JPS61223752A - 電子写真用感光体 - 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、正帯電型の電子写真用感光体に関し、詳しく
は、受容電位が高いと共に、残留電位が実質的に存在せ
ず、更に、耐久性にすぐれる正帯電型の電子写真用感光
体及びその製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、支持体と光導電層とを有する電子写真用感光体に
おける光導電層として、Ｓｅ、　ＣｄＳ、　ＺｎＯ等の
無機光導電材料や、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ト
リニトロフルオレノン等の有機光導電材料が広く用いら
れているが、近年になって、例えば、特開昭５４−７．
８１３５号公報、特開昭５４−８６３４１号公報等に記
載されているように、その製造条件を制御することによ
って、ｐ型、ｎ型、ｉ型いずれの伝導型の光導電層にも
形成し得ること、無公害であること、表面硬度が著しく
高いことによる耐摩耗性や耐現像性にすぐれていること
、更には、耐熱性、耐クリーニング性、耐溶剤性にすぐ
れていること等、多くの利点を有するために、アモルフ
ァスシリコンが光導電材料として注目されるに至ってい
る。

しかしながら、光導電層としてアモルファスシリコン膜
を用いるとき、暗抵抗が１０８〜１０９Ω印と低いため
に、感光体として使用した場合に、暗減衰速度が大きく
、受容電位が低いという問題を有している。更に、アモ
ルファスシリコンは、通常のＰＰＣ複写機やカラープリ
ンタに使用するとき、短波長光（λ＝５００〜６５０ｎ
ＩＩ＋）に対して残留電位が大きいために、諧調のすぐ
れた画像を得ることができないという問題がある。

かかる問題を解決するために、従来より、アモルファス
シリコンに酸素、窒素、炭素、ホウ素等の不純物元素を
ドーピングして、暗抵抗を高めたアモルファスシリコン
の単層膜からなる光導電層を備えた電子写真用感光体も
提案されている。しかし、このような高暗抵抗化は同時
に光感度を低下させるので、上記不純物元素の添加量の
制御が容易ではなく、一般的には暗抵抗と光感度のいず
れの特性にもすぐれるアモルファスシリコン単層膜から
なる光導電層を形成することは困難である。

そのために、最近では、アモルファスシリコンにおける
ｐ−ｎ接合やヘテロ接合を利用した伝導型の異なる多層
のアモルファスシリコン膜を含む正帯電用、負帯電用又
は両用の多層型光導電層が種々提案されており、例えば
、特開昭５７−１１３５１号公報には、支持体の上にｐ
゛層、ｎ一層又は１層、及び表面保護層をこの順序に積
層してなる多層型光導電層を有する電子写真用感光体が
記載されている。

ここにおいて、一般に、アモルファスシリコンは、本来
、弱いｎ型、即ちｎ−型の半導体であって、その表面は
化学的に極めて活性である。従って、支持体の上にｐ゛
型及びｎ−型のアモルファスシリコン層を積層してなる
正帯電型の感光体は、大気に曝されたり、或いは帯電の
ために繰り返してコロナ放電に曝されたりすると、最表
面のｎ−型半導体の特性が変化し、例えば、半導体内部
ではｎ−型であっても、表面近傍では化学変化のために
伝導型が逆転して、ｐ型になることが往々にしてあり、
かくして、表面のキャリアが半導体内部に侵入して、受
容電位を著しく低くする。

従って、ｐ＋型とｎ−型のアモルファスシリコン層とを
積層してなる感光体においては、上記公報に記載されて
いるような表面保護層を積層することが必要となる。か
かる表面保護層としては、上記公報に記載されているよ
うに、従来、化学的に安定で且つ硬度の高い絶縁体、例
えば、５ｒＮｘｓＳｉＣつ等や、或いは樹脂等が用いら
れている。しかし、かかる表面保護層は、高抵抗体であ
るために、感光体の残留電位を高めるので、画像の諧調
を劣化させる。このように、従来のアモルファスシリコ
ン光導電層を有する感光体は、残留電位が高く、画像特
性が劣るか、若しくは耐久性に劣るので、実用に耐えな
いものである。

（発明の目的） 本発明は、従来のアモルファスシリコン感光体における
上記した問題を解決するためになされたものであって、
受容電位が高いと共に、残留電位が実質的に存在せず、
更に、耐久性にすぐれる正帯電型多層型アモルファスシ
リコン感光体及びその製造方法を提供することを目的と
する。

