JPS60144751A - 電子写真感光体の製造方法 - Google Patents

電子写真感光体の製造方法

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JPS60144751A
JPS60144751A JP59000438A JP43884A JPS60144751A JP S60144751 A JPS60144751 A JP S60144751A JP 59000438 A JP59000438 A JP 59000438A JP 43884 A JP43884 A JP 43884A JP S60144751 A JPS60144751 A JP S60144751A
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electrophotographic photoreceptor
photoreceptor
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Kunihiro Tamahashi
邦裕 玉橋
Shigeharu Konuma
重春 小沼
Masatoshi Wakagi
政利 若木
Megumi Naruse
成瀬 恵
Toshiyuki Ono
俊之 大野
Masanobu Hanazono
雅信 華園
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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

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、寿命の長い電子写真感光体およびその製造方
法に係り、特に、レーザ・ビーム・プリンタおよび複写
機等に用いられる高感度なアモルファス・シリコンから
成る電子写真感光体およびその製造方法に関する。
〔発明の背景〕
従来、電子写真感光体として用いられている光尋電性材
料とシテ、S e+ CdS + hSz Ses +
ZnO等の無機物やポリビニールカルバゾール(PVK
)に代茨される有機物がある。これらの光導鴫性材料は
優れた光導成性をもっているが、硬度が低いために、使
用中に表面に傷が生じ易いという欠点があった。そのた
め、高速で印刷することを得意とするレーザ・ビーム・
プリンタに用いる場合に、短時間で感光体部品を新品に
交換せざるを得なかった。この欠点を改善する対策とし
ては、高品位の画像及び長寿命の感光体を提供する目的
で水素化アモルファス・7リコン(以下、a−8i:H
と称す。)を感光体の材料として用いることが提案され
ている(%開昭54−78135号)。このa−si:
Hから成る感光体は分光感度が、400〜7QQHmの
可視波長域にあるため、me−Ccl(波長441nm
)、Ar(5510m)、He−Ne (633nm)
等のガスレーザ及び波長683nm近傍の可視半導体レ
ーザを光源トスるレーザ・ビーム・プリンタあるいは複
写機に用偽る感光体として厳適でめる。このような、感
光体は導電性基板上にa−8i:Hを蒸着法おるいはグ
ロー放電法で積層して形成されている。
しかし、このよう1ユ形成したa−st:H層は表面抵
抗が1011〜1013Ωと低い。そのため、高湿の条
件下ではa−8i:H膜上に水分が吸着され表面抵抗を
108゛〜1010Ωに低下される。これはコロナ¥1
#電によりa−st:H層の表面に電荷を蓄える感光体
としては表面の抵抗値が低いため表面に蓄えられた電荷
が膜表面に沿って流れるので画像ぼけの原因となるとい
う致命的な欠点を有している。
この画像はけを防止する従来の方法としては、表rM抵
抗を高める目的でa−st:H層の表面上に5lOzあ
るいはSiC等をオーバコートする方法がある。a−s
i:)lは可視光全域で筒感度を有するが、耐湿性を向
上するためにオーバーコートしfc8 i(h 、S 
iCおよびSiNx等を主成分とする高抵抗の薄膜はい
ずれも感光体における価電子帯と伝導帯の間に形成され
るバンドギャップ(禁止帯ともいう)が広く短波長光を
吸収する1頃向にある。そのため、a−8i:Haでの
光の吸収が低下する。更に、これらの5iOz等の薄膜
は結晶中に不純度を含有するか、その他の構造上の欠陥
によりバンドギャップ中に電子や正孔のトラップ準位を
