JPS61221752A - 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〉 本発明は電子写真感光体に関し、特に光導電層が主にア
モルファスシリコンからなる電子写真感光体に関するも
のである。

〈発明の概要〉 本発明は導電性基体上にアモルファスシリコンを主成分
とする光導電層と、この光導電層に比べて大きな光学的
バンドギャップを持った表面層及び下部層を有する電子
写真感光体において、上記の下部層と光導電層との間に
第１の中間層を設けると共に上記光導電層と表面層との
間に第２の中間層を設け、これらの中間層をアモルファ
ス・シリコンを主成分として構成すると共に添加原子の
濃度を層膜厚方向に対して不均一に成して、特にコント
ラストの良好な耐刷性に優れた電子写真感光体を得るよ
うにしたものである。

〈従来の技術〉 現在実用化されている電子写真プロセスに供し得る感光
体としては、基本的には高い抵抗値と高い感光度の両者
を兼ね備えることが要求され、このような特性をもつ材
料として従来から硫化カドミウム粉末を有機樹脂中に分
散した樹脂分散型と、アモルファスセレン（ａ−５ｅ）
やアモルファスセレン砒素（ａ−Ａｓ２Ｓｅａ）等のア
モルファス材料によるものの２種類が最も広く用いられ
てきた。しかしこれ等いずれの材料も公害等の理由から
代替材料の開発が望まれ、近年では上記感光体材料に代
ってアモルファスシリコンが注目を浴びている。

アモルファスシリコンは無公害であることに加えて高い
光感度を有すると共に、更には非常に硬いという性質を
有し、すぐれた感光体材料になり得ると期待されている
。しかしアモルファスシリコンのみでは、電子写真プロ
セスの実行中における帯電電荷の保持特性を示すに十分
な抵抗値を持つには至らず、アモルファスシリコンを電
子写真感光体として用いるには、高い光感度を保ちなが
ら高い帯電電位を保持させるための工夫が必要であった
。

このような工夫の一つとして、感光体となるアモルファ
スシリコン層自体を高抵抗化することが提案されている
が、アモルファスシリコンの優れた光導電特性（強い光
学吸収、電子及び正孔の比較的大きいドリフト移動度、
長波長感度等）を有効に用いるためには、上記のように
光導電層自体を高抵抗化して高い帯電能を得るより、表
面（及び基板）にエネルギーバンドギャップの大きなブ
ロッキング層を設けて帯電の保持を計る方が望ましい。

また、この種のエネルギーバンドギャップの大きな表面
層は、帯電の保持ばかりでなく、電子写真プロセスにお
ける過酷なコロナイオンの衝撃から感光体を保護し、さ
らに環境の変化（温度、湿度等）による特性の変動を少
なくする表面保護膜として、表面安定化のために、必要
不可欠のものと考えられる。この表面層は、表面保護膜
としては、エネルギーバンドギャップの大きい方が当然
好ましい。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記のようにエネルギーバンドギャップの大きい表面層
を設けることは、帯電保持だけではなく表面保護の面か
らも好ましい。しかし光導電層であるアモルファスシリ
コンの表面に続けて直ちにエネルギーバンドギャップの
大きい層を形成した場合には、電子写真用感光体として
は望ましくない特性が現われる。

その一つとしてまず機械的な不安定さがある。

アモルファスシリコン光導電層にエネルギーギャップの
大きな表面層を形成すると、両者の熱膨張係数の違いか
ら、表面層と光導電層間での安定した接着性が得られず
剥離する。

