(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上にアモルファスシリコンを含む感光層を被覆した感光体であって、前記感光層はＴａを０．５５ｐｐｍ以上１２５００ｐｐｍ以下の原子比率にて含有せしめたことを特徴とする感光体。
【請求項２】
基体上にアモルファスシリコンを含む感光層を被覆した感光体であって、前記感光層はＷを０．５５ｐｐｍ以上１２４００ｐｐｍ以下の原子比率にて含有せしめたことを特徴とする感光体。
【請求項３】
基体上にアモルファスシリコンを含む感光層を被覆した感光体であって、前記感光層はＭｏを０．５０ｐｐｍ以上１４５０００ｐｐｍ以下の原子比率にて含有せしめたことを特徴とする感光体。
【請求項４】
前記感光層の内部応力は３．８×１０７Ｎ／ｍ２〜８．２×１０７Ｎ／ｍ２に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の感光体。
【請求項５】
前記感光層は、Ｔａ，Ｗ，Ｍｏから選択される触媒元素により構成される触媒体を用いる触媒ＣＶＤ法により成膜されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の感光体。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の感光体と、該感光体の表面に電荷を付与する帯電手段と、感光体の帯電領域に対して光を照射するための露光手段とを備え、前記帯電手段および前記露光手段により感光体の表面に形成される静電潜像に対応したトナー像を感光体の表面に形成するための現像手段と、該トナー像を被転写材に転写するための転写手段と、該転写後において感光体表面に残留する残留トナーを除去するためのクリーニング手段と、該転写後において感光体に残る残余静電潜像を除去するための除電手段とを配設したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアモルファスシリコン層からなる感光層を備えた感光体、ならびに本発明の感光体を搭載した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アモルファスシリコン層（以下、アモルファスシリコンをａ−Ｓｉと略記する）を感光層とした感光体が、すでに製品化されているが、このａ−Ｓｉ感光体はアルミニウム金属から成るドラム状基板の外周面を切削などによって精密仕上げをおこない、次いでプラズマＣＶＤ法によってａ−Ｓｉ感光層を１０μｍ〜５０μｍの厚みで、さらに８０μｍ程度にまで厚くするなどして成膜形成して得られる。
【０００３】
このようにドラム状基板に対し、成膜前に精密仕上げをおこなうことで、基板上に成膜形成した感光層の表面のクリーニング性を高め、これによって画像特性を向上させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】
しかしながら、前述したようなプラズマＣＶＤ法により作製した感光体によれば、その膜の内部応力が大きく（４．０×１０8〜５．０×１０8Ｎ／ｍ2）、下記のような課題があった。
【０００５】
▲１▼  基板の変形が大きく、そのために基板の厚みが薄い場合、寸法不良が発生する。
【０００６】
▲２▼  基板に対する感光層の密着性がわるく、基板の厚みが薄いと、剥離等の不良が発生する。
【０００７】
▲３▼  基板に対する感光層の密着性がわるく、基板の粗さが大きいと、剥離等の不良が発生する。
【０００８】
本発明者は上記事情に鑑みて鋭意研究に努めたところ、触媒ＣＶＤ法によりａ−Ｓｉ層を成膜し、この触媒ＣＶＤ法に用いる触媒体をＴａ、Ｗ、Ｍｏから選択される触媒元素にて成し、このａ−Ｓｉ層に触媒元素を０.５ｐｐｍ〜１５％の原子比率にて含有せしめたことで、低応力の膜となり、基板の厚みを薄くでき、これにより、膜が剥がれにくい安定した感光体が得られることを見出した。
【０００９】
本発明は上記知見により完成されたものであり、その目的は▲１▼〜▲３▼の各課題を解消し、良好な画像形成を達成した感光体ならびに画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
参考までに、ａ−Ｓｉ層の他の成膜法としては、真空蒸着法、光ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、反応性スパッタリング法、イオンプレーティング法なども提案されているが、感光体に関しては、ほとんどプラズマＣＶＤ法が用いられ、その他の成膜技術については、ほとんど開発されていなかった。
