JPS61105557A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明はレーザープリンタなどの画像形成装置に用いる
電子写真感光体に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、電子写真感光体として、セレンなどの非晶質カル
コグナイド系、硫化カドミウム樹脂分散系有機系などの
ものが使用されている。しかし、例えば非晶質カルコグ
ナイドは大面積化が容易であり、すぐれた光導電性をも
つ材料であるが、光の吸収端が可視から紫外に近いとこ
ろにあり、実用上赤外や可視域の長波長側の光に対する
感度が低い。また硬度が低く、電子写真感光体に応用し
た場合に寿命が短いなど、従来の感光体材料は幾つかの
問題をかかえている。

複写機などの電子写真感光体には、広く可視光に感度を
有することが要求されるので、さらに長波長側の光に感
度を有する感光体の研究が行なわれている。

このような点に基づき最近、光導電性材料としてアモル
ファスシリコンが注目されてきた。

アモルファスシリコン（以下ａーＳｉト記す。）は、吸
収波長域が広く、長波長側でもかなり感度も高い。また
硬度も高く、電子写真感光体として応用した場合、従来
のものより１０倍以上の寿命を持つことが期待されてい
る。さらにｐ−ｎ制御も容易に行なえ、人体に無害であ
り、容易に大面積のものが得られるなど多くの利点を持
つすぐれた材料である。

一方、電子写真装置では、最近のオフィスオートメーシ
ョン化に伴い主にコンピューターのアウトプットを目的
としたレーザープリンタが各方面で活用されるようにな
ってきており、高速高画質、低騒音等の特徴を有するこ
とから注目を集めている。従来レーザープリンタの露光
用レーザーとしては、ヘリウム−ネオン、アルビンなど
のガスレーザーが使われており高速用プリンタを実現し
ている。最近、半導体レーザーの実用化に伴って半導体
レーザーを光源とするレーザープリンタが開発されつつ
ある。半導体レーザーは前記のガスレーザーに比べて直
接変調が容易であり、小型、低コストなどの数多くの優
位性が認められ、レーザープリンタの光源として充分利
用できるものである。

しかして、レーデ−プリンタに前述した感光体を用いる
場合に、非晶質カルコゲナイド系、硫化カドミウム系、
有機系の感光体は、分光感度が可視領域で一様であるた
めガスレーザーでは充分使用可能である。しかしこれら
の感光体は、半導体レーザーの波長が７８０ｍ以上の赤
外領域であるために、半導体レーザーには分光感度が不
足してそのまま使用することができない。またａ−８ｌ
Ｑ光体を半導体レーザーに使用することが考えられるが
、ａ−８ｌ感光体も含めて従来の感光体では、半導体レ
ーザーの波長領域のレーザー光の吸収が小さい。このた
め感光体内部ではレーデ−光を充分吸収しきれずに、吸
収されずに透過した光が支持体表面や感光体の各層の境
界百で反射されて、結果としてこの反射光が感光体表面
での反射光との間で干渉を久 起こし、画像に干渉縞を生じ画質を著しく低下　　　゛
させるという問題点があった。

この対策として、干渉縞の条件が ２ｎα可θ＝（ｍ＋”）λ（但しｎ：屈折率、α：膜厚
、λ：波長、θ：入射角）で表わされることから、計算
上では膜厚や屈折率の制御にょフ干渉縞が出ないように
条件を設定することが考えられる。しかし、叉オーダの
膜厚の制御が難しいことや回転多面鏡による走査のため
に起る入射角変動、半導体レーザーの波長が不安定であ
るために、実際上この制御は困難である。

また従来の感光体では、電荷を露光時にすみやかに移動
させるために電荷の移動度との関係で膜厚の上限が必然
的に制限“されてきた。つまり、電荷が充分に移動可能
な膜厚でなければならなかった。感光体の表面電位は膜
厚によフはぼ決定されるために膜厚の上限が制限される
と、結果的に表面電位も制限されてしまうことになる。

従って、従来の感光体では、前に述べた様な理由で膜厚
の上限が制限されるために表面電位は低く抑さえられざ
るを得なかった。

〔発明の目的〕

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、赤外など
の長波長の光線に対しても干渉縞のない良好な画質を得
られ、且つ表面電位も十分であり、特に半導体レーザー
プリンタ用として好適な電子写真感光体を提供すること
を目的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明の電子写真感光体は、支持体上に、シリコン原子
を母体とし微結晶化したシリコンを含むブロッキング層
と、シリコン原子を母体とし微結晶化したシリコンを含
む光導電層とを積層したことを特徴とするもので、微結
晶化したシリコンからなるブロッキング層および光導電
層により、長波長の光をも感光体内部で十分吸収して感
光体内部での反射を抑制するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明を図面で示す実施例について説明する。

