JPH0158498B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、光（ここでは広義の光で、紫外光
線、可視光線、赤外光線、Ｘ線、γ線等を示す）
のような電磁波に感受性のある光導電部材に関す
る。 固体撮像装置、あるいは像形成分野における電
子写真用像形成部材や原稿読取装置における光導
電層を形成する光導電材料としては、高感度で、
SN比［光電流（Ip）／（Id）］が高く、照射する
電磁波のスペクトル特性にマツチングした吸収ス
ペクトル特性を有すること、光応答性が速く、所
望の暗抵抗値を有すること、使用度において人体
に対して無公害であること、更には固体撮像装置
においては、残像を所定時間内に容易に処理する
ことができること等の特性が要求される。殊に、
事務器としてオフイスで使用される電子写真装置
内に組込まれる電子写真用像形成部材の場合に
は、上記の使用時における無公害性は重要な点で
ある。 このような観点に立脚して最近注目されている
光導電材料に、水素やハロゲン原子等の一価の元
素でダングリングボンドが修飾されたアモルフア
スシリコン（以後ａ−Siと表記する）があり、例
えば独国公開第2746967号公報、同第2855718号公
報には電子写真用像形成部材への応用が、また、
独国公開第2933411号公報には光電変換読取装置
への応用がそれぞれ記載されており、その優れた
光導電性、対擦性、耐熱性及び大面積化が比較的
容易であることから電子写真用像形成部材への応
用が期待されている。 一般に、電子写真用感光体を複写装置に装填
し、高湿環境下で画出しを行つた場合、画像がぼ
けたり、画像が出なくなる画像流れと称される欠
陥が生ずることが多い。これは、感光体の表面に
付着するコロナ生成物や紙ふんが吸水して感光体
の表面抵抗を下げ、感光体が静電潜像を保持する
ことができなくなることが原因である。従来、こ
のような付着物を感光体表面から選択的に取り除
くことは難しく、一般的には現像剤中に感光体表
面を摺擦して付着物を除去する効果を有する物質
を含有させる方法をとることが多い。しかしなが
ら、この方法により効果的に付着物を取り除こう
とすると感光体の表面層も少しづつ削れてしま
う。感光体の表面層が削れていくと、付着物に基
づく画像流れ等の画像欠陥は防止されても、感光
体特性、画像品質に悪影響が出てくるので、必ず
しもよい解決策とはいえないのが現状である。 本発明は上記の諸点に鑑み成されたもので、ａ
−Siに関し電子写真用像形成部材や固体撮像装
置、読取装置等に使用される光導電部材としての
適用性とその応用性という観点から総活的に鋭意
研究検討を続けた結果、著しい画像流れを生じる
感光体に於いては、光導電部材表面の水との接触
角が非常に低いことを見い出したことに基づく。
このことから、画像流れを防止するには、光導電
部材表面の水との接触角を高くするべく検討を続
けた結果、ケイ素原子を母体とする非晶質材料を
含有する光受容層の表面の水との接触角を特定の
値以上にすることによつて上記問題点を解決でき
ることが判明した。コロナ生成物や紙ふんは、光
導電部材表面の接触角に影響を与えるが、該表面
がもともとある程度以上の水との接触角を有する
場合には、コロナ生成物や紙ふんによる悪影響を
軽減することができるためと推定される。 本発明は、高湿環境下で画出しを行つた場合に
も、画像流れ等の画像欠陥を生ずることの少な
く、高品質な画像を得ることができる電子写真用
の光導電部材を提供することを目的とする。 すなわち本発明の電子写真用光導電部材は、支
持体と、この支持体上に設けられ、ケイ素原子を
母体とする非晶質材料で構成された光受容層とを
有する電子写真用光導電部材に於いて、前記光受
容層の表面の水との接触角が75゜以上であること
を特徴とする。 電子写真用光導電部材（以下、「光導電部材」
と略称する。）の光受容層表面の水との接触角が
75゜以上であれば、相当の高温高湿環境下で電子
写真用像形成部材として使用した場合に於いても
画像流れ現象は殆ど生じない。一方、該接触角が
75゜未満である場合には画像流れ現象が生じやす
く、この値が小さくなる程その発生の度合は増加
する。なお、本発明にいう光受容層表面の水との
接触角とは、光受容層表面上の任意の五箇所以上
の測定点に於ける測定値の平均値をいうものとす
る。 以下、本発明の光導電部材につき、より詳細に
説明する。 本発明の光導電部材は、光導電部材用の支持体
