ても、本発明の表面層の効果が得らの比が110であっ
た。
【0254】光導電層の物性は水素含有量は24.4原
子%で、Euは55.4meVであった。
【0255】作製した光受容部材を実験例5と同様の評
価をしたところ実験例5と同様に良好な電子写真特性が
得られた。
【0256】すなわち、表面層にフッ素原子を含有させ
た場合においても、本発明の表面層の効果が得られ良好
な電子写真特性が得られることがわかった。
【0257】
【表18】 実施例5 本例では、支持体と電荷注入阻止層との間に、支持体か
らの反射光による干渉模様の発生を防止するための光吸
収層としてIR吸収層を設けた。表18に、このときの
電子写真用光受容部材の作製条件を示した。他の点は実
験例5と同様とした。
【0258】表面層の抵抗値を層厚方向、面方向を測定
した結果、層厚方向の抵抗値は4.19×1012Ωcm
で、面方向の抵抗値は3.83×1014Ωcmであっ
た。
【0259】表面層の表面層層厚方向の抵抗値に対する
該表面層の最表面の面方向の抵抗値の比が94.1であ
った。
【0260】光導電層の物性は水素含有量は24.9原
子%で、Euは54.1meVであった。
【0261】作製した光受容部材を実験例5と同様の評
価をしたところ実験例5と同様に良好な電子写真特性が
得られた。
【0262】すなわち、IR吸収層を設けた場合におい
ても、本発明の表面層の効果が得られ良好な電子写真特
性が得られることがわかった。
【0263】
【表19】 実施例6 本例では、電荷注入阻止層は削除し、光導電層として炭
素原子を層厚方向に不均一な分布状態で含有する第1の
層領域と実質的に炭素原子を含まない第2の層領域と連
続して形成した。表19に、このときの電子写真用光受
容部材の作製条件を示した。他の点は実施例8と同様と
した。
【0264】作製した電子写真用光受容部材を実験例5
と同様の評価をしたところ実験例5と同様に良好な電子
写真特性が得られた。
【0265】すなわち、電荷注入阻止層は削除し、光導
電層として炭素原子を層厚方向に不均一な分布状態で含
有する第1の層領域と実質的に炭素原子を含まない第2
の層領域と連続して形成した場合においても、本発明の
表面層の効果が得られ良好な電子写真特性が得られるこ
とがわかった。
【0266】
【表20】 実施例7 本例では、光導電層と表面層との間に、炭素原子の含有
量を表面層より減らした中間層(下部表面層)を設ける
と同時に、光導電層を、機能分離化して、電荷輸送層と
電荷発生層の2層化を図り設けた。表20にこのときの
電子写真用光受容部材の作製条件を示した。
【0267】他の点は実験例5と同様とした。
【0268】作製した電子写真用光受容部材を実験例5
と同様の評価をしたところ実験例5と同様に良好な電子
写真特性が得られた。
【0269】すなわち、光導電層と表面層との間に、炭
素原子の含有量を表面層より減らした中間層(下部表面
層)を設けると同時に、光導電層を、機能分離化して、
電荷輸送層と電荷発生層の2層化を図り設けた場合にお
いても、本発明の表面層の効果が得られ良好な電子写真
特性が得られることがわかった。
【0270】
【表21】
【0271】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は層厚方向
の抵抗値に対して、表方向の抵抗値が大きくなるように
表面層を設計することにより、磁気粉体をブラシとして
用いた帯電装置に対しての、帯電効率および帯電安定性
が大幅に向上し、帯電時の電荷が最表面でドリフトする
ことによる画像濃度の変化を低減することができた。
【0272】また、最表面の面方向の抵抗が表面層層厚
方向の抵抗のおよそ10〜1000倍になるようにする
ことにより、画像濃度が薄くぼやけた領域がほとんど発
生することもなく、高湿環境下での画像流れの問題も改
善できた。
【0273】また、安定性、耐久性が向上した本発明の
表面層により、さらに温度特性や電気的特性を向上させ
た新規な光受容部材を組み合わせることにより、夜間通
電無し、省エネルギー、高画質保持のまま、高湿画像流
れの除去が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の帯電装置の配置、構成を説明するため
の模式的構成図である。(a)は断面図、(b)は正面
から見た図である。
【図2】本発明の帯電装置、画像形成装置の好適な実施
態様の一例の構成を説明するための模式的構成図であ
る。
【図3】本発明の画像形成装置用光受容部材の光受容層
を形成するための装置の一例で、RF帯の高周波を用い
たグロー放電法による画像形成装置用光受容部材の製造
装置の模式的説明図である。
【図4】本発明の帯電部材の抵抗値および帯電効率の関
係を示す図である。
【図5】本発明の画像形成装置用光受容部材の好適な実
施態様例の層構成を説明するための模式的層構成図であ
る。
【図6】本発明の電子写真用光受容部材における光導電
層のアーバックテイルの特性エネルギー(Eu)と温度
特性との関係を示す図である。
【符号の説明】
100 接触型帯電部材 101−1 磁気ブラシ層 101−2 多極磁性体(マグローラー) 102A スペーサー 103A 電子写真用光受容部材 102 電子写真用光受容部材 103 画像信号付与手段 104 現像スリーブ 105 転写紙供給系 106(a) 転写帯電器 106(b) 分離帯電器 107 クリーナー 108 搬送系 109 除電光源 110 ランプ 111 原稿台ガラス 112 原稿 113〜116 ミラー 117 レンスユニット 118 レンズ 119 (ペーパー)転写材ガイド 120 クリーニングブレード 121 レジストローラー 122 環境対策ヒーター P 転写材(コピー用紙等) 3100 堆積装置 3111 反応容器 3112 円筒状支持体 3113 支持体加熱用ヒーター 3114 原料ガス導入管 3115 マチングボックス 3116 原料ガス配管 3117 反応容器リークバルブ 3118 メイン排気バルブ 3119 真空計 3200 原料ガス供給装置 3211〜3216 マスフローコントローラ 3221〜3226 原料ガスボンベ 3231〜3236 原料ガスボンベバルブ 3241〜3246 ガス流入バルブ 3251〜3256 ガス流出バルブ 3261〜3266 圧力調整器 600 光受容部材 601 支持体 602 感光層 603 光導電層 604 表面層 605 中間層 606 電荷注入阻止層 607 電荷発生層 608 電荷輸送層 609 自由表面 図2について、さらに詳しく述べる。図2は複写機の画
