JPS6125155A - 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】 汲置上０刑里盆」 本発明は電子写真感光体、就中、アモルファスシリコン
感光体に関する。

従来技術 ここ数年、グロー放電分解法やスパッタリング法によっ
て生成されるアモルファスシリコン（ａｍｏｒｐｌ＋ｏ
ｕｓ　５ｉｌｌｉｃｏｎ：以下ａ−３ｉ　と略す）の感
光体への応用が注目されてきてい墨。また同様に長波長
領域の感度を向上して半導体レーザによる作像を可能と
するアモル７７スシリコンーゲルマニウム（以下、ａ−
８ｉ：Ｇｅと記す）の応用も注目されている。これはａ
−８ｉ　、　　ａ−８ｉ：Ｇｅが従来のセレンやＣｄＳ
感光体と比して耐環境汚染性、耐熱性、摩耗性、光感度
特性等において一段と優れているためである。

しかしながら、ａ　　Ｓｉ　＋　　ａ−３ｉ：Ｇｅは暗
抵抗が低くその＊までは電荷保持層を兼ねた光導電層と
して使用できないという欠点がある。このため、酸素や
窒素を含有させてその暗抵抗を向上させることが提案さ
れているが、逆に光感度が低下するという欠点があり、
その含有量も制限がある。

このことにより、例えば、特開昭５’７−１１５５５１
号公報に示されるようにａ　　Ｓｉ光導電層上に多量の
炭素を含むａ　　Ｓｉ絶縁層を形成して電荷保持の向上
を図ることが提案されている。しかしながら、この技術
は炭素含量が高く、光導電層との界面で剥離を生じ易く
、またコピーの繰返しに伴ない界面に電荷が蓄積し、残
留電位が上昇したりあるいは蓄積電荷の横流れによる画
像のぼけが発生し易い。また高炭素含量にもとづく、感
度の低下に対し考慮されていない。さらに炭素含量７０
　ａｔｏｍｉｃ％（以下、８Ｌ％と記す）以上のものに
ついては表面硬度の低下に伴なう障害（例えば複写に伴
ない画像に白筋を生ずる）を避けることができない。

オーバーコート層に炭素を含むアモルファスシリコンを
用いた感光体については、特開昭５８−１０８５４３号
にも記載されている。この技術は、炭素濃度勾配につい
て示唆するものではなく、しかも炭素含量が３０ａｔ％
までと低く、オーバーコート層としての耐湿性は不充分
なものしか得られず、また１０〜２Ｓａｔ％程度を含有
させたものでは複写枚数が増えるに従い、高湿中で画像
流れを生じ易い。

アモルファスシリコン（光導電層）中の炭素濃度に勾配
をつける技術は特開昭５７−１１９３５６号に提案され
ている。この技術はオーバーコート層ではなく、光導電
層の一部に炭素原子を含有する層領域を設けることを特
徴とするものであるが、その炭素含量は０．（１３〜９
（ｌａ１％と着るしく広範囲であり、特定の炭素含量の
アモルファスシリコンをオーバーコートに用いることに
ついては全く提案されていない。また炭素を用いること
に伴ない問題となる光疲労や感度低下を解決するための
技術を提案していない。

発明の目的 本発明は、アモルファスシリコン系電子写真感光体の欠
点を改良し、帯電能に優れ、残留電位が小さく、また光
疲労がなく、光感度特性、電荷保持特性、表面硬度、耐
湿性等、電子写真特性全般にわたって優れた性質を有す
る電子写真感光体を得ることを目的とする。

発明の構成 本発明は、７モル７アスシリコンを含む光導電層上に炭
素を含むアモルファスシリコンの透光性オーバーコート
層を設けた電子写真感光体において、オーバーコート層
が光導電層近接部で低く、表面に向けて高い炭素濃度勾
配を有し、最外表面において、３５〜６５ａｔ％の範囲
にあり、少なくとも光導電層近接部分において１０ａＬ
％以下の酸素を含有し、かつ使用帯電極性とは逆極性電
荷が多数キャリアとなるようｍＡ族元素に極性調整され
ていることを特徴とする電子写真感光体に関する。

