JP2002139858A - 電子写真用光受容部材及び電子写真装置 - Google Patents

電子写真用光受容部材及び電子写真装置

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JP2002139858A JP2000332715A JP2000332715A JP2002139858A JP 2002139858 A JP2002139858 A JP 2002139858A JP 2000332715 A JP2000332715 A JP 2000332715A JP 2000332715 A JP2000332715 A JP 2000332715A JP 2002139858 A JP2002139858 A JP 2002139858A
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伸史 土田
Hiroaki Niino
博明 新納
Satoshi Furushima
聡 古島
Makoto Aoki
誠 青木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速プロセススピードでも帯電能、感度等の
特性に優れた光受容部材及びこれを用いた電子写真装置
を提供する。 【解決手段】 導電性支持体101上に、シリコン原子
を母体とし水素原子及び/又はハロゲン原子を含む非単
結晶材料からなる光導電層103を有する光受容層10
2を有し、光導電層103は電荷を輸送する第一の層領
域111と電荷を生成する第二の層領域112からな
り、第二の層領域112は第二Aの層領域113と第二
Bの層領域114からなり、光学的バンドギャップは第
二Aの層領域113よりも第二Bの層領域114の方が
広く、第二Bの層領域114は前露光を所望の割合で吸
収する層領域であり、第二の層領域112は前露光の波
長よりも長い波長の像露光を所望の割合で吸収する層領
域である電子写真用光受容部材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光(ここでは広義
の光であって、紫外線、可視光線、赤外線、X線、γ線
等を意味する。)のような電磁波に対して感受性のある
電子写真用光受容部材及びこれを用いた電子写真装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】像形成分野において、光受容部材の光受
容層を形成する光導電材料には、高感度で、SN比〔光
電流(Ip)/暗電流(Id)〕が高く、照射する電磁
波のスペクトル特性に適合した吸収スペクトルを有する
こと、光応答性が早く、所望の暗抵抗値を有すること、
使用時において人体に対して無害であること、等の特性
が要求される。特に、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み込まれる光受容部材の場合に
は、上記の使用時における無公害性は重要な点である。
【0003】このような点に優れた性質を示す光導電材
料に水素化アモルファスシリコン(以下、「a−Si:
H」と表記する)があり、電子写真用光受容部材として
注目されている。このような光受容部材は、一般的に
は、導電性基体を50℃〜350℃に加熱し、この上に
真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング
法、熱CVD法、光CVD法、プラズマCVD法等の成
膜法によりa−Siからなる光導電層を形成する。なか
でもプラズマCVD法、すなわち、原料ガスを高周波あ
るいはマイクロ波グロー放電によって分解し、支持体上
にa−Si堆積膜を形成する方法が好適なものとして実
用に付されている。
【0004】また、特開昭58−189643号公報あ
るいは特開昭62−2269号公報には、a−Si半導
体層とa−SiGe光導電層あるいはμc−Si光導電
層とa−Si光導電層を順次積層することにより、可視
光から近赤外領域において高感度にする技術が開示され
ている。さらに、特開平6−194855号公報には、
ある波長より長波長の光に対しては光導電性を示さない
15μm以上の電荷輸送層と、長波長の光に対しても光
導電性を示す1〜10μmの光導電層とを組み合わせる
ことにより、帯電電荷と結合するキャリアの移動距離を
短くしてトラップによる残像発生を抑止する技術が開示
されている。また、特公平7−89232号公報には、
電荷発生層を2層構成とし、表面側の電荷発生層のバン
ドギャップを大きくし、各層の価電子帯のバンド端から
フェルミレベルまでのエネルギーを実質的に等しくする
ことにより、広い波長範囲に亘って感度を向上させる技
術が開示されている。
【0005】これらの技術により、電子写真用光受容部
材の電気的、光学的、光導電的特性及び使用環境特性が
向上し、それに伴って画像品質も向上してきた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
a−Si系材料で構成された光導電層を有する電子写真
用光受容部材は、暗抵抗値、光感度、光応答性等の電気
的、光学的、光導電特性、及び使用環境特性の点、さら
には経時安定性及び耐久性の点において、各々個々には
特性の向上が図られてはいるが、総合的な特性向上を図
る上でさらに改良される余地が存在するのが実情であ
る。
【0007】特に、電子写真装置の高画質、高速化、高
耐久化は急速に進んでおり、電子写真用光受容部材にお
いては電気的特性や光導電特性のさらなる向上により、
帯電能、感度を改善しつつあらゆる環境下で大幅に性能
を延ばすことが求められている。
【0008】そして、電子写真装置の画像特性向上のた
めに電子写真装置内の光学露光装置、現像装置、転写装
置等の改良がなされた結果、電子写真用光受容部材にお
いても従来以上の画像特性の向上が求められるようにな
った。
【0009】このような状況下において、前述した従来
技術により上記点についてある程度の特性向上が可能に
なってはきたが、さらなる帯電能や画像品質の向上に関
しては未だ充分とはいえない。特に、アモルファスシリ
コン系光受容部材のさらなる高画質化への課題として、
周囲温度の変化による電子写真特性の変動あるいはゴー
ストに代表される光メモリーを低減することが一層求め
られるようになってきた。
【0010】例えば、従来は光受容部材の画像流れの防
止のために、特開昭60−95551号公報に記載され
ているように、複写機内にドラムヒーターを設置して光
受容部材の表面温度を40℃程度に保っていた。しかし
ながら、従来の光受容部材では前露光キャリアや熱励起
キャリアの生成に起因した帯電能の温度依存性、いわゆ
る温度特性が大きく、複写機内の実際の使用環境下では
本来光受容部材が有しているよりも帯電能が低い状態で
使用せざるを得なかった。
【0011】また、従来は複写機を使用しない夜間でも
ドラムヒーターに通電して、帯電器のコロナ放電によっ
て生成されたオゾン生成物が夜間に光受容部材表面に吸
着することによって発生する画像流れを防止するように
していた。しかし、現在では省資源・省電力のために複
写機の夜間通電を極力行わないようになってきている。
このような状態で複写をすると、複写機内の光受容部材
周囲温度が徐々に上昇し、それにつれて帯電能が低下し
て、複写中に画像濃度が変わってしまうという現象が生
じていた。
【0012】さらに、同一原稿を連続して繰り返し複写
すると、前回の複写行程での像露光の残像が次回の複写
時に画像上に生じるいわゆるゴーストや、トナーを節約
するために連続複写時の紙間において光受容部材に照射
される、いわゆるブランク露光の影響によって複写画像
上に濃度差が生じるブランクメモリー等の光メモリーが
画像品質を向上させる上で課題になってきた。
【0013】したがって、電子写真用光受容部材を設計
する際に、上記したような問題が解決されるようにその
光受容部材の層構成、各層の化学的組成等総合的な観点
からの改良を図ることが必要とされている。
【0014】一方、近年のオフィスや一般家庭へのコン
ピュタの普及が進み、電子写真装置も従来の複写機とし
てだけでなく、ファクシミリやプリンターの役目を担う
ためにデジタル化することが求められるようになってき
た。そのための露光光源として用いられる半導体レーザ
ーやLEDは、発光強度や価格の点から近赤外から赤色
可視光領域までの比較的長波長のものが主流である。さ
らに近年電子写真装置が益々高速化あるいは小型化する
につれ帯電能への要求はより一層高まるとともに、デジ
タル機用とアナログ機用の感光体を共通化してコスト低
減を行うために、露光光源の波長に依存しない層設計が
求められている。
【0015】そして、電子写真装置の高速度化、小型化
に伴い、帯電装置の小型化、被複写物が複写プロセスを
通過する速度(以下、プロセススピードと称する)の増
加が進行し、帯電器内における感光体の通過時間が短く
なっている。さらには高速なプロセススピードでは前露
光により発生して膜中にトラップされるキャリアが残存
しやすくなり高帯電能を得ることが益々難しくなってき
た。
【0016】さらに、感度や上述の光メモリーに関して
も高速なプロセススピードにおいては、像露光により発
生して膜中にトラップされるキャリアが残存ししやすく
なり感度が低下したり、光メモリーが発生しやすくなる
場合がある。光メモリーは前露光を過剰に与えることに
よって減少できるが、その際には帯電能の低下が著しく
なってしまい、帯電能とゴーストとが相容れない状況に
なってしまう場合がある。
【0017】したがって、複写機のみならずプリンター
としても使用することを考えた場合、露光光源としては
約500nmから約700nmまでの広い波長に対応
し、充分な帯電能、感度を確保しつつ、光メモリー、温
度特性を減少しなければならない。そのためには、広い
波長領域の光に対して充分に光吸収をして電荷を生成す
るとともに膜中にトラップされる電荷を減らせるように
バランスの取れた層設計をすることが必要である。
【0018】すなわち、電子写真用光受容部材を設計す
る際に、上記したような課題が解決されるように電子写
真用光受容部材の層構成、各層の化学的組成等総合的な
観点からの改良を図るとともに、a−Si材料そのもの
の一段の特性改良を図ることが必要とされている。
【0019】本発明は、上述した従来のa−Siで構成
された光受容層を有する電子写真用光受容部材における
諸問題を解決することを目的とするものである。
【0020】すなわち、本発明の主たる目的は、高速な
プロセススピードにおいて露光光源の波長が短波長から
長波長にわたって充分な帯電能を確保するとともに感度
を向上し、光メモリーの低減及び温度特性の低減を高次
元で両立して画像品質を飛躍的に向上させた、シリコン
原子を母体とした非単結晶材料で構成された光受容層を
有する電子写真用光受容部材、及びこれを用いた電子写
真装置を提供することにある。
【0021】さらに本発明の目的は、電気的、光学的、
光導電的特性が使用環境にほとんど依存することなく実
質的に常時安定しており、耐光疲労に優れ、繰り返し使
用に際しては劣化現象を起こさず耐久性、耐湿性に優
れ、残留電位がほとんど観測されず、さらに画像品質の
良好な、シリコン原子を母体とした非単結晶材料で構成
された光受容層を有する電子写真用光受容部材、及びこ
れを用いた電子写真装置を提供することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは、光導電層のキャリアの挙動に着目
し、前露光波長と像露光波長の関係、a−Siの実質的
に光を吸収して電荷を生成する層領域の構成と帯電能、
