JPH01269945A - 電子写真感光体 - 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】 （産業上の利用分野〕 この発明は、ブレードによるクリーニングが、行われる
電子写真装置中において使用される光線などの電磁波に
対して、感受性がある光導電部材からなる電子写真感光
体に関する。

なお、ここでいう光線は、広義の光線であって紫外光線
、可視光線、赤外光線、Ｘ線、Ｙ線などを意味する。

〔従来の技術〕

固体撮像装置、像形成分野における電子写真用像形成部
材、あるいは原稿読取装置において光導電層形成用の光
導電材料としては、高感度でありＳＮ比〔光電流（Ｉ　
ｐ）／（Ｉ　ｄ））が高、く、照射電磁波のスペクトル
特性に合致する吸収スペクトル特性を有すること、光応
答性が速く、所望の暗抵抗値を有すること、使用時に、
人体に対して無害であること、更には、固体撮像装置に
おいては残像を所定時間内に容易に処理することができ
ることなどの特性が要求される。

殊に、事務機としてオフィスで使用される電子写真装置
内に組込まれる電子写真用像形成部材の場合は、使用時
における安全性は極めて重要事項である。

このような観点に立脚して最近注目されている光導電材
料に水素、あるいはハロゲン原子などの一価元素を以て
ダングリングボンドが修飾されたアモルファスシリコン
（以降、　ａ−５ｉと略記。）があり、例えば、ドイツ
特許公開２７４６９６７公報、同２８５５７１８公報に
は電子写真用像形成部材への応用が、また、同２９３３
４１１公報には光電変換読取装置への応用がそわぞれ記
載されており、その優れた光導電性、対摩擦性、耐熱性
、および大面積化が比較的に容易であることなどの利点
によって電子写真用像形成部材への応用が期待されてい
る。

また、ａ−５ｉは、他の感光体よりも、表面硬度が大き
いことにより、良好なりリーニング効果を与えるブレー
ド型クリーニング方式が適当し、弾性ゴムブレード、あ
るいは金属ブレードなどが順方向、対抗方向などのブレ
ードエツジ当接型式を以て広く使用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このようなブレード型のクリーニング方式にお
いては、長期間使用した場合、転写紙の非通過部におい
て、黒い筋状のクリーニング不良が発生するという問題
点があった。

レーザービームプリンターなどコンピューター出力装置
においては、一般的な複写機に比較して長期間に亙り、
大枚数のコピーが作成されることにより、小さい紙サイ
ズ選択による転写紙非通過部分の発生は、その頻度が大
きいのであり、従来から設備されているクリーニングロ
ーラーなどの如き摺擦手段により、こわを除去するには
摺擦力を非常に強化する必要が生じて、感光体のムラ削
れなどの不都合が生じるのであって、これに対抗する有
効な解決手段が求められていた。

（課題を解決するための手段〕 この発明は、上記の問題点を考慮してなされたものであ
って、ａ−５ｉに関して、電子写真用像形成部材、固体
撮像装置、読取装置などに使用される光導電部材として
の通用性とその応用性の両観点′から総括的に研究と試
作試験を続けた結果、前述した著しいクリーニング不良
を生じる感光体にあっては、その不具合の発生前の状態
において、光導電部材表面の水の接触角が、非常に、大
きくなっていることを発見した。

この光導電部材表面の水の接触角が相違していることに
よるクリー二ング不良発生の機構としては、以下に述べ
ることが考えられる。

光導電部材表面の水の接触角が、大きいということは光
導電部材の表面が親油性であってオイルなどが付着し易
い状態にあることであり、有効画像帯域中３００ｍｍの
Ａ３版フルサイズ用複写機においてＡ４縦送り、即ち、
画像帯域中２１０＋ｏｎ＋の状態にて連続的に大枚数の
複写が行われる場合には光導電部材の表面の転写紙の通
過する部分は、転写紙との接触摺擦によって、室内の空
気中および電子写真装置内に浮遊し光導電部材の表面に
沈着するオイル様成分などの付着物は、転写紙に吸着さ
れるが、転写紙の通過部分においてはそのままシリコン
オイルなどのオイル様成分の付着物が、残留し、コロナ
帯電などにより発生したオゾンなどによフて、オイル様
成分の表面部分などの物質が分解して粘稠な物質に転化
して、そのために、光導電部材表面とクリーニングブレ
ード表面との摩擦抵抗が大きくなりブレードの機能が低
下して、クリーニング不良が発生しているものと推定さ
れる。

