JPS61143767A - 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】 本発明は電子写真用感光体に係シ、その中でモ％にレー
ザープリンター用忙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
−Ｓｌ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−Ｓｔ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
してレーデ−を用いた電子写真方式のレーザープリンタ
ーは、そのレーデ−光源としてＨｅ−Ｎｅレーデ−等の
がスレーデ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
ら半導体レーデ−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
のレーデ−プリンターの感光体にａ−８１を利用しよう
とする場合、半導体レーデ−はその発光波長が現在のと
ころ、７８０ｎｍ程度であＦ）、ａ−８１感光体はこの
半導体レーデ−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
デ−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−Ｓｌ感光体中にＧｅ（ｆルマニウム）
を入れ、光学的パンドギャ，デを小さくすることがよく
行なわれている。また、ａ−８１感光体中の光導電層の
水素の含有量を下げることによシ、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、以上のよりなａ−Ｓｉ感光体を用い
て半導体レーデ−を光源としたレーデ−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、レーデ−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し
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、やはシこのー・−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−８１感
光体の表面で反射したレーデ−光と、ａ−Ｓｉ感光体内
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−Ｓｌ感光体の場合、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り、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−Ｓｌ感光体表面の反射光と、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膜を付けるこ
となどがよく行なわれる。

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−８１自身の暗抵抗は約１０　　０・百程度
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、このような積層構造のａ−Ｓｉ感光体について
、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、−・−７）　−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、表面層が非常圧薄く均一成膜
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−８ｉ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−８１感光体を最
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−８ｉ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
とするところは、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くおいて、前記光導電
層上に光学的バンドギャップが１．６０〜２．００　ｅ
Ｖの範囲にあシ、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、光学的バンドギヤ、ｆが１．
８０〜２．５０・Ｖ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の表面層と光学的バンド
ギヤ、デが２．２０＠Ｖ〜３．０ＯｅＶの範囲にあ）、
窒素を構成元素として含む非晶質材料からなる第３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。

〔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が、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はガス導入管であシこれによシ原料ガスたとえば５Ｉ
Ｈ４，５１２Ｈ６がス等を導入する。１０は拡散ポンプ
によシ排気される第１の排気系であシ、１１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／４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Ｕから成る導
電性基板２０の上部忙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２）が設けられている。前
記光導電層２）はＳｉＨ４，８１２Ｈ６等のガスを用い
てプラズマ放足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ＨＡ族の元素を含むがスを混合して成膜
することもよく行なわれる。

なお、この光導電層２）の光学的バンドギャップは１，
６２〜１．７０ｅＶであり、また、膜厚は１０〜７０μ
ｍ１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２ノの上部には、第１の表面１響２２と
第２の表面層２３と第３の表面層２４とがこの順に積層
されているが、第１の表面層２２は、シリコン原子を母
体として含むがス、たとえばＦ３１Ｈ４，５１２Ｈ６等
のガスと窒素を含むガス、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・
ぐ／ドギャ、ｆが１．６０〜２．０ＯａＶ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、光学的パン−ギヤ、デが１
．８０〜２．５０　ｅＶの範囲にあるものである。更に
、第３の表面層２４は、前記第１の表面層２ノ、第２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２．２０〜３．００ｅＶ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１００１〜５μ
ｍ、さらには、２００Ｘ〜３μｍが好ましい。

また、第２の表面層２３は膜厚として１００Ｘ〜ＩＯμ
ｍ１　さらには５００＾〜５Ｉｔｍが好ましｉ、更に第
３の表面層２４は膜厚としては１００Ｘ〜５μｍ１更に
は２００Ｘ〜３μｍが好まし一０ 以上の構成によれば、光導電層２）の上部に第１表面層
２２と第２表面層２３と第３表面層２４とを設けること
Ｋよシ、電子写真感光体表面に入射してきたレーデ−光
は、第３表面層２４で一部分反射して内部に入る際、第
３表面層２４の光学的ペント９ギヤ、デと膜厚を前記の
ような値にすることによって、第３表面層２４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３表面層２４の内部に入射したレーデ−光は
第２表面層２３に到達するが、ここでも前記のように、
第２表面層２３の光学的バンドギヤ、デと膜厚を設定す
ることによって第２表面層２３でのレーデ−光の反射を
低減することができる。さら忙、第２の表面層２３の内
部に入射したレーザー光は第１の表面層２２に到達する
が、ここでも前記のように、第１の表面層２２の光学的
バンドギャップと膜厚を設定すること釦よって第１表面
層２２でのレーデ−光の反射を低減することができる。

次に第２表面層２３を透過したレーデ−光は光導電層２
）の表面に到達するが、ここでは光導電層２ノの光学的
バンドギャップと第１表面Ｍ２２の光学的パンＰギャッ
プが大きく変化しないように光導電層２）の光学的パン
−ギヤ、デを設定すれば、光導電層２）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３表面層２４
でレーデ−光の反射を低くおさえ、さらに、第３表面層
２４と第２表面層２３との界面、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２）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
て反射レーデ−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と第３表面Ｒ２
４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２ノ、第１表面層２２、第２表面層２３、第３表面
層２４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２）との間にゾロッキング屑２
５を設けているものである。

