JPS6119032B2

JPS6119032B2 -

Info

Publication number: JPS6119032B2
Application number: JP16355078A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Murai; Hideyo Kondo
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1978-12-25
Filing date: 1978-12-25
Publication date: 1986-05-15
Also published as: JPS5587156A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は電子写真法に関する。

電子写真法には多くの種類がある。例えば代表
的なものとして、支持体と光導電層から構成され
る感光体を用いる電子写真法としては、帯電、画
像露光、現像および転写の各工程からなる方法が
あり、支持体、光導電層および絶縁層から構成さ
れる電子写真感光体を用いる電子写真法として
は、例えば、米国特許第2860048号公報、特公昭
41−16429号公報、特公昭38−15446号公報、特公
昭46−3713号公報、特公昭42−23910号公報、特
公昭43−24748号公報、特公昭42−19747号公報、
特公昭36−4121号公報、などに記載されている。

ところで電子写真複写機が汎用されている今日
複写装置の簡易化を可能にする電子写真法の提供
は極めて有益である。

その中で、例えば特開昭48−90241号公報、特
開昭48−90240号公報等に記載されている様に電
子写真用感光体の表面上に形成されたトナー画像
を、該感光体上で紙等の転写材に転写同時熱定着
をする方法がある。この感光体表面上に形成され
たトナー画像を転写材に転写同時熱定着を行う方
法に於いては、感光体自体が熱的に安定であるこ
と、感光体表面が高温時に於いて離型性に優れて
いること、電荷吸着しているトナー画像が、転写
同時熱定着する際に熱による電荷の乱れが生じ、
転写画像を乱れを起さないこと等が感光体に要求
される。

ところが、上記の公報に記載されている感光体
も含めて、従来の感光体は上記の要求を全て満た
すものではなく、この点が技術思想として感光体
表面上での転写同時熱定着法が提案されているに
もかかわらず、これまで実用化されなかつたこと
である。

本発明は、上記の諸点に鑑み成されたものであ
り、思想的に提案されていた感光体表面上での転
写同時熱定着を実用化レベルで実現し得る感光体
として、特定の感光体を開発した点にある。

本発明は水素を10〜40原子％含有するアモルフ
アスシリコンからなる光導電層を有する電子写真
感光体表面に形成されたトナー画像を転写材に転
写同時加熱定着することを特徴とする電子写真法
である。

感光体表面に形成されたトナー画像を転写材に
転写同時加熱定着をすることは、転写後加熱定着
と較べて処理工程が物理的に短縮され、装置が簡
素化される利益がある。加えて、上記の特定の感
光体の使用により従来に較べ、高温にすることが
出来ると同時に高温時の離型性が良いので転写材
へのトナーの転写率が高画質を維持したまま顕著
に改善される。

本発明においては、上記した様に光導電層とし
て水素を10〜40原子％含有するアモルフアスシリ
コン層（以後「Ａ−Si：Ｈ層と記す）を採用する
ことによつて、転写同時加熱が円滑に実現できた
ものである。

本発明に用いる感光体の基本的な構成は支持体
とその上に形成されたものである。

支持体としては、例えばスチレン、Al、Cr、
Mo、Au、Ir、Nb、Ta、Ｖ、Ti、Pt、Pd等の金
属又はこれ等の合金等の導電性支持体、或いは、
合成樹脂のフイルム又はシート、又はガラス、セ
ラミツク等の電気絶縁性支持体であり、支持体上
にＡ−Si層が堆積される前に、必要に応じて一連
の清浄処理が施される。この様な清浄処理に於い
て、一般的には、例えば金属性支持体であれば、
エツチングによつて表面を効果的に清浄化するア
ルカリ性又は酸性の溶液と接触される。その後、
支持体は清浄雰囲気中で乾燥され、次いでＡ−Si
が支持体上に堆積される。

なお、電気絶縁性支持体の場合には、必要に応
じて、その表面を導電処理される。

例えば、ガラスであれば、In₂O₃、SnO₂等でそ
の表面が導電処理され、或いはポリイミドフイル
ム等の合成樹脂フイルムであれば、Al、Ag、
Pb、Zn、Ni、Au、Cr、Mo、Ir、Nb、Ta、Ｖ、
Ti、Pt等の金属を以つて真空蒸着、電子ビーム
蒸着、スパツタリング等で処理し、又は前記金属
でラミネート処理して、その表面が導電処理され
る。支持体の形状としては、円筒状、ベルト状、
板状等、任意の形状とし得、所望によつてその形
状は決定されるが、連続高速複写の場合には、無
端ベルト状又は円筒状とするのが望ましい。

