JPH03231254A

JPH03231254A - 電子写真感光体

Info

Publication number: JPH03231254A
Application number: JP2654590A
Authority: JP
Inventors: Takao Kawamura; 河村　孝夫; Naooki Miyamoto; 宮本　直興; Hiroshi Ito; 浩伊藤; Hisashi Higuchi; 永樋口
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1990-02-06
Filing date: 1990-02-06
Publication date: 1991-10-15

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し、詳細には
逆転電界法による静電電荷潜像形成方法を用いてコント
ラストや光怒度を高めることができた電子写真感光体に
関するものである。

Ｃ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。

ＡｓｚＳｅａ＋　ＺｎＯ，ＣｄＳ、アモルファスシリコ
ンなどの無機材料並びに各種有機材料があり、そのなか
でＳｅが最初に実用化され、次いでＺｎＯ，ＣｄＳ、ア
モルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉと略す）も実用化
された。他方、有機材料においてはＰＶＫ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
能を別々の材料に分担させる機能分離型感光体が提案さ
れた。

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、この感光体によれば、　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、アモルファスシリコンカーバイド（以下、ａ−
５ｉＣと略す）から成る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（特開昭５６−１４２４１
号参照）、これにより、上記問題点を解決して無公害性
並びに高光感度な特性が得られた。

しかしながら、静電電荷潜像形成方法には一般的にカー
ルソン法が採用されているが、上記提案の感光体をカー
ルソン法を用いて潜像形成した場合、未だ満足し得る程
に静電潜像のコントラストが高くなく、そのために更に
一層高感度な電子写真感光体が望まれる。

従って本発明は叙上に鑑みて完成されたものであり、そ
の目的は電荷潜像のコントラストを高め、高感度な特性
が得られ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〕

本発明の電子写真感光体は導電性基板もしくは可撓性導
電シートの上にａ　−３ｉ層と組成式Ｓ　ｉ、−ＸＣ８
のＸ値がＱ　＜　ｘ　＜０．５で表されるａ−５ｉＣ層
が相互に光学的バンドギャップが異なるように積層し且
つ各層の厚みが２０〜５００人である無機半導体層、有
機光半導体層並びに透明絶縁層を順次積層して成ること
を特徴とする。

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、
導電性基板（１）の上に上記構成の無機半導体層（２）
、有機光半導体層（３）及び透明絶縁層（４）を順次積
層する。そして、無機半導体Ｎ（２）には電荷の発生と
いう機能があり、有機光半導体層（３）には電荷輸送と
いう機能がある。

本発明は上記のような層構成により逆転電界法を採用し
てコントラストを高め、しかも、光感度を高めることが
できた点が特徴である。

先ず基板（１）並びに各種層について述べる。

基板（１）には、銅、黄銅、５ＩＩＳ　、　Ａｊ！、Ｎ
ｉなどの金属導電体、或いはガラス、セラミックスなど
の絶縁体の表面に導電性薄膜をコーティングしたものな
どがある。

この基板（１）はシート状、ベルト状もしくはウェブ状
可撓性導電シートでよい。このようなシートにはＡ１Ｎ
ｉ、ステンレスなどの金属シート、或いはポリエステル
フィルム、ナイロン、ポリイミドなどの高分子樹脂の上
にＡｌ、Ｎｉなどの金属もしくはＳｎＯ□、インジウム
とスズの複合酸化物：ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　
０ｘｉｄｅ）などの透明導電性材料や有機導電性材料を
蒸着など導電処理したものが用いられる。

無機半導体層（２）については、ａ−３ｉ層とａ−５ｉ
Ｃ層を組合わせて交互に積層した超格子構造の層構成で
あり、両者の層の光学的バンドギャップ（以下、光学的
バンドギャップをＥｇと略す）が相互に異なるようにし
、しかも、各々の層の厚みを所定通りの範囲に設定し、
これにより、光キャリアの発生量を高め、また、その光
キャリアの移動度を高めるとともに寿命を長くし、その
結果、光感度が高くなり、残留電位が小さくなる。

