JP3152808B2 - 電子写真記録装置 - Google Patents
電子写真記録装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアモルファスシリコン系
光導電層からなる電子写真感光体を搭載したレーザービ
ームプリンター（ＬＢＰ）、ＬＥＤアレイプリンター、
液晶シャッターアレイプリンター、複写機、ファクシミ
リ等の電子写真記録装置に関するものである。
光導電層からなる電子写真感光体を搭載したレーザービ
ームプリンター（ＬＢＰ）、ＬＥＤアレイプリンター、
液晶シャッターアレイプリンター、複写機、ファクシミ
リ等の電子写真記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその問題点】近年、水素化アモルファ
スシリコン（以下、アモルファスシリコンをａ−Ｓｉ略
記する）系光導電層からなる電子写真用感光体ドラムを
搭載した各種電子写真記録装置が実用化されているが、
このａ−Ｓｉ系感光体は無公害性、静電特性の安定性、
耐摩耗性、長寿命等によりレーザープリンターやＬＥＤ
プリンター、あるいは高速複写機等を中心に、急速に普
及しつつある。
スシリコン（以下、アモルファスシリコンをａ−Ｓｉ略
記する）系光導電層からなる電子写真用感光体ドラムを
搭載した各種電子写真記録装置が実用化されているが、
このａ−Ｓｉ系感光体は無公害性、静電特性の安定性、
耐摩耗性、長寿命等によりレーザープリンターやＬＥＤ
プリンター、あるいは高速複写機等を中心に、急速に普
及しつつある。
【０００３】しかしながら、ａ−Ｓｉ系感光体には、
コストが高いこと、 帯電電位が低い、 露光電
位が高い（低電位感度が劣る）、 残像が発生しやす
い（長波長光源が使用できないこと）等の問題点が従来
より指摘され、しかも、下記のような近年の動向によ
り、その問題点も顕著になってた。
コストが高いこと、 帯電電位が低い、 露光電
位が高い（低電位感度が劣る）、 残像が発生しやす
い（長波長光源が使用できないこと）等の問題点が従来
より指摘され、しかも、下記のような近年の動向によ
り、その問題点も顕著になってた。
【０００４】例えば、機器の小型化に伴って、このａ−
Ｓｉ系感光体ドラムの小口径化が必要となり、この小口
径化ができれば、上記の問題点が改善できるが、その
反面、帯電器の小型化を必要とし、帯電面積が小さくな
り、帯電性に余裕がないａ−Ｓｉ系感光体においては、
上記の問題点が残る。
Ｓｉ系感光体ドラムの小口径化が必要となり、この小口
径化ができれば、上記の問題点が改善できるが、その
反面、帯電器の小型化を必要とし、帯電面積が小さくな
り、帯電性に余裕がないａ−Ｓｉ系感光体においては、
上記の問題点が残る。
【０００５】他方、機器の高速化に伴い、近年、ａ−Ｓ
ｉ系感光体ドラムの回転数アップも要求されているが、
このドラムの回転数アップは、帯電時間を短かくし、帯
電性に余裕がないａ−Ｓｉ感光体においては、上記の問
題点が残る。
ｉ系感光体ドラムの回転数アップも要求されているが、
このドラムの回転数アップは、帯電時間を短かくし、帯
電性に余裕がないａ−Ｓｉ感光体においては、上記の問
題点が残る。
【０００６】また、近年、機器の記録画像の品質向上
（濃度不足、かぶりの問題）が必要となっている。
（濃度不足、かぶりの問題）が必要となっている。
【０００７】しかしながら、低電位感度に劣るａ−Ｓｉ
系感光体を反転現像方式のカールソンプリンターや光背
面プリンターに使用する場合、必要な記録画像の濃度が
容易に得られないという問題点がある。あるいは、正規
現像方式のカールソン複写機に使用する場合であれば、
所要の記録画像白地が得られず、所謂、「カブル」とい
う問題点を引き起こした。これらの現象は、ａ−Ｓｉ感
光膜中の電界が小さくなったことによって感度が劣化す
るというものであり、露光時の帯電電位減衰が裾をひく
状態になる。したがって、半減感度（例えば４２０Ｖか
ら２２０Ｖに下げるのに必要な露光量）と低電位感度
（例えば２２０Ｖから２０Ｖに下げるのに必要な露光
量）とで差が大きくなり、これにより、必要露光エネル
ギーが異なり、上記機器の高速化に伴うドラム回転数ア
ップは、露光エネルギー不足が顕著になり、上記の問題
点が残る。
系感光体を反転現像方式のカールソンプリンターや光背
面プリンターに使用する場合、必要な記録画像の濃度が
容易に得られないという問題点がある。あるいは、正規
現像方式のカールソン複写機に使用する場合であれば、
所要の記録画像白地が得られず、所謂、「カブル」とい
う問題点を引き起こした。これらの現象は、ａ−Ｓｉ感
光膜中の電界が小さくなったことによって感度が劣化す
るというものであり、露光時の帯電電位減衰が裾をひく
状態になる。したがって、半減感度（例えば４２０Ｖか
ら２２０Ｖに下げるのに必要な露光量）と低電位感度
（例えば２２０Ｖから２０Ｖに下げるのに必要な露光
量）とで差が大きくなり、これにより、必要露光エネル
ギーが異なり、上記機器の高速化に伴うドラム回転数ア
ップは、露光エネルギー不足が顕著になり、上記の問題
点が残る。
【０００８】また、ａ−Ｓｉ系感光体ドラムでは、従来
より問題点の残像が指摘されていた。この残像現象
は、２周目以降の記録画像に１周目の記録画像が記憶さ
れて薄く現れる現象であるから、ドラムの小口径化や回
転数アップであれば、１周に要する時間の短縮となるた
め、記憶が十分回復せずに生じるのであり、特に、ａ−
Ｓｉ系感光体ドラムと長波長光源の組合せにより、残像
が顕著になる。即ち、従来のＯＰＣ感光体を用いたレー
ザービームプリンターであれば、安価に量産されている
７８４ｎｍの半導体レーザーが使用されているが、この
光源をａ−Ｓｉ系感光体に、特にφ３０程度の小口径ド
ラムに用いると、劣悪な残像が３周目にも現れ、全く使