この場合のオイル様成分の構成物質は電子写真装置内の
定着器のオイルの他に空気中に浮遊する機械油、食用油
の微粒子、または蒸発気である。

発明者らは光導電部材の表面の親油性の低下が必要であ
るが、い力讐なる程度にまで低下させるならば充分であ
るのか試験の反復により把握することを試みた。

この実験の過程においてシリコンオイルなどによる接触
角の測定値を以てしては、光導電部材の親油性の程度の
検出測定において、同種の個々の部材の間の相違、即ち
、個体差も明確に発現せず定量は勿論、定性すら困難で
あることが多いことを発見した。

光導電部材の親油性の程度の検出測定に、水を以てすれ
ば、光導電部材の表面のクリーニング性の難易度との相
関性がよく、所望のクリーニング性を確保するため光導
電部材の表面の状態の特定が、的確に行われ得ることも
発見した。

こわらの発見に基いてクリーニング不良現象と光導電部
材表面の水の接触角の関係の究明のための検討と試験を
継続した結果、珪素原子を母体とする非晶質材料を有す
る光導電部材表面の水の接触角を、特定の範囲内の値に
することによって前記の問題点が解決され得ることが判
明した。

この発明により、小サイズ紙、例えば、Ａ３版フルサイ
ズのプリンターにて、Ａ４ｉ送りとしてプリントを行っ
た場合にも、少なくとも、クリーニング不良を原因とす
る画像欠陥が生じることがなく、高品質の現像を得るこ
とが可能である電子写真用の光導電部材からなる感光体
を提供し得ることとなった。　即ち、この発明の電子写
真感光体は、支持体とこの支持体上に設けられ珪素原子
を母体とする非晶質材料を含有する光受容層を有する光
導電部材からなる電子写真感光体であり、その受光表面
の水の接触角が、７５°以上９０’以下とされているこ
とを特徴とするものである。

一方、特開昭６０−２２１３１などによって提案されて
いるように、ａ−５ｉ悪感光において、水の接触角が７
５°以上でない場合には、高湿度環境下においてアウト
プットさせた場合、画像がボケで不鮮明となるか、ある
いは画像が全く出なくなる所謂、「画像流れ」と称する
欠陥が生じることが多い。

しかし、この発明により、電子写真感光体の受光表面の
水の接触角が７５°以上９０°以下の範囲内とされるな
らば、いかなるサイズの複写紙使用の耐久性試験におい
てもクリーニング不良を原因とした欠陥と無縁の高品質
の画像を、常時得ることが可能となる。

なお、この発明において云う電子写真感光体の表面の水
の接触角とは、電子写真装置中の感光体の表面上の任意
に選定された５個所以上の測定点における測定値の平均
値である。

また、ここに規定する接触角は、その電子写真感光体の
稼動開始の初期の期間中のものである。

感光体の表面の水その他の液体との接触角は、使用中に
、経時的に紙繊維粉、トナーの融着などにより徐々に変
化するが、この変化は、稼動開始初期、複写紙大略１０
００枚程度Ｏ７ウトプットまでに感光体の表面へのオイ
ルの付着があり、その後は付着したオイルの表面がオゾ
ンなどにより酸化され変質して、感光体の表面の摩擦係
数が大きくなる。

