JPS61294455A - 感光体 - Google Patents
感光体Info
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- JPS61294455A JPS61294455A JP13650485A JP13650485A JPS61294455A JP S61294455 A JPS61294455 A JP S61294455A JP 13650485 A JP13650485 A JP 13650485A JP 13650485 A JP13650485 A JP 13650485A JP S61294455 A JPS61294455 A JP S61294455A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
イ、産業上の利用分野
本発明は感光体、例えば電子写真感光体に関するもので
ある。 口、従来技術 従来、電子写真感光体として、Se又はSeにA S
% T e 、 S b等をドープした感光体、Zr3
0やCdSを樹脂バインダーに分散させた感光体等が知
られている。しかしながらこれらの感光体は、環境汚染
性、熱的安定性、機械的強度の点で問題がある。 一方、アモルファスシリコン(a−3i)を母体として
用いた電子写真感光体が近年になって提案されている。 a−3iは、3 i−3iの結合手が切れたいわゆるダ
ングリングボンドを有しており、この欠陥に起因してエ
ネルギーギャップ内に多くの局在準位が存在する。この
ために、熱励起担体のホッピング伝導が生じて暗抵抗か
小さく、また光励起担体が局在準位にトラップされて光
伝導性が悪くなっている。そこで、上記欠陥を水素原子
(H)で補償してSiにHを結合させることによって、
ダングリングボンドを埋めることが行われる。 このようなアモルファス水素化シリコン(以下、a−3
i:Hと称する。)の暗所での抵抗率は、108〜10
9Ω−(至)であって、アモルファスSeと比較すれば
約1万分の1も低い・従って・a−3i:Hの単層から
なる感光体は表面電位の暗減衰速度が太き(、初期帯電
電位が低いという問題点を有している。 しかし、他方では、可視及び赤外領域の光を照射すると
抵抗率が大きく減少するため、感光体の感光層として極
めて優れた特性を有している。 第8図には、上記のa−3i:Hを母材としたa−5i
系感光体9を組込んだ電子写真複写機が示されている。 この複写機によれば、キャビネット1の上部には、原稿
2を載せるガラス製原稿載置台3と、原fltI2を覆
うプラテンカバー4とが配されている。原稿台3の下方
では、光源5及び第1反射用ミラー6を具備した第1ミ
ラーユニツト7からなる光学走査台が図面左右方向へ直
線移動可能に設けられており、原稿走査点と感光体との
光路長を一定にするための第2ミラーユニツト20が第
1ミラーユニツトの速度に応じて移動し、原稿台3側か
らの反射光がレンズ21、反射用ミラー8を介して像担
持体としての感光体ドラム°9上へスリット状に入射す
るようになっている。ドラム9の周囲には、コロナ帯電
器10、現像器11、転写部12、分離部13、クリー
ニング部14が夫々配置されており、給紙箱15から各
給紙ローラー16.17を経て送られる複写紙18はド
ラム9のトナー像の転写後に更に定着部19で定着され
、トレイ35へ排紙される。定着部19では、ヒーター
22を内臓した加熱ローラー23を圧着ローラー24と
の間に現像済みの複写紙を通して定着操作を行う。 しかしながら、a−3t:Hを表面とする感光体は、長
期に亘って大気や湿気に曝されることによる影響、コロ
ナ放電で生成される化学種の影響等の如き表面の化学的
安定性に関して、これまで充分な検討がなされていない
。例えば1力月以上放置したものは湿気の影響を受け、
受容電位が著しく低下することが分っている。一方、ア
モルファス水素化炭化シリコン(以下、a−3iC:H
と称する。)について、その製法や存在が“Ph11.
Mag、Vol、 35 ” (197B)等に記載
されており、その特性として、耐熱性や表面硬度が高い
こと、a−3i:Hと比較して高い暗所抵抗率(10’
2〜10′3Ω−cm)を有すること、炭素量により光
学的エネルギーギャップが1.6〜2.8eVの範囲に
亘って変化すること等が知られている。但し、炭素の含
有によりバンドギャップが拡がるために長波長感度が不
良となるという欠点がある。 こうしたa−3iC:Hとa−3i:Hとを組合せた電
子写真感光体は例えば特開昭55−127083号公報
において提案されている。これによれば、a−5t:H
Nを電荷発生(光導電)層とし、この電荷発生層下にa
−3iC:8層を設け、上層のa−3i:Hにより広い
波長域での光感度を得、かつa−3i:8層とへテロ接
合を形成する下層のa−SiC:Hにより帯電電位の向
上を図っている。しかしながら、a−3i:Hiiの暗
減衰を充分に防止できず、帯電電位はなお不充分であっ
て実用性のあるものとはならない上に、表面にa−3i
sH層が存在していることにより化学的安定性や機械的
強度、WII熱性等が不良となる。 一方、特開昭57−17952号公報には、a−3i:
Hからなる電荷発生層上に第1のa−5iC:8層を表
面改質層として形成し、裏面上(支持体電極側)に第2
のa−3iC:HJiを形成している。 また、この公知技術に関連したものとして、実開昭57
−23543号公報にみられる如く、上記の電荷発生層
と上記第1及び第2のa−3iC:HFiとの間に傾斜
層(a S i l−X Cx : H)を設け、こ
の傾斜層においてa−3i:H側でX=0とし、a−3
iC:H層側でX=0.5とした感光体が知られている
。 しかしながら、上記の公知の感光体について本発明者が
検討を加えたところ、表面改質層を設けたことによる効
果は特に連続繰返し使用において、それ程発揮されない
ことが判明した。即ち、20〜30万回の連続ランニン
グ時に表面のa−3iC層が7〜8万回程度で機械的に
損傷され、これに起因する白スジや白ポチが画像欠陥と
して生じるため、耐刷性が充分ではない。しかも、繰返