用できなかった。一方、短波長の半導体レーザーも市販
されるようになったが、未だ価格が高いという問題点が
ある。
より問題点の残像が指摘されていた。この残像現象
は、２周目以降の記録画像に１周目の記録画像が記憶さ
れて薄く現れる現象であるから、ドラムの小口径化や回
転数アップであれば、１周に要する時間の短縮となるた
め、記憶が十分回復せずに生じるのであり、特に、ａ−
Ｓｉ系感光体ドラムと長波長光源の組合せにより、残像
が顕著になる。即ち、従来のＯＰＣ感光体を用いたレー
ザービームプリンターであれば、安価に量産されている
７８４ｎｍの半導体レーザーが使用されているが、この
光源をａ−Ｓｉ系感光体に、特にφ３０程度の小口径ド
ラムに用いると、劣悪な残像が３周目にも現れ、全く使
用できなかった。一方、短波長の半導体レーザーも市販
されるようになったが、未だ価格が高いという問題点が
ある。
【０００９】
【問題点を解決するための手段】本発明の電子写真記録
装置は、導電性基板の上に光導電層を積層して成る感光
体に、帯電手段、露光手段、現像手段、クリーニング手
段を配設するとともに、光導電層を珪素、ゲルマニウ
ム、炭素、スズの少なくとも１種からなる骨格形成用の
アモルファス状態の原子と、該アモルファス状態の原子
のダングリングボンド補償用原子と、周期律表第III Ａ
族元素もしくは第ＶＡ属元素の少なくとも１種からなる
不純物原子とから構成し、且つ露光手段の光源波長と、
光導電層を構成する原子の密度との関係が下記（イ）も
しくは（ロ）であることを特徴とする。
装置は、導電性基板の上に光導電層を積層して成る感光
体に、帯電手段、露光手段、現像手段、クリーニング手
段を配設するとともに、光導電層を珪素、ゲルマニウ
ム、炭素、スズの少なくとも１種からなる骨格形成用の
アモルファス状態の原子と、該アモルファス状態の原子
のダングリングボンド補償用原子と、周期律表第III Ａ
族元素もしくは第ＶＡ属元素の少なくとも１種からなる
不純物原子とから構成し、且つ露光手段の光源波長と、
光導電層を構成する原子の密度との関係が下記（イ）も
しくは（ロ）であることを特徴とする。
【００１０】（イ）露光光源の波長が７２０ｎｍ以下 アモルファス状態の原子の原子密度 ４．２×１０22個
／ｃｍ3 以上 補償原子の原子密度 １×１０20個／ｃｍ3以上且つ
５．１×１０21個／ｃｍ3以下 不純物原子の原子密度 １．５×１０17個／ｃｍ3 以下 （ロ）露光光源の波長が８２０ｎｍ以下 アモルファス状態の原子の原子密度 ４．２×１０22個
／ｃｍ3 以上 補償原子の原子密度 １×１０20個／ｃｍ3以上且つ
３．０×１０21個／ｃｍ3以下 不純物原子の原子密度 １．５×１０17個／ｃｍ3 以下
／ｃｍ3 以上 補償原子の原子密度 １×１０20個／ｃｍ3以上且つ
５．１×１０21個／ｃｍ3以下 不純物原子の原子密度 １．５×１０17個／ｃｍ3 以下 （ロ）露光光源の波長が８２０ｎｍ以下 アモルファス状態の原子の原子密度 ４．２×１０22個
／ｃｍ3 以上 補償原子の原子密度 １×１０20個／ｃｍ3以上且つ
３．０×１０21個／ｃｍ3以下 不純物原子の原子密度 １．５×１０17個／ｃｍ3 以下
【００１１】
【作用】前記光導電層を構成する珪素、ゲルマニウム、
炭素、スズの少なくとも１種からなる骨格形成用のアモ
ルファス状態の原子の原子密度が４．２×１０22個／ｃ
ｍ3 以上であれば、その各原子間の結合距離が十分短く
なり、その原子間の結合力が十分強くなり、所要通りの
バンドギャップが得られる。
炭素、スズの少なくとも１種からなる骨格形成用のアモ
ルファス状態の原子の原子密度が４．２×１０22個／ｃ
ｍ3 以上であれば、その各原子間の結合距離が十分短く
なり、その原子間の結合力が十分強くなり、所要通りの
バンドギャップが得られる。
【００１２】先ず、（イ）の条件によれば、補償原子は
水素および周期率表第VII Ａ族ハロゲン元素の少なくと
も１種からなる原子で構成され、その原子密度が５．１
×１０21個／ｃｍ3 以下であれば、アモルファス状態の
原子−補償原子間の結合力が、そのアモルファス状態の
原子間の結合力に付加され、これにより、露光波長が７
２０ｎｍ以下の高エネルギー露光に対し、バンドギャッ
プを越えた光キャリアの生成と生成光キャリアのバンド
伝導による高移動度伝導が可能となる。
水素および周期率表第VII Ａ族ハロゲン元素の少なくと
も１種からなる原子で構成され、その原子密度が５．１
×１０21個／ｃｍ3 以下であれば、アモルファス状態の
原子−補償原子間の結合力が、そのアモルファス状態の
原子間の結合力に付加され、これにより、露光波長が７
２０ｎｍ以下の高エネルギー露光に対し、バンドギャッ
プを越えた光キャリアの生成と生成光キャリアのバンド
伝導による高移動度伝導が可能となる。
【００１３】因みに、この補償原子は、バンドギャップ
内の局在準位密度を低減する作用があり、この密度は約
１×１０20個／ｃｍ3 のオーダーであり、これに対し
て、上記補償原子の原子密度値は、ダングリングボンド
を補償するには多すぎる原子密度であり、ほとんどの補
償原子がアモルファス状態の原子−補償原子間の結合力
の付加機能として働くと考える。
内の局在準位密度を低減する作用があり、この密度は約
１×１０20個／ｃｍ3 のオーダーであり、これに対し
て、上記補償原子の原子密度値は、ダングリングボンド
を補償するには多すぎる原子密度であり、ほとんどの補
償原子がアモルファス状態の原子−補償原子間の結合力
の付加機能として働くと考える。
【００１４】更に、不純物原子の原子密度が１．５×１
０17個／ｃｍ3 以下であれば、バンド端近傍の局在準位
密度が低減化し、生成光キャリアのバンド伝導におい
て、より高移動度の伝導が可能となる。
