JPS6186758A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、たとえばレーザープリンター等に用いられる
電子写真感光体に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

電子写真用感覚体としては、従来では、セレン、セレン
・ヒ素、セレン・テルル、硫化カドミウム樹脂分散糸、
有機光導電性材料等が用いられてきたが、近年では、非
晶質シリコン（以下ａ　　Ｓｉと書く）が注目されてお
り、これを用いたａ−８ｉ電電子写真光体は、無害であ
り、公害の心配のないこと、高い使用温１更に耐え、表
面硬度が高く取扱いが容易であること、さらに、可視領
域に高い分光感度を有していること等の理由力１ら、急
速に製品化への要求が高まってきている。一方、近年、
ファクシミリ、ワードプロセッサー、コンピュータ等の
端末に、感光体。

を用いた電子写真方式のプリンターが開発されてきてお
り、このプリンターでは光源として種々のものが使用さ
れている。その中でも光源としてレーザーを用いた電子
写真方式のレーザープリンターは、そのレーザー光源と
してＨｅ　−Ｎｅレーザー等のガスレーザーが用いられ
ていたが、最近では、プリンターの小型化、低コスト化
、ｆＡの行い易さ等の意力）ら、半導体レーザーが主に
用いられるようになってきた。

ところで、光源に半導体レーザーを用いた電子写ｊｒ、
方式のレーぜ−プリンターの感光体にａＳｉを利用しよ
うとする場合、半導体レーザーはその発光波長が、現在
のところ、７８０　ｎｍ８度であり、ａ　　Ｓｉ感元体
はこの半導体レーザーの発光波長傾城では、光感度がや
や低く、鮮明な画像が得られないことかあ・５゜そこで
、半導体レーザーの発光波長でも光感度を充分持たせら
れるようにするために、ａ−ｓｔＩｆ＆元体中にＧｅ　
（ゲルマニウム）を入れ、光学的バンド・ギャップを小
さくすることがよく行なわれている。

また、ａ　　Ｓｉ感光体中の光導電層の水素の含有量を
下げることにより、光学的バンドギャップを下げ、長波
長感度を増すことも行なわれている。

しかしながら、以上のようｆＡ　ａ　−Ｓｉ感元体を用
いて、半導体レーザーを光源としたレーザープリンター
でレーザー元をラインスキャンし、画像を形成させてみ
ると、文字画像とｖなって、干渉縞状の濃度むらが現わ
れることがある。また、この濃度むらは、レーザーのａ
光量を上げれば消すことができるが、その場合でも文字
画像か所々白すじ状にぬけてし才い、良好な画像を得る
ことができない。さらに、文字画像では現われなくても
、ハーフトーンをとってみると、やはりハーフトーンに
干渉縞による濃度むらが現われる場合がある。

この原因はａ　−Ｓｔ　ｇ光体の・表面で反射したレー
ザー元と、ａ−８＋悪感光内部を透過し、導′這性基叛
、具体的にはＡｌ素管表面で１え射し、再び表面から射
出していく反射１ノ−ザー元との間で干渉が生じるため
である。ａ−８ｉ感元体の場合、ｐ、ｌ素管上に成膜さ
れた光導電層は、多少の膜の厚みむらを狩っており、こ
れが干渉の原因となるドラム上の光路長の差となってあ
られれる。

そして、ａ−８ｉ感元体表面の反射光と、Ａｌ素管表面
で反射し、再び表面から射出してくる反射光との間の干
渉効果は、大際にはａ−８ｉ感元体内部に入射し、実質
的に発生するキャリアの量を制限することになり、前述
したように、膜の厚みむらに対応して製産むらが現われ
ることになる。したがって、その対策としては、どちら
力）の放射光強度を下げてやれば良く、一般にはｐ、（
３素管表面を適当に荒らすか、あるいは表面に反射防止
膜を設けるごとなどがよく行われる。

ここで、ａ−８ｉを電子写真感光体に使用しようとする
場合、ａ　　Ｓｉ自体の暗低抗は約１０１０Ω・備程度
であるため表面電荷保持能を高めるために、一般に、導
筒性基板上に、導甫性基板乃）らの箪衡の注入を阻止す
るブロッキング層を設け、さらに光導電層の上部に電荷
保持のための表面層を設けるいわゆる積層構造がとらｎ
ている。

