JPS63132252A - 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〕 本発明は残留電位を小さくして画像にカブリが生じない
ようにした電子写真感光体に関するものである。

〔従来技術及びその問題点〕

近年、電子写真感光体の進歩は目覚ましく、超高速複写
機やレーザービームプリンタなどの開発が活発に進めら
れており、これらの機器に用いられる感光体は長期間高
速で使用されるため、動作の安定性及び耐久性が要求さ
れる。この要求に対して水素化アモルファスシリコンが
耐熱性、耐Ｙ耗性、無公害性並びに光怒度特性等に優れ
ているという理由から注目されている。

かかるアモルファスシリコン（以下、ａ−５ｉと略す）
から成る電子写真感光体には第２図に示す通りの積層型
感光体が提案されている。

即ち、第２図によれば、アルミニウムなどの導電性基板
り１）上にａ−３ｉキヤリア注入阻止Ｎ（２）、ａ−３
ｔキャリア発生層（３）及び表面保護層（４）を順次積
層しており、このキャリア注入阻止層（２）は基板（１
）からのキャリアの注入を阻止して表面電位を高めるた
めに形成されており、そして、表面保護層（４）には高
硬度な材料を用いて感光体の耐久性を高めている。

ところが、このａ−Ｓｉ感光体によれば、ａ−Ｓｉキャ
リア発生層（３）自体が有する暗抵抗率がＩＱ目Ω・ｃ
ｍ以下であり、これにより、この感光体の暗減衰率が大
きくなると共にそれ自体の帯電能を高めることが難しく
なり、その結果、この感光体を高速複写用に用いた場合
には光メモリ効果により先の画像が完全に除去されずに
残存し、次の画像形成に伴って先の画像が再び現れる（
ゴースト現象）という問題がある。

この問題を解決するために第３図に示すような機能分離
型感光体が提案されている。

即ち、第３図によれば、前述したキャリア注入阻止Ｎ（
２ａ）とキャリア発生１ｉ（３ａ）の間にキャリア輸送
層（５）を形成しており、そして、このキャリア輸送層
（５）には暗抵抗率及びキャリア移動度のそれぞれが大
きい材料で形成されており、これにより、表面電位及び
光感度に優れ且つ残留電位が小さい高性能な感光体が得
られ、その結果、ゴースト現象が生じなくなる。

このキャリア輸送層（５）については高抵抗且つ広いバ
ンドギャップ並びに半導体特性を具備したアモルファス
シリコンカーバイドを用いることが特開昭５８−１９２
０４６号公報などに提案されている。

しかしながら、この公報に示されたアモルファスシリコ
ンカーバイド（以下、ａ−３ｉＣと略す）から成るキャ
リア輸送層を形成するに当たってシリコン元素（Ｓｉ）
とカーボン元素（Ｃ）の原子組成比を１：９乃至９：１
の範囲内に設定した場合、キャリア移動度が低下傾向に
あり、これにより、キャリアがａ−３ｉＣキャリア輸送
層でトラップされ易くなって高光感度特性且つ残留電位
の一層の低減化が難しくなり、その結果、画像にカブリ
が生じ易くなる。

〔発明の目的〕

従って本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり
、その目的はａ−ＳｉＣキャリア輸送層のキャリア移動
度を一段と向上させ、これにより、残留電位を小さくし
て画像にカブリが生じないようにした電子写真感光体を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、基板上に少なくともキャリア注入阻止
層、キャリア輸送層及びキャリア発生層を形成した電子
写真感光体において、前記キャリア注入阻止層がａ−Ｓ
ｉＣから成ると共にＣとＳｉの原子組成比を１：９乃至
９；１の範囲内に且つ前記キャリア輸送層がａ−ＳｉＣ
から成ると共にＣとＳｉの原子組成比を１：１００乃至
１：９の範囲内に設定したことを特徴とする電子写真感
光体が提供される。