上記各々の層の厚みは２０〜５００人、好適には３０〜
３００人の範囲に設定すればよく、この範囲により光感
度が顕著に高くなる。各々の層の厚みが２０人未満の場
合には、超格子構造内で発生したキャリアのトンネル効
果による伝導が十分に得られず、キャリアの良好な走行
性や寿命が得られない。

また、５００　人を越えると、トンネル効果で得たキャ
リアの運動エネルギーが各層内での散乱により失われ、
キャリアの良好な走行性や寿命が得られない。

また上記各々の層はいずれも優れた光導電性があればよ
く、そのためには一方のａ−３ｉＣ層の組成を次の通り
に設定すればよい。

組成式　５ｉｌ−ＸＣｘＱ＜ｘ＜０．５好適には０．０５　＜　ｘ　＜０．４上記Ｘ値が０．５以上の場合には光導電層が著しく低く
なり、光キャリアの励起機能が低下する。

ａ　−５ｉ層についても優れた光導電層を備えていれば
よく、しかも、上記ａ−ＳｉＣ層とＰｇが異なる範囲内
でａ−Ｓｔ層にゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、
酸素（０）、窒素（Ｎ）及びカーボン（Ｃ）から選択し
た少なくとも一種の元素を含有させてもよい。

このような超格子構造の無機半導体１（２）には水素（
Ｈ）元素やハロゲン元素がダングリングポンド終端用に
含有されるが、これらの元素のなかでＨ元素が終端部に
取り込まれ易く、これによってＥｇのなかの局在準位密
度が低減するという点で望ましい。また、上記無機半導
体１（２）の厚みは０゜０５〜５μｍ、好適には０．１
〜３μ−の範囲であればよく、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。

更にまた無機半導体層（２）に周期律表の第ｍａ族元素
（以下、ｍａ族元素と略す）や第Ｖａ族元素（以下、Ｖ
ａ族元素と略す）を含有させて負帯電用又は正帯電用に
適した電子写真感光体ができる。

ｍａ族元素を１　＝１０００ｐｐｍ含有させた場合には
負帯電用となり、また、Ｖａ族元素を５００ｐｐｎａ以
下で含有させた場合もしくはこれらの元素を含有させな
い場合には正帯電用に好適となる。

上記ｎｌａ族元素にはＢ、　ＡＮ、　Ｇａ、　Ｉｎなど
の元素があるが、Ｂ元素が共有結合性に優れて半導体特
性を敏感に変え得る点で、その上、優れた帯電能及び光
感度が得られるという点で望ましい。

またＶａ族元素にはＮ、　　Ｐ、　Ａｓ、　Ｓｂ、　Ｂ
ｉなどの元素があるが、Ｐ元素を用いる方が上記と同じ
理により望ましい。

このような無機半導体層（２）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。

前記有機光半導体層（３）には電子供与性化合物又は電
子吸引性化合物があり、前者には高分子量のものとして
ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリビニルピレン、ポ
リビニルアントラセン、ピレン−ホルムアルデヒド縮重
合体などがあり、また、低分子量のものとしてオキサジ
アゾール、オキサゾール、ピラゾリン、トリフェニルメ
タン、ヒドラゾン、トリアリールアミン、Ｎ−フェニル
カルバゾール、スチルヘンなどがあり、この低分子物質
はポリカーボネート、ポリエステル、メタアクリル樹脂
、ポリアミド、アクリルエポキシ、ポリエチレン、フェ
ノール、ポリウレタン、ブチラール樹脂、ポリ酢酸ビニ
ル、ユリア樹脂などのバインダに分散して用いられる。

また、電子吸引性化合物には２．４．７−　トリニトロ
フルオレノンなどがある。

そして、電子供与性化合物を選択した場合、負帯電型電
子写真感光体となり、他方、電子吸引性化合物を選択し
た場合には正帯電型電子写真感光体となる。

また、有機光半導体Ｎ（３）の厚みは１０〜５０μｍ、
好適には１０〜３０μｍの範囲内に設定すればよく、こ
の範囲内であれば、高い表面電位が得られ、残留電位が
低くなる。