感度、光メモリーや温度特性との関係について鋭意検討
した。その結果、前露光波長よりも像露光波長の方を長
くして、水素原子及び/又はハロゲン原子含有量、光学
的バンドギャップを制御した異なる層を露光光源の吸収
割合に応じて積層することにより上記目的を達成できる
という知見を得た。
【0023】より具体的には、本発明者らは、シリコン
原子を母体とし、水素原子及び/又はハロゲン原子を含
有する非単結晶材料で構成された光導電層を有する電子
写真用光受容部材において、前露光波長よりも像露光波
長の方を長くし、実質的に光を吸収して電荷を生成する
層領域の層構造を特定化するように設計して作製した光
受容部材は、実用上著しく優れた特性を示すばかりでな
く、従来の電子写真用光受容部材と比べてみてもあらゆ
る点において凌駕していることを見出した。
【0024】すなわち本発明は、導電性支持体上に、シ
リコン原子を母体とし水素原子及び/又はハロゲン原子
を含有する非単結晶材料で構成される光導電層を有する
光受容層を少なくとも有する電子写真用光受容部材にお
いて、該光導電層は該導電性支持体側から表面側に向か
って、実質的に電荷を輸送する第一の層領域と実質的に
光を吸収して電荷を生成する第二の層領域を順次積層し
てなるものであり、第二の層領域は、該導電性支持体側
から表面側に向かって第二Aの層領域と第二Bの層領域
からなり、光学的バンドギャップは第二Aの層領域より
も第二Bの層領域の方が広く、第二Bの層領域は前露光
を所望の割合で吸収する層領域であり、第二の層領域は
前露光の波長よりも長い波長の像露光を所望の割合で吸
収する層領域領域であることを特徴とする電子写真用光
受容部材である。
【0025】さらに本発明は、光受容部材として上記電
子写真用光受容部材を用い、500nm〜700nmの
範囲内の波長光により前露光及び像露光を行なう前露光
手段及び像露光手段を備え、かつ前露光よりも像露光の
方が波長が長いことを特徴とする電子写真装置である。
【0026】以下、本発明が完成された経緯と、本発明
の作用等について説明する。
【0027】本発明者らは、露光光源の関係と実質的に
光を吸収して電荷を生成する層領域の層構造、光学的バ
ンドギャップ(以下、「Eg」と略記する)と電子写真
感光体特性との相関を種々の条件にわたって調べた結
果、前露光波長と像露光波長の関係、層領域のEg、水
素原子及び/又はハロゲン原子含有量、露光光源の吸収
領域とa−Si感光体の帯電能、感度、光メモリーや温
度特性とが密接な関係にあることを見出した。そしてさ
らに、露光光源の吸収領域について詳細に調べた結果、
例えば、前露光と像露光を一定量吸収する領域の膜厚比
を特定することなどにより、良好な電子写真感光体特性
を発揮することを見出した。
【0028】すなわち、露光光源として前露光波長より
も像露光波長の方が長い場合において、実質的に光を吸
収して電荷を生成する層領域を二層化し、両層の光学的
バンドギャップの大小を規定することにより、また、よ
り好ましくは各層の光学的バンドギャップ、水素原子及
び/又はハロゲン原子含有量を規定し、前露光と像露光
入射部が一定量吸収する領域の膜厚比を特定化すること
により、光メモリーを実質的に無くすことができ、帯電
能、感度、温度特性が向上できるという事が、本発明者
らの実験により明らかになった。
【0029】光メモリーは、前露光及び像露光によって
生じた光キャリアが残留することによって生じると考え
られる。すなわち、ある複写行程において生じた光キャ
リアのうち残留したキャリアが、次回の帯電時あるいは
それ以降に表面電荷による電界によって掃き出され、像
露光の照射された部分とその他の部分とで電位差が生
じ、その結果画像上に濃淡が生じる。この際、像露光の
照射された部分で残留するキャリアとしては、像露光の
照射されていない部分にも存在する前露光キャリアに加
えて像露光キャリアがある。そして、残留する前露光キ
ャリアと像露光キャリアの兼ね合いで画像の濃淡が決ま
るが、いずれのキャリアも極力残留しないことが光メモ
リーの向上には有効であると考えられる。したがって、
光キャリアが光導電層内に極力残留することなく、1回
の複写行程で走行するように、前露光キャリア及び像露
光キャリアの走行性を改善しなければならない。さら
に、感度に関しても同様に、像露光により発生して膜中
にトラップされるキャリアが残存しやすくなると感度が
低下する。よって、光キャリアが光導電層内に極力残留
することがなく、1回の複写行程で走行するように光キ
ャリアの走行性を改善しなければならない。
【0030】また、ドラムヒーター等で感光体を加熱し
たときに帯電能が低下する原因として、熱励起されたキ
ャリアが帯電時の電界に引かれて、表面電荷を打ち消し
てしまうことが挙げられる。このとき、帯電器を通過す
る間に表面に到達したキャリアについては帯電能の低下
にはほとんど影響が無いが、帯電器を通過した後に膜中
にトラップされていたキャリアは表面へ到達して表面電
荷を打ち消すために温度特性として観測される。また、
帯電器を通過した後に熱励起されたキャリアも、表面電
荷を打ち消し帯電能の低下を引き起こす。したがって、
熱励起キャリアの生成を抑えると共に、膜中にトラップ
されていたキャリアが減少するようにキャリアの走行性
を向上させてバランスをとることが、温度特性、帯電能
の向上のために必要である。
【0031】そして近年、電子写真装置の高速度化や小
型化に伴い、帯電装置の小型化、プロセススピードの高
速度化が進行し、帯電器内における感光体の通過時間が
短くなっている。さらに高速なプロセススピードにおい
ては、前露光により発生して膜中にトラップされるキャ
リアが残存しやすくなり、高帯電能を得ることがますま
す難しくなってきており、帯電能の向上が切望されてい
る。
【0032】また従来、前露光については、像露光より
も長い波長が用いられることが多かった。これは、次の
ような理由によると考えられる。すなわち、像露光で発
生したキャリアのほとんどは膜中を走行して瞬時に消滅
するが、膜中にトラップされるものがある。それを打ち
消すには、残留電位を消去するために使用する前露光を
有効利用する。前露光は像露光に比べて露光量が大きい
ため、たくさんのキャリアを生成しトラップされた電荷
を吐き出させることができる。このとき、像露光でキャ
リアが生成する領域よりも広い領域でキャリアを発生さ
せた方が、よりトラップされたキャリアを消滅し易くな
る。
【0033】一方、露光波長とa−Siの吸収係数との
関係から、前露光を短波長化していけば光の吸収領域を
薄くでき、電子(正帯電の場合)走行距離が短くなると
ともにキャリアが再結合しやすくなる。その結果、膜中
にトラップされ表面電荷を打ち消して帯電能の低下を引
き起こす電子が減少し、帯電能は向上することができ
る。
【0034】しかし、従来の前露光波長よりも像露光波
長が短い関係では、高速なプロセススピードにも充分対
応できるように帯電能を向上させようと前露光を短波長
化していくと、像露光の短波長化により感度が低下して
しまう場合が生じる。すなわち、像露光の短波長化では
前述したように光の吸収領域を薄くでき、電子(正帯電
の場合)の走行距離が短くなると共にキャリアが再結合
し易くなる。そして、キャリアの再結合による寄与の方
が大きいため、感度は低下してしまうと考えられる。
【0035】そこで、前露光の短波長化で帯電能を向上
させるが、感度の低下を考えると像露光波長は前露光ほ
ど短波長化できないので、従来の前露光波長よりも像露
光波長が短い関係ではなく、前露光波長よりも像露光波
長が長い場合に関しての検討が必要となる。
【0036】しかし、単に前露光を短波長化していき像
露光よりも短くするだけでは帯電能は向上できるが、前
述のように像露光よりも前露光の波長が長い方が像露光
で生成しトラップされたキャリアを消滅し易いので、像
露光も関与する感度、光メモリーに関しては向上は得ら
れない。
【0037】そこで本発明者らは、前露光波長よりも像
露光波長が長い場合において帯電能を向上し、かつ像露
光も関与する感度、光メモリーの向上をも可能にする方
法に関して鋭意検討した。その結果、例えば、前露光及
び像露光を特定の範囲内の割合で吸収する領域を設けて
キャリアの走行性のバランスをとることで、帯電能を向
上しつつ像露光も関与する感度、光メモリーの向上も可
能になることが分かった。
【0038】光導電層として水素原子及び/又はハロゲ
ン原子含有量を少なくしてEgを狭くすると、熱励起キ
ャリアの生成はEgを拡大したものより比較的多くな
る。しかし、長波長光の吸収が大きくなり光入射部を小
さくできるために、電子(正帯電の場合)の走行距離が
減り膜中にトラップされる割合が減り、電子の走行性が
改善される。
【0039】一方、水素原子及び/又はハロゲン原子含
有量を多くしてEgを拡大すると、長波長光の吸収はE
gを狭くしたものよりも小さいので、光入射部はEgを
狭くしたものより大きくなる。しかし、短波長光の吸収
に関しては光入射部を充分小さくできると共に、熱励起
キャリアの生成が抑えられ、表面側からの電荷の注入阻
止性能も向上する。
【0040】したがって、光導電層を導電性支持体側か
ら表面側に向けて実質的に生成したキャリアを輸送する
第一の層領域と実質的に光を吸収してキャリアを生成す
る第二の層領域とに分割し、第二の層領域を導電性支持
体側から表面側に向けてEgの小さい第二Aの層領域と
Egの大きい第二Bの層領域の二重構造とすることによ
って広い波長領域にわたって充分な光吸収と表面側から
の電荷の注入阻止性能が得られ、帯電能、感度の向上、
光メモリーの低減が観られる。そして、Egが大きい層
領域を表面側に設けることにより、熱励起キャリアの生
成が抑えられ、帯電能を向上させつつ温度特性を低減さ
せることができる。
【0041】さらに、前露光を特定の範囲内の割合で吸
収する領域を第二Bの層領域、像露光を特定の範囲内の
割合で吸収する領域を第二の層領域にし、かつ、第二A
の層領域に対する第二Bの層領域の膜厚比を一定の範囲
内に設定しトータルバランスをとることで、光キャリア
の走行性が改善され帯電能及び感度の向上、光メモリー
の低減が観られる。特に感度に関しては、第二Aの層領
域に対する第二Bの層領域の膜厚比を一定の範囲内に設
定しトータルバランスをとって光キャリアの走行性を改
善することで、連続使用した際にも感度の振れ幅(感度
を複数回測定したときの平均値から最も差が大きい値と
の差の絶対値)が減少し、より精度の高い電子写真特性
が得られるという効果を発現することが、本発明者らの
実験により明らかになった。
【0042】つまり、本発明は上記構成によって、光メ
モリーの低減、帯電能及び感度の向上、感度の振れ幅及
び温度特性の減少とを高い次元で両立させ、先に述べた
従来技術の諸問題の全てを解決することができ、極めて
優れた電気的、光学的、光導電的特性、画像品質、耐久
性及び使用環境性を示す電子写真用光受容部材を提供す
ることができる。
【0043】
【発明の実施の形態】以下、図面に従って、本発明の電
子写真用光受容部材の好適な実施形態について説明す
る。
【0044】図1は、本発明の光受容部材の層構成を説
明するための模式的構成図である。図1(a)に示す光
受容部材100は、光受容部材用の支持体101の上
に、光受容層102が設けられている。光受容層102
はa−Si:H,Xからなり、光導電性を有する光導電
層103で構成され、光導電層103は支持体101側
から順に第一の層領域111と第二の層領域112とか
らなり、第二の層領域112は第二Aの層領域113と
第二Bの層領域114とからなっている。
【0045】図1(b)に示す光受容部材100は、光
