JPS62196668A

JPS62196668A - 電子写真感光体

Info

Publication number: JPS62196668A
Application number: JP61038792A
Authority: JP
Inventors: Mutsuki Yamazaki; 六月山崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-02-24
Filing date: 1986-02-24
Publication date: 1987-08-31

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、光（紫外光、可視光、赤外光、Ｘ線、γ線
、等の電磁波）に対して感度を有する電子写真感光体に
関する。

（従来の技術）電子写真感光体においては、感光体表面にコロナ放電に
より電荷（例えば、正電荷）を付与して帯電させる。次
いで、この感光体表面を所定のパターンで光照射すると
、光導電層における光が照射された領域に電子と正孔と
の対が発生し、表面電荷がこの電子により中和される。

正孔キャリアは光導電層を走行して導電性支持体に到達
する。

一方、感光体表面の光の照射を受けなかった領域には正
電荷が残存しており、これにより、正電荷による静電潜
像が形成される。この感光体表面に現像器からトナーを
静電気的に吸引させて付着させると、感光体表面の静電
潜像が可視化される。

この場合に、感光体と現像器との間に現像バイアスをか
けて、電荷による電場と逆方向の電場が生ずるようにし
である。

このような電子写真感光体においては、コロナ放電によ
り帯電した電荷が光照射後現像されるまで保持されてｉ
！荷保持能が高いこと、及び光照射により発生したキャ
リア対が再結合することなく、その一方が表面電荷を中
和し、他方が迅速に導電性支持体まで走行する等、キャ
リアの寿命が高くその走行性が良好であることが要求さ
れる。

このような電子写真感光体用材料としては、従来、アモ
ルファスカルコゲナイド系材料が使用されている。この
アモルファスカルコゲナイドは大面積化が可能であるが
、光の吸収領域の端部が可視光の中でも紫外光寄りにあ
るため、実用上、可視光に対する光感度が低い。また、
硬度が低いため、寿命が短いという欠点がある。

一方、アモルファスシリコン（以下、ａ−８ｉと略す）
は、その吸収波長領域が広いために広い波長領域に亘っ
て高い感度を有し、かつ、硬度が為いために寿命が長い
という利点を有し、更に、製造上人体に有害を及ぼすこ
とがなく安価で大面積のものを得ることができるので、
ａ−３ｉは、近時、電子写真感光体材料として注目され
ている。

しかしながら、このａ−３ｉは暗時の比抵抗（以下、暗
抵抗という）が、通常、１０８乃至１０ｉ０Ω１と低く
、電荷保持能が低いという欠点を有する。

このような欠点を補うため、従来、感光体の導電性支持
体と光導電層との間に、窒化シリコン及び酸化シリコン
等の絶縁性の層を形成するか、又はｐ型若しくはｎ型の
ａ−３ｉからなる障Ｗ層を配設することにより、導電性
支持体から光導電層へのキャリアの注入を防止するよう
にしている。

なお、後者において正帯電の場合には、正孔のみを通過
させるように、障壁層をｐ型にし、負帯電の場合には、
障壁層をｎ型にする。

また、感光体の表面電位を高くするために、光導電層の
上に表面層を形成する。この表面層は、通常、比抵抗が
高い絶縁性の材料で形成される。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、前者のように絶縁性の層を形成する場合
には、その絶縁層を厚くすると、光導電層から導電性支
持体に流れるキャリアの通過も阻止してしまい、その結
果、残留電位が高くなるという問題点がある。逆に、絶
縁層を薄くすると、現像バイアスにより、絶縁破壊が発
生しやすい。

一方、後者のように、ａ−＄ｉ層を形成する場合には、
ａ−３ｉをｐ型にするためにａ−８ｉに周期律表の第■
族に属する元素を添加し、ａ−３ｉをｎ型にするために
ａ−８ｉに周期律表の第Ｖ族に属する元素を添加する必
要がある。しかしながら、この不純物元素の添加により
、ａ−８ｉ層中の歪みが大きくなり、このａ−８ｉ層の
上に光導電層を積層形成した場合に、各層の歪み差が大
きくなり、層の剥離が発生するおそれがある。

また、表面層を絶縁性の材料で形成すると、この材料内
では、キャリアの移動度が低いため、光感度が低下し、
残留電位が高くなる。このため、表面層の層厚は通常５
０乃至１０００人に制限することが必要である。しかし
、感光体の使用環境の変化に対して化学的に安定化する
ためには、表面層の層厚は厚いほうが好ましい。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
帯電能及び電荷保持能が高く、残留電位が低く、絶縁破
壊及び層剥離が防止され、紫外光から近赤外光に至る広
い波長範囲に亘って高感度を有し、長寿命の電子写真感
光体を提供することを目的とする。