【００１１】
触媒ＣＶＤ法も開発されているが、いまだ感光体用としての技術が確立されていないと言える(特開平６−３３８４９１号公報参照)。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面に係る感光体は、基体上にアモルファスシリコンを含む感光層を被覆した感光体であって、前記感光層はＴａを０．５５ｐｐｍ以上１２５００ｐｐｍ以下の原子比率にて含有せしめたことを特徴とする。本発明の第２の側面に係る感光体は、基体上にアモルファスシリコンを含む感光層を被覆した感光体であって、前記感光層はＷを０．５５ｐｐｍ以上１２４００ｐｐｍ以下の原子比率にて含有せしめたことを特徴とする。本発明の第３の側面に係る感光体は、基体上にアモルファスシリコンを含む感光層を被覆した感光体であって、前記感光層はＭｏを０．５０ｐｐｍ以上１４５０００ｐｐｍ以下の原子比率にて含有せしめたことを特徴とする。本発明の第１〜第３の側面に係る感光体において前記感光層の内部応力は３．８×１０７Ｎ／ｍ２〜８．２×１０７Ｎ／ｍ２に設定されているのが好ましい。本発明の第１〜第３の側面に係る感光体において前記感光層は触媒ＣＶＤ法により成膜されるのが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る画像形成装置は、本発明の第１〜第３の側面に係る感光体と、該感光体の表面に電荷を付与する帯電手段と、感光体の帯電領域に対して光を照射するための露光手段とを備え、前記帯電手段および前記露光手段により感光体の表面に形成される静電潜像に対応したトナー像を感光体の表面に形成するための現像手段と、該トナー像を被転写材に転写するための転写手段と、該転写後において感光体表面に残留する残留トナーを除去するためのクリーニング手段と、該転写後において感光体に残る残余静電潜像を除去するための除電手段とを配設したことを特徴とする
【００１４】
【発明の実施の形態】
感光体の構成：
図１と図２は発明の実施形態に係る感光体１、２の構成を示す断面拡大図である。
【００１５】
これら各図において、ドラム状もしくは平板状の導電性の基板３の外面に、ａ−Ｓｉから成る感光層４を触媒ＣＶＤ法で成膜形成している。
【００１６】
この感光層４は、図１に示すように単層の光導電層にする構成でもよく、この層はａ−Ｓｉからなり、さらにカーボンや窒素を、酸素をドープしてもよい。
【００１７】
また、図２に示すように、たとえばキャリア注入阻止層５、光導電層６、アモルファスシリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ）、アモルファスカーボン（ａ−Ｃ）、アモルファスシリコンナイトライド（ａ−ＳｉＮ）、アモルファスシリコンオキサイドなどで構成した表面保護層７とを順次積層して成る。
【００１８】
上記基板３には銅、黄銅、ＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉなどの金属導電体、あるいはガラス、セラミックなどの絶縁体の表面に導電性薄膜を被覆したものなどがある。
【００１９】
かかる感光層４は触媒ＣＶＤ法により成膜形成する。参考までに特開平６−３３８４９１号公報に記載された技術を用いればよい。
【００２０】
図３にて触媒ＣＶＤ装置の構成を示す。
同図にて、８は真空容器であり、この真空容器８の内部に支持体９が配置され、この支持体９の上に被成膜用基板１０を配設する。そして、１１はガス導入部であり、ガス導入部１１と被成膜用基板１０との間に、前記触媒体であるフィラメント１２を配している。
【００２１】
そして、半導体ガスを導入すると、ガス導入部１１より噴出し、フィラメント１２を通して被成膜用基板１０上に成膜される。
【００２２】
この成膜条件は、たとえば真空度１３.３Ｐａ、基板温度２５０℃、触媒体（フィラメント１２）の温度２２００℃である。
【００２３】
原料用ガスとしては、水素化珪素ガス（モノシラン、ジシラン）等を用いられ、キャリアガスとしては一般に常用される水素ガスあるいはアルゴンガス等が用いられる。さらに、抵抗値の調整用に若干のドーピングガスを添加するとよく、そのためのガスとして、Ｂ2Ｈ6等のガスを用いればよい。
【００２４】
本発明によれば、触媒体には、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏから選択される触媒元素にて成し、触媒体温度をたとえば２２００℃にまでに高めることで、触媒体を蒸発させ、そして、薄膜層中に触媒体の元素を取り込んでいる。
