JPS61130953A - 光導電部材 - Google Patents

光導電部材

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JPS61130953A
JPS61130953A JP25177284A JP25177284A JPS61130953A JP S61130953 A JPS61130953 A JP S61130953A JP 25177284 A JP25177284 A JP 25177284A JP 25177284 A JP25177284 A JP 25177284A JP S61130953 A JPS61130953 A JP S61130953A
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JP
Japan
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layer
photoconductive
surface coating
coating layer
elements
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Pending
Application number
JP25177284A
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English (en)
Inventor
Akira Miki
明 三城
Wataru Mitani
渉 三谷
Tatsuya Ikesue
龍哉 池末
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Toshiba Corp
Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Automation Equipment Engineering Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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)

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、例えば電子写真用感光体、特にレーザプリン
タ用電子写真感光体等に用いられる光導電部材に関する
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、例えばファクシミリ、ワードプロセッサあるいは
コンビエータ等の端末に感光体を用いた電子写真方式の
プリンタが開発されて来ている。このプリンタは、光源
として種々のものが使用されているが、その中でもレー
ザ光線を光源として用いた電子写真方式のレーザプリン
タにあっては、He −Ne レーザ等のガスレーザを
光源として用いられていたが、最近ではプリンタ自体の
小型化、低コスト化あるいは変調の行ない易さなどの点
から半導体レーザが主に用いられている。
また、従来の電子写真用感光体としては、セレン、セレ
ン・ヒ素、セレン−テルル、硫化カドミウム樹脂分散系
あるいは有機光導電性材料等が用いられていたが、最近
では非晶質(アモルファス)シリコン(以下、a−81
と略記する)が注目されており、このようなa−81電
子写真感光体は、無害であり、公害の心配が皆無で、高
い使用温度に耐え、しかも表面硬度が高くて取扱いが容
易であるばかりでなく、可視領域に高い分光感度を有し
ているなどの理由によって急速に製品化への要求が高ま
っている。
ところで、上記したように半導体レーザを光源として用
いた電子写真方式のレーザプリンタの感光体にa−81
を利用する場合、半導体レーザの発光波長が現在のとこ
ろ780rQ1L程麓であることから、この半導体レー
ザの発光波長領域ではa−8i悪感光の光感度かや\低
く、これによって鮮明な画像が得られないことがあるた
め、a−8i悪感光中にG13 (ゲルマニウム)を添
加し、光学的バンドギャップを小さくしたり、またa−
81感光体中の光導電性層の水素含有量を下げることに
より光学的バンドギャップを小さくして長波長感度を増
したシするなどによって半導体レーザの発光波長でも光
感度を充分に持たせられるような試みが行なわれている
ところが、このようなa−81感光体を用いて半導体レ
ーザを光源とするレーザプリンタでし  )−ザ光をラ
インスキャンし、画1象を形成させると、文字#J像と
重なって干渉縞状の濃度ムラが現出することがある。こ
の濃度ムラは、レーザの露光量を上げれば消去すること
ができるが、それでも文字画像が所々白筋状に抜けてし
まい、良好な画像を得ることができなかったり、文字l
Iiiig!!では現われなくてもハーフトーンをとっ
てみると、このハーフトーンに干渉縞による濃度ム2が
現われる場合があり、その原因は、a −81感光体の
表面で反射したレーザ光と、a−8i感元体内部を透過
して導電性支持板(具体的にはA/素管)表面で反射し
た後に再び表面から出て行く反射レーザ光との間で干渉
が生じるためと考えられる。
すなわち、a−8i悪感光の場合、A/素管上に成膜さ
れた光導電性層は、多少の膜の厚みムラを持ち、これが
干渉の原因となるドラム上の光路長の差となって現われ