し使用時の耐光疲労が生じ、画像流れも生じる上に、電
気的・光学的特性が常時安定せず、使用環境(温度、湿
度)による影響を無視できない。また、表面改質層と電
荷発生層との接着性も更に改善する必要がある。 ハ、発明の目的 本発明の目的は、表面改質層と電荷発生層との接着性に
優れ、機械的損傷に強くかつ耐刷性に優れている上に、
画像流れのない安定な画質が得られ、繰返し使用時の光
疲労が少なく、残留電位も低く、かつ特性が使用環境(
温度、湿度)によらずに安定している感光体を提供する
ことにある。 二、発明の構成及びその作用効果 即ち、本発明は、炭素原子、窒素原子及び酸素原子のう
ちの少なくとも1つを含有するアモルファス水素化及び
/又はフッ素化シリコンからなる電荷ブロッキング層と
;窒素原子及び酸素原子を含有するアモルファス水素化
及び/又はフッ素化シリコンからなる電荷輸送層と;ア
モルファス水素化及び/フッ素化シリコンからなる電荷
発生層上;周期表第IIIa族又は第Va族元素がドー
プされかつアモルファス水素化及び/又はフッ素化シリ
コンからなる中間層と;炭素原子、窒素原子及び酸素原
子のうちの少なくとも1つを含有しかつアモルファス水
素化及び/又はフッ素化シリコンからなる表面改質層と
が順次積層されてなる感光体に係るものである。 本発明によれば、表面改質層は炭素、窒素及び酸素の少
なくとも1つの原子を含有しているために、機械的損傷
に対して強くなり、白スジ発生等による画質の劣化がな
く、耐刷性が優れたものとなる。また、本発明において
は、表面改質層と電荷発生層との間に不純物ドープド中
間層を設けているので、表面改質層と電荷発生層との接
着性が向上する。また、表面改質層と中間層とを電荷発
生層上に設けているので、上記に加えて、繰返し使用時
の耐光疲労に優れ、また画像流れもなく、残留電位も低
下し、電気的・光学的特性が常時安定化して使用環境に
影響を受けないことが確認されている。 ホ、実施例 以下、本発明を実施例について詳細に説明する。 第1図は、本実施例による正帯電用のa−3i系電子写
真感光体39を示すものである。この感光体39はA1
等のドラム状導電性支持基板41上に、周期表第Va族
元素(例えばリン)がヘビードープされかつC,N及び
Oの少なくとも1つを含有するa−3i:H(これをa
−5i(C)(N)(0):Hと表す。)からなるN+
型電荷プロフキング層44と、周期表第IIIa族元素
(例えばホウ素)がライトドープされて真性化されかつ
N及び0を含有するa−3t:H(これをa−3iNO
:Hと表す。)からなる電荷輸送層42と、a−5i:
Hからなる電荷発生層(不純物ドーピングなし又は真性
化されたもの)43と、周期表第IIIa族又は第Va
族元素がヘビードープされたビ型又はN1アモルファス
水素化シリコンからなる中間層46と、周期表第III
a族又は第Va族元素がドープされてP型又はN型或い
は真性化(若しくは不純物ドーピングなしの)されかつ
N、C及びOの少なくとも1つを含有するアモルファス
水素化シリコン(これをa−3i (C)(N)(0
):Hと表す。)からなる表面改質層45とが積層され
た構造からなっている。電荷発生層43は暗所抵抗率ρ
Dと光照射時の抵抗率ρLとの比が電子写真感光体とし
て充分大きく光感度(特に可視及び赤外領域の光に対す
るもの)が良好である。 なお、上記の各層の炭素原子含有量は0〜70%の範囲
では、第2図に示す如くに光学的エネルギーギャップ(
E g、 opt )とほぼ直線的な関係があるので、
炭素原子含有量を光学的エネルギーギャップに置き換え
て規定することができる。 また、a−3iC:Hは、炭素原子含有量を適切に選択
すれば、第3図の曲線aのように比抵抗の上昇、帯電電
位保持能の向上という顕著な作用効果が得られる。即ち
、第3図に曲線aで示すように、炭素原子含有量が30
〜90%のa−3iC:Hを用いた場合、その比抵抗は
炭素含有量に従って変化し、1012Ω−ω以上になる
。 上記の傾向は、炭素に代えてN又は0を含むa−3iN
:H,a−3iO:Hについても同様である。 上記のff145は感光体の表面を改質してa−8i系
感光体を実用的に優れたものとするために必須不可欠な
ものである。卯ち、表面での電荷保持と、光照射による
表面電位の減衰という電子写真感光体としての基本的な
動作を可能とするものである。 従って、帯電、光減衰の繰返し特性が非常に安定となり
、長期間(例えば1力月以上)放置しておいても良好な
電位特性を再現できる。これに反し、a−3t:Hを表
面とした感光体の場合には、湿気、大気、オゾン雰囲気
等の影響を受は易く、電位特性の経時変化が著しくなる
。 また、層45は表面硬度が高いために、現像、転写、ク
リーニング等の工程における耐摩耗性があり、更に耐熱
性も良いことから粘着転写等の如く熱を付与するプロセ
スを適用することができる。 上記のような優れた効果を総合的に奏するためには、層
45の組成を選択することが重要である。 即ち、炭素原子を含有する場合、si+c=100at
omic%(以下、a tolli c%を単に%で表
す。)としたとき1%≦(C)590%、更には10%
≦(C)570%であることが望ましい。このC含有量
によって上記した比抵抗が所望の値となり、かつ光学的
エネルギーギャップがほぼ2.5eV以上となり、可視
及び赤外光に対しいわゆる光学的に透明な窓効果により
照射光はa−3t:H層(電荷発生層)43に到達し易
(なる。しかし、C含有量が1%以下では、機械的損傷
等の欠点が生じ、かつ比抵抗が所望の値以下となり易く
、かつ一部分の光は表面層45に吸収され、感光体の光
感度が低下し易くなる。また、C含有量が90%を越え
ると層の炭素量が多くなり、半導体特性が失われ易い上
にa−3iC:H膜をグロー放電法で形成するときの堆
積速度が低下し易いので、C含有量は90%以下とする
のがよい。同様に、窒素又は酸素を含有する層45の場
合、1%≦〔N3590%(更には10%≦(Nl 5
70%)がよく、0%く 〔03670%(更には5%
≦〔0〕≦30%)がよい。 帯電能を向上させるためには、表面改質層45を高抵抗
化してもよい。そのためには表面改質層を真性化しても