受容部材用の支持体101の上に、光受容層102が設
けられている。光受容層102はa−Si:H,Xから
なり光導電性を有する光導電層103と、アモルファス
シリコン系表面層104とから構成されている。また、
光導電層103は支持体101側から順に第一の層領域
111と第二の層領域112とからなり、第二層領域1
12は第二Aの層領域113と第二Bの層領域114と
からなっている。
【0046】図1(c)に示す光受容部材100は、光
受容部材用の支持体101の上に、光受容層102が設
けられている。光受容層102は支持体101側から順
にアモルファスシリコン系電荷注入阻止層105と、a
−Si:H,Xからなり光導電性を有する光導電層10
3と、アモルファスシリコン系表面層104とから構成
されている。また、光導電層103は電荷注入阻止層1
05側から順に第一の層領域111と第二の層領域11
2とからなり、第二の層領域112は第二Aの層領域1
13と第二Bの層領域114とからなっている。
【0047】<支持体>本発明において使用される導電
性支持体としては、Al、Cr、Mo、Au、In、N
b、Te、V、Ti、Pt、Pd、Fe等の金属、およ
びこれらの合金、例えばステンレス等が挙げられる。ま
た、電気絶縁性材料としてポリエステル、ポリエチレ
ン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプ
ロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド
等の合成樹脂のフィルムまたはシート、ガラス、セラミ
ック等を用い、これらの電気絶縁性支持体の少なくとも
光受容層を形成する側の表面を導電処理して、導電性支
持体として用いることができる。
【0048】本発明において使用される支持体101の
形状は平滑表面あるいは微少な凹凸表面を有する円筒状
又は無端ベルト状であることができ、その厚さは所望通
りの電子写真用光受容部材100を形成し得るように適
宜決定する。電子写真用光受容部材100としての可撓
性が要求される場合には、支持体101としての機能が
充分発揮できる範囲内で可能な限り薄くすることができ
る。しかしながら、支持体101は製造上及び取り扱い
上、機械的強度等の点から通常は10μm以上とされ
る。
【0049】<光導電層>本発明において、その目的を
効果的に達成するために支持体101上に形成され、光
受容層102の少なくとも一部を構成する光導電層10
3は、例えば真空堆積膜形成方法によって、所望特性が
得られるように適宜成膜パラメーターの数値条件が設定
され、また、使用される原料ガス等が選択されて作製さ
れる。具体的には、例えばグロー放電法(低周波CVD
法、高周波CVD法又はマイクロ波CVD法等の交流放
電CVD法、あるいは直流放電CVD法等)、スパッタ
リング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、光C
VD法、熱CVD法等の数々の薄膜堆積法によって形成
することができる。
【0050】これらの薄膜堆積法は、製造条件、設備資
本投資下の負荷程度、製造規模、作成される電子写真用
光受容部材に所望される特性等の要因によって適宜選択
されて採用されるが、所望の特性を有する電子写真用光
受容部材を製造するに当たっての条件の制御が比較的容
易であることから、高周波グロー放電法が好適である。
【0051】グロー放電法によって光導電層103を形
成するには、基本的にはシリコン原子(Si)を供給し
得るSi供給用の原料ガスと、水素原子(H)を供給し
得るH供給用の原料ガス又は/及びハロゲン原子(X)
を供給し得るX供給用の原料ガスを、内部が減圧にし得
る反応容器内に所望のガス状態で導入して、該反応容器
内にグロー放電を生起させ、あらかじめ所定の位置に設
置されてある所定の支持体101上にa−Si:H,X
からなる層を形成すればよい。
【0052】また、本発明において光導電層103中に
は水素原子又は/及びハロゲン原子が含有されることが
必要であるが、これは層中のシリコン原子の未結合手を
補償するために含有され、層品質の向上、特に光導電性
及び電荷保持特性を向上させるために必須不可欠である
からである。水素原子又はハロゲン原子の含有量、又は
水素原子とハロゲン原子の和の量は、シリコン原子と水
素原子又は/及びハロゲン原子の和に対して好ましくは
10〜45原子%、より好ましくは10〜40原子%と
されるのが望ましい。
【0053】本発明において使用されるSi供給用ガス
となり得る物質としては、SiH4、Si26、Si3
8、Si410等のガス状態の、又はガス化し得る水素化
珪素(シラン類)が有効に使用されるものとして挙げら
れ、さらに層作成時の取り扱い易さ、Si供給効率の良
さ等の点でSiH4、Si26が好ましいものとして挙
げられる。
【0054】そして、形成される光導電層103中に水
素原子を構造的に導入し、水素原子の導入割合の制御を
一層容易になるように図り、本発明の目的を達成する膜
特性を得るために、これらのガスにさらにH2及び/又
はHeあるいは水素原子を含む珪素化合物のガスを所望
量混合した雰囲気で層形成することが必要である。ま
た、各ガスは単独種のみでなく所定の混合比で複数種混
合しても差し支えないものである。
【0055】また本発明において使用されるハロゲン原
子供給用の原料ガスとして有効なのは、例えばハロゲン
ガス、ハロゲン化物、ハロゲンを含むハロゲン間化合
物、ハロゲンで置換されたシラン誘導体等のガス状の又
はガス化し得るハロゲン化合物が好ましく挙げられる。
また、さらにはシリコン原子とハロゲン原子とを構成要
素とするガス状の又はガス化し得る、ハロゲン原子を含
む水素化珪素化合物も有効なものとして挙げることがで
きる。本発明において好適に使用し得るハロゲン化合物
としては、具体的には弗素ガス(F2)、BrF、Cl
F、ClF3、BrF3、BrF5、IF3、IF7等のハ
ロゲン間化合物を挙げることができる。ハロゲン原子を
含む珪素化合物、いわゆるハロゲン原子で置換されたシ
ラン誘導体としては、具体的には例えばSiF4、Si2
6等の弗化珪素が好ましいものとして挙げることがで
きる。
【0056】光導電層103中に含有される水素原子又
は/及びハロゲン原子の量を制御するには、例えば支持
体101の温度、水素原子又は/及びハロゲン原子を含
有させるために使用される原料物質の反応容器内へ導入
する量、放電電力等を制御すればよい。
【0057】本発明においては、光導電層103には必
要に応じて伝導性を制御する原子を含有させることが好
ましい。伝導性を制御する原子は、光導電層103中に
万遍なく均一に分布した状態で含有されてもよいし、あ
るいは層厚方向に不均一な分布状態で含有している部分
があってもよい。
【0058】前記伝導性を制御する原子としては、半導
体分野における、いわゆる不純物を挙げることができ、
p型伝導特性を与える周期律表第13族に属する原子(以
後「第13族原子」と略記する)又はn型伝導特性を与え
る周期律表第15族に属する原子(以後「第15族原子」と
略記する)を用いることができる。
【0059】第13族原子として具体的には、硼素
(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、イ
ンジウム(In)、タリウム(Tl)等があり、特に
B、Al、Gaが好適である。第15族原子としては、具
体的には燐(P)、砒素(As)、アンチモン(S
b)、ビスマス(Bi)等があり、特にP、Asが好適
である。
【0060】光導電層103に含有される伝導性を制御
する原子の含有量としては、好ましくは1×10-2〜1
00原子ppm、より好ましくは5×10-2〜50原子
ppm、最適には1×10-1〜10原子ppmとされる
のが望ましい。さらに、第二の層領域に比べて第一の層
領域での伝導性を制御する原子の含有量を多くすること
が好ましく、第二の層領域の含有量に対する第一の層領
域の含有量比は3〜1000にすることが好ましい。
【0061】伝導性を制御する原子、第13族原子あるい
は第15族原子を構造的に導入するには、層形成の際に、
第13族原子導入用の原料物質あるいは第15族原子導入用
の原料物質をガス状態で反応容器中に、光導電層103
を形成するための他のガスとともに導入してやればよ
い。第13族原子導入用の原料物質あるいは第15族原子導
入用の原料物質となり得るものとしては、常温常圧でガ
ス状の又は、少なくとも層形成条件下で容易にガス化し
得るものが採用されるのが望ましい。
【0062】そのような第13族原子導入用の原料物質と
して具体的には、硼素原子導入用としては、B26、B
410、B59、B511、B610、B612、B614
等の水素化硼素、BF3、BCl3、BBr3等のハロゲ
ン化硼素等が挙げられる。この他、AlCl3、GaC
3、Ga(CH33、InCl3、TlCl3等も挙げ
ることができる。
【0063】第15族原子導入用の原料物質として有効に
使用されるのは、燐原子導入用としては、PH3、P2
4等の水素化燐、PH4I、PF3、PF5、PCl3、P
Cl5、PBr3、PBr5、PI3等のハロゲン化燐が挙
げられる。この他、AsH3、AsF3、AsCl3、A
sBr3、AsF5、SbH3、SbF3、SbF5、Sb
Cl3、SbCl5、BiH3、BiCl3、BiBr3
も第15族原子導入用の出発物質の有効なものとして挙げ
ることができる。
【0064】また、これらの伝導性を制御する原子導入
用の原料物質を必要に応じてH2及び/又はHeにより
希釈して使用してもよい。
【0065】さらに本発明においては、光導電層103
に炭素原子及び/又は酸素原子及び/又は窒素原子を含
有させることも有効である。炭素原子及び/又は酸素原
子/又は窒素原子の含有量はシリコン原子、炭素原子、
酸素原子及び窒素原子の和に対して好ましくは1×10
-5〜10原子%、より好ましくは1×10-4〜8原子
%、最適には1×10-3〜5原子%が望ましい。炭素原
子及び/又は酸素原子及び/又は窒素原子は、光導電層
中に万遍なく均一に含有されてもよいし、光導電層の層
厚方向に含有量が変化するような不均一な分布をもたせ
た部分があってもよい。
【0066】本発明において、光導電層103の層厚は
所望の電子写真特性が得られること及び経済的効果等の
点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは20
〜50μm、より好ましくは23〜45μm、さらに好
ましくは25〜40μmとされるのが望ましい。層厚が
20μmより薄くなると、帯電能や感度等の電子写真特
性が実用上不充分となる場合があり、50μmより厚く
なると、光導電層の作製時間が長くなって製造コストが
高くなることがある。
【0067】また、本発明においては第二Bの層領域1
14は前露光を60%〜90%吸収する層領域であるこ
とが好ましく、第二の層領域112は像露光を60%〜
90%吸収する層領域であることが好ましく、さらに第
二Aの層領域113の膜厚に対する第二Bの層領域11
4の膜厚比が0.3〜7であることが好ましい。上記範
囲外では、広い波長領域にわたって充分な光吸収が行わ
れずトータルバランスを失い、光キャリアの走行性が改
善されず本発明の効果が充分には得られない場合があ
る。
【0068】本発明の目的を達成し、所望の膜特性を有
する光導電層103を形成するには、Si供給用のガス
と希釈ガスとの混合比、反応容器内のガス圧、放電電力
ならびに支持体温度を適宜設定することが必要である。
【0069】希釈ガスとして使用するH2及び/又はH
eの流量は、層設計にしたがって適宜最適範囲が選択さ
