JPS6129848A - 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】 産業上のり欠Ｕ 本発明は電子写真感光体、特に１回の静電画像の形成で
連続複写可能な電子写真感光体に関する。

良木丑雅 従来、電子写真感光体の静電画像は感光層表面に形成さ
れており、現像、転写およびクリーニング工程において
電荷が消失するため連続複写が困難であった。

発明の１魚 本発明は、１回の静電画像の形成により、連続して複数
枚の複写が可能な電子写真感光体を提供することを目的
とする。

発明の構成 本発明はアモルファスシリコンを母体とする感光層が少
なくとも三層からなる電子写真感光体において、表面か
ら二層目が帯電極性と同極性の電荷を少数キャリアとす
る整流層からなることを特徴とする電子写真感光体に関
する。

本発明の原理を第１−ａ図から第１−１１図にもとづい
て説明する。

本発明感光体は基本的に第１ａ図に示すごとく、導電性
基板（４）上にａ−３ｉ　を母体とする層（１）（以下
第一層と云う）、その上に帯電極性と同極性の電荷を少
数キャリアとする整流層（２）（以下第二層と云う）お
よびａ−３ｉ　を母体とする表面層（３）（以下第三層
と云う）を有する。

まず、上記感光体を正コロナ放電により帯電させる（第
１−ａ図）。これに短波長光（５）（４００〜５００ｎ
ｍ）を全面露光させると、短波長光は入射面から１〜２
μ釦で殆んど吸収されるため、主とｌ−で第三層に電子
正孔対が発生する（第１−１）図）。

発生した電子は正帯電している自由表面層にドリフトさ
れ、表面電荷と結合しく第１−０図）、一方、発生した
正イ冒よ基板方向に移行する。しかしながら、正孔の移
行方向には第二層があり、第二層では正孔が少数キャリ
アとなっているので、トラップされる確率が高く、第一
層に移動することができない。従って、正孔は第二層と
第三層の界面近くに残留電荷として残る（第１−ｄ図）
。

この感光体に画像情報をのせたレーザー光等の長波長光
（６）を照射する。半導体レーザー光の場合、その波長
エネルギーがａ−８ｉの光学バンドギャップに比べ小さ
いため、自由表面より入射した光は第三層および第二層
では微かじか吸収されないで、殆んど第一層まで通過す
る。しかも、短波長露光によって正帯電は第二層に形成
されているため感光体内部の電界は第一層が最も強く、
第二層および第三層に比べ第一層を十分に厚くするなら
ば、有効光キャリア（電子正孔対）は、殆んど第一層内
部で発生する（第１−ｅ図）。発生した電子正孔対は、
その電界によりそれぞれドリフトされるが、正孔は支持
体に誘起された電子と再結合し、一方、電子は第二層側
ヘトリフトされる（第１−ｆ図）。第二層では電子が多
数キャリアであるため、電子の移動は容易であり、第二
層および第三層の界面に残存している正札と再結合し、
静電潜像（７）が形成される（第１−ｇ図）。

静電潜像が形成された感光体表面に帯電微粉末（トナー
）（８）を付着しく第１−１１図）、紙に転写する。

本発明においては、静電潜像は表面層（第三層）ではな
く、感光層内部（第二層）に形成されているため、現像
、転写工程における電荷の損失が少なく、−回のレーザ
ー光による露光で形成された静電潜像を複数回の連続複
写に使用することができる。不要となった静電潜像は長
波長イレース光の照射により除去すればよい。

本発明感光体の使用法を第２図に示す。

感光体（９）にコロナ放電（１０）ｌ＝、短波長光（４
００〜５００　ｎｍ）露光（１１）して第一層と第二眉
間に帯電せしめ、これにレーザー光（１２）を照射して
静電潜像を形成させる。このドラムをトナーにより現像
（１，３）Ｌ、次いで転写（１４）させる。

これを連続複写に用いるときは、コロナ放電（１０）、
短波長露光（１１）、レーザー光照射（１２）、および
イレース（１６）をオフにし、現像と転写のみを繰返す
。連続複写が終了したときは、イレーサー（１６）によ
り潜像を除去する。通常の複写に用いると鰺は、第２図
の（１０）から（１６）の操作を順に行なえばよい。

