JPS60225164A - 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】 ■　発明の背景 技術分野 本発明は、アモルファスシリコンからなる光導電体層を
有する電子写真感光体に関する。

先行技術とその問題点 複写機やレーザープリンター用等の電子写真感光体とし
て、シラン系ガスのグロー放電分解ｎ：（プラズマＣＶ
Ｄ法）によって形成されるアモルファスシリコン（以下
ａ−３ｉという）を先導電体層とするものが提案され（
特開昭５４−７８１３５号）、従来のＳｅやＣｄＳにか
わるものとして注［１を浴び、実用化が進んでいる。

これはａ−５ｉが無公害性、耐摩耗性、耐熱性等にすぐ
れているからである。

しかし、ａ−３ｉで構成された電子写真感光体材料は、
暗抵抗値、光感度、光応答性などの点において、さらに
改良されるへき点を有する。

このため、ａ−３ｉ感光層そのものの改良とともに、電
子写真感光体を設計する際に、所９！の電気的、光学的
、光導電的特性かえられるように種々の工夫がされてい
る。

これらの例として、ａ−３ｉ感光層の支持体側（中間Ｎ
）、あるいは支持体と反対側（表面障壁層）に５ｔ−Ｃ
系やＢ系等のアモルファス材料等からなる層をもうけて
、’１１ｉｆ−写真感光体としての特性を改良させる試
みがなされている（特開昭５７−１７９５２　、同５７
−５８８４８　、同５７−１１４１４６、同５７−１１
４８５１．同５７−１１５５５６、同５７−１１５５５
８号等）。

しかし、いずれの試みも電子写真感光体のとしては充分
なものとはいえない。

例えば、所望の光電流かえられない。

暗抵抗が小さい。

暗減衰の時定数が小さい。

感光体製造後しばらく放置したのちの使用の際に、画像
が波れたり、ぼけたりする、などの欠点を有し、 その他耐摩耗性においても問題があるので、耐久性が懸
念されるなどの改良すべき点が種々存イ１する。

ＩＩ　発明の目的 本発明の１−１的は、ａ−３ｔ光導電層を有する電子写
真感光体において、］二記種々の欠点のない表面障壁層
ないし中間層組成を提供することにある。

このような１１的は下記の本発明によって達成される。

すなわち第１の発明は、 支持体１−にアモルファスシリコン光導電層ヲ右し、該
アモルファスシリコン光導電層の支持体側に配置される
中間層および／または該アモルファスシリコン光導電層
の支持体と反対側に配置される表面障壁層を有する電子
写真感光体において、 前記中間層および／または前記表面障壁層がホウ素、リ
ンおよび水素を含むことを特徴とする電子写真感光体で
ある。

また第２の発明は、 支持体上にアモルファスシリコン光導電層ヲ有し、該ア
モルファスシリコン光導電層の支持体側に配置される中
間層および／または該アモルファスシリコン光導゛屯層
の支持体と反対側に配置される表面障壁層を有する電子
写真感光体において、 前記中間層および／または前記表面障壁層がホウ素、リ
ン、水素およびシリコンを含むこと青黴とする電子写真
感光体である。

■　発明の具体的構成 以下本発明の具体的構成について詳細に説明する。

第１図は、本発明の電子写真感光体の基本的な構成例を
説明するために模式的に示した構成図である。

第１図に示す電子写真感光体素材１は、支持体１１の上
に中間層１２、この中間層１２に直接接触した状態にて
積層されている光導電層１３と、ざらに光導電層１３に
直接接触した状態にて積層されている表面障壁層１４と
で構成される層構造を有し、本発明の最も基本的な１例
である。

この場合、中間層１２と表面障壁層１４は、そのいずれ
か一方のみが配置されていればよいが、通常は図示のよ
うに両者が配置される。

支持体１１の基材としては、導電性でも、電気絶縁性で
あってもよい。

導電性支持体としては、例えばＮｉ　、Ｃｒ。

ステンレス、ＡＪＩ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｒ。

Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ　、ＰＬ　、Ｐｄ等の金属ないし、これ
らの合金が挙げられる。

電気絶縁性支持体としては、ポリエステル、ポリエチレ
ン、ポリカーボネート、セルロースルアセテート、ポリ
プロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポ
リスチレン、ポリアミド等の合成樹脂やガラスセラミッ
ク、紙等のフィルム状、シート状、円筒状のものが通常
使用される。