れるが、Si供給用ガスに対しH2及び/又はHeを、
通常の場合3〜30倍、好ましくは4〜25倍、最適に
は5〜20倍の範囲に制御することが望ましい。また、
その範囲の値で一定になるように制御することが好まし
い。
【0070】反応容器内のガス圧も、同様に層設計にし
たがって適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合1×
10-2〜2×103Pa、好ましくは5×10-2〜5×
102Pa、最適には1×10-1〜2×102Paとする
のが好ましい。
【0071】放電電力もまた同様に層設計にしたがって
適宜最適範囲が選択されるが、Si供給用のガスの流量
に対する放電電力の比を0.3〜10、好ましくは0.5
〜9、さらに好ましくは1〜6の範囲に設定することが
望ましい。
【0072】さらに、支持体101の温度は、層設計に
したがって適宜最適範囲が選択されるが、好ましくは2
00〜350℃、より好ましくは230〜330℃、さ
らに好ましくは250〜310℃とするのが望ましい。
【0073】本発明においては、光導電層を形成するた
めの支持体温度、ガス圧の望ましい数値範囲として前記
した範囲が挙げられるが、条件は通常は独立的に別々に
決められるものではなく、所望の特性を有する光受容部
材を形成すべく相互的かつ有機的関連性に基づいて最適
値を決めるのが望ましい。
【0074】<表面層>本発明においては、上述のよう
にして支持体101上に形成された光導電層103の上
に、さらにアモルファスシリコン系の表面層104を形
成することが好ましい。この表面層104は自由表面1
06を有し、主に耐湿性、連続繰り返し使用特性、電気
的耐圧性、使用環境特性、耐久性において本発明の目的
を達成するために設けられる。
【0075】また、本発明においては、光受容層102
を構成する光導電層103と表面層104とを形成する
非晶質材料が各々がシリコン原子という共通の構成要素
を有しているので、積層界面において化学的な安定性の
確保が充分なされている。
【0076】表面層104は、アモルファスシリコン系
の材料であればいずれの材質でも可能であるが、例え
ば、水素原子(H)及び/又はハロゲン原子(X)を含
有し、さらに炭素原子を含有するアモルファスシリコン
(以下「a−SiC:H,X」と表記する)、水素原子
(H)及び/又はハロゲン原子(X)を含有し、さらに
酸素原子を含有するアモルファスシリコン、水素原子
(H)及び/又はハロゲン原子(X)を含有し、さらに
窒素原子を含有するアモルファスシリコン、水素原子
(H)及び/又はハロゲン原子(X)を含有し、さらに
炭素原子、酸素原子、窒素原子の少なくとも一つを含有
するアモルファスシリコン等の材料が好適に用いられ
る。
【0077】本発明において、その目的を効果的に達成
するために、表面層104は真空堆積膜形成方法によっ
て、所望特性が得られるように適宜成膜パラメーターの
数値条件が設定されて作成される。具体的には、例えば
グロー放電法(低周波CVD法、高周波CVD法又はマ
イクロ波CVD法等の交流放電のCVD法、あるいは直
流放電CVD法等)、スパッタリング法、真空蒸着法、
イオンプレーティング法、光CVD法、熱CVD法等の
数々の薄膜堆積法によって形成することができる。これ
らの薄膜堆積法は、製造条件、設備資本投資下の負荷程
度、製造規模、作成される電子写真用光受容部材に所望
される特性等の要因によって適宜選択されて採用される
が、光受容部材の生産性から光導電層と同等の堆積法に
よることが好ましい。
【0078】例えば、グロー放電法にによってa−Si
C:H,Xよりなる表面層104を形成するには、基本
的にはシリコン原子(Si)を供給し得るSi供給用の
原料ガスと、炭素原子(C)を供給し得るC供給用の原
料ガスと、水素原子(H)を供給し得るH供給用の原料
ガス又は/及びハロゲン原子(X)を供給し得るX供給
用の原料ガスを、内部を減圧にし得る反応容器内に所望
のガス状態で導入して、該反応容器内にグロー放電を生
起させ、あらかじめ所定の位置に設置された光導電層1
03を形成した支持体101上に、a−SiC:H,X
からなる層を形成すればよい。
【0079】本発明において用いる表面層の材質として
はシリコンを含有するアモルファス材料ならばいずれで
もよいが、炭素、窒素、酸素より選ばれた元素を少なく
とも一つを含むシリコン原子との化合物が好ましく、特
にa−SiCを主成分としたものが好ましい。特に、表
面層をa−SiCを主成分として構成する場合の炭素量
は、シリコン原子と炭素原子の和に対して30〜90%
の範囲が好ましい。
【0080】また本発明においては、表面層104中に
水素原子又は/及びハロゲン原子が含有されることが必
要であるが、これはシリコン原子等の構成原子の未結合
手を補償し、層品質の向上、特に光導電性特性及び電荷
保持特性を向上させるために必須不可欠である。水素含
有量は、構成原子の総量に対して好ましくは30〜70
原子%、より好ましくは35〜65原子%、さらに好ま
しくは40〜60原子%とするのが望ましい。また、弗
素原子の含有量としては、通常の場合は0.01〜15
原子%、好適には0.1〜10原子%、最適には0.6〜
4原子%とされるのが望ましい。
【0081】これらの水素及び/又は弗素含有量の範囲
内で形成される光受容部材は、実際面において従来にな
い格段に優れたものとして充分適用させ得るものであ
る。すなわち、表面層内に存在する欠陥(主にシリコン
原子や炭素原子のダングリングボンド)は電子写真用光
受容部材としての特性に悪影響を及ぼすことが知られて
いる。例えば自由表面から電荷の注入による帯電特性の
劣化、使用環境、例えば高い湿度の下で表面構造が変化
することによる帯電特性の変動、さらにコロナ帯電時や
光照射時に光導電層により表面層に電荷が注入され、前
記表面層内の欠陥に電荷がトラップされることにより繰
り返し使用時の残像現象の発生等がこの悪影響として挙
げられる。
【0082】しかしながら、表面層内の水素含有量を3
0原子%以上に制御することで表面層内の欠陥が大幅に
減少し、その結果、従来に比べて電気的特性面及び高速
連続使用性において飛躍的な向上を図ることができる。
【0083】一方、前記表面層中の水素含有量が71原
子%以上になると表面層の硬度が低下するために、繰り
返し使用に耐えられなくなる場合がある。したがって、
表面層中の水素含有量を前記の範囲内に制御すること
が、格段に優れた所望の電子写真特性を得る上で非常に
重要な因子の1つである。表面層中の水素含有量は、原
料ガスの流量(流量比)、支持体温度、放電パワー、ガ
ス圧等によって制御し得る。
【0084】また、表面層中の弗素含有量を0.01原
子%以上の範囲に制御することで表面層内のシリコン原
子と炭素原子の結合の発生をより効果的に達成すること
が可能となる。さらに、表面層中の弗素原子の働きとし
て、コロナ等のダメージによるシリコン原子と炭素原子
の結合の切断を効果的に防止することができる。
【0085】一方、表面層中の弗素含有量が15原子%
を超えると表面層内のシリコン原子と炭素原子の結合の
発生の効果及びコロナ等のダメージによるシリコン原子
と炭素原子の結合の切断を防止する効果がほとんど認め
られなくなる。さらに、過剰の弗素原子が表面層中のキ
ャリアの走行性を阻害するため、残留電位や画像メモリ
ーが顕著に認められてくる。したがって、表面層中の弗
素含有量を前記範囲内に制御することが所望の電子写真
特性を得る上で重要な要因の一つである。表面層中の弗
素含有量は、水素含有量と同様に原料ガスの流量
(比)、支持体温度、放電パワー、ガス圧等によって制
御し得る。
【0086】本発明の表面層の形成において使用される
シリコン(Si)供給用ガスとなり得る物質としては、
SiH4、Si26、Si38、Si410等のガス状態
の、又はガス化し得る水素化珪素(シラン類)が有効に
使用されるものとして挙げられ、さらに層作成時の取り
扱い易さ、Si供給効率のよさ等の点でSiH4、Si2
6が好ましいものとして挙げられる。また、これらの
Si供給用の原料ガスを必要に応じてH2、He、A
r、Ne等のガスにより希釈して使用してもよい。
【0087】炭素供給用ガスとなり得る物質としては、
CH4、C22、C26、C38、C410等のガス状態
の、又はガス化し得る炭化水素が有効に使用されるもの
として挙げられ、さらに層作成時の取り扱い易さ、Si
供給効率のよさ等の点でCH4、C22、C26が好ま
しいものとして挙げられる。また、これらのC供給用の
原料ガスを必要に応じてH2、He、Ar、Ne等のガ
スにより希釈して使用してもよい。
【0088】窒素又は酸素供給用のガスとなり得る物質
としては、NH3、NO、N2O、NO2、O2、CO、C
2、N2等のガス状態の、又はガス化し得る化合物が有
効に使用されるものとして挙げられる。また、これらの
窒素、酸素供給用の原料ガスを必要に応じてH2、H
e、Ar、Ne等のガスにより希釈して使用してもよ
い。
【0089】また、形成される表面層104中に導入さ
れる水素原子の導入割合の制御を一層容易になるように
図るために、これらのガスにさらに水素ガス又は水素原
子を含む珪素化合物のガスも所望量混合して層形成する
ことが好ましい。また、各ガスは単独種のみでなく所定
の混合比で複数種混合しても差し支えないものである。
【0090】ハロゲン原子供給用の原料ガスとして有効
なのは、例えばハロゲンガス、ハロゲン化物、ハロゲン
を含むハロゲン間化合物、ハロゲンで置換されたシラン
誘導体等のガス状の又はガス化し得るハロゲン化合物が
好ましく挙げられる。また、さらにはシリコン原子とハ
ロゲン原子とを構成要素とするガス状の又はガス化し得
る、ハロゲン原子を含む水素化珪素化合物も有効なもの
として挙げることができる。
【0091】本発明において好適に使用し得るハロゲン
化合物としては、具体的には弗素ガス(F2)、Br
F、ClF、ClF3、BrF3、BrF5、IF3、IF
7等のハロゲン間化合物を挙げることができる。ハロゲ
ン原子を含む珪素化合物、いわゆるハロゲン原子で置換
されたシラン誘導体としては、具体的には例えばSiF
4、Si26等の弗化珪素が好ましいものとして挙げる
ことができる。
【0092】表面層104中に含有される水素原子又は
/及びハロゲン原子の量を制御するには、例えば支持体
101の温度、水素原子又は/及びハロゲン原子を含有
させるために使用される原料物質の反応容器内へ導入す
る量、放電電力等を制御すればよい。
【0093】炭素原子及び/又は酸素原子及び/又は窒
素原子は、表面層中に万遍なく均一に含有されてもよい
し、表面層中の層厚方向に含有量が変化するような不均
一な分布をもたせた部分があってもよい。
【0094】さらに本発明においては、表面層104に
は必要に応じて伝導性を制御する原子を含有させること
が好ましい。伝導性を制御する原子は、表面層104中
に万遍なく均一に分布した状態で含有されてもよし、あ
るいは層厚方向には不均一な分布状態で含有している部
分があってもよい。
【0095】前記の伝導性を制御する原子としては、半
導体分野における、いわゆる不純物を挙げることがで
き、p型伝導特性を与える周期律表第13族に属する原子
(以後「第13族原子」と略記する)又はn型伝導特性を
与える周期律表第15族に属する原子(以後「第15族原
子」と略記する)を用いることができる。
【0096】第13族原子としては、具体的には、硼素
(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、イ
ンジウム(In)、タリウム(Tl)等があり、特に
