JPS58100136A - 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】 本発明は感光体に関し、例えば電子写真感光体に好適な
アモルファスシリコン（以下、ａ−８ｌと略す。）感光
体に関するものである。

従来、電子写真感光体として、Ｓｅ、又はＳｅにＡｓ。

Ｔｅ　、Ｓｂ等をドニプじた感光体、ｚ・０やＣｄＳを
樹脂バインダーに分液させた感光体等が知られている・
　しかしなか？、これらの感光体は・環境汚染性、熱的
安定性、機械的強度の点で問題がある。

一方、ａ−８ｉを母材と〔て用いた電子写真感光体が近
年になって提案されている。　ａ−８ｔは、５ｉ−８ｔ
の結合手が切れたいわゆるダングリングボンドを有して
おシ、この欠陥に起因してエネルギーギャップ内に多く
の局在準位が存在する。

このために、熱励起担体のホッピング伝導が生じて暗抵
抗が小さく、また光励起担体が局在準位にトラップされ
て光導電性が悪くなっている。　そこで、上記欠陥を水
素原子（Ｈ）で補償してＳｔにＨを結合させることによ
って、ダングリングボンドを埋めることが行なわれる。

このような水素含有ａ−８ｔは、その形成方法や形成条
件（基板温度等）によって抵抗を高めることはできるが
、そのままでは電荷を保持するには不十分である。　充
分に抵抗を高める方法として、ａ−８ｌ中に酸素を含有
させることが提案されている（特開昭５６−９２５４３
号公報明細書）。しかしながらこの−合・−−Ｓｔの抵
抗は高くなるものの・逆に光感度又は芥応答性が低下し
てしまい、電荷保持し得るに十分な抵抗が得られるまで
酸素を含有させると却って光感度不足が生じるから、こ
うした酸素含有ａ−８ｔを光導電層とした感光体は実用
的でないことが分っている。

そこで、本発朋者が種々検討を重ねた結果、上記の如き
問題は、単二〇ａ−８ｔ層についてのみ電荷保持能力と
光感度との双方を充足させることの困難性に起因するご
とをつき止め、本発明に到達したのである。

即ち、本発叫は、上記の問題点を解消して電荷保持能力
と光感度との双方を満足する感光体を実現するために、
２価の水素化シリコン（−８ｉＨ２）と３価の水素化シ
リ１コン（う５ｉＨ）とを結合種として構造中に夫々有
する第１及び第２０ａ−８１層が積層せしめられ、−こ
れらのａ−８ｉ層のいずれにおいても、　　　　　　　
□ （ａ）、波数２１００ｃｍ−’における前記２価の水素
化シリコンの赤外線吸収強度（工１）と、波数２０００
５１−’における前記３価の水素化シリコンの赤外線吸
収強度（工２）との比（”／Ｉｚ）が０≦ｈ／１２≦０
．３に設定されていること、 及び前記第１及び第２のａ−８ｉ層の一方が、（ｂ）、
０．０１〜１　ｓｔｏｍ％（原子数の百分率）の酸素を
含有していること、 を構成として夫々具備していることを特徴としたもので
ある。

本発明によれば、酸素を含有する一方のａ−８ｉ層によ
って感光体としての電荷保持とキャリア輸送とが効果的
に行なわれ、かつまた酸素を含有しない妨のａ−８ｉ層
によって光照射時に光励起キャリアが充分に生成される
ことになるから、これらのａ−８ｉ層を積層したことに
よって電荷保持能力及び光感度が共に優れた感光体を実
現することができる。このような一層構造は従来の感光
体では考えられない独得のものである。