そして、これらの電気絶縁性支持体基材は、好適には、
少なくともその一方の表面を導電処理され、この導電処
理された表面側に他の層が設けられる。

例えばカラスであればその表面がＮｉＣｒ。

Ａ文、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔａ。

Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｉｎ２Ｏ３。

５ｎ０２　、　ＩＴＯ（Ｉ　ｎ２０３　＋５ｎ０２　）
等の薄膜を設けることによって導電処理され、あるいは
ポリエステルフィルム等の合成樹脂フィルムチあればＮ
ｉＣｒ、ＡＱ、Ａｇ、Ｐｂ。

Ｚｎ、Ｎｔ　、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｉ　ｒ、Ｎｂ。

Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ　、ＰＬ’ｉＪの金属で真空蒸着、′電
子ビーム蒸着、スー、バタリンク等で処理される。

あるいは前記金属でラミネート処理して、その表面が導
電処理される。

支持体の形状としては、円筒状、ベルト状、板状等、任
意の形状とし、所望によってその形状は決定されるが、
円筒状あるいは無端ベルト状とするのがψましい。

支持体の厚さは、所定の電子写真感光体が形成させる様
に適宜決定されるが、通常はｌＯルｍ以１．とされる。

ｅｌｆましい態様において、支持体上に設けられる中間
層１２は、支持体１１側から光導電層重３中へのキャリ
アの流入を効果的に阻止し、かつ光の照射によって光導
電層１３中に生じ、支持体１１側に向って移動するフォ
トキャリアの光導電層１３の側から支持体１１の側への
通過を容易に許す機能を有するものである。

この中間層は、場合によっては公知の種々の材質であっ
てもよいが、Ｂ、ＰおよびＨを含むものである。

この場合、Ｂ、ＰおよびＨの含有量は、Ｂ：２５〜８６
ａｔ％、より好ましくは３６〜８１ａｔ％、Ｐニア〜５
０ａｔ％、より好ましくは９〜３８ａｔ％、Ｈ：１〜５
０ａｔ％、より好ましくは５〜４０ａｔ％であることが
好ましい。

Ｂが２５ａｔ％未満、あるいはＰが５０ａｔ％をこえる
と、バンドギャップが小さくなるため、支持体から光電
導層へのキャリアの流入を効果的に阻止できなくなり、
帯電量の低ドあるいは暗減衰の増大が生じやすくなる。

また、Ｂが８６ａｔ％をこえたり、Ｐが７ａｔ％未満と
なると、形成された膜がもろくなり、膜質が中間層とし
て適さない。

そして、Ｈがｌａｔ％未満となると、膜中のタングリン
グポンドが高濃度となるため、キャリアのトラップが顕
茗になり、残留電位増大の原因となる。

また、Ｈが５０ａｔ％をこえると、膜中にボイドが発生
し、ピンホールによる絶縁破壊の原因となる。

さらに、層中には、Ｂ、Ｐ、Ｈに加え、Ｓｌが含有され
ていてもよい。

これにより、ａ−５ｉＲの形成とほぼ同−ｒ二ｌ程をと
ることができる。　しかも層間の密着性が向−トする。

このような場合の含有量は、Ｂ：１７〜８６ａｔ％、よ
り好ましくは２６−７１ａｔ％、Ｐ：０．２〜３３ａｔ
％、より好ましくは８〜２８ａｔ％、Ｈ・１〜５０ａｔ
％、より好ましくは５〜４０ａｔ％、Ｓ　ｉ　：　０　
、２〜４０ａｔ％、より好ましくは８〜３８ａｔ％であ
る。

なお、Ｓｉが４０ａｔ％をこえると、バンドキャップが
小さくなるため、支持体から光電導層へのキャリアの流
入を効果的に阻止できなくなり、帯電量の低下あるいは
暗減衰の増大が生じやすくなる。

さらに、これらに加え、層中には、ハロゲン、特にＦ、
Ｃｌ等が全体のｆａｔ％未満含有されていてもよい。

このような組成の層は、ＸｋｌＡ回析によって実質的に
ピークを示さず、実質的に長範囲の規則？１をもたない
非晶質状態にある。

そして、中間層としての厚さは、１００人〜２Ｂｍ、よ
り＆７ましくは５００人〜１．５ｐＬｍとされる。

これは、１００人未満となると、中間層としての実効が
なく、また、２ｐ−ｍをこえると。

フォトキャリアの支持体側への流入が阻害されるからで
ある。

他方、やはり好ましい態様において、アモルファスシリ
コン光導電層−ヒに設けられる表面障壁層は、表面に帯
電処理がなされたとき１表面電萄が光導電層に注入され
るのを阻１１−する機能を有するものである。