本発明の基本構成を第１図および第２図で説明する。

第１図は本発明電子写真感光体の部分断面模式図中、（
１）は基体、（２）は光導電層および（３）はオーバー
コート層を示す。

基体は通常の電子写真感光体に一般に用いられる導電性
材料、例えばＡ！ドラム等であり、本発明はこの点に特
徴はない。

光導電層（２）は、アモルファスシリコン系感光層であ
り、アモルファスシリコン−水素（以下、ａ−３ｉ：Ｈ
と云う）を基本とし、これに部分的に酸素、窒素、ハロ
ゲン（ｖｉに７ン素）等を加えたものであってもよい。

またａ−３ｉ：Ｇｃの層であってもよく、さらに硼素や
燐等を加えて、Ｐ、Ｎ制御を行なってもよい。

ａ　　Ｓｉを含む光導電層はグロー放電分解法等、常法
によって形成させればよい。層厚は１０〜１０′０μｍ
、好ましくは１０〜６０μｍである。

基体（１）と光導電層（２）の開にはアンダーフート層
を設けてもよい。

本発明においては光導電層上にさらにオーバーコート層
を設ける。オーバーコート層はアモルファスシリコン−
炭素（以下、ａ　　５ｉ−Ｃ−Ｈと云う）で形成される
。ａ−８ｉ−ＣＨの炭素含量は表面層に至る程高く、最
表面層では、３５〜ｂ七％（ｉｃ原子数／（Ｃ原子数＋
Ｓｉ原子数））×１００）の範囲に設定するのが好まし
い。最表面層の炭素濃度が３５ａｔ％より小さいと感度
が不十分で光疲労が発生すると共に、期待する耐湿安定
性が得られない。また、６５ａｔ％以上では、表面硬度
が低下し、白筋状の画像欠陥を生ずる。炭素含量３５〜
６５ａｔ％の層は０．０１〜１．５μｍ、より好ましく
は０．０３〜０．５μ舟である。層厚がこれより薄いと
耐湿性、耐刷性の面から保護層としての機能が不十分と
なり、厚すぎると感度が低下し残留電位が高くなる欠点
を生ずる。

炭素含量は光導電層に近づくに従って漸減させ、オーバ
ーコート層と光導電層との間で実質上、炭素濃度に関す
るギャップを生じないようにする。

このことによって、オーバーコート層と光導電層間の密
着性を向上させ、剥離を防止すると共に、両者の界面部
における電荷の蓄積による残留電位の上昇や、蓄積され
た電荷の横流れによる画像のボケを防止する。炭素濃度
勾配部の層厚は、密着性の点からはできるだけなだらか
な濃度勾配をもたせるため厚くする方が好ましいが、光
導電特性を考慮すると約２００〜９０００人とするのが
好ましい。濃度勾配部の厚みが小さすぎると、実質上濃
度勾配部がないのと同様の欠陥を生じ、逆に９０００Å
以上としても、上記の効果をそれ以上に達成することが
できないばかりでなく、ａ−３１・Ｃ−Ｈ層が厚くなり
すぎて、感度低下等別の問題を生じ易くなる。

ａ’　　Ｓｉ　　−Ｃ’　　Ｈ層において炭素濃度が低
い部分（即ち炭素濃度勾配部）では光吸収が大きく、光
導電層への光の透過を阻害し、感度低下をきたし、同時
に光疲労を生じ易くなる。

上記問題を解決するため、本発明では炭素濃度勾配部に
酸素をドープさせる。酸素のＦ−プによ’）ａｓｉ・Ｃ
−Ｈの炭素濃度が低い部分における光の透過性が向」二
し、光疲労が少なくなると共に光導電層との密着性をよ
り向上させることができる。酸素のドープは、炭素濃度
３５〜６５ｇｔ％の領域では意図的に行なう必要はない
が、少量（例えば数％まで）ドープすると表面硬度を上
り向上させることが可能である。