るもので、a−8i−感光体表面で反射し九レーザ光と
、A/素管表面で反射して再び表面から出て行く反射レ
ーザ光との間の干渉効果は、実際にはa−81感光体内
部に入射し、実質的に発生するキャリアの債を制限する
ことになり、上述した膜の厚みムラに対応して濃度ムラ
が現われることになる。したがって、その対策としては
、いずれかの反射光の強度を下げることで問題を解決す
ることができ、従来はA/素管の表面を適当に粗くした
り、あるいはA/素管の表面に反射防止膜を付けるなど
の手段が講じられている。
しかしながら、a−8iを電子写真感光体く使用する場
合、a−81自身の暗抵抗は約1010g・(至)程度
であるため、表面電荷保持能を高めるた。
めに、従来、導電性支持体(A/素管)上に、導電性支
持体からの電荷の注入を阻止するプロツキフグ層を設け
、さらに光導電性層の上部に電荷保持の丸めの表面被覆
層を設けてなる積層構造となっていることから、干渉縞
対策として導電性支持体表面を粗すと、光導電性層の厚
みムラに対応した狭い間隔の干渉縞は消えるが、表面被
覆層の厚みムラに対応した干渉効果によってハーフトー
ン画像に間隔の広い干渉縞が現われることがあり、この
間隔の広い干渉縞を消すためKは、第1K叉射防止条件
金満たすような膜厚で均一に表面被覆層を成膜したり、
あるいは表面被覆層が非常に薄くて均一成膜が不可能な
場合には、表面被覆層の上部に反射防止膜を付ければ良
いが、a−8i悪感光の製造プロセスの簡素化、省力化
及び生産性を考慮した場合には、できるだけ成膜装置の
みでa−8i悪感光を最終的に製造し、余計な製造プロ
セスを増やさないようにする方が有利であり、したがっ
て上述のようにa−8iと適合する屈折率を有する物質
により反射防止膜を成膜することは不利である。
〔発明の目的〕
本発明は、上記の事情のもとになされたもので、表面被
覆層に添加物を含有嘔せることにより他の製造プロセス
を用いることなく干渉効果による画像の濃度ムラの発生
を防止することができるようにした光導電部材を提供す
ることを目的とするものである。
〔発明の概要〕
上記した目的を達成させるために、本発明は、導電性支
持体上にアモルファスシリコンからなるブロッキング層
、光導電性層及び表面被覆層を順次積層した光導電部材
において、前記表面被覆層は、添加物として炭素、窒素
、酸素の元素の中の少なくとも1つ以上を含み、かつそ
の添加物の濃度が前記光導電性層側から他方側に向って
連続的に変化する個所を少なくとも11同所以上存在さ
せるとともに、その自由表面側の光学的バンドギャップ
が1.8e¥以上で10eV以下であることを特徴とす
るものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を図示の一実施例を参照しながら説明する
第1図に示すように、図中1は後述する成膜装置により
製造された例えば電子写真方式のレーザプリンタ等のa
−8i悪感光として用いられる光導電部材である。この
光導電部材lは、A/素管などの導電性支持体2上に、
a−8Lからなるブロッキング層3、光導電性層4及び
表面被覆層5をそれぞれ順次積層してなる構成を有して
いるとともに、前記表面被覆層5け、炭素、窒素、酸素
の添加物を含み、かつその添加物の濃度を前記光導電性
層4011かも他方に向って少なくとも1個所以上連続
的に増加するように変化させてなるものである。
すなわち、上記した本発明に係る光導電部材1を製造す
るには、第2図に示すような成膜装置を用いてなるもの
で、その概略は、真空反応室11の内部に電極12、A
I!素管からなるドラム状の導電性支持体2が載置され
る載置台13及び該載置台13上の導電性支持体2を一
定の温匿に加熱するヒータz4を配置し、前記載置台1
3は駆動モータによる回転部15により回転自在になっ
ている一万、前記反応室II内に炭素ボンベ16、g素
ボンベ17及び酸素ボンベZ8等を備えたガス供給源1
9からのガスが導入可能になっているとともに、排気装
萱20によって排気されるように構成され、電源21に
13.561JHzの高周波電力を印加することにより
、前記反応室11内の電極12と載置台13の間でプラ
ズマを発生させ、導電性支持体2の表面に成膜すること
ができるようになっている。
ところで、上記のように導電性支持体2上に成膜を施す
には、反応室11内の載置台13上に導電性支持体2を
載置した後、反応室11内を排気装fl120により1
0 〜10  Torr  の真空にすると同時に、ヒ
ータ14を通電して導電性支持体2を100〜400℃
の温度に昇温する。この状態で、まずブロッキング層3
を成膜するものであるが、このとき1史用されるガスは
、81原子を含むガス、例えばS iH4! S il
 H6*SiF’、等のガス、添加物としてC(炭素)
原子を含むガス、例えばCH4* C2H4r C2H
e F C3H8等のガスあるいはN(窒素)原子を含
むガス、例えばB2 r NH3等のガス、0(酸素)
原子を含むガス、例えば0□pH20’4のガス、さら
にドーピングガスとして周期律表の第IIIa族を含む
ガス、例えばB1H6HBFI * BC/’3等のガ
ス、または第Va族を含むガス、例えばPH3r PC
I!3 + PF3 rPBr、等のガスをガス供給源
Z9から反応室11内に導入して、反応室11内を0.