本発明において、電荷保持能力及び光感度の双方を満足
する上で各ａ−８ｔ層の結合種、即ち２価の水素化シリ
コン（：ｌ：５ｉＨ２）と３価の水素化シリコン（ヨ５
ｉＨ）との割合を上記の如く、各赤外線吸収強度比（工
１１ｘｔ　）で表わした場合に０二Ｉｆ／Ｉ２≦０．３
　　としなけ五ばならない。　これは母材としての必須
不可欠条件でありて、上記Ｌ＋／Ｉｚが０．３を越えた
場合、暗抵抗及び光応答性共に悪いか、或いは暗抵抗が
高くても光応答性が悪くなるからである。　よ）具体的
に言えば、上記範囲内に赤外線吸収強度比を設定して３
価の水素化シリコン（＝Ｅ　Ｓ　Ｉ　Ｈ）を主体に構成
することによりて、Ｓｌのダングリングボンドを充分に
埋めることができ、しかも熱的に水素解離の生じにくい
３価の水素化シリコンのために１熱性も向上させること
ができる。

上記赤外線吸収強度比は更に０；％”／Ｉ２４””であ
るのが望ましいが、これは特に、熱的に（２５０°Ｃ程
度で）水素解離を生じ易い２価の水素化シリコンの割合
を減らし、４５０°Ｃ付近でも水素解離の生じない３価
の水素化シリコンを圧倒的に多くして、感光体の耐熱性
をよシ向上させ得るからである。　この意味でａ−８ｉ
中の結合種はすべて３価の水素化シリコンからなってい
る（即ち、上記”ｌＡｒ０　）のが望ましい。

この赤外線吸収強度比に関連して、ａ−８ｔ中の水素含
有量に社一定の望ましい範囲が存在することが確認され
た。　即ち、酸素を含有するａ−８ｉ層は上記１１／１
２≦０．３とした上に、その水素含有量はａ−８ｉに対
してａ、ｓ　〜１２　ａｔｏｍ　％　（原子数の百分率
）とするのがよい。　この酸素含有ａ−８ｔ層は、光感
度の低下を極力抑えて高抵抗（特に１０１５Ω・譚以上
）の膜とするために、上記０≦Ｌ／１．≦０．３で水素
含有量３．５〜１２　ａｔｏｍ　’％のａ−８ｔ中に酸
素のドーピングを効率的に行なうのがよい。　この範囲
を外れると、暗抵抗を上げるために酸素含有量が多くな
シすぎて光感度がかなシ低下し、また酸素をドーピング
しないものでも光感度が低下してしまうからである。　
酸素含有量はａ−８ｉＯ高抵抗化と共に光感度を良好に
保持し得る範囲で決めるべきであり、０．０１ａｔｏｍ
チ未満であると暗抵抗が充分上がらず、１　ａｔｏｍ　
％を越えると多すぎて光応答性が不十分となるため、０
．０１〜ｌａｔｏｍ　％　（望ましくは０．０１〜０．
Ｏｓ　ａｔｏｍ　ｑｈ　）とすることが必須不可欠であ
る。　なお、一般に、水素量が３．５　ａｔｏｍ−未満
のときは、ダングリングボンドを補償しきれないために
暗抵抗が低くなシかつ光応答性も悪くなシ、また１　２
　ａｔｏｍチを越えると、上記赤外線吸収強度比がｌｌ
Ａｔ≦０．３であっても光応答性は良いが暗抵抗はあま
シ高くはならず、■１／Ｉ？０．３のときには逆に暗抵
抗は高いが光応答性が悪くしかも２価の水素化シリ；ン
量が増えて耐熱不良、光照射中の抵抗変動が生じたシ、
空気中放置時に酸化され易い等の不安定さが生じるから
である。