第１図は本発明の基本的構成例を説明するために模式的
に示した構成図である。感光体の構成は、導電性支持体
１上に、シリコン原子を母体とし微結晶化したシリコン
（以下μＣ−Ｓｔと記す。）を含むブロッキング層２と
、シリコン原子を母体としμｃ　−ｓｉを含む光導電層
３とを積層し、さらにその上にアモルファス材料からな
る表面層４を積層して形成した層構造をなすものである
。なお、支持体１は例えばアルミニウム、ステンレス鋼
などの金属またはガラス高分子フィルムの表面に、導電
性もしくは光導電性物質をコーティングしたものを利用
でき、平板状あるいはドラム状に形成している。

このように構成した感光体において、ブロッキング層２
と光導電層３を形成するμＣ−Ｓｔは、ａ−８ｌよシも
光学的パンドギャッ７ＤＥｇＯｐｉが非常に小さく、従
って赤外などの長波長側の光を充分吸収することができ
、しかも高感度であり、Ｓｌの優れた長所を損うことな
く電子写真感光体に応用可能な材料である。このため、
μＣ−Ｓｔにより形成したブロッキング層２と光導電層
３を有する本発明の感光体を半導体レーザープリンタに
用いた場合は、感光体中での光の吸収量を増大し、支持
体１表面および各層２〜４境界面での光の反射を抑制し
て感光体の外に出る反射光を可能な限り弱くすることが
でき、従って感光体内部から出てきた反射光と感光体表
面での反射光との干渉を防止して干渉縞の発生を防止す
ることができる。

このように本発明の電子写真感光体は、ガスレーデーグ
リンタ用として勿論のこと、特にレーザー光が長波長で
ある半導体レーザープリンタに用いて良質な画像を得る
ものとして好適である。また複写機に応用した場合でも
、長波長側に感度が伸びるので、可視光に対してもより
安定した高い感度を得ることができる。

また、μＣ−８１はａ−８１に比べて結晶性が高いので
、電荷の移動度が大きいという利点がある。μｃ　−ｓ
ｉで形成する本発明の感光体は、ａ−８１からなる感光
体に比べて電荷の移動度が大きいため、膜厚を厚くして
も電荷移動度の点からみれば何ら問題がない。従って本
発明では膜厚の厚い感光体を作成することが可能であゃ
、より高い表面電位を有する感光体を得ることができる
。しかるにａ−８・などからなる他の感光体材料に比べ
て、ａ−８ｔは表面電位が低いという不具合があシ問題
となっていたが、μＣ−８１を使った本発明による感光
体では、その問題も解決されることになる。本発明の感
光体では、わずかに微結晶化したシリコンを含む光導電
層を膜厚２０μｍ以上に形成することにより、長波長側
の光の吸収も充分で、しかも表面電位が高く〆ケや干渉
縞の無い鮮明な画像の得られる感光体を作成することが
できる。本発明の感光体によれば、パンドギ’ｒツブＥ
ｇ　ｏｐｔ　１．４〜１．６　ｅＶの光導電層では２０
μｍ以上の膜厚で透過率が１０チ以下にまで下がること
が確認された。

さらに本発明による感光体の利点は、ダングリングプン
ト補償用の水素がａ−８ｉの成膜時に比べて少量でよい
ということである。すなわち、ａ−８ｔに比べてμｃ−
ｓｉは結晶性が高いため、ダングリングプントの数が少
ない。従ってダングリングプントに付加する水素の量が
減少し、製造コストをよシ安価〈抑えることができる。

本発明による電子写真感光体がより効果的に使われるた
めのブロッキング層２の膜厚は、０、０１〜５　ｔ’ｍ
ｓ好ましくは０．０５〜３　μｍが適当である。また光
導電層の膜厚は、２０μｍ〜５０μｍ、好ましくは２０
〜４０μｍが適当である。