そこで、このような積層構造のａ　−８Ｌ悪感光につい
て、前述の干渉縞対米として、ｈｅ素管表面を荒らして
みると、光導電層の厚みむらに対応した狭い間隔の干渉
縞は消えるが、ハーフトーン画像に間隔の広い干渉縞が
現われることがある。これは１０表面層の厚みむらｌこ
対応した干渉効果によるものである。

したがって、この間隔の広い干渉縞を消すためには、反
射防止条件を満たすような膜厚で均一に表面層を成膜す
ればよい。しかし、表面層が非常番こ薄く均一成膜が不
可能な場合は、表面層の上部に反射防止膜を設ければ干
渉効果は防止できることになる。

以上のように、レーザープリンターに現われる干渉縞は
種々の方法ζこより解決が可能であるが、ａ　　Ｓｉ感
元体の構造プロてスの簡素化、省力化ぢよび生産性を考
慮した暢合、できるだけ成１摸袈置のみでａ−８３感光
体を最終的に襄遺し、別の製造プロセスを増やさないよ
うにする方がよい。したがって、ａ−８Ｌと適合する屈
折ぶを有する物質により反射防止膜を成膜することは不
利である。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情にもとづいてなされたもので、その目
的とするところは、製造プロセスを増やすことなく、干
渉効果による画像の濃度むらの発生を防止することがで
きるようにしたｌ子′−Ｅ異光光体を４た供することに
ある。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、導電性基体上に
、シリコン原子を母体として含む非晶質材料から成る光
導電層と７面層とを１１目次積層して形成した可子写異
光元体において、上記光導電層の屈折基をｎａとし、上
記表面層の屈折率ソｎｂとしたとき、ｎｉｌ　＞　ｎ　
＞　ｎｂの関係となるような屈折率ｎを有するシリコン
原子を母体として含む非晶質材料から成る光導電性の中
間層を上記光感電層と上記表面層との間に少なくとも一
層以上形成し、かつ上記ｆｔＪ４電性の中間層の屈折率
ｎを光導電性の中間層に含まれてる水素の量によって制
御した０とによって、入射光が層の界ＩＩ］］で反射し
缶くするようにしたことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。第３図は本発明に係る電子写真感光体を成膜する成膜
装置を示すもので、図中１は反応容器である。この内部
には、高周波重力印加用゛電極２、これに対向して設け
られ、かつアースされた支持台３、この支持−ａ３の上
部に設けられた成膜用導電、性基板（Ｓ電性基体）４、
および、上記支持台３の下部に設けられたヒーター５等
が収容されている。上記電極２は、反応容器ｌとはテフ
ロン等の絶縁材６で絶縁され、反応容器Ｉの外部で、高
周波電力のマツチングのためのＬＣ回路から成るマツチ
ングボックス７を介してプラズマ放電分解を行うための
周波数１３．５６　ＭＩ（Ｚを有する電力を供給するた
めの高周波電源８に接続されている。また、９はガス導
入管であり、１０は拡散ポンプにより反応容器ｌの内部
を真空にする第１の排気系、ｌｌは成膜中メカニカル・
ブースターポンプにより排気を行う第２の排気系である
。

し力１して、以上のように構成された成膜装置を用いて
、ａ　　Ｓｉ電子写真感光体を成膜する場合は、先ず、
光分に洗浄した成膜用導電性基板４を反応容器ｌの内部
の支持台３の上部に設置した後、反応答臼Ｉの内部を拡
散ポンプにより第１の排気糸１０で尚真空に排気する。

その後ガス導入管９から、シリコン原子を母体として含
むガス（ＳｉＨ４、５ｉｚＨａ等）を導入し、高周波電
源７から１高周波電力を印加して、グロー放電分解を行
い、これによつａ−８ｉの成膜を行う。