本発明感光体はさらに画像を追加複写するためにも使用
することができる。例えば第１−、図に示された静電潜
像で複写した後、所望の追加画像情報をのせたレーザー
光を照射することにより、追加画像の複写が可能である
。

本発明電子写真感光体の第一層（１）は、アモルファス
シリコンを母体とする層であって、通常１０〜１００μ
和の膜厚が必要である。薄いと十分な帯電能が得られず
、厚すぎると生産性コスト面から不利となる。第一層に
おいて、好ましくけゲルマニウムを全体に含有するかあ
るいはゲルマニウムを含む層（ａ−８ｉ：Ｇｅ層）を少
なくとも一層含むのが好ましい。

ａ−８ｉｒＧｅ層はレーザー光等の長波長光の吸収に優
れ、第三層および第二層を透過したレーザー光をよく吸
収して、キャリアを発生する。従って、本発明の第一層
としてゲルマニウムを添加した態様は特に好ましいもの
である。

ａ−８ｉ：Ｇｅ層の層厚は１００人〜４０μ輸にするの
が好ましい。１００人より小さい場合は、ａ−８ｉ：Ｇ
ｅに基づく長波長光に対する十分な感度向上が期待でき
ない。また、４０μｍ以上とすると光疲労が発生し易く
なり、また、残留電位が上昇する傾向がある。

ａ−８ｉ：Ｇｅ層中、Ｇｅ原子の濃度はＳｉ原子とＧｅ
原子総数の２−７０　ａｔｏｍｉｃ％（以下ａｔ％と記
す）、より好ましくは５〜５０ａｔ％の範囲であり、Ｇ
ｅ濃度が小さいと外は層厚は厚くしてもよい。

第一層中にはさらに他の元素、例えば炭素、硼素、窒素
などを配合し、その光特性は改良してもよい：酸素の導
入は帯電能の点で有効である。酸素量はＳｉ原子に対し
０．０１〜５ａｔ％とするのが好ましい。

第一層は更に第■族原子または第Ｖ族原子を入れること
により、その極性を調整してもよい。第■族原子として
は第■Ａ族原子、特に硼素が適当であり、第Ｖ族原子と
しては第ＶＡ族原子、特に燐が適当である。

第■族原子の導入量は、Ｓｉ原子に対して２０１１　ｐ
ｐｍ、より好ましくは５−１０　＋ｌｐｐｍ、第Ｖ族原
子はＳｉ原子に対して５０ｐｐｍ以下、より好ましくは
１〜２０ｐｐｍである。

感光体は正帯電で使用するときは、第■族原子の量を基
板側に富にするのがよく、また表面層をＮ型、基板側を
Ｐ型としてもよい。

感光体を負帯電で使用するときは、第■族原子の量を基
板に貧とするのが好ましく、または第Ｖ族原子を基板側
に用いＮ型としてもよい。

本発明電子写真感光体の第二層はａ　　Ｓｉ　を母体と
し、帯電極性と同極性の電荷を少数キャリアとする整流
層である。例えば（＋）帯電で用いるときは第■族原子
、例えば硼素を２０ｐｐｍ以下加えるか、第Ｖ族原子、
例えば燐を５０ｐｐｍまで加えることにより極性調整す
る。また（−）帯電で使用するときは第■族原子、例え
ば硼素を２０ｐｐｍ加える。第二層はさらに、酸素、炭
素、窒素のうち少なくとも一つの元素を含む。

第二層は、その整流性により第三層発生キャリアに対し
てはその捕獲を行ない、電荷保持機能を発揮する。一方
、第−屑発生キャリアに対してはその輸送性を保証する
ことにより、電荷減衰機能を発揮する作用を行なわしめ
るものである。従って、連続複写に際しては、第二層は
、第三層発生電荷を十分保持することが最も重要なポイ
ントとなり、このため第−屑発生電荷の輸送を大とく妨
げない範囲で第二層での電荷保持機能（（＋）帯電時、
（＋）電荷が第一層に注入しない）を向上することが必
要となる。