表面層は表面の安定化のために設けられた比抵抗が高く
、バンドギャップの広い層である。

第２図は本発明の電子写真感光体を製造する製造装置を
示しており、次にその構成を説明する。

１ノはペースで、その上面には反応室１２を形成する真
空反応容器ノ３が設置され、容器内には円筒状の対向電
極兼用ガス噴出管１４が設けである。このガス噴出管１
４はガス通路１４１Ｌの内周壁にガス噴出口１４ｂが形
成され且つこの内周壁が電極を兼用している。ペース１
１上にはモータ１５を駆動源とする歯車機構１６を介し
て所定の速度で回転するターンテーブル１７が設けられ
、このテーブル１７上には受台１８を介して加熱ヒータ
１９がｄＲ置されている。

また、受台１８上にはヒータ１９を囲むように感光体の
ドラムを構成する被成膜体としての導電性のアルミニウ
ムなどよりなる支持体１が載置されている。ガス噴出管
１４には放電生起用ラジオフリークエンシーパワー電源
２ｏが接続されている。ガス噴出管１４のガス通路１４
ｈの下端側に対向する部分には、パルプ２１全備えた原
料ガス導入管２２が接続されている。更に容器１３内に
は、ターンテーブル１７に穿れた排気孔１７ａおよびパ
ルプ２３を介して、メカニカルブースターポンプ２４、
回転ポンプ２５が接続されている。２６は活性種捕捉用
のダストトラップである。

次に第２図に示す電子写真感光体製造装置を用いて、こ
の発明に係る電子写真感光体を製造する方法を説明する
。まずペース１１よシ容器１３を開放して、受台１８の
細径部にドラム状導電性支持体１を装着した後、再びペ
ース１１に容器１３を気密に装着する。次いでヒータ１
９によりドラム状導電性支持体１を２５０℃〜４５０℃
の温度で加熱し、またロータリーポンプ２５により容器
１３内を約１０−５〜１Ｏ−４Ｔｏｒｒに減圧する。容
器１３内の排気系をロータリーＩンデ２５からメカニカ
ルブースターング２４に切り換えると同時に、パルプ２
１を開いて原料ガス導入管２２から原料ガスを容器１３
内に導く。ここで原料ガスはシリコン原子を含むガス、
例えば５ＩＨ４、Ｓｉ２Ｈｇ　、５ｔＴ４４等を用いる
。この原料ガスは、ガス噴出管１４のガス通路ＪＪａ内
を通りガス噴出孔１４＆よりドラム状導電性支持体１に
向って噴出する。噴出する混合ガスはメカニカルブース
ターポン７°２４によシ容器１３外に排出する。そこで
容器１３内の混合ガス圧がＯ９ｌ〜Ｉ　Ｔｏｒｒ程度に
なるように、パルプ２１及びメカニカルブースターポン
プ２４を調節すると共に、モータ１５により受台　　　
ｊ１８を回転させる。電源２０から電極兼用のガス噴出
管１４に１３．５６　ＭＨｚの高周波電力を印加すると
共に、ドラム状導電性支持体１を接地することにより、
原料ガス中で放電を行なう。

これにより原料ガスのプラズマが生起され、ドラム状導
電性支持体１上に第１図に示す各層２〜４を形成する。

またドーピングの方法は、容器１３内にＳｔ原子を含む
ガスを導入する際、同時にドーピングしたい原子を含む
ガスを導入するだけで以下は従来と同じである。

ブロッキング層を０．０１〜５μｍ、好ましくは０．０
５′〜３μｍの膜厚で形成するための成膜条件は、基板
温度３００℃以上、反応圧０．１〜ＩＴｏｒｒ、印加電
力５０〜数ｋＷの範囲から目的に応じて各々選ばれる。

また、光導電層を２０μｍ〜５０μｍ１好ましくは２０
〜４０μｍの膜厚で形成するための成膜条件は、基板温
度３００℃〜４００℃、以下反応圧と印加電力がブロッ
キング層と同様に設定される。

