JPS60225852A - 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法（プラズマＣＶＤ
法）によって形成されるアモルファスシリコン（以下ａ
−３ｔとし）う）を光導電体層とするものが提案され（
特開昭５４−７８１３５号）、従来ｃｙ）ＳｅやＣｄＳ
にかわるものとして注目を浴び、実用化が進んでいる。

これはａ−３ｔが無公害性、耐熱性、耐摩耗性等にすぐ
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
改良されるべき点を有する。

このため、ａ−５ｉ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、所望の電気的、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（中間層
）、あるいは支持体と反対側（表面障壁層）に５ｉ−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
、電子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５７−１７８５２　、同５７−５８８
４８　、同５７−１１４１４８、同５７−１１４Ｅｉ５
１、同５７−１１５５５８、同５７−１１５５５８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
が流れたり、ぼけたりする、などの欠点を有し、耐久性
が懸念されるなどの改良すベき点が種々存在する。

ＩＩ　発明の目的 本発明の目的は、ａ−３ｉ光導電層を有する電子写真感
光体において、上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。

このような目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、 支持体上にアモルファスシリコン光導ｔＦｌ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と、
窒素と、水素と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ＪＬＦ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と、
窒素と、水素と、シリコンおよび／またはリンとを含む
ことを特徴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、さらに光導電層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、Ａ１Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｒ。

Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ　、Ｐｔ　、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。

例えばガラスであればその表面がＮｉＣｒ。

Ａｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔａ。

Ｖ、Ｔｉ　、　Ｐｔ　、　Ｐｂ　、　Ｉ　ｎ２０３　。

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であればＮ
ｉＣｒ、Ａ見、Ａｇ、Ｐｂ。

Ｚｎ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｎｂ。

Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ等の金属で真空蒸着、電子ビーム
蒸着、スッパタリング等で処理される。

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望ましい。

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ｌｏＩＬｍ以上とされる。

好ましい態様において、支持体上に設けられる中間層１
２は、支持体１１側から光導電層１３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ｌｌ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、後述の表面障壁層がＢ
、Ｎ、Ｈからなるときは、公知の種種の材質であっても
よいが、Ｂ、ＮおよびＨを含むものである。

この場合、Ｂ、ＮおよびＨの含有量は、Ｂ：２５〜８６
ａｔ％、より好ましくは３６〜８１ａｔ％、Ｎニア　〜
５０ａｔ％、より好ましくは９〜３８ａｔ％、Ｈ：１〜
５０ａｔ％、より好ましくは５〜４０ａｔ％であること
が好ましい。

Ｂが２５ａｔ％未満となるか、あるいはＮ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
から光導電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。

また、Ｂが８６ａｔ％をこえるか、あるいはＮ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ｆａｔ％未満となると、膜中のダングリン
グボンドが高濃度となるため、キャリアのトラップが顕
著になり、残留電位増大の原因となる。

また、Ｈが５０ａｔ％をこえると、膜中にポ・イドガ発
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、Ｎ、’Ｈに加え、Ｓｉおよび／
またはＰが含有されていてもよい。ｐＳｉの含有により
、ａ−３ｉ層の形成とほぼ同一の工程をとることができ
、製造上有利となり、また、層間の密着性が向上する。

また、Ｐの含有により、温度安定性が向上する。

このような場合の含有量は、Ｂ：　１７〜８６ａｔ％、
より好ましくは２６〜７１ａｔ％、Ｎ：０．２〜４０ａ
ｔ％、より好ましくは８〜３８ａｔ％、Ｈ：ｌ〜５０ａ
ｔ％、より好ましくは５〜４０ａｔ％、ＳｉとＰとの総
計：０．２〜３３ａｔ％、より好ましくは８〜２８ａｔ
％である。

なお、Ｓｉおよび／またはＰが３３ａｔ％をこえると、
バンドギャップが小さくなるため、支持体から光導電層
へのキャリアの流入を効果的に阻止できなくなり、帯電
量の低下あるいは残留電位の増大の原因となる。

なお、層中には、全体のｆａｔ％未満にて、ハロゲン、
特にＦ、Ｃｌが含有されてもよい。

このような組成の層は、Ｘ線゛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性をもたない非晶
質状態にある。

