JPS62217253A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は非晶質光４電部材からなる電子写真感光体に関
する。

〔従来技術〕

複写機に用いられている電子写真感光体（以下単に感光
体という）の１つに非晶質シリコン感光体があり、その
代表的な構造は、第４図に示す如く感光体支持用の導電
性基板２００上に、感光体としてのプロフキング層２０
１．光電変換屓２０２．上部層２０３の３層が順次厚み
方向に形成されている。

このような構成とした理由は、感光体として本来必要な
層は光電変ｍＮ２Ｏ２のみであるが、光電変換層単層で
はそこに生じた電荷を複写に必要な時間保持できないか
らである。１１］ち、光電変換層２０２は、通常Ｂ２１
１６のライトドーピングによってｉ型にした非晶質シリ
コン材であり、その暗比抵抗が１０１０〜１０１１Ω・
値と低いので所要時間電荷を保持できず、この保持のた
めに光電変換層の両側に絶縁性のブロッキング層２０１
　と、絶縁性又は半絶縁性の上部層２０３とを設けてい
る。この上部層２０３は表面保護の作用もある。なお、
ブロッキング層はｐ型又はｎ型の非晶質シリコンであり
、上部層は水素を含む非晶質窒化シリコン、水素を含む
非晶質炭化シリコン又は水素を含む非晶質酸化シリコン
である。

Ｃ発明が解決しようとする問題点〕 斯かる感光体を複写機に用いた場合の現象について複写
作成過程と共に以下に説明する。第５図に示す如く上部
層２０３の自由表面２０６側全面にコロナ放電により正
電荷を帯電させておき、これに固有吸収光を用いて原稿
の文字１図形部を暗部として画像露光すると露光部２１
０表面の正電荷は消失し、文字４図形部に相当する部分
２０８の平面が静電潜像２０９として残る。

このときの状況を第６図のエネルギーバンドモデル図に
基づいて詳述すると、帯電される前においてはＥｃ　（
伝導帯のエネルギーレベル）及びＦｖ（価電子帯のエネ
ルギーレベル）が実線で示すように光電変換層２０２の
厚み方向で一定であるが、帯電されることにより光電変
換層２０２の上部層２０３側エネルギーレヘルが上がる
（図では破線にて示すように下方に曲がった状態となる
）。なお、図中のＥｆはフェルミ準位を示す。また、画
像露光されると露光部（明暗）２１０と対向する上部Ｍ
　２０３と光電変換層２０２との接合部にキャリアとし
ての電子が蓄積され、この落禎した電子は上部層２０３
を通って正電荷と結合して中和される。

この中和の際、上述のように光電変換層２０２の上部ｒ
ｆｉ２０３側エネルギーレベルが上っているので、伝導
帯を移動する電子がトラップされにくくなり、つまり移
動しやすくなり、また上部層２０３と光電変換層２０２
とが旧Ｓ構造であるので電解効果の作用が生じて電子（
キャリア）は厚み方向だけでなく、厚み方向と直交する
方向にも移動していき、光電変換層２０２には前記文字
４図形部に相当する部分（画像露光の際の暗部）２０８
よりも広がった電子２０４の多い空乏層領域２０５が形
成される。その結果、本来上記部分２０８に残る筈の一
定レベルの正電荷２０７の一部、特に露光部２１０に近
い正電荷部分の一部が中和され、また露光部２１０の消
失する筈の正電荷部分の一部が中和されずに残って、原
稿の文字１図形等よりも広幅であり、周囲の正電荷レベ
ルが低い山形の正電荷分布となった静電潜像２０９が形
成される（第５図参照）。

電子写真方式においてはこの上に逆極性に帯電したトナ
ー粉を均一に散布し、クーロン引力により電荷量に応じ
た量のトナー粉が表面に付着し、可視像となる、つまり
現像される。そして、このトナー粉でできた画像を紙に
転写して加熱定着して１枚の複写物が出来上る。

このような複写プロセスで行われるため、上記静電潜像
２０９が前記暗部２０８の平面よりも広が−１ており、
またその周囲の正電荷レベルが低下しているので、複写
物の文字１図形はその周囲の画像が流れたり或いはボケ
たりして複写品質を低下せしめるという問題点があった
。

