JPS59121050A - 電子写真感光体 - 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】 〔発明の１＠する技術分野〕 本発明は帯酊９％性及び暗減衰特性および光感度特性の
すぐれた性能をもつ感光体に関する。

〔従来技術の問題点〕

従来電子写真感光体の光導電層を構成する材料と［７て
、Ｃｄ　Ｓ　、　ＺａＯ、Ｓｅ　ｌ　５ｅ−Ｔｅ　、ア
モルファスシリコン（ａ−８４）等の無（・蕩材料や、
ポリ−Ｎ−ビニルカルバソール（ＰＶＣｚ）、　　トｌ
）ニトロフルオレノン（ＴＮＦ）等の有機材料が知られ
ている。

しかしながら、これ等の光導畦月利を使用するには材料
として色々と問題があり、システムの／特性をある程度
犠牲にして状況に応じてこれらの材料を使いわけしてい
るのが現状である。例えばＪｅ。

ＣｄＳは本質的に対人体に対して有害な材料であり、こ
れらを製造するにあたっては安全対策上特別の配慮が必
要でそのため製造装鵬゛が複雑になったりその製作に余
分な費用を必要とするし、またＳｅなどは回収の必要も
ありその費用も材料コストにはねかえってくる。ｆた１
％性的にも例えばＳｅ（又は５ｅ−Ｔｅ系）では、結晶
化堀１ｆが６５℃と低いため１ｙ写を繰り返し行ってい
る間に結晶化が起り、残像その他の点で実用上問題が生
じて来易く、結局寿命が短いという欠点がある。才たＺ
ｎＯについては、材料物性上、酸化還元が起りやすく環
境雰囲気の影響を著しくうけ易いために信頼性が低いと
いう問題がある。更に有機光導耐材利については、ＰＶ
ＣやＴＮＦ等は、最近発がん性の疑がもたれたりしてお
り、また有機材料であるために熱安定性、耐摩耗性が弱
くしたがって製品ライフカ短いという短所を有している
。アモルファスシリコン（ａ−ｆ３ｉ）は材料として近
年注目を集め。

太陽上池への応用が活発に行われているが、その他の応
用として電子写真感光体の光導電材料としても検討がな
されている。このアモルファスシリコン材料は電子写真
用感光体としては前述の他の材料にはない長所を持って
いる。即ち、■無公害の材料である、■従来の材料より
長波長域まで分光感度がある。■表面硬度が高く耐摩耗
性に優れている等の陵所で、電子写真用感光体としても
期待されている材料である。

この様に優れた特性をもつアモルファスシリコンは既に
謂ゆるカールソン方式に基づいて感光体として検討が進
んではいるが、感光体特性としては高抵抗でかつ光感度
が高いことが要求されてお少、この両者の特性を同時に
一層の感光体で満足させることは製造上かなＶ困難であ
り、特開昭５６−１５０７５３号公報本文中にもある様
に、光導電層と支持体の間にブロッキング層を設ける積
層型でこれを満足させるべく努力が成されており、本発
明もこの様な方向で検討した陵れた特性を有する感光体
構成に関するものである。

〔発明の目的〕

本発明はこの様な従来技術の欠点を補いかつ良好なる電
子写真特性を有する感光体を提供する事を目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は導電性支持体上に光導電層を有する感光体であ
り、眠気的、光学的特性が常に安定し、かつその材料の
性質から全天候型の極めて優れた特性を有しかつ疲労の
少ない繰返し特性が優れた光導電材を提供するものであ
る。

本発明の感光体は支持体と光導電層の間に支持体側から
光導電層へのキャリヤの注入を防ぐブロッキング層を有
し、前記光導電層は従来のアモルファスシリコンと異り
、主としてミクロクリスタリンから成るか、又はアモル
ファスシリコンとミクロクリスタリンシリコンとの混合
層か又は両者の積層よシ構成されていることを特徴とす
る。

本発明で用いられるミクロクリスタリンシリコンは１次
のような点において特徴ずけられ、アモルファスシリコ
ンイボリクリスタリン（多結晶）シリコンから明確に区
別される。微結晶シリコンである。すなわち、Ｘ線回折
を行うと、アモルファスシリコンは無定形であるため、
回折パタ　ンを認めることができないが、ミクロクリス
タリンシリコンは２７度の所に結晶回折パターンを示す
。

また、ポリクリスタリンシリコンは暗比抵抗が１０６Ω
ｃｍ以下であるのに対し、ミクロクリスタリンシリコン
は１０　”　、０．　ｃｍ以上である。かかるミクロク
リスタリンシリコンは約数十オングストロームの粒径の
微結晶からなると考えられる。

