JPH0668628B2 - 電子写真感光体 - Google Patents

電子写真感光体

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JPH0668628B2
JPH0668628B2 JP60275363A JP27536385A JPH0668628B2 JP H0668628 B2 JPH0668628 B2 JP H0668628B2 JP 60275363 A JP60275363 A JP 60275363A JP 27536385 A JP27536385 A JP 27536385A JP H0668628 B2 JPH0668628 B2 JP H0668628B2
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栄一郎 田中
昭雄 滝本
浩二 秋山
正則 渡辺
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電荷蓄積モードで利用する光(ここでは、広
義の光を示し、可視光線、X線、紫外線、赤外線等を含
む電磁波を言う。)に感度を有する光導電体に関し、電
子写真感光体に利用される。
従来の技術 電荷蓄積モードで利用する電子写真用感光体における光
導電体として、高い光感度と無公害性、高い硬度を有す
ることから、10〜40atm%の水素を局在化状態密度を減
少せしめる修飾物質として含む非晶質シリコン(以下、
a-Siと記す。)が注目されており、電子写真感光体とし
て利用されている。
しかしながら、上記のa-Siで構成される電子写真感光体
では暗抵抗値、光応答性、電荷蓄積に伴う帯電電位の低
さ、あるいは、耐湿性等の使用環境特性の点など、総合
的な特性向上がまだまだ必要である。
例えば、第1の問題としてa-Siを用いた電子写真感光体
は、他の感光体材料である有機光導電体(以下、OPCと
記す。)、あるいはSeに比較して比誘電率が大きく(OP
C:3,Se〜6,a-Si:〜11)静電容量が大きいため、表面へ
の帯電処理の際大きな帯電電流を必要とする。このた
め、他の電子写真感光体材料(OPC,Se等では600〜800
V)に比べ、低い表面電位(400V前後)で使用しなけ
ればならないのが現状である。またこのことにより、例
えば、通常の電子写真装置として2成分現像剤を用いる
一般の複写機では、特に通常の電荷量をもつトナーを用
いて画像の複写をおこなう場合、高い飽和濃度の画像を
連続して安定に得るのは困難となる。
更に、静電容量の大きい感光体は光感度特性においても
問題がある。例えば比誘電率の小さい感光体に比べ表面
の電荷量が多いため、表面電荷を光キャリアによって打
ち消して表面電位を下げるのにより多くの光子(photon)
を必要とし、実用上不利な点が多い。
次に、第2の問題として光導電体を高抵抗化し表面電位
を向上させるため、a-Si中に酸素、炭素、窒素等を添加
し使用する場合、従来ではその使用時に残留電位が多く
残る。また繰り返し使用時においては疲労の蓄積による
ゴースト現象を発生する。あるいは、光応答性が悪化す
る等の問題があった。
更には、第3の問題として感光体の構成によっては高
温、高湿時において画像の「ボケ」が生じる等の問題も
無視できない。
発明が解決しようとする問題点 第1の静電容量を減少せしめる手段として、特開昭54−
143645号報には有機半導体材料を用いた機能分離型の感
光部材が、また特開昭56−24355号報には無機半導体材
料を用いた機能分離型感光体が開示されている。
前者の有機半導体材料を用いた場合、a-Siの持つ高い硬
度の特徴を生かした長寿命感光体として機能しなくなる
ため、決して有効な手段とは言えない。
また、後者では多結晶化しやすいカルコゲン材料、ある
いは比誘電率の大きい材料(SiCでは〜10)等のため比
抵抗の大きい材料を使用することによる帯電電圧の向上
が期待されるものの、前記第2の問題であった残留電位
の増加等の問題が解決されず、a-Siの特長である長寿命
で、高感度で、しかも低残留電位のままで、高い帯電電
位のあるいは早い光応答性を有した感光体を得ることは
できないと言う問題があった。
問題点を解決するための手段 光励起によって移動可能なキャリアを発生する光導電層
と、上記キャリアが効率よく注入され効果的に輸送され
る電荷移動層とが積層された構造を有し、上記電荷移動
層が比誘電率5〜9の炭化スズを主成分とする無機材料
で構成する。
作用 炭化スズは、炭素の組成比によって、その光学的禁止帯