０17個／ｃｍ3 以下であれば、バンド端近傍の局在準位
密度が低減化し、生成光キャリアのバンド伝導におい
て、より高移動度の伝導が可能となる。
【００１５】本発明者は、このような高移動度の伝導に
ついては、この不純物原子が、前記アモルファス状態の
骨格原子間で生じた格子歪を緩和する作用を有するため
であると考えている。即ち、不純物原子は本来の価電子
制御作用に寄与するよりも、その大部分の原子がアモル
ファス状態の骨格原子の格子隙間に挿入され、これによ
り、その不純物原子密度が増えると、逆に格子歪を増加
させてしまうためであるであると考える。
ついては、この不純物原子が、前記アモルファス状態の
骨格原子間で生じた格子歪を緩和する作用を有するため
であると考えている。即ち、不純物原子は本来の価電子
制御作用に寄与するよりも、その大部分の原子がアモル
ファス状態の骨格原子の格子隙間に挿入され、これによ
り、その不純物原子密度が増えると、逆に格子歪を増加
させてしまうためであるであると考える。
【００１６】このようにバンドギャップを越えた光キャ
リアの生成と生成光キャリアのバンド伝導による高移動
度伝導であれば、低電界の低電位下においても高電位下
と同様に層中において高移動度伝導を呈し、低電位感度
特性の改善でき、また、残像についても、バンドギャッ
プを越えるような波長の露光に限定することにより、生
成光キャリアがバンドギャップ中の局在準位密度にトラ
ップされることがなく、残像特性の改善ができる。しか
も、不純物の原子密度に上限を設けたことにより、電子
的作用を及ぼす置換型不純物の影響を制限でき、帯電特
性を改善できる。
リアの生成と生成光キャリアのバンド伝導による高移動
度伝導であれば、低電界の低電位下においても高電位下
と同様に層中において高移動度伝導を呈し、低電位感度
特性の改善でき、また、残像についても、バンドギャッ
プを越えるような波長の露光に限定することにより、生
成光キャリアがバンドギャップ中の局在準位密度にトラ
ップされることがなく、残像特性の改善ができる。しか
も、不純物の原子密度に上限を設けたことにより、電子
的作用を及ぼす置換型不純物の影響を制限でき、帯電特
性を改善できる。
【００１７】次に、（ロ）の条件によれば、補償原子の
原子密度が３．０×１０21個／ｃｍ3以下であれば、ア
モルファス状態の原子−補償原子間の結合力の付加がよ
り小さい範囲で済み、そのために、露光波長が８２０ｎ
ｍ以下の高エネルギー露光に対して、バンドギャップを
越えた光キャリアの生成と生成光キャリアのバンド伝導
による高移動度伝導ができる。
原子密度が３．０×１０21個／ｃｍ3以下であれば、ア
モルファス状態の原子−補償原子間の結合力の付加がよ
り小さい範囲で済み、そのために、露光波長が８２０ｎ
ｍ以下の高エネルギー露光に対して、バンドギャップを
越えた光キャリアの生成と生成光キャリアのバンド伝導
による高移動度伝導ができる。
【００１８】また、この（ロ）の条件によれば、（イ）
の条件に比べて露光波長が７２０ｎｍ以下から８２０ｎ
ｍ以下に拡大しており、これにより、電子写真記録装置
の設計の自由度が大幅に向上する。特に、露光光源の長
波長化は露光光源の低コスト化をもたらす。例えば、レ
ーザーダイオードは短波長より長波長（７８４ｎｍ）が
量産されており、ＬＥＤは長波長（７２０〜７８０ｎ
ｍ）の方が低コストで光量ムラも少ない。
の条件に比べて露光波長が７２０ｎｍ以下から８２０ｎ
ｍ以下に拡大しており、これにより、電子写真記録装置
の設計の自由度が大幅に向上する。特に、露光光源の長
波長化は露光光源の低コスト化をもたらす。例えば、レ
ーザーダイオードは短波長より長波長（７８４ｎｍ）が
量産されており、ＬＥＤは長波長（７２０〜７８０ｎ
ｍ）の方が低コストで光量ムラも少ない。
【００１９】
【実施例】以下、本実施例を詳述する。図１は、ａ−Ｓ
ｉ感光体ドラム１の層構成であり、導電性基体２、キャ
リア注入阻止層３、光導電層４、表面保護層５より構成
されている。この光導電層４については、その他には光
キャリア輸送層４ａと光キャリア生成層４ｂとの積層に
よる機能分離とすることもできる。
ｉ感光体ドラム１の層構成であり、導電性基体２、キャ
リア注入阻止層３、光導電層４、表面保護層５より構成
されている。この光導電層４については、その他には光
キャリア輸送層４ａと光キャリア生成層４ｂとの積層に
よる機能分離とすることもできる。
【００２０】この機能分離型の層構成であれば、キャリ
ア輸送層４ａと光キャリア生成層４ｂとの積層順序は、
画像書き込み用露光の照射方向（位置）と露光波長によ
り決定する。即ち、従来のカールソン記録法では表面層
側より露光されるので、図１に示すように光キャリア生
成層４ｂが表面層側となるが、これに対して、光背面記
録法では、その逆となる。また、露光波長により、その
侵入深さが異なるが、それが短波長光の場合、両層をほ
ぼ分離できる。しかし、長波長光の場合、両層は分離で
きなく、この場合、両機能を併せ持つ。
ア輸送層４ａと光キャリア生成層４ｂとの積層順序は、
画像書き込み用露光の照射方向（位置）と露光波長によ
り決定する。即ち、従来のカールソン記録法では表面層
側より露光されるので、図１に示すように光キャリア生
成層４ｂが表面層側となるが、これに対して、光背面記
録法では、その逆となる。また、露光波長により、その
侵入深さが異なるが、それが短波長光の場合、両層をほ
ぼ分離できる。しかし、長波長光の場合、両層は分離で
きなく、この場合、両機能を併せ持つ。
【００２１】上記構成のａ−Ｓｉ感光体ドラム１を製作
するには、従来周知の薄膜形成方法を用いればよいが、
（イ）の条件については、特にグロー放電分解法によっ
て容易に堆積でき、また、（ロ）の条件については、グ
ロー放電分解法の改良型である化学アニーリング法（H.