この他、保護膜として、硬く、耐熱性にすぐれ、さらに
は、光導電層よりバンドギャップが大きく、かつ反射防
止膜としても機能することが要求される。

この表面障壁層は、場合によっては、公知の種々の材質
であってもよいが、前記同様、Ｂ。

Ｐ、およびＨを含むものである。

この場合Ｂ、ＰおよびＨの含有量はＢ：２５〜８６ａｔ
％、より好ましくは３６〜８１ａｔ％。

Ｐニア−５０ａｔ％、より好ましくは９−３８ａｔ％、
Ｈ・１〜５０ａｔ％、より好ましくは５〜４０ａｔ％で
ある。

Ｂが、２５ａｔ％未満となるか、あるいはＰが５０ａｔ
％をこえると硬度が低下し、さらにパントキャップが小
さくなるため、表面層として適さない。

また、Ｂが９０ａｔ％をこえるか、あるいはＰか７ａｔ
％未満となると、膜質が脆くなり衝炊に弱くなる。

そして、Ｈがｆａｔ％未満となると、膜中のタンクリン
グポンドが高濃度となり、キャリアのトラップが顕著と
なるので、残留電位の原因となる。

また、Ｈが５０ａｔ％をこえると、膜中にボイドが発生
し、ピンホールによる絶縁破壊の原因となる。

さらに、層中には、Ｂ、Ｐ、Ｈに加え、Ｓｉが含有され
ていてもよい。　これにより、ａ−５ｉ層の形成とほぼ
同一工程をとることができ、また層間の密着性が向−ト
する。

このような場合の含有へ１は、Ｂ：１７〜８６ａｔ％、
より好ましくは２６〜７１ａｔ％、Ｐ：０．２〜３３ａ
ｔ％、より好ましくは８〜２８ａｔ％、Ｈ：１〜５０ａ
ｔ％、より好ましくは５〜４０ａｔ％、Ｓ　ｉ　：　０
　、２〜４０ａｔ％、よりＩＩ−ｆましくは８〜３８ａ
ｔ％である。

なお、Ｓｉが４０ａｔ％をこえると、バンドギャップが
小さくなり、照射された光の吸収が起る。

さらに、層中には、これらに加え、ハロゲ、シ ン、特にＦ、ＣＰ等が、全体ｆａｔ％未膚にて含有され
ていてもよい。

このような組成の層は、Ｘ線回折によって実質的にピー
クを示さず、実質的に長範囲の規則性をもたない非結晶
状態にある。

そして、表面障壁層としての厚さは、５００人〜４ｇｍ
、より好ましくは０．１〜３ｇｍとされる。

これは、５００人未満となると、表面陣ｆ：層としての
実効がなく、また４ｐｍをこえると。

キャリアの蓄積が生じ、残留電位が増大する。

このようなり、ＰおよびＨｌそして必要に応しＳｉから
なる層を形成するには、スパッタリングを用いてもよい
が、上記諸元素を所定の組成で含有させる際の制御が容
易となる点で、プラズマ分解法に従うのが好ましい。

プラズマ分解は、高周波法によっても、またマイクロ波
法によってもよい。

高周波法に従うときには、１〜３０ＭＨｚ。

ｔｏｏｗ〜数ＫＷ程度の電力を投入すればよい。

また、マイクロ波法に従うときには、Ｉ　ＧＨｚ〜ｔｏ
　ＧＨｚ、１００−５００Ｗ程度の電力を投入すればよ
い。

用いる原料ガスとしては、水素化ホウ素、例えばＢＨ３
、Ｂ２　Ｈ８等、水素化リン、例えばＰＨ３，水素、シ
ラン系ガス、例えばＳｉＨ４，ハロゲン化シリコン等を
用いれハヨい。