幅が〜3.0eV以下と大きく変化する。また、シリコン,
ゲルマニュームを添加し1.5〜4.5eVまで変化させてもn
型伝導を示す。また、その大きな光学的禁止帯幅の材料
でも活性化エネルギーが1.0eV以下と小さく、電子の移
動度が大きいため、光導電層から炭化スズ化合物の伝導
帯に効率よく電子が注入されるように、それぞれの光学
的禁止幅を制御すれば容易に良好な感光部材が得られ
る。また、炭化スズ化合物の比誘電率は、光学的禁止帯
幅が1.5〜3.5eVの材料で5〜9と小さい。
このような炭化スズを電荷移動層として感光体に使用す
ることによって、a-Si,非晶質シリコンゲルマニウム
(以下、a-SiGeと記す。)あるいは非晶質ゲルマニウム
(以下a-Geと記す。)などの比誘電率の大きな感光層を
光導電層として用いても全体として比誘電率の小さい感
光体がえられ、実用上高い光感度の、また高い表面電位
の感光体が得られる。
電荷移動層としては、1〜80μm、好ましくは10〜50μ
m、光導電層としては0.5〜50μm好ましくは1〜5μ
m形成し用いることが望ましい。
実施例 非晶質炭化スズ(以下、a-Sn1-xCx、但しO<x<1と
記し水素あるいはハロゲン原子を含む膜を言う。)膜の
作成には、SnC,テトラメチルスズ〔(CH3)4Sn〕,
テトラエチルスズ〔(C2H5)4Sn〕,加熱溶融されたSnF2
等のSn原子の原料ガスをあるいはH2,Ar,He等のガスで希
釈したガスおよび、CH4,C2H6,C2H4,C2H2,C3H8,C3H
6,C3H4,CH3C・CH,CH3Br,CH2Br2,C2H5Br,CHC,C
H,CHC,CHCHC,CHCC,C
,(CHCHC,CH3I,C2H5C・CH,(CH3)4C,CF4,
CCF,CHF3,C2F6,C3F8,CH3F等のC原子の原料ガ
スを用いたプラズマCVD法や、ターゲットをSnまたはSnF
2,SnI4,SnI2,SnC,SnP,Sn3PあるいはこれらとC
の混合されたターゲットあるいはこれらとCの2枚のタ
ーゲットを用い、Ar,H2,CH4,C2H6,C2H4,C2H2等の
中での反応性スパッタ法や反応性蒸着法が使用される。
また、光導電層としてのa-Siは、SiH4,Si2H6,Si3H8
SiF4,SiHF3,SiH2F2,SiH3F,SiC,SiHC,SiH
,SiHC等のSi原子の原料ガスあるいはこれら
のガスをH2,Ar,He等のガスで稀釈したガスを用いたプ
ラズマCVD法または、Siをターゲットとし、Ar,H2中で
の反応性スパッタ法や反応性蒸着法で形成できる。a-Ge
は、GeH4,Ge2H6,Ge3H8,GeF4,GeHF3,GeH2F2,GeH
3F,GeC,GeHC,GeH,GeHC,GeF2,Ge
C等のGe原子の原料ガスあるいはこれらのガスを
H2,Ar,He等で希釈したガスを用いたプラズマCVD法ま
たはGeをターゲットとしたAr,H2中での反応性スパッタ
法や反応性蒸着法で形成され、a-SiGeも同様に、上記の
Ge原子の原料ガスとSi原子の原料ガスの混合ガスあるい
は、この混合ガスをH2,Ar,He等のガスで希釈したガス
をもちいたプラズマCVD法や、SiとGeの混合されたター
ゲットあるいはSiとGeの2枚のターゲットを用いた反応
性スパッタ法や反応性蒸着法で形成される。
また、a−Sn1-xCxにSi,Ge等を添加する場合も同じ
く、上記のSn原子の原料ガスとSiまたはGe原子の原料ガ
スあるいは、この混合ガスをH2,He,Ar等のガスで希釈し
たガスをSn原子の原料ガスに加えて用いたプラズマCVD
法や、Si,Geを混合したターゲットあるいは複数のター
ゲットを用いた反応性スパッタ法や反応性蒸着法によっ
て形成される。
下記、実施例1では反応性スパッタ法を用いた例につい
て、実施例2,3および実施例4ではプラズマCVD法を用い
た例について説明する。
実施例1 第1図に示した本発明の感光体の断面図を参考にして説
明する。
鏡面研磨したアルミニウム(A)基板11をマグネトロ
ンスパッタ装置内に配置し、2×10-6Torr以下に排気
後、基板温度を50〜250℃に上昇させた。Snをターゲッ
トとし、Arを10〜60mTorr,CH4を10〜150mTorr,チャン
バー内圧力としては20〜200mTorr、好ましくは80〜120m
Torrとなるよう装置内に導入し、周波数13.56MHzの高周
波電力50〜200Wにより、電荷移動層であるa-Sn1-xCx層1
2を15μm形成した。続いてArを1〜10mTorr,H2を0.3
〜4mTorr,チャンバー内圧力としては、2〜12mTorr導