しかるに、この水素量を３．５〜１２　ａｔｏｍ％とじ
かつ上記”／Ｉ２を０．３以下とした場合には、暗抵抗
及び光応答性がバランス良く共に良好にすることができ
、熱的にも安定なａ−８ｉとなる。　この場合、上記Ｉ
　１／１　□＞　０．３としたときには、水素量が３．
５ａｔｏｍチに近くなると暗抵抗及び光応答性が共に悪
く、１２ａｔｏｍ＊に近いと暗抵抗は高いが光応答性が
不十分となシ、暗抵抗と光応答性とがバランスのとれた
領域を見出すのが困難である。　従って、本発明による
感光体においては、上記Ｉｔ／Ｉ２をＩ　１／Ｉ２≦０
．３とする一方、ａ−８ｉ中の水素含有量も３．５〜ｓ
　２　ａｔｏｍ　％とするのが望ましい０　この範囲で
は、上記酸素含有量によりて、電荷保持能力に関連した
暗抵抗が５Ｘ１Ｇ”Ω・国程度以上と充分に高く、光非
照射時と光照射時の比抵抗の比（ＰＤ／ＰＧ：但、ｐＤ
は暗抵抗、ＰＧは緑色光照射時の比抵抗）をほぼ１０２
以上として光応答性を充分にすることができる。　上記
水素量は更に６〜１０　ａｔｏｍチであるのがより望ま
しい。

一方、酸素を含有しないａ−８ｉ層は、光導電性に優れ
ていることが要求される。　このために、上記したと同
様の理由で赤外線吸収強度比（”Ａ２）は０≦Ｉｔ／Ｉ
２≦０６３とすべきである。　しかしながら、暗抵抗は
やや低め（１０８Ω・ｍ程度まで）でもよいから、水素
含有量はよシ多くしてもよく、３．５〜２０　ａｔｏｍ
チが適当である。　即ち、３−３−５１Ｌｔｏ未満及び
２０　ａｔｏｍチを越えた場合には、共に暗抵抗が低く
なシすぎて望ましくはないが、３．５〜２０ａｔｏｍ％
にすれば１０８Ω・百以上の暗抵抗を得ることができる
。

なお、本発明において、ａ−８ｔのＳｔとＨとの結合の
仕方、結合するＨ量は赤外線吸収スペクトルで知ること
ができる◇　つまシ、 波数２Ｇ００ｃＮＩ−’付近に８ｌ−Ｉ（（即ち、−８
ｉＨ）の伸縮モード 伸縮モード が夫々得られるから、波数位置によって５ｉ−ａの結合
の仕方を、吸収強度によって結合するＨ量を求めること
ができる。　また、ａ−８ｉ中の酸素量は公知の装置、
例えば無機マススペクトロスコピー（日本電子社製ＪＭ
Ｓ−ＯＩＢ）で測定することができ、かつまたａ−８ｔ
堆積時に送シ込む酸素ガス流量でコントロール可能であ
る０ 本発明による感光体において、電荷保持を担う酸素含有
ａ　−Ｓｉ層の膜厚は、電荷保持能力を充分発輝させる
ために５〜５０／Ａｍであるのが望ましく、特に８〜３
５Ｐｍがよい。　また、光感度又は光導電性に優れた他
方の酸素非含有ａ−８ｉ層の膜厚は０．２〜３μｍ程度
でよい０ また、電荷保持を更に確実に行なわせるためには、上記
の各ａ−８ｔ層を支持体上に形成し、これらａ−８ｉ層
−支持体間及び／又はａ−８ｉ層上に、電荷担体に対し
障壁を形成する電荷ブロッキング層を設けてもよい。　
この電荷ブロッキング層は、５ｔｙｘＳＡＩＯＸ、　Ｔ
ｉＯｘ、　ＳｉＮｘ等の絶縁体をはじめ、ポリカーボネ
ート、ポリビニルブチラール、ポリウレタン等の有機化
合物、或いは半導体からなっていてよい。　ま尼、露光
の際にａ−８ｉ層の表面での反射を防止する０的で或い
はａ−８ｉ層の表面保護のために、反射防止層、表面保
護層を設けてよく、これらの形成材料は上記電荷ブロッ
キング層と同じものであってよい。

本発明による水素含有ａ−８ｉを形成するには、グロー
放電法、蒸着法、スパッタ法等を採用できる０　グロー
放電法では、基板温度を２５０〜４７００Ｃと高くし、
圧力を０．０１〜０．ＩＴｏｒｒと低くし、ＲＦパワー
を低くすればよい。　蒸着法として後述する図示した方
法では、基板温度を３５０〜４７００Ｃ１基板印加電圧
を−３〜−１０ＫＶとしてよい。