支持体の厚さは適宜決められるが、可撓性が要
求される場合には、支持体としての機能が充分発
揮される範囲内であれば、可能な限り薄くされ
る。

而乍ら、この様な場合、支持体の製造上及び取
扱い上、機械的強度等の点から、通常は、10μ以
上とされる。

Ａ−Si：Ｈ層は通常、グロー放電法、スパツタ
リング法、イオンプレーテイング法、真空蒸着法
等の堆積法によつて支持体上に形成される。グロ
ー放電法、スパツタリング法およびイオンプレー
テイング法は放電現象を利用する堆積法であり、
堆積室内においてガスプラズマ雰囲気を所定時間
維持して必要な厚さのＡ−Si：Ｈ層を形成する方
法であり、特に有効である。

Ａ−Si：Ｈ層の形成用物質としては、シリコン
単体の外、堆積中に分解してシリコンを生ずるケ
イ素化合物が用いられる。このようなシリコン化
合物として代表的なのはSiH₄、Si₂H₆などのシリ
コン水素化合物である。Ａ−Si：Ｈ層の形成につ
いては、ａ−Si：Ｈ層の暗抵抗及び光電利得の制
御のために、必要に応じて酸素、窒素および炭素
の中の少なくとも一種を加えることも有効であ
る。

Ａ−Si：Ｈ層への水素（Ｈ）の含有の代表的な
方法は、層を形成する際、堆積装置系内に
SiH₄、Si₂H₆等の化合物および／又はH₂の形で導
入し、気体放電によつて、それらの化合物又は
H₂を分解して、Ａ−Si：Ｈ層中に、層の成長に
併せて含有させてやることが出来る。Ａ−Si：Ｈ
層形成材料としてSiH₄、Si₂H₆などのシリコン水
素化合物を用いる場合には、この化合物中のシリ
コンがＡ−Si：Ｈ層の形成主成分として利用でき
るので、通常、シリコン単体又は他のシリコン化
合物を併用しなくてよいが、必要に応じてこれら
のシリコン単体又は他のシリコン化合物を併用し
てもよい。

Ａ−Si：Ｈ層中に含有されるＨの量は通常の場
合前記した様に10〜40原子％であるが、好適には
15〜30原子％とされるのが望ましい。Ａ−Si：Ｈ
層中へのＨの含有は、例えば、グロー放電法で
は、Ａ−Si：Ｈを形成する出発物質がSiH₄、
Si₂H₆等の水素化合物を使用するので条件の選択
によつてSiH₄、Si₂H₆等の水素化合物が分解して
Ａ−Si：Ｈ層が形成される際Ｈは自動的に層中に
含有されるが、更にＨの層中への含有を一層効率
良く行なうには、Ａ−Si：Ｈ層を形成する際に、
グロー放電を行なう装置系内にH₂ガスを導入し
てやれば良い。

スパツタリング法による場合にはAr等の不活
性ガス又はこのガスをベースとした混合ガス雰囲
気中で、シリコンをターゲツトとしてスパツタリ
ングを行なう際に、H₂ガスを導入してやるか又
はSiH₄、Si₂H₆等のシリコン水素化合物ガス、或
いは、不純物のドーピングも兼ねてB₂H₆、PH₃等
のガスを導入してやれば良い。

Ａ−Si：Ｈ層に酸素、窒素および炭素を含有さ
せる場合についても、水素を含有させる場合と同
様な手法で行うことができる。

Ａ−Si：Ｈ層に酸素、窒素および炭素を含有さ
せるに用いられるものとしては、これらの単体お
よびこれらの元素の化合物である。

このような酸素化合物としては、SiO₂、
Si₃N₄、CO、CO₂など、窒素化合物としては
NO、NO₂、NH₅など、炭素化合物としては、炭
素数１〜４の飽和炭化水素、炭素数２〜４のエチ
レン系炭化水素、炭素数２〜３のアセチレン系炭
化水素等が挙げられる。例えば飽和炭化水素とし
てはメタン（CH₄）、エタン（C₂H₆）、プロパン
（C₃H₈）、ｎ−ブタン（ｎ−C₄H₁₀）、エチレン系
炭化水素としては、エチレン（C₂H₄）、プロピレ
ン（C₃H₆）、ブテン−１（C₄H₅）、ブテン−２
（C₄H₆）、イソブチレン（C₄H₈）、アセチレン系炭
化水素としては、アセチレン（C₂H₂）、メチルア
セチレン（C₃H₄）が挙げられる。