よい。 正又は負帯電使用に於いて、中間層から表面改質層中へ
の電子又は正孔の注入を容易にし、残留電位を極小化す
るためには、表面改質層をP又はN型としてもよい。各
場合の不純物ドープN(後述のグロー放電分解時)は次
の通りであってよい。 真性化: P型; N型; PHa/SiH+ 1〜1000 (好ましくは5
0〜500)容量ppm (S i N O: H(F
)、S i CO: HiF)共通) また、層45はa−3i Co、a−3iNO。 a−3in、a−3iOz等からなっていてよく、その
膜厚を400人≦t≦5000人の範囲内(特に400
人≦t≦2000人に選択することも重要である。 即ち、その膜厚が5000人を越える場合には、残留電
位V、が高くなりすぎかつ光感度の低下も生じ、a−3
i系感光体としての良好な特性を失い易い。 また、膜厚を400人未満とした場合には、トンネル効
果によって電荷が表面上に帯電されなくなるため、暗減
衰の増大や光感度の低下が生じてしま電荷発生層からの
電荷の注入の可能とするのに中間層をP又はN型として
もよい。導電型制御のためのドーピング量は表面改質層
と同じでよい。 この中間層の膜厚は50〜5000人とするのがよいが
、5000人を越えると上記したと同様の現象が生じ易
(,50人未満では中間層としての効果が乏しくなる。 好ましくは、100Å以上、1000Å以下とするのが
よい。 電荷発生層43については、帯電能を向上するためには
、電荷発生層の高抵抗化を図ってもよい。 その為には、電荷発生層を真性化してもよい。この真性
化には、B 2 H6/ S i H4= 1〜20容
量ppmとするのがよい。 また、電荷発生層は1〜10μm、好ましくは5〜7μ
mとするのがよい。電荷発生層43が1μm未満である
と光感度が充分でなく、また10μmを越えると残留電
位が上昇し、実用上不充分である。 電荷輸送層42については、帯電能、感度を最適化する
ためには、必要に応じて真性化してよい。 真性化のためのドープ量は、(BzHs)/(S i
H4)= 1〜20容量ppmが最適である。但し、上
記値はN濃度に依存するため、必ずしも上記値に限定さ
れるものではない。電荷輸送層の膜厚は10〜30μm
とするのがよい。また、電荷輸送層の組成は、1%〈〔
N3530%、好ましくは10%≦(N) 530%が
よく、0%〈 〔0〕≦10%、好ましくは0%〈〔0
〕≦1%がよい。 また、上記電荷ブロッキング層44は、基板41からの
ホールの注入を充分に防ぎ、感度、帯電能の向上のため
には、必要に応じて周期表第Va族元素(例えばリン)
をグロー放電分解でドープして、真性化、更にはN型(
更にはN1型)化するとよい。ブロッキング層の組成に
よって、次のようにドーピング量を制御する。 a−3iC又はa−3iCO: 真性化 32 H6/ S i H42〜20容量pp
e+N型(N″)PH3/5iH41〜1000容量p
pIIIa−3iN又はa−3iNO: 真性化 B z Hs / S i H41〜2000
容量ppmN型(N”)PH3/SiH41〜2000
〃ブロッキング層は、5iOsSi02等の化合物でも
よい。 また、ブロッキング層44は膜厚500人〜2μmがよ
い。500人未満であるとブロッキング効果が弱く、ま
た2μmを越えると電荷輸送能が悪くなり易い。 ブロッキング層44の組成については、次のようにする
のが望ましい。即ち、1%〈〔03590%、好ましく
は10%≦(C) 570%とし、1%く 〔N359
0%、好ましくは10%く〔N3570%とし、0%≦
〔0〕≦70%、好ましくは0%≦〔0〕≦30%とす
るのがよい。 なお、上記の各層は水素を含有することが必要である。 特に、電荷発生層43中の水素含有量は、ダングリング
ボンドを補償して光導電性及び電荷保持性を向上させる
ために必須不可欠であって、10〜30%であるのが望
ましい。この含有量範囲は表面改質層45、ブロッキン
グ層44及び電荷輸送層42も同様である。また、ブロ
ッキング層44の導電型を制御するための不純物として
、P型化のためにポロン以外にもA l % G a
−、I n 、T 1等の周期表IIIa族元素を使用
できる。N型化のためにはリン以外にも、As、Sb等
の周期表第Va族元素を使用できる。 次に、上記した感光体(例えばドラム状)の製造方法及
びその装置(グロー放電装置)を第4図について説明す
る。 この装置51の真空槽52内ではドラム状の基板41が
垂直に回転可能にセットされ、ヒーター55で基板41
を内側から所定温度に加熱し得るようになっている。基
板41に対向してその周囲に、ガス導出口53付きの円
筒状高周波電極57が配され、基板41との間に高周波
電源56によりグロー放電が生ぜしめられる。なお、図
中の62゜はSiH4又はガス状シリコン化合物の供給
源、6.3はCH4等の炭化水素ガスの供給源、64は
N2等の窒素化合物ガスの供給源、65は02等の酸素
化合物ガスの供給源、66はAr等のキャリアガス供給
源、67は不純物ガス(例えばB2H6)供給源、68
は各流量計である。このグロー放電装置において、まず
支持体である例えばAβ基板41の表面を清浄化した後
に真空槽52内に配置し、真空槽52内のガス圧が1O
−6Torrとなるように調節して排気し、かつ基板4
1を所定温度、特に100〜350℃(望ましくは15
0〜300℃)に加熱保持する。次いで、高純度の不活
性ガスをキャリアガスとして、SiH+又はガス状シリ
コン化合物、CH4、N2.02等を適宜真空槽52内
に導入し、例えば0.01〜10Torrの反応圧下で
高周波電源56により高周波電圧(例えば13.58
MHz)を印加する。これによって、上記各反応ガスを
電極57と基板41との間でグロー放電分解し、ぐ型a
S iC: Hs A型a−3iNO:H,a−3
t:H,ビ又はN”9a −S i : Hla−3i
C:Hを上記の層44.42.43.46.45として
基板上に連続的に(即ち、例えば第1図の例に対応して
)堆積させる。 上記製造方法においては、支持体上にa−3t系の層を
製膜する工程で支持体温度を100〜350℃としてい
るので、感光体の膜質(特に電気的特性)を良(するこ