上記のａ−８ｉの形成方法においては１．熱的安定性の
良い結合種（−８ｉｎ）が主体となるようにし、このた
めに基板温度を高く（必要あれば基板に電圧を印加）し
て成膜時のＳｔとＨの運動エネルギーを大きくすれば、
ダングリングボンド等の欠陥が少なくてＨ含有量の少な
い（必要限度ｃ６ｍを導入した）ａ−８ｉ層を形成する
のがよい。

次に、上記した本発明による感光体を図面について更に
詳細に説明する。

第１図は、本発明による感光体の一例を概略図示するも
のであって、１は導電性支持体、２は電荷ブロッキング
層、３は電荷保持用のＨ及びＯ含有量−３ｉ層、４は光
導電性のよいＨ含有量−８１層である。　支持体１はＡ
Ｉやステンレス等の金属をはじめ、ガラス、紙、プラス
チックの表面を導電処理したものからなっておシ、形状
はドラム状、ベルト状であってよい０　電荷ブロッキン
グ層２及びａ−８ｉ層３及び４については既に説明した
０第１図の例では光照射時に光はａ−Ｓｉ層４側から入
射す２ように構成するが、第２図のように光が支持体１
側から入射するようにしてもよい。　この場合には、支
持体１をガラス等の透明体で形成し、、カ一つ支持体１
上に上記とは逆にａ−８ｉ層４、ａ−８ｉ層３を順次積
層すればよい。　なお、上記ａ−８ｔ層３中の酸素含有
量は０．０１〜１　ａｔｏｍ　％　（２）範囲の一定値
に固定してもよいが、或いは厚み方向に変化させてもよ
い。

第３図は、上述した赤外線吸収強度比（工１／ｉ　２　
）によるａ−８ｔのＨ含有量とその固有抵抗との関係を
示す実験データである。　これによれば、本発明による
０≦Ｉ　１／Ｉ　２≦０．３の範囲ではＰＤ／ｐＧを大
きくとれると共ＫＸ　ａ−８ｉのＨ量を３．５〜１２ａ
ｔｏｍ＊（特に４〜１０　ａｔｏｍ　％　）のときＫは
暗抵抗、ＰＤ／／ＴＧ共に充分となシ、□感光体の母材
として好適となることが分る。　なお、ここで照射した
光は２００　ＦＷ％５３０ｎｍであった。

第４図は、上記ａ−８ｔに酸素を含有せしめたときに得
られた暗抵抗、光応答性を示すものである。

これによれば、本発明による上記赤外線吸収強度比：（
二Ｓ　ｉＨ２／Ｅ　Ｂ　ｉＨｘ　０．１　）及び水素濃
度（８ａｔｏｍチ）においてはζ酸素流量（即ちａ−８
ｉ中の酸素濃度）の増加に伴なって暗抵抗及び光照射時
の抵抗が共に増大するが、酸素流量を選択することによ
りて暗抵抗を充分にしかつ光感度も良好にできることか
分る。　この酸素流量によって、上記の酸素含有ａ−８
ｔの酸素量を０．０１〜１＆ｔＯｍｔＩｂとし、特に暗
抵抗を５Ｘ１０”Ω・備以上に設定できる。

これに対し、上記赤外線吸収強度比及び水素濃度が大き
くなると、暗抵抗は豚はなるが、光感度（即ち、暗抵抗
と光照射時の抵抗との比）を充分にとれず、電子写真感
光体としては不適当になることが分る。

第５図拡、本発明による感光体を製造するのに使用可能
な装置の一例を示すものである。　この装置においては
、真空蒸着槽を形成するベルジャ−口に対し、バタフラ
イバルブ１５付きの排気管１６を介して真空ポンプ（図
示せず）が接続され、この真空ポンプによってペルジャ
ー１４内は例えば１０−ｓ〜１０−’Ｔｏｒｒの高真空
状態となされる。