（発明の構成） 本発明による電子写真用感光体は、導電性支持体上に光
導電層が形成されてなる電子写真用感光体において、支
持体側からの順序にて、光導電層が （ａｌ　　ｐ型アモルファスシリコン層、（ｂｌ　　ｎ
−型又はｉ型アモルファスシリコン層、及び （ｃ）ｐ−型アモルファスシリコン層 とからなる多層構造を含むことを特徴とする。

以下に図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明による電子写真用感光体の模式図を示
し、導電性支持体１の上にｐ型アモルフアスシリコン層
２、ｎ−型又はｉ型アモルファスシリコン層３、及びｐ
−型アモルファスシリコン層４がこの順序に積層されて
いる。

上記導電性支持体１としては、例えば、ステンレス鋼、
ＡＩ、Ｃｒ５Ｍ０１Ａｕ’ｂ　　Ｉ　ｒＳＮｂ。

Ｔａ、Ｖ、Ｐ　ｔ、ｐｄ等の金属又はこれらの合金を挙
げることができる。また、誘電体であっても、表面に導
電処理がなされているときは、導電性支持体として用い
ることができる。このような誘電体としては、例えば、
ポリカーボネート、ポリイミド等の合成樹脂のフィルム
又はシート、ガラス、セラミックス等を挙げることがで
きる。

支持体の形状は、感光体の具体的な用途によって適宜に
選ばれ、特に、制限されるものではなく、例えば、円筒
状、ベルト状、板状等、任意であってよいが、連続高速
複写の場合は、無端ベルト状又は円筒状であることが望
ましい。

アモルファスシリコン層は、例えば、グロー放電法又は
スパッタリング法によってＺ所要表面、例えば、支持体
や他のアモルファスシリコン層上に膜状に形成すること
ができる。例えば、グロー放電法によるときは、シラン
、ジシラン等の水素化ケイ素化合物ガスをそのまま、又
はアルゴンや水素にて希釈し、これらガスをグロー放電
にて分解させて、所要表面上に堆積させる。また、スパ
ッタリング法による場合は、例えば、ケイ素をターゲッ
トとしてアルゴン等の不活性ガスと水素との混合ガス中
でスパッタリングを行なうことによって、所要表面にア
モルファスシリコン膜を堆積させる。

アモルファスシリコン膜は、これに水素やその他の不純
物元素をドーピングすることによって、ｎ型、ｐ型又は
ｉ型のいずれの伝導型にも形成することができる。また
、不純物元素のドーピング量を制御することによって、
より強いｎ型（ｎ゛型）又はより強いｐ型（ｐ”型）や
、より弱いｎ型（ｎ−型）又はより弱いｐ型（ｐ−型）
のアモルファスシリコン膜を得ることもできる。ここに
、ｎ型は、ドナーのみを含み、又はドナーとアクセプタ
ーとの両方を含むが、ドナー濃度（Ｎｄ）の高いものを
いい、ｐ型は、アクセプターのみを含み、又はアクセプ
ターとドナーの両方を含むが、アクセプター濃度（Ｎａ
）が高いものをいい、ｉ型は、上記したＮｄとＮａとが
ほぼ等しいもの、又は共にほぼ０であるものをいう。

アモルファスシリコン膜に種々の不純物元素をドーピン
グする方法は既に知られている。例えば、水素化アモル
ファスシリコン膜に水−素以外の不純物元素をドーピン
グするには、前記したようなアモルファスシリコン形成
用ガスをグロー放電法によって分解させて、水素化アモ
ルファスシリコン層を形成する減圧雰囲気内に、当該不
純物元素の単体又は化合物のガスを共存させ、同様に分
解させればよい。かかる不純物元素の化合物ガスとして
は、ＢＪいＰＨ，ＪＯ□、ＣＯ２、Ｎ２０、ＮＨ，、Ｃ
Ｈ，、Ｃ，＋Ｈ。

等を挙げることができる。また、水素化アモルファスシ
リコン膜にスパッタリング法によって水素以外の不純物
元素をドーピングするには、所要の不純物元素に応じて
、例えば、ＢｚＨ６、ＰＨ３、Ｃ１，等を混合した雰囲
気中でＳｉやＳｉ合金をターゲットとしてスパッタリン
グすればよい。

本発明による電子写真用感光体においては、支持体の上
にｐ型アモルファスシリコン層、ｎ−型又はｉ型アモル
ファスシリコン層、及びｐ−型アモルファスシリコン層
がこの順序にて積層されている。