1〜1.0Torr 程度の圧力になるように排気系の
排気速度を調節し、定常状態になるまで待った後、反応
室ll内の電極12間に1156MHzの高周波電力を
印加してブロッキング層3を成膜すムそして、所望の膜
厚が得られたならば、一旦電力の印加を中断し、次いで
光導電性層4を成膜するための使用ガス、つま、す81
原子を含むガス、例えば8iH4e 5ilH6# 8
11H@等のガス、ドーピングガスとして周期律表の第
IIIa族を含むガス、例えばB!”6 # BF3 
e BCIH等のガス、または第Va族を含むガス、例
えばPH3# PCIB *PF、 、 PBr3等の
ガスを導入して反応室11内が0.1〜λOTorr 
程度の圧力に調節し、定常状態になっ死後、再び高周波
電力を印加して光導電性層4を成膜する。そしてさらに
1所望の膜厚になっ九ならば、再び電力の印加を中断し
、表面被覆層5を成膜するための使用ガス、つまりS1
原子を含むガス、例えばS i H4r S il k
16 FSi、I(、等のガス、添加物としてC原子を
含むガス、例えばCH4e C2H4r C2H6s 
cjH8等のガス、N原子を含むガス、例えば4 eM
Hs等のガス及びC原子を含むガス、例えばO,、N、
O等のガスの中の少なくとも1つ以上を含むガスを反応
室il内に導入し、反応室ll内が0.1〜4.0To
rr  の定常状態になったとき、高周波電力を印加す
ると共に、成膜中にマスフローコントローラをマイクロ
コンビエータで制御し、添加物を含むガスの流量を変化
させて、表面被覆層5の内部の添加物の濃度を少なくと
も1個所以上連続的Kt″化させ、最終的に表面被覆層
5の自由表面5a側の光学的バンドギャップを1.8〜
3、0eV、好適には2.0〜Z5eVになるように成
膜してなるものである。
しかして、上記した本発明に係る構成によれば、表面被
覆層5の自由表面5a側での光学的  ”バンドギャッ
プを1.8〜3.0eVの範囲に設定すると、この自由
表面5aでの反射光りが弱められ、入射光を有効に膜中
に到達させることが可能になり、また光学的バンドギャ
ップの値がL8eV以下であれば、自由表面5aの反射
率が高くなり、入射光が有効に使用されず、一方10o
V以上であると、自由表置5aの反射率は減少するが表
面被覆層5の近傍の絶縁性は高くなるため、残留電位が
上昇し、画像にカプリが生じるために好ましくない。さ
らに、表面被覆層5の内部では添加物の濃度が変化して
いるため・、これに伴って光学的バンドギャップが変化
し、第3図に示すような光学的バンドギャップと屈折率
の関係から屈折率(n)も変化して行き、最終的に表面
被覆層5と光導電性層4との界面での屈折率がほとんど
等しくなり、この界面での反射光が減少することから、
入射光を有効に光導電性層4に到達させることができ、
これによって表面被覆層の自由表面側の反射光と他方の
反射光によ名干渉効果の結果で生じる画像の濃度ム2を
表面被覆層の自由表面側での光学的バンドギャップの設
定と層内の添加物の濃度に勾配をもたせることKより解
消させることができ、高解像度、高コントラストの画像
を得ることが可能になる。
次に、本発明に係る光導電部材の具体例を正帯電用の導
電性支持体について説明する。
具体例1゜ 300℃に昇温され九導電性支持体上に、まずsin、
 (流量508CCM)、CEI、 (流量3〇scc
u )、!3!H11/ 8iH48×10  、反応
圧0.6Torr 、高周波電カフ5Wという成膜条件
でブロッキング層を30分間成膜した。ここで、一旦高
周波電力の印加を止め、次に光導電性層をsin、  
(流ill 00 SCCM)、He (流t100s
cci、c)、B!H6/ 81H47X 10  、
反応圧Q、7Torr 、高周波電力120Wという条
件で6時開成膜した。次いで、表面被覆層をStH,(
流ji50 SCCM)、1liE応圧0.9 ’ro
rr 、高周波電カフ5Wという条件で成膜すると同時
に添加物を含むガスとしてCH4を用い、流量をo 5
ccvから8005ccutで指数関数的に増加させた
ところ、全体の膜厚は25μmであった。
このようにして得られた感光体にコロナ放電により0.