本発明では酸素ドープは主として、炭素濃度勾配部に対
して行なう。酸素のドープ量は０．０５−１０ａＬ％（
（０原子数／（Ｓｉ原子数十Ｃ原子数十〇原子数）ＩＸ
ｌｏｏ）、より好ましくは０゜１〜５　ａｔ％である。

酸素ドープは一定でよいが、必要ならば炭素含量が減少
するに従って増加してもよい。酸素含量が５　ａｔ％、
特に１０ａｔ％以上になると残留電位発生の原因となる
。

本発明では更にオーバーコート層、特に炭素濃度勾配部
を使用帯電極性とは逆極性電荷が多数キャリアとなるよ
う、ＩＩＩＡ族元素により極性を調整する。これによっ
て酸素ドープによって生じ易い残留電位の上昇を抑える
ことが可能となる。また帯電能をより一層向上させ、か
つ光疲労をより完全に抑えることができる。

本発明におけるオーバーコート層の極性調整は（−）帯
電時においては、オーバーコート層中では、（＋）極性
の電荷が多数キャリアになるよう（Ｐ型）、又（＋）帯
電時においては（−）極性の電荷が多数キャリアとなる
よう（Ｎ型）価電子制御することにより行なう。

」二記の極性調整により、オーバーコート層に帯電した
電荷は暗中ではオーバーコート層に保持され光導電層へ
の注入が抑制される一方、露光に際しては光導電層で発
生した光キャリアの表面への注出が容易となる。その結
果、感光体の帯電能は向上し、暗減衰は小さくなる。ま
た、光疲労を抑制することができる。

価電子制御においてＰ型持性はｌ１ＩＡ族、主として硼
素を２００〜１００００ｐｐｍ　ドープすることによっ
て行なえばよい。また、Ｎ型は同様に硼素を５〜２０円
）Ｗドープすることにより行なえば゛よい。強いＰ型、
強いＮ型は光疲労の発生原因となり、却って帯電能の低
下を引き起こすため望ましくない。

第２図は上記の態様を模式的に示したものである。経軸
はオーバーコート層（３）の最表面から光導電層との界
面に至る厚さを示し、線軸は炭素濃度と酸素濃度を示す
。領域（ＯＰＱＲ８Ｏ）はオーバーコート層の深さに対
応する本発明炭素濃度の凡の範囲を模式的に示している
。この領域において炭素濃度は線（４）および（５）に
示すごとく変化してもよい。線（４）は、オーバーコー
ト層表面から深さ０．５μ論まで炭素濃度５９ａｔ％を
含むａ−３ｉ−Ｃ−Ｈで構成され、以後炭素濃度は漸減
し、光導電層との界面では実質上Ｏとなっていることを
示す。線（５）は、最表面層から界面に向かって、炭素
濃度が直線的に減少していることを示している。

領域（ＯＶＴＵＯ）は酸素のドープ量を示している。線
（６）は、線（４）で示す炭素含量減少領域に酸素を一
定量（０，３ａｔ％）ドープしたことを示す図である。

酸素のドープ量は線（７）で示すごとく、界面に近い程
多くしてもよい。

本発明においては、オーバーコート層全体にわたって第
１１［Ａ族の元素を用いて極性調整してもよいが、炭素
濃度勾配部または、酸素ドープ領域において行なうのが
特に好ましい。酸素ドープによる残留電位の問題はこれ
によって解消される上、炭素濃度の低い部分での帯電能
は極性調整することにより補われる。

灸肌＠処乳 本発明は、ａＳｉＨ電子写真感光体の暗抵抗が低いと云
う欠点を、オーバーコート層に特定量の炭素を有するａ
　　Ｓｉ・Ｃ−Ｈを用いて電荷保持の向」二を図り；ａ
ｓｉ−ｃ−Ｈと光導電層間の密着性と電荷の蓄積の問題
をオーバーコート層の炭素含量に勾配をもたせることに
より解決し；さらに、ａｓｉ−ｃＨの低炭素含量部分に
よって生じ易い光疲労や不透明化を、低炭素含量部分に
酸素をドープすることによって解消している。

