JPH0427546B2 - - Google Patents

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JPH0427546B2
JPH0427546B2 JP60244796A JP24479685A JPH0427546B2 JP H0427546 B2 JPH0427546 B2 JP H0427546B2 JP 60244796 A JP60244796 A JP 60244796A JP 24479685 A JP24479685 A JP 24479685A JP H0427546 B2 JPH0427546 B2 JP H0427546B2
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JP
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sic
photosensitive layer
hydrogenated amorphous
silicon
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Hiroshi Osame
Makoto Araki
Hideki Kamachi
Kohei Kyota
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Priority to DE8686402433T priority patent/DE3687943T2/de
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Publication of JPH0427546B2 publication Critical patent/JPH0427546B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G5/00Recording members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat, to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
    • G03G5/02Charge-receiving layers
    • G03G5/04Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
    • G03G5/08Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic
    • G03G5/082Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic and not being incorporated in a bonding material, e.g. vacuum deposited
    • G03G5/08214Silicon-based

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  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明はレーザプリンタや電子写真複写装置等
に用いられる電子写真感光体の帯電電位の高電位
化及び耐湿度特性の向上を図るため、感光層の表
面にジシラン(Si2H6)とプロパン(C3H8)を
0.2〜0.6の混合比{C3H8/(Si2H6+C3H8)}で
混合した混合ガスを用いて、グロー放電化学気相
堆積法(グロー放電CVD法)により水素化アモ
ルフアス炭化シリコン(a−SiC:H)からなる
表面保護層を形成した構成の感光体とすることに
より、該表面保護層の抵抗率及び耐湿特性が向上
し、高湿度下で高帯電電位が維持され、印字濃度
の低下や像流れなどのない鮮明な高印字画像を容
易に得るようにしたものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明はレーザプリンタなどの電子写真記録装
置、或いは電子写真複写装置等に用いられる電子
写真感光体とその製造方法に係り、特に電子写真
感光体を構成する水素化アモルフアスシリコン感
光層の表面を保護すると共に、該感光層の帯電電
位の高電位化を図つた表面保護層及びその製造方
法に関するものである。
円筒状の支持体上に感光層を形成した感光体、
即ち、記録感光ドラムの表面を帯電器等により一
様に帯電し、この感光層表面に印字情報に基づい
てレーザ光を選択的に照射して該感光層の帯電電
位を選択的に減衰させて潜像を形成した後、この
潜像を現像してトナー像を形成し、該トナー像を
記録紙に転写記録するレーザプリンタ等の電子写
真記録装置は周知であり、既に印字出力装置とし
て広く用いられている。
このような装置に構成されている感光ドラム、