B、Al、Gaが好適である。第15族原子としては、具
体的には燐(P)、砒素(As)、アンチモン(S
b)、ビスマス(Bi)等があり、特にP、Asが好適
である。
【0097】表面層104に含有される伝導性を制御す
る原子の含有量としては、好ましくは1×10-3〜1×
103原子ppm、より好ましくは1×10-2〜5×1
2原子ppm、最適には1×10-1〜1×102原子p
pmとされるのが望ましい。
【0098】伝導性を制御する原子、例えば、第13族原
子あるいは第15族原子を構造的に導入するには、層形成
の際に、第13族原子導入用の原料物質あるいは第15族原
子導入用の原料物質をガス状態で反応容器中に、表面層
104を形成するための他のガスとともに導入してやれ
ばよい。第13族原子導入用の原料物質あるいは第15族原
子導入用の原料物質となり得るものとしては、常温常圧
でガス状の、又は、少なくとも層形成条件下で容易にガ
ス化し得るものが採用されるのが望ましい。そのような
第13族原子導入用の原料物質として、具体的には、硼素
原子導入用としては、B26、B410、B59、B5
11、B610、B612、B614等の水素化硼素、B
3、BCl3、BBr3等のハロゲン化硼素等が挙げら
れる。この他、AlCl3、GaCl3、Ga(C
33、InCl3、TlCl3等も挙げることができ
る。
【0099】第15族原子導入用の原料物質として有効に
使用されるのは、燐原子導入用としては、PH3、P2
4等の水素化燐、PH4I、PF3、PF5、PCl3、P
Cl5、PBr3、PBr5、PI3等のハロゲン化燐が挙
げられる。この他、AsH3、AsF3、AsCl3、A
sBr3、AsF5、SbH3、SbF3、SbF5、Sb
Cl3、SbCl5、BiH3、BiCl3、BiBr3
も第15族原子導入用の出発物質の有効なものとして挙げ
ることができる。
【0100】また、これらの伝導性を制御する原子導入
用の原料物質を必要に応じてH2、He、Ar、Ne等
のガスにより希釈して使用してもよい。
【0101】本発明における表面層104の層厚として
は、好ましくは0.01〜3μm、より好ましくは0.0
5〜2μm、さらに好ましくは0.1〜1μmとされる
のが望ましいものである。層厚が0.01μmよりも薄
いと光受容部材を使用中に摩耗等の理由により表面層が
失われてしまい易く、3μmを越えると残留電位の増加
等の電子写真特性の低下がみられる場合がある。
【0102】本発明による表面層104は、その要求さ
れる特性が所望通りに与えられるように注意深く形成さ
れる。すなわち、SiとC、N及びOからなる群から選
択された少なくとも一つの元素、H及び/又ははXを構
成要素とする物質は、その形成条件によって構造的には
多結晶や微結晶のような結晶性からアモルファスまでの
形態(総称して非単結晶)をとり、電気物性的には導電
性から半導体性、絶縁性までの間の性質を、また、光導
電的性質から非光導電的性質までの間の性質を各々示す
ので、本発明においては、目的に応じた所望の特性を有
する化合物が形成されるように、所望にしたがってその
形成条件の選択が厳密になされる。
【0103】例えば、表面層104を耐圧性の向上を主
な目的として設けるには、使用環境において電気絶縁性
的挙動の顕著な非単結晶材料として作成される。また、
連続繰り返し使用特性や使用環境特性の向上を主たる目
的として表面層104が設けられる場合には、上記の電
気絶縁性の度合いはある程度緩和され、照射される光に
対してある程度の感度を有する非単結晶材料として形成
される。
【0104】本発明の目的を達成し得る特性を有する表
面層104を形成するには、支持体101の温度、反応
容器内のガス圧を所望にしたがって、適宜設定する必要
がある。
【0105】支持体101の温度(Ts)は、層設計に
したがって適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合、
好ましくは200〜350℃、より好ましくは230〜
330℃、最適には250〜310℃とするのが望まし
い。
【0106】反応容器内のガス圧も同様に層設計にした
がって適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合、好ま
しくは1×10-2〜1×103Pa、より好ましくは5
×10-2〜5×102Pa、最適には1×10-1〜2×
102Paとするのが好ましい。
【0107】本発明においては、表面層を形成するため
の支持体温度、ガス圧の望ましい数値範囲として前記し
た範囲が挙げられるが、条件は通常は独立的に別々に決
められるものではなく、所望の特性を有する光受容部材
を形成すべく相互的かつ有機的関連性に基づいて最適値
を決めるのが望ましい。
【0108】さらに本発明においては、光導電層と表面
層の間に、炭素原子、酸素原子、窒素原子の含有量を表
面層より減らしたブロッキング層(下部表面層)を設け
ることも帯電能等の特性をさらに向上させるためには有
効である。
【0109】また表面層104と光導電層103との間
に炭素原子及び/又は酸素原子及び/又は窒素原子の含
有量が光導電層103に向かって減少するように変化す
る領域を設けてもよい。これにより表面層と光導電層の
密着性を向上させ、界面での光の反射による干渉の影響
をより少なくすることができる。
【0110】<電荷注入阻止層>本発明の電子写真用光
受容部材においては、導電性支持体と光導電層との間
に、導電性支持体側から電荷の注入を阻止する働きのあ
る電荷注入阻止層を設けるのが一層効果的である。すな
わち、電荷注入阻止層は光受容層が一定極性の帯電処理
をその自由表面に受けた際、支持体側より光導電層側に
電荷が注入されるのを阻止する機能を有し、逆の極性の
帯電処理を受けた際にはそのような機能は発揮されな
い、いわゆる極性依存性を有している。そのような機能
を付与するために、電荷注入阻止層には伝導性を制御す
る原子を光導電層に比べ比較的多く含有させる。
【0111】該層に含有される伝導性を制御する原子
は、該層中に万遍なく均一に分布されてもよし、あるい
は層厚方向には万遍なく含有されてはいるが、不均一に
分布する状態で含有している部分があってもよい。分布
濃度が不均一な場合には、支持体側に多く分布するよう
に含有させるのが好適である。
【0112】しかしながら、いずれの場合にも支持体の
表面と平行面内方向においては、均一な分布で万遍なく
含有されることが面内方向における特性の均一化を図る
点からも必要である。
【0113】電荷注入阻止層に含有される伝導性を制御
する原子としては、半導体分野における、いわゆる不純
物を挙げることができ、p型伝導特性を与える周期律表
第13族に属する原子(以後「第13族原子」と略記す
る)、又はn型伝導特性を与える周期律表第15族に属す
る原子(以後「第15族原子」と略記する)を用いること
ができる。
【0114】第13族原子としては、具体的には、B(ほ
う素)、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)、I
n(インジウム)、Ta(タリウム)等があり、特に
B、Al、Gaが好適である。第15族原子としては、P
(リン)、As(砒素)、Sb(アンチモン)、Bi
(ビスマス)等があり、特にP、Asが好適である。
【0115】本発明において電荷注入阻止層中に含有さ
れる伝導性を制御する原子の含有量としては、本発明の
目的が効果的に達成できるように所望にしたがって適宜
決定されるが、好ましくは10〜104原子ppm、よ
り好ましくは50〜5×103原子ppm、さらに好ま
しくは1×102〜3×103原子ppmとされるのが望
ましい。
【0116】さらに、電荷注入阻止層には、炭素原子、
窒素原子及び酸素原子の少なくとも一種を含有させるこ
とによって、該電荷注入阻止層に直接接触して設けられ
る他の層との間の密着性の向上をより一層図ることがで
きる。
【0117】該層に含有される炭素原子又は窒素原子又
は酸素原子は該層中に万遍なく均一に分布されてもよい
し、あるいは層厚方向には万遍なく含有されてはいる
が、不均一に分布する状態で含有している部分があって
もよい。しかしながら、いずれの場合にも支持体の表面
と平行面内方向においては、均一な分布が万遍なく含有
されることが面内方向における特性の均一化を図る点か
らも必要である。
【0118】本発明における電荷注入阻止層の全層領域
に含有される炭素原子及び/又は窒素原子及び/又は酸
素原子の含有量は、本発明の目的が効果的に達成される
ように適宜決定されるが、一種の場合はその量として、
二種以上の場合はその総和として、 好ましくは1×1
-3〜50原子%、より好ましくは5×10-3〜30原
子%、さらに好ましくは1×10-2〜10原子%とされ
るのが望ましい。
【0119】また、本発明における電荷注入阻止層に含
有される水素原子及び/又はハロゲン原子は層内に存在
する未結合手を補償し膜質の向上に効果を奏する。電荷
注入阻止層中の水素原子又はハロゲン原子あるいは水素
原子とハロゲン原子の和の含有量は、好適には1〜50
原子%、より好ましくは5〜40原子%、さらに好まし
くは10〜30原子%とするのが望ましい。
【0120】本発明において、電荷注入阻止層の層厚は
所望の電子写真特性が得られること、及び経済的効果等
の点から好ましくは、0.1〜5μm、より好ましくは
0.3〜4μm、さらに好ましくはは0.5〜3μmとさ
れるのが望ましい。層厚が0.1μmより薄くなると、
支持体からの電荷の注入阻止能が不充分になって充分な
帯電能が得られない場合があり、5μmより厚くしても
実質的な電子写真特性の向上よりも、作製時間の延長に
よる製造コスト増を招く。
【0121】本発明において電荷注入阻止層を形成する
には、前述の光導電層を形成する方法と同様の真空堆積
法が採用される。
【0122】本発明の目的を達成し得る特性を有する電
荷注入阻止層105を形成するには、光導電層103と
同様に、Si供給用のガスと希釈ガスとの混合比、反応
容器内のガス圧、放電電力ならびに支持体101の温度
を適宜設定することが必要である。
【0123】希釈ガスであるH2及び/又はHeの流量
は、層設計にしたがって適宜最適範囲が選択されるがS
i供給用ガスに対しH2及び/又はHeを、好ましくは
1〜20倍、より好ましくは3〜15倍、さらに好まし
くは5〜10倍の範囲に制御することが望ましい。
【0124】反応容器内のガス圧も同様に層設計にした
がって適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合1×1
-2〜2×103Pa、好ましくは5×10-2〜5×1
2Pa、最適には1×10-1〜2×102Paとするの
が望ましい。
【0125】放電電力もまた同様に層設計にしたがって
適宜最適範囲が選択されるが、Si供給用のガスの流量
に対する放電電力の比を、好ましくは1〜7、より好ま
しくは2〜6、さらに好ましくは3〜5の範囲に設定す
ることが望ましい。
【0126】さらに支持体101の温度は、層設計にし
たがって適宜最適範囲が選択されるが、好ましくは20
0〜350℃、より好ましくは230〜330℃、さら
に好ましくは250〜310℃とするのが望ましい。
【0127】本発明において、電荷注入阻止層を形成す
るための希釈ガスの混合比、ガス圧、放電電力、支持体
温度の望ましい数値範囲として前記した範囲が挙げられ
るが、これらの層作成ファクターは通常は独立的に別々
に決められるものではなく、所望の特性を有する表面層
を形成すべく相互的かつ有機的関連性に基づいて各層作
成ファクターの最適値を決めるのが望ましい。
