JPH0549107B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜産業上の利用分野＞ 本発明は電子写真感光体に関し、特に光導電層
が主にアモルフアスシリコンからなる電子写真感
光体に関するものである。 ＜発明の概要＞ 本発明は導電性基体上にアモルフアスシリコン
を主成分とする光導電層と、この光導電層に比べ
て大きな光学的バンドギヤツプを持つた表面層及
び下部層を有する電子写真感光体において、上記
の下部層と光導電層との間に第１の中間層を設け
ると共に上記光導電層と表面層との間に第２の中
間層を設け、これらの中間層をアモルフアス・シ
リコンを主成分として構成すると共に添加原子の
濃度を層膜厚方向に対して不均一に成して、特に
コントラストの良好な耐刷性に優れた電子写真感
光体を得るようにしたものである。 ＜従来の技術＞ 現在実用化されている電子写真プロセスに供し
得る感光体としては、基本的には高い抵抗値と高
い感光度の両者を兼ね備えることが要求され、こ
のような特性をもつ材料として従来から硫化カド
ミウム粉末を有機樹脂中に分散した樹脂分散型
と、アモルフアスセレン（ａ−Se）やアモルフ
アスセレン砒素（ａ−As₂Se₃）等のアモルフア
ス材料によるものの２種類が最も広く用いられて
きた。しかしこれ等いずれの材料も公害等の理由
から代替材料の開発が望まれ、近年では上記感光
体材料に代つてアモルフアスシリコンが注目を浴
びている。 アモルフアスシリコンは無公害であることに加
えて高い光感度を有すると共に、更には非常に硬
いという性質を有し、すぐれた感光体材料になり
得ると期待されている。しかしアモルフアスシリ
コンのみでは、電子写真プロセスの実行中におけ
る帯電電荷の保持特性を示すに十分な抵抗値を持
つには至らず、アモルフアスシリコンを電子写真
感光体として用いるには、高い光感度を保ちなが
ら赤い帯電電位を保持させるための工夫が必要で
あつた。 このような工夫の一つとして、感光体となるア
モルフアスシリコン層自体を高抵抗化することが
提案されているが、アモルフアスシリコンの優れ
た光導電特性（強い光学吸収、電子及び正孔の比
較的大きいドリフト移動度、長波長感度等）を有
効に用いるためには、上記のような光導電層自体
を高抵抗化して高い帯電能を得るより、表面（及
び基板）にエネルギーバンドギヤツプの大きなブ
ロツキング層を設けて帯電の保持を計る方が望ま
しい。また、この種のエネルギーバンドギヤツプ
の大きな表面層は、帯電の保持ばかりでなく、電
子写真プロセスにおける過酷なコロナイオンの衝
撃から感光体を保護し、さらに環境の変化（温
度、湿度等）による特性の変動を少なくする表面
保護膜として、表面安定化のために、必要不可欠
のものと考えられる。この表面層は、表面保護膜
としては、エネルギーバンドギヤツプの大きい方
が当然好ましい。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ 上記のようにエネルギーバンドギヤツプの大き
い表面層を設けることは、帯電保持だけではなく
表面保護の面からも好ましい。しかし光導電層で
あるアモルフアスシリコンの表面に続けて直ちに
エネルギーバンドギヤツプの大きい層を形成した
場合には、電子写真用感光体としては望ましくな
い特性が現われる。 その一つとしてまず機械的な不安定さがある。
アモルフアスシリコン光導電層にエネルギーギヤ
ツプの大きな表面層を形成すると、両者の熱膨張
係数の違いから、表面層と光導電層間での安定し
た接着性が得られず剥離する。 またエネルギーバンドギヤツプの大きい表面層
を光導電層に直接形成すると、電気的にも望まし
くない特性が現われる。即ち電子写真プロセスの
過程において、予め表面層に帯電を施こした感光
体に対して、光照射がなされると、光によつて光
導電層に上記表面層がもつ表面帯電電荷と逆極性
の電荷が生成され、この電荷が光導電層を移動し
て上記表面帯電電荷を静電気的に打ち消すように
作用する。しかし上記のように表面層のエネルギ
ーバンドギヤツプが大きい場合には、両者の境界
