JPS61221753A - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は電子写真感光体に関し、特に光導電層が主にア
モルファスシリコンからなる電子写真感光体に関するも
のである。

〈発明の概要〉 本発明は導電性基体上にアモルファスシリコンを主成分
とする光導電層と、この光導電層に比べて大きな光学的
バンドギャップを持った表面層及び下部層を有する電子
写真感光体において、上記の下部層と光導電層との間に
第１の中間層を設けると共に上記の光導電層と表面層と
の間に第２の中間層を設けるように構成して、特にコン
トラストの良好な耐刷性に優れた電子写真感光体を得る
ようにしたものである。

〈従来の技術〉 現在実用化されている電子写真プロセスに供し得る感光
体としては、基本的には高い抵抗値と高い感光度の両者
を兼ね備えることが要求され、このような特性をもつ材
料として従来から硫化カドミウム粉末を有機樹脂中に分
散した樹脂分散型と、アモルファスセレン（ａ−８ｅ）
やアモルファスセレン砒素Ｃａ　　Ａｓ２５ｅｓ　）　
　等のアモルファス材料によるものの２種類が最も広く
用いられてきた。しかしこれ等いずれの材料も公害等の
理由から代替材料の開発が望まれ、近年では上記感光体
材料に代ってアモルファスシリコンが注目を浴びている
。

アモルファスシリコンは無公害であることに加えて高い
光感度を有すると共に、更には非常に硬いという性質を
有し、すぐれた感光体材料になり得ると期待されている
。しかしアモルファスシリコンのみでは、電子写真プロ
セスの実行中における帯電電荷の保持特性を示すに十分
な抵抗値を持つには至らず、アモルファスシリコンを電
子写真感光体として用いるには、高い光感度を保ちなが
ら高い帯電電位を保持させるための工夫が必要であった
。

このような工夫の一つとして、感光体となるアモルファ
スシリコン層自体を高抵抗化することが提案されている
が、アモルファスシリコンの優れた光導電特性（強い光
学吸収、電子及び正孔の比較的大きいドリフト移動度、
長波長感度等）を有効に用いるためには、上記のように
光導電層自体を高抵抗化して高い帯電能を得るより、表
面（及び基板）にエネルギーバンドギャップの大きなブ
ロッキング層を設けて帯電の保持を計る方が望ましい。

また、この種のエネルギーバンドギャップの大きな表面
層は、帯電の保持ばかりでなく、電子写真プロセスにお
ける過酷なコロナイオンの衝撃から感光体を保護し、さ
らに環境の変化（温度、湿度等）による特性の変動を少
なくする表面保護膜として、表面安定化のために、必要
不可欠のものと考えられる。この表面層は、表面保護膜
としては、エネルギーバンドギャップの大きい方が当然
好ましい。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記のようにエネルギーバンドギャップの大きい表面層
を設けることは、帯電保持だけではなく表面保護の面か
らも好ましい。しかし光導電層であるアモルファスシリ
コンの表面に続けて直ちにエネルギーバンドギャップの
大きい層を形成した場合には、電子写真用感光体として
は望ましくない特性が現われる。

その一つとしてまず機械的な不安定さがある。

アモルファスシリコン光導電層にエネルギーギャップの
大きな表面層を形成すると、両者の熱膨張係数の違いか
ら、表面層と光導電層間での安定した接着性が得られず
剥離する。

またエネルギーバンドギャップの大きい表面層を光導電
層に直接形成すると、電気的にも望ましくない特性が表
われる。即ち電子写真プロセスの過程において、予め表
面層に帯電を施こした感光体に対して、光照射がなされ
ると、光によって光導電層に上記表面層がもつ表面帯電
電荷と逆極性の電荷が生成され、この電荷が光導電層を
移動して上記表面帯電電荷を静電気的に打ち消すように
作用する。しかし上記のように表面層のエネルギーバン
ドギャップが大きい場合には、両者の境界でのギャップ
が非常に大きくなって滑らかな電荷の移動が行われず、
表面層と光導電層の界面近傍に蓄積し、それが残留電位
となって表われる。この残留電位は好ましいものではな
く、残留電位が増加する場合は感光体の特性の劣化の原
因となる。

また、残留電位は蓄積キャリアーに対して横方向の移動
をしばしば誘起し、画質のボケという問題の原因にもな
ってぐる。

上述のように、エネルギーバンドギャップの大きな表面
層は、帯電の保持、表面の保護という点で必要不可欠の
ものであるが、それによって機械的、電気的な問題が付
随的に発生し、電子写真プロセスに満足し得るアモルフ
ァスシリコン感光体を得るには至っていない。