像形成プロセスの一例を示す概略図であって、矢印X方
向に回転する、面状内面ヒーター122によって温度コ
ントロールされた、感光体102の周辺には、主帯電器
101、静電潜像形成部位103、現像器104、転写
紙供給系105、転写帯電器106(a)、分離帯電器
106(b)、クリーナー107、搬送系108、除電
光源109等が配設されている。以下、さらに具体例を
もって画像形成プロセスを説明すると、感光体102は
+6〜8kVの高電圧を印加した主帯電器101により
一様に帯電され、これに静電潜像形成部位、すなわちラ
ンプ110から発した光が原稿台ガラス111上に置か
れた原稿112に反射し、ミラー113,114,11
5を経由し、レンズユニット117のレンズ118によ
って結像され、ミラー116を経由し、導かれ投影され
た静電潜像が形成される。この潜像に現像器104から
ネガ極性トナーが供給されてトナー像となる。一方、転
写紙供給系105を通って、レジストローラ121によ
って先端タイミングを調整され、感光体方向に供給され
る転写材Pは+7〜8kVの高圧電圧を印加した転写帯
電器106(a)と感光体102の間隙において背面か
ら、トナーとは反対極性の正電界を与えられ、これによ
って感光体表面のネガ極性トナー像は転写材Pに転移す
る。12〜14kVp−p、300〜600Hzの高圧
AC電圧を印加した分離帯電器106(b)により、転
写材Pは転写紙搬送系108を通って定着装置124に
至り、トナー像は定着されて装置外に排出される。感光
体101上に残留するトナーはクリナーユニット107
のクリーニングブレード120によってかき落され、残
留する静電潜像は除電光源109によって消去される。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも非単結晶シリコン系の材料で
    構成された光導電層と、シリコン原子、炭素原子の少な
    くとも一方を母体とした表面層とを有する電子写真用光
    受容部材において、該表面層の層厚方向の抵抗値に対し
    て、該表面層の最表面の面方向の抵抗値が大きいことを
    特徴とする電子写真用光受容部材。
  2. 【請求項2】 前記表面層の表面層層厚方向の抵抗値に
    対する該表面層の最表面の面方向の抵抗値の比が10〜
    1000であることを特徴とする請求項1に記載の電子
    写真用光受容部材。
  3. 【請求項3】 前記表面層の層厚方向の抵抗値が1×1
    10〜5×1013Ωcmであることを特徴とする請求項
    1に記載の電子写真用光受容部材。
  4. 【請求項4】 前記表面層の最表面の面方向の抵抗値が
    1×1012〜2×1015Ωcmであることを特徴とする
    請求項1に記載の電子写真用光受容部材。
  5. 【請求項5】 前記光導電層が10〜30原子%の水素
    原子を含有し、該光導電層の少なくとも光の入射する部
    分における光吸収スペクトルから得られる指数関数裾の
    特性エネルギーが50meV以上60meV以下である
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子写真用光受容部
    材。
  6. 【請求項6】 前記光導電層中に周期律表第III b族ま
    たは第Vb族に属する元素の少なくとも一つを含むこと
    を特徴とする請求項5に記載の電子写真用光受容部材。
  7. 【請求項7】 前記光導電層中に炭素、酸素、窒素の少
    なくとも一つを含むことを特徴とする請求項5または6
    に記載の電子写真用光受容部材。
  8. 【請求項8】 前記光受容層がシリコン原子を母体とす
    る非単結晶材料から成る光導電層と、該光導電層の表面
    上に設けた、炭素、酸素、窒素の少なくとも一つを含む
    シリコン系非単結晶材料から成る表面層とから構成され
    ることを特徴とする請求項5乃至6のいずれか1項に記
    載の電子写真用光受容部材。
  9. 【請求項9】 前記光受容層が、シリコン原子を母体と
    し炭素、酸素、窒素の少なくとも一つおよび周期律表第
    III b族または第Vb族から選ばれる元素の少なくとも
    一つを含む非単結晶材料から成る電荷注入阻止層と、該
    電荷注入阻止層の表面上に設けた、シリコン原子を母体
    とする非単結晶材料から成る光導電層と、該光導電層の
    表面上に設けた、炭素、酸素、窒素の少なくとも一つを
    含むシリコン系非単結晶材料から成る表面層とから構成
    されることを特徴とする請求項5乃至6のいずれか1項
    に記載の電子写真用光受容部材。
  10. 【請求項10】 前記光導電層の層厚が20〜50μm
    である請求項1乃至9のいずれか1項に記載の電子写真
    用光受容部材。
  11. 【請求項11】 少なくとも多極磁性材と磁性粉体を有
    する円筒状の帯電部材に電圧を印加し、該磁性粉体を像
    担持体であるところの電子写真用光受容部材に接触させ
    て帯電し、該電子写真用光受容部材上に静電潜像を形成
    し、これをトナーによって顕画像化する画像形成装置に
    おいて、 該電子写真用光受容部材として請求項1乃至10項いず
    れか1項に記載の電子写真光受容部材を用いることを特
    徴とする画像形成装置。
  12. 【請求項12】 少なくとも多極磁性材と磁性粉体を有
    する円筒状の帯電部材に電圧を印加し、該磁性粉体を像
    担持体であるところの電子写真用光受容部材に接触させ
    て帯電し、該電子写真用光受容部材上に静電潜像を形成
    し、これをトナーによって顕画像化する画像形成方法に
    おいて、 該電子写真用光受容部材が請求項1乃至10項いずれか
    1項に記載光受容部材であることを特徴とする画像形成
    方法。
JP23210096A 1996-09-02 1996-09-02 画像形成装置および画像形成方法ならびに電子写真用光受容部材 Pending JPH1073941A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23210096A JPH1073941A (ja) 1996-09-02 1996-09-02 画像形成装置および画像形成方法ならびに電子写真用光受容部材