上に、一種以上の堆積層が積層されてなる光受容
層が設けられて構成される。この光受容層は、通
常はａ−Siを主成分として含有する光導電性のあ
る堆積層（以下、光導電層と略称する）を主体と
して構成され、この光導電層以外に、この光導電
層と支持体との間に下部堆積層、及び／又は光導
電層の上部に上部堆積層が設けられてもよい。 光導電層は、ケイ素原子を母体とし、好ましく
は水素原子及び／又はハロゲン原子が含有され
る。これら原子以外の成分として、フエルミ準位
や禁止帯幅等を調整する成分として、ホウ素、ガ
リウム等の族原子、窒素、リン、ヒ素等のＶ族
原子、酸素原子、炭素原子、ゲルマニウム原子等
を単独若しくは適宜組み合わせて含有させること
ができる。 下部堆積層は、光導電層と支持体との密着性向
上あるいは電荷受容能の調整等の目的で設置され
るものであり、目的に応じて族原子、Ｖ族原
子、酸素原子、炭素原子、ゲルマニウム原子等を
含むａ−Si層若しくは微結晶−Si層が、一層ある
いは多層に形成される。 また、光導電層の上部に所望により設けられる
上部堆積層は、表面電荷注入防止層あるいは保護
層としての役割を果す層であり、一般的には、炭
素原子、窒素原子等を、好ましくは多量に含有す
るａ−Si等により形成される。 一方、支持体を構成する材料としては、導電性
のものでも電気絶縁性のものでもよい。導電性基
材としては、例えば、NiCr、ステンレス、Al、
Cr、Mo、Au、Nb、Ta、Ｖ、Ti、Pt、Pd等の
金属又はこれ等の合金が挙げられる。 電気絶縁性基材としては、ポリエステル、ポリ
エチレン、ポリカーボネート、セルローズアセテ
ート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩
化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド等の合
成樹脂のフイルム又はシート、ガラス、セラミツ
ク、紙等が通常使用される。これ等の電気絶縁性
基材は、好適には少なくともその一方の表面が導
電処理され、該導電処理された表面側に光導電層
が設けられるのが望ましい。 すなわち、例えばガラスであれば、その表面
は、NiCr、Al、Cr、Mo、Au、Ir、Nd、Ta、
Ｖ、Ti、Pt、In₂O₃、SnO₂、ITO（In₂O₃＋SnO₂）
等から成る薄膜を設けることによつて導電性が付
与され、或いはポリエステルフイルム等の合成樹
脂フイルムであれば、NiCr、Al、Ag、Pb、Zn、
Ni、Au、Cr、Mo、Ir、Nb、Ta、Ｖ、Ti、Pt
等の金属の薄膜を真空蒸着、電子ビーム蒸着、ス
パツタリング等でその表面に設け、又は前記金属
でその表面をラミネート処理して、その表面に導
電性が付与される。 しかし、支持体の基材としては、アルミニウム
を使用するのが、比較的簡易に真円性、表面平滑
性等の精度のよいものが得られ、製造時のａ−Si
の堆積表面部の温度制御が容易であり、かつ経済
性の面からも好ましい。 支持体の形状としては、所望によつて、その形
状は決定されるが、光導電部材を電子写真用像形
成部材として使用するのであれば、連続高速複写
の場合には、無端ベルト状又は円筒状とするのが
望ましい。支持体の厚さは、所望通りの光導電部
材が形成される様に適宜決定されるが、光導電部
材として可撓性が要求される場合には、支持体と
しての機能が十分発揮される範囲内であれば可能
な限り薄くされる。しかしながら、このような場
合、支持体の製造上及び取扱い上、更には機械的
強度等の点から、通常は、10μｍ以上とされる。 本発明に於いて、ケイ素原子を母体とする非晶
質材料で構成された光受容層を形成するには、例
えばグロー放電法、スパツタリング法、あるいは
イオンプレーテイング法等の従来公知の種々の放
電現象を利用する真空堆積法が適用される。 光受容層表面の水との接触角が75゜以上である
本発明の光導電部材の光受容層を製造する方法と
しては、光受容層の構成原子組成や光受容層の
種々の製造条件が関与し、単独の因子で一義的に
有効なものは存在せず、二以上の因子の相乗的作
用によりこの目的を達成できることが多い。 先ず、光受容層の構成原子組成としては、前述
したように特定の原子をドープすることだけによ
つては光受容層表面の水との接触角が75゜以上と
することはできないが、比較的許容範囲が広く上
記要件を達成できる光受容層表面を構成する組成