また、基体からの電荷注入を防止するためには、表面層
に光学的バンドギャップの大きな膜を用いるようにした
のと同様に、基体側にも光学的バンドギャップの大きな
下部層を挿入することが望ましい。

しかし、この下部層の上に直接窒素Ｎ、炭素（０等を含
まない光導電層を積層しようとしても、機械的不整合の
ために例えば８μｍ程度以上の成膜は困難である。

マタ、ボロンを含まないアモルファスシリコン膜を、そ
のまま光導電層として用いようとしても、抵抗が小さく
、大きな帯電能が得られないだけでなく、正孔の走行能
も悪く、正帯電時の光導電層として適さない等の問題点
があった。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたもので、良
好な初期画像、特にコントラストに優れ、しかも耐刷性
に優れた電子写真感光体を提供することを目的としてい
る。

く問題点を解決するための手段及び作用〉第１図は本発
明の電子写真感光体の構造を模式的に示した図であって
、第１図において、１は導電性基体、２は下部層、３は
第１の中間層、４は光導電層、５は第２の中間層、６は
表面層であり、基体１からの電荷注入を防ぐためａ　　
５ｉｌ−ｚＮｚあるいは、ａ−８ｉ１−ｘｃｚ　よりな
り、光学的バンドギャップが、光導電層のそれより大き
な下部層２を設け、下部層２と、窒素■、炭素（Ｏ等を
含まない光導電層４との電気的、機械的整合をとるため
、下部層２と光導電層４との間に例えばＮあるいはＣを
含１ｖだＭロンピー１フ よりなる第１の中間層３を設け、その第１の中間層３の
Ｎ，Ｃ及びＢの濃度が膜厚方向で均一となしている。ま
た、帯電能，光感度を増すため、光導電層４はホウ素を
含んでおり、その濃度は膜厚方向に不均一になしている
。

更に帯電能を増すと共に寿命を長く保つために表面には
、ｓ　−８　ｉ　Ｉ−ｚ　ＮＸあるいはａ　　Ｓ　ｉｔ
　−２　ＣＸよりなり、光導電層４の光学的バンド・ギ
ャップより大きな値を持つ表面層６が設けられ、光導電
層４と、表面層６の電気的及び機械的整合をとるため、
光導電層４と表面層６の間には、例えばＮアルイｉ’ｌ
：Ｃヲ含んだボロンドープ・アモルファスシリコンより
なる＠２の中間層５を設け、Ｎ，Ｃ及びＢの濃度が膜厚
方向で均一となるように構成している。

上記のような構成により、良好な初期画像，特にコント
ラストに優れ、しかも耐刷性に優れた電子写真感光体が
得られる。

〈実施例〉 次に、第１図に模式的に示した本発明に係る電子写真感
光体の作製方法を具体的に説明するが、ここでは第１及
び第２の中間層３及び５、下部層２、表面層６に窒素を
含むように構成する場合について述べる。

まず、導電性基体１上に第１表に示した成膜条件にてア
モルファス窒化シリコン下部層２を、例えばα１５μｍ
の膜厚に形成した。

次に下部層２上にｖＪｌの中間層３を第２表に示した成
膜条件にてアモルファス・シリコンヲ生成分として、例
えばＬ５ｆｉｍの膜厚に形成した。

次に、第１の中間層３上に第３表に示した成膜条件にて
アモルファスシリコンを主成分とする光導電層４を例え
ば２０〜３０声ｍの膜厚に形成した。このとき、Ｂ　ｚ
　Ｈａ流量を「α１２Ｊ（ｓｃｃｍ）からｒＯＪ（ｓｅ
ｅｍ）に連続的あるいはステップ状に変化させて光導電
層４を形成した。

次に、光導電層４上に第４表に示した成膜条件にてアモ
ルファスシリコンを主成分とする第２の中間層５を例え
ばＬ５／１ｍの膜厚に形成した。

第４表 次に、第２の中間！ｆｉｓ上に第５表に示した成膜条件
にて表面層６をアモルファス窒化シリコンにて例えばα
１５μｍの膜厚に形成した。

上記のようにして作製した電子写真感光体のＮ及びＢの
濃度分布の例を第２図（ａ）〜（ｃ）に示す。

第２図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の電子写真感光
体の各層中の窒素濃度及びホウ素濃度分布を模式的に示
した図であり、縦軸は基体１からの距離、横軸は窒素及
びホウ素濃度を示している。ここで実線は窒素■濃度で
Ｓｉに対する原子比で％オーダーのドープ量、破線はホ
ウ素（Ｂ）濃度でＳｉに対する原子比でｐｐｍオーダー
のドープ量を示している。