でのギヤツプが非常に大きくなつて滑らかな電荷
の移動が行われず、表面層と光導電層の界面近傍
に蓄積し、それが残留電位となつて現われる。こ
の残留電位は好ましいものではなく、残留電位が
増加する場合は感光体の特性の劣化の原因とな
る。 また、残留電位は蓄積キヤリアーに対して横方
向の移動をしばしば誘起し、画質のボケという問
題の原因にもなつている。 上述のように、エネルギーバンドギヤツプの大
きな表面層は、帯電の保持、表面の保護という点
で必要不可欠のものであるが、それによつて機械
的、電気的な問題が付随的に発生し、電子写真プ
ロセスに満足し得るアモルフアスシリコン感光体
を得るには至つていない。 また、基体からの電荷注入を防ぐためには、表
面層に光学的バンドギヤツプの大きな膜を用いる
ようにしたのと同様に、基本側にも光学的バンド
ギヤツプの大きな下部層を挿入することが望まし
い。 しかし、この下部層の上に直接窒素(N)、炭素(C)
等を含まない光導電層を積層しようとしても、機
械的不整合のために、例えば8μｍ程度以上の成
膜は困難である。 また、ボロンを含まないアモルフアス・シリコ
ン膜を、そのまま、光導電層として用いようとし
ても、抵抗が小さく、大きな帯電能が得られない
だけでなく、正孔の走行能も悪く、正帯電時の光
導電層として適さない等の問題点があつた。 本発明は、このような点に鑑みて創案されたも
ので、良好な初期画像、特にコントラストに優
れ、しかも帯刷性に優れた電子写真感光体を提供
することを目的としている。 ＜問題点を解決するための手段及び作用＞ 第１図は本発明の電子写真感光体の構造を模式
的に示した図である。 第１図において、１は導電性基体、２は下部
層、３は第１の中間層、４は光導電層、５は第２
の中間層、６は表面層であり、導電性基体１に接
して、該基体１からの電荷注入を防ぐため、アモ
ルフアス窒化シリコン（ａ−Si_1-xN_x）あるいは
アモルフアス炭化シリコン（ａ−Si_1-xC_x）より
成り、光学的バンドギヤツプが、光導電層４のそ
れより大きな下部層２を設け、この下部層２と窒
素(N)、炭素(C)等を含まない光導電層４との電気
的、機械的整合をとるため、下部層２と光導電層
４との間にＮあるいはＣを含んだボロンドープア
モルフアス・シリコンよりなる第１の中間層３を
設け、その中間層のＮあるいはＣ及びＢの濃度が
膜厚方向で不均一となるように構成している。ま
た、帯電能、光感度を増すため、光導電層４はホ
ウ素を含むように構成しており、その濃度が膜厚
方向に不均一になるよう構成している。 更に、帯電能を増加させると共に感光体の寿命
を長く保つために表面にはａ−Si_1-xN_xあるいは、
ａ−Si_1-xC_xよりなり、光導電層４の光学的バン
ド・ギヤツプより大きな値を持つ表面層６が設け
られており、この光導電層４と表面層６との電気
的及び機械的整合をとるため、光導電層４と表面
層６との間には、ＮあるいはＣを含んだボロン・
ドーブ・アモルフアス・シリコンよりなる第２の
中間層５を設け、ＮあるいはＣ及びＢの濃度が膜
厚方向で、不均一となるように構成している。 上記のような構成により良好な初期画像、特に
コントラストに優れ、しかも帯刷性に優れた電子
写真感光体が得られる。 ＜実施例＞ 次に、第１図に模式的に示した本発明に係る電
子写真感光体の作製方法を具体的に説明するが、
本実施例においては第１及び第２の中間層３及び
５、下部層２、表面層６に窒素が含有されるよう
に構成した場合について述べる。 光導電層等を形成する主成分のａ−S_iはモノシ
ランガスSiH₄をグロー放電分解して（プラズマ
CVD法により）作製する。製作装置は例えば誘
導結合型を用い、光導電層を堆積させるための導
電性基体を接地電位とし、コイルに高周波電力を
インピーダンス整合回路を通して印加する。反応
ガスは流量を制御しながら反応室へ導入し、反応
室内に設置された導電性基体は200℃〜300℃（例
えば250℃）に保持する。 まず、導電性基体１上に第１表に示した成膜条
条件にてアモルフアス窒化シリコン下部層２を、
例えば0.15μｍの膜厚に形成する。

【表】 次に、下部層２上にアモルフアス・シリコンを