そして、中間層としての厚さは、１００人〜２ｐｍ、よ
り女子ましくは５００人〜１．５１Ｌｍとされる。

これは、１００λ未満となると、中間層としての実効が
なく、また、２ＩＬｍ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ｌ／旭て、アモルファス
シリコン光導電層上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、表面電荷が光電層に注入され
るのを阻止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、光導電層よりノくンドギヤツプカー大きく、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、前記中間層がＢ、
Ｎ、Ｈから形成されるときには、公知の種々の材質であ
ってもよｌ、）力く、前記同様。

Ｂ、Ｎ、およびＨを含むものである。

この場合Ｂ、ＮおよびＨの含有量はＢ：２５〜８６ａｔ
％、より好ましくは３６〜８１ａｔ％、Ｎニア　〜５０
ａｔ％、より好ましくは９〜３８ａｔ％、Ｈ：１〜５０
ａｔ％、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Ｎが５０ａｔ％をこえる
と、硬度が低下し、さらにバンドギ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８６ａｔ％をこえるか、あるいはＮが７ａｔ
％未満となると、膜質がもろくなり、衝撃に弱くなる。

そして、Ｈがｆａｔ％未満となると、膜中のダングリン
グボンドが高濃度となり、キャリアのトラップが顕著に
なるので、残留電位の増大の原因となる。

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。

１　さらに、層中には、Ｂ、Ｎ、、Ｈに加え、Ｓｉおよ
び／またはＰが含有されていてもよい。

Ｓｉの含有は、ａ−３ｔ層の形成とほぼ同一の工程をと
ることができるので、製造上有利となり、また、居間の
接着性を向上させる。

また、Ｐの含有は、温度安定性を高める。

このような場合の含有量は、Ｂ：　１７〜８６ａｔ％、
より好ましくは２６〜７１ａｔ％、Ｎ：０．２〜４０ａ
ｔ％、より好ましくは８〜３８ａｔ％、Ｈ：１〜５０ａ
ｔ％、より好ましくは５〜４０ａｔ％、ＳｉとＰとの総
計：０．２〜３３ａｔ％、より好ましくは８〜２８ａｔ
％である。

なお、ＳｉとＰとの総計が３３ａｔ％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。

なお、層中には、全体のｆａｔ％未満にて、ハロゲン、
特にＦ、Ｃｌが含有されてもよい。

このような組成の層は、Ｘ線回折によって実質的にピ５
−りを示さず、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〜４ルｍ
、より好ましくは０．１Ｂｍ〜３ルｍとされる。

これは、５００人未満となると、表面障壁層としての実
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、ＮおよびＨｌそして必要に応じＳｉある
いはＰ、さらにはハロゲン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、１〜１０ＭＨｚ、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、ｌ　ＧＨ２〜ｌ　
０ＧＨｚ　、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　Ｈｅ等、窒素、アンモニア、水素、水素化リン
、例えばＰＨ３，シラン系ガス、例えばＳｉＨ４，ある
いはこれに加え、ハロゲン化シリコン等を用いればよい
。

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０．５〜５　Ｔｏｒｒ程度、基体温度
は１５０〜３５０℃程度とすればよい。

また、成膜速度は１〜２０人／ｓｅｃ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−３ｉ光導電層中には、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、０、Ｃ
１■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７〜３０ｐｍ程度とする。

また、ａ−３ｉ光導電層は、２層以上の積層構造として
もよい。

このようなａ−３ｉ光導電層は１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　Ｍ）ｌｚ、１０
０Ｗ〜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〜１０
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０．１〜５　Ｔｏｒｒ程度、基体温度
は１５０〜３５０℃程度、また、成膜速度は１〜４０人
／ａｅｃ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、Ｎ、Ｂ５そして必要に応じＳｉあ
るいはＰ、さらにはハロゲン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−３ｔ光導電層と基板との接着強度も向上す
る。

また、Ｂ、Ｎ、Ｈ，そして必要に応じＳｔあるいはＰ、
さらにはハロゲンからなる表面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、おそらく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−５ｆ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、耐刷性がきわめて高
い。

