JPS61137160A - 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〕 本発明は電子写真用感光体に係り、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〕

電子写真用感光体として、近年非晶質シリコン（以下ａ
−８ｔ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−８１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な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、コンピ
ューター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レーザー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
の行表い易さなどの点から半導体レーザーが主に用いら
れるようになってきた。

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、７８０　ｎｍ程度であり、ａ−８ｔ悪感光はこの
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ないことがある。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−８１感光体中にＧｅ（ｒルマニウム）を
入れ、光学的バ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、光学的バンドギャッ
プを下げ、長波長感度を増すことも行なわれる。。しか
しながら、以上のようなａ−８１感光体を用いて半導体
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、うが現われるととがある。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ノ・−フトーンをとって
みると、やはシこのノ・−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。との成因はａ−８ｔ悪感光
の表面で反射したレーザー光と、ａ−８ｔ座感光内部を
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υ、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−８ｔ悪感光表面の反射光と、Ａｔ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−８１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シ、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□層て、対策としては、どちらか
の反射光強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条件タ よく行なわれる。

ところで、ａ−’Ｓｉを電子写真感光体に使用し゛よう
とする場合、ａ−８ｉ自身の暗抵抗は約１０１００・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□層を股ｉるいわゆる一層構造が
とられている。

そこで、このような積層構造のａ−８ｉ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る。これは、表面層の厚みむらに対
応した千渉効果によるものである。

したがって、と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乙ことになる。

以上のように、レーザープリンターに現われる干渉縞は
、種々の方法により解決が可能であるが、ａ−Ｓｔ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−８ｔ悪感光を最
終的に製造し、別の製造プロセスをふやさないようにす
る方がよい。したがって、ａ−８ｔ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〕

本発明は上記事情にもとづきなされたもので、その目的
とするところハ、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め発生を防止できるようにした
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
層上に光学的バンドギャップが１．６５〜２．　ＯＯｅ
Ｖの範囲にあり、酸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．
８５〜２．８０　ｅＶの範囲にあり、酸素を構成元素と
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、Ｖ　−ｆ　−プリンターに搭
載される半導光レーザーの発振波長（約７９０　ｎｍ　
）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、本発明管図示の一実施例を参照しながら説明する
。

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
グのだめのＬＣ回路から成るマッチングカツクス７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
電力を供給するだめの高周波電源８に接続されている。

９はガス導入管であυ、これにより原料ガスたとえばＳ
ｉＨ４，５ｉ２）（６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）は成膜
中にメカニカルブ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はバルブである。

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２ｏ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５ＩＨ４，Ｓｉ２Ｈ６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１１ｒＡ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の光学的バンドギャップは１．
６０〜１，７０ｅＶであり、また、膜厚は１０〜７０μ
ｍ・、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）に対しても充分表感度を有し、実用上問
題の表い電子写真感光体を提供することができる。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
光学的バンドギャップとよい相関があり、前記光導電層
２１の光学的バンドギャッｆ　１．６０〜１．７０　ｅ
Ｖ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５ＩＨ４，Ｓｉ２Ｈ６等のガスと酸素を含むガス、
たとえば０２，０３．Ｎｏ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１．６
５〜２．００ｓ＋Ｖ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？て形成され、光学的バンドギャップが１．８５〜
２．８０　ｅＶ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、５００１〜３μｍが好ましい。また、第
２の表面層２３は膜厚として１００Ｘ〜３μｍ１さらに
は５００Ｘ〜２μｍが好ましい。

以上の構成によれば、光導電層２ノの上部に第１表面層
２２と第２表面層２３とを設けることによシ、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２
３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
によって、第２表面層２３でのレーザー光の反射を低減
することができる。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ことによって第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、ことでは光導電層２ノ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。

すなわち、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
と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デンプによシ真空容器
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”
−３Ｔｏｒｒでありた。次に第１層のブロッキング層２
４の成膜を行なうために、ＳｉＨの流量を３　ｏ　Ｏ８
ＣＣＭ　ＸＢ２Ｈ６の５（Ｈ４に対する流量比を５　Ｘ
　１０　’、ＣＨ４の５ｔ）Ｉ４に対する流量比を２０
係、アルがンガスを２００９ＣＣＭ、それぞれマスフロ
ーコントローラによシ調節して、真空容器１内に導入し
、約１０分間その状態を保つ。約１０分後裔ガスの流量
が安定しているのを確認後、周波数が１３．５６　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０．８ＴＯｒｒ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分間行力った。

その後、５ＩＨ４の流量６００ｓＣＣＭ、アルインガス
の流量を５　Ｑ　Ｏ８（ＩＣＭＸＢ２Ｈ６の５ＩＨ４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分後裔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。な
お、この場合の反応圧力は１．５　Ｔｏｒｒであった。

これによシ第２層目の光導電層２）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１．６４ｅＶ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−１４＝ 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、第１表面層２２を成膜するために、ＳｉＨ
の流量を１００　［１００ＭＸＯ２の流量を２００８Ｃ
ＣＭに調節後、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０．７μｍであった。また、光学的バンドギャップは
１．７８ｅＶであった。

上記の第１表面層２２の成膜後、０２の流量を３５０Ｓ
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０．６７Ｔ
ｏｒｒであった。成膜時間は３分間で、膜厚は約６００
１であった。

また、光学的・９ンドギヤツプは２．２　ｅＶ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・ヤージを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℃以下に温度が下
降したら、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
価したところ、表面電位５７０■、１５秒後の保持率８
０％、半減露光量０．３　ｌｕｘ・ｓｅｅ　、　７９０
内ｍの波長の半導体レーザーで露光した場合、半減露光
量７．５ｅｒｇ、た２であった。

さらに、７９０内ｍ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、）・−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
のない良好左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、２ノ・・・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１０ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、酸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、酸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
   てなることを特徴とする電子写真感光体。