として、ａ−Si：Ｃ系、ａ−Si：Ｃ：Ｈ系、ａ−
Si：Ｃ：Ｆ系、ａ−Si：Ｃ：Ｆ：Ｈ系等を主なも
のとして挙げることができる。光受容層表面に酸
素原子を多量にドープさせると、水との接触角は
低下しやすく好ましくない。 一方、光受容層の表面部分を形成する際の製造
条件としては、一般的に支持体の加熱温度を高め
（例えば、230〜350℃）に設定することが好まし
く、放電パワーは低め（例えば、0.01〜0.1W／
cm²）に設定することが好ましく、また排気速度、
原料ガス供給流量は共に高めにして、反応（堆
積）装置内での原料ガスの滞留時間を短くするこ
とが好ましい。その他、光受容層表面の堆積反応
ができるだけ円滑に進行する手段を適宜選択する
のがよい。 また、光受容層表面部分の形成時以外に於ける
光受容層の形成プロセスが、表面部分の水との接
触角に微妙に影響を及ぼす場合があり、例えば光
受容層形成時の反応装置内の不純物（成膜に関与
しない物質）は極力少なくすることが好ましい。
このためには、到達真空度の高い反応装置を使用
し、純度の高い原料ガスを用い、あるいは成膜前
若しくは成膜中に、例えばイオン衝撃ガスの導入
と排気サイクルとを組み合わせたりする等の適当
な反応装置の浄化手法を適用するなどが有効なも
のとして挙げられる。 更に、光受容層の成膜の完了後の後処理も光受
容層表面の水との接触角の向上に極めて敏感に作
用する場合があり、例えば、高真空下若しくはア
ルゴン、窒素のような適当なガス雰囲気下でのア
ニーリングや、適当なガスプラズマによる緩やか
なイオン衝撃なども有効な手法として挙げられ
る。 このような光受容層の種々の製造条件を、所望
とする光受容層の構成原子組成との関係で適宜組
み合わせて選択することによつて、初めて光受容
層表面の水との接触角が75゜以上である本発明の
光導電部材を製造することができる。 以下に、グロー放電分解法による本発明の光導
電部材の製造方法の例について説明する。 第１図にグロー放電分解法による光導電部材の
製造装置を示す。 図中の１１０２〜１１０６のガスボンベには、
本発明の光導電部材の光受容層を形成するための
原料ガスが密封されており、その一例として、例
えば１１０２は、SiH₄ガス（純度99.99％）ボン
ベ、１１０３はH₂で希釈されたB₂H₆ガス（純度
99.99％、以下B₂H₆／H₂ガスと略す）ボンベ、１
１０４はNH₃ガス（純度99.99％）ボンベ、１１
０５はCH₄ガス（純度99.99％）ボンベ、１１０
６はSiF₄ガス（純度99.99％）ボンベである。図
示されていないがこれら以外に、必要に応じて所
望のガス種を増設することが可能である。 これらのガスを反応室１１０１に流入させるに
は、ガスボンベ１１０２〜１１０６の各バルブ１
１２２〜１１２６及びリークバルブ１１３５が閉
じられていることを確認し、また、流入バルブ１
１１２〜１１１６、流出バルブ１１１７〜１１２
１及び補助バルブ１１３２，１１３３が開かれて
いることを確認して、先づメインバルブ１１３４
を開いて反応室１１０１及びガス配管内を排気す
る。次に真空計１１３６の読みが約10^-6torrにな
つた時点で補助バルブ１１３２，１１３３及び流
出バルブ１１１７〜１１２１を閉じる。続いてガ
スボンベ１１０２よりSiH₄ガス、ガスボンベ１
１０３よりB₂H₆／H₂ガス、ガスボンベ１１０４
よりNH₃ガス、ガスボンベ１１０５よりCH₄ガ
ス、ガスボンベ１１０６よりSiF₄ガスをそれぞれ
バルブ１１２２〜１１２６を開いて出口圧ゲージ
１１２７〜１１３１の圧を１Kg／cm²に調整し、流
入バルブ１１１２〜１１１６を徐々に開けて、マ
スフロコントローラ１１０７〜１１１１内に流入
させる。引き続いて流出バルブ１１１７〜１１２
１及び補助バルブ１１３２，１１３３を徐々に開
いて夫々のガスを反応室１１０１に流入させる。
このときのこれら各ガス流量の比が所望の値にな
るように流出バルブ１１１７〜１１２１を調整
し、また、反応室内の圧力が所望の値になるよう
に真空計１１３６の読みを見ながらメインバルブ
１１３４の開口を調整する。そして気体シリンダ
ー１１３７の温度が加熱ヒーター１１３８により
230〜350℃の温度に設定されていることを確認し
た後、電源１１４０を所望の電力に設定して反応
室１１０１内にグロー放電を生起させる。 同時に、必要に応じ、予め設計された各構成原
子含有量分布が得られるように、各原料ガスの流
量を適宜変化させ、またそれに応じて変化するプ