有機半導体層は浸漬塗工方法又はコーティング法により
形成し、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、一定な速度で引き上げ、そして、自
然乾燥及び熱エージング（約１５０℃、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。

透明絶縁層（４）は有機材料もしくは無機材料のいずれ
によって形成してもよい。

有機材料であれば、マイラー、ポリカーボネート、ポリ
エステル、ポリパラキシレンなどが挙げられ、それを塗
布或いは蒸着などの方法により形成する。

無機材料としては充分に大きな光学的バンドギャップが
あって可視光に透光性があり、且つ高抵抗な材料が選ば
れ、例えばアモルファス状のシリコン、シリコンカーバ
イド、シリコンナイトライド、シリコンオキサイド、シ
リコンオキシカーバイド、シリコンオキシナイトライド
などがあり、それを薄膜形成手段により形成する。

透明絶縁層（４）の厚みは２〜５０μ蒙、好適には５〜
２５μ蒙にすればよく、２μ請未満の場合には、この層
（４）で十分な電位が保持できず、これにより、表面電
位を高めたり、電位コントラストを高めることができな
（なり、また、繰返し使用した場合、摩耗により寿命も
劣る。５０μＩを越えた場合には精細な電荷パターンを
形成するに当たって、この層（５）中で電界（電気力線
）が膜面方向に広がりを生じ、これにより、解像力の低
下をきたし、十分な解像度が得られない。

かくして上記構成の電子写真感光体を逆転電界法により
電荷潜像を行った場合、カールソン法による先行する感
光体に比べてコントラストが高くなり、光感度も高める
ことができた。

また本実施例の逆転電界法を第２図に示す電荷潜像プロ
セスでもって説明する。

同図（Ａ）によれば、（５）は基板であり、（６）は無
機半導体１１ｉ　（２）及び有機光半導体層（３）など
から成る感光層であり、（７）は透明絶縁層である。

（Ｂ）においては、透明絶縁層（７）の表面に可視光で
全面に露光しながらコロナ帯電を行い、光励起されたキ
ャリアと、基板（５）から注入されたキャリアが感光層
（６））の内部を移動し、その結果、透明絶縁層（７）
の表面にコロナと同極性の電荷が誘起され、透明絶縁層
（７）と感光Ｎ（６）との界面に逆極性の電荷が誘起さ
れる。

そして、（Ｃ）に示す通りＸ線による画像露光を行いな
がら（Ｂ）のコロナ帯電と逆極性のコロナ帯電を行った
場合、画像露光を行った領域（イ）では光励起されたキ
ャリアと、基板（５）から注入されたキャリアにより（
Ｂ）にて表面に蓄積された電荷がすみやかに打ち消され
、新たにその逆極性の電荷が誘起される。また、画像露
光を行わない領域（ロ）では透明絶縁層（７）の表面電
荷の一部のみが中和され、透明絶縁層（７）と感光層（
６）の界面に蓄積された電荷は残存する。

次に（Ｄ）に示す通り表面の全面に亘って可視光により
一様な露光を行った場合、（Ｃ）において領域（ロ）の
透明絶縁層（７）と感光層（６）の界面に蓄積された電
荷は光励起されたキャリアと基板（５）から注入された
キャリアにより透明絶縁層（７）の表面の電荷と同数に
まで減少し、（Ｅ）に示す通りになる。その結果、コン
トラストが高められた潜像が得られる。

〔実施例〕

次にＡＩ製製電電性基板上下記方法により各層を形成す
る場合を例にとって実施例を説明する。

無機半導体層　・・・ＲＦプラズマＣＶＤ法有機光半導
体層・・・コーティング法透明絶縁層　　・・・塗布法また本実施例に用いられるグロー放電分解装置を第３図
により説明する。