［発明の構成］く問題点を解決するための手段）この発明に係る電子写真感光体は、導電性支持体と、こ
の導電性支持体の上に窒化硼素で形成されたＦＩａ壁層
と、この障壁層の上に硼素を含有するアモルファスシリ
コンで形成された光導電層と、この光導電層の上に窒化
硼素で形成された表面層と、を有し、各層の界面におい
て硼素又は窒素の濃度が層厚方向に変化していることを
特徴とする。

（作用）この発明においてｔよ、障壁層に窒化硼素（ＢＮ）を使
用する。このＢＮは、比抵抗が高く、電荷保持能を古め
ることができるのに加え、層中の歪みが小さいという利
点を有する。また、表面層もこのＢＮで形成している。

このＢＮは、表面層として使用された場合に、光の吸収
量が少ないので、入射光の大部分を透過するため、光導
′Ｒ層の光感度及び残留電位を劣化させない。また、光
導電層を構成するａ−８ｔは広い波長範囲に亘って高感
度である。更に、各層の界面において、窒素Ｎ又は硼素
Ｂの濃度が層厚方向に変化している。

このため、光導電特性に連続性を有すると共に、層の剥
離を抑制することができる。

（実施例）以下、添付の図面を参照してこの発明の実施例について
説明する。第１図はこの発明の実施例に係る電子写真感
光体の一部断面図である。ドラム状の導電性支持体１と
しては、例えば、アルミニウム若しくはステンレス鋼等
の金属、又はガラス若しくは高分子フィルムの表面に導
電性若しくは半導電性物質をコーティングしたものを使
用することができる。

この導電性支持体１の上に障壁層２が配設されている。

このＩ壁１１２はＢＮで形成されている。

このＢＮは真性半導体に近いので、比抵抗が高いのに加
え、層中の歪みが小さい。このＢＮ障壁層２は、窒素Ｎ
を５乃至２００原子％、好ましくは、１０乃至１００原
子％含有し、水素Ｈ若しくはハロゲン元素を１乃至５０
原子％含有する。この障壁層２の層厚は５０人乃至５μ
ｍ１好ましくは、０．１乃至１μｍにすることが好まし
い。これにより、帯電能を高くすることができると共に
、残留電位を低くすることができる。

障壁層２の上には、光導電層３が形成されている。この
光導電１１３は、硼素Ｂを含有するアモルファスシリコ
ン（以下、ａ−８ｉと略す）で形成されている。この光
導電層３には、不純物として炭素Ｃ１窒素Ｎ、又は酸素
０を含有させることができる。これにより、比抵抗を高
めることができるが、過剰にこれらの元素を含有すると
、光感度が低下する。また、光導電層３に、周期律表の
第１族又は第Ｖ族に属する元素をドーピングしてもよい
。これにより、正孔又は電子等のキャリアの移動度を高
くすることができる。しかし、これらの元素を多量にド
ーピングすることは、比抵抗の低下を招来するので好ま
しくない。

先導ＩＪｉ３の上には、表面１４が形成されている。こ
の表面層４は窒化硼素ＢＮで形成されており、窒ｊＦｉ
Ｎを１０乃至２００原子％含有する。この表面層４の層
厚を０．１μｍ以上にする場合には、窒素Ｎを５０原子
％以上含有することが好ましい。これにより、表面層４
の光学的バンドギャップが３８Ｖ以上になり、表面１１
４は可視光から紫外光に亘る波長域の光を吸収せず透過
するので、光導電層における光感度が高くなる。この表
面層４には、不純物として水素Ｈ又はハロゲン元素を１
乃至５０原子％含有させてもよい。

次に、この発明に係る電子写真感光体の成膜方法につい
て説明する。先ず、導電性支持体をチャンバ内に設置し
、メカニカルブースタポンプと油回転ポンプにより、チ
ャンバ内を１０−３乃至１０−４トルの真空度に排気す
る。導電性支持体を１００乃至４００℃の温度に保持し
、チャンバ内にＳｉＨ４，５ｉ２Ｈｓ　、ＳｉＦ＋等の
３ｉを含有するガスと、８２　Ｈ６、ＢＦ３　、ＰＨ３
、ＰＦ３等の周期律表の第１族又は第Ｖ族に属する元素
を含有するドーピングガス、及びＮ２、Ｎ８３等のガス
を導入する。そして、排気系の排気速度を調節してチャ
ンバ内を０．１乃至１０トルにする。次いで、電極間に
１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加し、ブラズナ放電
を生起させて各層を導電性支持体上に形成する。