Shirai,etc. J.Appl.Phys.59.1096(1991)参照）や触媒
ＣＶＤ法により容易に堆積できる。
するには、従来周知の薄膜形成方法を用いればよいが、
（イ）の条件については、特にグロー放電分解法によっ
て容易に堆積でき、また、（ロ）の条件については、グ
ロー放電分解法の改良型である化学アニーリング法（H.
Shirai,etc. J.Appl.Phys.59.1096(1991)参照）や触媒
ＣＶＤ法により容易に堆積できる。
【００２２】（薄膜形成装置の概要） 図２はグロー放電分解法の装置図であり、図３は触媒Ｃ
ＶＤ法の装置図である。先ず図２について、説明する。
図２は本発明のプラズマＣＶＤ装置であるグロー放電分
解装置６の概略図である。
ＶＤ法の装置図である。先ず図２について、説明する。
図２は本発明のプラズマＣＶＤ装置であるグロー放電分
解装置６の概略図である。
【００２３】このグロー放電分解装置６によれば、７は
円筒形状の反応容器、７ａはその蓋体、７ｂはその周壁
であり、７ｃはその底板であり、また、８は円筒形状の
グロー放電用電極板、９は円筒形状の導電性基板支持
体、１０は成膜用円筒状基板である。この基板１０は基
板支持体９の鍔部の上に載置されるとともに、電気的に
導通している。また、蓋体７ａの上に付設されたモータ
ー１１により回転軸１２を介して基板支持体９が回転駆
動し、これに伴って基板１０が一体的に回転する。基板
支持体９、回転軸１２及び蓋体７ａは電気的に導通し、
アースしている。更に周壁７ｂとグロー放電用電極板８
とは電気的に導通しており、周壁７ｂに付設された電力
入力用端子１３は高周波電源１４と接続され、このよう
な電力印加系のもとでグロー放電用電極板８と基板１０
との間でグロー放電が発生する。尚、１５と１６は電極
板８と基板１０とを電気的に絶縁するリング体である。
円筒形状の反応容器、７ａはその蓋体、７ｂはその周壁
であり、７ｃはその底板であり、また、８は円筒形状の
グロー放電用電極板、９は円筒形状の導電性基板支持
体、１０は成膜用円筒状基板である。この基板１０は基
板支持体９の鍔部の上に載置されるとともに、電気的に
導通している。また、蓋体７ａの上に付設されたモータ
ー１１により回転軸１２を介して基板支持体９が回転駆
動し、これに伴って基板１０が一体的に回転する。基板
支持体９、回転軸１２及び蓋体７ａは電気的に導通し、
アースしている。更に周壁７ｂとグロー放電用電極板８
とは電気的に導通しており、周壁７ｂに付設された電力
入力用端子１３は高周波電源１４と接続され、このよう
な電力印加系のもとでグロー放電用電極板８と基板１０
との間でグロー放電が発生する。尚、１５と１６は電極
板８と基板１０とを電気的に絶縁するリング体である。
【００２４】１７はガス導入口、１８はガス排出口であ
り、ａ−Ｓｉ成膜用ガスがガス導入口１７を介して反応
容器７の内部へ導入され、次いでグロー放電用電極板８
に貫設された複数個のガス吹き出し口１９を介して基板
１０に向けて吹き出される。上記構成のグロー放電分解
装置６によりａ−Ｓｉ感光体を製作するには、上記の電
力印加系並びにガス流系の下で基板１０が回転し、更に
基板１０の内部に設けたヒーター２０により基板温度を
約３００℃にまで高くし、グロー放電により基板１０の
周面にａ−Ｓｉ層が気相成長される。そして、この気相
成長に伴って生じるガス分解残余ガスは複数の小口状ガ
ス排出口１８により排出さる。尚、図中の矢印はガス流
を示す。
り、ａ−Ｓｉ成膜用ガスがガス導入口１７を介して反応
容器７の内部へ導入され、次いでグロー放電用電極板８
に貫設された複数個のガス吹き出し口１９を介して基板
１０に向けて吹き出される。上記構成のグロー放電分解
装置６によりａ−Ｓｉ感光体を製作するには、上記の電
力印加系並びにガス流系の下で基板１０が回転し、更に
基板１０の内部に設けたヒーター２０により基板温度を
約３００℃にまで高くし、グロー放電により基板１０の
周面にａ−Ｓｉ層が気相成長される。そして、この気相
成長に伴って生じるガス分解残余ガスは複数の小口状ガ
ス排出口１８により排出さる。尚、図中の矢印はガス流
を示す。
【００２５】次に図３の触媒ＣＶＤ装置を述べる。同図
は、触媒ＣＶＤ装置２１の概略構成図であり、この装置
２１は筒状の真空容器２２のほぼ中央に配された円筒状
基体２４上に、熱触媒体２５を介してガス吹き出し手段
２６から原料ガスを供給し、触媒ＣＶＤ法によってａ−
Ｓｉ系の膜を成膜するものである。
は、触媒ＣＶＤ装置２１の概略構成図であり、この装置
２１は筒状の真空容器２２のほぼ中央に配された円筒状
基体２４上に、熱触媒体２５を介してガス吹き出し手段
２６から原料ガスを供給し、触媒ＣＶＤ法によってａ−
Ｓｉ系の膜を成膜するものである。
【００２６】真空容器２２は、基体２４のセットや取り
出しが出来るように、容器の一部、例えば上蓋が開閉可
能に形成される。２３は基体支持体であり、その内部に
基体温度制御手段２７が設けられていて、支持体２３に
装着される基体２４の成膜時の温度を制御する。この基
体温度制御手段２７により成膜中の基体温度は１００〜
５００℃、好適には２００〜３５０℃の一定温度に制御
される。
出しが出来るように、容器の一部、例えば上蓋が開閉可
能に形成される。２３は基体支持体であり、その内部に
基体温度制御手段２７が設けられていて、支持体２３に
装着される基体２４の成膜時の温度を制御する。この基
体温度制御手段２７により成膜中の基体温度は１００〜
５００℃、好適には２００〜３５０℃の一定温度に制御
される。
【００２７】支持体２３には回転伝達手段２８を介して
基体回転用のモーター２９が接続されており、成膜中に
支持体２３と基体２４とが一体に回転される。ガス吹き
出し手段２６は多数のガス吹き出し孔３０を有し、しか