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23210096A JPH1073941A (ja) 1996-09-02 1996-09-02 画像形成装置および画像形成方法ならびに電子写真用光受容部材

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1073941A true JPH1073941A (ja) 1998-03-17

Family

ID=16934013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23210096A Pending JPH1073941A (ja) 1996-09-02 1996-09-02 画像形成装置および画像形成方法ならびに電子写真用光受容部材

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1073941A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3507322B2 (ja) 電子写真装置
JP3149075B2 (ja) 電子写真装置
JP3352292B2 (ja) 画像形成装置
JP3302326B2 (ja) 画像形成装置
JP2004077650A (ja) 電子写真装置
JP2002229303A (ja) 電子写真装置
JP2002123020A (ja) 負帯電用電子写真感光体
JP2000003055A (ja) 電子写真装置
JPH1073941A (ja) 画像形成装置および画像形成方法ならびに電子写真用光受容部材
JP2002091040A (ja) 電子写真感光体及び電子写真装置
JP3535664B2 (ja) 電子写真装置
JP3247283B2 (ja) 帯電装置及び画像形成装置
JP3559665B2 (ja) 画像形成装置
JPH08272190A (ja) 帯電装置および画像形成装置
JP2002311613A (ja) 電子写真用感光体、電子写真装置、電子写真用感光体の表面評価方法
JPH08272194A (ja) 帯電装置および画像形成装置
JPH0943934A (ja) 帯電装置および画像形成装置
JP3437299B2 (ja) 画像形成方法
JPH08171337A (ja) 電子写真装置の除湿装置
JP2004347870A (ja) 画像形成装置
JPH11143176A (ja) 帯電部材および画像形成装置
JP3221274B2 (ja) 画像形成装置
JPH09120172A (ja) 画像形成装置及び画像形成方法
JPH09311494A (ja) 画像形成装置および画像形成装置用感光体
JPH0980863A (ja) 帯電装置およびそれを具備した画像形成装置