またエネルギーバンドギャップの大きい表面層を光導電
層に直接形成すると、電気的にも望ましくない特性が表
われる。即ち電子写真プロセスの過程において、予め表
面層に帯電を施こした感光体に対して、光照射がなされ
ると、光によって光導電層に上記表面層がもつ表面帯電
電荷と逆極性の電荷が生成され、この電荷が光導電層を
移動して上記表面帯電電荷を静電気的に打ち消すように
作用する。しかし上記のように表面層のエネルギーバン
ドギャップが大きい場合には、両者の境界でのギャップ
が非常に大きくなって滑らかな電荷の移動が行われず、
表面層と光導電層の界面近傍に蓄積し、それが残留電位
となって表われる。この残留電位は好ましいものではな
く、残留電位が増加する場合は感光体の特性の劣化の原
因となる。

また、残留電位は蓄積キャリアーに対して横方向の移動
をしばしば誘起し、画質のボケという問題の原因にもな
っている。

上述のように、エネルギーバンドギャップの大きな表面
層は、帯電の保持、表面の保護という点で必要不可欠の
ものであるが、それによって機械的、電気的な問題が付
随的に発生し、電子写真プロセスに満足し得るアモルフ
ァスシリコン感光体を得るには至っていない。

また、基体からの電荷注入を防ぐためには、表面層に光
学的バンドギャップの大きな膜を用いるようにしたのと
同様に、基体側にも光学的バンドギャップの大きな下部
層を挿入することが望ましいＯ しかし、この下部層の上に直接窒素（へ）、炭素（Ｑ等
を含まない光導電層を積層しようとしても、機械的不整
合のために、例えば８μ一度以上の成膜は困難である。

また、ボロンを含まないアモルファス・シリコン膜を、
そのまま、光導電層として用いようとしても、抵抗が小
さく、大きな帯電能が得られないだけでなく、正孔の走
行能も悪く、正帯電時の光導電層として適さない等の問
題点があった。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたもので、良
好な初期画像、特にコントラストに優れ、しかも帯剣性
に優れた電子写真感光体を提供することを目的としてい
る。

〈問題点を解決するだめの手段及び作用〉第１図は本発
明の電子写真感光体の構造を模式的に示した図である。

第１図において、ｌは導電性基体、２は下部層、３は第
１の中間層、４は光導電層、５は第２の中間層、６は表
面層であり、導電性基体１に接して、該基体１からの電
荷注入を防ぐため、アモルファス窒化シリコン（ａ　　
５ｉｌ−ＸＮＸ）あるいはアモルファス炭化シリコン（
ａ−３ｉ１−）（Ｃｘ）より成り、光学的バンドギャッ
プが、光導電層４のそれより大きな下部層２を設け、こ
の下部層２と窒素（へ）。

炭素（、ＣＩ等を含まない光導電層４との電気的２機械
的整合をとるため、下部層２と光導電層４との間にＮあ
るいはＣを含んだボロンドープアモルファス・シリコン
よりなる第１の中間層３を設け、その中間層のＮあるい
はＣ及びＢの濃度が膜厚方向で不均一となるように構成
している。また、帯電能、光感度を増すため、光導電層
４はホウ素を含むように構成しており、その濃度が膜厚
方向に不均一になるよう構成している。

更に、帯電能を増加させると共に感光体の寿命を長く保
つために表面にはａ　　Ｓ　ｉ　１−ＸＮＸあるいは、
ａ−８ｉｌ−８Ｃｘよりなり、光導電層４の光学的バン
ド・ギャップより大きな値を持つ表面層６が設けられて
おり、この光導電層４と表面層６との電気的及び機械的
整合をとるため、光導電層４と表面層６との間には、Ｎ
あるいはＣを含んだボロン・ドープ・アモルファス・シ
リコンよりなる第２の中間層５を設け、ＮあるいはＣ及
びＢの濃度が膜厚方向で、不均一となるように構成して
いる。

上記のような構成により良好な初期画像、特にコントラ
ストに優れ、しかも帯剣性に優れた電子写真感光体が得
られる。

〈実施例〉 次に、第１図に模式的に示した本発明に係る電子写真感
光体の作製方法を具体的に説明するが、本実施例におい
ては第１及び第２の中間層８及び５、下部層２２表面層
６に窒素が含有されるように構成した場合について述べ
る。