また酸素ドープによって生じ易い残留電位は極性調整に
より解消している。従って、得られた電子写真感光体は
感度、解像力、階調再現性、鮮明性、耐摩耗、耐湿性、
耐久性に優れ、かつａ−３ｉ　　・Ｃ−Ｈでオーバーコ
ートした電子写真感光体による複写において生じ易い白
筋、白斑等の発生が抑制される。さらに光疲労がない。

寒凰匠１ 第３図に示すグロー放電分解装置において、まず、回転
ポンプ（２３）を、それに続いて拡散ポンプ（２４）を
作動させ、反応室（２５）の内部を１０−　’　Ｔｏｒ
ｒ程度の高真空にした後、第１〜第３及び第５調整弁（
１３）、　（１４）、　（１５）、　（１７）を開放し
、第１タンク（８）よりｔＬｗス、第２タンク（９）よ
り１００％ＳｉＨ，ガス、第３タンク（１０）よりＨ２
で２００　ｐｐｍに希釈されたＢ。

Ｈ６がス、更に第５タンク（１２）よ’）０２ｗスを出
力圧デーノＩＫｇ／ｃｍ２の下でマス７０−コントａ−
ラ（１８）、（１９）、（２０）、（２２）内へ流入さ
せた。そして、各マス７０−コントローラの目盛を調整
して、Ｈ２の流量を４８６．Ｓ　５ｃａｎ、ＳｉＨ，を
９０ｓｅｃｍ、Ｂ、Ｈ，を２２．５　ｓｅｃｍ、０２を
１、Ｏｓｅｅｍとなるように設定して反応室（２５）内
へ流入した。夫々の流量が安定した後に、反応室（２５
）の内圧が１．ＯＴｏｒｒとなるように調整した。一方
、導電性基板（２７）としては直径８０．ｌｌｌｌ１１
のアルミニウムドラムを用いて２４０°Ｃに予じめ加熱
しておき、各ガス流量が安定し、内圧が安定した状態で
高周波電源（２６）を投入し電極板（２８）に２５０ｕ
＋ａｔｔｓの電力（周波数１３゜５６ＭＨｚ）を印加し
てグロー放電を発生させた。

このグロー放電を約６時間持続して行い、導電性基板（
２７）上に水素、硼素並びに微量の酸素を含む厚さ約２
０μ前のａ−３ｉ光導電層（２９）（第４図）を形成し
た。

ａ−８ｉ光導電層が形成されると、高周波電源（２６）
からの電力印加を停止せず、連続的に移行層の成膜をす
る。すなわち、マス７０−コントローラ（２２）により
０２ガスを素早＜３ｓｅｃ粕となるように、またマス７
０−コントローラ（２０）によりＢ２Ｈ，ガスも同時に
Ｂ　２Ｈ＝／　Ｓ　ｉＨ，＝　１００ｐｐｍとなるよう
に設定し反応室（２５）内へ流入させ、約２分間この状
態を保った。

また、この２分間の間にマス７０−コントローラ（２１
）により、Ｃ２Ｈ，ｗスをＯから４５ｓｃｃｍとなるよ
うに徐々に変えていった。こうして約０゜１、ｊｌｍの
ａ−Ｓｉ−Ｃ移行層（３０’＞（第４図）を形成した。

さらに高周波を印加したまま、約３分間をかけて、マス
７０−コントローラに、）：ＱＳｉＨ，ガスを９０ｓｅ
ｃｍから３０ｓｅｃｍまで、０２〃スを３　ｓｅｃｍか
ら０８ＣＣＩ１１まで一様に減少させていった。この間
Ｃ，Ｈ４ガスは４５ｓｅｃｔｎ流れたままである。こう
して約０．１μｌのａ−３ｉ−ｃ移行層（３０″）Ｃ第
４図）を形成した。

さらに、高周波電力を印加したま＊Ｂ２４（６，ｆスを
止め、この状態を６分間保つことにより、約０゜１μｍ
のオーバーコート最表面層（３１）を形成し、その直後
高周波電力印加を停止した。

こうして成膜されたオーバーコート最表面層（３１）に
は約４０ａｔ％の炭素が含まれ、移行層（３０）には最
大的３ａｔ％の酸素が含まれている。さらにオーバーコ
ート層の移行層（３０）は、硼素によりＮ型極性に調整
されている。