即ち、電子写真感光体としては、近来、円筒状支
持体の表面にセレン系の感光層よりも機械的強度
の大きい水素化アモルフアスシリコンからなる感
光層を形成した電子写真感光体が開発され提案さ
れている。
かかる電子写真感光体はその表面に必要とする
電荷を蓄積するために、光を照射しない状態での
抵抗値、即ち暗抵抗が1012〜1013Ωcm、或いはこ
れ以上必要とされているが、未だこの値以上のも
のが容易に得られないことから円筒状支持体と前
記感光層との間に、支持体より感光層へ電荷が注
入されることを阻止するための電荷阻止層を設け
ると共に、感光層表面にも絶縁性の電荷阻止機能
を有する表面保護層を設けることにより高帯電電
位化を図つているが、該表面保護層としては前記
電荷阻止機能の他に損傷し難く、かつコロナ放電
及び高湿度に対しても劣化のないものが要求され
ている。
〔従来の技術〕
従来の高帯電電位化を図つた電子写真感光体の
構成は第7図に示すように、先ず、例えばアルミ
ニウム(Al)よりなる円筒状支持体1の表面に、
シラン(SiH4)とジボラン(B2H6)の混合ガス
などを用いたグロー放電CVD法等によりP+型の
水素化アモルフアスシリコン(a−Si:H)から
なる電荷保持層2を形成する。次に該電荷保持層
2上にシラン(SiH4)とジボラン(B2H6)の混
合ガス比を変えて高抵抗な水素化アモルフアスシ
リコン(a−Si:H)からなる感光層3を形成す
る。
前記電荷保持層2により支持体1から感光層3
へ電荷が注入されることを阻止し、更に光照射時
に該感光層3で過剰となつた電荷を支持体1側へ
流出するような整流性を有するようにしている。
さらに該感光層3上には電荷阻止機能を有する
絶縁性の良い、例えば水素化アモルフアス酸化シ
リコン(a−SiO:H)、水素化アモルフアス窒
化シリコン(a−SiN:H)、或いはシラン
(SiH4)とメタン(CH4)の混合ガスを用いたグ
ロー放電CVD法等により形成した水素化アモル
フアス炭化シリコン(a−SiC:H)等からなる
表面保護層4が被覆され、該表面保護層4側より
感光層3に不要な電荷が注入されることを阻止す
ると共に、該感光層3表面の損傷やコロナ放電に
よるダメージ等から保護する役目を持たせた構成
としている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで上記のような構成の従来の電子写真感
光体において、表面保護層4として用いられる前
記a−SiO:H層、a−SiN:H層及びa−
SiC:H層の内、a−SiC:H層が電荷阻止機能
は勿論のこと、コロナ放電に対する耐ダメージ性
や耐湿度性についても好ましいとされているが、
なお充分な特性が得られるに至つておらず、コロ
ナ放電や高湿度による劣化が避けられない欠点が
あつた。
かかる欠点は従来のa−SiC:Hからなる保護
層4の構造欠陥やダングリングボンド(dangling
bond)が多いことに起因している。即ち、a−
SiC:H層の構造欠陥の発生を阻止してアモルフ
アス構造の安定化に必要とする構造歪の緩和に寄
与する結合端末原子としての水素原子が、シリコ
ン原子や炭素原子に均一に分配結合されず、該水
素原子の多くが炭素原子と結合(C−H2、C−
H3等の結合)を作り、構造を歪めて、シリコン
原子と水素原子との結合(Si−H結合)が殆どな
い構造欠陥やダングリングボンドの多発に原因し
ている。
従つて、かかる感光体を高湿度下で適用すると
該感光体表面の抵抗及び帯電電位が低下し、表面
電荷が感光体表面を移動する等の現象が発生し、
その結果、印字濃度の低下や像流れなどにより印
字品位が低下すると云う問題を招来していた。
本発明はこのような従来の欠点に鑑み、感光層
表面を保護する表面保護層とて、電荷阻止機能は
勿論のこと、コロナ放電に対するダメージ性や耐
湿度性の優れた、所謂アモルフアス構造における
欠陥やダングリングボンドのないa−SiC:H層
を用い、以て高湿度下でも印字濃度の低下や像流
れなどのない鮮明な高印字品質像を容易に得るこ
とができる新規な電子写真感光体及び前記構造欠
陥やダングリングボンドのないa−SiC:H層を
表面保護層として用いた構成の電子写真感光体を
容易に製造する新規な方法を提供することを目的
とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記目的を達成するため、第1図に示
すように例えば円筒状支持体1上に電荷保持層2
を介して設けられた水素化アモルフアスシリコン
感光層3の表面に、シリコンと炭素の原子比
{C/(Si+C)}が0.17〜0.40であり、かつ炭素
原子1個当たりに結合する水素原子数とシリコン
原子1個当たりに結合する水素原子数との比{Si
−H/Si)/(C−H/C)}が0.3〜1.0を有する
水素化アモルフアス炭化シリコン(a−SiC:
H)からなる表面保護層11を設けた構成の感光
体とする。
また上記した構成の電子写真感光体を製造する