【００２５】
かくして本発明によれば、かかる触媒ＣＶＤ法により、少ないドーピングガス（Ｂ2Ｈ6等のガス）を添加するだけで、所望の電気特性の成膜体を安価に得ることができた。
【００２６】
また、本発明においては、触媒ＣＶＤ法にて成膜を行なったことで、プラズマのダメージを受けなくなり、これにより、膜の内部応力が小さくなり、剥れにくい膜を形成できた。
【００２７】
画像形成装置の構成
図４は本発明の感光体を搭載したデジタル複写機構成の画像形成装置１３であり、１４は感光体であり、この感光体１４の周面に帯電手段であるコロナ帯電器１５と、その帯電後に光照射する露光手段である露光器１６（レーザービーム）と、トナー像を感光体１４の表面に形成するためのトナー１７を備えた現像手段である現像機１８と、そのトナー像を被転写材１９に転写する転写手段である転写器２０と、その転写後に感光体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段２１と、その転写後に残余静電潜像を除去する除電手段２２とを配設した構成である。また、２３は被転写材１９に転写されたトナー像を熱もしくは圧力により固着するための定着器である。
【００２８】
このカールソン法は次の（１）〜（６）の各プロセスを繰り返し経る。
（１）感光体１４の周面をコロナ帯電器１５により帯電する。
（２）露光器１６により画像を露光することにより、感光体１４の表面上に電位コントラストとしての静電潜像を形成する。
（３）この静電潜像を現像機１８により現像する。この現像により黒色のトナーが静電潜像との静電引力により感光体表面に付着し、可視化する。
（４）感光体表面のトナー像を紙などの被転写材１９の裏面よりトナーと逆極性の電界を加えて、静電転写し、これにより、画像を被転写材１９の上に得る。
（５）感光体表面の残留トナーをクリーニング手段２１により機械的に除去する。
（６）感光体表面を強い光で全面露光し、除電手段２１により残余の静電潜像を除去する。
【００２９】
なお、画像形成装置１３はプリンターの構成であるが、露光機１６に代えて原稿からの反射光を通すレンズやミラーなどの光学系を用いることで、複写機の構成になる。さらに通常の乾式現像を用いているが、その他、湿式現像に使用される液体現像剤にも適用される。
【００３０】
【実施例】
（例１）
純度９９．９％のＡｌから成るドラム状の基板３（外形寸法：３０ｍｍ、長手寸法：２６０ｍｍ、基板厚み：２．５ｍｍ、基板の面粗さＲz：０．１μｍ）の上に触媒ＣＶＤ法によってａ−Ｓｉ層の感光層４を２０μｍの厚みにて成膜形成する。
【００３１】
この感光層４は表１に示す成膜条件にて形成した。
【００３２】
【表１】
0003857160.tif 000002
【００３３】
かくして得られた本発明の感光体によれば、基板のソリも無く、良好な結果が得られた。
【００３４】
上記の成膜によれば、ドラム状基板を用いたが、これに代えて、つぎに平板状基板を用いて、基板のソリを評価した。
【００３５】
図５に示すごとく、ＡＦ４５ガラスからなる基板２５（４０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み０．１ｍｍ）の上にａ−Ｓｉ層を触媒ＣＶＤ法（触媒体：Ｔａ）により形成する。この層は表１に示す成膜条件により２０μｍの厚みでａ−Ｓｉ層を成膜形成した。そして、ソリ量から測定した。
【００３６】
同図によれば、基板２５の端部を基板支持体２４に固定し、そして、この基板２５の上にａ−Ｓｉ層を成膜して、ソリ量δを測定した。
【００３７】
かくして得られた本発明の平板状の感光体について、その内部応力（４．２×１０7Ｎ／ｍ2）をソリ量から測定した。そして、そのようなソリもなかった。
【００３８】
（例２）
つぎに（例１）に示す感光体を作製するに当たり、触媒体を１５００〜２５００℃の範囲で変え、その他の成膜条件を（例１）の感光体と同じにて設定し、各種感光体を作製した。
【００３９】
このように触媒体温度を増減させることにより、触媒元素Ｔａの含有量を０．０４ｐｐｍ〜１８．７％にまで幾とおりにも変えた各種感光体を作製した。そして、これら感光体の内部応力と密着性、電気特性を測定したところ、表２に示すような結果が得られた。なお、基板はドラム状と平板状の双方に対し、実験したが、双方とも同じ結果が得られた。この点は、以下のすべての実験に共通する。
【００４０】