【0128】この他に、本発明の電子写真用光受容部材
においては、光受容層102の前記支持体101側に、
少なくともアルミニウム原子、シリコン原子、水素原子
又は/及びハロゲン原子が層厚方向に不均一な分布状態
で含有する層領域を有することが望ましい。
【0129】また、本発明の電子写真用光受容部材にお
いては、支持体101と光導電層103あるいは電荷注
入阻止層105との間の密着性の一層の向上を図る目的
で、例えば、Si34、SiO2、SiO、あるいはシ
リコン原子を母体とし、水素原子及び/又はハロゲン原
子と、炭素原子及び/又は酸素原子及び/又は窒素原子
とを含む非晶質材料等で構成される密着層を設けてもよ
い。
【0130】次に、本発明の光受容層を形成するための
装置及び膜形成方法について詳述する。
【0131】図2は、電源周波数としてRF帯の高周波
プラズマCVD法(以後「RF−PCVD」と略記す
る)による光受容部材の製造装置の一例を示す模式的な
構成図である。図2に示す製造装置の構成は以下の通り
である。
【0132】この装置は大別すると、堆積装置(210
0)、原料ガスの供給装置(2200)、反応容器(2
111)内を減圧するための排気装置(図示せず)から
構成されている。堆積装置(2100)中の反応容器
(2111)内には円筒状支持体(2112)、支持体
加熱用ヒーター(2113)、原料ガス導入管(211
4)が設置され、さらに高周波マッチングボックス(2
115)が接続されている。
【0133】原料ガス供給装置(2200)は、SiH
4、GeH4、H2、CH4、B26、PH3等の原料ガス
のボンベ(2221〜2226)とバルブ(2231〜
2236、2241〜2246、2251〜2256)
及びマスフローコントローラー(2211〜2216)
から構成され、各原料ガスのボンベはバルブ(226
0)を介して反応容器(2111)内のガス導入管(2
114)に接続されている。
【0134】この装置を用いた堆積膜の形成は、例えば
以下のように行うことができる。まず、反応容器(21
11)内に円筒状支持体(2112)を設置し、不図示
の排気装置(例えば真空ポンプ)により反応容器(21
11)内を排気する。続いて、支持体加熱用ヒーター
(2113)により円筒状支持体(2112)の温度を
200℃乃至350℃の所定の温度に制御する。
【0135】堆積膜形成用の原料ガスを反応容器(21
11)に流入させるには、ガスボンベのバルブ(223
1〜2236)、反応容器のリークバルブ(2117)
が閉じられていることを確認し、また、流入バルブ(2
241〜2246)、流出バルブ(2251〜225
6)、補助バルブ(2260)が開かれていることを確
認して、まずメインバルブ(2118)を開いて反応容
器(2111)及びガス配管内(2116)を排気す
る。
【0136】次に、真空計(2119)の読みが約1×
10-2Paになった時点で補助バルブ(2260)、流
出バルブ(2251〜2256)を閉じる。
【0137】その後、ガスボンベ(2221〜222
6)より各ガスをバルブ(2231〜2236)を開い
て導入し、圧力調整器(2261〜2266)により各
ガス圧を0.2MPaに調整する。次に、流入バルブ
(2241〜2246)を徐々に開けて、各ガスをマス
フローコントローラー(2211〜2216)内に導入
する。
【0138】以上のようにして成膜の準備が完了した
後、以下の手順で、各層の形成を行う。
【0139】円筒状支持体(2112)が所定の温度に
なったところで流出バルブ(2251〜2256)のう
ちの必要なもの及び補助バルブ(2260)を徐々に開
き、ガスボンベ(2221〜2226)から所定のガス
をガス導入管(2114)を介して反応容器(211
1)内に導入する。次に、マスフローコントローラー
(2211〜2216)によって各原料ガスが所定の流
量になるように調整する。その際、反応容器(211
1)内の圧力が1.5×102Pa以下の所定の圧力にな
るように真空計(2119)を見ながらメインバルブ
(2118)の開口を調整する。内圧が安定したところ
で、周波数13.56MHzのRF電源(不図示)を所
望の電力に設定し、高周波マッチングボックス(211
5)を通じて反応容器(2111)内にRF電力を導入
し、グロー放電を生起させる。この放電エネルギーによ
って反応容器内に導入された原料ガスが分解され、円筒
状支持体(2112)上に所定のシリコンを主成分とす
る堆積膜が形成されるところとなる。所望の膜厚の形成
が行われた後、RF電力の供給を止め、流出バルブを閉
じて反応容器へのガスの流入を止め、堆積膜の形成を終
える。
【0140】同様の操作を複数回繰り返すことによっ
て、所望の多層構造の光受容層が形成される。それぞれ
の層を形成する際には必要なガス以外の流出バルブは全
て閉じられていることはいうまでもなく、また、それぞ
れのガスが反応容器(2111)内、流出バルブ(22
51〜2256)から反応容器(2111)に至る配管
内に残留することを避けるために、流出バルブ(225
1〜2256)を閉じ、補助バルブ(5260)を開
き、さらにメインバルブ(2118)を全開にして系内
を一旦高真空に排気する操作を必要に応じて行う。
【0141】また、膜形成の均一化を図るために、層形
成を行っている間は、支持体(2112)を駆動装置
(不図示)によって所定の速度で回転させることも有効
である。
【0142】さらに、上述のガス種及びバルブ操作は各
々の層の作成条件にしたがって変更が加えられることは
いうまでもない。
【0143】上記の方法において、堆積膜形成時の支持
体温度は、特に200℃以上350℃以下、好ましくは
230℃以上330℃以下、より好ましくは250℃以
上310℃以下が望ましい。支持体の加熱方法は、真空
仕様である発熱体であればよく、より具体的にはシース
状ヒーターの巻き付けヒーター、板状ヒーター、セラミ
ックヒーター等の電気抵抗発熱体、ハロゲンランプ、赤
外線ランプ等の熱放射ランプ発熱体、液体、気体等を温
媒とし熱交換手段による発熱体等が挙げられる。加熱手
段の表面材質は、ステンレス、ニッケル、アルミニウ
ム、銅等の金属類、セラミックス、耐熱性高分子樹脂等
を使用することができる。
【0144】それ以外にも、反応容器以外に加熱専用の
容器を設け、加熱した後、反応容器内に真空中で支持体
を搬送する方法が用いられる。
【0145】図3は、本発明の電子写真装置の構成例
と、画像形成プロセスの一例を示す概略図である。この
電子写真装置においては、光受容部材301が回転して
複写操作を行う。光受容部材301の周辺には、主帯電
器302、静電潜像形成部位303、ブランク露光LE
D320、現像器304、転写紙供給系305、転写帯
電器306(a)、分離帯電器306(b)、クリーニ
ングローラー307、搬送系308、前露光源309等
が配設されている。
【0146】以下、さらに具体的に画像形成プロセスを
説明すると、光受容部材301は高電圧を印加した主帯
電器302により一様に帯電され、これにレーザーユニ
ット318から発せられミラー319を経由した光によ
って静電潜像が形成され、この潜像に現像器304から
ネガ或いはポジ極性トナーが供給されてトナー像が形成
される。レーザーユニット318の制御には、CCDか
らの信号が用いられる。即ち、ハロゲンランプ310か
ら発した光が原稿台ガラス311上に置かれた原稿31
2に反射し、ミラー313、314、315を経由し、
レンズユニット316のレンズによって結像され、CC
Dユニット317によって電気信号に変換された信号が
導かれている。
【0147】一方、転写紙供給系305を通って、レジ
ストローラー322によって先端タイミングを調整さ
れ、光受容部材301方向に供給される転写材Pは高電
圧を印加した転写帯電器306(a)と光受容部材30
1の間隙において背面から、トナーとは逆極性の電界を
与えられ、これによって光受容部材表面のネガ或いはポ
ジ極性のトナー像は転写材Pに転写する。次いで、高圧
AC電圧を印加した分離帯電器306(b)により、転
写材Pは転写搬送系308を通って定着装置323に至
り、トナー像が定着されて装置外に搬出される。
【0148】光受容部材301上に残留するトナーはク
リーニングユニットのクリーニングブレード321によ
って回収され、残留する静電潜像は前露光源309によ
って消去される。
【0149】この結果、本発明の電子写真用光受容部材
と、500nm〜700nmの範囲内の波長光により前
露光及び像露光を行なう前露光手段及び像露光手段を備
え、かつ前露光よりも像露光の方が波長が長くした電子
写真装置として、複写機のみならずプリンター等も製造
することができる。
【0150】
【実施例】以下、実験例及び実施例により、本発明をよ
り具体的に説明する。
【0151】<実験例1>図2に示すRF−PCVD法
による光受容部材の製造装置を用い、直径108mmの
鏡面加工を施したアルミニウムシリンダー(支持体)上
に、表1に示す条件で、電荷注入阻止層、光導電層(第
一の層領域、第二Aの層領域、第二Bの層領域)及び表
面層の順に成膜を行って光受容部材を作製した。
【0152】
【表1】
【0153】光導電層の第二の層領域は680nmの像
露光を80%吸収できる層領域、第二Bの層領域は66
0nmの前露光を80%吸収できる層領域からなり、第
二Aの層領域の膜厚に対する第二Bの層領域の膜厚比は
2であった。また、第13族元素を含有するガス種として
はB26を用いて、シリコン原子に対する第13族元素の
含有量を調節した。
【0154】一方、アルミニウムシリンダーに代えて、
サンプル基板を設置するために溝加工を施した円筒形の
サンプルホルダーを用い、ガラス基板(コーニング社
7059)ならびにSiウエハー上に、上記光導電層の
作成条件で膜厚約1μmのa−Si膜を堆積した。ガラ
ス基板上の堆積膜は、光学的バンドギャップ(Eg)を
測定し、Siウェハー上の堆積膜はFTIRにより水素
含有量(Ch)を測定した。表1の例では第二Aの層領
域のEgは1.70eV、Chは16原子%、第二Bの
層領域のEgは1.85eV、Chは33原子%であっ
た。
【0155】次いで、表1において第二Aの層領域のS
iH4ガスとH2ガスとの混合比、SiH4ガスと放電電
力との比率ならびに支持体温度を種々変えることによっ
て、第二Aの層領域のEg、Chがそれぞれ、1.60
eV、7原子%、1.65eV、10原子%、1.75e
V、20原子%、1.80eV、24原子%の種々の光
受容部材を作製した。このとき、これらの光受容部材の
第二Aの層領域の膜厚に対する第二Bの層領域の膜厚比
は1〜4の範囲内であった。
【0156】以上作製した5種類の光受容部材を電子写
真装置にセットして、以下のように電位特性の評価を行
った。
【0157】まず光受容部材を、キャノン製NP−66
50をプロセススピード470mm/sec、前露光
(波長660nmのLED)7lx・s、像露光(波長
680nmのLED又は半導体レーザー)と実験用に改
造したものにセットして、帯電器の電流値1000μA
の条件にて、電子写真装置の現像器位置にセットした表
面電位計(TREK社、Model 344)の電位セ
ンサーにより光受容部材の表面電位を測定し、それを帯
電能とし、像露光1.5lx・scのときの表面電位を
測定し、それを残留電位とした。
【0158】また、光受容部材に内蔵したドラムヒータ
ーにより温度を室温(約25℃)から50℃まで変え
て、上記の条件にて帯電能を測定し、そのときの温度1
℃当たりの帯電能の変化を温度特性とした。
【0159】そして、光受容部材に内蔵したドラムヒー
ターにより温度を40℃にして暗電位が400Vとなる