光導電層等を形成する主成分のａ−５Ｈはモノシランガ
スＳｉＨ４をグロー放電分解して（プラズマＣＶＤ法に
より）作製する。製作装置は例えば誘導結合型を用い、
光導電層を堆積させるだめの導電性基体を接地電位とし
、フィルに高周波電力をインピーダンス整合回路を通し
て印加する。反応ガスは流量を制御しながら反応室へ導
入し、反応室内に設置された導電性基体は２００℃〜３
００℃（例えば２５０℃）に保持する。

まず、導電性基体１上に第１表に示した成膜条条件にて
アモルファス窒化シリコン下部層２を、例えば０．１５
μｍの膜厚に形成する。

第１表 次に、下部層２上にアモルファス・シリコンを主成分と
した第１の中間層３を第２表に示した成膜条件にて例え
ば１．５μｍの膜厚に形成する。

このとき、ＮＨ３流量をｒ　１２　Ｊ　（ｓｃｃｍ）か
ら「０」（ｓ　ｃ　ｃｍ）に、Ｂ２Ｈ６流量を［５０Ｊ
　（ｓｃｃｍ）から［０，０９Ｊ　（ｓｃｃｍ）にそれ
ぞれ連続的あるいはステップ状に変化させて第１の中間
層３内の窒素及びホウ！轡度が膜厚方向で不均一になる
ように第１の中間層３を形成する。

第２表 次に、第１の中間層３上に第３表に示した成膜条件にて
アモルファスシリコンを主成分とする光導電層４を例え
ば２０〜３０μｍの膜厚に形成する。

このとき、Ｂ２Ｈ６流量をｒ　Ｏ，１２Ｊ　（ｓｃｃｍ
）からｒ　ＯＪ　（ｓｃｃｍ）に連続的あるいはステッ
プ状に変化させて、光導電層４内のホウ素濃度が膜厚方
向で不均一になるように光導電層４を形成する。

第３表 次に、光導電層４上に第４表に示した成膜条件にてアモ
ルファスシリコンを主成分とする第２の中間層５を例え
ば１．５μｍの膜厚に形成する。

このとき、ＮＨ３流量をｒ　ＯＪ　（ｓｃｃｍ）から「
１２」（ｓｃｃｍ）に、Ｂ２Ｈ６流量をｒ　Ｏｊ　（ｓ
ｅｅｍ）から「５０」（ｓｅｅｍ）にそれぞれ連続的あ
るいはステップ状に変化させて第２の中間層５内の窒素
及びホウ素濃度が膜厚方向で不均一になるように第２の
中間層５を形成する。

第４表 次に、第２の中間層５上に第５表に示した成膜条件にて
アモルファス窒化シリコンより成る表面層６を例えば０
．１５μｍの膜厚に形成する。

第５表 上記のようにして作製した電子写真感光体の各層の窒素
（Ｎ及びホウ素（Ｂ）の濃度分布の例を第２図（ａ）〜
（ｃ）に示している。

第２図（ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本発明の電子写真感光
体の各層中の窒素濃度及びホウ素濃度分布を模式的に示
した図であり、縦軸は基体１からの距離。

第２図（ａ）は第１の中間層３内の窒素及びホウ素の濃
度をそれぞれ連続的に表面方向に減少するように変化せ
しめ、光導電層４内のホウ素の濃度を連続的に表面方向
に減少するように変化せしめ、第２の中間層４内の窒素
及びホウ素の濃度をそれぞれ連続的に表面方向に増加す
るように変化せしめたものであり、第２図（ｂ）は第２
図（ａ）において光導電層４内のホウ素の濃度を一部ス
テップ状に変化させるようにしたものであり、第２図（
ｃ）は第２図（ａ）において、第１及び第２の中間層３
及び５内の窒素の濃度を一部ステップ状に変化せしめる
と共に、光導電層４内のホウ素の濃度をステップ状に変
化せしめるようにしたものである。