密着性の評価は、○、△、×の３とおりに区分し、○印は膜ハガレの全くない状態の場合、×印は全面に膜ハガレがある状態の場合、また、△印は一部に膜ハガレがある状態の場合を示す。
【００４１】
【表２】
0003857160.tif 000003
【００４２】
この表から明らかなとおり、触媒体温度が増大することで触媒体元素の含有量が多くなることがわかる。これは、触媒体温度が上昇することで、触媒元素が蒸発し、膜中に元素が入っていくからである。
【００４３】
触媒体温度が１５００℃〜２０００℃では、電気特性で帯電がのらない結果となった。これは、膜の抵抗が低くなるからである。
【００４４】
触媒体温度が２１００℃〜２３００℃では、発熱・密着性・電気特性共良好な結果が得られた。触媒体温度が２４００℃では、膜中に触媒元素が入りすぎ、粗な膜となり、ボロボロと剥がれてしまう結果となった。また、温度が高すぎて触媒体が切れてしまうこともあった。
【００４５】
さらに、２５００℃以上では、触媒体が成膜中にいつも切れてしまい、膜がつかない結果となった。
【００４６】
内部応力については、一般的なプラズマＣＶＤ法で作製されたａ−Ｓｉ層は、４．０×１０8〜５．０×１０8（Ｎ／ｍ2）であり、例１で作製された感光体はかなり小さい値（１桁小さい）であり、密着性等にかなり高い効果がある。
【００４７】
（例３）
つぎに（例１）に示す感光体を作製するに当たり、感光層の成膜において、触媒体（Ｔａ）を２２００℃とし、基板の厚みを１ｍｍ、１．７５ｍｍ、２．５ｍｍの３種類にておこなって、さらに基板の面粗さを、Ｒｚ：０．１μｍ〜３．０μｍの範囲にて変化させた。その他の成膜条件を（例１）の感光体と同じにて設定し、各種感光体を作製した。すなわち、感光層を成膜形成するに際し、基板の厚み、基板の面粗さを幾とおりにも変えた各種感光体を作製した。
【００４８】
そして、これら感光体の内部応力と密着性を測定したところ、表３に示すような結果が得られた。
【００４９】
【表３】
0003857160.tif 000004
【００５０】
同表から、触媒ＣＶＤ法により、内部応力が小さくなり、密着性が上がることがわかる。これは、触媒ＣＶＤ法で成膜を行うことにより、プラズマのダメージを受けないためである。そして、基板の肉厚を薄くしても、面粗さを大きくしても密着性が維持できている。
【００５１】
（例４）
本例において、（例２）のように、触媒元素をＴａを用いた実施例に代えて、Ｗにした場合でもって（例１）に示す感光体を作製した。
【００５２】
この感光体によれば、感光層の成膜において、触媒体を１５００〜３０００℃の範囲で変え、その他の成膜条件を（例１）の感光体と同じにて設定し、各種感光体を作製した。
【００５３】
このように触媒体温度を増減させることにより、触媒元素Ｗの含有量を０．０４ｐｐｍ以上に幾とおりにも変えた各種感光体を作製した。そして、これら感光体の内部応力と密着性を測定したところ、表４に示すような結果が得られた。
【００５４】
【表４】
0003857160.tif 000005
【００５５】
この表から明らかなとおり、触媒体温度が増大することで触媒体元素の含有量が多くなることがわかる。これは、触媒体温度が上昇することで、触媒元素が蒸発し、膜中に元素が入るためである。
【００５６】
Ｗの場合、触媒体温度が１５００℃〜１９００℃では電気特性で帯電がのらない結果となった。触媒体温度が２０００℃〜２５００℃では、密着性・電気特性ともに良好な結果が得られた。触媒体温度が２８００℃では、膜中に触媒元素が入りすぎ、粗な膜となりボロボロと剥がれてしまう結果となった。また、温度が高すぎて触媒体が切れてしまうこともあった。さらに、３０００℃以上では、触媒体が成膜中に常時切れてしまい、膜が付着しない結果となった。
【００５７】
内部応力については、一般的なプラズマＣＶＤ法で作製されたアモルファスシリコン膜であれば、４．０×１０8〜５．０×１０8（Ｎ／ｍ2）であるが、本例にて作製された感光体については、相当に小さい値（一桁小さい）であり、密着性等に顕著な効果を奏する。
【００５８】
（例５）
つぎに（例４）に示す感光体を作製するに当たり、感光層の成膜において、触媒体（Ｗ）を２２００℃とし、基板の厚みを１ｍｍ、１．７５ｍｍ、２．５ｍｍの３種類にておこなって、さらに基板の面粗さを、Ｒｚ：０．１μｍ〜３．０μｍの範囲にて変化させた。その他の成膜条件を（例１）の感光体と同じにて設定し、各種感光体を作製した。
【００５９】
そして、これら感光体の内部応力と密着性を測定したところ、表５に示すような結果が得られた。
【００６０】
【表５】
0003857160.tif 000006