主成分とした第１の中間層３を第２表に示した成
膜条件にて例えば1.5μｍの膜厚に形成する。 このとき、NH₃流量を「12」（sccm）から
「０」（sccm）に、B₂H₆流量を「50」（sccm）から
「0.09」（sccm）にそれぞれ連続的あるいはステツ
プに変化させて第１の中間層３内の窒素及びホウ
素濃度が膜厚方向で不均一になるように第１の中
間層３を形成する。

【表】 次に、第１の中間層３上に第３表に示した成膜
条件にてアモルフアスシリコンを主成分とする光
導電層４を例えば20〜30μｍの膜厚に形成する。 このとき、B₂H₆流量を「0.12」（sccm）から
「０」（sccm）に連続的あるいはステツプ状に変化
させて、光導電層４内のホウ素濃度が膜厚方向で
不均一になるように光導電層４を形成する。

【表】 次に、光導電層４上に第４表に示した成膜条件
にてアモルフアスシリコンを主成分とする第２の
中間層５を例えば1.5μｍの膜厚に形成する。 このとき、NH₃流量を「０」（sccm）から
「12」（sccm）に、B₂H₆流量を「０」（sccm）から
「50」（sccm）にそれぞれ連続的あるいはステツプ
状に変化させて第２の中間層５内の窒素及びホウ
素濃度が膜厚方向で不均一になるように第２の中
間層５を形成する。

【表】 次に、第２の中間層５上に第５表に示した成膜
条件にてアモルフアス窒化シリコンより成る表面
層６を例えば0.15μｍの膜厚に形成する。

【表】 上記のようにして作製した電子写真感光体の各
層の窒素(N)及びホウ素(B)の濃度分布の例を第２図
ａ〜ｃに示している。 第２図ａ〜ｃはそれぞれ本発明の電子写真感光
体の各層中の窒素濃度及びホウ素濃度分布を模式
的に示した図であり、縦軸は基体１からの距離、
横軸は窒素及びホウ素濃度を示している。ここで
濃度曲線中の実線は窒素(N)濃度でSiに対する原子
比で％オーダのドープ量を示しており、例えば表
面層６及び下部層２においては、Siに対する原子
比（Ｎ／Si）で0.5〜0.8程度となつている。また
第２図ａ〜ｃにおいて、破線はホウ素(B)濃度でSi
に対する原子比でppmオーダーのドープ量を示し
ている。 第２図ａは第１の中間層３内の窒素及びホウ素
の濃度をそれぞれ連続的に表面方向に減少するよ
うに変化せしめ、光導電層４内のホウ層の濃度を
連続的に表面方向に減少するように変化せしめ、
第２に中間層５内の窒素及びホウ素の濃度をそれ
ぞれ連続的に表面方向に増加するように変化せし
めたものであり、第２図ｂは第２図ａにおいて光
導電層４内のホウ素の濃度を一部ステツプ状に変
化させるようにしたものであり、第２図ｃは第２
図ａにおいて、第１及び第２の中間層３及び５内
の窒素の濃度を一部ステツプ状に変化せしめると
共に、光導電層４内のホウ素の濃度をステツプ状
に変化せしめるようにしたものである。 上記のようにして作製した電子写真感光体を実
機に搭載して画出しを行なつたところ、コントラ
スト、解像度、階調性について従来にない良好な
結果が得られ、更にはボケ、白ぬけといつた画像
欠陥についてもほとんど見られず従来にない良好
な結果が得られた。特に、コントラストについて
は、光導電層のホウ素(B)濃度が均一な、従来の電
子写真感光体に比べ、歴然とした差があり、光導
電層にホウ素(B)濃度の分布を持たせた効果が明確
となつた。又、画像欠陥については、第１及び第
２の中間層を備えない従来の電子写真感光体、あ
るいは、本発明者等が先に提案した第１及び第２
の中間層は備えていても、その窒素(N)濃度、ホウ
素(B)濃度に膜厚方向の分布がない電子写真感光体
と比べても、より大きな改良が見られ、濃度分布
を持つた中間層の効果が明確となつた。 次に、本発明の電子写真感光体を実機におい
て、30万枚の実写試験を行なつたところ、初期画
質同様、良好な画が得られた。これに対して従来
通りの表面層、下部層がない感光体では、１万枚
の実写試験後で早くも、コントラストの低下、ボ
ケ、白ぬけといつた画像欠陥が現われ、光学的バ
ンドギヤツプの大きな表面層、下部層を備えた効
果が明確となつた。 なお、上記実施例においては、第１及び第２の