とができる。 なお、上記a−3t系感光体の各層の形成時において、
ダングリングボンドを補償するためには、上記したHの
かわりに、或いはHと併用してフッ素をSiF4等の形
で導入し、a−3i:F、a−3i :H:F、a−
3iN:F、、a−3iN:H:F、a−3iC:F、
a−3iC:H:Fとすることもできる。この場合のフ
ン素置は0.5〜10%が望ましい。 なお、上記の製造方法はグロー放電分解法によるもので
あるが、これ以外にも、スパッタリング法、イオンブレ
ーティング法や、水素放電管で活性化又はイオン化され
た水素導入下でStを蒸発させる方法(特に、本出願人
による特開昭56−78413号(特願昭54−152
455号)の方法)等によっても上記感光体の製造が可
能である。 以下、本発明を具体的な実施例について説明する。 グロー放電分解法により、ドラム状Al支持体上に第1
図の構造の電子写真感光体を作製した。 即ち、まず支持体である、例えば平滑な表面を持つドラ
ム状Aβ基板41の表面を清浄化した後に、第4図の真
空槽52内に配置し、真空槽52内のガス圧が10=
Torrとなるように調節して排気し、かつ基板41を
所定温度、とくに100〜350℃(望ましくは150
〜300℃)に加熱保持する。次いで、高純度のArガ
スをキャリアガスとして導入し、0.5 Torrの背
圧のもとて周波数13.56 MHzの高周波電力を印
加し、10分間の予備放電を行った。次いで、SiH+
とPH3からなる反応ガスを導入し、流量比1 : 1
: 1 : (1,5X1O−3)の(Ar+Si
H++cH+又はN2+PH3)混合ガスをグロー放電
分解することにより、電荷ブロッキング機能を担うN1
型のa−SiC:H層44とa−3iNO:H電荷輸送
層42とを6μm/ h rの堆積速度で順次所定厚さ
に製膜した。引き続き、B2H6及びCH4を供給停止
し、S i H4を放電分解し、厚さ5μmのa−3i
sH層43を形成した。引き続いて、不純物ガスの流量
比を変化させてグロー放電分解し、膜厚も変化させた中
間層46を形成し、更ニB 2 H6/ S iH4=
100容量ppmとしてa−3iCO:H又はa−5i
NO:H表面保護7545を更に設け、電子写真感光体
を完成させた。比較例として、中間層のない感光体を作
成した。 こうして作成された感光体の構成をまとめると次の通り
であった。 (1)1表面改質層:a−3iN:O又はa−3tC:
0(2)、中間層:ドープ量、膜厚変化(第5図参照)
(3)、a−3t:H電荷発生層:膜厚=5μm(4)
、a−3iNO:H電荷輸送層:膜厚−15μmN含有
量=12% ○含有量= 1000100 0pp、a−3iC:H又はa−3iN:H電荷ブロッ
キング層:膜厚=0.5μm炭素含有量−12% (6)、支持体:A1シリンダー(鏡面研磨仕上げ)次
に上記の各感光体を使用して各種のテストを次のように
行った。 ■ユ左主強度 第6図に′示すように、感光体39面に垂直に当てた0
、3 Rダイヤ針70に荷重Wを加え、感光体をモータ
71で回転させ、傷とつける。次に、電子写真複写機U
−Biに1600 (小西六写真工業社製)改造機に
て画像出しを行い、何gの荷重から画像に白スジが現れ
るかで、その感光体の引っかき強度(g)とする。 皿像流並 温度33℃、相対湿度80%の環境下で、感光体を電子
写真複写機U−Bix4500 (小西六写真工業社
製)改造機内に24時間順応させた後、現像剤、紙、ブ
レードとは非接触で1000コピーの空回しを行った後
、画像出しを行い、以下の基準で画像流れの程度を判定
した。 ◎二画像流れが全くなく 、5.5ポイントの英字や細
線の再現性が良い。 0:5.5ポイントの英字がやや太くなる。 △:5.5ポイントの英字がつぶれて読みづらい。 X:5.5ポイントの英字判読不能。 ”−■艮 V U −B ix 2500改造機を使った電位測定で、
4001mにピークをもつ除電光301ux−secを
照射した後も残っている感光体表面電位。 1 ■ OV U −B ix 2500改造機(小西六写真工業■製
)を用い、感光体流れ込み電流200μA、露光なしの
条件で360SX型電位計(トレック社製)で測定した
現像直前の表面電位。 ”XE K 1ux−sec 上記の装置を用い、ダイクロイックミラー(光体光学社
製)により(I!露光波長のうち620nm以上の長波
長成分をシャープカットし、表面電位を500■から2
50■に半減するのに必要な露光量。(露光量は550
−1型光量針(EGandG社製)にて測定) 結果を第7図にまとめて示した。この結果から、本発明
に基づいて感光体を作成すれば、電子写真用として各性
能に優れた感光体が得られることが分かる。
ある。 口、従来技術 従来、電子写真感光体として、Se又はSeにA S
% T e 、 S b等をドープした感光体、Zr3
0やCdSを樹脂バインダーに分散させた感光体等が知
られている。しかしながらこれらの感光体は、環境汚染
性、熱的安定性、機械的強度の点で問題がある。 一方、アモルファスシリコン(a−3i)を母体として
用いた電子写真感光体が近年になって提案されている。 a−3iは、3 i−3iの結合手が切れたいわゆるダ
ングリングボンドを有しており、この欠陥に起因してエ
ネルギーギャップ内に多くの局在準位が存在する。この
ために、熱励起担体のホッピング伝導が生じて暗抵抗か
小さく、また光励起担体が局在準位にトラップされて光
伝導性が悪くなっている。そこで、上記欠陥を水素原子
(H)で補償してSiにHを結合させることによって、
ダングリングボンドを埋めることが行われる。 このようなアモルファス水素化シリコン(以下、a−3
i:Hと称する。)の暗所での抵抗率は、108〜10
9Ω−(至)であって、アモルファスSeと比較すれば
約1万分の1も低い・従って・a−3i:Hの単層から
なる感光体は表面電位の暗減衰速度が太き(、初期帯電
電位が低いという問題点を有している。 しかし、他方では、可視及び赤外領域の光を照射すると
抵抗率が大きく減少するため、感光体の感光層として極
めて優れた特性を有している。 第8図には、上記のa−3i:Hを母材としたa−5i
