JPS61137158A

JPS61137158A - 電子写真感光体

Info

Publication number: JPS61137158A
Application number: JP25886484A
Authority: JP
Inventors: Akira Miki; 明三城; Wataru Mitani; 渉三谷; Tatsuya Ikesue; 龍哉池末
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Automation Equipment Engineering Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
Priority date: 1984-12-07
Filing date: 1984-12-07
Publication date: 1986-06-24

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〕本発明は電子写真用感光体に係シ、その中でも特にレー
ザープリンター用に適用し得る電子写真感光体に関する
ものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

電子写真感光体として、近年非晶質シリコン（以下ａ　
−Ｓｔと書く）が注目されている。従来電子写真用感光
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、有機光導電性材料等が用い
られてきたが、ａ　−Ｓｉ電子写真感光体は無害であり
、公害の心配のないこと、高い使用温度に耐え、表面硬
度が高く取扱いが容、易であること、さらに可視領域に
高い分光感度を有していることがどの理由から急速に製
品化への要求が高まっている。

一方、近年ファクシミリ・ワードプロセッサー、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
ンターが開発されてきている。このプリンターは、光源
として種々のものを使用しているが、その中でも光源と
してレーザーを用いた電子写真方式のレーザープリンタ
ーは、そのレーザー光源としてＨｅ　−Ｎｏレーデ−等
のガスレーザーが用いられていたが、最近では、プリン
ターの小型化、低コスト化、変調の行ない易さなどの点
から半導体レーザーが主に用いられるように左ってきた
。

ところで、光源に半導体レーザーを用いた電子写真方式
のレーザープリンターの感光体にａ−８ｔを利用しよう
とする場合、半導体レーザーはその発光波長が現在のと
ころ、７８０ｎｍ程度であり、ａ　−Ｓｉ感光体はこの
半導体レーザーの発光波長領域では光感度がやや低く、
鮮明な画像が得られ々いことがある。そこで半導体レー
ザーの発光波長でも光感度を充分持たせられるようにす
るために、ａ−８ｔ悪感光中にＧｅ（１’ルマニウム）
を入れ、光学的・々ンドギャップを小さくすることがよ
く行なわれている。また、ａ　−Ｓｉ感光体中の光導電
層の水素の含有量を下げることにより、光学的バンドギ
ヤラグを下げ、長波長感度を増すことも行なわれる。し
かしながら、以上のよりなａ−８ｉ悪感光を用いて半導
体レーザーを光源としたレーザープリンターでレーザー
光を線走査し、画像を形成させてみると、文字画像と重
なって、干渉縞状の濃度ムラが現われることがある。ま
たこの濃度ムラは、レーザーの露光量を上げれば消すこ
とができるがその場合でも文字画像が所々白すじ状にぬ
けてしまい、良好な画像を得ることができない。

さらに、文字画像では現われなくてもハーフトーンをと
ってみると、やはりこのノ翫−フトーンに干渉縞による
濃度むらが現われる場合が□ある。

この原因はａ−８ｉ悪感光の表面で反射したレーザー光
と、ａ−８Ｉ悪感光内部を透過し、導電性基板、具体的
にはＡｔ素管表面で反射し、再び表面から出てゆく反射
レーザー光との間で干渉が生じるためである。

ａ−８ｉ悪感光の場合、Ａｔ素管上に成膜された光導電
層は、多少の膜の厚みむらを持っておシ、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あられれる。

そして、ａ−８１感光体表面の反射光と、Ａ／＝素管表
面で反射し、再び表面から出てくる反射光との間の干渉
効果は実際には、ａ　−Ｓｌ感光体内部に入射し、実質
的に発生するキャリアの量を制限することになり、前述
したように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、対策としては、どちらかの
反射光極度を下げてやればよく、一般には、Ａｔ素管表
面を適当に荒らすか、あるいは表面に反射防止膜を付け
ることなどがよく行なわれる。

ところで、ａ−８１を電子写真感光体に使用しようとす
る場合、ａ　−Ｓｉ自身の暗抵抗は約１０１０Ω・ｍ程
度であるため、表面電荷保持能を高めるために一般に、
導電性基板上゛に導電性基板からの電荷の注入を阻止す
るブロッキング層を設け、さらに光導電層の上部に電荷
保持のための表面層を設けるいわゆる積層構造がとられ
ている。