上記のようにして作製した電子写真感光体を実機に搭載
して画出しを行なったところ、コントラスト、解像度２
階調性について従来にない良好な結果が得られ、更には
ボケ、白ぬけといった画像欠陥についてもほとんど見ら
れず従来にない良好な結果が得られた。特に、コントラ
ストについては、光導電層のホウ素（Ｂ）濃度が均一な
、従来の電子写真感光体に比べ、歴然とした差があり、
光導電層にホウ素（Ｂ）濃度の分布を持たせた効果が明
確となった。又、画像欠陥については、第１及び第２の
中間層を備えない従来の電子写真感光体、あるいは、本
発明者等が先に提案した第１及び第２の中間層は備えて
いても、その窒素（５）濃度、ホウ素（Ｂ）濃度に膜厚
方向の分布がない電子写真感光体と比べても、より大き
な改良が見られ、濃度分布を持った中間層の効果が明確
となった。

次に、本発明の電子写真感光体を実機において、３０万
枚の実写試験を行なったところ、初期画質同様、良好な
画が得られた。これに対して従来通シの表面層、下部層
がない感光体では、１万枚の実写試験後で早くも、コン
トラストの低下、ボケ、白ぬけといった画像欠陥が現わ
れ、光学的バンドギャップの大きな表面層、下部層を備
えた効果が明確となった。

なお、上記実施例においては、第１及び第２の中間層３
及び５．下部層２１表面層６に窒素を含む場合について
説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、
各層を例えば炭素（Ｑを含むアモルファス炭化シリコン
により構成するように成して、同様に本発明を構成し得
るものである。

更に上記実施例においてはグロー放電分解により、各層
を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、スパッタリング法等の他の成膜
方法によって作製される電子写真感光体についても適用
し得るものであることは言うまでもない。

〈発明の効果〉 以上のように本発明によれば、良好な初期画像、ヘコン
トラストに優れ、しかも耐刷性に優れた電子写真感光体
を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電子写真感光体の層構造を模式的に示
した図、第２図（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ本発明の電
子写真感光体の各層の窒素原子及びホウ素原子濃度を模
式的に示した図である。 １・・・導電層基体、２・・・下部層、３・・・第１の
中間層、４・・・光導電層、５・・・第２の中間層、６
・・・表面層０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導電性基体上にアモルファス・シリコンを主成分と
   する光導電層と、該光導電層に比べて大きな光学的バン
   ドギャップを持った表面層と、上記光導電層に比べて大
   きな光学的バンドギャップを持った下部層を有する電子
   写真感光体において、 上記下部層と上記光導電層との間に設けられた第１の中
   間層と、 上記光導電層と上記表面層との間に設けられた第２の中
   間層と を備え、 上記第１及び第２の中間層をアモルファス・シリコンを
   主成分として構成すると共に添加原子を該層の膜厚方向
   に対して不均一な濃度分布で含有せしめるように成した
   ことを特徴とする電子写真感光体。 ２、前記光導電層はホウ素（Ｂ）を含有し、その濃度が
   層厚方向に不均一となしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の電子写真感光体。 ３、前記表面層及び下部層をアモルファス窒化シリコン
   または、アモルファス炭化シリコンにより構成してなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項もしくは第２項
   記載の電子写真感光体。 ４、前記表面層及び下部層が、アモルファス窒化シリコ
   ンより構成され、前記第１及び第２の中間層が添加原子
   として窒素及びホウ素を含有し、該窒素及びホウ素の濃
   度が膜厚方向に対して不均一となしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第３項記載の電子写真感光体。 ５、前記表面層及び下部層がアモルファス炭化シリコン
   より構成され、前記第１及び第２の中間層が添加原子と
   して炭素及びホウ素を含有し、該炭素及びホウ素の濃度
   が膜厚方向に対して不均一となしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載の電子写真感光体。