JPH02213853A - 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〕 本発明はアモルファスシリコンカーバイド光導電層と有
機光半導体層を積層して成る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〕

電子写真感光体の光導電材料には、Ｓｅ、　５ｅ−Ｔｅ
。

八ｓｚｓ　ａｓ＋Ｚｎｏ＋ｃｄｓｓアモルファスシリコ
ンなどの無機材料と各種有機材料がある。そのなかで最
初に実用化されたものはＳｅであり、そして、ＺｎＯ，
ＣｄＳ、アモルファスシリコンも実用化された。他方、
有機材料ではＰＶＫ−ＴＮＦが最初に実用化され、その
後、電荷の発生並びに電荷の輸送という機能を別々の有
機材料に分担させるという機能分離型感光体が提案され
、この機能分離型感光体によって有機材料の開発が飛躍
的に発展している。

一方、無機光導電層の上に有機光半導体層を積層した電
子写真感光体も提案された。

例えばＳｅ層と有機光半導体層の積層型感光体があり、
既に実用化されたが、この感光体においてはＳｅ自体有
害であり、しかも、長波長側の感度に劣るという欠点も
あった。

そこで、特開昭５６−１４２４１号にはアモルファスシ
リコンカーバイド光導電層と有機光半導体層から成る積
層型感光体が提案されており、この感光体によれば、上
記問題点を解消して無公害性並びに高光感度な特性が得
られた。

しかしながら、本発明者等がこのような電子写真感光体
を製作し、その光感度、残留電位及び表面電位を測定し
たところ、いずれも未だ満足し得るような特性が得られ
ず、更に改善を要することが判明した。

従って本発明は叙上に鑑みて完成されたものであり、そ
の目的は光感度、残留電位及び表面電位のいずれの特性
も改善できた電子写真感光体を提供ζることにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明によれば、導電性基板上にアモルファスシリコン
カーバイド光導電層（以下、アモルファスシリコンカー
バイドをａ−ＳｉＣと略す）と有機光半導体層を順次積
層した電子写真感光体において、前記ａ−３ｉＣ光導電
層が第１の層領域及び第２の層領域を順次形成した層構
成であり、第２の層領域を組成比Ｓｉ＋−ＸＣＸ　（７
）ｙ値でＯ＜ｘ＜０．５の範囲内に設定し、第１の層領
域は第２の層領域に比べてカーボンを多く含むとともに
組成比Ｓ＋＋−ｙＣ２のｙ値を０．１　＜　ｙ　＜　０
．９の範囲内に設定し、更に第１の層領域の厚みを０．
０１〜３μｍの範囲内に、第２の層領域の厚みを０．０
１〜３μｍ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図は本発明電子写真感光体の層構成を示しており、
同図によれば、導電性基板（１）の上にａＳｉＣ光導電
層（２）及び有機光半導体層（３）が順次積層されてい
る。そして、ａ−３ｉＣ光導電層（２）に呟電荷発生と
いう機能があり、他方の有機光半導体Ｎ（３）には電荷
輸送という機能がある。

本発明は上記ａ−ＳｉＣ光導電層（２）の内部に上記の
通りに第１の層領域（２ａ）及び第２の層領域（２ｂ）
を順次形成し、これにより、光感度、残留電位及び表面
電位を改善したことが特徴である。

即ち、カーボンが比較的多く含有された第１の層領域（
２ａ）を形成した場合、該層領域（２ａ）の光学的ハン
トギャップが大きくなり、基板界面からのキャリアの注
入阻止効果が大きくなり、これにより、帯電能が向」ニ
することが特徴である。

また、本発明は第２の層領域（２ｂ）が実質上周期律表
第ｍａ族元素や第Ｖａ族元素などの価電子制御用元素を
含有せず、そのためにＮ型半導体となり、多数キャリア
が電子となり、その結果、正帯電用感光体に適すること
も特徴である。

しかも、第１の層領域（２ａ）に周期律表第１１１ａ族
元素（以下、ＩＩＩａ族元素と略す）を１〜１０＋　０
００ｐｐｍ、好適には１００〜５０００ｐｐｍ含有させ
た場合、基板からのキャリア注入阻止効果が大きくなり
、残留電位が低減するという点で望ましい。