【００６１】
同表から、触媒ＣＶＤ法により、内部応力が小さくなり、密着性が上がることがわかる。これは、触媒ＣＶＤ法で成膜を行うことにより、プラズマのダメージを受けないためである。そして、基板の肉厚を薄くしても、面粗さを大きくしても密着性が維持できている。
【００６２】
（例６）
本例において、（例２）のように、触媒元素をＴａを用いた実施例に代えて、Ｍｏにした場合でもって（例１）に示す感光体を作製した。
【００６３】
この感光体によれば、感光層の成膜において、触媒体を１５００〜３０００℃の範囲で変え、その他の成膜条件を（例１）の感光体と同じにて設定し、各種感光体を作製した。
【００６４】
このように触媒体温度を増減させることにより、触媒元素Ｍｏの含有量を０．０５ｐｐｍ以上に幾とおりにも変えた各種感光体を作製した。そして、これら感光体の内部応力と密着性、電気特性を測定したところ、表６に示すような結果が得られた。
【００６５】
【表６】
0003857160.tif 000007
【００６６】
この表から明らかなとおり、触媒体温度が増大することで触媒体元素の含有量が多くなることがわかる。これは、触媒体温度が上昇することで、触媒元素が蒸発し、膜中に元素が入るためである。
【００６７】
Ｍｏの場合、触媒体温度が１５００℃〜１９００℃では、電気特性で帯電がのらない結果となった。触媒体温度が２０００℃〜２７００℃では、密着性・電気特性ともに良好な結果が得られた。触媒体温度が２８００℃では、膜中に触媒元素が入りすぎ、粗な膜となりボロボロと剥がれてしまう結果となった。また、温度が高すぎて触媒体が切れてしまうこともあった。さらに、３０００℃以上では、触媒体が成膜中に常時切れてしまい、膜が付着しない結果となった。
【００６８】
内部応力については、一般的なプラズマＣＶＤ法で作製されたアモルファスシリコン膜であれば、４.０×１０8〜５．０×１０8（Ｎ／ｍ２）であるが、本例にて作製された感光体については、相当に小さい値（一桁小さい）であり、密着性等に顕著な効果を奏する。
【００６９】
（例７）
つぎに（例６）に示す感光体を作製するに当たり、感光層の成膜において、触媒体（Ｍｏ）を２２００℃とし、基板の厚みを１ｍｍ、１．７５ｍｍ、２．５ｍｍの３種類にておこなって、さらに基板の面粗さを、Ｒｚ：０．１μｍ〜３．０μｍの範囲にて変化させた。その他の成膜条件を（例１）の感光体と同じにて設定し、各種感光体を作製した。
【００７０】
そして、これら感光体の内部応力と密着性を測定したところ、表７に示すような結果が得られた。
【００７１】
【表７】
0003857160.tif 000008
【００７２】
同表から、触媒ＣＶＤ法により、内部応力が小さくなり、密着性が上がることがわかる。これは、触媒ＣＶＤ法で成膜を行うことにより、プラズマのダメージを受けないためである。そして、基板の肉厚を薄くしても、面粗さを大きくしても密着性が維持できている。
【００７３】
なお、本発明は上記の実施形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更や改良等はなんら差し支えない。たとえば、本発明によれば、触媒体には、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏを単独にて用いたが、これに代えて、これらを組合せた複合材にて、そして、複数の触媒元素を発熱層に添加してもよい。
【００７４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、感光層の密着性にすぐれた感光体を得ることができ、これにより基板の厚みを薄くでき、面粗さの管理範囲が大きくなり、安価で品質が安定し、量産性に優れた感光体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の感光体の層構成を示す断面図である。
【図２】本発明の他の感光体の層構成を示す断面図である。
【図３】触媒ＣＶＤ装置の概略図である。
【図４】本発明の画像形成装置の概略図である。
【図５】ソリ量の測定方法を示す説明図である。
【符号の説明】
２・・・感光体
３・・・基板
４・・・感光層
５・・・キャリア注入阻止層
６・・・光導電層
７・・・表面保護層
【図１】
0003857160.tif 000009
【図２】
0003857160.tif 000010
【図３】
0003857160.tif 000011
【図４】
0003857160.tif 000012
【図５】
0003857160.tif 000013