方法としては、例えば円筒状支持体1上にP+
の水素化アモルフアスシリコン(a−Si:H)か
らなる電荷保持層2と水素化アモルフアスシリコ
ン感光層3とをグロー放電CVD法により順に積
層形成した後、該感光層3の表面に対してジシラ
ン(Si2H6)とプロパン(C3H8)を0.2〜0.6の混
合比{C3H8/(Si2H6+C3H8)}で混合した混合
ガスを用いて、グロー放電CVD法により水素化
アモルフアス炭化シリコン(a−SiC:H)から
なる表面保護層11を形成することにより完成さ
れる。
〔作用〕
本発明の電子写真感光体は上記したように水素
化アモルフアスシリコン感光層3上に表面保護層
11として、ジシラン(Si2H6)とプロパン
(C3H8)とを0.2〜0.6の混合比とした混合ガスを
用いてグロー放電CVD法により水素化アモルフ
アス炭化シリコン(a−SiC:H)層11を設け
た構成とすることにより、該水素化アモルフアス
炭化シリコン(a−SiC:H)層を構成するシリ
コン原子と炭素原子の比が該層構成を安定化させ
る0.17〜0.40となる。
またシリコン原子と炭素原子に対して水素原子
が均一に分配結合され、C−H2、C−H3等の結
合等に起因する構造欠陥やダングリングボンドが
排除されて絶縁抵抗率が高められ、充分な電荷阻
止機能を有すると共に、コロナ放電に対する耐ダ
メージ性や耐湿度性が向上するため、高帯電電位
化が可能となり、高湿度下においても像流れ等の
ない鮮明な高印字品質像を容易に得ることが可能
となる。
〔実施例〕
以下図面を用いて本発明の実施例について詳細
に説明する。
第1図は本発明に係る電子写真感光体の一実施
例を示す要部断面図であり。第7図と同等の部分
には同一符号を付している。
図において、1はアルミニウム(Al)からな
る円筒状支持体、2はP+型の水素化アモルフア
スシリコン(a−Si:H)からなる電荷保持層、
3は高抵抗な水素化アモルフアスシリコン(a−
Si:H)からなる感光層である。
該感光層3の表面には、シリコン(Si)と炭素
(C)の原子比{C/(Si+C)}が0.17〜0.40で、
かつ炭素原子1個当たりに結合する水素原子数と
シリコン原子1個当たりに結合する水素原子数と
の比{(Si−H/Si)/(C−H/C)}が0.3〜
1.0を有する水素化アモルフアス炭化シリコン
(a−SiC:H)からなる表面保護層11を設け
た感光体の構成とする。
また上記した構成の電子写真感光体を製造する
方法としては、例えば第2図に示すようなグロー
放電CVD装置を用い、図示のように気密容器2
1内の中心に加熱ヒータ23を内蔵し、かつ回転
可能に設置された保持具22に対して、感光体を
形成すべき円筒状支持体24を配設し、その周囲
に、多数のガス噴出孔26を備えたガス流通二重
構造の円筒放電電極25を配置する。該放電電極
25には電極導出部を兼ねたガス導入管27が接
続されている。
次に真空バルブ28を開放してメカニカルブー
スタポンプ29及びロータリポンプ30によつて
前記気密容器21内をオイル拡散ポンプ等の高真
空排気ポンプ32の動作真空度になるまで粗排気
した後、真空バルブ28を閉止すると共に、真空
バルブ31,33を開放にしてオイル拡散ポンプ
等の高真空排気ポンプ32及びロータリポンプ3
4を用いて例えば10-6torrの真空度に排気する。
その後、残留空気の排気が終わつたところで、
再び真空バルブ31,33を閉止すると共に、真
空バルブ28を開放してメカニカルブースタポン
プ29側に切り換える。
次に円筒状支持体24を回転機構47により回
転すると共に、内蔵された加熱ヒータ23により
前記円筒状支持体24を150〜350℃、好適には
200〜300℃に加熱し、さらにガスバルブ35,3
7及び39,41を開放して、ジシランガス
(Si2H6)ボンベ38よりSi2H6ガスとジボランガ
ス(B2H6)ボンベ42よりB2H6ガスをそれぞれ
ガス流量調節器36,40により所定流量に調節
導入し、前記気密容器21内に真空度が0.05〜
5torr、好適には0.1〜3.0torrになるように前記真
空バルブ28の開度を調節する。
この状態で前記放電電極25と円筒状支持体2
4間に、例えば13.56MHzの高周波電源48によ
り5〜500mW/cm2、好適には10〜200mW/cm2
放電電力を印加し、発生するグロー放電によつて
導入混合ガスをプラズマ状にして分解せしめて第
1図に示すように、該円筒状支持体24上に
B2H6ガスをSi2H6ガスに対して100〜1000ppmの
割合で混合して、0.01〜1.0μmの厚さを有するP+
型の水素化アモルフアスシリコン(a−Si:H)
からなる電荷保持層2を堆積形成する。
次に引続き同様な操作により該電荷保持層2上
に、B2H6ガスをSi2H6ガスに対して1.0〜10ppm
の割合で混合し、高抵抗な水素化アモルフアスシ
リコン(a−Si:H)からなる感光層3を5〜
30μmの厚さに堆積形成する。
次にジシランガス(Si2H6)ボンベ38及びジ