第１の層領域（２ａ）は次の通りＣ元素含有比率と厚み
により表わされる。

Ｃ元素含有比率はＳｉ、、　ＣｙＯｙ値で０．１　＜　
ｙ＜　０．９　、好適には０．３　＜　ｙ＜　０．５の
範囲内に設定するとよく、ｙ値が０．１以下の場合には
基板からのキャリアの注入を阻止して帯電能を高めるこ
とができず、一方、ｙ値が０．９以上の場合には残留電
位が大きくなる。

また、厚みは０．０１〜３μｍ、好適には０．１〜０゜
５μｍの範囲内に設定するとよ＜、０．旧μｍ未満の場
合には帯電能を高めることができず、３μｍを越えた場
合には残留電位が大きくなる。

第２の層領域（２ｂ）についてはアモルファス化したＳ
ｉ元素とＣ元素から成り、更に水素（１１）元素やハロ
ゲン元素（この終端用元素を、以下、へ元素と略す）か
ら成り、そして、これらの元素の組成式を（Ｓｌｌ−Ｘ
　　ＣＸ　）　　ｌ−２Ａ２として表わした場合、ｙ値
はＯ＜　ｘ　＜　０．５、好適には０．０１　＜　ｘ　
＜　０．４の範囲内に、Ｚ値は０．１　＜　、２　＜　
０．５　、好適には０゜２＜　２　＜　０．５　、最適
には０．２５　＜　ｚ　＜　０．４５の範囲内に設定す
るとよい。ｙ値又はＺ値が」１記範囲内に設定された場
合には優れた光導電特性並びに高い光感度特性が得られ
る。

第２の層領域（２ｂ）の厚みは０．０１〜３μｍ１好適
にば０．１〜０．５μｍの範囲内に設定すればよく、こ
の範囲内であれば、高い光感度が得られ、残留電位が低
くなる。

このような第１の層領域（２ａ）及び第２の層領域（２
ｂ）のそれぞれのＣ元素含有量は層厚方向に亘って変化
させてもよい。例えば第６図〜第１０図に示す例があり
、これらの図において、横軸は層厚方向であり、ａは第
１の層領域（２ａ）と基板（１）の界面、ｂは第１の層
領域（２ａ）と第２の層領域（２ｂ）の界面、Ｃは第２
の層領域（２ｂ）と有機光半導体層（３）の界面を表わ
し、また、縦軸はＣ元素含有量を表わす。

尚、第１の層領域（２ａ）又は第２の層領域（２ｂ）の
内部で層厚方向に亘ってＣ元素含有量を変えた場合、そ
のＣ元素含有比率（Ｘ値、ｙ値）はそれぞれ層領域（２
ａ）　（２ｂ）全体当たりのＣ元素平均含有比率に対応
する。

前記基板（１）には銅、黄銅、Ｓ［ＩＳ　、　ＡＩ等の
金属導電体、或いはガラス、セラミックス等の絶縁体の
表面に導電体薄膜をコーティングしたものかあり、就中
、ＡＩがコスト面並びにａ−５ｉＣ層との密着性という
点で有利である。

また、本発明の電子写真感光体は正帯電用であり、その
ため、有機光半導体層（３）に電子吸引性化合物が選ば
れる。この電子吸引性化合物には２４．７−トリニトロ
フルオレノンなどがある。

かくして本発明の電子写真感光体によれば、Ｃ元素の含
有比率が異なる二層領域を形成したことにより光感度及
び表面電位を高め、しかも、残留電位を低減できた。

次に本発明電子写真感光体の製法を述べる。

ａ−５ｉＣ層を形成するに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、ＣＶＤ法などの薄膜形成方法がある。

グロー放電分解法を用いる場合、Ｓｉ元素含有ガスとＣ
元素含有ガスを組合せ、この混合ガスをプラズマ分解し
て成膜形成する。このＳｉ元素含有ガスには５ｉ１１４
，５ｉＪ６，５ｉＪａ、５ｉＦ４，５ｉＣ１４，５ｉ）
ＩＣ１３等々があり、また、Ｃ元素含有ガスニはＣＨ４
，Ｃ２１１４，Ｃ２Ｈ２＋Ｃ３ＨＩ＋等々があり、就中
、Ｃ２Ｈ２は高速成膜性が得られるという点で望ましい
。