Ａ−Si：Ｈ層の形成には例えば酸素、窒素、酸
化物、窒化物、炭化物等の化合物のガスをＡ−
Si：Ｈを形成する原料ガスと共に内部を減圧にし
得る堆積室内に導入して該堆積室内でグロー放電
を生起させて光導電層を形成すれば良い。又、例
えば光導電層をスパツタリング法で形成する場合
には、例えば（Si＋Ｃ）、（Si＋SiO₂）、（Si＋
Si₃N₄）なる成分で混合成形したスパツター用のタ
ーゲツトを使用するか、SiウエハーとＣ、SiO₂又
はSi₃N₄ウエハーの二枚のターゲツトを使用し
て、スパツタリングを行うか、又は酸素ガスや窒
素ガス又は炭素、酸素又は窒素を含んだ化合物の
ガスを、例えばArガス等のスパツター用のガス
と共に堆積室内に導入してSiのターゲツトを使用
してスパツタリングを行つてＡ−Si：Ｈ層を形成
すれば良い。

酸素、窒素又は炭素のＡ−Si：Ｈ層への合有量
は、適宜設定されるものであるが、通常の場合、
0.1〜30原子％、好適には、0.1〜20原子％、最適
には、0.2〜15原子％とされるのが望ましい。

Ａ−Si：Ｈ層を放電現象を利用する堆積法によ
つて形成する場合には、所望のプラズマ雰囲気を
形成するには有効な放電現象を堆積室内に生起さ
せるに、放電電流密度を、通常は0.1〜10mA/cm²
好適には１〜５mA/cm²としたAC又はDC電流と
するのが良く、又充分なパワーを得る為には、通
常100〜500V、好適には300〜500Vの電圧に調整
され、投入される電力としては、通常0.1〜
50W、好適には0.5〜10Wとされるのが良い。
又、更には、ACの場合、その周波数は、通常0.2
〜30MHz、好適には５〜20MHzとされるのが望
ましい。

Ａ−Si：Ｈ層は、製造時の不純物のドーピング
によつて真性にし得、又その電導型を制御するこ
とができる。

Ａ−Si：Ｈ層中にドーピングされる不純物とし
ては、Ａ−Si：Ｈ層をＰ型にするには、周期律表
第族Ａの元素、例えばＢ、Al、Ga、In、Tl等
が好適なものとして挙げられ、ｎ型にする場合に
は、周期律表第族Ａの元素、例えば、Ｎ、Ｐ、
As、Sb、Bi等が好適なものとして挙げられる。

Ａ−Si：Ｈ層中にドーピングされる不純物の量
は、所望される電気的、光学的特性に応じて適宜
決定されるが、周期律表第族Ａの不純物の場合
には通常10^-6〜10^-3原子％、好適には10^-5〜10^-4
原子％、周期律表第族Ａの不純物の場合には、
通常10^-3〜10^-8原子％、好適には10^-5〜10^-7原子
％とされるのが望ましい。

これ等不純物のＡ−Si：Ｈ層へのドーピング方
法は、Ａ−Si：Ｈ層を形成する際に採用される製
造方法によつて各々異なるものであつて、具体的
には、以降の説明又は実施例に於いて詳述され
る。

Ａ−Si：Ｈ系光導電層の層厚としては、所望さ
れる電子写真特性及び使用条件、例えば、可撓性
が要求されるか否か等に応じて適宜決定されるも
のであるが、通常の場合５〜80μ、好適には10〜
70μ、最適には10〜50μとされるのが望ましい。