も、真空容器２２とにより中空状に形成されており、ガ
ス導入口３１を介して原料ガスが導入される。３２は図
示しない真空ポンプに接続されたガス排気口である。
基体回転用のモーター２９が接続されており、成膜中に
支持体２３と基体２４とが一体に回転される。ガス吹き
出し手段２６は多数のガス吹き出し孔３０を有し、しか
も、真空容器２２とにより中空状に形成されており、ガ
ス導入口３１を介して原料ガスが導入される。３２は図
示しない真空ポンプに接続されたガス排気口である。
【００２８】上記熱触媒体２５の材料としては、原料ガ
スの少なくとも一部に触媒反応あるいは熱分解反応を起
こして、その反応生成物を堆積種となし、かつ触媒材料
自身が、昇華や蒸発により堆積される膜中に混入しにく
いものが選択される。
スの少なくとも一部に触媒反応あるいは熱分解反応を起
こして、その反応生成物を堆積種となし、かつ触媒材料
自身が、昇華や蒸発により堆積される膜中に混入しにく
いものが選択される。
【００２９】このような材料には、タングステン
（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、モリブデ
ン（Ｍｏ）、Ｔｉ、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔ
ａ）、コバルト（Ｃｏ）、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎやそれらの
合金がある。
（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、モリブデ
ン（Ｍｏ）、Ｔｉ、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔ
ａ）、コバルト（Ｃｏ）、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎやそれらの
合金がある。
【００３０】熱触媒体２５の基本的な形状は、基体２４
とガス吹き出し手段２６との間にほぼ等距離で位置し
て、基体２４より大きな径の筒状であり、ガスが透過す
る構造を有している。
とガス吹き出し手段２６との間にほぼ等距離で位置し
て、基体２４より大きな径の筒状であり、ガスが透過す
る構造を有している。
【００３１】これらの熱触媒体２５には、真空容器２２
の外部から電流端子３３を介して電力が供給され、通電
によるジュール熱で５００〜２０００℃、好適には８０
０〜１４００℃の高温に加熱される。
の外部から電流端子３３を介して電力が供給され、通電
によるジュール熱で５００〜２０００℃、好適には８０
０〜１４００℃の高温に加熱される。
【００３２】成膜時のガス圧力は、０．００１〜２０Ｔ
ｏｒｒ、好適には０．００５〜１０Ｔｏｒｒ、更に好適
には０．０１〜１Ｔｏｒｒに設定される。ガス圧力をこ
の範囲に設定することで、供給されたガスが効率的に分
解、輸送される。また反応生成物同士の気相中での２次
反応が抑制されることにより、基体上に良質なａ−Ｓｉ
系膜を形成することができる。
ｏｒｒ、好適には０．００５〜１０Ｔｏｒｒ、更に好適
には０．０１〜１Ｔｏｒｒに設定される。ガス圧力をこ
の範囲に設定することで、供給されたガスが効率的に分
解、輸送される。また反応生成物同士の気相中での２次
反応が抑制されることにより、基体上に良質なａ−Ｓｉ
系膜を形成することができる。
【００３３】（例１） 本例においては、表１と表２のグロー放電ＣＶＤ法の条
件により感光体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを製作した。各感光体サ
イズはφ３０×２５８ｍｍに設定した。キャリア注入阻
止層と表面層は、同一条件の表１で製作し、光導電層は
表２により製作した。
件により感光体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを製作した。各感光体サ
イズはφ３０×２５８ｍｍに設定した。キャリア注入阻
止層と表面層は、同一条件の表１で製作し、光導電層は
表２により製作した。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】また、上記４種類の光導電層の珪素（シリ
コン）原子密度と水素原子密度とＢ原子密度を測定した
ところ、表３に示す通りの結果が得られた。この珪素原
子密度は、感光体と同じアルミ円筒基体上に光導電層の
みを０．５μｍ堆積し、その一部を１ｃｍ角に切り出し
て、その光導電層の分析値をＲＢＳ（ラザフォード後方
散乱）分析法により求めた。また、水素原子密度とＢ原
子密度は、ＳＩＭＳ（二次イオン質量）分析法により求
めた。
コン）原子密度と水素原子密度とＢ原子密度を測定した
ところ、表３に示す通りの結果が得られた。この珪素原
子密度は、感光体と同じアルミ円筒基体上に光導電層の
みを０．５μｍ堆積し、その一部を１ｃｍ角に切り出し
て、その光導電層の分析値をＲＢＳ（ラザフォード後方
散乱）分析法により求めた。また、水素原子密度とＢ原
子密度は、ＳＩＭＳ（二次イオン質量）分析法により求
めた。
【００３７】
【表３】
【００３８】かくして得られた４種類の感光体Ａから感
光体Ｄについて、感光体の電子写真電位特性を測定した
ところ、表４に示す通りの結果が得られた。
光体Ｄについて、感光体の電子写真電位特性を測定した
ところ、表４に示す通りの結果が得られた。
【００３９】
【表４】
【００４０】測定法は、実際のカールソン方式の電子写
真記録装置と同じであり、現像器の代わりに表面電位計
を配設して、この現像位置で感光体の帯電電位が測定で
きるようにした。露光は、帯電プロセス直後にドラムの
回転を止め、光透過型の前記表面電位計より行ない、露
光と電位測定を同時に行なった。ドラムの回転は周速６