本発明は、上述のようにして生ずる複写した文字１図形
等の画像流れ及びボケを防止し、高品質の複写が可能な
電子写真感光体を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は斯かる目的を達成丁べくなされたものであり、
上部層と接合する側のエネルギーレベルが低く、電子を
移動させにくくする層を、上部層の下、つまり上部層と
充電変換層との間に形成した電子写真感光体とする。

本発明に係る電子写真感光体は、非晶質シリコンからな
る光電変換層と絶縁性非晶質物質からなる上部層とを備
えた電子写真感光体において、前記光電変換層と上部層
との間に、周期律表第■族又は第Ｖ族に属する元素のう
ちの１又２以上の元素と、炭素、窒素、酸素のうちの１
又は２以上の元素と、水素とを含有する中間層を形成し
てあることを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、絶縁層と充電変換層との間に中間層
を設けているから、光電変換層の中間層側近傍でのエネ
ルギーレベル上昇量が小さくなり、このため電子が移動
しにくくなって、画像流れ。

ボケがない鮮明な静電潜像平面が上部層上に形成される
。

（実施例〕 以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。

第り図は本発明の実施例を示す模式的断面図であリ、図
中３００は導電性の基板である。基板３００の一面には
ブロッキング層３０１が基板３００からの電荷の注入を
［訂正すべく形成されており、そのブロッキング層３０
１の上には本発明に係る感光体が積層されている。感光
体のブロッキング屓３０１側から光電変換層３０２が、
またその上に中間Ｎ３０３が順次形成され、更にその上
に表面電荷保持のためと、表面保護のために絶縁性又は
半絶縁性の上部層３０４が形成されている。

斯かる感光体及びプロ７キング層３０１は夫々以下に示
す材質、厚み等となるように形成されている。

（１）　　プロ７キング層　３０１ 材３ｆニド−バント（不純物）として周期律表の第■族
、第Ｖ族のうちの１又は２以上の元素と、炭素、窒素、
酸素のうちの１又は２以上の元素とを添加した非晶質シ
リコン。

ドーピング量：第■族、第Ｖ族の元素については、・１
０−４〜２原子％の範囲とし、好ましくは１０−３〜ｌ
原子％、より好ましくは５Ｘ１０”〜０．５頑子％とす
る。

炭素、窒素、酸素については、１〜３０原子％の範囲と
し、好ましくは５〜２５原子％、より好ましくは１０〜
２０県子％とする。

厚み二５００人〜５μＭの範囲とし、好ましくは１００
０人〜２μｍ、より好ましくは２０００人〜１μｍとす
る。

（２）　　光電変換層３０２ 材質一層形成用の原料ガスＳｉＪに８２１（６をライト
ドーピングしてあり、入射光に対してキャリア発生効率
が高く、また発生したキャリアの移動度が大きく、更に
暗比抵抗に対する明比抵抗の比が大きいｉ型の非晶質シ
リコン。

更に炭素、窒素、酸素のうちの１又は２以上の元素及び
第■族の元素のうちの１又は２以上の元素をドーピング
してもよい。

ドーピング量：第■族の元素についてはｌＯ〜７〜ｌＯ
〜］原子％、また炭素、窒素、酸素に一ついては２原子
％以下が好ましい。

厚み：５〜７０μｍの＠囲とし、好ましくは１０〜５０
μｍ、より好ましくは２０〜４０μ曙とする。

（３）中間［３０３ 材質ニブロッキング眉３０１　と同様にドーパントとし
て第■族、第■族のうちの１又は２以上の元素と、炭素
、窒素、酸素のうちの１又は２以上の元素と、水素とを
添加してあり、光学的バンドギャップが上部層３０４の
それに等しいか又は低い値であり、また光電変換層３０
２のそれに等しいか又は高い値である１、７〜２．　Ｏ
ｅＶの非晶質シリコン。また、その暗比抵抗は光電変換
層のそれと等しいか又は低い値であり１０５〜Ｉｇ１２
Ω・備である。