次に、上記成、摸装置で製造した本発明に係る゛重子：
８：５Ａ感元体を第１図および第２図に示す。

、３１図に示す電子写真感光体は、導電性基板１０１上
に元へ参市層１０２、元尋電性の中間層１０３、表面層
１０４をこの順に積層した構成となっている・。そして
、上記光導電層１０２は、シリコン原子を母体として含
むガスたとえば５ｉ）（４、Ｓ　ｉ２　Ｈ６のグロー放
電分解により成膜され、この元２＃、’Ｇ　ｉ曽１０２
の成膜を行う際には、暗低抗を上げ帯電能を高めるため
に、周期律Ｐ第ｍＡ族元素を含むガスを混合し、ライト
ドープすることも行なわれる。なお、この元２ｓｉ　、
層１０２の膜厚は、良好な′茗子写真特性および画１象
を得るためには、１０〜５０μｍ１好ましくは１５〜４
０μｍがよい。さらに、元４電層１０２は、荷Ｔ粒子放
射分析ζこより、水素含有量が５〜８原子％であり、光
学的特性の測定から、光学的バンド・ギャップが１．６
３〜１．６８　ｅＶ、屈折率が７９０　ｎｍの波長に対
して４．２〜４，５である。＝面Ｊｉ　７０４は、シリ
コン原子を母体として含むガスたとえば５ｆＨａ　、　
５ｉｔｅｓガス等に、炭素、チッ素、酸素のうち少なく
とも一つ以上を含むガスを混合して成膜される。たとえ
ば５ｉｒ（４ガスにＣＨ，、Ｃ２Ｈ，ガス等を混合し、
グロー放電分解を行うことにより、良好な表面ＪｉＳ　
ｆ形成することができる。また、この表面層１０４は、
炭素含有−１ｋが１２〜１５原子鴨、光学的バンド・ギ
ャップが２．０〜２゜２ｅＶ、７９０ｎｍの波長での屈
折率が２．４〜２．８である。なお、この表面層１０４
の膜厚は、寅子写Ｘ感光体として要求される電荷保持能
同上、残留電位の低減、耐環境性、耐コロナイオン性を
考慮した場合、１００Ａ〜ｌＯμｍ％好ましくはＩｓ　
ｏ　ｏ　Ｘ〜５μｍｎがよい。

上記元焉−′耐伯二の中間者ｔＯ３［才、光導Ｔ層ｌθ
２Ｕ＞屈折」をｎａ、表面ｊＡのＪぽ折率をｎｂとした
とき、ｎａ　’；ｌ　ｎンｎｂの関係となるように、そ
の屈折ぶ眉］が、したがって元学的／Ｎｌンド・ギャッ
プが、水＃含吊遣８こ３（つて制御されているものであ
る。すなわち、この尤４）性の中間層１０３は、上記光
重１．ａ　心”　２と比較して水素含有量か多く、水素
分析により３０〜３５原子％、また；を党的バンド・ギ
ャップが１．８４〜１．８８　ｅＶ。

７９０　ｎｍの波長での屈折率が３．３〜３．５の値を
有する１）のである。

なｓｌこの光導電性の中間、−１０３の膜厚は、反射防
止および発生するキャリアの走行を防止　−しない８度
の膜厚が望ましく、通常は、以上の点を考１可して１０
０＾〜２０μｍ１好ましくは５００′Ａ〜１０μｍがよ
い。

また、上記光導電性の中間層１０３の成膜方法としては
、光導電層１０２の成膜とほは同様であるが、膜内の水
素含有量を増加させるために、別を母体として含むガス
、たとえばＳ＋Ｈ４＋５ｉｚＨａガス等に加えて、水素
ガスを混合して、グロー放電分解を行なえばよい。

さらに、暗抵抗を高めるために中間層１０３に、周期律
表第１１１Ａ族の元素をライト・ドープしてもよい。

以上の構成ｉこよれば、界面のバンド・ギャップが比較
的なだらかに変化するために界面でのキャリアの蓄積が
防止でき、残留電位が低くおさえられる。また、レーザ
ー元を入射した際、表面層１０４からの反射が低くおさ
えられ、かつ、表面層１０４と中間層１０３との境界面
、中間層１０３と光導電、層１０２との境界向のそれぞ
れで、屈折率が規則的に変化しているために、反射率が
低くおさえられて光導電層１０２内部に入射することに
なり、界面での反射光による干渉効果が防止できる。さ
らに、中間層１０３を絶縁性の材料を用いて成膜しよう
とする場合、表面層１０４も絶縁性であるため結果おし
て、表面ｒ＝ｔｏ４が厚くなることになり、゛４子写真
特性としての残留電位が上昇してしまうといった問題が
生じるが、その点、ａｓｉは膜中の水素含有量を変える
ことによってａ　　Ｓｉの電気特性をさほど大きく変え
ることなく光学的特性を変えられる。

第２図に示す１子写異光元体は、導電性基板（導電性基
体）２０Ｉ上に、光導電層２０２、光導電性の第１の中
間層２０３、光導′償１性の第２の中間層２０４、表面
層２０５をこの順に設けたものである。この場合も屈折
率は表面層２０５７））ら″／ｌ、４准崩２０２に行く
に従って大きくなるように中間層２０３，２０４がそれ
ぞれ成膜されている。