０ｍｍ／秒で、コロナ帯電器のドラム周方向の帯電幅は
約１０ｍｍで、感光体を搭載して実使用される機器と同
じ条件とし、また、露光及びイレース光の波長は６８５
ｎｍに設定した。同表中、○印は実用上良好である場合
であり、△印は実用上やや支障がある場合であり、×印
は実用上支障があって問題となる場合である。
真記録装置と同じであり、現像器の代わりに表面電位計
を配設して、この現像位置で感光体の帯電電位が測定で
きるようにした。露光は、帯電プロセス直後にドラムの
回転を止め、光透過型の前記表面電位計より行ない、露
光と電位測定を同時に行なった。ドラムの回転は周速６
０ｍｍ／秒で、コロナ帯電器のドラム周方向の帯電幅は
約１０ｍｍで、感光体を搭載して実使用される機器と同
じ条件とし、また、露光及びイレース光の波長は６８５
ｎｍに設定した。同表中、○印は実用上良好である場合
であり、△印は実用上やや支障がある場合であり、×印
は実用上支障があって問題となる場合である。
【００４１】各測定項目の内容は以下の通りである。帯
電率は、感光体表面への流れ込み電流を０．２μＣ／ｃ
ｍ2 とした場合、その現像位置での初回帯電電位（Ｖ）
を総膜厚（μｍ）で割った数値であり、その値が大きい
程良好である。
電率は、感光体表面への流れ込み電流を０．２μＣ／ｃ
ｍ2 とした場合、その現像位置での初回帯電電位（Ｖ）
を総膜厚（μｍ）で割った数値であり、その値が大きい
程良好である。
【００４２】暗減衰は、帯電直後の４５０Ｖから暗中５
秒後の電位を測定し、その電位低下を４５０Ｖで割り、
百分率で表した。
秒後の電位を測定し、その電位低下を４５０Ｖで割り、
百分率で表した。
【００４３】温度特性は、前記帯電電位を感光体温度２
５℃と４５℃で測定し、その変化を表した。すべて負の
温度特性である。
５℃と４５℃で測定し、その変化を表した。すべて負の
温度特性である。
【００４４】光特性は、２周目に露光エネルギーの５倍
の光量のイレース光を照射した直後の帯電電位を、初回
帯電電位（Ｖ）で割った値を百分率で表したものであ
り、大きい程、光キャリアのトラップが少なく、メモリ
作用が小さく、画像においてゴースト（残像）が薄い。
の光量のイレース光を照射した直後の帯電電位を、初回
帯電電位（Ｖ）で割った値を百分率で表したものであ
り、大きい程、光キャリアのトラップが少なく、メモリ
作用が小さく、画像においてゴースト（残像）が薄い。
【００４５】残留電位は、４５０Ｖ帯電時に露光電力
３．０μＷ／ｃｍ2 を５秒間照射した後の電位を測定し
た。
３．０μＷ／ｃｍ2 を５秒間照射した後の電位を測定し
た。
【００４６】半減露光量Ｅ１／２（μＪ／ｃｍ2 ）は、
前記帯電電位が４５０Ｖから２分の１の２２５Ｖに低下
するに必要な露光エネルギーで、その値が小さい程感度
がよい。
前記帯電電位が４５０Ｖから２分の１の２２５Ｖに低下
するに必要な露光エネルギーで、その値が小さい程感度
がよい。
【００４７】感度Ｅ１／１５（μＪ／ｃｍ2 ）は、帯電
電位が４５０Ｖから３０Ｖに低下するに必要な露光エネ
ルギーで、小さい程感度がよい。
電位が４５０Ｖから３０Ｖに低下するに必要な露光エネ
ルギーで、小さい程感度がよい。
【００４８】以上の結果によれば、表３と表４より、Ｓ
ｉ原子密度が小さい感光体Ｂや感光体Ｃは、光特性や低
電位感度Ｅ１／１５が劣っている。また、Ｈ原子密度の
より大きい感光体Ｃにおいては、光特性や低電位感度Ｅ
１／１５がより劣っている。Ｂ原子密度が大きい感光体
Ｄは、帯電率や暗減衰や温度特性が劣っている。
ｉ原子密度が小さい感光体Ｂや感光体Ｃは、光特性や低
電位感度Ｅ１／１５が劣っている。また、Ｈ原子密度の
より大きい感光体Ｃにおいては、光特性や低電位感度Ｅ
１／１５がより劣っている。Ｂ原子密度が大きい感光体
Ｄは、帯電率や暗減衰や温度特性が劣っている。
【００４９】かくして、本発明の感光体Ａが、最も優れ
た電子写真特性を示していることが判る。
た電子写真特性を示していることが判る。
【００５０】（例２） 次に、触媒ＣＶＤ法で感光体Ｅを製作した。本例におい
ては、キャリア注入阻止層と光導電層の各ａ−Ｓｉ：Ｈ
膜を触媒ＣＶＤ法で堆積し、その成膜条件を表５に示
す。
ては、キャリア注入阻止層と光導電層の各ａ−Ｓｉ：Ｈ
膜を触媒ＣＶＤ法で堆積し、その成膜条件を表５に示
す。
【００５１】
【表５】
【００５２】また、表６に、感光体Ｅの各原子密度の測
定結果を示す。
定結果を示す。
【００５３】
【表６】
【００５４】表７に、感光体Ｅの電子写真特性を示す。
【００５５】
【表７】
【００５６】かくして、この感光体Ｅについても、光特
性や低電位感度Ｅ１／１５が優れている。
性や低電位感度Ｅ１／１５が優れている。
【００５７】（例３） 次に感光体Ａと感光体Ｅについて、露光波長を変えて、
記録画像の残像レベル（ゴーストレベル）を調べたとこ
ろ、表８に示すような結果が得られた。記録装置の露光
源にはＬＥＤを用いて、そのＬＥＤは表示波長に対し
て、半値幅は約１０ｎｍの発光分布をもつ。画像の残像
（ゴースト）は、現れやすく判定しやすいゴーストパタ
ーンを用いた。尚、同表中、●印は○印に比べて一段と
優れている場合である。
記録画像の残像レベル（ゴーストレベル）を調べたとこ
ろ、表８に示すような結果が得られた。記録装置の露光
源にはＬＥＤを用いて、そのＬＥＤは表示波長に対し
て、半値幅は約１０ｎｍの発光分布をもつ。画像の残像
（ゴースト）は、現れやすく判定しやすいゴーストパタ
ーンを用いた。尚、同表中、●印は○印に比べて一段と
優れている場合である。
【００５８】
【表８】
【００５９】同表に示した結果から明らかな通り、長波
長においては、感光体Ｅが残像レベルの点でよく、これ
により、低コストの７４０ｎｍのＬＥＤヘッドが使える
ようになった。
長においては、感光体Ｅが残像レベルの点でよく、これ