多く持つようになり、この薄膜の近傍に発生した電子や
正孔をトラップし、価電子帯より伝導帯への電子の遷移
を阻止して光導電性を劣化する。
したがって、従来の゛電子写真感光体で5i(h等の薄
膜の表面に吸収される短波長の範囲で感光が低下すると
いう問題点を有していた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、a−si:Hのもつ優れた光導電性を
損うことなく短波長での感度の低下しない篩耐湿性のa
−8r:Hからなる電子写真感光体およびその製造方法
を提供することにある。
〔発明の截置〕
本願第1の発明は、4酸性基板上に水素を含むアモルフ
ァス・シリコン(a−8i:H)を積層した電子写真感
光体において、前記a−sr:H層上に更に積層した0
、1〜5μmのフッ素を含むアモルファス°シリコン(
a−8i : F )IMヲ有することを特徴としてい
る。
本w!第2の発明は、導電性基板上に積層したアモルフ
ァス・シリコン(a −S i : H) 層(’)表
FIにフッ素を含むアモルファス・シリコン(a−8i
:F)層を形成する電子写真感光体の製造方法において
、前記a−s::p層を、高純度のフッ素ガスをイオン
ガンにより真空中でイオン化し、該フッ素イオンを前記
a−8r:H層に打ち込んで形成することを特徴として
いる。
本発明に係る電子写真感光体はa−si:H層の狭面に
更に尚純度のa−sr:p層を形成して高抵抗で且つ耐
湿性を高め、画像ぼけを防止することにより、高い光感
度を得るところに特徴があり、、a−st:t’層の膜
厚は所望の光感度を得るには0.1〜5μmの範囲が好
ましい。;1−8j:1層の膜厚が0.1μm以下では
、均一な膜を形成することが困離である一方、5μmを
越えると、かえって光感度が劣化し、所望の光感度を満
足するには膜厚を5μm以下に抑制する必要がおる。
また、a SI:1層は高純度で且つ構造上の ′欠陥
の少ない材料であるため、バンドギャップ中に発生する
トラップ準位の少ない構造を有している。このような高
純度で且つ構造上の欠陥の少ないa−sr:1層を他の
本発明により傅ることができる。
次に本発明に係る電子写真感光体の製造方法について説
明する。
まず、導電性基板上に水素を含むアモルファス・シリコ
ン(a−19i:l()を所定の厚さに積層する。次い
で、SiF4ガスは比較的に不純物を多く官有するため
、高純度のフッ累ガスを選んで、このフッ素ガス會イオ
ンガンによって真空中でイオン化し、該フッ素イオンを
a−si:F層に打ち込んで所定の厚さたとえば0.5
〜5μmのa −84:Pjmk形成する。F(7ツ素
)はHに比べてSiとの親和力が強いため、a−si:
F層に打ち込んだFがBiと結合してS i p結合を
形成する。このようにして、高品位のa−8i:F膜を
作成することができ、高耐湿性のa−di:F膜に榎わ
れた電子写真感光体を得ることが可能となる。
従来のa−8t:Fはa−si:Hに比ベトラップ準位
が多く且つFが侵食性を有するため、成膜の条件をY1
iIJ#することが困蛾でめった。これはa−8i:F
を形成するに際し、不純物を比較的に多く含有するSi
Fガスを用いためであり、膜の不純物および構造上の欠
陥を有する結晶が晶出し、バンドギャップ中のトラップ
準位が増加しているためである。本発明によれば、高純
度のFガスをイオン化してa−8i:Hと置換結合して
a−s t : F層するので、トラップ準位の少ない
感光体を製造することができる。
〔発明の実施例」 以下、本発明の実施例を挙げて説明する。
〈実施例1〉 本発明の製造方法の実施例を図に基づいて説明する。
第1図は本発明の実施に用いられる製造装置の一例を示
す概要図である。
この製造装置は、真空チャンバ1内の上部に固定された
基板ホルダ2に基板3が保持され、基板ホルダ2内に内
蔵したヒータ4によシ基板3を加熱できるようになって
おシ、この基板3に対向して真空チャンバ1内の上部に
固定されたカソード電極5上にシリコンターゲット6が
載置されている。さらに、真空チャンバ1内の両側には
図示しないマスコロ−コントローラ(MFC)を介して
A r−H2ガスを導入する導入管7および基板3に向
けてF2イオンガン8がそれぞれ設けられて構成されて
いる。
このように414成した製造装置を用いて電子写真感光
体を製造するに際し、まず、真空チャンバ1内をI X