ペルジャー１４内には、感光体基板又は基体としての金
属ドラム１７が回転可能に支持され、その内部に配され
たヒータ１８によ゛りて１５０〜５００°Ｃ（望ましく
ｄ３５０〜４７０°Ｃ）に加熱されると共に、直流電源
１９によって０〜ｌ０ＫＶの負のノ（イアスミ圧（望ま
しくはり一−１０ＫＶのバイアス電圧）が印加される。

　そして、ドラム１７を一定速度で回転せしめた状態で
、ドラム外周面の被蒸着領域と対向して開口した水素ガ
ス導入管１０から、放電管１１で活性化された水素ガス
（活性水素又は水素イオン）がペルジャー１４内に導入
される。

これによって、シリコン蒸発源１２から加熱蒸発された
シリコンをドラム１７上に堆積すると同時に、上記活性
水素又は水素イオンを堆積シリコンに結合せしめ、その
ダングリングボンドが水素で補償され九ａ−８ｔからな
る光導電層を形成する。　図中、１３はドラム１７の被
蒸着領域を決めるマスク、２０は蒸着源１２上のシャッ
ターである。　この装置において、堆積するａ−８ｉ中
に酸素を含有させるために、ペルジャー１４内に０２を
所定ν導入する０２導入管２１を接続する。　この０２
は同導入管２１中に配した放電管２２によシ活性化又は
イオン化して導入してもよい。

次に、本発明の具体的な実施例を説明する。

上記した蒸着装置において、以下の条件で酸素含有ａ−
８ｔ層（第１図の３に相当）及び酸素非含有ａ−８ｔ層
（第１図の４に相当）を順次堆積せしめた。　後者のａ
−８ｔ堆積は同装置で連続して行なえるが、この場合に
はペルジャー内の酸素を一担排出した後、酸素の供給を
中断した状態で操作する。

酸素含有ａ−８ｉ層の形成： 水素流量　　１００　ｅｃ／ｍｉｎ 酸素流量　　１　ｃｃ／ｍｉｎ 基板温度　　４００°Ｃ 基板電圧　　−５，６ＫＶ 酸素非含有ａ−８ｔ層の形成： 水素流量　　７０　ｃｃ／ｍｉｎ 基板温度　　４００°Ｃ 基板電圧　　−４ＫＶ これによりて形成された第１層（酸素含有ａ　−８ｉ層
）ノ酸素含有量は０．０４　ａｔｏｍ　ｑｂｓ膜厚は１
５ｐｍであυ、第２層（酸素非含有ａ−８ｔ層）の膜厚
はＩｐｍであった０ 更に、上記第１層のみを形成した場合と、本発明の如く
に第１及び第２層を積層した場合とについて電荷減衰特
性を比較したとζろ、下記に示すように後者の方が明ら
かに光感度の上で優れていることが分った。