図中、第１タンク（８）、第２タンク（９）、第３タン
ク（１０）、第４タンク（Ｉｆ）、第５タンク（１２）
にはそれぞれ５ｉＨａ、　ＣＪｚ、　ＮＨｘ＋　ＢｚＨ
ｈ＜Ｈｚガスで希釈されている）及びＨ２で密封され、
これらのガスは各々対応する第１調整弁（１３）、第２
調整弁（１４）、第３調整弁（１５）、第４調整弁（１
６）及び第５調整弁（１７）を開放することにより放出
される。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（１８）　（１９）　（２０）　（２１）　（
２２）により制御され、各々のガスは混合されて主管（
２３）へ送られる。尚、（２４）（２５）は止め弁であ
る。

主管（２３）を通じて流れるガスは反応管（２６）へ流
入するが、この反応管（２６）の内部には容量結合型放
電用電極（２７）が設置され、また、筒状の成膜用基板
（２８）が基板支持体（２９）の上に載置され、基板支
持体（２９）がモータ（３０）により回転駆動され、こ
れに伴って基板（２８）が回転する。そして、電極（２
７）に電力５０Ｗ　〜３ｋＷ　、周波数１〜５０ＭＨ２
の高周波電力を印加し、しかも、基Ｆｉ（２８）を適当
な加熱手段により約２００〜４００℃、好適には約２０
０〜３５０℃の温度に加熱する。また、反応管（２６）
は回転ポンプ（３Ｉ）と拡散ポンプ（３２）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０．０１〜２．０Ｔｏｒ
ｒ）が維持される。

このような構成のグロー放電分解装置を用いて基板（２
８）の上にａ−３ｉＣ層を形成する場合、第１調整弁（
工３）、第２調整弁（１４）及び第５調整弁（１７）を
開いて５ｊＨ４＋　Ｃ２）１２１　Ｈｚの各々のガスを
放出して、その放出量をマスフローコントローラ（１Ｂ
）　（１９）（２２）により制御し、各々のガスは混合
されて主管（２３）を介して反応管（２６）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ａ−５ｉＣ膜が基板
上に高速に形成する。

（例１）第３図のグロー放電分解装置を用いて、Ａｌ製基板上に
第１表の成膜条件のＲＦプラズマＣＶＤ法によりａ−５
ｉＣＩｉｆ／ａ−３ｉ層から成る超格子構造の無機半導
体層（２）を厚み１μｍで積層する。尚、この層（２）
の組成はＸＭＡ法により測定した。

〔以下余白〕

次に厚み１５μｍの有機光半導体層を次の通りに形成し
た。

即ち、２．４．７−）リニトロフルオレノンを１．４ジ
オキサンの溶剤に入れて溶かし、更にポリエステル樹脂
（レフサン−ＬＳ２−１１）を加え、そして、超音波分
散を４０分間行った。これによって得られる溶液をバー
・コーターを用いて塗布し、次いで８０℃にて熱風乾燥
を行った。

その後、上記有機半導体層の上にポリエステル樹脂を約
１５μｍの厚みで塗布形成し、透明絶縁層とした。

かくして逆転電界法における明部電位が正帯電型の電子
写真感光体を作製した。

また比較例として本例の感光体に対して透明絶縁層を形
成せず、その他の層構成を本例と全く同一にし、正帯電
型感光体を作製した。

そこで、比較例の感光体に対してカールソン法により＋
６ｋＶのコロナ帯電を行ったところ、＋５００■の帯電
を示した。次にその感光体に０，６１　ｕｘ・ｓｅｃの
白色光を露光したところ、＋３０ｖに低下し、約４７０
ｖのコントラスト電位（明部と暗部の表面電位差）が得
られた。

次に本例の感光体を逆転電界法により帯電と感度を測定
したしたところ、下記の通りの結果が得られた（この場
合、表面電位は比較例に比べて逆極性になる）。

即ち、感光体の全面に白色光を露光しながら一６ｋＶの
電圧を印加したコロナ帯電器により帯電を行ったところ
、約−９００Ｖの帯電を示し、これに＋６ｋＶのコロナ
帯電を行いながら白色光による露光（０，６１ｕｘ−ｓ
ｅｃの露光量）を行い、続けて感光体の全面の白色光の
露光を行って表面電位を測定したところ、暗部（ロ）で
−４００ｖ、明部（イ）で＋７８０ｖとなり、約１１８
０Ｖのコントラスト電位が得られた。また、比較例と同
様の約４７０Ｖのコントラスト電位は約Ｑ、３１　ｕｘ
−ｓｅｃの露光量により得られた。