そこで、とのような積層構造のａ−８ｔ悪感光について
、前述の干渉縞対策として、Ａｔ素管表面を荒らしてみ
ると、光導電層の厚みむらに対応した゛狭い間隔の干渉
縞は消えるが、ハーフトーン画像に間隔の広い干渉縞が
現われることがあムこれは、表面層の厚みむらに対応し
た干渉効果によるものである。

したがって、この間隔の広い干渉縞を消すためには、第
１に反射防止条件を満たすような膜厚で均一に表面層を
成膜すればよい。しか−し、表面層が非常に薄く均一成
膜が不可能な場合は、表面層の上部に反射防止膜を付け
れば干渉効果は防止できることになる。

以上のように、レーザープリンターに現われる干渉縞は
、種々の方法によシ解決が可能であるが、ａ−８１感光
体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、なるべく、成膜装置
のみでａ−８ｉ悪感光を最終的に製造し、別の製造７’
０セスをふやさないようにする方がよい。したがって、
ａ　−Ｓｉと適合する屈折率を有する物質によシ反射防
止膜を成膜することは不利である。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情にもとづきなされたもので、その目的
とする゛ととろは、製造プロセスを増すことなく、干渉
効果による画像の濃度むらの発生を防止でき、さらに半
導体レーザーの発振波長に対しても充分な感度を有する
電子写真感光体を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、かかる上記目的を達成すべく、導電性基板上
にシリコン原子を母体として含み、非晶質材料から成る
光導電層を設けた電子写真感光体において、前記光導電
層上に光学的・々ンドギャップが１．６５〜２．　ＯＯ
ｅＶの範囲にあり、窒素を構成元素として含む非晶質材
料から成る第１の表面層と、光学的バンドギャップが１
．８５〜２．ＢＯｅＶの範囲にあり、窒素を構成元素と
して含む非晶質材料から成る第２の表面層とをこの順に
積層することによってレーザー光の干渉効果による画像
の濃度ムラを防止し、かつ高感度で良好な電子写真特性
と耐環境性とを兼ね備えるようにしたものである。

また、本発明は、シリコン原子を母体として含む非晶質
材料から成る前記光導電層中に水素原子を１０原子チ以
下含有することによって、レーザープリンターに搭載さ
れる半導体レーザーの発振波長（約７９０ｎｍ）に対し
ても充分感度を有するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図示の一実施例を参照し力から説明する
。

第３図は本発明の電子写真感光体の成膜装置の概略構成
図である。反応容器１の内部には高周波電力印加用電極
２と、これに対向してアースされた支持台３と、さらに
この支持台３の上部に成膜用の導電性基板４、下部に加
熱用ヒーター５とが設けられている。前記高周波電力印
加用電極２は反応容器１とは絶縁物、たとえばテフロン
６で絶縁され反応容器１の外部で高周波電力のマツチン
グのためのＬＣ回路から成るマツチングデックスフを介
して、プラズマ放電分解を行なうための周波数を有する
電力を供給するための高周波電源８に接続されている。

９はガス導入管でありこれにより原料ガスたとえば５Ｉ
Ｈ４，５１２Ｈ６ガス等を導入する。１０は拡散ポンプ
によシ排気される第１の排気系であシ、１ノは成膜中に
メカニカルグースターポンプによシ排気を行なう第２の
排気系、１２　、．１３　。

１４はパルプである。

次に、上記成膜装置で製造した本発明に係る電子写真感
光体を第１図および第２図に示す。

第１図に示す電子写真感光体は、円筒型のＡｔから成る
導電性基板２０の上部にはシリコン原子を母体として含
み非晶質材料から成る光導電層２１が設けられている。

前記光導電層２１はＳ　ｉ　Ｈａ　ｒ　Ｓ　ｉ　２Ｈ６
等のガスを用いてプラズマ放電分解によって成膜される
が、成膜時に、前記シリコンを含むガスに加えて膜の比
抵抗を高める目的で、周期律表Ｉ［［Ａ族の元素を含む
ガスを混合して成膜することもよく行なわれる。

なお、この光導電層２１の光学的／Ｊンドギャップは１
．６０〜１．７０　ｅＶであシ、また、膜厚は１０〜７
０μｍ１好ましくは、１５〜４０μｍである場合に良好
な電子写真特性のものが得られる。