本発明の代表的な実施形態は第１図に示され
る。感光体には適宜所望の電子写真プロセスによ
つて静電像が形成され、この静電像はトナー（現
像剤）で現像されてトナー画像に変換されてい
る。支持体１およびＡ−Si層２からなる感光体表
面にはトナー画像７が形成されている。感光体表
面を押圧する状態で定着手段の代表的な１つであ
る加熱定着ローラ５が位置し、感光体と加熱定着
ローラとの間に転写材４が通過する。感光体が矢
印３の方向に、加熱定着ローラが矢印６の方向に
回転することにより、転写材４は矢印９の方向に
移動する。感光体表面に形成されていたトナー画
像７は転写材表面にトナー画像８のように転写さ
れる。これによつて、トナー画像の転写同時加熱
定着は達成される。転写材としては、紙、布、樹
脂フイルム、金属箔等、適宜使用される。加熱定
着ローラは表面が弾性体になつているものが好適
である。加熱定着ローラを加熱する方法は、加熱
定着ローラの中空部にヒータを設けることによつ
てもよいし、加熱定着ローラを加熱し得る適当な
位置にヒータを設置してもよい。また、加熱定着
ローラに代えて第２図に示すように加熱定着ベル
ト１０であつてもよい。加熱定着ベルト１０は矢
印１１の方向に回る。トナー画像の加熱は、定着
ローラ、定着ベルトのような定着用押圧手段によ
て行うことが通常であるが、特別な場合には定着
用押圧手段部に転写材が到達する前に転写材自体
を必要な温度に加熱しておくこともできるし、ま
た、他の場合には、第３図に示すようにヒータ１
２やフラツシユヒーターを用いて必要な時に通電
して加熱することも有効である。また、必要に応
じて、転写後、補助的な加熱手段を併用してもよ
い。加熱温度はトナーの種類等により適宜設定さ
れるものであるが、通常、100〜250℃特には150
〜200℃が好適である。感光体表面に押圧される
定着ローラのような定着手段は、定着時以外は押
圧状態から解除された状態に設定されていること
も有効である。また、なお、加熱は、赤外光、可
視光、紫外光などの輻射線を照射することによつ
てもよい。トナー画像の転写をより完全に行うた
めに必要に応じて、感光体表面にはシリコンオイ
ル、フツ素樹脂、フツ素ワツクス、タルク、フツ
化カーボン、シリコンワツクス、炭化水素ワツク
ス、炭化水素オイルなどの離型性材料を継続的に
若しくは断続的に塗布することも有効である。

本発明に用いる感光体としては、第１図に示さ
れる構成のものの他、必要に応じてＡ−Si層上に
さらに絶縁層を形成したものであつてもよい。

感光体の保護及び耐久性、暗減衰特性の改善等
を主目的として絶縁層を付設する場合には絶縁層
は比較的薄く設定され、感光体を特定の電子写真
プロセスに用いる場合に設けられる絶縁層は比較
的厚く設定される。

通常、絶縁層の厚さは、0.1〜100μｍ、特に
は、0.1〜50μに設定される。

絶縁層の形成に用いられる樹脂としては、通常
の樹脂が適宜用いられるものである。例えばポリ
エチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリ
イミド、フエノール樹脂、尿素樹脂、ポリウレタ
ン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニール、ポリ酢酸
ビニール、ポリフエニレンオキサイド、ポリフエ
ニレンサルフアイド、アクリル樹脂、ポリカーボ
ネート、シリコン樹脂、弗素樹脂、エポキシ樹脂
等などである。特に、シリコン樹脂、ポリイミド
樹脂、ポリアクリレート樹脂およびポリカーボネ
ート樹脂あるいはこれらの樹脂を混合併用した樹
脂などの耐熱性に優れたものが推奨される。

実施例１第４図に示す装置を用いて以下の様にして光導
電層を形成し、これに所定の画像形成処理を施し
て画像出しを行つた。即ち、１％のNaOHなる溶
液を用いて表面処理を行い、充分水洗し乾燥させ
て表面を清浄化して直径100mm長さ350mmのアルミ
ニウムドラム１を用意して、グロー放電堆積室１
３内の所定位置にある固定部材１４の所定位置に
ヒーター１５とは約10cm程度離して堅固に固定し
た。

次いで、メインバルブ１６を全開して堆積室１
３内の空気を排気し、約５×10^- ₅torrの真空度に
した。その後ヒーター１５を点火してアルミニウ
ムドラムを均一に加熱して150℃に上昇させ、こ
の温度に保つた。その後、バルブ１７を全開し、
引続いてボンベ１８のバルブ１９、ボンベ２０の
バルブ２１を全閉した後、流量調節バルブ２２及
び２３を徐々に開いて、ボンベ１８よりArガス
を、ボンベ２０よりSiH₄ガスを堆積室１５内に
導入した。

この時、メインバルブ１６を調節して堆積室１
３内の真空度が0.75torrに保持される様にした。

続いて、高周波電源２４のスイツチをonにし
て、電極２５，２５′間に13.56MHzの高周波を
印加してグロー放電を起しアルミニウム基板上に
Ａ−Si：Ｈ層を形成した。この時のグロー放電電
力は、約5Wであつた。又、この時のＡ−Si：Ｈ
層の成長速度は、約４Å/secであつて、15時間蒸
着を行い、アルミニウムドラム上に20μ厚のＡ−
Si：Ｈ系導電層を形成した。

次に流量調節バルブ２２，２３を閉じて、高周
波電源２４のスイツチをOFFしグロー放電を中
止した。

このようにしてＡ−Si：Ｈ系光導電層形成され
たアルミニウムドラムを装置より取り出し、第１
図の構成を持つた複写装置に取り付け、下記のプ
ロセスによつて静電潜像を形成し、乾式ポジトナ
ーによつて磁気ブラシ現像を行い、複写同時定着
を行つた。