系感光体9を組込んだ電子写真複写機が示されている。 この複写機によれば、キャビネット1の上部には、原稿
2を載せるガラス製原稿載置台3と、原fltI2を覆
うプラテンカバー4とが配されている。原稿台3の下方
では、光源5及び第1反射用ミラー6を具備した第1ミ
ラーユニツト7からなる光学走査台が図面左右方向へ直
線移動可能に設けられており、原稿走査点と感光体との
光路長を一定にするための第2ミラーユニツト20が第
1ミラーユニツトの速度に応じて移動し、原稿台3側か
らの反射光がレンズ21、反射用ミラー8を介して像担
持体としての感光体ドラム°9上へスリット状に入射す
るようになっている。ドラム9の周囲には、コロナ帯電
器10、現像器11、転写部12、分離部13、クリー
ニング部14が夫々配置されており、給紙箱15から各
給紙ローラー16.17を経て送られる複写紙18はド
ラム9のトナー像の転写後に更に定着部19で定着され
、トレイ35へ排紙される。定着部19では、ヒーター
22を内臓した加熱ローラー23を圧着ローラー24と
の間に現像済みの複写紙を通して定着操作を行う。 しかしながら、a−3t:Hを表面とする感光体は、長
期に亘って大気や湿気に曝されることによる影響、コロ
ナ放電で生成される化学種の影響等の如き表面の化学的
安定性に関して、これまで充分な検討がなされていない
。例えば1力月以上放置したものは湿気の影響を受け、
受容電位が著しく低下することが分っている。一方、ア
モルファス水素化炭化シリコン(以下、a−3iC:H
と称する。)について、その製法や存在が“Ph11.
Mag、Vol、 35 ” (197B)等に記載
されており、その特性として、耐熱性や表面硬度が高い
こと、a−3i:Hと比較して高い暗所抵抗率(10’
2〜10′3Ω−cm)を有すること、炭素量により光
学的エネルギーギャップが1.6〜2.8eVの範囲に
亘って変化すること等が知られている。但し、炭素の含
有によりバンドギャップが拡がるために長波長感度が不
良となるという欠点がある。 こうしたa−3iC:Hとa−3i:Hとを組合せた電
子写真感光体は例えば特開昭55−127083号公報
において提案されている。これによれば、a−5t:H
Nを電荷発生(光導電)層とし、この電荷発生層下にa
−3iC:8層を設け、上層のa−3i:Hにより広い
波長域での光感度を得、かつa−3i:8層とへテロ接
合を形成する下層のa−SiC:Hにより帯電電位の向
上を図っている。しかしながら、a−3i:Hiiの暗
減衰を充分に防止できず、帯電電位はなお不充分であっ
て実用性のあるものとはならない上に、表面にa−3i
sH層が存在していることにより化学的安定性や機械的
強度、WII熱性等が不良となる。 一方、特開昭57−17952号公報には、a−3i:
Hからなる電荷発生層上に第1のa−5iC:8層を表
面改質層として形成し、裏面上(支持体電極側)に第2
のa−3iC:HJiを形成している。 また、この公知技術に関連したものとして、実開昭57
−23543号公報にみられる如く、上記の電荷発生層
と上記第1及び第2のa−3iC:HFiとの間に傾斜
層(a S i l−X Cx : H)を設け、こ
の傾斜層においてa−3i:H側でX=0とし、a−3
iC:H層側でX=0.5とした感光体が知られている
。 しかしながら、上記の公知の感光体について本発明者が
検討を加えたところ、表面改質層を設けたことによる効
果は特に連続繰返し使用において、それ程発揮されない
ことが判明した。即ち、20〜30万回の連続ランニン
グ時に表面のa−3iC層が7〜8万回程度で機械的に
損傷され、これに起因する白スジや白ポチが画像欠陥と
して生じるため、耐刷性が充分ではない。しかも、繰返
し使用時の耐光疲労が生じ、画像流れも生じる上に、電
気的・光学的特性が常時安定せず、使用環境(温度、湿
度)による影響を無視できない。また、表面改質層と電
荷発生層との接着性も更に改善する必要がある。 ハ、発明の目的 本発明の目的は、表面改質層と電荷発生層との接着性に
優れ、機械的損傷に強くかつ耐刷性に優れている上に、
画像流れのない安定な画質が得られ、繰返し使用時の光
疲労が少なく、残留電位も低く、かつ特性が使用環境(
温度、湿度)によらずに安定している感光体を提供する
ことにある。 二、発明の構成及びその作用効果 即ち、本発明は、炭素原子、窒素原子及び酸素原子のう
ちの少なくとも1つを含有するアモルファス水素化及び
/又はフッ素化シリコンからなる電荷ブロッキング層と
;窒素原子及び酸素原子を含有するアモルファス水素化
及び/又はフッ素化シリコンからなる電荷輸送層と;ア
モルファス水素化及び/フッ素化シリコンからなる電荷
発生層上;周期表第IIIa族又は第Va族元素がドー
プされかつアモルファス水素化及び/又はフッ素化シリ
コンからなる中間層と;炭素原子、窒素原子及び酸素原
子のうちの少なくとも1つを含有しかつアモルファス水
素化及び/又はフッ素化シリコンからなる表面改質層と
が順次積層されてなる感光体に係るものである。 本発明によれば、表面改質層は炭素、窒素及び酸素の少
なくとも1つの原子を含有しているために、機械的損傷
に対して強くなり、白スジ発生等による画質の劣化がな
く、耐刷性が優れたものとなる。また、本発明において
は、表面改質層と電荷発生層との間に不純物ドープド中
間層を設けているので、表面改質層と電荷発生層との接
着性が向上する。また、表面改質層と中間層とを電荷発
生層上に設けているので、上記に加えて、繰返し使用時
の耐光疲労に優れ、また画像流れもなく、残留電位も低
下し、電気的・光学的特性が常時安定化して使用環境に
影響を受けないことが確認されている。 ホ、実施例 以下、本発明を実施例について詳細に説明する。 第1図は、本実施例による正帯電用のa−3i系電子写
真感光体39を示すものである。この感光体39はA1
等のドラム状導電性支持基板41上に、周期表第Va族
元素(例えばリン)がヘビードープされかつC,N及び
Oの少なくとも1つを含有するa−3i:H(これをa
−5i(C)(N)(0):Hと表す。)からなるN+
型電荷プロフキング層44と、周期表第IIIa族元素