以上、本発明を例示したが、上述の例は本発明の技術的
思想に基いて更に変形が可能である。

例えば、上述した製造装置は種々変更可能であるし、ま
た感光体の作成方法も蒸着法以外のグロー放電法等を採
用してよい。　また、本発明による感光体は電子写真用
以外の他の用途にも適用可能であシ、用蓬に応じてその
形状等を任意に変化させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を例示するものであって、第１図及び第２
図は２種の感光体゛の各断面図、第３図は感光体を構成
するａ−８ｉの水素含有量による抵抗値変化を比較して
示すグラフ、第４図は同ａ−８ｔを形成する際の酸素流
量による抵抗値変化を比較して示すグラフ、第５図はａ
−８ｔ悪感光の製造装置の一例を示す断面図である。 なお、図面に用いられている符号において、１−−−−
−−−−−−−一支持体 ２−−−−−−−−−−−電荷プロ、キング層３−−−
−−−−−−−−酸素含有ａ−８ｉ層４−−−−−−−
−−−−−酸素非含有ａ−８ｉ層１０−−−−−−−−
−−一水素導入管１１及び２２−−−一放電管 １２−−−−−−−−−−−　Ｓｔ蒸発源１７−−−−
−−−−−−−−感光体ドラム１８−−−−−−−−−
−−ヒータ ２１−−−−−−−−−−一酸素導入管である。 代理人　弁稗士　掻板　宏 第１図　　　　　第２（２１ １発）手続補正書 昭和５８年／月１７日 １、事件の表示 昭和５６　　年　　　特許順第　１７８１２２号２、　
発明の名称　　感光体 ３、　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ４、代理人 住　所　東京都立川市柴崎町３−９−１７鈴木とＪし２
−１６、補正により増加する発明の数 （１）、明細書第１２頁１〜５セテ目の「この・・−・
よい、」を「この電荷フ゛口・ノキンク゛層−１ＳｉＯ
８、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＳｉＮｘ等の無機化合物、ポ
リカーボネート、ボ１ノビニルフ゛チラール、ポリウレ
タン等の有機化合物力＼らなる絶縁体、或いは５ｉＣｘ
等の半導体で形成されても１てもよ（１）。」と訂正し
ます。 一以上一 暫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．２価の水素化シリコン（：５ｉＨ２）と３価の水素
   化シリコン（ＢＳｉＨ）とを結合種として構造中に夫々
   有する第１及び第２のアモルファスシリコン層が積層せ
   しめられ、これらのアそルファスシリコン層のいずれに
   おいても、 （ａ）、波数２１００ｃＩｇ１’における前記２価の水
   素化シリコンの赤外線吸収強度’（ｉｔ）と、波数２０
   ００ｃｆＲ’における前記３価の水素化シリコンの赤外
   ｆｆ１ｉ吸収強Ｆｌ　（Ｉ２　）　ト（Ｄ比（１１／Ｚ
   ２）　カＯ≦Ｉ　１／Ｉ２≦０．３に設定されているこ
   と、 及び前記第１及び第２のアモルファスシリコン層の一方
   が、 （ｂ）、ｏ、ｏｉ　〜ｔａｔｏｍｌ　（原子数の百分率
   ）ノ酸素を含有していること、 を構成として夫々具備していることを特徴とする感光体
   。 ２、酸素を含有するアモルファスシリコン層の酸素含有
   量が０．０１〜０．０５　ａｔｏｍチである、特許請求
   の範囲の第１項に記載した感光体。 ３、赤外線吸収強度比（”／Ｉ２　）が０≦工１Ａ２≦
   ０．１である、−特許請求の範囲の第１項又は第２項に
   記載した感光体。 ４、第１及び第２のアモルファスシリコン層のうち、酸
   素を含有するアモルファスシリコン層においてはアモル
   ファスシリコンに対して３．５〜１２ａｔｏｍチの水素
   が結合され、かつ酸素を含有しないアモルファスシリコ
   ン層においてはアモルファスシリコンに対して３．５〜
   ２０　ａｔｏｍ　ｆｂの水素が結合されている、特許請
   求の範囲の第１項〜第３項のいずれか１項に記載した感
   光体。 ５、酸素を含有するアモルファスシリコン層においてア
   モルファスシリコンに対して６〜１０　ａｔｏｍチの水
   素が結合されている、特許請求の範囲の第４項に記載し
   た感光体。 ６、酸素を含有するアモルファスシリコン層が５〜５０
   Ｐｒｒ１の膜厚を有し、かつ酸素を含有しないアモルフ
   ァスシリコン層が０．２〜３μｍの膜厚を有シている、
   特許請求の範囲の第１項〜第５項のいずれか１項に記載
   した感光体。 ７、第１及び第２のアモルファスシリコン層が支持体上
   に形成され、これらのアモルファスシリコン層−支持体
   間及び／又はアモルファスシリコン層上に電荷ブロッキ
   ング層が設けられている、特許請求の範囲の第１項〜第
   ６項のいずれか１項に記載した感光体。