ボランガス(B2H6)ボンベ42側のガスバルブ
35,37及び39,41を閉止し、気密容器2
1内を一旦排気した後、再びガスバルブ35,3
7及び43,45を開放してジシランガス
(Si2H6)ボンベ38よりSi2H6ガスとプロパンガ
ス(C3H8)ボンベ46よりC3H8ガスを、それぞ
れのガス流量調節器36,44により0.2〜0.6の
混合比{C3H8/(Si2H6+C3H8)}となるように
調節して、前記気密容器21内に真空度が0.1〜
3.0torrになるように導入する。
しかる後、前記と同様な操作により該感光層3
表面に0.01〜1.0μmの厚さの水素化アモルフアス
炭化シリコン(a−SiC:H)からなる表面保護
層11を形成することにより電子写真感光体の製
造を完成させる。
しかして、このような製造方法によつて得られ
た電子写真感光体においては、感光層3の表面に
ジシラン(Si2H6)とプロパン(C3H8)を0.2〜
0.6の混合比{C3H8/(Si2H6+C3H8)}で混合し
た混合ガスを用いてグロー放電CVD法により、
表面保護層11として水素化アモルフアス炭化シ
リコン(a−SiC:H)層を被覆することによ
り、該a−SiC:H層を構成するシリコン原子と
炭素原子の比{C/Si+C)}が第3図に示すよ
うに該層構成を安定化させる適当な0.17〜0.40の
範囲となる。
また第4図における曲線Aで示すように炭素原
子1個当たりに結合する水素原子数とシリコン原
子1個当たりに結合する水素原子数との比{(Si
−H/Si)/(C−H/C)}が、シリコン原子
数と炭素原子に対して水素原子が均一に分配結合
される0.3〜0.47の範囲にあつてC−H2、C−H3
等の結合等に起因する構造欠陥やダングリングボ
ンドが排除されて絶縁抵抗率が高められ、充分な
電荷阻止機能を備えると共に、コロナ放電に対す
る耐ダメージ性や耐湿度性が向上するため、高帯
電電位化が可能となり、高湿度環境下においても
像流れなどのない鮮明な高印字品質像を容易に得
ることが可能となる。
ジシラン(Si2H6)とプロパン(C3H8)の混合
した混合ガスを用いて、グロー放電CVD法によ
り水素化アモルフアス炭化シリコン(a−SiC:
H)からなる表面保護層11を形成するに際し、
前記混合ガス流量、ガス圧、放電電力及び加熱温
度等の条件を種々組み合わせることにより、第4
図において曲線Aから曲線Bの範囲で示されるよ
うに炭素原子1個当たりに結合する水素原子数と
シリコン原子1個当たりに結合する水素原子数と
の比{(Si−H/Si)/(C−H/C)}が0.3〜
1.0までの範囲のa−SiC:H層が得られる。
なお同図において、曲線Cはシラン(SiH4
とメタン(CH4)を0.1〜0.9の混合比で混合した
混合ガスを用いてグロー放電CVD法により形成
した従来の水素化アモルフアス炭化シリコン(a
−SiC:H)におけるCとSiに対する結合水素原
子数の比を示したもので、該比の値が0.3より小
さく、従つて水素原子がシリコン原子と結合する
よりも炭素原子と結合する割合が多いことから、
水素原子の大部分が炭素原子と結合して構造欠陥
やダングリングボンドが多くなり、これがトラツ
プとして働くため、電荷阻止機能や耐湿度性が低
下する。
第5図は本発明によるa−SiC:Hからなる表
面保護層のジシランとプロパンの混合比に対する
抵抗率を示しており、電子写真感光体の特性とし
て要求される感光体表面の抵抗、即ち暗抵抗1012
〜1013Ω・cm以上を充分に満足しており、優れた
電荷阻止機能と高帯電電位を得ることができる。
第6図は本発明によるa−SiC:Hからなる表
面保護層を施した感光体の湿度特性を示すもの
で、従来、感光体の帯電電位が70〜80%RHの環
境湿度において数十%減衰低下しているのに対し
て、本発明による感光体においては図示のように
その減衰低下が極めて少なく高帯電電位に維持す
ることが可能となり、高湿度環境においても印字
濃度の低下や像流れ等が著しく低減される。
因に、感光層上にジシラン(Si2H6)とプロパ
ン(C3H8)を0.1〜0.9の混合比{C3H8/(Si2H6
+C3H8)}の間で該混合比の異なる混合ガスを用
いてグロー放電CVD法により水素化アモルフア
ス炭化シリコン(a−SiC:H)からなる表面保
護層を形成した複数個の感光体試料に対する環境
湿度と印字画質の関係について、出願人会社製の
ドキユメントプリンタ(M3071A)を用いて実
験・判定した結果を別表に示す。表中の◎は優
(帯電電位が480V以上であつて、印字に必要な露
光エネルギーは3.0μJ/cm2以下で、かつ印字濃度
が0.D:1.2以上)、○印は良(帯電電位が450V以
上であつて、印字に必要な露光エネルギーは
3.5μJ/cm2以下で、かつ印字濃度が0.D:1.0以
上)、△印は実用可(帯電電位が400V以上であつ
て、印字に必要な露光エネルギーは4.0μJ/cm2
下で、かつ印字濃度が0.D:0.8以上)、×印は不可