ドーピング量：第■族、第Ｖ族の元素については、１０
−４〜２原子％の範囲とし、好ましくは１０−３〜１原
子％、より好ましくは５Ｘ１０″′３〜０．５原子％と
する。

炭素、窒素、酸素については１〜３０原子％の範囲とし
、好ましくは５〜２５原子％、より好ましくは１０〜２
０県子％とする。

厚み；１００人〜１μｍの範囲とし、好ましくは２００
〜５０００人、より好ましくは２００〜２０００人とす
る。

なお斯かる中間層３０３は感光体が正帯電される場合に
ｐ型の非晶質シリコンとし、また電子写真感光体が負帯
電される場合にはｎ型の非晶質シリコンとする。

（４）　　上部層３０４ 材質：絶縁性又は半絶縁性であり、非晶質炭化シリコン
、非晶質窒化シリコン、非晶質酸化シリコン又はそれら
に夫々水素を含んだものの１つからなり、暗比抵抗が１
０１２Ω・（至）以上とする。

好ましくは１０１３Ω・１以上、より好ましは１ＯＩ４
Ω・値以上とする。

厚み：　　１００人〜１μｍの範囲とし、好ましくは２
００〜５０００人、より好ましくは５００〜２０００人
とする。

次に中間層の組成、厚みの限定理由につき説明する。

組成について； 第■族、第Ｖ族の各元素は夫々暗比抵抗を低下させる作
用があり、また炭素、窒素、酸素の各元素は夫々中間層
の光透過性を向上させ、また歪応力を向」二させ、更に
エネルギーバンドを拡大する作用があるためト′−ブす
る。また炭素、窒素、酸素の各元素は暗比抵抗を高める
作用があるので、第■族、第■族の元素のドーピング量
との関連において暗比抵抗を調整できる。

水素については中間層の結晶欠陥を改善すべくドープす
る。水素がドープされていない場合には使用不能となる
ことがある。

このため第■族又は第■族に屈する元素のうちの１又は
２以上の元素と、炭素、窒素、酸素のうちの１又は２以
上の元素と、水素とをドーピングしたものに限定する。

厚みについて１ 中間層の厚みが１００Å以下であれば組成についての箇
所で述べた作用の効果がなく、逆に１μｍ以上であれば
帯電能が悪化し、また中間層の光透過性が悪くなる。

このため、中間層の厚みは１００人〜１μｍが好ましい
。

このような組成の本発明に斯かる電子写真感光体（以下
本発明品という〉を複写機に使用した場合の作用につき
説明する。本発明品は、北部層３０４と光電変換層３０
２との間に中間層３０３が形成されており、中間層の光
学的ハンドキャブ値が両層３０４と３０２とのそれの中
間の値であるので、入射光の反射による損失を少なくで
き、また不純物濃度を高めて暗比抵抗が低くなるように
設定しているので、第２図のエネルギーバンドモデル図
に示す如く中間層３０３と上部層３０４との接合部近傍
のエネルギーレベル及び光電変換層３０２と中間層３０
３との接合部近傍のエネルギーレベルが夫々低下するた
め、空乏層領域３０６の大きさが殆ど中間層３０３によ
って制限される。このため第３図に示す如く静電潜像と
して残したい部分（画像露光の際の暗部）３０９にだけ
正電荷３０８が残る。

これを詳述すると、前同様に上部ｒ！３０４の自由表面
３０７側全面に、コロナ放電により正電荷を帯電させて
おいてこれに画像露光する。そうするとその露光部（明
部）３１０と対向する上部層３０４と中間層３０３との
接合部及び中間層３０３と光電変換層３０２との接合部
にキャリアとしての電子が蓄積される。

その後、この電子は移動するが、上述の如く中間層３０
３と上部層３０４との接合部近傍のエネルギーレベル及
び光電変換層３０２と中間Ｍ３０３との接合部近傍のエ
ネルギーレベルが夫々低下しているので移動する電子が
トラップされやすくなる。つまり移動しにくくなる。こ
のため原稿の文字１図形部に相当する部分（画像露光の
際の暗部）３０９に対向する上部層３０４と中間層３０
３との界面に蓄積される電子数が従来品の場合よりも減
少し、電子３０５が蓄積した空乏Ｎ領域３０６はその平
面視が暗部３０９の画像と略同−に形成される。このた
め上記部分３０９だけが静電潜像として残り、原稿に忠
実である鮮明かつ正確な複写が可能となる。