そして、キャリヤーとしては、水素、アルゴン、ヘリウ
ム等、特に水素を用い、原料ガスが所定の量比となるよ
うに、反応系内に流入させればよい。

なお、動作圧力はＯ３１〜５↑ｏｒｒ程度、基体温度ハ
１５０〜３５０℃程度とすればよい。

また、成膜速度は１〜２０人／ｓｅｅ程度とすればよい
。

好ましい態様において、このような中間層および表面障
壁層にてはさまれるａ−３ｉ光導電層は、非晶質状態の
シリコン層からなる。

この場合、ａ−５ｉ光導電層は、少なくともＨかハロゲ
ンのいずれか一方を含有し、そのほかにＮ、Ｏ，Ｃ，ｍ
族元素、Ｖ族元素の少なくとも一種以上を含有する。

そして、その厚さは７〜３０ｇｍ程度とする。

また、ａ−３ｉ光導電層は、２層重にの積層構造として
もよい。

このようなａ−５ｔ光導電層は、通常、プラズマ分解に
よって形成される。

プラズマ分解は、高周波法によっても、またマイクロ波
法によってもよい。

高周波法に従うごときには、１〜１０％）ｉｚ、１００
Ｗ〜数ＫＷ程度の電力を投入すればよい。

また、マイクロ波法に従うときには、Ｉ　ＧＨｚ〜ｌ　
ＯＧＨｚ、ｉｏｏ〜５００Ｗ程度の電力を投入すればよ
い。

用いる原料ガスとしては、水素化シリコン、例えばＳｉ
Ｈ４等を用いればよい。

また、不純物ソースとしては、水素、酸素、窒素、アン
モニア、水素化ホウ素等を用いればよい。

そして、キャリヤーとしては、水素、アルゴン、ヘリウ
ム等を用い、原料ガスが所定の量比となるように、反応
系内に流入させればよい。

なお、動作圧力はＯ１１〜５　Ｔｏｒｒ程度、基体温度
は１５０〜３５０℃程度、また、成膜速度は１〜４０人
／ｓｅｃ程度とすればよい。

■　発明の具体的作用効果 本発明において、Ｂ、Ｐ、Ｈｌそして必要に応じＳｉか
らなる中間層を設ける場合には、暗減衰（ダーク・ディ
ケイ）が減少する。

そして、ａ−５ｉ光導電層と基板との接着強度も向上す
る。

また、Ｂ、Ｐ、Ｈｌそして必要に応しＳｉかン らなる障壁層を設ける場合には、やはり、暗減衰が減少
する。

そして、保存に際しても、おそら〈水分等の吸着による
とおもわれる画像のボケないし流れはきわめて少なくな
る。

加えて、前述の表面障壁層は、ａ−３ｉ光導電層よりも
バンドギャップが広いので、照射された光の吸収がほと
んど生じない、　また、反射防止膜としても作用するの
で好適である。

さらには、硬度が高く、耐摩耗性、耐剛性がきわめて高
い、　１ また、耐熱性も高く、経済的にきわめて安定である。

■　発明の具体的実施例 以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明をさらに詳
細に説明する。

実施例 外径９０＋ｓ＋、長さ３６０（至）腸のＡＭ製トドラム
上、以下のようにａ−３ｉ光導電層を形成した。

すなわち、ＳｉＨ４をソースとして、キャリヤーとして
Ｂ２を用い、これに０２を所定量混合して、１３．５６
ＭＨｚ、１５０　Ｗ、Ｉ　Ｔｏｒｒにて、プラズマ分解
を８時間行った。　これにより、厚さ１５μｍ、Ｓ　：
　：　７２ａｔ％、Ｈ：２８ａｔ％の光導電層が形成さ
れた。

この比較用のサンプルをＡとする。

これに対し、Ｂ２　Ｈ，をソースとして、Ｂ２をキャリ
ヤーとして、１３　、５６　ＭＨｚ、１８０Ｗ、Ｉ　Ｔ
ｏｒｒにてプラズマ分解を行い、上記サンプルＡの光導
電層の上下に、それぞれＢ：８５ａｔ％、Ｈ：１５ａｔ
％、０　、５　μｍ厚の中間層および１．５μｍ厚の表
面障壁層を形成したサンプルをＢとする。