多くの場合、液体との接触角は一般に低下するが、稀に
は上昇する場合もある。

このような状態となった場合にはアルコール、メチルエ
チルケトンなどの溶剤を使用して感光体の表面を払拭す
ることによって、再び初期の状態に返る。

即ち、複写数量の大きい感光体においては、−日中に数
回〜数千回同様のクリーニング不良が発生することとな
り、かかる不具合が発生し易い接触角７５°以下、また
は９０°以上の感光体を使用することは、画像品質上も
、また、保全サービス上も、甚だ大きい不都合を招くの
である。

この発明の光導電部材について、更に詳細に説明する。

この発明の光導電部材は、光導電部材用の支持体上に一
種以上の堆積層が積層されてなる光受容層が設けられる
ことにより構成される。

この光受容層は、通常、ａ−５ｉを主成分として含有す
る光導電性のある堆積層（以下、光導電層と略称。）を
主体として構成される。

この光導電層以外にも、この光導電層と支持体の間に下
部堆積層が設けられてもよく、あるいはまた光導電層の
上表面上に上部堆積層が設けられてもよい。

光導電層は珪素原子を母体としているのでありこれに好
ましくは水素原子およびまたはハロゲン原子が含有され
る。

これらの原子以外の成分とし、フェルミ準位、禁止帯中
などの調整成分として、硼素、ガリウムなどの第■族の
原子、窒素、リン、砒素などの第Ｖ族の原子、酸素原子
、炭素原子、ゲルマニウム゛原子などを単独、もしくは
適宜に組み合わせて含有させることも可能である。

下部堆積層は、光導電層と支持体との密着性の向上、あ
るいは電荷受容能調整などの目的を以て設置されるもの
であり、目的に応じて、第■族の原子、第Ｖ族の原子、
酸素原子、炭素原子、ゲルマニウム原子などを含有する
ａ−５ｉ層もしくは微結晶−５ｉ層が、−層、あるいは
多層に形成される。

また、光導電層の上部に所望により設けられる上部堆積
層は、表面電荷注入防止層あるいは保護層としての役割
を果す層であり、−数的には炭素原子、窒素原子などを
、好ましくは、多量に含有するａ−５ｉなどにより形成
される。

支持体を構成する材料としては、導電性のものでも電気
絶縁性のものでもよい。

支持体を構成する導電性基材としては、例えばＮｉＣｒ
、ステンレス鋼、八１％Ｃｒ、Ｍｏ％Ａｕ、　Ｎｂ％Ｔ
ａ。

Ｖ　、　Ｔｉ、　Ｐｔ、　Ｐｄなどの金属、またはこれ
らの合金が挙げられる。

電気絶縁性基材としてポリエステル、ポリエチレン、ポ
リカーボネート、セルローズアセテートポリプロピレン
、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン
、ポリアミドなど合成樹脂のフィルムまたはシート、ガ
ラス、セラミック、紙などが通常使用される。

これらの電気絶縁性基材は好適には少なくともその一側
の表面が導電処理され、この導電処理を受けた表面側に
、光導電層が設けられることが望ましい。

即ち１例えば、ガラスであれば、その表面に、ＮｉＣｒ
、　Ａ１％Ｃｒ、　Ｍｏ、Ａｕ％Ｉｒ、Ｎｄ、　Ｔａ、
　Ｖ　、Ｔｉ、　ＰｔＩｎ２Ｏ３、５ｎ０７、ＩＴＯ（
Ｉｎ２０３　＋５ｎ０７）などからなる薄膜が設けられ
ることにより導電性が付与され、あるいはポリエステル
フィルムなどの合成樹脂のフィルムならば、ＮｉＣｒ、
　ＡＩ、　Ａｇ、　Ｐｂ％Ｚｎ％Ｎｉ、　ＡｕＣｒ、　
Ｍｏ、　Ｉｒ、　Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｖ　、　Ｔｉ、　Ｐ
ｔなどの金属薄膜が、真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパ
ッタリングなどにより、その表面に設けられ、または前
記の金属を以て、その表面をラミネート処理することに
よって、その表面に導電性が付与される。