電荷保持、光）成製の両機能を合わせて満足させるには
、第二層の極性を十分強＜（（＋）帯電では強いＮ型）
することが考えられるが、そのような極性調整剤として
のドーパントを多量にドープすると、禁止帯中の浅い不
純物レベルが増加し、熱励起キャリアを発生し易い状況
になる。結果として、整流性は強いが、膜自体暗抵抗が
大幅に減少し、それに伴なわない十分な電荷の保持が困
難となる。

このような状況から、整流性を阻害しない範囲で膜自身
の抵抗を下げない、さらには向上することが重要となる
。

このために有効な添加元素としで、酸素、炭素、窒素が
挙げられる。酸素は微量で膜自体の抵抗を大幅に向上す
る元素であるが、加えすぎると電荷の輸送性が阻害され
る。炭素は酸素はどの抵抗アップ効果は期待できないが
、比較的多量にドープしても電荷の輸送性を損ないにく
い特色を有している。窒素は、その少量の添加域では極
性調整剤（Ｎ型化）として作用し、さらに添加すると抵
抗を向」ニさせる作用を示す。

各々の元素を墜独で添加する場合と、併用して添加する
際の最適添加量は異なる範囲となるが、概略的には、酸
素０．０ｌ−５Ｏａｔ％、炭素０゜１〜６０ａｔ％、窒
素０．１−１０ａｔ％が適切である。

第二層膜厚は、やはり電荷保持能力と第一層からのキャ
リアの輸送性により決定される。従って、選択する組成
により最適膜厚は異なるが、第三層は、短波長照射によ
り表面より注入した電荷が現像、転写過程で減衰しない
よう、最低２００Å以上必要である。

なお、この感光体は本質的には、第三層で吸収される短
波長光による発生キャリアを整流層で阻止する機能を持
つものであるから、通常のＰＰＣプロセスで青色感度を
適宜カットし、青色の再現を向上させる目的にも使用で
きる。

本発明の機能を果たすためには、第一層は帯電極性によ
って設定される第二層の極性に比べて少なくとも弱い極
性に設定することが必要であり、望ましくは、真性領域
となるよう極性調整することが好ましい。具体的には、
第■族原子、例えば硼素により調整することとなる。一
般には、プラズマ条件により８２Ｈ６添加量は異なるが
、１０〜１００　ｐｐｍ程度加えることが必要である。

この際、酸素、炭素、窒素を添加して、その光特性を改
良してもよい。

本発明電子写真感光体は、基板（４）と第一層（１）と
の間に電荷注入閉止層を設けてもよい。この電荷注入阻
止層はａ−３ｉ中に炭素原子または酸素原子の少なくと
も一種を含有する。炭素原子の含有量は５〜６０ａＬ％
、酸素原子含有量は０゜（）１〜４．Ｏａｔ％が適当で
ある。更に、帯電時、導電性基板側に誘導される電荷と
逆極性の電荷が多数キャリアとなるよう極性調整しても
よい。

電荷注入層の厚さは３０人〜２．０μｍが好ましい。

本発明電子写真感光体は、第三層」二に更に表面保護層
を有していてもよい。この表面保護層は、反射防止、耐
久安定性の向上を目的としたものであり、ａ−８ｉ中に
炭素原子を含有する。炭素原子の含有量は５〜７０ａｊ
％が適当であり、更に必要に応して１０ａｔ％以下の酸
素原子を含有させてもよい。表面保護層の厚さは０．０
１〜３μｍが好ましい。

発明の効果 本発明電子写真感光体は感光層内部に静電潜像が形成さ
れるため、現像、転写、クリーニング工程等で電荷の損
失が少ないため、１回静電潜像を形成させるだけで、連
続して複数枚の複写を得ることができる。