以上の結果より明らかな通り、本例の感光体は比較例に
比べてほぼ同等の帯電と露光条件により更に高いコント
ラストが得られ、一方、より少ない露光量で同程度のコ
ントラスト１位が得られた。

そして、本例の感光体を複写機に搭載して画像の評価を
行ったところ、画像濃度及び解像力ともに優れた電子写
真画像が得られた。

（例２）ＡＮ製導電性基板の上に第２表に示す成膜条件によりＢ
元素を３００ｐｐｍ含有するａ−５ｉＣ層／ａ−５ｉＮ
層から成る超格子構造の無機半導体層を厚み１μ園で積
層した。

〔以下余白〕

次に厚み１５μ醜の有機光半導体層を次の通りに形成し
た。

即ち、ヒドラゾンを１．４−ジオキサンの溶剤に入れて
溶かし、更にポリエステル樹脂（レフサン−ＬＳ２−１
１）をヒドラゾンと同重量加え、そして、超音波分散を
４０分間行った。これによって得られる溶液をバー・コ
ーターを用いて塗布し、次いで８０℃にて熱風乾燥を行
った。

その後、上記有機光半導体層の上にポリエステル樹脂を
約１５μｌの厚みで塗布形成し、透明絶縁層とした。

かくして逆転電界法における明部電位が負帯電型の電子
写真感光体を作製した。

また比較例として本例の感光体に対して透明絶縁層を形
成せず、その他の層構成を本例と全く同一にし、負帯電
型感光体を作製した。

そこで、比較例の感光体に対してカールソン法により一
６ｋＶのコロナ帯電を行ったところ、−５８０ｖの帯電
を示した０次にその感光体にＱ、５１　ｕｘ・ｓｅｃの
白色光を露光したところ、−３０ｖに低下し、約５５０
ｖのコントラスト電位が得られた。

即ち、感光体の全面に白色光を露光しながら＋６ｋＶの
電圧を印加したコロナ帯電器により帯電を行ったところ
、約＋９３０Ｖの帯電を示し、これに−６ｋＶのコロナ
帯電を行いながら白色光による露光（０，６ｆｕｘ・３
８Ｃの露光量）を行い、続けて感光体の全面の白色光の
露光を行って表面電位を測定したところ、暗部（ロ）で
＋４４０Ｖ、明部（イ）で−７９０Ｖとなり、約１２３
０Ｖのコントラスト電位が得られた。また、比較例と同
様の約５５０ｖのコントラスト電位は約０．３１ｕχ・
Ｓｅｃの露光量により得られた。

以上の結果より明らかな通り、本例の感光体は比較例に
比べてほぼ同等の帯電と露光条件により更に高いコント
ラストが得られ、一方、より少ない露光量で同程度のコ
ントラスト電位が得られた。

〔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、従来の
Ｓｅ層に比べて短波長側の可視光に対して高感度な無機
半導体層を用いており、これによって高い光感度が得ら
れ、しかも、逆転電界法を用いて電荷潜像のコントラス
トを高めることができた。

【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す断面図、
第２図（Ａ）　（Ｂ）　（Ｃ）　（Ｄ）　（Ｅ）は逆転
電界法のプロセスを表す工程図、第３図はグロー放電分
解装夏の概略図である。２・・・無機半導体層３・・・有機光半導体層４・・・透明導電層

Claims

【特許請求の範囲】

（１）導電性基板もしくは可撓性導電シートの上にアモ
ルファスシリコン層と組成式Ｓｉ＿１＿−＿ＸＣ＿Ｘの
Ｘ値が０＜Ｘ＜０．５で表されるアモルファスシリコン
カーバイド層が相互に光学的バンドギャップが異なるよ
うに積層し且つ各層の厚みが２０〜５００Åである無機
半導体層と有機光半導体層を順次積層するとともに、上
記有機光半導体層の上に透明絶縁層を積層したことを特
徴とする電子写真感光体。