次に前記の製造装置を用いた具体的な実験例を説明する
。

〔実験例１〕 ブロッキング層は、膜厚０．５１ｔｒｒ１になるべく１
５分開成膜を行なった。成膜条件は以下の通りである。

ＳｉＨ４流貴を１００　ＳＣＣＭ％Ｈ２流量を３００８
ＣＣＭとし、Ｈｅ　４−スのｎ２ａ６をＢ２Ｈ６と５ｓ
ａ４ｏ流量比がＢ２Ｈ６／５ＩＨ４２ｓ　１０　　ト：
ｉ　ル様混合した。この時基板温度は４００℃、印加電
力３００Ｗ１反応圧０．７　Ｔｏｒｒに設定した。光導
電層は、ＳｉＨ４流ｔ５００　ＳＣＣＭに対しＨｅペー
スＢ２Ｈ６をＢ２Ｈ６／５ＩＨ４り１０　となる様混合
し、基板温度は３５０℃、印加電力２００Ｗ、反応圧０
、８　Ｔｏｒｒに設定して２０μｍになるべく３時開成
膜を行なった。この様にして作成した各層の上に光学的
バンドギャップｇｇ　ｏｐｔの広い従来の表面層を積層
して感光体を作成した。

以上で作成した本発明の感光体におけるブロッキング層
に相当する膜のバンドギャップを従来のものと比べてみ
ると、従来のａ−８ｔで作られたブロッキング層ではバ
ンドギャップが１、６７　ｅＶであったが、本発明によ
る微結晶化したシリコンを含むブロッキング層ではバン
ドギャップが１．４〜１．６　ｅＶ程度に小さくなって
いた。

同様に本発明の感光体における光導電層に相当する膜の
バンドギャップと従来のものとの比較では、従来の光導
電層ではバンドギャップが１．６５〜１．７５　＠Ｖで
あったが、本発明による光導電層では１．４〜１．６・
■と小さくなっていた。

従って作成した本発明の感光体では、入射した光が上記
プロ、キング層と光導電層中で吸収され易く、電子写真
に応用した際有利である。また本発明の感光体では、各
層の吸収量が増すために各層の境界面や支持体表面での
反射光が抑制される。故に従来の感光体では感光体中か
ら出てきた反射光が入射光に対し４０チ前後であったが
、作成した本発明の感光体では１０チ程度まで減少させ
ることが可能である。−万感光体表面での反射光は２０
〜３０％が普通でちゃ、感光体中から出て来た反射光が
１０チ程度であれば上記２つの光による干渉縞は画像に
現われないことが確認された。

〔実験例２〕 ブロッキング層は、シラン流電１１００５ｃｃ。

Ｈ２流＠　ａ　ｏ　ＯＳＣＣＭとし、Ｈｅ　Ｋ−−Ｘ　
ＯＢ２Ｈ６をａ２Ｈ６／５ｔＨ４勺１０　となる様混合
し、基板温度４００℃、印加電力ａｏｏｗ、反応圧０．
７　Ｔｏｒｒに設定した条件で、膜厚が１μｍになるべ
く３０分開成膜を行なった。光導電層は、シラン流量８
００ＳＣＣＭに対してＨｅペースのＢ２Ｈ４をＢ２Ｈ６
／ＳｉＨ４＃　１０　〜１０　になる様に混合し、基板
温度４００℃、印加電力ｓｏｏｗ、反応圧０、８　Ｔｏ
ｒｒに設定した条件で膜厚が３５μｍになるべく３時間
成膜を行りた。この様にして作成した膜の上に表面層を
積層して感光体を作成した。

作成した感光体において、微結晶化したプロ。

キング層と光導電層のバンドキャップが狭いことは〔実
験例１〕で述べたのと同様である。加えて、光導電層の
膜厚が３５μｍと厚いために表面電位を上げることがで
き、しかも膜厚が厚いにもかかわらず、デケの無い鮮明
な画像を得ることができた。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の電子写真感光体によれば、
長波長光に対しても高い感度を有して且つ光の吸収が良
いので画像に干渉縞が生じず良好な画質を得ることがで
き、しかも十分な表面電極を得ることができ、特に半導
体レーザプリンタ用の感光体として最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の感光体の一実施例を示す模式的構成図
、第２図は本発明の感光体を製造する製造装置を示す説
明図である。 １・・・支持体、２・・・ブロッキング層、３・・・光
導電層、４・・・表面層。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持体上に、シリコン原子を母体とし微結晶化し
   たシリコンを含むブロッキング層と、シリコン原子を母
   体とし微結晶化したシリコンを含む光導電層とを積層し
   たことを特徴とする電子写真感光体。
2. （２）光導電層の膜厚が２０μｍ以上である特許請求の
   範囲第１項に記載の電子写真感光体。
3. （３）感光体は、半導体レーザーを露光に用いたレーザ
   ープリンタ用の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。