本実施例に用いられるグロー放電分解装置を第２図によ
り説明する。

図中、第１タンク（４）、第２タンク（５）、第３タン
ク（６）、第４タンク（７）にはそれぞれ５ｔＨｔ＋Ｃ
ｚＨｚ、ＢｚＨｂ、　（Ｂ２Ｈ２が４０ｐｐｍ　濃度で
水素希釈されている）及びＨ２が密封され、これらのガ
スは各々対応する第１調整弁（８）、第２調整弁（９）
、第３調整弁（１０）及び第４調製弁（１１）の開放に
より放出する。その放出ガスの流量はそれぞれマスフロ
ーコントローラ（１２）　（１３）　（１４）　（１５
）により制御され、各々のガスは混合されて主管（１６
）へ送られる。尚、（１７）　（１８）は止め弁である
。

主管（１６）を通じて流れるガスは反応管（１９）へ流
入するが、この反応管（１９）の内部には容量結合型放
電用電極（２０）が設置され、また、筒状の成膜用基板
（２１）が基板支持体（２２）の上に載置され、基板支
持体（２２）がモータ（２３）により回転駆動され、こ
れに伴って基板（２１）が回転する。そして、電極（２
０）に電力５０Ｗ〜３　Ｋｗ、周波数１〜５０ＭＩ＋ｚ
の高周波電力が印加され、しかも、基板（２１）が適当
な加熱手段により約２００〜４００℃、好適には約２０
０〜３５Ｑ　’Ｃの温度に加熱される。また、反応管（
１９）は回転ポンプ（２４）と拡散ポンプ（２５）に連
結されており、これによってグロー放電による成膜形成
時に所要な真空状態（放電時のガス圧０．０１〜２．０
Ｔｏｒｒ）を設定できる。

このような構成のグロー放電分解装置を用いて基板（２
１）の上にａ−３ｉＣ層を形成する場合、第１調整弁（
８）、第２調整弁（９）１第３調整弁（１０）及び第４
調整弁（１１）を開いてＳｉＨｍ、ＣｚＨｚ、Ｂｚｌ１
６．Ｈ□の各々のガスを放出し、その放出量をマスフロ
ーコントローラ（１２）　（１３）　（１４）　（１５
）により制御し、各々のガスは混合されて主管（１６）
を介して反応管（１９）へ流入する。そして、反応管内
部の真空状態、基板温度、電極印加用高周波電力をそれ
ぞれ所定の条件に設定するとグロー放電が発生し、ガス
の分解に伴ってＢ元素含有のａ−３ｉＣ膜が基板上に高
速に形成する。

上述した通りの薄膜形成方法によりａ−５ｉＣ層を形成
すると、次に有機光半導体層を形成する。

有機光半導体層は浸漬塗工方法又はコーティング法によ
り形成する。前者は感光材が溶媒中に分散された塗工液
の中に浸漬し、次いで、一定な速度で引上げ、そして、
自然乾燥及び熱エージング（約１５０°Ｃ１約１時間）
を行うという方法であり、また、後者のコーティング法
によれば、コーター（塗機）を用いて、溶媒に分散され
た感光材を塗布し、次いで熱風乾燥を行う。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を述べる。

（例１） 第２図のグロー放電分解装置を用いて、ＳｉＨ，ガスを
２００ｓｅｃｍの流量で、Ｈ２ガスを２７０ｓｅｃｍの
流量で、そして、Ｃ２Ｈｚガスの流量を変化させ、また
、ガス圧を０．６Ｔｏｒｒ　、高周波電力を１５０Ｗ、
基板温度を２５０°Ｃに設定し、グロー放電によってａ
−３ｉＣ膜（膜厚約１μｍ）を形成した。

このようにしてａ−３ｉＣ膜のカーボン含有比率を変え
、そして、膜中のカーボン量をＸＭＡ法により測定し、
また、光導電率及び暗導電率を測定したところ、第３図
に示す通りの結果が得られた。