(例えばホウ素)がライトドープされて真性化されかつ
N及び0を含有するa−3t:H(これをa−3iNO
:Hと表す。)からなる電荷輸送層42と、a−5i:
Hからなる電荷発生層(不純物ドーピングなし又は真性
化されたもの)43と、周期表第IIIa族又は第Va
族元素がヘビードープされたビ型又はN1アモルファス
水素化シリコンからなる中間層46と、周期表第III
a族又は第Va族元素がドープされてP型又はN型或い
は真性化(若しくは不純物ドーピングなしの)されかつ
N、C及びOの少なくとも1つを含有するアモルファス
水素化シリコン(これをa−3i (C)(N)(0
):Hと表す。)からなる表面改質層45とが積層され
た構造からなっている。電荷発生層43は暗所抵抗率ρ
Dと光照射時の抵抗率ρLとの比が電子写真感光体とし
て充分大きく光感度(特に可視及び赤外領域の光に対す
るもの)が良好である。 なお、上記の各層の炭素原子含有量は0〜70%の範囲
では、第2図に示す如くに光学的エネルギーギャップ(
E g、 opt )とほぼ直線的な関係があるので、
炭素原子含有量を光学的エネルギーギャップに置き換え
て規定することができる。 また、a−3iC:Hは、炭素原子含有量を適切に選択
すれば、第3図の曲線aのように比抵抗の上昇、帯電電
位保持能の向上という顕著な作用効果が得られる。即ち
、第3図に曲線aで示すように、炭素原子含有量が30
〜90%のa−3iC:Hを用いた場合、その比抵抗は
炭素含有量に従って変化し、1012Ω−ω以上になる
。 上記の傾向は、炭素に代えてN又は0を含むa−3iN
:H,a−3iO:Hについても同様である。 上記のff145は感光体の表面を改質してa−8i系
感光体を実用的に優れたものとするために必須不可欠な
ものである。卯ち、表面での電荷保持と、光照射による
表面電位の減衰という電子写真感光体としての基本的な
動作を可能とするものである。 従って、帯電、光減衰の繰返し特性が非常に安定となり
、長期間(例えば1力月以上)放置しておいても良好な
電位特性を再現できる。これに反し、a−3t:Hを表
面とした感光体の場合には、湿気、大気、オゾン雰囲気
等の影響を受は易く、電位特性の経時変化が著しくなる
。 また、層45は表面硬度が高いために、現像、転写、ク
リーニング等の工程における耐摩耗性があり、更に耐熱
性も良いことから粘着転写等の如く熱を付与するプロセ
スを適用することができる。 上記のような優れた効果を総合的に奏するためには、層
45の組成を選択することが重要である。 即ち、炭素原子を含有する場合、si+c=100at
omic%(以下、a tolli c%を単に%で表
す。)としたとき1%≦(C)590%、更には10%
≦(C)570%であることが望ましい。このC含有量
によって上記した比抵抗が所望の値となり、かつ光学的
エネルギーギャップがほぼ2.5eV以上となり、可視
及び赤外光に対しいわゆる光学的に透明な窓効果により
照射光はa−3t:H層(電荷発生層)43に到達し易
(なる。しかし、C含有量が1%以下では、機械的損傷
等の欠点が生じ、かつ比抵抗が所望の値以下となり易く
、かつ一部分の光は表面層45に吸収され、感光体の光
感度が低下し易くなる。また、C含有量が90%を越え
ると層の炭素量が多くなり、半導体特性が失われ易い上
にa−3iC:H膜をグロー放電法で形成するときの堆
積速度が低下し易いので、C含有量は90%以下とする
のがよい。同様に、窒素又は酸素を含有する層45の場
合、1%≦〔N3590%(更には10%≦(Nl 5
70%)がよく、0%く 〔03670%(更には5%
≦〔0〕≦30%)がよい。 帯電能を向上させるためには、表面改質層45を高抵抗
化してもよい。そのためには表面改質層を真性化しても
よい。 正又は負帯電使用に於いて、中間層から表面改質層中へ
の電子又は正孔の注入を容易にし、残留電位を極小化す
るためには、表面改質層をP又はN型としてもよい。各
場合の不純物ドープN(後述のグロー放電分解時)は次
の通りであってよい。 真性化: P型; N型; PHa/SiH+ 1〜1000 (好ましくは5
0〜500)容量ppm (S i N O: H(F
)、S i CO: HiF)共通) また、層45はa−3i Co、a−3iNO。 a−3in、a−3iOz等からなっていてよく、その
膜厚を400人≦t≦5000人の範囲内(特に400
人≦t≦2000人に選択することも重要である。 即ち、その膜厚が5000人を越える場合には、残留電
位V、が高くなりすぎかつ光感度の低下も生じ、a−3
i系感光体としての良好な特性を失い易い。 また、膜厚を400人未満とした場合には、トンネル効
果によって電荷が表面上に帯電されなくなるため、暗減
衰の増大や光感度の低下が生じてしま電荷発生層からの
電荷の注入の可能とするのに中間層をP又はN型として
もよい。導電型制御のためのドーピング量は表面改質層
と同じでよい。 この中間層の膜厚は50〜5000人とするのがよいが
、5000人を越えると上記したと同様の現象が生じ易
(,50人未満では中間層としての効果が乏しくなる。 好ましくは、100Å以上、1000Å以下とするのが
よい。 電荷発生層43については、帯電能を向上するためには
、電荷発生層の高抵抗化を図ってもよい。 その為には、電荷発生層を真性化してもよい。この真性
化には、B 2 H6/ S i H4= 1〜20容
量ppmとするのがよい。 また、電荷発生層は1〜10μm、好ましくは5〜7μ
mとするのがよい。電荷発生層43が1μm未満である
と光感度が充分でなく、また10μmを越えると残留電
位が上昇し、実用上不充分である。 電荷輸送層42については、帯電能、感度を最適化する
ためには、必要に応じて真性化してよい。 真性化のためのドープ量は、(BzHs)/(S i
H4)= 1〜20容量ppmが最適である。但し、上
記値はN濃度に依存するため、必ずしも上記値に限定さ
れるものではない。電荷輸送層の膜厚は10〜30μm
とするのがよい。また、電荷輸送層の組成は、1%〈〔
N3530%、好ましくは10%≦(N) 530%が
よく、0%〈 〔0〕≦10%、好ましくは0%〈〔0