しかし、支持体基材としては、アルミニウムを使用する
ことが、比較的簡易に、円筒状とされたときの真円性、
表面の平滑性などの粒度が良好なものを与えるのであり
、ａ−５ｉの堆積表面部の製造時の温度制御が容易であ
り、加えて、経済性の面からも好ましい。

支持体の形状は、所望により、決定されるが、光導電部
材が電子写真用像形成部材として使用されるのであれば
、連続高速複写機用の場合には無端ベルト状、あるいは
円筒状とすることが、望ましい。

支持体の厚さは所望の光導電部材が形成されるように適
宜に決定されるが、光導電部材として可撓性が要求され
る場合には、支持体としての機能が十分に発揮される範
囲内であれば、可能な限り薄くされる。

しかし、かかる場合、支持体の製造上、および取扱い上
、更には機械的強度などの点から、通常は、支持体の厚
さはｌＯ−以上とされる。

この発明において、珪素原子を母体とする非晶質材料を
含有する光受容層を形成するためには、例えば、グロー
放電法、スパッタリング法、あるいはイオンブレーティ
ング法など従来既知の種々の放電現象を利用する真空堆
積法が、適用される。

光受容層表面の水との接触角が、７５°以上９０゜以下
であるこの発明の光導電部材の光受容層を製造する方法
において、光受容層の構成原子組成あるいは光受容層の
種々の製造条件が関与するのであり、単独の因子であっ
て一義的に有効なものは存在しないのであり、多くの場
合、二以上の因子の相乗的作用により゛特性が形成され
る。

まず、光受容層の構成原子組成としては、特定の原子を
ドープすることのみによっては光受容層表面の水との接
触角を７５°以上９０°以下の範囲内とすることはでき
ないが、比較的に許容範囲を広くして上記接触角範囲内
にあることを達成させる光受容層表面を構成する組成と
して、ａ−５ｉ：Ｃ系、ａ−５ｉ：Ｃ：Ｈ系、ａ−５ｉ
：（：：Ｆ系、ａ−５ｉ：（：：Ｆ：ＩＩ系などを主要
なものとして挙げることができる。

光受容層表面に酸素原子を多量にドープさせた場合には
、水との接触角は低下し易いのであり、好ましくない。

一方、光受容層の表面部分を形成する際の製造条件とし
ては、−数的に支持体の加熱温度を高くすること、例え
ば、　２３０〜３５０℃に設定することが好ましく、放
電パワーは低くすること、例えば０、Ｏ１〜０．１Ｗ／
ｃｍ２に設定することが好ましく、また、排気速度、原
料ガス供給流量は、ともに大きくして、層堆積を行わせ
る装置内での原料ガスの滞留時間を短くすることが好ま
しい。

その他に、光受容層表面の堆積現象が可及的に円滑に進
行する手段を適宜に選択し利用することが好ましい。

また、光受容層表面部分の形成時以外における光受容層
の形成過程が、表面部分の水との接触角に微妙に影響を
及ぼす場合があり、例えば光受容層形成時の、成膜に関
与しない物質、即ち、装置内の不純物は極力少なくする
ことが好ましい。

このためには到達真空度が高い反応装置を使用し高純度
の原料ガスを使用して、あるいは成膜前または成膜中に
、例えば、イオン衝撃ガスの導入と排気サイクルとを組
み合わせることなどの適当な反応装置浄化手法を適用す
ることなどが有効なものとして挙げられる。

更に、光受容層の成膜完了後の処理も光受容層表面の水
との接触角の適合化に極めて鋭敏に作用する場合がある
。

例えば、高真空下、またはアルゴン、窒素など適当な不
活性ガス雰囲気下のアニーリング、適当なガスプラズマ
による緩和されたイオン衝撃なども有効な手法としで挙
げられる。

このような光受容層の種々の製造条件を所望の光受容層
の構成原子組成との関係において適宜に組み合わせて選
択することにより、光受容層表面の水との接触角が、７
５°以上９０°以下の範囲内にあるこ−の発明の光導電
部材を製造する。