〔具体例〕

充分に洗浄した後乾燥させた導電性基板４としてのｈｌ
ｊ素菅を真空容器！内に設置し、波数ポンプにより真空
容？＋？ｒ　Ｉ内を排気した。これと同時に、Ａｌ素管
の加熱用ヒーター５の電源を入れ、設定温度を３５０℃
にし、加熱を行った。約１時間後、真空容器ｌ内の真空
度が３８１０−’Ｔｏｒｒとなり、Ａ７？素管の温度も
安定した。その後、マスフローコントローラを介してＳ
ｉＨ４の流量を３００　ＳＣＣＭ、ＪＨａのＳ　ｉＨａ
に対する流量比を５　ｘ　１０”−’、　　ＣＨ，の流
量を６０８ＣＣＭ、アルゴンガスの流量を２００　ＳＣ
ＣＭにそれぞれなるように調節した後、１３．５６　Ｍ
Ｈｚの高周波電源８のスイッチを投入して、２００Ｗの
高周波電力を印加し、グロー放電を行ない、第一層の成
膜を行なった。このとき、反応圧力は０．８　Ｔｏｒｒ
で、膜厚は１．２μｍであった。

第一層成膜終了後、すべてのガスを止め、ガスのパージ
を１５分間行い、その後、ＳｉＨ４のｆｉｆヲ６００　
ＳＣＣＭ、アルゴンガスの流量を５００　ＳＣＣＭ、Ｂ
ｄ（６の５ＩＨ４に対する流量比を８８１０”−’にそ
れぞれなるようにマスフローコントローラにより調節し
、ガスの流量が安定した後、高周波電力を３５０Ｗ印加
し、２５μｍの膜厚の元導宵層１０２を形成した。この
とき、反応圧力は１．５Ｔｏｒｒであった。

光導電層１０２の成膜後、５ＩＨ４ガスの流量を２００
　ＳＣＣＭにお七し、水素ガスを３００　ＳＣＣＭ流し
、５分間その状態に保ち、ガスの流量が安定した後、高
周波電力を３５０Ｗ印加し、２μｍ膜厚の中間層１０３
の成膜を行った。このとき、反応圧力は１．２　Ｔｏｒ
ｒでめった。

次に、すべてのガスを止め、真空容器！内を１５分間パ
ージしたのち、マスフローコントローラーを介して、８
ｉＨ４の流量を１００　ＳＣＣＭ。

ＣＨ，の流量を４００　ＳＣＣＭに調節した後、高周波
電力を２００Ｗ印加し、１．５μｍの膜厚の表面ｒ＝１
１０４を形成した。このとき、反応圧力は０．７７ｏｒ
ｒであツタ。

このようにして成膜したａ−８ｆｔ子写真感光体を７９
０　ｎｍの発光波長の半導体レーザーを搭載したレーザ
ープリンターで画像をとってみたところ、干渉効果によ
る濃度むらのない鮮明な画像を得ることができ、また電
子写真特性も非常に良好であった。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ａ　　Ｓｊ成膜プ
ロセスのみで製造プロセスを増やすことなく、かつ電子
写真特性を悪化させることなく、干渉効果による画像の
濃度むらの発生を防止することができる等の優れた効果
をうする。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明（こ係る電子写真
感光体を示す摸式的構成図、第３図は本発明に係る電子
写真感光体を成膜するための成膜装置を示す概略的構成
図である。 ４・・・導電性基板（導電性基体）、１０１・・・導電
性基板（導電性基体）、１０２・・・光導電、ＩＬ１０
３・・・中間層、１０４・・・表面層、２０１・・・導
電性基板（導電性基体）、２０２・・・光導電層、２０
３・・・第１中間層、２０４・・・第２中間層、２０５
・・・表面層。 出頓人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図 優３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）導電性基体上に、シリコン電子を母体として含む非
   晶質材料から成る光導電層と表面層とを順次積層して形
   成したものにおいて、上記光導電層の屈折率をｎａとし
   、上記表面層の屈折率をｎｂとしたとき、ｎａ≧ｎ≧ｎ
   ｂの関係となるような屈折率ｎを有するシリコン原子を
   母体として含む非晶質材料から成る光導電性の中間層を
   上記光導電層と上記表面層との間に少なくとも一層以上
   形成し、かつ上記光導電性の中間層の屈折率ｎを上記光
   導電性の中間層の水素含有量によって制御したことを特
   徴とする電子写真感光体。 （２）光導電性の中間層には水素を５〜５０原子パーセ
   ント含有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。