以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の電子写真感光体の典型的な層構成を示
しており、この図によれば、導電性基板（１）上にキャ
リア注入阻止Ｊｉ（６）、キャリア輸送ｒ３（７）、キ
ャリア発生層（８）及び表面保護１’！（９）が順次形
成された積層型感光体を示しており、そして、この感光
体に対してキャリア輸送層（７）とキャリア発生層（８
）の積層順序を変えた積層型感光体であってもよい。

本発明によれば、上記キャリア輸送層（７）をａ−５ｉ
Ｃにより形成するに当たってＣ元素とＳｉ元素の原子組
成比を１　：　１００乃至１：９の範囲内に、好適には
１　：５０乃至１　：９の範囲内に設定し、これにより
、このキャリア輸送層（７）のキャリア移動度を向上さ
せ、更にキャリア注入阻止層（６）をａ−３ｉＣにより
形成すると共にその原子組成比を所定の範囲内に設定し
、これによって感光体の表面電位を大きくし且つ暗減衰
を減少させると共に残留電位も小さくすることを特徴と
する。

先ず、キャリア輸送Ｎ（７）を上記の通りの原子組成比
に決めた理由は、Ｃ元素とＳｉ元素の原子組成比が１：
１００から外れた場合、キャリア輸送層の暗抵抗率を大
きくして表面電位を高くするという効果が顕著でなくな
り、この原子組成比が１：９から外れた場合、キャリア
輸送層の暗抵抗率が大きくなって表面電位が高くなるが
、その反面、キャリア移動度が低下傾向にあり、これに
よって残留電位が増加して画像にカブリが生じ易くなる
ためである。

上記キャリア輸送ｒｒ！！（７）の厚みは１乃至５０μ
ｍ、好適には５乃至３０μｍの範囲内に設定するのがよ
く、１μｍ未満であれば電荷保持能力に劣ってゴ−スト
現象が顕著になり、５０μｍを超えると画像の分解能が
劣化すると共に残留電位が大きくなる。

このキャリア輸送層（７）には周期律表第Ｖａ族元素（
以下、Ｖａ族元素と略す）又は周期律表第１ＩＩａ族元
素（以下、ＩＩＩａ族元素と略す）を所要の範囲内で含
有させてもよい。

即ち、Ｖａ族元素を含有させる場合、その含有量を０乃
至１０．ＯＯＯｐｐｍ　、好適には０．１乃至１１００
０ｐｐの範囲内で含有させると負帯電に有利な感光体と
なり、このＶａ族元素としてはＰ、Ｎ、Ａｓ、Ｓｂ等が
あり、就中、Ｐが望ましい。

また、Ｉ［Ｉａ族元素を含有させる場合にはその含有量
を０．１乃至１０，０００ｐｐｍ　、好適には０．５乃
至１１０００ｐｐの範囲内で含有させると正帯電に有利
な感光体となり、このｍａ族元素としてはＢ、ＡＩ、Ｇ
ａ。

Ｉｎ等があり、就中、Ｂが望ましい。

上述したような不純物元素をドーピングして所要の通り
に帯電させるという場合、それに加えて暗抵抗率を更に
一層大きくして表面電位を高めるという目的のためには
ｎｌａ族元素を添加すると有利である。

前述のキャリア注入阻止層（６）はキャリア輸送Ｆｌ（
７）へのキャリア注入を阻止するためにａ−３ｉＣによ
って形成されており、このＣ元素とＳｔ元素の原子組成
比を１：９乃至９：１、好適には２：８乃至８：２の範
囲内に設定するのがよい。

この原子組成比がｌ：９から外れた場合、基板側からキ
ャリア注入阻止効果が十分でなく、これによって表面電
位が低下し且つ暗減衰が増大し、９：１から外れた場合
には励起キャリアの基板側への注入の阻害作用が著しく
なって残留電位が増大する。

このキャリア注入阻止層（６）を形成するに当たって、
感光体を工種性に帯電させる場合にはその伝導型をＰ型
に制御し、負極性に帯電させる場合にはＮ型に制御する
のがよく、これによってキャリアの注入阻止作用が一段
と向上する。例えば、このＰ型半導体材料にはＢ等のｍ
ａ族元素を、Ｎ型半導体材料にはＰ等のＶａ族元素をそ
れぞれ５０乃至１０．　ＯＯＯｐｐｍの範囲内で含有さ
せる。