この各層の成膜条件は以下の通りである。第２図は、横
軸に時間をとり、縦軸に各ガスの流量をとって、チャン
バ内に導入するガスの８！量の変化を示すグラフ図であ
る。先ず、Ｈｅガスペースで濃度が１％の８２　Ｈ６ガ
スを３００ＳＣＣＭ、　１１度が０．００１％（７）Ｂ
２　Ｈｓ　ガスを５０ｓｃｃＭ、Ｎ２　ガスを７５０８
ＣＣＭ？ｌＬ、、ｕ　（７）　流ｆｆｉ　テ３　分間成
膜する。次いで、成膜開始後３分経過した後、５分経過
するまで、濃度が１％の８２　Ｈ６ガスとＮ２ガスとを
減少させると共に、成膜開始後３分経過した時点でＳｉ
Ｈ＋ガスを流し始め、５分経過した後その流山を一定に
保持した。なお、この成膜中の高周波電力は３００Ｗで
ある。

成８１開始後１２５分経過した時点で、５ｉｌ−１４ガ
ス流量を減少させ、２分後にその流ｍをＯにした。一方
、この２分間に、Ｎ２ガス流出を増加させ、１％濃度の
８２　Ｈｓガスの供給を開始した。

そして、２分経過後に、１％濃度の８２１−１ｓガス流
憬を３００８ＣＣＭ、Ｎ２ガス流恐を７５０ＳＣＣＭに
し、この状態を３分間保持した。

このようにして、成膜開始後の３分間と成膜終了前の３
分間にＢＮが形成され、このＢＮの形成後又は前の２分
間に、層中の硼素Ｂ及び窒素Ｎの含有量が連続的に変化
する層が形成される。この実施ＩＡにおいては、この２
分間に形成された１中には、硼素Ｂ、窒素Ｎ、シリコン
３ｉの外に、水素１−１も含まれる。これは、Ｂ２　Ｈ
６及びＮ２ガス流ａがＯになった侵にＳｉＨ＋ガスを流
すと、チャンバ内のガスが稀薄になる瞬間が存在するた
め、好ましくないからである。なお、硼素Ｂを含むガス
として、上記実施例においては、８２　Ｈｓガスを使用
したが、この８２　Ｈ６ガスの替りに、ＢＦ３ガスを使
用すると、層中には、水素Ｈの替りに弗素Ｆがとりこま
れる。

この発明においては、第２図に示すように、原料ガスの
流量を連続的に変化させている。これにより、硼素Ｂ及
び窒素Ｎの濃度を連続的に変化させることができるが、
ＥＳＣＡ又はオージェ等による分析結果においても、こ
のｌＩＩ素Ｂ又は窒素Ｎの濃度変化が検出されている。

なお、このＥＳＣＡ等により検出される硼素Ｂ等の含有
量は単位体積中の硼素Ｂ等の数である。このような届界
面における濃度の連続的な変化により、光導電特性の連
続性が得られると共に、層の剥離が防止される。

上述の各成膜条件で形成された電子写真感光体は、コロ
ナチャージャからアルミニウム基体への流入電流が０．
４μＣ／Ｃｌ１２である条件下では、８００■の表面電
位が得られ、障壁層にａ−３ｉを使用した感光体に比し
て、帯電能が２０％以上向上した。また、帯電後、１５
秒経過した後の電荷保持率は８０％であり、表面電位が
６００Ｖの半減露光量はＱ、３　　ｌｕｘ・秒である。

更に、現像バイアスに対する耐圧は１５００Ｖ以上にな
り、従来のａ−３ｉにおいては約２００ｖ絶縁破壊が発
生していたのに対して、耐圧が著しく上昇した。

更に、２００万枚繰返し使用した後においても、良好な
画像を得ることができ、感光体の寿命が良い。

［発明の効果］この発明によれば、帯電能及び電荷保持能が高く、残留
電位が低く、絶縁破壊及び層剥離が防止され、紫外光か
ら近赤外光に至る広い波長範囲に亘って高感度を有し、
長寿命の電子写真感光体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る電子写真感光体の一部
断面図、第２図はこの電子写真感光体の成膜条件の一例
を示すグラフ図である。１；導電性支持体、２：障壁層、３；光導電層、４：表
面層、出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）導電性支持体と、この導電性支持体の上に窒化硼
素で形成された障壁層と、この障壁層の上に硼素を含有
するアモルファスシリコンで形成された光導電層と、こ
の光導電層の上に窒化硼素で形成された表面層と、を有
し、各層の界面において硼素又は窒素の濃度が層厚方向
に変化していることを特徴とする電子写真感光体。
（２）障壁層又は表面層は、水素又はハロゲン元素を含
有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
電子写真感光体。