第３図中、横軸はカーボン含有比率、即ち５ｒｌＸＣや
のＸ値であり、縦軸は導電率を表わし、○印は発光波長
５５０ｎｍ　（光量５０μ−７０ｍ２）の光に対する光
導電率のプロットであり、・印は暗導電率のプロットで
あり、また、ａ、ｂはそれぞれの特性曲線である。

更に上記各ａ−３ｉＣ膜について、その水素含有量を赤
外吸収測定法により求めたところ、第４図に示す通りの
結果が得られた。

第４図中、横軸は５ｉ１−＋ｉ　ＣｘのＸ値であり、縦
軸は水素含有量、即ち（ＳｉＩ−ｘ　Ｃｘ　：ｌ−ｙ　
　Ｈｙのｙ値であり、○印はＳｉ原子に結合した水素量
のプロットであり、・印はＣ原子に結合した水素量のプ
ロットであり、また、ｃ、ｄはそれぞれの特性曲線であ
る。

第４図より明らかな通り、本例のａ−３ｉＣｔｌ！ｉ！
はいずれもｙ値が０．３〜０．４の範囲内にあることが
判る。

また、第３図より明らかな通り、カーボン含有比率Ｘが
Ｏ＜　ｘ　＜　０．５の範囲内であれば、高い光導電層
が臀られるとともに光導電率と暗導電率の比率が顕著に
大きくなり、優れた光感度が得られることが判る。

（例２） 次に本例においては、５ｉＨｎガスを２００３ＣＣＩ１
１の流量で、Ｃ２Ｈ２ガスを２０ｓｅｃｍの流量で、■
２ガスを０〜１０１０００ｓｃの流量で導入し、そして
、高周波電力を５０〜３００Ｗ、ガス圧を０．３〜１．
２Ｔｏｒｒに設定し、グロー放電によりａ−３ｉＣ膜（
膜厚約１μｍ　）を形成した。

かくして、カーボン含有比率Ｘを０．３に設定し、水素
含有量ｙを変化させた種々のａ−８ｉＣ膜を形成し、各
々の膜について光導電率及び暗導電率を測定したところ
、第５図に示す通りの結果が得られた。

第５図中、横軸は水素含有量、即ち（ＳｉＩ−ｘ　ＣＸ
）Ｉ−ｙ　ＨＶのｙ値であり、縦軸は導電率を表わし、
Ｏ印は発光波長５５０ｎｍ　（光量５０μＭｃｍ”）の
光に対する光導電率のプロットであり、・印は暗導電率
のプロットであり、また、ｅ、ｆはそれぞれの特性曲線
である。

第５図より明らかな通り、ｙ値が０．２を超えた場合、
高い光導電率並びに低い暗導電率が得られることが判る
。

（例３） 次に本発明者等は第１表に示す成膜条件によりａ−Ｓｉ
Ｃ光導電層（２）を形成した。

（以下余白〕 このように形成したａ−３ｉＣ光導電層の上に２．４゜
７−トリニトロフルオレノン（ＴＮＦ）をポリカーボネ
ート樹脂に分散させた有機光半導電体層（膜厚約１５μ
ｍ　）を形成し、電子写真感光体とした。

かくして得られた電子写真感光体の特性評価を電子写真
特性測定装置により測定したところ、優れた光感度が得
られ、表面電位が大きくなり、しかも、低い残留電位が
得られた。

（例４） 本例においては、（例３）の電子写真感光体を製作する
に当たって、第１の層領域（２ａ）の成膜条件のなかで
ＢＡＨ６ガスを０．２χの濃度で１１□ガス希釈したガ
スを導入設定し、その他は（例３）と同一に設定した。

この場合、第１の層領域に（２ａ）のＢ含有量は１７０
０ｐｐｍであった。

かくして得られた電子写真感光体の特性評価を行ったと
ころ、（例３）に比べて表面電位が約１０χ高くなり、
残留電位が２５χ低下した。

（例５） また、前記（例３）の電子写真感光体を製作するに当た
り、第１の層領域（２ａ）を形成せず、また、第２の層
領域（２ｂ）の厚みを０．６μｍに設定し、その他の成
膜条件を（例３）と全く同じにしたところ、その電子写
真感光体の表面電位が約１５χ低下した。