中間層３及び５、下部層２、表面層６に窒素を含
む場所について説明したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、各層を例えば炭素(C)を含む
アモルフアス炭化シリコンにより構成するように
成して、同様に本発明を構成し得るものである。 更に上記実施例においてはグロー放電分解によ
り、各層を形成する場合について説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、スパツタ
リング法等の他の成膜方法によつて作製される電
子写真感光体についても適用し得るものであるこ
とは言うまでもない。 ＜発明の効果＞ 以上のように本発明は、導電性基体上にアモル
フアス・シリコンを主成分とする光導電層と、こ
の光導電層に比べて大きな光学的バンドギヤツプ
を持つた表面層と、上記光導電層に比べて大きな
光学的バンドギヤツプを持つた下部層を有する電
子写真感光体において、上記の下部層と光導電層
との間に設けられた第１の中間層と、上記の光導
電層と表面層との間に設けられた第２の中間層と
を備え、上記の第１及び第２の中間層をアモルフ
アス・シリコンを主成分として構成すると共に添
加原子として少なくともホウ素を含有し、このホ
ウ素の濃度を上記の第１の中間層において表面方
向に減少するように変化せしめると共に、上記の
第２の中間層において表面方向に増加せしめるよ
うに成しているため、良好な初期画像、特にコン
トラストに優れ、しかも耐刷性に優れた電子写真
感光体を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電子写真感光体の層構造を模
式的に示した図、第２図ａ乃至ｃはそれぞれ本発
明の電子写真感光体の各層の窒素原子及びホウ素
原子濃度を模式的に示した図である。 １……導電層基体、２……下部層、３……第１
の中間層、４……光導電層、５……第２の中間
層、６……表面層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 導電性基体上にアモルフアス・シリコンを主
   成分とする光導電層と、該光導電層に比べて大き
   な光学的バンドギヤツプを持つた表面層と、上記
   光導電層に比べて大きな光学的バンドギヤツプを
   持つた下部層を有する電子写真感光体において、 上記下部層と上記光導電層との間に設けられた
   第１の中間層と、 上記光導電層と上記表面層との間に設けられた
   第２の中間層と を備え、 上記第１及び第２の中間層をアモルフアス・シ
   リコンを主成分として構成すると共に添加原子と
   して少なくともホウ素を含有し、該ホウ素の濃度
   を上記第１の中間層において表面方向に減少する
   ように変化せしめ、上記第２の中間層において表
   面方向に増加せしめるように成したことを特徴と
   する電子写真感光体。 ２ 前記光導電層はホウ素(B)を含有し、その濃度
   が表面方向に減少するようになしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の電子写真感光
   体。 ３ 前記表面層及び下部層をアモルフアス窒化シ
   リコンまたは、アモルフアス炭化シリコンにより
   構成してなることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項もしくは第２項記載の電子写真感光体。 ４ 前記表面層及び下部層が、アモルフアス窒化
   シリコンより構成され、前記第１及び第２の中間
   層が添加原子として窒素及びホウ素を含有してな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
   電子写真感光体。 ５ 前記表面層及び下部層がアモルフアス炭化シ
   リコンより構成され、前記第１及び第２の中間層
   が添加原子として炭素及びホウ素を含有してなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の電
   子写真感光体。