により、低コストの７４０ｎｍのＬＥＤヘッドが使える
ようになった。
【００６０】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の範囲内の他の種々の原子であって
も、例えば他の骨格形成用のアモルファス状態の原子を
採用しても同様な作用効果が得られたことを実験上確認
した。
ではなく、本発明の範囲内の他の種々の原子であって
も、例えば他の骨格形成用のアモルファス状態の原子を
採用しても同様な作用効果が得られたことを実験上確認
した。
【００６１】
【発明の効果】本発明の電子写真記録装置においては、
それに搭載される感光体の光導電層を珪素、ゲルマニウ
ム、炭素、スズの少なくとも１種からなる骨格形成用の
アモルファス状態の原子と、そのアモルファス状態の原
子のダングリングボンド補償用原子と、周期律表第III
Ａ族元素もしくは第ＶＡ属元素の少なくとも１種からな
る不純物原子とから構成し、且つ露光手段の光源波長
と、光導電層を構成する原子の密度との関係を前記のよ
うに（イ）もしくは（ロ）に設定した。これにより、骨
格形成用のアモルファス状態の原子の原子密度が所定数
値以上により、その各原子間の結合距離が十分短くな
り、その原子間の結合力が十分強くなり、所要通りのバ
ンドギャップが得られた。また、補償原子の原子密度が
所定数値以下であるので、アモルファス状態の原子−補
償原子間の結合力が、そのアモルファス状態の原子間の
結合力に付加され、所定の露光波長以下の高エネルギー
露光に対し、バンドギャップを越えた光キャリアの生成
と生成光キャリアのバンド伝導による高移動度伝導が可
能となった。更に、不純物原子の原子密度が所定数値以
下であるので、バンド端近傍の局在準位密度が低減化
し、生成光キャリアのバンド伝導において、より高移動
度の伝導が可能となり、帯電電位が高くなり、露光電位
が低くなり、残像が発生しなくなった。
それに搭載される感光体の光導電層を珪素、ゲルマニウ
ム、炭素、スズの少なくとも１種からなる骨格形成用の
アモルファス状態の原子と、そのアモルファス状態の原
子のダングリングボンド補償用原子と、周期律表第III
Ａ族元素もしくは第ＶＡ属元素の少なくとも１種からな
る不純物原子とから構成し、且つ露光手段の光源波長
と、光導電層を構成する原子の密度との関係を前記のよ
うに（イ）もしくは（ロ）に設定した。これにより、骨
格形成用のアモルファス状態の原子の原子密度が所定数
値以上により、その各原子間の結合距離が十分短くな
り、その原子間の結合力が十分強くなり、所要通りのバ
ンドギャップが得られた。また、補償原子の原子密度が
所定数値以下であるので、アモルファス状態の原子−補
償原子間の結合力が、そのアモルファス状態の原子間の
結合力に付加され、所定の露光波長以下の高エネルギー
露光に対し、バンドギャップを越えた光キャリアの生成
と生成光キャリアのバンド伝導による高移動度伝導が可
能となった。更に、不純物原子の原子密度が所定数値以
下であるので、バンド端近傍の局在準位密度が低減化
し、生成光キャリアのバンド伝導において、より高移動
度の伝導が可能となり、帯電電位が高くなり、露光電位
が低くなり、残像が発生しなくなった。
【００６２】その結果、下記のような近年の動向に沿っ
た良好な感光体が得られた。
た良好な感光体が得られた。
【００６３】例えば、機器の小型化に伴って、このａ−
Ｓｉ系感光体ドラムの小口径化が必要となり、この小口
径化であっても、帯電電位が高くなった。また、機器の
高速化に伴い、ａ−Ｓｉ系感光体ドラムの回転数アップ
も要求されているが、帯電電位が高くなったので、その
要求に応じることができた。しかも、高電位感度のａ−
Ｓｉ系感光体を反転現像方式のカールソンプリンターや
光背面プリンターに使用する場合、必要な記録画像の濃
度が容易に得られ、あるいは、正規現像方式のカールソ
ン複写機に使用する場合であれば、所要の記録画像白地
が得られた。加えて、本発明のａ−Ｓｉ系感光体ドラム
では、長波長光源との組合せによっても残像が発生しな
くなり、特にφ３０程度の小口径ドラムに用いても何ら
問題にならなかった。
Ｓｉ系感光体ドラムの小口径化が必要となり、この小口
径化であっても、帯電電位が高くなった。また、機器の
高速化に伴い、ａ−Ｓｉ系感光体ドラムの回転数アップ
も要求されているが、帯電電位が高くなったので、その
要求に応じることができた。しかも、高電位感度のａ−
Ｓｉ系感光体を反転現像方式のカールソンプリンターや
光背面プリンターに使用する場合、必要な記録画像の濃
度が容易に得られ、あるいは、正規現像方式のカールソ
ン複写機に使用する場合であれば、所要の記録画像白地
が得られた。加えて、本発明のａ−Ｓｉ系感光体ドラム
では、長波長光源との組合せによっても残像が発生しな
くなり、特にφ３０程度の小口径ドラムに用いても何ら
問題にならなかった。
【図１】アモルファスシリコン感光体ドラムの層構成を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】グロー放電分解法の装置概略図である。
【図３】触媒ＣＶＤ法の装置概略図である。
１ ａ−Ｓｉ感光体ドラム ２ 導電性基体 ３ キャリア注入阻止層 ４ 光導電層 ５ 表面保護層
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03G 5/08
Claims (1)
- 【請求項１】導電性基板の上に光導電層を積層して成る
感光体に、帯電手段、露光手段、現像手段、クリーニン
グ手段を配設するとともに、光導電層を珪素、ゲルマニ
ウム、炭素、スズの少なくとも１種からなる骨格形成用
のアモルファス状態の原子と、該アモルファス状態の原
子のダングリングボンド補償用原子と、周期律表第III