 10−’ Torrに排気した後、ヒータ4により基
板3を200Cに加熱する。次いて、マスコロ−コント
ローラ(MFC)によりAt−50%H2の混合ガスを
導入し、真空チャンバ1内を5X10−3Torrに保
持し、高周波電源9によシ基板3とシリコンターゲット
6との間に高電圧を印加した。導入されたAr−5O%
H2の混合ガスはイオン化してAt”およびH+となる
。この人r+イオンはシリコンターゲット6にスパッタ
し、SIを蒸発させると共にイオン化し、基板3上にa
−sr:H膜を20μm堆積させた。
その後、更にスパッタリングして約0.2μmのa−8
i膜を基板3上に形成しながら、F2イオンガン8によ
るFイオンを注入してa−8i:F層をa−si:H膜
上に被覆した。
このようにして得られた膜の電子真空特性を第1表に示
す評価条件で測定した。
第 1 表 第2図は、波長(nm)と電子写真感光体の感度(m”
/mJ>との間係を示す線図である。ここで、感度とは
表面電位を半減させる必要な光のエネルギーの逆数で定
義され、この値(m’/mJ)が大きい機高感度である
ことを示す。
図から明らかなように、従来のa−8i:H膜上に5i
02を0.2μmオーバコートした感光体では放射状の
感度特性を示し、波長55Qnm以下で著しく感度が低
下している。一方、本発明によるa−i9i:H膜上に
a−si:pを0.2 μmオーバコートした感光体は
、a−8i:H膜上にオーバコートしない感光体の感度
特性とほぼ同等でオシ、特に短波長での感度の差がない
ことがわかる。したがって、本発明におけるa−8i:
F膜が良好なオーバーコート材であることが判明した。
〈実施例2〉 この実施例は感光体におけるa−3i:膜の厚さを20
μmと一定にし、a−si:pのオーバーコートの厚さ
を0.1〜15μmの範囲で種々変えた膜を作成して、
それぞれのt子写真特性を比較したものである。なお、
露光波長は400 n mとして、各々の感度の膜厚依
存性をめた。
第3図はa−8i:Fのオーバーコートノーの厚さくμ
m)と感If <nl/mJ )との関係を示す線図で
ある。
図から明らかなように、感光体の感度はオーバーコート
の厚さが0.5μm以下となると低下する傾向を示し、
従来の電光写真感光体の感度と同等又はそれ以上の特性
を得るには0.1〜5μmの範囲の膜厚が必要であるこ
とがわかる。
また、30C,80%の高湿条件で、従来のオーバーコ
ートなしの感光体および本発明の感光体を用いる複写機
を用いて1万枚印刷して画像ぼけの発生状況を調査した
。その結果、従来の感光体では100枚の印刷で画像は
けが発生したのに対し\本発明の感光体では1万枚の印
刷でも画像ぼけが発生しないことが判明した。
以上からa−8i:Fは高耐湿膜であることが示された
が、この膜は高抵抗であるため基板とa−s i:H膜
間にブロッキング層として用いると、M I S (M
etal−、tnsutator−8emicondu
ctor)構造をとり、よシ改良な感光体の特性向上に
なることが推測される。
次に、a−8i:F膜をブロッキング層として用いた電
子写真感光体の実施例を示す。
〈実施例3〉 第4図は、ブロッキング層としてのa−3i:F膜を厚
さf、0.1〜15μmと変えて作製したサンドウィッ
チタイプ(At/a−8i : F/ a −8i :
H/a−s i : F)の感光体の特性の一例を示す
。なお、ここで、a−si:Hば20μm。
表面ノオーバーコート層のa−8iSp層は0.5μm
である。
ブロッキング層の特性を判定するには、帯電後の表面電
位の暗減衰率(暗減衰率とは初期表面電位Voと5秒後
の表面電位■6とするとV s/ V 。
で定義し、その値が大きい極高性能である)及び露光後
の表面電位(残留電位といい、この値が小さい極高性能
で必る)の変化を調べる必要かめる。
図に示すように、暗減衰はブロッキング層の膜厚と共に
向上する。一方、残留−位は膜厚が0.1〜5μITI
ではIOVと一定でるるか、これ以上の膜厚ではじたい
に尚くlす、15μtnでは200■となる。暗減衰と
残留電位のブロッキング層厚さの関係は相反すめが、厚
さ0.1〜5μmに艮好な範囲で、)ることが判明され
た。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなよりに、本発明によれば、短波
長でも高感度を発揮すると共に、高耐湿性に優れた1子