〕≦1%がよい。 また、上記電荷ブロッキング層44は、基板41からの
ホールの注入を充分に防ぎ、感度、帯電能の向上のため
には、必要に応じて周期表第Va族元素(例えばリン)
をグロー放電分解でドープして、真性化、更にはN型(
更にはN1型)化するとよい。ブロッキング層の組成に
よって、次のようにドーピング量を制御する。 a−3iC又はa−3iCO: 真性化 32 H6/ S i H42〜20容量pp
e+N型(N″)PH3/5iH41〜1000容量p
pIIIa−3iN又はa−3iNO: 真性化 B z Hs / S i H41〜2000
容量ppmN型(N”)PH3/SiH41〜2000
〃ブロッキング層は、5iOsSi02等の化合物でも
よい。 また、ブロッキング層44は膜厚500人〜2μmがよ
い。500人未満であるとブロッキング効果が弱く、ま
た2μmを越えると電荷輸送能が悪くなり易い。 ブロッキング層44の組成については、次のようにする
のが望ましい。即ち、1%〈〔03590%、好ましく
は10%≦(C) 570%とし、1%く 〔N359
0%、好ましくは10%く〔N3570%とし、0%≦
〔0〕≦70%、好ましくは0%≦〔0〕≦30%とす
るのがよい。 なお、上記の各層は水素を含有することが必要である。 特に、電荷発生層43中の水素含有量は、ダングリング
ボンドを補償して光導電性及び電荷保持性を向上させる
ために必須不可欠であって、10〜30%であるのが望
ましい。この含有量範囲は表面改質層45、ブロッキン
グ層44及び電荷輸送層42も同様である。また、ブロ
ッキング層44の導電型を制御するための不純物として
、P型化のためにポロン以外にもA l % G a
−、I n 、T 1等の周期表IIIa族元素を使用
できる。N型化のためにはリン以外にも、As、Sb等
の周期表第Va族元素を使用できる。 次に、上記した感光体(例えばドラム状)の製造方法及
びその装置(グロー放電装置)を第4図について説明す
る。 この装置51の真空槽52内ではドラム状の基板41が
垂直に回転可能にセットされ、ヒーター55で基板41
を内側から所定温度に加熱し得るようになっている。基
板41に対向してその周囲に、ガス導出口53付きの円
筒状高周波電極57が配され、基板41との間に高周波
電源56によりグロー放電が生ぜしめられる。なお、図
中の62゜はSiH4又はガス状シリコン化合物の供給
源、6.3はCH4等の炭化水素ガスの供給源、64は
N2等の窒素化合物ガスの供給源、65は02等の酸素
化合物ガスの供給源、66はAr等のキャリアガス供給
源、67は不純物ガス(例えばB2H6)供給源、68
は各流量計である。このグロー放電装置において、まず
支持体である例えばAβ基板41の表面を清浄化した後
に真空槽52内に配置し、真空槽52内のガス圧が1O
−6Torrとなるように調節して排気し、かつ基板4
1を所定温度、特に100〜350℃(望ましくは15
0〜300℃)に加熱保持する。次いで、高純度の不活
性ガスをキャリアガスとして、SiH+又はガス状シリ
コン化合物、CH4、N2.02等を適宜真空槽52内
に導入し、例えば0.01〜10Torrの反応圧下で
高周波電源56により高周波電圧(例えば13.58
MHz)を印加する。これによって、上記各反応ガスを
電極57と基板41との間でグロー放電分解し、ぐ型a
S iC: Hs A型a−3iNO:H,a−3
t:H,ビ又はN”9a −S i : Hla−3i
C:Hを上記の層44.42.43.46.45として
基板上に連続的に(即ち、例えば第1図の例に対応して
)堆積させる。 上記製造方法においては、支持体上にa−3t系の層を
製膜する工程で支持体温度を100〜350℃としてい
るので、感光体の膜質(特に電気的特性)を良(するこ
とができる。 なお、上記a−3t系感光体の各層の形成時において、
ダングリングボンドを補償するためには、上記したHの
かわりに、或いはHと併用してフッ素をSiF4等の形
で導入し、a−3i:F、a−3i :H:F、a−
3iN:F、、a−3iN:H:F、a−3iC:F、
a−3iC:H:Fとすることもできる。この場合のフ
ン素置は0.5〜10%が望ましい。 なお、上記の製造方法はグロー放電分解法によるもので
あるが、これ以外にも、スパッタリング法、イオンブレ
ーティング法や、水素放電管で活性化又はイオン化され
た水素導入下でStを蒸発させる方法(特に、本出願人
による特開昭56−78413号(特願昭54−152
455号)の方法)等によっても上記感光体の製造が可
能である。 以下、本発明を具体的な実施例について説明する。 グロー放電分解法により、ドラム状Al支持体上に第1
図の構造の電子写真感光体を作製した。 即ち、まず支持体である、例えば平滑な表面を持つドラ
ム状Aβ基板41の表面を清浄化した後に、第4図の真
空槽52内に配置し、真空槽52内のガス圧が10=
Torrとなるように調節して排気し、かつ基板41を
所定温度、とくに100〜350℃(望ましくは150
〜300℃)に加熱保持する。次いで、高純度のArガ
スをキャリアガスとして導入し、0.5 Torrの背
圧のもとて周波数13.56 MHzの高周波電力を印
加し、10分間の予備放電を行った。次いで、SiH+
とPH3からなる反応ガスを導入し、流量比1 : 1
: 1 : (1,5X1O−3)の(Ar+Si
H++cH+又はN2+PH3)混合ガスをグロー放電
分解することにより、電荷ブロッキング機能を担うN1
型のa−SiC:H層44とa−3iNO:H電荷輸送
層42とを6μm/ h rの堆積速度で順次所定厚さ
に製膜した。引き続き、B2H6及びCH4を供給停止
し、S i H4を放電分解し、厚さ5μmのa−3i
sH層43を形成した。引き続いて、不純物ガスの流量
比を変化させてグロー放電分解し、膜厚も変化させた中
間層46を形成し、更ニB 2 H6/ S iH4=
100容量ppmとしてa−3iCO:H又はa−5i
NO:H表面保護7545を更に設け、電子写真感光体
を完成させた。比較例として、中間層のない感光体を作
成した。 こうして作成された感光体の構成をまとめると次の通り