さらに、中間層および表面障壁層の形成に際し、サンプ
ルＢにおいて、Ｂ２　Ｈ６、ＰＨ３。

Ｂ２をソースとし、Ｂ：５３ａｔ％、Ｐ：２７ａｔ％、
Ｈ：２０ａｔ％、０．５ｇｍ厚の中間層および１．５Ｂ
ｍ厚の表面障壁層としたものを、サンプルＣとする。

また、サンプルＣにおいて、ソースを Ｂ２　Ｈ６、ＰＨ３、Ｂ２　、ＳｉＨ４にがえ、Ｂ：３
２ａｔ％、Ｐ：１６ａｔ％、Ｈ：２０ａｔ％。

Ｓｉ：３２ａｔ％としたものをサンプルＤとする。

これら各サンプルで実際に画像形成を行い。

得られた画質を評価した。

耐剛性および保存性を表１に示す。

なお、保存性は、実験室内にて１０日間保存したのち画
像形成させ、得られた画像を評価したものである。　こ
の場合、評価はド記のとおりである。

■・・・・優良 Ｏ・・・・良好 ×・・・・実用上やや問題あり 表　１ Ａ（比較）　−３０００枚以下　× Ｂ（比較）　８５Ｂ−＋５Ｈ６０００枚以−ト　×表１
に示される結果から、本発明の効果があきらかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す断面図である。 ｌ・・・・電子写真感光体 １１・・・・支持体 １２・・・・中間層 １３・・・・アモルファスシリコン！４１？ｔｌ１４・
・・・表面障壁層 出願人　ティーディーケイ株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　支持体りにアモルファスシリコン光導電層を有
   し、該アモルファスシリコン光導電層の支持体側に配置
   される中間層および／または該アモルファスシリコン光
   導電層の支持体と反対側に配置される表面障壁層を有す
   る電子写真感光体において、 前記中間層および／または前記表面障壁層がホウ素、リ
   ンおよび水素を含むことを特徴とする＋＋１　／写真感
   光体。 （２）　前記ホウ素、リンおよび水素を含む中間層およ
   び／または表面障壁層がアモルファス状態である４８許
   請求の範囲第１項に記載の電子写真感光体。 （３）　前記中間層および／または＋Ｕｉ記表面表面障
   壁層素化ホウ素、水素化リンおよび水素を含む混合ガス
   をグロー放電分解して、堆積したものである特許請求の
   範囲第１項または第２項に記載の電子写真感光体。 （４）　前記中間層および／または前記表面障壁層の組
   成比がホウ素２５〜８６ａｔ％、リンフ〜５０ａｔ％、
   水素１〜５０ａｔ％である特許請求の範囲第１項ないし
   第３項のいずれかに記載の電子写真感光体。 （５）　前記中間層の厚さが１００人〜２ｇｍである特
   許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の電
   子写真感光体。 （６）　前記表面障壁層の厚さが５００人〜４μｍであ
   る特許請求の範囲第１イ１ないし第５Ｊ／１のいずれか
   に記載の電子写真感光体。 （７）　前記中間層がホウ素、リンおよび水素を含む層
   からなり、前記表面障壁層がホウ素原子、窒素および水
   素を含む層からなる特許請求の範囲第１項ないし第６項
   のいずれかに記載の電子写真感光体。 （８）　支持体上にアモルファスシリコン光導電層を有
   し、該アモルファスシリコン光導電層の支持体側に配置
   される中間層および／または該アモルファスシリコン光
   導電層の支持体と反欠１側に配置される表面障壁層を有
   する電子写真感光体において、 前記中間層および／または前記表面障壁層がホウ素、リ
   ン、水素およびシリコンを含むことを特徴とする電子写
   真感光体。 （９）　前記ホウ素、リン、水素およびシリコンを含む
   中間層および／または表面障壁層がアモルファス状態で
   ある特許請求の範囲第８項に記載の電子写真感光体。 （１０）　前記中間層および／または前記表面障壁層が
   水素化ホウ素、水素化リン、水素およびシラン系ガスを
   含む混合ガスをグロー放電分解して堆積したものである
   特許請求の範囲第８項または第９項に記載の電子写真感
   光体。 （Ｉ＋）　前記中間層および／または前記表面障壁層の
   組成比が、ホウ素１７〜８６ａｔ％、リン０．２〜３３
   ａｔ％、シリ＝＝＋７０．２〜４０ａｔ％、水素１〜５
   ０ａｔ％である特許請求の範囲第８項ないし第１０項の
   いずれかに記載の電子写真感光体。 （１２）　前記中間層の厚５が１００人〜２μｍである
   特許請求の範囲第８項ないし第１１項のいずれかに記載
   の電子写真感光体。 （１３）　前記表面障壁層の厚さが５００人〜４ｇｍで
   ある特許請求の範囲第８項ないしｗ１１１２項のいずれ
   かに記載の電子写真感光体。 （１４）　前記中間層がホウ素、リン、水素およびシリ
   コンを含む層からなり、前記表面障壁層がホウ素、リン
   および水素およびシリコンを含む層からなる特許請求の
   範囲第８項ないし第１３項のいずれかに記載の電子写真
   感光体。