ように帯電条件を設定し、表面電位が50Vになるとき
の像露光量値を感度とした。また、感度測定を連続して
20回行い、その平均値から最も差が大きい値との差の
絶対値を感度の振れ幅とした。
【0160】さらにメモリー電位は、上述の条件下にお
いて同様の電位センサーにより非像露光状態での表面電
位と一旦像露光した後に再度帯電したときとの電位差を
測定した。
【0161】そしてその後、ハーフトーン画像、文字原
稿及び写真原稿を用いて画像特性の評価を行った。
【0162】それぞれの電位特性に関して、光導電層
(総膜厚30μm)を第一の層領域のみで構成した場合
を1として、帯電能、残留電位、温度特性、感度、感度
の振れ幅及びメモリー電位について以下のように相対評
価を行った。
【0163】[帯電能、残留電位、温度特性、感度、感
度の振れ幅、メモリー電位] ◎:光導電層(総膜厚30μm)を第一の層領域のみで
構成した場合よりも20%以上改善 ○:光導電層(総膜厚30μm)を第一の層領域のみで
構成した場合よりも10%〜20%改善 △:光導電層(総膜厚30μm)を第一の層領域のみで
構成した場合と同等 ×:光導電層(総膜厚30μm)を第一の層領域のみで
構成した場合よりも悪化 結果を表2に示す。
【0164】
【表2】
【0165】表2から明らかなように、第二Aの層領域
のEg=1.65eV〜1.75eV、Ch=10〜20
原子%において、帯電能、残留電位、温度特性、感度、
感度の振れ幅及びメモリー電位いずれについても光導電
層(総膜厚30μm)を第一の層領域のみで構成した場
合よりも良好であることが分かった。また、画像特性に
おいても、ハーフトーン画像にムラは無く、均一で良好
な画像が得られることが分かった。さらに文字原稿を複
写したところ、黒濃度が高く鮮明な画像が得られた。そ
して、写真原稿の複写においても原稿に忠実で鮮明な画
像を得ることができた。
【0166】<実験例2>図2に示すRF−PCVD法
による光受容部材の製造装置を用い、直径108mmの
鏡面加工を施したアルミニウムシリンダー(支持体)上
に、実験例1と同様の表1に示す条件で、電荷注入阻止
層、光導電層(第一の層領域、第二Aの層領域、第二B
の層領域)及び表面層の順に成膜を行って光受容部材を
作製した。次いで、表1において第二Bの層領域のSi
4ガスとH2ガスとの混合比、SiH4ガスと放電電力
との比率ならびに支持体温度を種々変えることによっ
て、第二Bの層領域のEg、Chがそれぞれ1.75e
V、21原子%、1.80eV、25原子%、1.90e
V、40原子%、1.93eV、45原子%の種々の光
受容部材を作製した。このとき、これらの光受容部材の
第二Aの層領域の膜厚に対する第二Bの層領域の膜厚比
は1〜4の範囲内であった。
【0167】作製した種々の光受容部材について実験例
1と同様にして帯電能、残留電位、温度特性、感度、感
度の振れ幅、メモリー電位、及び画像特性について評価
を行った。結果を表3に示す。
【0168】
【表3】
【0169】表3から明らかなように、第二Bの層領域
のEg=1.80eV〜1.90eV、Ch=25〜40
原子%において、帯電能、残留電位、温度特性、感度、
感度の振れ幅及びメモリー電位いずれについても光導電
層(総膜厚30μm)を第一の層領域のみで構成した場
合よりも良好であることがわかった。また、画像特性に
おいても、ハーフトーン画像にムラは無く、均一で良好
な画像が得られることがわかった。さらに文字原稿を複
写したところ、黒濃度が高く鮮明な画像が得られた。そ
して、写真原稿の複写においても原稿に忠実で鮮明な画
像を得ることができた。
【0170】<実験例3>図2に示すRF−PCVD法
による光受容部材の製造装置を用い、直径108mmの
鏡面加工を施したアルミニウムシリンダー(支持体)上
に、実験例1と同様の表1に示す条件で電荷注入阻止
層、光導電層(第一の層領域、第二Aの層領域、第二B
の層領域)及び表面層の順に成膜を行って光受容部材を
作製した。次いで、表1において第二の層領域は680
nmの像露光を80%吸収できる層領域に固定し、第二
Bの層領域の膜厚を変化させて第二Bの層領域が660
nmの前露光を吸収する割合を50%、60%、70
%、90%、95%と変化させた種々の光受容部材を作
製した。このとき、これらの光受容部材の第二Aの層領
域の膜厚に対する第二Bの層領域の膜厚比は1〜4の範
囲内であった。
【0171】作製した種々の光受容部材について実験例
1と同様にして帯電能、残留電位、温度特性、感度、感
度の振れ幅、メモリー電位、及び画像特性について評価
を行った。結果を表4に示す。
【0172】
【表4】
【0173】表4から明らかなように、第二Bの層領域
が前露光を60%〜90%吸収する層領域において帯電
能、残留電位、温度特性、感度、感度の振れ幅及びメモ
リー電位いずれについても光導電層(総膜厚30μm)
を第一の層領域のみで構成した場合よりも良好であるこ
とがわかった。また、画像特性においてもハーフトーン
画像にムラは無く、均一で良好な画像が得られることが
わかった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が
高く鮮明な画像が得られた。そして、写真原稿の複写に
おいても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができた。
【0174】<実験例4>図2に示すRF−PCVD法
による光受容部材の製造装置を用い、直径108mmの
鏡面加工を施したアルミニウムシリンダー(支持体)上
に、実験例1と同様の表1に示す条件で電荷注入阻止
層、光導電層(第一の層領域、第二Aの層領域、第二B
の層領域)及び表面層の順に成膜を行って光受容部材を
作製した。次いで、表1において第二Bの層領域は66
0nmの前露光を80%吸収できる層領域に固定し、第
二Aの層領域の膜厚を変化させて第二の層領域が680
nmの像露光を吸収する割合を50%、60%、70
%、90%、95%と変化させた種々の光受容部材を作
製した。このとき、これらの光受容部材の第二Aの層領
域の膜厚に対する第二Bの層領域の膜厚比は1〜4の範
囲内であった。
【0175】作製した種々の光受容部材について実験例
1と同様にして帯電能、残留電位、温度特性、感度、感
度の振れ幅、メモリー電位、及び画像特性について評価
を行った。結果を表5に示す。
【0176】
【表5】
【0177】表5から明らかなように、第二の層領域が
像露光を60%〜90%吸収する層領域において帯電
能、残留電位、温度特性、感度、感度の振れ幅及びメモ
リー電位いずれについても光導電層(総膜厚30μm)
を第一の層領域のみで構成した場合よりも良好であるこ
とがわかった。また、画像特性においてもハーフトーン
画像にムラは無く、均一で良好な画像が得られることが
わかった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が
高く鮮明な画像が得られた。そして、写真原稿の複写に
おいても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができた。
【0178】<実験例5>図2に示すRF−PCVD法
による光受容部材の製造装置を用い、直径108mmの
鏡面加工を施したアルミニウムシリンダー(支持体)上
に、実験例1と同様の表1に示す条件で電荷注入阻止
層、光導電層(第一の層領域、第二Aの層領域、第二B
の層領域)及び表面層の順に成膜を行って光受容部材を
作製した。次いで、表1において第二Bの層領域は66
0nmの光を80%吸収できる層領域に固定し、第二A
の層領域の膜厚を変化させて、第二Aの層領域の膜厚に
対する第二Bの層領域の膜厚比を0.2、0.3、1、
3、5、7、8と変化させた種々の光受容部材を作製し
た。このとき、第二の層領域が680nmの像露光を吸
収する割合は60%〜90%の範囲内であった。
【0179】作製した種々の光受容部材について実験例
1と同様にして帯電能、残留電位、温度特性、感度、感
度の振れ幅、メモリー電位、及び画像特性について評価
を行った。結果を表6に示す。
【0180】
【表6】
【0181】表6から明らかなように、第二Aの層領域
膜厚に対する第二Bの層領域の膜厚比が0.3〜7の範
囲内において帯電能、残留電位、温度特性、感度、感度
の振れ幅及びメモリー電位いずれについても光導電層
(総膜厚30μm)を第一の層領域のみで構成した場合
よりも良好であることがわかった。また、画像特性にお
いてもハーフトーン画像にムラは無く、均一で良好な画
像が得られることがわかった。さらに文字原稿を複写し
たところ、黒濃度が高く鮮明な画像が得られた。そし
て、写真原稿の複写においても原稿に忠実で鮮明な画像
を得ることができた。
【0182】以下、実施例により本発明をさらに具体的
に説明する。
【0183】<実施例1>本例では、図2に示す製造装
置を用い、表7に示した条件で表面層のシリコン原子及
び炭素原子の含有量を層厚方向に不均一な分布状態とし
た表面層を有する光受容部材を、電荷注入阻止層、光導
電層(第一の層領域、第二Aの層領域、第二Bの層領
域)及び表面層の順に作製した。
【0184】
【表7】
【0185】光導電層の第二の層領域は680nmの像
露光を70%吸収する層領域、第二Bの層領域は630
nmの前露光を85%吸収する層領域からなり、第二A
の層領域の膜厚に対する第二Bの層領域の膜厚比は4で
あった。表7の作製条件の第二Aの層領域のEgは1.
65eV、Chは13原子%、第二Bの層領域のEgは
1.80eV、Chは29原子%であった。また、第13
族元素を含有するガス種としてはB26を用いてシリコ
ン原子に対する第13族元素の含有量を調節した。
【0186】作製した光受容部材を、前露光630n
m、像露光680nmで実験例1と同様にして評価を行
ったところ、実験例1で第二Aの層領域がEg=1.6
5eV〜1.75eV、Ch=10〜20原子%の場合
と同様に、帯電能、残留電位、温度特性、感度、感度の
振れ幅及びメモリー電位いずれについても良好であるこ
とがわかった。また、画像特性においてもハーフトーン
画像にムラは無く、均一で良好な画像が得られることが
わかった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が
高く鮮明な画像が得られた。そして、写真原稿の複写に
おいても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができた。
【0187】すなわち、本発明において表面層のシリコ
ン原子及び炭素原子の含有量を層厚方向に不均一な分布
状態とした表面層を設けた場合においても、良好な電子
写真特性が得られることがわかった。さらに、前露光及
び像露光は500nm〜700nmの波長を用い、か
つ、前露光よりも像露光の方が波長が長い場合に関して
も同様の効果が得られることがわかった。
【0188】<実施例2>本例では、図2に示す製造装
置を用い、表8に示した条件で表面層のシリコン原子及
び炭素原子の含有量を層厚方向に不均一な分布状態とし
た表面層を設けると共に、全ての層にフッ素原子、ホウ
素原子、炭素原子、酸素原子、窒素原子を含有する光受
容部材を電荷注入阻止層、光導電層(第一の層領域、第
二Aの層領域、第二Bの層領域)及び表面層の順に作製
した。
【0189】
【表8】
【0190】光導電層の第二の層領域は700nmの像
露光を60%吸収する層領域、第二Bの層領域は660
nmの前露光を70%吸収する層領域からなり、第二A
の層領域の膜厚に対する第二Bの層領域の膜厚比は7で
あった。表7の作製条件の第二Aの層領域のEgは1.