写真感光体およびその製造方法を提供するものとしてそ
の効果に犬なるものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の電子写真感光体の製造に用いる製造
装置の一例を示す概要図、第2図は波長と感光体の感度
との関係を示す線図、第3図は本発明の感光体のオーバ
ーコートノーの厚さと感度との関係を示す線図、g4図
は本発明の感光体におけるプロツキ77層の厚さと暗減
衰率および残留電位との関係を示す線図である。 1・・・真空チャンバー、3・・・基板、6・・・シリ
コンターケラト、8・・・イオンガン。 代理人 弁理士 鵜沼辰之 $ I 囚 4 第2 図 演喪 詠柩ジ 茅3 固 オーツXコート4レリ雪2 (/Lゲノ茅4.目 θ・/ /、θ /ρ 2θ アロツキ′/7−44Jy(/帆9 第1頁の続き ■発明者 大 野 俊 之 日立市幸町3丁目所内 0発明者 華 園 雅 信 日立市幸町3丁目所内 1番1号 株式会社日立製作所日立研究1番1号 株式
会社日立製作所日立研究手続補正書 昭和59年lO月97日 昭和59年 特許願 第 438 号 2、発明の名称 電子写真感光体 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 ! (03) 344−5321 (代表)自発 6、補正により増加する発明の数 7、 補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄、明細書の発明の詳細な説
明の欄。 二の内容 1許請求の範囲を別紙のとおり改める。 (2)明細書第5頁第13行〜第14行の「前u己a−
8i:H層上に更に積層した」を「前記導電性基板上に
更に積層した1に改める。 以上 特許請求の範囲 (1)導電性基板上に水素を含むアモルファス・シリコ
ン(a−8i:H)を積層した電子写真感光体において
、前記導電性基板上に更に積層した膜厚0.1〜5μm
のアモルファス・シリコン(a−8i二F)層を有する
ことを特徴とする電子写真感光体。 (2)導電性基板上にa−8i:H層とa−8i:F層
を順次積層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) a−st:p層は導電性基板とa−8i:H層
との間に挾持されていることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の電子写真感光体。 (4)導電性基板上に積層したアモルファス・シリコン
(a−8i:H)の表面にフッ素を含むアモルファス・
シリコン(a−8i:F)層を形成した電子写真感光体
を製造する方法において、前記a −8i:F層を、高
純度のフッ素ガスをイオンガンにより真空中でイオン化
し、該フッ素イオンを前記a−8t :H層に打ち込ん
で形成することを特徴とする電子写真感光体の製造方法

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、導電性基板上に水素を含むアモルファス・シリコン
    (a−8i:H)を積層した電子写真感光体において、
    前記a−8t:H層上に更に積層した膜厚0.1〜5μ
    mのアモルファス拳シリコン。 (a−8i:F)/−を有することを特徴とする電子写
    真感光体。 2、導電性基板上にa−sisH層とa−8i:F層を
    順次積層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、a−8i:F層は導電性基板とa−8iSH層との
    間に挾持されていることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の電子写真感光体。 4、導電性基板上に積層したアモルファス・シリコン(
    a−Si:H)の表面にフッ素を含むアモルファス・シ
    リコン(a−si:F)層を形成した電子写真感光体を
    製造する方法において、前記a−−3i : p層を、
    高純度のフッ素ガスをイオンガンにより真空中でイオン
    化し、該フッ素イオンを前記a−8i:H層に打ち込ん
    で形成することを%徴とする電子写真感光体の製造方法
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