入し、多結晶Siをターゲットとして、放電電力200〜800
Wにて光導電層であるa-Si層13を1μm形成した。
この時のa-Sn1-xCx層12の比誘電率は8〜9で電荷発生
層であるa-Si層13は10〜11であった。また、第1図の構
造の光導電体を電子写真感光体として、負帯電にてその
感光体特性を評価すると、全体の膜厚が16μmであるに
も拘らず飽和帯電電位900V,残留電位15V以下と電位受容
度が非常に大きい、残留電位の小さい電子写真感光体が
得られた。
しかし、このような光導電層が表面に形成された感光体
は、帯電の繰り返しに比例して帯電電位が減少する傾向
にある。これは、自由表面にある光導電層のa-Siはオゾ
ン等の影響により表面酸化が急速に進み酸化層中の捕獲
準位が表面の電荷の注入を促進するためと考えられる。
このため、第2図のように光導電層の自由表面に新たな
表面被覆層14として、Si1-xNx,Si1-xCx,Ge1-xCx,A
,A1−x,(0<x<1)、a−C:H(非
晶質カーボン)等の表面被覆層を0.05〜1μm形成する
ことによって帯電電位の変化を小さくし、また、高温、
高湿時の画像の「ボケ」の発生を防ぐことができた。
実施例2 本実施例における感光体の断面図を第3図に示す。
鏡面研磨した90φ×310mmのAドラム基板40を電極間
距離55mmの容量結合方式プラズマCVD装置内に1本配置
し、反応容器内を5×10-6Torr以下に排気後、A基板
40を50〜250℃に加熱する。SnF2を0.1〜1sccm,GeF4
1〜5sccm,CH4を190〜200sccm導入し、反応容器内の
圧力を0.2〜1.0Torrに調整後、高周波電力30〜800Wでa-
(Sn1-yGey)1-xCx(0<y,x<1)層41を15〜30μm形成
し、更にGeF4を0.5〜10sccm,SiH4を100〜200sccm、水
素希釈した10ppm濃度のB2H6を5〜50sccm導入し、0.2〜
2.0Torrに制御し放電電力150〜500WでB添加したフッ素
含有の非晶質シリコンゲルマニウム(以下a-SiGe:H:Fと
記す。)層42を1〜3μm形成し、続いてSiH4を5〜10
sccm、NH3を100〜200scmm導入し圧力0.2〜1.0Torr、放
電電力150〜600WでSi1-xNx層44を0.1〜0.2μm形成し電
子写真感光体を得た。
この感光体は負帯電によって使用され、その分光感度は
400〜850nmの広範囲に渡って高感度であり、a-Si層に比
較してa-SiGe:H:F層42を電荷発生層とすることにより赤
外線領域の波長にまで光感度の向上が見られ、この感光
部材を800nmの半導体レーザーを光源とするレーザービ
ームプリンタに実装し、鮮明な印字を確認した。この場
合のa-(Sn1-yGey)1-xCx層41は、光学的禁止帯幅を狭く
しており、比誘電率が8〜9で、正孔のブロッキング層
としてのみでなくレーザー光の吸収層としても機能する
ためA基板40からの反射による解像度の低下を防止し
ている。また、比誘電率の比較的大きなa-(Sn1-yGey)
1-xCxは室温での暗比抵抗が小さい傾向が見られる。こ
の場合、a-(Sn1-yGey)1-xCx層にBを添加することによ
り暗比抵抗を高めることができる。例えば、8の比誘電
率をもつa-(Sn1-yGey)1-xCxは〜109Ω・cmと小さいが、
0.01〜10atm%のBを添加することにより〜1013Ω・cm
に高抵抗化できる。このことにより、更に、階調再現が
可能となり、中間調の再現に優れた印字ができた。
実施例3 実施例2と同じくa-(Sn1-yGey)1-xCx(0<y,x<1)層
41をプラズマCVD法によって形成した。この時、Sn原子
の原料ガスとしてテトラメチルスズ〔(CH3)4Sn〕を用い
て行ない15〜30μmの膜を得た。室温時の暗比抵抗は10
12〜1013Ω・cmと高い膜が得られ、中間調の再現に優れ
た印字が可能であった。ここで、テトラエチルスズ〔(C
2H5)4Sn〕をSn原子の原料ガスとして用いても同じ結果
が得られた。
また、a-(Sn1-yGey)1-xCx(0<y,x<1)層41には水
素,フッ素が含まれ、1〜50atm%で繰り返し使用にも
安定な電子写真感光体が得られた。
実施例4 実施例2と同じくプラズマCVD法により膜の形成を行な
った。基板加熱は150〜250℃に制御し第4図に示すよう
にAドラム基板50上にSiH4を100〜200sccm、水素希釈
をした400ppm濃度のBF3を100〜200sccm、ガス圧力0.2〜