本発明の電子写真感光体を製造するには、前記アモルフ
ァスシリコンからなる光導重重を支持基板上に形成する
場合と同様に、シランガスを原料に用い高周波グロー放
電分解法により支持基体上にミクロクリスタリンを堆積
させれば良いが、アモルファスシリコン層を形成する場
合よりも支持体の温度を高く、具体的には３５０℃以上
の温度にし、高周波電力もより大きくすればよい。この
ように、支持基体温度を高め、電力を大きくすることに
より、原料ガス（７ラン等）の流量を増大させることも
可能になり、その結果成膜速度を大幅に増大させること
ができる。又、原料ガスの５Ｉ）Ｉ４’ＰＳＩｔＨａ等
の高次シランも含め、水素で希釈をしたガスの場合には
特にミクロクリスタリン化を効果的に行ないうろことを
付記する。このようにして、ミクロクリスタリン層を約
５０〜９０Ａ／ｓｅｅの犬き々速度で形成することがで
きるが、この成膜速度の高速化によっても光導電特性の
低下はまったく認められず、潰れた光導電層を得ること
ができる。

本発明の電子写真感光体は、従来のアモルファスシリコ
ン使用のものと同様に、クローズドシステムの製造装置
で製造できるため安全であり、また製品は人体に無害で
ある。また、耐熱性、耐温性、耐摩耗性に優れているた
め、長期にわたって繰ル返し使用しても劣化せず寿命が
長いという長所を備えている。しかし、本発明の電子写
真感光体の最大の利点は、ミクロクリスタリンシリコン
からなる光導電層の成膜連間が大きく、工業的生産性が
著しく高い点にある。これにより、これまでのアそルフ
ァスシリコンを用いた場合の工業化の障害は解決され、
本発明の意義は極めて大きいと言える。

本発明におけるミクロクリスタリンシリコン層には、水
素が１〜３０アトミツクチドーピングされていることが
望ましく、このとき暗抵抗と晴間抵抗比が調和のとれた
ものとなって、光導電特性は一層優れたものとなる。ミ
クロクリスタリン層中への水素のドーピングは１例えば
グロー放電分解法で行なう場合には、原料としてＳｉＨ
，やＳ輸Ｈ。

のシラン類とキャリヤの水素系を反応室に導入してグロ
ー放電を行えばよい。また別の例では、ＳｉＦ４や５ｉ
ＣＡ’４　　等のハロゲン化ケイ素と水素の混合ガスを
原料として用いてもよいし、まだシラン類とハロゲン化
ケイ素の混合ガス系で反応を行わせても同様に水素を含
有するミクロクリスタリンシリコンを得ることが出来る
。一般的な傾向としてはハロゲン化ケイ素を原料ガスと
した場合には基板温度をより高く（約３００〜３５０℃
）する必要がある。またグロー放献分解法に依らずとも
、例えばスパッタリング等の物理的な方法によってもド
ーピングを行うことができることは云うまでもない。

次にミクロクリスタリンシリコン層にドーピングする不
純物としてはｐ型にするためには周期律表第■族Ａの元
素例えばＢ　、Ａ、ｌ、Ｇ　ａ、　Ｉ　ｎ１１．”　ｌ
　　等が好適であり、またその含有猜については、眠気
的特性に応じて適宜きめられるが、通常１０−６〜１０
”−’アトミツクチの範囲が特性計画の結果から好まし
い。次にｎ型にするには、周期律表第■族Ａの元素例え
ばＮ％Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、旧等が好適であり、含有計は、
１０　−１０　　アトミツクチの範囲が好ましい。これ
らのｎ型不純物、ｎ型不純物のドーピングは、支持基体
から駐荷が光導電層へ注入してくるのを防ぐだめとか、
光感度特性を高める目的などで行われる。

また、ミクロクリスタリンシリコン層の暗抵抗を大きく
シ、元導車特性を高めるために、窒素、酸素及び炭素の
少なくとも１種をドーピングすることが望ましい。好ま
しいドーピング量は、約ｔｏ　’〜ｉｏ　　”アトミッ
ク係である。これらの元素はミクロクリスタリンシリコ
ンの粒界に析出し、またケイ素のダングリンボンドのタ
ーミネータとして作用してバンド間の禁制帯中に存する
状態密度を減少させ、前記の効果を奏するものと考えら
れる。