こうして得られた感光体を粉像転写型複写８！（ＥＰ−
６５０２：ミノルタカメラ（株）製）にセットし、（＋
）帯電にてコピーしたところ解像力に優れ、階調再現性
の良い鮮明な高濃度の画像が得られた。

また、４０００００枚の連続複写を行っても白筋・白斑
点等の画像特性の低下は認められず最後まで良好なコピ
ーが得られた。更に、３０°Ｃ２８５％という高温・高
湿の条件での複写でもその電子写真特性、画像特性は常
温常湿条件下と何ら変ることはなかった。

寒施例２〜６および比較例１−と 実施例１の手順に準じて感光体を作成した。但し移行層
（３０’）では、エチレン流量をＯからＺＳＣＣＩｌｌ
に単調増加させ、移行層（３０″）及び表面層（３１）
ではエチレンをＺＳＣＣＴＩｌそのまま流して成膜した
。

Ｚを変え、それぞれについてオーバーコート層中のカー
ボン量をオージェ分析により定量した結果を表−１に示
す。

表−１ □ 」 ■ 得られた感光体を実施例１と同一の複写機により４０．
０００　枚の連続複写を行なった。その結果、比較例３
の感光体は、コピー画像に白筋が発生し、さらに３０℃
、８５％環境下にて実写を行なったところ、比較例１お
上り２の感光体は画像流れが発生した。従って、オーバ
ーコート層のカーボン量が少ない場合、耐湿性が不充分
であり、多すぎると表面硬度が低下し、実写中に白筋が
発生する不具合点が発生することがわかった。このため
カーボンの適正量としては、３５〜６５ａｔ％である。

実施例７〜１１および比較例４お上り５実施例１の手順
に準じて感光体を作成した。但し、移行層（３０’　）
では、酸素流量を１がらＹＳｅｅｌｌｌに素早（増加さ
せ、移行層（３１）’Ｉでは、ＹからＯｓｃｃ＋ｅに単
調減少させ、表面層（３１）では酸素がＯｓｃｃ＋ａと
なるように成膜した。

Ｙを変え、それぞれについて移行層中の最大酸素量をオ
ージェ分析により定量した結果を表−２に示す。

表−２ 得られた感光体を感光体試験機にセットし、コロナ・チ
ャージングとイレーシングの繰返しテストを行なった。

その結果、移行層中に酸素が添加されていない比較例４
の感光体では表面電位の低下が観測された。そして酸素
の添加量を増加することによって表面電位の低下率がお
さえられる傾向にあることがわかった。この表面電位の
低下率を光疲労（Ｌ　１ｇｌ１ｔ　Ｆ　ａｔｉｇｕｅ）
と名付け、特に１回転目の表面電位（Ｖｏ、　）と１０
回転目の表面電位（Ｖｏ、ｏ）の差から下記式に基き、
光疲労度を求めた。

光疲労度＝Ｉ　（ＶｏＩＶｏ＋ｏ）／　ｖＯ，ｌｘ　１
００この光疲労度と移行層中の酸素量との関係を示した
ものが第５図である。

また、移行層中の酸素量を増加することにより、分光感
度、特に短波長感度が向上することをか第６図から理解
される。

しかし、酸素を多量に含む比較例５の感光体は常温常湿
の環境下でも画像が流れ、通常の電子写真プロセスでは
鮮明な画像が得られない。さらに実施例１１の感光体は
上記欠点はないが、これを実施例１に記載された複写機
にセットして連続複写を行なったところ、数千枚位から
画像カブリが認められ、繰返し複写により顕著となった
。