1.0Torr、放電電力100〜400WでB添加したP型a-Si層51
を0.2〜1μm形成した。続いてSiH4を100〜200sccm、
水素希釈をした40ppmのBF3を1〜10sccm、ガス圧力0.2
〜1.0Torr、放電電力100〜400WでB添加のi型a-Si層52
を1〜2μm形成した。更に、SnF2を1〜0.5sccm,SiH
4を1〜2sccm,CH4を150〜200sccmガス圧力0.2〜1.0To
rr,放電電力300〜600Wでa-(Sn1-ySiy)1-xCx(0<x,y
<1)層53を10〜20μm形成し、電子写真感光体を形成
した。
a-Si:H膜の比誘電率は〜11であるのに対し、a-(Sn1-ySi
y)1-xCx膜53は5〜7と小さく、光学的禁止帯幅も2.3〜
3.0eVと大きく光吸収によるロスも少ない。
また、実施例2と同様にBを0.1〜10atm%添加したa-(S
n1-ySiy)1-xCx膜を用いれば、更に室温での暗比抵抗が
増加し中間調の再現に優れた特徴のある電子写真感光体
が得られた。
この感光体は、正帯電にて飽和帯電電位1000〜1600Vと
すぐれ、市販の複写機に実装してテストを加えた所、良
好な画像が得られ、20万枚以上の耐刷性が確認された。
また、a-(Sn1-ySiy)1-xCx(0<x,y<1)層には炭素と
同時に水素、あるいはフッ素が含有されていることは明
らかであり、1〜50atm%の範囲で長寿命の電子写真感
光体が得られた。
発明の効果 以上述べてきたように、本発明による光導電体は、電荷
移動層として比誘電率が5〜9のa-Sn1-xCx(0<x<
1)、a-(Sn1-ySiy)1-xCx(0<x,y<1),a-(Sn1-yGe
y)1-xCx(0<x,y<1)を主成分とする層を用いること
により、電荷蓄積モードで使用する電子写真感光体の静
電容量を減少せしめ、光応答の優れた高電圧動作の可能
な優れた感光部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における感光体の断面図、第
2図は他の実施例の断面図、第3図はレーザービームプ
リンタに好適な実施例の感光体の断面図、第4図は更に
他の実施例における正帯電に好適な感光体の断面図であ
る。 11……アルミニウム基板、12……a-Sn1-xCx層、13……a
-Si層、14……表面被覆層、40……Aドラム基板、41
……a-(Sn1-yGey)1-xCx層、42……a-SiGe:H:F層、44…
…Si1-xNx層、50……Aドラム基板、51……a-Si層、5
2……a-Si層、53……a-(Sn1-ySiy)1-xCx層。
フロントページの続き (72)発明者 秋山 浩二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 渡辺 正則 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−71060(JP,A) 特開 昭61−94048(JP,A) 特開 昭61−94049(JP,A)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光励起によって移動可能なキャリアを発生
    する光導電層と、上記キャリアが効率よく注入され効果
    的に輸送される電荷移動層とが支持体上に積層され、上
    記電荷移動層が比誘電率5〜9の炭化スズを主成分とす
    ることを特徴とする電子写真感光体。
  2. 【請求項2】電荷移動層に、少なくともゲルマニューム
    およびシリコンのいずれかを含む特許請求の範囲第1項
    記載の電子写真感光体。
  3. 【請求項3】電荷移動層が、少なくとも水素あるいはハ
    ロゲン原子のいずれかを含有する特許請求の範囲第1項
    記載の電子写真感光体。
  4. 【請求項4】光導電層が、少なくとも水素あるいはハロ
    ゲン原子のいずれかを含有し、非晶質シリコン、非晶質
    ゲルマニュームあるいは非晶質シリコンゲルマニューム
    の内いずれかを主成分とする特許請求の範囲第1項記載
    の電子写真感光体。
  5. 【請求項5】自由表面に表面被覆層を有する、特許請求
    の範囲第1項記載の電子写真感光体。
JP60275363A 1985-12-06 1985-12-06 電子写真感光体 Expired - Lifetime JPH0668628B2 (ja)

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