また、光導電層２１には、水素が１０原子チ以下含有さ
れるように成膜が行なわれる。これによって、レーザー
プリンターに搭載される半導体レーザーの発振波長（約
７９０ｎｍ）に対しても充分な感度を有し、実用上問題
のない電子写真感光体を提供するととができる。本発明
において、光導電層２１中に含まれる水素の含有量は光
学的・々ンドギャッグとよい相関があシ、前記光導電層
２１の光学的バンドギャップ１．６０〜１゜７０ｓＶの
膜においては、水素含有量は２〜１０原子チの値をとる
。

また、光導電層２１の上部には、第１の表面層２２と第
２の表面層２３がこの順に積層されているが、第１の表
面層２２は・シリコン原子を母体として含むガス、たと
えばＳｉＨ４，５ｔ２Ｈ６等のガスと９素を含むガス、
たとえばＮ２．ＮＨ３等を混合してプラズマ放電分解法
によって形成され、光学的バンドギャップが１．６５〜
２、　ＯＯｅＶの範囲にあるものである。また、第２の
表面層２３は、前記第１の表面層２２と同様の方法によ
って形成され、光学的バンドギャップが１．８５〜２．
８０ｅＶの範囲にあるものである。

また、第１の表面層２２は、膜厚として１００Ｘ〜５μ
ｍ１さらには５００Ｘ〜３μｍが好ましい。

また、第２の表面層２３は膜厚として１００Ｘ〜３μｍ
１さらには５００Ｘ〜２μｍが好ましい。

以上の構成によれば、光導電層２１の」二部に第１表面
層２２と第２表面層２３とを設けることにより、電子写
真感光体表面に入射してきたレーザー光は、第２表面層
２３で一部分反射して内部に入る際、第２表面層２３の
光学的バンドギャップと膜厚を前記のような値にするこ
とニヨって、第２表面層２３でのレーザー光ノ反射を低
減するととができる。さらに、第２表面層２３の内部に
入射したレーザー光は第１表面層２２に到達するが、こ
こでも前記のように、第１表面層２２の光学的バンドギ
ャップと膜厚を設定するととによって第１表面層２２で
のレーザー光の反射を低減することができる。次に第１
表面層２２を透過したレーザー光は光導電層２１の表面
に到達するが、ここでは光導電層２１の光学的バンドギ
ャップと第１表面層２２の光学的バンドギャップが大き
く変化しないように光導電層２１の光学的バンドギャッ
プを設定すれば、光導電層２１表面での反射も低減でき
る。

す々わち、入射するレーザー光に対して第２表面層２３
でレーザー光の反射を低くおさえ、さらに、第２表面層
２３と第１表面層２２との界面、第１表面層２２と光導
電層２１との界面でのレーザー光の反射を低くおさえる
ことによって反射レーザー光同志の干渉効果を防止する
ことを目的としたものである。

また、第１表面層２２と第２表面層２３とを積層するこ
とによって、帯電能にすぐれ、かつ耐コロナイオン性、
耐オゾン性、耐環境性にすぐれた電子写真感光体を提供
することができる。

また、第２図に示す本発明の電子写真感光体では、光導
電層２１．第１表面層２２．第２表面層２３は、第１図
の電子写真感光体と同様であるが、帯電能を始めとする
電子写真特性の向上を目的として、導電性基板２０と光
導電層２１との間にブロッキング層２４を設けているも
のである。

〔具体例〕

充分に洗浄したのち乾燥させたＡｔ素管を真空容器１内
に設置し、メカニカルブースターポンプにより真空容器
１内を排気する。これと同時にＡｔ素管加熱用ヒーター
５の電源をＯＮにして、設定温度を３００℃にし加熱を
行なう。約１時間抜Ａｔ素管の温度が３００℃で安定し
た。また、真空容器１内の真空度は１．２　Ｘ　１０　
　Ｔｏｒｒであった。次に第１層のブロッキング層２４
の成膜を行なうために、ＳｉＨ４の流量を３００　ｔｒ
ｃｃｙ　＊Ｂ２Ｈ６ノ５ＩＨ４に対する流量比を５　Ｘ
　１０−’、　ＣＨ４の別Ｈ４に対する流量比を２０％
、アルゴンガス全２００８ｃｃ１０分間その状態を保つ。約１ｏ分後各ガスの流量が安
定しているのを確認後、周波数が１　３、５　６　ＭＨ
ｚの高周波電源のスイッチを投入して、高周波電力を２
００Ｗ印加し、グロー放電を行なった。なお、この時の
反応圧力は０．　８　Ｔｏｒｒであった。また、との場
合の成膜時間は１０分間とし、別途成膜したものの膜厚
測定から膜厚は１、５μｍである。