であった。 (1)1表面改質層:a−3iN:O又はa−3tC:
0(2)、中間層:ドープ量、膜厚変化(第5図参照)
(3)、a−3t:H電荷発生層:膜厚=5μm(4)
、a−3iNO:H電荷輸送層:膜厚−15μmN含有
量=12% ○含有量= 1000100 0pp、a−3iC:H又はa−3iN:H電荷ブロッ
キング層:膜厚=0.5μm炭素含有量−12% (6)、支持体:A1シリンダー(鏡面研磨仕上げ)次
に上記の各感光体を使用して各種のテストを次のように
行った。 ■ユ左主強度 第6図に′示すように、感光体39面に垂直に当てた0
、3 Rダイヤ針70に荷重Wを加え、感光体をモータ
71で回転させ、傷とつける。次に、電子写真複写機U
−Biに1600 (小西六写真工業社製)改造機に
て画像出しを行い、何gの荷重から画像に白スジが現れ
るかで、その感光体の引っかき強度(g)とする。 皿像流並 温度33℃、相対湿度80%の環境下で、感光体を電子
写真複写機U−Bix4500 (小西六写真工業社
製)改造機内に24時間順応させた後、現像剤、紙、ブ
レードとは非接触で1000コピーの空回しを行った後
、画像出しを行い、以下の基準で画像流れの程度を判定
した。 ◎二画像流れが全くなく 、5.5ポイントの英字や細
線の再現性が良い。 0:5.5ポイントの英字がやや太くなる。 △:5.5ポイントの英字がつぶれて読みづらい。 X:5.5ポイントの英字判読不能。 ”−■艮 V U −B ix 2500改造機を使った電位測定で、
4001mにピークをもつ除電光301ux−secを
照射した後も残っている感光体表面電位。 1 ■ OV U −B ix 2500改造機(小西六写真工業■製
)を用い、感光体流れ込み電流200μA、露光なしの
条件で360SX型電位計(トレック社製)で測定した
現像直前の表面電位。 ”XE K 1ux−sec 上記の装置を用い、ダイクロイックミラー(光体光学社
製)により(I!露光波長のうち620nm以上の長波
長成分をシャープカットし、表面電位を500■から2
50■に半減するのに必要な露光量。(露光量は550
−1型光量針(EGandG社製)にて測定) 結果を第7図にまとめて示した。この結果から、本発明
に基づいて感光体を作成すれば、電子写真用として各性
能に優れた感光体が得られることが分かる。
第1図〜第7図は本発明の実施例を示すものであって、
第1図はa−3ii感光体の各断面図、第2図はa−3
iCの光学的エネルギーギャップを示すグラフ、 第3図はa−3iCO比抵抗を示すグラフ、第4図はグ
ロー放電装置の概略断面図、第5図は各感光体の層構成
を示す表、 第6図は引っかき強度試験機の概略図、第7図は各感光
体の特性を示す表 である。 第8図は従来の電子写真複写機の概略断面図である。 なお、図面に示された符号において、 39・・・・・・・・・a−3i系悪感光41・・・・
・・・・・支持体(基板)42・・・・・・・・・電荷
輸送層 43・・・・・・・・・電荷発生層 44・・・・・・・・・電荷ブロッキング層45・・・
・・・・・・表面改質層 46・・・・・・・・・中間層 である。
iCの光学的エネルギーギャップを示すグラフ、 第3図はa−3iCO比抵抗を示すグラフ、第4図はグ
ロー放電装置の概略断面図、第5図は各感光体の層構成
を示す表、 第6図は引っかき強度試験機の概略図、第7図は各感光
体の特性を示す表 である。 第8図は従来の電子写真複写機の概略断面図である。 なお、図面に示された符号において、 39・・・・・・・・・a−3i系悪感光41・・・・
・・・・・支持体(基板)42・・・・・・・・・電荷
輸送層 43・・・・・・・・・電荷発生層 44・・・・・・・・・電荷ブロッキング層45・・・
・・・・・・表面改質層 46・・・・・・・・・中間層 である。
Claims (1)
- 1、炭素原子、窒素原子及び酸素原子のうちの少なくと
も1つを含有するアモルファス水素化及び/又はフッ素
化シリコンからなる電荷ブロッキング層と;窒素原子及
び酸素原子を含有するアモルファス水素化及び/又はフ
ッ素化シリコンからなる電荷輸送層と;アモルファス水
素化及び/フッ素化シリコンからなる電荷発生層と;周
期表第IIIa族又は第Va族元素がドープされかつアモ
ルファス水素化及び/又はフッ素化シリコンからなる中
間層と;炭素原子、窒素原子及び酸素原子のうちの少な
くとも1つを含有しかつアモルファス水素化及び/又は
フッ素化シリコンからなる表面改質層とが順次積層され
てなる感光体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13650485A JPS61294455A (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | 感光体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13650485A JPS61294455A (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | 感光体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61294455A true JPS61294455A (ja) | 1986-12-25 |
Family
ID=15176707
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13650485A Pending JPS61294455A (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | 感光体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61294455A (ja) |
-
1985
- 1985-06-21 JP JP13650485A patent/JPS61294455A/ja active Pending
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