45μC/(至)2の電流を流したところ、帯電能は4
50v以上、15秒後の保持率は60%以上であった。
また、この感光体をレーザグリ/りに装着して画出しを
行なったところ、高解像度、高コントラストをもつ鮮明
な画像が得られ、またハーフトーンの画出しを行なった
が、干渉縞の効果による画像の濃度ムラは見られなかっ
た。さらに、表面被覆層の自由表面側の流量比でガラス
基板上に成膜を行ない光学的バンドギャップを測ったと
ころ、Z3eVであった。
具体例2 導電性支持体の設定温度とブロッキング層と光導電性層
の成膜条件を上記具体例1と同様にして表面被覆層のみ
81H4が流量40 SCCM亀反応圧1゜Q Tor
r 、高周波電力50Wで電力を印加し% C2”4の
流量を5分間でo 5ccuから2008CCMまで増
加させ、さらにCR2の流量が2008C’CIJのま
ま8分開成膜を行ない、その後KCH4の流量を10分
間の間に200 SCCMから450 SCCMまで増
加させた。
このようにして得られた感光体くおいて、コロナ放電に
よる流入電流を0.45μC/C11h2 という条件
で流したところ、帯電能は550v以上、15秒後の保
持率は60%以上であった。さらに、この感光体をレー
ザプリンタにて画出しを行なったところ、上記具体例1
と同様に干渉縞による画像の濃度ムラが全く見られない
高コントラスト、高解像度をもつ画像が得られ、また表
面被覆層の自由表面側と同じ流量比でガラス基板上に成
膜を行ない光学的バンドギャップを測定したところ、2
.48Vであっ念。
具体例λ 各層の成膜条件を上記具体例1と同様にし、導電性支持
体の設定温度のみ340℃に設定して成膜を行なったと
ころ、帯電能は400v以上、保持率は50%以上であ
った。
このような感光体を用いてレーザプリンタで画出しを行
なったところ、上記具体例工と同様に鮮明な画像が得ら
れた。
ところで、上記した光導電性層と同じ条件でウェハ上に
15分間成膜したものについてX線回折で分析を行なっ
たところ、膜中に微結晶の存在が確認できた。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、アモルファスシ
リコンからなる表面被覆層が炭素、窒素、鍍素の元素の
中の少なくとも1つ以上を添加物として含み、かつその
濃度を光導電性層側から他方に向い少なくとも1個所以
上連続的に変化させるとともに、その自由表面側の光学
的バンドギャップがL8eV以上で3.0eV以下にす
ることにより、干渉縞効果による画像の(Ik度ムクの
発生を防上することができ、鮮明な画像が得られるとい
ったすぐれた効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る光導電部材の一実施例を示す概略
的要部拡大断面図、第2図は同じく成膜工程を示す装置
の概略的説明図、第3図は表面被覆層の屈折率と光学的
バンドギャップの関係を示す説明図である。 I・・・光導電部材、2・−・導電性支持体、3・・・
ブロッキング層、4・・・光導電性層、5・・・表面被
覆層、5a・・・自由表面、 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図 第3図 大し宇台7ハ゛ンド〒卆ツブ一

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)導電性支持体上にアモルファスシリコンからなる
    ブロッキング層、光導電性層及び表面被覆層を順次積層
    した光導電部材において、前記表面被覆層は、添加物と
    して炭素、窒素、酸素の元素の中の少なくとも1つ以上
    を含み、かつその添加物の濃度が前記光導電性層側から
    他方側に向って連続的に変化する個所を少なくとも1個
    所以上存在させるとともに、その自由表面側の光学的バ
    ンドギャップが1.8eV以上で3.0eV以下である
    ことを特徴とする光導電部材。
  2. (2)光導電性層は、微結晶相を含むことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項に記載の光導電部材。
  3. (3)光導電性層は、第IIIa族及び第Va族の元素の
    中の少なくとも1つ以上を含むことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項もしくは第2項のいずれかに記載の光導
    電部材。
  4. (4)ブロッキング層は、炭素、窒素及び酸素の元素の
    中の少なくとも1つ以上を含むことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項に記載の光導電部材。
  5. (5)ブロッキング層は、第IIIa族及び第Va族の元
    素の中の少なくとも1つ以上を含むことを特徴とする特
    許請求の範囲第1項もしくは第4項のいずれかに記載の
    光導電部材。
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