また、耐熱性も高く、経時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９０ｍ＋ｍ、長さ３６０厘層のＡｎ製ドラム上に、
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　、５
６Ｈｚ、１５０Ｗ、ｌ　Ｔａｒｔにて、プラズマ分解を
８時間行った。

これニヨリ、厚さ１５ＩＬｍ、Ｓｔ　ニア２ａｔ％、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　Ｈａをソースとして、Ｂ２をキャリ
ヤーとして、１３．５６Ｈ２，１８０Ｗ、ｌ　Ｔｏｒｒ
にてプラズマ分解を行い、上記サンプルＡの上下に、そ
れぞれＢ：８５ａｔ％、Ｈ：１５ａｔ％で、０．５終ｍ
厚の中間層およびｌルｍ厚の表面障壁層を形成した。

このサンプルを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　Ｈａ　＋Ｎ２　。

Ｂ２をソースとし、Ｂ：５２ａｔ％、Ｎ：２８ａｔ％、
Ｈ２０ａｔ％の組成で、０゜５ＩＬｍ厚の中間層および
ｌＢｍ厚の表面障壁層非晶質層とした。

このサンプルをＣとする。

また、サンプルＣにおいて、ソースを Ｂ２　Ｈｅ　、Ｎ２　、Ｂ２　．５ｉｌ（４にかえ、Ｂ
：３５ａｔ％、Ｎ：２８ａｔ％、Ｈ：１９ａｔ％、Ｓｉ
：１８ａｔ％とした。

このサンプルをＤとする。

さらに、サンプルＣにおいて、ソースをＢ２　Ｈ６、Ｎ
２　、Ｂ２　、ＰＨ３にかえ、Ｂ：３７ａｔ％、Ｎ：３
０ａｔ％、Ｈ：１８ａｔ％、Ｐ：１５ａｔ％の組成とし
た。

このサンプルをＥ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。

耐刷性および保存性を表１に示す。

また、保存性は、実験室内にてｌＯ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、評価基準は下記のとおりである。

＠・・・・優良 Ｏ・・・・良好 Ｘ・・・・実用的にやや問題あり 表　１ Ａ（比較）　３０００枚以下　× Ｂ（比較）　８５Ｂ−１５Ｈ８０００枚以下　×Ｃ５２
Ｂ−２８Ｎ−２０１（５（１０００枚以上　■Ｄ　３５
Ｂ−２８Ｎ−１９Ｈ−１８Ｓｉ　５００００枚以上　Ｏ
Ｅ　３７Ｂ−３０％−１８Ｈ−１５Ｐ　５００００枚以
上　０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・ｅ・・アモルファスシリコン光導電層１４・・・
・表面障壁層 出願人　ティーディーケイ株式会社 代理人　弁理士　石　井　陽　− 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　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と、
   窒素と、水素とを含むことを特徴とする電子写真感光体
   。 （２）　前記ホウ素と、窒素と、水素とを含む中間層お
   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／または前記表面障壁層が水
   素化ホウ素、窒素またはアンモニア、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％、窒素７〜５０ａｔ％、
   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〜４ＪＬｍで
   ある特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記
   載の電子写真感光体。 （７）　前記中間層がホウ素と、窒素と、水素とを含む
   層からなり、前記表面障壁層がホウ素と、窒素と、水素
   と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と、
   窒素と、水素と、シリコンおよび／またはリンとを含む
   ことを特徴とする電子写真感光体。 （９）　前記ホウ素と、窒素と、水素と、シリコンおよ
   び／またはリンと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。 （ｌＯ）　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、窒素またはアンモニア、水素、ならびに
   シラン系ガスおよび／または水素化リンを含む混合ガス
   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。 （１１）　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％、窒素０．２〜４０
   ａｔ％、水素１〜５０ａｔ％、シリコンおよび／または
   リン０．２〜３３ａｔ％である特許請求の範囲第８項な
   いし第１θ項のいずれかに記載の電子写真感光体。 （１２）　前記中間層の厚さが１００人〜２ｇｍ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〜４ＩＬｍ
   である特許請求の範囲第８項ないし第１２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と、窒素と、水素と、シ
   リコンおよび／またはリンとを含む暦からなり、前記表
   面障壁層がホウ素と、窒素と、水素と、シリコンおよび
   ／またはリンと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。