以上のことから移行層中の酸素量の特に好ましい範囲は
く）、ｊ〜５ａｔ％である。

塩軟忽ｑ、、、、−１−１ｉ 実施例１と同一条件でａ−８ｉ光導電層（２９）を成膜
した後、高周波電力印加を停止するとともに、マスフロ
ーコントローラの流量をすべて０設定にし、反応室（２
５）内を十分脱気した。その後、第１タンク（８）より
Ｈ２ガスを４８６．　５　ｓｅｃｍ、第２タンク（９）
より１００％Ｓ　ｉ　Ｈ−ガスを３０ｓｅｃｍ、第３タ
ンク（１０）よりＨ２ガスで２！　（’）　０１）ｐ＋
ｎに希釈した１３２Ｈ６ｆｆスな１．５　ｓｅｃｍ　、
第４タンク（１１）よりＣ，Ｈ４，ガスを４５’ｓｃｃ
ｍ　となるようマス７０−コントローラの目盛りを調整
し、夫々の流量が安定した後に再び２５　Ｑｕａｒｔｓ
の高周波電力を投入し、６分開成膜を行なった後、高周
波電力印加を停止した。これは実施例１において（３０
）の移行層を設けなかったものに相当する。

同様にＣ２Ｈ、ガス流量のみを変えて、数種類の感光体
を作製した結果を表−３に示す。

表−３ 実施例１と同一の複写機によ１）４０．０００枚の連続
複写を行なった結果、比較例８．９．１０および１１か
ら得られた感光体は、すべて画像に白筋が発生した。こ
れは、オーバーコート層と光導電層との接着性が悪く、
複写機内のクリーニング過程でオーバーコート層が剥離
してくることによる。４０．０００　枚複写後に３０℃
、８５％という高温高湿下で実写を行なったところ、比
較例６および７から得られた感光体は画像流れが発生し
た。このため、オーバーコート層の剥離防止と高耐湿性
を両方満足するためには、移行層（２９）が必要である
ことがわかった。

実施例１２〜１３および比較例１２〜１３゛　実施例１
に準じて感光体を作成した。但し、移行層（３０）、成
膜時のＢ、Ｈ６／５ｉＨ１を表−４に示すごとく変化さ
せた。得られた感光体を負帯電させたときの帯電能およ
び残留電位を同しく表−４に示す。

表−４ 帯電能二〇：Ｖｏ≧６００　（Ｖ） ○：３００ｍ≦＼Ｉｏ＜　６１）　Ｏ（Ｖ）Ｘ　：　Ｖ
、＜３００（Ｖ） 残留電位二　〇：　小 ×：大 腹１件よび比較例１４ 実施例１に準し、感光体を調製した。但し、移行層（３
０）成膜時のＢ２Ｈ，／５ｉＨ１を第５表に示すごとく
変化させた。得られた熱光体を正帯電させたときの帯電
能および残留電位を同じく表−５に示す。

◎、○および×は前記と同意義。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明電子写真感光体の模式的部分断面図、第
２図はオーバーコート層中の炭素濃度と酸素濃度を示す
模式図、第３図は本発明感光体を製造するために用いる
装置の概略図、第４図は実施例を説明するための感光体
の部分断面図、第５図はオーバーコート層中の酸素濃度
と光疲労度を示すグラフおよび第６図は本発明感光体の
対波長感度を示すグラフ。 （１）基　体、　　（２）光導電層、 （３）オーバーコート層。 第１５Ｑ 第２図 ｕｇυ支（ａｔ％）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アモルファスシリコンを含む光導電層上に炭素を含
   むアモルファスシリコンの透光性オーバーコート層を設
   けた電子写真感光体において、オーバーコート層が光導
   電層近接部で低く、表面に向けて高い炭素濃度勾配を有
   し、最外表面において、３５〜６５ａｔ％の範囲にあり
   、少なくとも光導電層近接部分において１０ａｔ％以下
   の酸素を含有し、かつ使用帯電極性とは逆極性電荷が多
   数キャリアとなるよう、IIIＡ族元素に極性調整されて
   いることを特徴とする電子写真感光体。 ２、オーバーコート層の全厚が０．０５〜１．５μｍで
   あり、炭素濃度勾配部の厚さが０．０２〜１μｍである
   第１項記載の電子写真感光体。 ３、オーバーコート層の酸素濃度が０．１〜５ａｔ％で
   ある第１項記載の電子写真感光体。 ４、酸素濃度が光導電層に近づくにつれて増加する第３
   項記載の電子写真感光体。