また、キャリア注入阻止層（６）の厚みは０．２乃至５
．０μｍ、好適には０．５乃至３．０μｍの範囲内に設
定するのがよく、この範囲内の厚みであれば、基板から
のキャリアの阻止能が十分となって残留電位が小さくな
るという点で望ましい。

上述したキャリア輸送層（７）及びキャリア注入阻止層
（６）はａ−ＳｔＣから実質上構成されるが、そのアモ
ルファス状態のダングリングボンドを終端させるために
水素元素（Ｈ）やハロゲン元素が含をさせる必要があり
、これらの元素の含有量は５乃至５０原子％、好適には
５乃至４０原子％、最適には１０乃至３０原子％がよく
、通常、Ｈ元素が用いられる。このＨ元素が用いられる
とその元素が上記終端部に取り込まれ易いのでハンドギ
ヤツブ中の局在準位密度を低減化させ、これにより、優
れた半導体特性が得られる。

また、このＨ元素の一部をハロゲン元素に置換してもよ
く、これにより、この層の局在準位密度を下げて光導電
性及び耐熱性（温度特性）を高めることができ、その置
換比率はダングリングボンド終端用全元素中０．０１乃
至５０原子％、好適には１乃至３０原子％がよい。この
ハロゲン元素にはＦ、Ｃ１、Ｂｒ、１．Ａｔ等があるが
、就中、Ｆを用いるとその大きな電気陰性度によって原
子間の結合が大きくなり、これによって熱的安定性に（
Ｉれるという点で望ましい。

本発明によれば、前記キャリア発生！’ｉ　（８）には
それ自体周知の光電変換材料を用いることができ、例え
ばＰＶＫなどの有機半導体、Ｓｅ、　５ｅ−Ｔｅ、　５
ｅ−Ａｓ＋ＣｄＳ、ＺｎＯ，ａ−３ｉ＋　ａ−３ｉＣ＋
ａ−５ｉＧｅ＋　ａ−３ｉＧｅＣなどの無機半導体があ
る。

前記表面保ｉｉ［（９）にはそれ自体高絶縁性、高耐食
性及び高硬度特性を有するものであれば種々の材料を用
いることができる。例えば、ポリイミド樹脂などの有機
材料、ＳｉＯ□＋　Ｓ　ｉ　Ｏ＋　Ａ　Ｉ　ｚ　Ｏ：ｌ
　ｌ　Ｓ　ｉＣ、Ｓ　ｘ　：ＩＮ　ａ　＋　ａ　−Ｓ　
Ｉ　ｌ　ａ　−Ｓ　ｉ　Ｃなどの無機材料を用いて形成
され、これにより、感光体の耐久性及び耐環境性を高め
ることができる。

次に本発明の電子写真感光体の製法を述べる。

ａ−３ｉＣキャリア輸送層（７）及びａ−３ｉＣキャリ
ア注入阻止層（６）はグロー放電分解法、イオンブレー
ティング法、反応性スパッタリング法、真空蒸着法、熱
ＣＶＤ法等の薄膜形成手段によって形成することができ
る。また、これに用いられる原料には固体、液体、気体
のいずれでもよい。

例えばグロー放電分解法に用いられる気体原料としては
Ｓｉ、）１４＋５ｉＪ６＋５ｉＪｓなどのＳｉ系ガス、
Ｃ１（、。

Ｃｚｌｎ、ＣＪｚ、ＣｚＨｉ、Ｃ＊ＩｌｓなどのＣ系ガ
スを用いればよく、更にＨ２，Ｈｅ、　Ｎｅ、　Ａｒな
どがキャリアーガスとして用いられる。

また、これらのＪ！（６）　（７）以外の層を形成する
に当たって、その層をａ−５ｉ又はａ−ＳｉＣにより形
成するのであれば、同様な薄膜形成手段を用いることが
できるという点で望ましく、更に同一の成膜装置を用い
た場合、共通した薄膜形成手段によって連続的に積層す
ることができるという利点がある。