〔実施例〕

実施例−１ 第１図は、この発明に使用する光導電部材の横″断面を
示し、記号の１は表面保護層であり、２は光導電層、３
は導電性基体である。

第２図は、第１図の光導電部材における接触角の測定方
法を示した図であり、記号の４は精製水の水滴であり、
矢印Ａは表面保護層１と精製水の水滴４との接触角であ
る。

グロー放電分解法によって、アルミニウム製のシリンダ
ー上に、光導電層、表面保護層の順序を以て積層され、
第１図に示される光導電部材の構成となったドラムにつ
いて、以下の手順により接触角の測定を行った。

第１図の光導電部材を室温２３℃、湿度６０％の環境下
に２４時間エージングさせた後に、第２図に示した測定
方法によって、接触角の測定を１本のドラムにつき１０
点の測定を、９本のドラムにつき行い、グラフ−１に示
される結果を得た。

この９本の外径８０ｍｍのドラムを接触角の大きさによ
り、Ａ、Ｂ％Ｃのグループとして３本づつに区別した。

実施例−２ 実施例−１の接触角の測定結果から、この発明による接
触角７５°〜９０°の範囲であるグラフ−１のＢのドラ
ム３本について、ドラム回転周速度毎分１８０　ｍｍの
電子写真装置によってＡ４サイズ転写紙縦送り２万枚の
間欠的耐久試験を行って、転写紙１０００枚の通過毎に
Ａ３サイズ複写紙によりドラム表面のＡ４縦送り時の複
写紙の非通過部分のクリーニング不良をチエツクした。

その結果、Ａ４サイズ縦送りの耐久試験２万枚後におい
ても、クリーニング不良などによる画像欠陥が全く認め
られない高品質の画像の電子写真が得られた。

実施例−３ 実施例−１の接触角測定結果から、この発明の接触角範
囲７５°〜９０°以外の接触角となっていたグラフ−１
のＡ、Ｃの各６本のドラムについて、実施例−２と同様
の耐久試験を行った。

各ドラムともに、略々１０００枚前後の複写後にクリー
ニング不良が発生した。

実施例−２，３の耐久試験によるクリーニング不良によ
るベタ自画像による判定の結果を、実施例−１の結果と
ともに次の表に示す。

なお、画像流れの判定は、４０℃、関係湿度９０％にお
いて、６ポイントのアルファベットキャラクターな複写
紙の全面に出力して、画像のぽＵぬけなどから判定した
。

〔発明の効果〕

この発明により、以上に説明した通り光受容層の表面が
、気相中で測定される水との接触角が、７５°〜９０°
範囲内として調製されることによフて小サイズの複写紙
のコピーを長期間連続させても帯電・露光・現像・転写
後のクリーニングに、全く不良状態が発生しないため、
画像流れがない安定した高品質画像を得ることが可能と
なった。

【図面の簡単な説明】

第１図はグロー放電分解法により成膜された光導電部材
の横断面図であり、第２図は接触角のθ１１定方法を示
す説明図であり、第３図は実施例で使用したドラム上の
測定点の接触角の平均値と、測定偵の変動中を示すグラ
フである。 １：表面保護層　　Ａ；接触角 ２；光導電層 ３；導電性基体 ４：精製水 特許出願人　　キャノン株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）支持体と、該支持体上に設けられ珪素原子を母体と
   する非晶質材料を含有する光受容層とを有する光導電部
   材からなる電子写真感光体において該光導電部材の受光
   表面の水の接触角が、７５〜９０°の範囲内とされてい
   ることを特徴とする電子写真感光体。 ２）帯電、露光、現像、転写、クリーニングの各工程を
   、順次に反復して実行する電子写真装置であり、ブレー
   ドによるスクレープクリーニングが行われる電子写真装
   置において使用される請求項１記載の電子写真感光体。