第２図（ａ）は光導電層４の成膜時にＢ２Ｈ，流量を「
α１２Ｊ（ｓｅｅｍ）からｆ”ＯＪ（ａｃｃｍ）に連続
的に変化させて光導電層４中のホウ素田）濃度を連続的
に変化させたものであり、第２図（ｂ）は光導電層４の
成膜時にＢ２Ｈ６流量を「α１２Ｊ（ｓｅｅｍ）　　か
らｒＯＪ（ｓｅｅｍ）にステップ状に変化させて、光導
電層４中のホウ素（Ｂ）濃度をステップ状に変化させた
ものであり、第２図（ｃ）は光導電層４の成膜時に最初
はＢ２Ｈ６流量を「α１２Ｊ（ｓｃｃｍ）　　に保って
成膜し、途中よりＢ２Ｈ６流量を連続的に「０」（Ｂｅ
ａｍ）　まで変化させて成膜したものである。

上記のようにして作製した電子写真感光体を実機に搭載
して画出しを行なったところ、コントラスト、解像度１
階調性について従来にない良好な結果が得られ、更には
ボケ、白ぬけといった画像欠陥についてもほとんど見出
されず、従来にない良好な結果が得られた。特に、コン
トラストについては、光導電層のホウ索出）濃度が均一
な従来の電子写真感光体に比べ、歴然とした差があり、
光導電層にホウ素（Ｂ）濃度の分布を持たせた効果が明
確となった。

又、画像欠陥については第１及び第２の中間層を備えな
い従来の電子写真感光体と比べ大きな改善が見られた。

次に２本発明の電子写真感光体を実機に搭載して、３０
万枚の実写試験を行なった結果、初期画質同様良好な画
が得られた。

これに対して従来の表面層、下部層がない感光体では１
万枚の実写試験後で早くも、コントラストの低下、ボケ
、白ぬけ等の画像欠陥が現われ、光学バンドギャップの
大きな表面層、下部層を備えた効果が明確となった。

なお、上記実施例においては、＠ｌ及び第２の中間層３
及び５．下部層２１表面層６に窒素を含む場合について
説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、
各層を例えば炭素（０倉含むアモルファス炭化シリコン
により構成するように成して同様に本発明を構成し得る
ものである。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明によれば良好な初期画像特にコン
トラストに優れた画像欠陥のない画像を得ることが出来
、しかも例えば３０万枚以上の耐刷性を持った優れた特
性を備えた電子写真感光体を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電子写真感光体の層構造を模式的に示
した図、第２図（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ本発明の電
子写真感光体の各層の窒素原子及びホウ素原子濃度を模
式的に示した図である。 ｌ・・・導電性基体、　　２・・・下部層、３・・・第
１の中間層、　４・・・光導電層、５・・・第２の中間
層、　６・・・表面層。 代理人　弁理士　福　士　愛　彦（他２名）第１図 （ｂ） （Ｃ） 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導電性基体上にアモルファス・シリコンを主成分と
   する光導電層と、該光導電層に比べて大きな光学的バン
   ドギャップを持った表面層と、上記光導電層に比べて大
   きな光学的バンドギャップを持った下部層を有する電子
   写真感光体において、 上記下部層と上記光導電層との間に設けられた第１の中
   間層と、 上記光導電層と上記表面層との間に設けられた第２の中
   間層と を備え、 上記第４及び第２の中間層をアモルファス・シリコンを
   主成分として構成して成ることを特徴とする電子写真感
   光体。 ２、前記光導電層は、ホウ素（Ｂ）を含有し、その濃度
   が層厚方向に不均一となしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の電子写真感光体。 ３、前記表面層及び下部層をアモルファス窒化シリコン
   、または、アモルファス炭化シリコンにより構成してな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項もしくは第２
   項記載の電子写真感光体。 ４、前記表面層及び下部層がアモルファス窒化シリコン
   より構成され、前記第１及び第２の中間層が窒素及びホ
   ウ素を含有し、該窒素及びホウ素の濃度が、膜厚方向で
   均一となしたことを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の電子写真感光体。 ５、前記表面層及び下部層がアモルファス炭化シリコン
   より構され、前記第１及び第２の中間層が炭素及びホウ
   素を含有し、該炭素及びホウ素の濃度が、膜厚方向で均
   一となしたことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   の電子写真感光体。