次に本発明の実施例に用いられる電子写真感光体をグロ
ー放電分解法を用いてａ−Ｓｉ又はａ−ＳｉＣにより形
成する場合、その製作法を第４図の容量結合型グロー放
電分解装置により説明する。

回申、タンク（１０）　（１１）　（１２）　（１３）
　（１４）にはそれぞれＳｉＨ４，ＣＪｚ＋ＢＪｉ＋　
（Ｈｚガス希釈で０．２　Ｘ含有）　、　）Ｉ　ｆｆｉ
、Ｎｏガスが密封されており、Ｈ２はキャリアガスとし
ても用いられる。これらのガスは対応する調整弁（１５
）　（１６）　（１７）　（１８）　（１９）を開放す
ることによって放出され、その流量がマスフローコント
ローラ（２０）　（２１）　（２２）　（２３）　（２
４）により制御され、タンク（１０）　（１１）　（１
２）　（１３）からのガスは主管（２５）へ、タンク（
１４）からのＮｏガスは主管（２６）へ送られる。尚、
（２７）　（２８）は止め弁である。主管（２５）　（
２６）を通じて流れるガスは反応管（２９）へと送り込
まれるが、この反応管（２９）の内部には容量結合型放
電用電極（３０）が設置されており、それに印加される
高周波電力は５０糎乃至３に誓が、また周波数はＩＭＩ
（ｚ乃至１０Ｍ１ｌｚが適当である。反応管（２９）の
内部にはアルミニウムから成る筒状の成膜用基板（３１
）が試料保持台（３２）の上にｉ［ｆされており、この
保持台（３２）はモーター（３３）により回転駆動され
るようになっており、そして、基板（３１）は適当な加
熱手段により、約２００乃至４００度、好ましくは約２
００乃至３５０℃の温度に均一に加熱される。更に反応
管（２９）の内部にはａ−ＳｉＣ膜形成時に高度の真空
状態（放電時のガス圧０．１乃至２．ＱＴｏｒｒ　）を
必要とすることにより回転ポンプ（３４）と拡散ポンプ
（３５）に連結されている。

以上のように構成されたグロー放電分解装置において、
例えばａ−３ｉＣ膜を基板（３２）に形成する場合には
、調整弁（１５）　（１６）　（１Ｂ）を開いてそれぞ
れ５ｉＨａ、　ＣｚＨｚ＋　Ｈ２ガスを放出する。放出
量はマスフローコントローラ（２０）　（２１）　（２
３）により制御され、これらの混合ガスは主管（２５）
を介して反応管（２９）へと流し込まれる。そして、反
応管（２９）の内部が０．１乃至２．ＱＴｏｒｒ程度の
真空状態、基板温度が２００乃至４００℃、容量結合型
放電用電極（３０）の高周波電力が５０ＩＡ乃至３に一
２周波数が１乃至５０ＭＨｚに設定されていることに相
俟ってグロー放電が起こり、ガスが分解してａ−３ｉＣ
膜が基板上に高速に形成される。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を述べる。

（例１） 第４図に示したグロー放電分解装置を用いて第１表に示
した製作条件によって基ＦＬ（３１）上にキャリア注入
阻止層（６）、キャリア輸送層（７）、キャリア発生Ｆ
ｉ（８）、表面保護Ｊｉ（９）を順次形成し、電子写真
感光体ドラムを製作した。尚、キャリア注入阻止層（６
）の形成にＮｏガスを用いて酸素と窒素をドープし７、
基板に対する密着性を高めている。

〔以下余白〕

このようにして得られた感光体に対して＋５．６ＫＶの
コロナ帯電を行ったところ、表面電位が約９００Ｖにな
り、また、この感光体に波長６５０ｎｍの単色光（ｌ＠
光量０．３μＷ／ｃｍ”　）を照射した結果、光感度が
０．５０ｃｍ２ｅｒｇ−’になり、残留電位は約２０Ｖ
にまで著しく低減化した。そして、この感光体ドラムを
超高速複写機（複写速度７０枚／分）に装着して画像を
出したところ、カブリがな（て高濃度且つ高鮮明な画像
が得られた。