ｐ型の水素化アモルファスシリコン層としては、周期律
表第１［［Ａ族元素、例えば、Ｂ、ＡＩ、Ｇａ、Ｉｎ５
Ｔβ等がドーピングされた水素化アモルファスシリコン
層が用いられる。このｐ型の水素化アモルファスシリコ
ン層は、ｐ−ｉ接合による電荷注入阻止のための障壁を
高くするために、換言すれば、ｐ型とするために、上記
不純物元素を０゜０２％以上含有することが好ましい。

また、膜厚は、トンネル電流の防止のために、０．１μ
ｍ以上であることが好ましい。

ｎ−型又はｉ型の水素化アモルファスシリコン層として
は、不純物元素を何もドーピングしない水素化アモルフ
ァスシリコンや、周期律表第１１ＩＡ族元素を微量添加
することによって、本来のｉ型にした水素化アモルファ
スシリコン層が用いられる。特に、水素化アモルファス
シリコン層に不純物元素、例えば、Ｂを５０ｐｐｍ以下
の範囲でドーピングして、ｉ型としたアモルファスシリ
コン層が安定した特性を有するので好ましい。また、ｎ
′″型又はｉ型の水素化アモルファスシリコン層の膜厚
は、受容電位を確保するために少なくとも１５μｍとす
ることが好ましく、他方、３０μｍを越える膜厚を有す
る成膜は長時間を要するので、１５〜３０μｍの範囲と
することが好ましい。

また、ｐ−型のアモルファスシリコン層としては、後述
するように、酸化及び／又は変性によってｎ型化させる
ために、その膜厚及び膜組成が厳密に制御される。即ち
、本発明においては、このｐ−型アモルファスシリコン
層は、不純物元素を５０〜２００ｐｐｍの範囲で含有す
る。不純物元素量が５０ｐｐｍよりも少ないときは、酸
化及び／又は変性によるｎ型化の程度が低いので、有効
な表面障壁を形成することが困難である。一方、不純物
元素量が２００ｐｐｍを越えるときは、酸化及び／又は
変性によってｎ型化することができない。

更に、ｐ−型のアモルファスシリコン層の膜厚は、１０
〜１００人の範囲にあることが必要である。膜厚が１０
人よりも薄いときは、ｎ型化しても、トンネル電流を生
じるので、受容電位が不足する結果となる。他方、１０
０人よりも厚くするときは、酸化変性後にもｐ−型層が
残存し、ｎ型化層が低抵抗層をなすので、像流れ等、画
像形成に不都合が生じる。

本発明による上記のような感光体では、成膜当初は、そ
の受容電位が比較的低いが、大気に曝したり、或いは繰
り返してコロナ放電処理することによって、経時的に受
容電位が増加し、最終的には高い受容電位にて安定化す
る。即ち、本発明による感光体では、光導電層の最表面
のｐ”型アモルファスシリコン層を大気にて自然酸化し
、又はコロナ放電処理によって変性して、表面保護層を
形成することができ、かかる感光体は、従来のＳｉＮい
ＳｉＣｇ等や、樹脂等の高抵抗体を表面保護層とする感
光体に比較して、かかる高抵抗体や絶縁体を含まないた
めに、残留電位が低く、更に、表面の半導体特性が安定
化されているので、安定で高い受容電位と光感度特性を
有し、且つ、耐久性にすぐれる。

第２図に本発明による電子写真用感光体の製造に好適に
用い得る装置の一例を示す。

原料ガス導入管１１と排気装置（図示せず）に接続する
排出管１２とを有する密閉された反応容器１３内にシリ
ンダ状感光体基体１４が加熱器１５の周囲に適宜の回転
駆動装置１６によって回転可能に保持されていると共に
、高周波電源１７及びマツチングボックス１８に接続さ
れた高周波電極１９が上記感光体基体を挟んで配設され
ている。

かかる装置にて感光体基体上にアモルファスシリコン膜
を形成するには、反応容器内を排気、真空とした後、加
熱器にて感光体基体を所定の温度に加熱保持し、次いで
、上記原料ガス導入管からヘリウムで希釈したシランガ
スを反応容器内に導入しつつ、反応容器内を所定の真空
度の雰囲気に調整し、高周波電源を所定の電力に設定し
て、上記電極に高周波を印加することにより、反応容器
内にグロー放電を生起させ、原料ガスをプラズマ分解す
れば、アモルファスシリコン膜を感光体基体上に形成す
ることができる。