Ａ族元素もしくは第ＶＡ属元素の少なくとも１種からな
る不純物原子とから構成し、且つ露光手段の光源波長
と、光導電層を構成する原子の密度との関係が下記
（イ）もしくは（ロ）であることを特徴とする電子写真
記録装置。 （イ）露光光源の波長が７２０ｎｍ以下 アモルファス状態の原子の原子密度 ４．２×１０22個
／ｃｍ3 以上 補償原子の原子密度 １×１０ 20 個／ｃｍ 3 以上且つ
５．１×１０21個／ｃｍ3以下 不純物原子の原子密度 １．５×１０17個／ｃｍ3 以下 （ロ）露光光源の波長が８２０ｎｍ以下 アモルファス状態の原子の原子密度 ４．２×１０22個
／ｃｍ3 以上 補償原子の原子密度 １×１０ 20 個／ｃｍ 3 以上且つ
３．０×１０21個／ｃｍ3以下 不純物原子の原子密度 １．５×１０17個／ｃｍ3 以下
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18619593A JP3152808B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 電子写真記録装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18619593A JP3152808B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 電子写真記録装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0743921A JPH0743921A (ja) | 1995-02-14 |
| JP3152808B2 true JP3152808B2 (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=16184052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18619593A Expired - Fee Related JP3152808B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 電子写真記録装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3152808B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6593255B1 (en) | 1998-03-03 | 2003-07-15 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Impregnated glass fiber strands and products including the same |
| EP2322993A2 (en) | 2009-11-17 | 2011-05-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Electrophotographic photosensitive member and electrophotographic apparatus |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4580028B2 (ja) | 2008-07-25 | 2010-11-10 | キヤノン株式会社 | 画像形成方法及び画像形成装置 |
| JP5121785B2 (ja) | 2008-07-25 | 2013-01-16 | キヤノン株式会社 | 電子写真感光体および電子写真装置 |
| JP4612913B2 (ja) * | 2008-12-26 | 2011-01-12 | キヤノン株式会社 | 画像形成方法 |
| JP5653186B2 (ja) | 2009-11-25 | 2015-01-14 | キヤノン株式会社 | 電子写真装置 |
| JP5675289B2 (ja) | 2009-11-26 | 2015-02-25 | キヤノン株式会社 | 電子写真感光体および電子写真装置 |
| JP5675287B2 (ja) | 2009-11-26 | 2015-02-25 | キヤノン株式会社 | 電子写真感光体および電子写真装置 |
| JP5675292B2 (ja) | 2009-11-27 | 2015-02-25 | キヤノン株式会社 | 電子写真感光体および電子写真装置 |
-
1993
- 1993-07-28 JP JP18619593A patent/JP3152808B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6593255B1 (en) | 1998-03-03 | 2003-07-15 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Impregnated glass fiber strands and products including the same |
| EP2322993A2 (en) | 2009-11-17 | 2011-05-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Electrophotographic photosensitive member and electrophotographic apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0743921A (ja) | 1995-02-14 |
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