(前記各条件外)を示す。尚、この時の上記各感
光体に対して初期帯電電位を施すコロナ帯電器に
印加する電圧は5.5kV、露光波長は780nmであ
る。
この別表によつて明らかなように、感光体にお
ける感光層上に形成する水素化アモルフアス炭化
シリコン(a−SiC:H)からなる表面保護層と
しては、ジシラン(Si2H6)とプロパン(C3H8
を0.2〜0.6、最適には0.3〜0.5の混合比{C3H8
(Si2H6+C3H8)}で混合した混合ガスを用いて形
成することにより、a−SiC:H層を構成するSi
原子及びC原子に対する水素原子の結合が均一に
分配され、構成欠陥やダングリングボンドの少な
い優れた層が得られる。
従つて、電荷阻止機能が向上すると共に、高帯
電電位が得られ、高湿度環境において安定した鮮
明な印字画質を得ることができる。
更に説明するならば、前記ガス混合比よりもジ
シラン(Si2H6)が多い混合ガスにより形成され
たa−SiC:Hからなる表面保護層はアンドープ
のa−Si:Hに近似の層となり、抵抗率が低下す
るため、電荷阻止機能が不充分となる。
また前記ガス混合比よりもプロパン(C3H8
が多い混合ガスにより形成されたa−SiC:Hか
らなる表面保護層では、水素原子がSi原子よりも
C原子と多数結合するようになるため、構造欠陥
やダングリングボンドが多くなり、これらがトラ
ツプとして働いて電荷阻止機能が低下、残留電位
が増加、耐湿度性の低下を引き起こし、充分な帯
電電位が得られないので、印字濃度が薄くなり印
字画質が悪化する。
なお、上記実施例では支持体1上に電荷保持層
2、感光層3、表面保護層11を順次積層した3
層構成の感光体について説明したが、本発明の表
面保護層11は電荷保持層を有しない比較的分厚
い感光層の保護膜にも適用でき、同様の効果を奏
する。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明に係る
電子写真感光体とその製造方法によれば、感光層
を厚くすることなく高い帯電電位と高湿度環境に
おいても帯電特性の劣化の少ない優れた電子写真
感光体を容易に得ることが可能となる。
従つて、レーザプリンタや電子写真複写装置等
に適用することにより、高湿度環境に影響される
ことなく、鮮明な優れた印字品質の印字、或いは
複写を行うことができ、実用上、顕著なる効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る電子写真感光体の一実施
例を示す要部断面図、第2図は本発明に係る電子
写真感光体の製造方法に適用するグロー放電
CVD装置の一実施例を示す概略構成図、第3図
はジシランとプロパンの混合比とa−SiC:H中
のSiとCとの原子比の関係を示す図、第4図はジ
シランとプロパンの混合比とa−SiC:H中のSi
原子とC原子に対する水素原子の結合比の関係を
示す図、第5図はジシランとプロパンの混合比と
a−SiC:Hの抵抗率との関係を示す図、第6図
は本発明の感光体の湿度特性を示す図、第7図は
従来の電子写真感光体及びその製造方法を説明す
るための要部断面図である。 第1図、第2図において、1,24は支持体、
2は電荷阻止層、3は感光層、11は表面保護
層、21は気密容器、22は保持具、23は加熱
ヒータ、25は放電電極をそれぞれ示す。
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 支持体1上に設けられた水素化アモルフアス
    シリコン感光層3の表面に、シリコンと炭素の原
    子比{C/(Si+C)}が0.17〜0.40であり、かつ
    炭素原子1個当たりに結合する水素原子数とシリ
    コン原子1個当たりに結合する水素原子数との比
    {(Si−H/Si)/(C−H/C)}が0.3〜1.0を有
    する水素化アモルフアス炭化シリコン(a−
    SiC:H)からなる表面保護層11を設けてなる
    ことを特徴とする電子写真感光体。 2 支持体1上に珪素化合物ガスを分解し、水素
    化アモルフアスシリコンよりなる感光層3を形成
    した後、該感光層3の表面にジシラン(Si2H6
    とプロパン(C3H8)との混合比{C3H8
    (Si2H6+C3H8)}が0.2〜0.6となるように混合し
    た混合ガスを分解してシリコンと炭素の原子比
    {C/(Si+C)}が0.17〜0.40であり、かつ炭素
    原子1個当たりに結合する水素原子数とシリコン
    原子1個当たりに結合する水素原子数との比
    {(Si−H/Si)/(C−H/C)}が0.3〜1.0を有
    する水素化アモルフアス炭化シリコン(a−
    SiC:H)からなる表面保護層11を形成するこ
    とを特徴とする電子写真感光体の製造方法。
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