不純物元素をドーピングするには、例えば、上記シラン
ガスと共にヘリウムで希釈したジボランガスをそれぞれ
所定の流量にて原料ガス導入管から反応容器内に導入し
、同様にして、反応容器内にグロー放電を生起させる。

このようにして、例えば、Ｂがドーピングされたアモル
ファスシリコン膜を感光体基体上又はアモルファスシリ
コン膜上に形成することができる。

（発明の効果） 本発明の電子写真用感光体においては、以上のように、
支持体の上にｐ型アモルファスシリコン層、ｎ−型又は
゛ｉ型アモルファスシリコン層、及びｐ−型アモルファ
スシリコン層がこの順序にて積層されてなり、最表面の
ｐ−型アモルファスシリコン層を酸化変性処理して、表
面保護層を形成するので、高い受容電位を得ることがで
きると共に、積層構造中に高抵抗層や絶縁層を含まない
ので、残留電位が低く、従って、本発明の感光体によれ
ば、品質の高い画像を長期にわたって得ることができる
。

（実施例） 以下に本発明による電子写真用感光体を実施例によって
具体的に説明する。

実施例 （電子写真用感光体の製作） 先に説明した装置を用い、感光体基体として表面を清浄
にしたアルミニウムドラムを用いて、本発明による電子
写真用感光体を製作した。

それぞれのアモルファスシリコン層を形成するに際して
は、反応容器内を１０−ｂＴｏｒｒに減圧した後、容器
内に前述したように感光体基体を回転させながら約２０
０℃に加熱保持し、次いで、反応容器内に表に示す流量
にて原料ガスを導入してｌ。

Ｑ　Ｔｏｒｒに調整し、電極間に１３．５６ＭＨｚの高
周波を印加し、グロー放電を生起させて、ｐ型、ｎ−及
びｐ−型アモルファスシリコン層をこの順序にて成膜し
た。各アモルファスシリコン層を成膜した際の高周波電
力、成膜時間及び得られた層の膜厚を併せて表に示す。

（電子写真感光体の特性評価） 一般に、感光体を帯電露光させた場合の時間と表面電位
との関係を第３図に示し、受容電位Ｖ−１残留電位Ｖ　
ｒ＊ｓ及び半減衰時間ｔ＋／ｚはそれぞれ図示のように
定義される。

上で製作した感光体に７ＫＶの電源電圧を印加して正コ
ロナ帯電させ、続いて強度０．５μＷ／ｃｄ、波長５５
０ｎｍの単色光を照射したところ、第４図に実線にて示
すように、受容電位６００Ｖ、半減衰時間０．８秒、残
留電位４５Ｖであった。比較のために、前記した積層構
造を有する従来のＳｉＣを表面保護層とする感光体を製
作し、同様にして、その特性を評価した結果、第４図に
破線にて示すように、残留電位が高い。

次に、上記本発明による感光体を市販複写機に取付けて
、画像形成試験を行なったところ、鮮明でかぶりのない
良好な画像を得ることができた。

さらに、繰り返して複写しても、画像の劣化は認められ
なかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による電子写真用感光体の一例として
の正帯電型感光体を示す模式図、第２図は、感光体を製
造するための装置の一例を示す断面図、第３図は、感光
体を帯電露光させたときの時間と表面電位との関係を一
般的に示すグラフ、第４図は、本発明及び比較例による
感光体における照射光波長と残留電位との関係を示すグ
ラフである。 ｌ・・・ｉｔ性支持体、２・・・ｐ型のアモルファスシ
リコン層、３・・・ｎ−型又はｉ型のアモルファスシリ
コン層、４・・・ｐ−型のアモルファスシリコン層、１
１・・・原料ガス導入管、１２・・・原料ガス排出管、
１３・・・反応容器、１４・・・シリンダ状感光体基体
、１５・・・加熱器、１７・・・高周波電源、１９・・
・高周波電極。 照射光波長（ｎｍ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性支持体上に光導電層が形成されてなる電子
   写真用感光体において、支持体側からの順序にて、光導
   電層が （ａ）ｐ型アモルファスシリコン層、 （ｂ）ｎ＾−型又はｉ型アモルファスシリコン層、及び （ｃ）ｐ＾−型アモルファスシリコン層 とからなる多層構造を含むことを特徴とする電子写真用
   感光体。
2. （２）ｐ＾−型アモルファスシリコン層が１０〜１００
   Åの膜厚を有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の電子写真用感光体。
3. （３）ｐ＾−型アモルファスシリコン層が５０〜２５０
   ｐｐｍのＢをドーピングされて形成されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の電子写
   真用感光体。