以下実施例を挙げて本発明を説明する。

剰１１− グロー放電装置を用い、Ａ１基体上に常法に従って三層
のａ−８ｉ　を母体とする層を形成し、感光体（Ａ）を
得た。各層の反応条件を表−１に示す。

表−１ 得られた感光体を第２図に示したように、エレメント配
置した電子写真複写装置を用いて性能評価を行った。結
果を第３図および第４図に示す。

第３図中、Ａは本実施例の感光体Ａに関するプロセス進
行に伴う表面電位の変化を表わしたものである。短波長
露光（１１）後の暗減衰が非常に小さく、レーザー光に
よる書き込みをした場合にも殆んど残留電位を発生する
ことがなかった。従つで、得られた画像は非常にコント
ラストの高い鮮明なものであった。しかも、連続複写を
行った場合にも、第４図に示すように連続５０枚までこ
の高いコントラストを持続することができた。

実施例２ 表−２に示すように、実施例１における第二層の酸素量
を若干多くした感光体（Ｂ１）を作製し、同様の実験を
行った。

本実施例の感光体（Ｂ１）は、第３図および第４図中の
Ａと同様に、高いコントラストの画像が得られ、しかも
連続複写実験においても実施例１に比べ向上が見られ、
７０枚の高いコントラストの画像を得ることかで趣だ。

表−２ 次に、この酸素量をさらに７０ｓｅｃｍ多くした感光体
（Ｂ２）も作製してみたが、その結果、第３図のＢに示
すように、表面電位保持能は同程度あるいはそれ以上に
良好であるが、レーザー光による書浜込みを行った場合
に残留電位が発生した。

連続複写性はＢ１と同等以上であったが、残留電位によ
り十分高い静電コントラストが得られないことに加え、
光イレースのみでは十分除電しぎれず、ＡＣ除電の併用
が必要であった。

寒真鼾 表−３に示すように、実施例１における第二層の８２　
Ｈ６量を１５　ｐｐＩｏに増やした感光体（Ｃ）を作製
し、同様の実験を行った。結果を第３図および第４図Ｃ
で示す。

表−３ 本発明感光体（Ｃ）は、第３図Ｃが示すように、全面短
波長露光による表面電位の減衰が極めて犬鰺く、その後
の暗中における表面電位保持能も大きく低下した。した
がって、十分な静電コントラストを得ることがでとず、
連続複写した場合も第４図中のＣに示すように、急速に
コントラストが低下し、多数枚画像を得ることはで外な
かった。

実施例４ 表−４に示すように、実施例１における第二層の層厚を
薄くした感光体を作製し、同様の実験を行った。

表−４ その結果、実施例３と同様に、高いコントラストの連続
複写を得ることはできなかった。

実施例５ 実施例２において、第一層と支持体の開に、支持体から
の電荷注入阻止層を設け、その成膜条件を表−５のよう
にして感光体（Ｄ）を作製した。イｑられな結果を第３
図および第４図のＤで示す。

表−５ 本実施例感光体（Ｄ）では、実施例２と同様に非常に高
い静電フントラストが得られ、しかも繰返し複写の実験
においても、第４図りが示す通り連続で１００枚の高品
位な画像を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１−ｃ図から第１−１１図は、本発明感光体の複写原
理を説明する図、第２図は複写工程図、第３゛　　図は
複写工程と感光体表面電位の関係を示すグラフおよび第
４図は繰り返しコピ一枚数と静電コントラストを示すグ
ラフである。 （１）ａ−３ｉの第一層、　（２）第二層（整流層）、
（３）第三層、　　　　　（５）短波長光、（６）長波
長光、　　　　（７）静電潜像、（８）トナー、　　　
　　　（９）感光体ドラム、（１０）コロナ放電、　　
　（１１）短波長露光、（１２）レーザー光、　　　（
１３）現　像、（１４）転　写、　　　　　（１５）ク
リーニング、（１６）イレース。 第１−ｃ図　　　　　　　第１−ｂ図 第１−ｈ図　　　　　　　第１−９図 第１−ｃ図　　　　　　　　第１−ｄ図第２図 閣土口 第３図 ＊ＩＶｌ（秒） 譬°“Ｆ−ヨ岐

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、アモルファスシリコンを母体とする感光層が少なく
   とも三層からなる電子写真感光体において、表面から二
   層目が帯電極性と同極性の電荷を少数キャリアとする整
   流層からなることを特徴とする電子写真感光体。