（例６） 本発明者等は（例３）の電子写真感光体に係る第１の層
領域及び第２のＮ　ＳＲ域を形成するに当たって、Ｓ　
ｉ　Ｈｓガス、Ｃ２Ｈ２ガス及びＨ２ガスのそれぞれの
流量を変化させ、その他の成膜条件を（例３）と同しに
設定し、これにより、それぞれの層領域のカーボン含有
量Ｘ値とＹ値を変えた７種類の電子写真感光体（感光体
Ａ〜Ｇ）を製作した。

そして、これらの感光体の光感度、残留電位及び表面電
位を測定したところ、第２表に示す通りの結果が得られ
た。

〔以下余白〕

同表中、光感度は相対評価により◎印、○印及びΔ印の
三段階に区分し、◎印は最も優れた光感度が得られた場
合であり、○印は幾分価れた光感度が得られた場合であ
り、Δ印は他に比べてわずかに劣る光感度になった場合
である。

残留電位についても三段階に相対評価しており、◎印は
残留電位が小さくなった場合であり、○印は残留電位の
低下が幾分認められた場合であり、△印は他に比べて残
留電位の低減が認められなかった場合である。

また、表面電位についても三段階に相対評価しており、
◎印は表面電位が最も大きくなった場合であり、○印は
表面電位が幾分大きくなった場合であり、△印は他に比
べて表面電圧が劣る場合である。

第２表より明らかな通り、感光体Ａ−Ｅは優れた光感度
が得られ、しかも、高い表面電位と残留電位の低減が認
められた。

然るに感光体Ｆは第２の層領域のＸ値が、そして、感光
体Ｇは第１の層領域のｙ値がそれぞれ本発明より外れて
おり、そのために光感度、残留電位又は表面電位の改善
が認められなかった。

（例７） 次に（例４）の電子写真感光体を製作するにあたり、Ｂ
含有量を第３表に示す通りに変えて各種感光体を製作し
、その特性評価を行ったとごろ、同表の結果が得られた
。

第３表 ＊印の感光体は本発明の範囲外のものである。

第３表に示す通り、本発明の感光体Ｈ−Ｍは表面電位、
光感度及び残留電位のいずれも優れた特性が得られてい
るが、感光体Ｎは表面電位及び光感度の両特性の低下が
認められた。

〔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−３
ｉＣ光導電層の内部にＣ元素量のちがう二層領域を形成
したことにより優れた光感度が得られ、しかも、表面電
位を高め、残留電位を低減させることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明電子写真感光体の層構成を表わす断面図
、第２図は実施例に用いられるグロー放電分解装置の概
略図、第３図はカーボン含有量と導電率の関係を示す線
図、第４図はカーボン含有量と水素含有量の関係を示す
線図、第５図は水素含有量と導電率の関係を示す線図で
あり、また、第６図、第７図、第８図、第９図及び第１
０図はアモルファスシリコンカーバイド光導電層の層厚
方向に亘るカーボン含有量を表わす線図である。 ■　・ ２　・ ２ａ・ ２ｂ・ ３　・ 導電性基板 アモルファスシリコンカーバイド光導電層第１の層領域 第２の層領域 有機光半導体層 特許出願人　（６６３）京セラ株式会社代表者安城欽寿 同　　　河村孝夫

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性基板上にアモルファスシリコンカーバイド
   光導電層と有機光半導体層を順次積層した電子写真感光
   体において、前記アモルファスシリコンカーバイド光導
   電層が第１の層領域及び第２の層領域を順次形成した層
   構成であり、第２の層領域を組成比Ｓｉ＿１＿−＿ｘＣ
   ＿ｘのｘ値で０＜ｘ＜０．５の範囲内に設定し、第１の
   層領域は第２の層領域に比べてカーボンを多く含むとと
   もに組成比Ｓｉ＿１＿−＿ｙＣ＿ｙのｙ値を０．１＜ｙ
   ＜０．９の範囲内に設定し、更に第１の層領域の厚みを
   ０．０１〜３μｍの範囲内に、第２の層領域の厚みを０
   ．０１〜３μｍの範囲内に設定したことを特徴とする電
   子写真感光体。
2. （２）第１の層領域に周期律表第IIIａ族元素を１〜１
   ０，０００ｐｐｍ含有させた請求項（１）記載の電子写
   真感光体。