〔具体例〕

充分忙洗浄したのち乾燥させたＡ４素管を真空容器ｌ内
に設置し、メカニカルブースターポ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０ＮｉＣ１，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　１
０””Ｔｏｒｒであった。

次に第１層のプロ、キング層２５の成膜を行なうために
、８１Ｈ４の流量を３００　ＳＣＣＭ　、　Ｂ２Ｈ６の
ＳｉＨ４に対する流量比を５ｘ１０−’、ｃ）Ｉ４　（
Ｆ）　Ｓ　ｉＨ４１ｃ対する流量比を２０％、アルゴン
がスを２００ＳＣＣＭ、それぞれマスフローコントロー
ラにょシ調節して、真空容器１内に導入し、約１ｏ分間
その状態を保つ。約１０分後者ガスの流量が安定してｂ
るのを確認後、周波数が１３．５６　ＭＨｚの高周波電
源のスイッチを投入して、高周波電力を２００Ｗ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、こ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層のプロ、キング層２５を成膜後、すべてのがスを
止め真空容器１内のがスの／４−ジを１５分間行なった
。その後、ＳｉＨ４の流量６００ＳＣＣＭ、アルがンガ
スの流量を５００　ＳＣＣＭ、　Ｂ２Ｈ６のＳｉＨ４に
対する流量比をＩ　Ｘ　１０　　とそれぞれマスフロー
コントローラによ）調整し、約１０分間その状態に保り
た。約１０分抜去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１．６３　ｅＶであった。

上記の光導電層２ノを成膜後、すべてのがスを止め、真
空容器１内のガスのパージを１５分間行なった。その後
、第１表面層２２を成膜するために、ＳｉＨ４の流量を
５０　ＳＣＣＭ、　　Ｎ２がスの流量を２００８ＣＣＭ
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
．８μｍであった。また、光学的・々ンＰギャップは１
，７ｅＶであった。

上記のｔ４１表面層２２の成膜後、Ｎ２コスの流量を４
００８ＣＣＭ　Ｋ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２００Ｗに設定して第２
表面層２３の成膜を行なった。この場合の反応圧力は０
．８　Ｔｏｒｒであった。成膜時間は２０分間で、膜厚
は約１．８μｍであった。また、光学的バンドギャップ
は２．０１　ｍＶであった。

上記の第２表面層２３成膜後、Ｎ２がスの流量を９００
８ＣＣＭＫ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３００Ｗに設定して、第３表面
層の成膜を行った。この場合の反応圧力は０．６８　Ｔ
ｏｒｒであった。成膜時間は５分間で、膜厚は約４００
Ｘであった。また光学的バンドギヤ、デは２，３３ｅＶ
であった。

上記第３表面層２４を成膜後、加熱用ヒーター５を切シ
、すべてのガスを止め、ガスの／中−ノを２０分間行な
い、さらにその後、窒素がスを真空容器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、窒素が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５３５Ｖ。

１５秒後の保持率７２％、半減露光′ｊｔＯ，５ｔｕｘ
”　ｓｅｔ　、残留電位１２Ｖで良好な電子写真特性の
ものが得られた。

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、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ると
いった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

８１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）・・・光導電層、２２・・
・第１の表面層、２３・・・第２の表面層、２４・・・
第３の表面層、２５・・・プロ、キング層。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）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と表面層を設けた電子写真
   感光体において、前記表面層は窒素を構成元素として含
   み且つ三つの層より成る事を特徴とする電子写真感光体
   。
2. （２）光導電層上に積層された窒素を構成元素として含
   む非晶質材料からなる表面三層のうち、基板側の第１の
   表面層の光学的バンドギャップをＥｇ＾１とし、この第
   １表面層上に積層された第２の表面層の光学的バンドギ
   ャップをＥｇ＾２とし、更にこの第２表面層上に積層さ
   れた第３の表面層の光学的バンドギャップをＥｇ＾３と
   すると、これら光学的バンドギャップ間に Ｅｇ＾１≦Ｅｇ＾２≦Ｅｇ＾３ なる関係がある事を特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の電子写真感光体。
3. （３）光導電層上に積層された窒素を構成元素として含
   む非晶質材料からなる表面三層のうち基板側の第１の表
   面層の光学的バンドギャップＥｇ＾１が１．６０〜２．
   ００ｅＶの範囲にある事を特徴とする特許請求の範囲第
   １または第２項に記載の電子写真感光体。
4. （４）光導電層上に積層された窒素を構成元素として含
   む非晶質材料からなる表面三層のうち、前記第１表面層
   上に積層された前記第２表面層の光学的バンドギャップ
   Ｅｇ＾２が１．８０〜２．５０ｅＶの範囲にある事を特
   徴とする特許請求の範囲第１または第２項に記載の電子
   写真感光体。
5. （５）光導電層上に積層された窒素を構成元素として含
   む非晶質材料からなる表面三層のうち、前記第２表面層
   上に積層された前記第３表面層の光学的バンドギャップ
   Ｅｇ＾３が２．２０〜３．００ｅＶの範囲にあることを
   特徴とする特許請求の範囲第１または第２項に記載の電
   子写真感光体。