70eV、Chは15原子%、第二Bの層領域のEgは
1.85eV、Chは36原子%であった。また第13族
元素を含有するガス種としてはB26を用いてシリコン
原子に対する第13族元素の含有量を調節した。
【0191】作製した光受容部材を、前露光660n
m、像露光700nmで実験例1と同様にして評価を行
ったところ、実験例1で第二Aの層領域がEg=1.6
5eV〜1.75eV、Ch=10〜20原子%の場合
と同様に帯電能、残留電位、温度特性、感度、感度の振
れ幅及びメモリー電位いずれについても良好であること
がわかった。また、画像特性においてもハーフトーン画
像にムラは無く、均一で良好な画像が得られることがわ
かった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が高
く鮮明な画像が得られた。そして、写真原稿の複写にお
いても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができた。さ
らに、前露光及び像露光は500nm〜700nmの波
長を用い、かつ、前露光よりも像露光の方が波長が長い
場合に関しても同様の効果が得られることがわかった。
【0192】すなわち本発明において、表面層のシリコ
ン原子及び炭素原子の含有量を層厚方向に不均一な分布
状態とした表面層を設けるとともに、全ての層にフッ素
原子、ホウ素原子、炭素原子、酸素原子、窒素原子を含
有させた場合においても、良好な電子写真特性が得られ
ることがわかった。
【0193】<実施例3>本例では、図2に示す製造装
置を用い、表9に示した条件で、表面層を構成する原子
として炭素原子の代わりに窒素原子を含有させた光受容
部材を、電荷注入阻止層、光導電層(第一の層領域、第
二Aの層領域、第二Bの層領域)及び表面層の順に作製
した。
【0194】
【表9】
【0195】光導電層の第二の層領域は565nmの像
露光を80%吸収する層領域、第二Bの層領域は500
nmの前露光を90%吸収する層領域からなり、第二A
の層領域の膜厚に対する第二Bの層領域の膜厚比は3で
あった。表9の作製条件の第二Aの層領域のEgは1.
75eV、Chは20原子%、第二Bの層領域のEgは
1.90eV、Chは40原子%であった。また、第13
族元素を含有するガス種としてはB26を用いてシリコ
ン原子に対する第13族元素の含有量を調節した。
【0196】作製した光受容部材を、前露光を500n
m、像露光を565nmで実験例1と同様にして評価を
行ったところ、実験例1で第二Aの層領域がEg=1.
65eV〜1.75eV、Ch=10〜20原子%の場
合と同様に帯電能、残留電位、温度特性、感度、感度の
振れ幅及びメモリー電位いずれについても良好であるこ
とがわかった。また、画像特性においてもハーフトーン
画像にムラはなく、均一で良好な画像が得られることが
わかった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が
高く鮮明な画像が得られた。そして、写真原稿の複写に
おいても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができた。
さらに、前露光及び像露光は500nm〜700nmの
波長を用い、かつ、前露光よりも像露光の方が波長が長
い場合に関しても同様の効果が得られることがわかっ
た。
【0197】すなわち本発明において、表面層を構成す
る原子として炭素原子の代わりに窒素原子を含有させた
表面層を設けた場合においても、良好な電子写真特性を
得られることがわかった。
【0198】<実施例4>本例では、図2に示す製造装
置を用い、表10に示した条件で、表面層を構成する原
子として窒素原子及び酸素原子を含有させた光受容部材
を、電荷注入阻止層、光導電層(第一の層領域、第二A
の層領域、第二Bの層領域)及び表面層の順に作製し
た。
【0199】
【表10】
【0200】光導電層の第二の層領域は600nmの像
露光を70%吸収する層領域、第二Bの層領域は580
nmの前露光を80%吸収する層領域からなり、第二A
の層領域の膜厚に対する第二Bの層領域の膜厚比は2で
あった。表10の作製条件の第二Aの層領域のEgは
1.73eV、Chは16原子%、第二Bの層領域のE
gは1.86eV、Chは38原子%であった。また、
第13族元素を含有するガス種としてはB26を用いてシ
リコン原子に対する第13族元素の含有量を調節した。
【0201】作製した光受容部材を、前露光を580n
m、像露光を600nmで実験例1と同様にして評価を
行ったところ、実験例1で第二Aの層領域がEg=1.
65eV〜1.75eV、Ch=10〜20原子%の場
合と同様に帯電能、残留電位、温度特性、感度、感度の
振れ幅及びメモリー電位いずれについても良好であるこ
とがわかった。また、画像特性においてもハーフトーン
画像にムラは無く、均一で良好な画像が得られることが
わかった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が
高く鮮明な画像が得られた。そして、写真原稿の複写に
おいても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができた。
さらに、前露光及び像露光は500nm〜700nmの
波長を用い、かつ、前露光よりも像露光の方が波長が長
い場合に関しても同様の効果が得られることがわかっ
た。
【0202】すなわち本発明において、表面層を構成す
る原子として窒素原子及び酸素原子を含有させた表面層
を設けた場合においても、良好な電子写真特性を得られ
ることがわかった。
【0203】<実施例5>本例では、図2に示す製造装
置を用い、表11に示した条件で、電荷注入阻止層を省
略し、光導電層として炭素源C22ガスを用いて炭素原
子を含有する光導電層(第一の層領域、第二Aの層領
域、第二Bの層領域)及び表面層の順に作製した。
【0204】
【表11】
【0205】光導電層の第二の層領域は630nmの像
露光を80%吸収する層領域、第二Bの層領域は565
nmの前露光を80%吸収する層領域からなり、第二A
の層領域の膜厚に対する第二Bの層領域の膜厚比は1で
あった。表11の作製条件の第二Aの層領域のEgは
1.76eV、Chは15原子%、第二Bの層領域のE
gは1.88eV、Chは39原子%であった。また、
第13族元素を含有するガス種としてはB26を用いてシ
リコン原子に対する第13族元素の含有量を調節した。
【0206】作製した光受容部材を、前露光を565n
m、像露光を630nmで実験例1と同様にして評価を
行ったところ、実験例1で第二Aの層領域がEg=1.
65eV〜1.75eV、Ch=10〜20原子%の場
合と同様に帯電能、残留電位、温度特性、感度、感度の
振れ幅及びメモリー電位いずれについても良好であるこ
とがわかった。また、画像特性においてもハーフトーン
画像にムラは無く、均一で良好な画像が得られることが
わかった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が
高く鮮明な画像が得られた。そして、写真原稿の複写に
おいても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができた。
さらに、前露光及び像露光は500nm〜700nmの
波長を用い、かつ、前露光よりも像露光の方が波長が長
い場合に関しても同様の効果が得られることがわかっ
た。
【0207】すなわち本発明においては、電荷注入阻止
層を省略し、光導電層として炭素源C22ガスを用いて
炭素原子を含有する光導電層及び表面層を形成した場合
においても、良好な電子写真特性を得られることがわか
った。
【0208】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高速なプロセススピードにおいて露光光源の波長が短波
長から長波長にわたって充分な帯電能を確保するととも
に感度を向上し、感度の振れ幅、光メモリーの低減及び
温度特性の低減を高次元で両立し、さらに光受容部材の
使用環境に対する安定性が向上し、例えばハーフトーン
が鮮明に出てかつ解像力の高い高品質の画像を安定して
得ることができる電子写真用光受容部材、及びこれを用
いた電子写真装置を提供できる。
【0209】本発明の電子写真用光受容部材は、a−S
iで構成された従来の電子写真用光受容部材における諸
問題を解決することができ、特に極めて優れた電気的特
性、光学的特性、光導電特性、画像特性、耐久性及び使
用環境特性を示す。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の感光体の好適な実施態様例の層領域を
説明するための模式的層構成図である。
【図2】本発明の感光体の光受容層を形成するための装
置の一例で、RF帯の高周波電源を用いたグロー放電法
による感光体の製造装置の模式的説明図である。
【図3】本発明の電子写真装置の構成例と、画像形成プ
ロセスの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
100 光受容部材 101 支持体 102 光受容層 103 光導電層 104 表面層 105 電荷注入阻止層 111 第一の層領域 112 第二の層領域 113 第二Aの層領域 114 第二Bの層領域 2100 堆積装置 2111 反応容器 2112 円筒状支持体 2113 支持体加熱用ヒーター 2114 原料ガス導入管 2115 マッチングボックス 2116 原料ガス配管 2117 反応容器リークバルブ 2118 メイン排気バルブ 2119 真空計 2200 原料ガス供給装置 2211〜2216 マスフローコントローラー 2221〜2226 原料ガスボンベ 2231〜2236 原料バスボンベバルブ 2241〜2246 ガス流入バルブ 2251〜2256 ガス流出バルブ 2261〜2266 圧力調整器 301 光受容部材 302 主帯電器 303 静電潜像形成部位 304 現像器 305 転写紙供給系 306(a) 転写帯電器 306(b) 分離帯電器 307 クリーニングローラー 308 搬送系 309 前露光源 310 ハロゲンランプ 311 原稿ガラス台 312 原稿 313 ミラー 314 ミラー 315 ミラー 316 レンズユニット 317 CCDユニット 318 レーザーユニット 319 ミラー 320 ブランク露光LED 321 クリーニングブレード 322 レジストローラー 323 定着装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古島 聡 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 青木 誠 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2H068 DA24 DA34 DA37 DA46 FA01 FB07 FB08 2H076 DA37

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電性支持体上に、シリコン原子を母体
    とし水素原子及び/又はハロゲン原子を含有する非単結
    晶材料で構成される光導電層を有する光受容層を少なく
    とも有する電子写真用光受容部材において、 該光導電層は該導電性支持体側から表面側に向かって、
    実質的に電荷を輸送する第一の層領域と実質的に光を吸
    収して電荷を生成する第二の層領域を順次積層してなる
    ものであり、第二の層領域は、該導電性支持体側から表
    面側に向かって第二Aの層領域と第二Bの層領域からな
    り、光学的バンドギャップは第二Aの層領域よりも第二
    Bの層領域の方が広く、第二Bの層領域は前露光を所望
    の割合で吸収する層領域であり、第二の層領域は前露光
    の波長よりも長い波長の像露光を所望の割合で吸収する
    層領域領域であることを特徴とする電子写真用光受容部
    材。
  2. 【請求項2】 第二Aの層領域の光学的バンドギャップ
    が1.65eV〜1.75eVであり、第二Bの層領域は
    光学的バンドギャップが1.80eV〜1.90eVであ
    る請求項1記載の電子写真用光受容部材。
  3. 【請求項3】 第二Aの層領域は水素原子及び/又はハ
    ロゲン原子含有量が10〜20原子%であり、第二Bの
    層領域は水素原子及び/又はハロゲン原子含有量が25
    〜40原子%である請求項1又は2記載の電子写真用光
    受容部材。
  4. 【請求項4】 第二Bの層領域は、前露光を60〜90
    %吸収する層領域である請求項1〜3の何れか一項記載
    の電子写真用光受容部材。
  5. 【請求項5】 第二の層領域は、像露光を60〜90%
    吸収する層領域である請求項1〜4の何れか一項記載の
    電子写真用光受容部材。
  6. 【請求項6】 第二Aの層領域の膜厚に対する第二Bの
    層領域の膜厚比が、0.3〜7である請求項1〜5の何
    れか一項記載の電子写真用光受容部材。
  7. 【請求項7】 光受容部材として請求項1記載の電子写
    真用光受容部材を用い、500nm〜700nmの範囲
    内の波長光により前露光及び像露光を行なう前露光手段
    及び像露光手段を備え、かつ前露光よりも像露光の方が
    波長が長いことを特徴とする電子写真装置。
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