またミクロクリスタリンシリコン層の屈折率は約３と比
較的大きいので、従来のＳｅの様な光導電層に較べて、
表面での光反射が起りやすい。そのため光導電層に吸収
される光量の割合が低下し、光損失率が大きくなるので
、表面に反射防止層を設けることが好ましい。また、光
導電層の保キφのために表面保護膜を備えている感光体
が望ましい。

このような表面被覆層の材料としては％Ｓｉ、Ｎ４Ｔｈ
Ｓ’０２　＊　Ａｚ、ｏ、　　等の無機化合物やポリ塩
化ビニル、ポリアミド等の有機材料があげられる。

次に本発明の電子写真感光体をグロー放電法によって製
造する工程について説明する。第１図に使用する装酋例
の概略図を示した。

図で、１，２．３および４は反応ガスのボンベで例えば
ＰＨ，／Ｓ　ｔ　Ｈ，Ｉ　Ｂ、　Ｈ６＃　０□　等が原
料ガスとして収容されている。５はガスの圧力調整器で
あ、りそれぞれパルプ６．７．８，９　　に依ってｔ＆
重が設ボ出来るようになっている。更に１０はガスの混
合器であり、ここで反応ガスの混合を光分に行う。ＩＩ
はワークコイルで１８は高周波の賦源、１２は反応容器
、ｌ　３はドラム基体、１４はドラム基体の支持台、１
９はヒーター、　１５はドラム基体の回転軸、１６は回
転させるだめの駆動モーターで、１７はグロー放電をさ
せるのに必要な真空を得るだめの排気系への接続ゲート
パルプである。

例えば、次に示す条件にて、ドラム基体表面にミクロク
リスタリンシリコン層を形成する。反応室１２内にドラ
ム基体１３を装てんした後、排気系を作動させて約０．
１Ｔｏｒｒ以下に排気したのち、ボンベ１〜３から所要
の反応ガスを所望の■；１合に（１１） 混合して反応室１２内へ導入して圧力を０．３〜０．１
ＴＯｒｒＶｃｖ定する。次に回転駆動モーター１６によ
りドラム基体を回転させながら、高周波電源１８にて電
力を供給してグロー放電を行わせ、ドラム基体上にミク
ロクリスタリンシリコンを堆積させる。なお、この場合
基体加熱機構を設けて加熱しながら薄膜を形成せしめる
ことも可能である。またボンベ３に酸素や窒素や炭素の
供給源となる原料ガス例えばＭｈｏ　−ＮＨｓ−Ｎｏｔ
やＣＨ４，Ｃ，Ｈ，ガス等を用いることによってこれら
の元素をミクロクリスタリンシリコン層に含有させるこ
ともできる。

以上で光導電層に関する説明をしたが、次に本発明に含
まれるブロッキング層について簡単に説明をする。既に
支持体と光導電層のブロッキング層を設けること、即ち
カールソンプロセスに於いて例えば正帯電を感光体に行
なわせるときには支持体側から電子の注入を防ぐために
例えばブロッキング層とにｐ　層を設ける。また感光体
を負帯電で用いる時には支持体側から正孔の注入を防ぐ
＋ ためにｎ　層を設けて支持体から光導電層への正（１２
） 孔の注入を防ぐというのが一般的な考え方である。

またその他の方法として絶縁膜をブロッキング層として
感光体に正および負の帯電を行なわしめることも基本的
には可能である。いづれにせよ光導電層にミクロクリス
タリンシリコン系のものを用いてかつ下地層との曲に上
述の如きブロッキング層を設けることにより、秀いでた
電荷保持能をもちまた光導電性特性に丁ぐれたミクロク
リスタリンシリコンはそれと同時に優れた光感度特性も
有し、かつスピン密度も秘めて少ないことも判り、光疲
労特性、くり返し複写特性等に著しく効果を有すること
が判明した。

実施例 実施例１゜ 第１図に示す装置を用いμ下の様にして電子写真感光体
を作成した。弱酸で表面処理を行なったのち充分水洗し
乾燥させた厚さ１．５ｍｍ、直径８０ｍｍ　、長さ２０
０ｍｍ　の大きさのアルミニウム製ドラム基体を用意し
て、グロー放電の反応室１２内の支持台■４上に装填し
た。次いでパルプ１７を用いて反応室１２内の空気を排
気し約１０　’Ｔｏｒｒの真空度とした。その後ヒータ
ー１９の電源を入れてアルミニウムドラムの基体を均一
に加熱して３６０℃に上昇させその温度に保持した。そ
の後ドラムを駆動モーター１６で１分間に２０回の回転
速度で回転した。その後減圧弁５をあけ■のボンベから
ＳｉＨ＋ガスを１ｉｆｔ量調節パルプ６により調節して
反応室１２に導入した。