尚、上記成膜用基板（３ｊ）の一部を切り欠いて、その
切り欠き部に３Ｘ３ｃｍの矩形のアルミニウム製平板を
装着し、この平板上に上記キャリア輸送層を第１表に示
した条件で成膜し、その膜のＣとＳｔの含有比率をオー
ジェ電子分光法により分析したところ、１：３０であっ
た。

（例２） 本例においては、（例１）中のキャリア注入阻止層（６
）及びキャリア輸送Ｎ（７）の形成に当たってＳｉＨ４
ガス及びＣＵｔガスの流量及びこれらのガス比率を変え
ることによってそれぞれ種々の組成の膜を形成し、そし
て、キャリア発生層（８）及び表面保１ｉｉＪｌｉ（９
）は（例１）と同じ条件で形成し、これにより、９種類
の感光体を製作した。

これらの感光体を、最もカブリが生じ易くなる苛酷な条
件を備えた超高速複写機（複写速度７０枚７分）に装着
して画像を出し、これらの画像の濃度、或いはカブリが
生じた場合のそのカブリ濃度を画像濃度計によって測定
したところ、第２表に示す通りの結果が得られた。

また、表中の画質評価は◎印、Ｏ印、及びΔ印の三通り
に区分し、◎印は画像濃度が高くてカブリが全く生じな
かった場合を表わし、Ｏ印は画像濃度が高く、カブリが
ほとんど見られなく、実質上何ら支障がない程度の場合
を表わし、そして、Δ印は画像濃度が若干低いか或いは
カブリが幾らか見られた場合を表わす。

〔以下余白〕

第２表より明らかな通り、本発明の範囲内である感光体
Ｃ，Ｄ、Ｅ及びＦは優れた画質が得られており、特に感
光体り、Ｅはカブリが全く生じなかった。然るに感光体
Ａ、Ｂ、ＧＳＨ及びＩはキャリア輸送層及び／又はキャ
リア注入阻止層のＣ／Ｓｉ比率が本発明の範囲外である
ために画像濃度が若干低くなり、カブリが幾らか見られ
た。

〔発明の効果〕 以上の通り、本発明の電子写真感光体によれば、ａ−Ｓ
ｉＣキャリア輸送層から成る機能分離型感光体を製作す
るに際してＣとＳｉの原子組成比を所定の範囲内に設定
することによって残留電位を小さくして画像にカブリが
生じなくなった。そして、この感光体によれば、カブリ
が最も生じ易い高速複写機に装着された場合、その効果
が顕著であり、これによって本発明の電子写真感光体は
高速複写機に好適な感光体として提供できる。

また、本発明の電子写真感光体によれば、所定の原子組
成比を有するａ−ＳｊＣキャリア注入阻止層を形成した
ことによって表面電位を更に一段と大きくでき、これに
よって画像濃度を高めると共にカブリ防止にも有効であ
り、その結果、上述のような高速複写機に好適な感光体
として提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に示した電子写真感光体の層構
成を表わす断面図、第２図は従来周知のアモルファスシ
リコン感光体の層構成を表わす断面図、第３図は従来の
機能分離型感光体を説明する層構成の断面図、そして、
第４図は容量結合型グロー放電分解装置の概略図である
。 １　・・・導電性基板 ２．２ａ、６・・・キャリア注入阻止層５．７　　・・
・キャリア輸送層 ３．３ａ、８・・・キャリア発生層 ４．９　　・・・表面像ｉ！層 特許出願人　（６６３）京セラ株式会社代表者安城欽寿 同　　　　同村　孝夫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上に少なくともキャリア注入阻止層、キャリア輸送
   層及びキャリア発生層を形成した電子写真感光体におい
   て、前記キャリア注入阻止層がアモルファスシリコンカ
   ーバイドから成ると共にカーボンとシリコンの原子組成
   比を１：９乃至９：１の範囲内に且つ前記キャリア輸送
   層がアモルファスシリコンカーバイドから成ると共にカ
   ーボンとシリコンの原子組成比を１：１００乃至１：９
   の範囲内に設定したことを特徴とする電子写真感光体。