第１層のブロッキング層２４を成膜後、すべてのガスを
止め真空容器１内のガスのパージを１５分間行なった。

その後、５ＩＨ４の流量６００８ＣＣＭ・アルデンガス
の流量を５　０　０　ｇｃｃｙ・Ｂ２Ｈ６の５ＩＴ（４
に対する流量比を１×１０　とそれぞれマスフローコン
トローラによシ調整し、約１０分間その状態に保った。

約１０分後各ガスの流量が安定しているのを確認後、高
周波電力を４００Ｗに設定してグロー放電を行なった。

外お、との場合の反応圧力は１．　５　Ｔｏｒｒであっ
た。

これにより第２層目の光導＠，Ｒ２１を２時間の成膜に
よって３５μｍの膜厚で形成した。このものの光学的バ
ンドギャップは土６４ｅＶであり、水素含有量は同一条
件で作製した試料を用いて分析したところ、５原子チで
あった。

上記の光導電層２１を成膜後、すべてのガスを止め、真
空容器１内のガスの・臂−ジを１５分間行なった。その
後、第１表面層２２を成膜するために、ＳｉＨ４の流量
を１００１０００Ｍ　、　Ｎ２の流量を４００　ＢＣＣ
Ｍ　Ｋ調節後、約１０分間その状態に保った。各ガスの
流量が安定したのち高周波電力を１５０Ｗに設定して、
グロー放電を行なった。なおこの場合の反応圧力は０．
６　Ｔｏｒｒであった。成膜時間は１５分間とし、膜厚
は０．８μｍであった。また、光学的バンドギャップは
１．８０ｅＶであった。

上記の第１表面層２２の成膜後、Ｎ２の流量を５００８
ＣＣＭに上げ、その状態に約１０分保ち、流量が安定し
たのち、高周波電力を１５０Ｗに設定して第２表面層２
３の成膜を行なった。この場合の反応圧力は０．６８　
Ｔｏｒｒであった。成膜時間は３分間で、膜厚は約６５
０Ｘであった。

また、光学的バンドギャップは２．１ｅＶであった。

上記第２表面層２３を成膜後、加熱用ヒーター５を切り
、すべてのガスを止め、ガスのパージを２０分間行ない
、さらにその後、窒素ガスを真空容器１に導入し、成膜
したドラムの冷却を行ない、１００℃以下に温度が降下
したら、窒素ガスと装置を止めてドラムを取出す。

このようにして、得られた電子写真感光体を評価装置で
評価したととろ、表面電位５５０Ｖ。

１５秒後の保持率７５％、半減露光量０．３　ｌｕｘ・
ｓｅｅ　ｒ　７９０ｎｍの波長の半導体レーザーで露光
し六閉合、半減露光量７．５　ｅｒｇ／ａｌであった。

さらに、７９０ｎｍの発振波長の半導体レーザーを搭載
したレーザープリンターで画像のサンプルを取ってみた
ところ、文字画像にも、ハーフトーンにも干渉効果によ
る濃度むらのない良好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、本発明によれば、製造プロセスを
増すことなく製造可能で干渉効果による縞状の濃度むら
のない良好な画像を得ることができ、さらに半導体レー
ザーの発振波長に対して充分な感度を有する電子写真感
光体を提供できるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明に係る電子写真感
光体を示す模式的構成図、第３図は本発明に係る電子写
真感光体を成膜するための成膜装置を示す概略的構成図
である。２０・・・導電性基板、２１・・・光導電層、２２・・
・第１の表面層、２３・・・第２の表面層、２４・・・
ブロッキング層。出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図第２図第３図・・弓；仲ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

導電性基板上に、シリコン原子を母体として含む非晶質
材料から成る光導電層を設けた電子写真感光体において
、前記光導電層が水素原子を１０原子％以下含有し、前
記水素原子を１０原子％以下含有する光導電層の上部に
光学的バンドギャップが１．６５〜２．００ｅＶの範囲
にあり、窒素を構成元素として含む非晶質材料から成る
第１の表面層と、光学的バンドギャップが１．８５〜２
．８０ｅＶの範囲にあり、窒素を構成元素として含む非
晶質材料から成る第２の表面層とを、この順に積層して
形成されたことを特徴とする電子写真感光体。