又、コの時Ｂ、Ｈ，も同時にパルプ６よす流量比ＢＩＴ
（ａ　／　Ｓ　Ｉ　Ｈ４＝　１０　’の割合で導入し、
まずｐ＋型のブロッキング層を形成した。

その？＆Ｂ、Ｈ６は６バルブを閉じ、つづけてこの掃作
を繰り；区す。この時反応室Ｉ２の圧力は１．０ＴＯ「
ｒであった。（ｔいて、高周波亀１Ｊｉｉ８１６を入れ
る。

高周波の周波数は１３．５６　ＭＨｓで入カバワーは２
ＫＷとした。かくして枚重を起しＡｌ基体上にミクロク
リスタリンシリコン層を形成した。この時のミクロクリ
スタリンシリコンの形成速度は約０．５吟であって、約
４０分間のグロー放電を行なって約２０μの厚さを得た
。引き続きＳｉＨ，とＯ７をそれぞれ反応装置１２に導
入してアモルファスＳｔ：Ｏ：Ｈの高抵抗層を堆積せし
めた。第２図にその構造を示した。第２目において、２
１は支持体、２２はブロッキング層、２３はミクロクリ
スタリンシリコン層、２４は表面保護層である。

反応室内に室累ガスをリークして大気圧とし高周波電源
その他の入力電源を切りドラムを外部にとりだした。絖
いて作成した電子写真感光体の表面に暗中にて６ＫＶの
電圧でコロナ放置を行い、次いでｌ　３　ｌｕｘ　−ｓ
ｅｃの露光量で画像露光を行なって静電像をつ（す、カ
ールソンプロセスにより定着まで行なった。すると、階
調性よく、解像度も高く、鮮明な画家を得ることができ
た。史にこの転写プロセスの再現性、安定性を調べるた
めに複写を繰り返したところ、転写画像も極めて良好で
あった。か（してこのミクロクリスタリンシリコンを用
いた電子写真感光体が耐コロナ性、耐摩耗性等耐久性に
優れていることも実誠された。

〔発明の禎果〕

本発明の電子写Ｋ　ｒｉ＆九体は、高抵抗、高光感度（
１５） などの感光体特性に優れ、かつ製造も容易であシ、その
工業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電子写真感光体を製造するための装
置の概略図、第２図は、本発明の電子写真感光体の断面
図である。 ｌ〜４・・・反応ガスのボンベ、１０・・・ガス混合器
、１２・・・反応容器、１３・・・ドラム基体、１４・
・・ドラム基体の支持台、１８・・・高周波電源、１９
・・・ヒーター、２１・・・支持体、２２・・・ブロッ
キング層、２３・・・ミクロクリスタリンシリコン層、
２４・・・表面保’ｉ！ＩＩ層。 代理人弁理士　則　近　慧　佑　（ほか１名）（１７）
−３４９− （１６）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１導電性支持体と該支持体上に設けられた光導電層
   を含む電子写真感光体に於いて、核支持体と光電導層と
   の間にブロッキング層が介挿され、かつ前記光導電層が
   主としてミクロクリスタリンシリコンからなることを特
   徴とする電子写真感光体。 （２）光導電層がミクロクリスタリンシリコントアモル
   ファスシリコンとの混合層よりなる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）光導電層がミクロクリスタリンシリコントアモル
   ファスシリコンとの積層体である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。 （４）ミクロクリスタリンシリコン及びアモルファかに
   記載の電子写真感光体。 （５）ミクロクリスタリンシリコン及びアモルファ（６
   ）ミクロクリスタリンシリコン及びアモルファ（７）ブ
   ロッキング層が炭素、酸素及び窒素の群から選ばれた少
   々くとも１種類以上の元素を含有するミクロクリスタリ
   ンシリコン又はアモルファスシリコンから構成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の遊子写
   真感光体。 （８）ブロッキング層が少なくとも周期律表第■族元素
   又は第■族元素のうちのいずれか１種類以上を含有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の電子写真
   感光体。 （９）ブロッキング層が固期律表第■１戻及び第■族元
   素のうちそれぞれ少なくともｌ、陣以上を同時に含有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の電子写
   真感光体。 （１０）ミクロクリスタリンシリコン及びアモルファス
   シリコンが周期律表第■族及び第■族の元素のに記載の
   電子写真感光体。 （１１）光導電層がハロゲン、炭素、酸素及び窒素のの
   電子写真感光体。 （１２）竜上層に保護層を有することを特徴とする特許
   ｎ青水の範囲第１項記載の電子写真感光体。