ラズマ状態を補正する意味で、必要に応じ放電パ
ワー、基板温度等を制御して光受容層を形成す
る。 また、層形成を行つている間は、層形成の均一
化を計るために基体シリンダー１１３７をモータ
１１３９により一定速度で回転させることが好ま
しい。 光受容層が多層から構成される場合には、上記
操作を繰り返し実施すればよい。この際、一つの
層を形成した後、次層を形成する前には、一旦反
応室内の圧力を、10^-6torr程度迄排気するのがよ
い。 光受容層の終えた光導電部材は、通常反応室内
から取り出される前に、前述したアニーリングや
ガスプラズマによるイオン衝撃等の後処理が実施
される。 以下、実施例について説明する。 実施例 １ 第１図に示した光導電部材の製造装置を用い、
先に詳述したグロー放電分解法によりAl製のシ
リンダー上に第１表に示した製造条件に従い堆積
層を積層した。次いで、製造装置内を一旦約
10^-6torrの高真空度にすると同時に、シリンダー
温度を30℃上昇させ280℃にした約７分後に、第
２表の条件で第３層目（表面層）を形成した。表
面層の形成後、再び製造装置内を約10^-6torrまで
排気し、光受容層の形成の終えた光導電部材を同
装置内で280℃のまま約30分間放置した。その後
排気ポンプのバルブを閉じ、窒素ガスを100torr
の圧力となるまで導入し、そのままシリンダー表
面温度が室温に低下するまで放置した。 このようにして製造された光導電部材を製造装
置から取り出し、その表面に水滴を滴下し、その
接触角を表面上の任意の十箇所につき測定した結
果、第３表の結果を得た。すなわち、この光導電
部材の光受容層表面の水との接触角は、77.7゜と
決定された。 次いでこの光導電部材を複写装置に装填し、温
度40℃、湿度90％の高温高湿環境下で画出しを実
施したが、画像流れ現象は全く認められず、濃
度、解像性、階調再現性等の評価項目についても
良好な結果が得られた。また、同環境下で更に通
算十万枚相当の画像出しを実施した後に、同様な
評価を実施したが、初期の状態と殆ど変わらない
良好な画質が維持できていた。

【表】

【表】

【表】 比較例 １ 実施例１で使用したものと同様なAl製のシリ
ンダー上に第４表に示した製造条件に従い光導電
部材を作製した。この例に於いては、三つの堆積
層から成る光受容層を連続的に形成し、シリンダ
ー表面温度については光受容層の製造中は一定と
した。光受容層を形成した後、反応装置は直ちに
大気開放し、そのままシリンダー表面温度が室温
に低下するまで放置した。このようにして製造さ
れた光導電部材につき、実施例１と同様にして水
との接触角を測定し、第３表の結果を得た。この
光導電部材の光受容層表面の水との接触角は、
70.0゜であつた。 この光導電部材についても実施例１と同様な高
温高湿環境下での複写試験を実施したが、試験開
始直後に画像流れ現象を起した。

【表】

【表】 実施例 ２ 第３層目（表面層）の作製条件を第６表のよう
に変えたことを除いては全て実施例１と同様な方
法で光導電部材を作製した。この光導電部材の水
との接触角は82.4゜であり、測定結果の詳細は第
７表のようなものであつた。 この光導電部材についても実施例１と同様な高
温高湿環境下での複写試験を実施したが、実施例
１と同様な良好な結果が得られた。

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は、グロー放電分解法による光導電部材
の製造装置を示した図である。 １１０１：反応室、１１０２〜１１０６：ガス
ボンベ、１１０７〜１１１１：マスフロコントロ
ーラ、１１１２〜１１１６：流入バルブ、１１１
７〜１１２１：流出バルブ、１１２２〜１１２
６：バルブ、１１２７〜１１３１：圧力調整器、
１１３２：補助バルブ、１１３３：メインバル
ブ、１１３４：ゲートバルブ、１１３５：リーク
バルブ、１１３６：真空計、１１３７：基体シリ
ンダー、１１３８：加熱ヒーター、１１３９：モ
ータ、１１４０：高周波電源（マツチングボツク
ス）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 支持体と、この支持体上に設けられ、ケイ素
   原子を母体とする非晶質材料で構成された光受容
   層とを有する電子写真用光導電部材に於いて、前
   記光受容層の表面の水との接触角が75゜以上であ
   ることを特徴とする電子写真用光導電部材。