6kVコロナ帯電をＡ−Si：Ｈ光導電層表面に
与え0.2sec後の光画像を照射し暗部電位500V
明部電位5Vのコントラストを持つた静電潜像
を得、0.2sec後に乾式ポジトナー磁気ブラシ現像
を行い、第１図の構成をもつた転写定着機構によ
つて転写紙に転写、定着を行つた。

加熱定着ローラの表面温度を180℃に設定し、
転写紙がＡ−Si：Ｈ光導電層表面上のトナー画像
部に達した時点に同期して圧接され転写紙上にト
ナーの転写定着を完了し、転写紙の通過後はＡ−
Si：Ｈ光導電層表面より離れる機構となつてい
る。又Ａ−Si：Ｈ光導電層を有するドラムの背部
には転写、加熱定着ローラからの熱によつて温度
が50℃以上に上昇しない様冷却装置を取り付けて
ある。本実施例では水冷コイルによる冷却を行つ
たところ良好であつた。このようにして得た画像
はシヤープネス定着性、コントラストも充分で、
５万枚コピー後も初期と同等の画質を得ることが
できた。

実施例２実施例１と同様に、ステンレスドラム上に作成
したＡ−Si：Ｈ光導電層上にフツ素樹脂（商品
名：ポリフロンエナメル、ダイキン工業製）の有
機溶剤分散液をシンナーで200cpsに希釈し浸漬
塗布により１回10μ厚の絶縁層を設け、400℃で
20分乾燥し、冷却した。その上に更に同様に10μ
厚の絶縁層を設け、基体Ａ−Si：Ｈ光導電層絶縁
層の３層から構成される感光体を得た。次に第３
図の構成よりなる機構を有する複写装置に得られ
た感光体を取り付け下記のプロセスによつて画出
しを行つた。

第３図においてヒーター１２として、ハロゲン
ランプ（800W）を配置し、転写紙が通過時に同
期しランプが点灯し、転写定着を完了する。（尚
補助的に転写後定着を完全に行うためヒーターを
設けても良い。この場合には、転写用ランプは転
写に必要な熱量を供給すれば良いので、ハロゲン
ランプのＷ数を低くすることが出来る。）
6.5kVコロナ帯電を行いに次に7kVコロナ帯電
を行うと同時に10 lux secの光画像を照射しその
0.2sec後に100 lux secの全面露光を行い、暗部
500V明部100Vのコントラストを持つた静電
潜像を得た。次に乾式ネガトナー、磁気ブラシ現
像を行い第３図の構成より成る転写、定着を転写
紙に行いシヤープネス、コントラスト、かぶりの
無い良好な複写画像を得ることが出来た。上記プ
ロセスを10万回同様繰返し行つたところ初期画像
と大差のない良好な画像を得ることが出来た。

実施例３実施例１においてＡ−Si：Ｈ光導電層を有する
感光体を用いて電子写真プロセスを実行する際、
Ａ−Si：Ｈ光導電層像表面にÅ単位のシリコンオ
イル（商品名：SH200、東レシリコン製）を供給
したところ、10万枚複写後も初期の画質と変化の
少ないシヤープネスコントラストの十分な画質を
得ることができた。シリコンオイルを用いること
によつてＡ−Si：Ｈ光導電層へのトナーの付着防
止および転写効率の増大を一層計ることができ
た。

【図面の簡単な説明】

第１、第２図および第３図は、本発明の電子写
真法による転写同時加熱定着の各々１態様であ
る。第４図は本発明に用いる感光体の製造に用い
る光導電層製造用装置の１態様を示す。１……支持体、２……Ａ−Si：Ｈ光導電層、４
……転写材、５……加熱定着ローラ、７，８……
トナー画像、１０……加熱定着ベルト、１２……
ヒータ。

Claims

【特許請求の範囲】１水素を10〜40原子％含有するアモルフアスシ
リコンからなる光導電層を有する電子写真感光体
表面に形成されたトナー画像を転写材に転写同時
加熱定着することを特徴とする電子写真法。２前記電子写真感光体表面に離型性材料を有し
ている特許請求の範囲第１項に記載の電子写真
法。３転写定着時において定着手段が電子写真感光
体表面に押圧される特許請求の範囲第１項に記載
の電子写真法。４前記光導電層には、酸素、窒素及び炭素の中
の少なくとも一種が含有されている特許請求の範
囲第１項に記載の電子写真法。５酸素、窒素及び炭素の中の少なくとも１種の
含有量が0.1〜30原子％である特許請求の範囲第
４項に記載の電子写真法。