次に、本発明品の静電特性について述べる。

静電特性の調査対象としては、成膜装置内に５ｉｌ１４
を１１００５ＣＣ、ＣＭ、を２０ＳＣＣＭ、Ｂ２　Ｈ６
／　５ｉｌ１４＝　Ｉ　Ｘ　１．０−３の流量比で供給
して基板上に厚み５０００人のプロフキング層を形成し
、次いで５ｉｔ１４を３００ＳＣＣＭ、　　８２　ＩＩ
　６　／　ＳｉＨ４＝　２　ｘｔｏ−６の流量比で供給
して厚みＺＯｐｍの光電変換層を形成し、続いて５ｉｌ
ｌ＋を１１００５ＣＣ，Ｃ１１，を２０ＳＣＣＭ、Ｂ２
　ＩＩ　ｓ　／　５ｉｌｌ＋−ｌ　Ｘｌ０−’の流量比
で供給して厚み２０００人の中間層を形成し、次いでＳ
ｉＨ４を１１００５ＣＣ，Ｃｈｉ４を２５０３ＣＣＭで
供給して厚み１０００人の上部層を形成した電子写真感
光体を用いた。

この静電特性について次にまとめる。

コロナ放電印加電圧：　６．５ｋＶ 表面電位　　　　　：　５００Ｖ 露光３０秒後の電子保持率：６５％ 半減露光量　　　　：　０．’Ｎ！ｕｘ・秒７９０ｎｓ
での半減露光量：　１１ｅｒＨ／ｃｍ２残留電位　　　
　　：３０ν 本発明品は、このように表面電位の低下がなく、これを
８ドワト／鰭の解像度をもつレーザビームプリンタに搭
載して画像号ンブルをとってみた。

この結果、画像周囲にボケのない鮮明で良好な複写をす
ることが可能であった。

次の調査対象としては、上記電子写真感光体の中間層形
成時よりもＢ２１（６のドーピング量を１０倍に増大し
て形成した中間層を有し、その他はすべて前同様である
電子写真感光体を用いた。

この静電特性について次にまとめる。

コロナ放電印加電圧　Ｈ６，５にν 表面電位　　　　　　：　　４６０Ｖ 露光３０秒後の電子保持率：６３％ 半ｉ７ｉ！露光量　　　　　：　０．６ｊ！ｕｘ・秒７
９０ｎｍでの半減露光量：　１０ｅｒｇ　／　ａｍ　２
残留型位　　　　　　：　３０Ｖ この本発明品は表面電位及び電子保持率が若干低いが、
半減露光量は良くなっている。これ前同様のレーザビー
ムプリンタに搭載して複写を行った結果、ボケのない鮮
明で良好な複写物を得ることが可能であった。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明は上部層と光電変換層との間に
上部層と接合する側のエネルギーレベルが低い中間層を
形成しであるので、静電特性を低下させることなく画像
流れ、ボケ等の複写不良を防止でき、高い複写品質を得
ることができる等優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す模式的断面図、第２，３
図は本発明の作用説明図、第４図は従来品の模式的断面
図、第５．６図は従来品の問題説明図である。 ３０２・・・光電変換層　３０３・・・中間層　３０４
・・・上部層 特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　１Ｐ　　登　　夫第１図 第　３１２１ 第　４　図 ｖ、５　　図 ｖ３６　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非晶質シリコンからなる光電変換層と絶縁性非晶質
   物質からなる上部層とを備えた電子写真感光体において
   、 前記光電変換層と上部層との間に、周期律表第III族又
   は第Ｖ族に属する元素のうちの１又２以上の元素と、炭
   素、窒素、酸素のうちの１又は２以上の元素と、水素と
   を含有する中間層を形成してあることを特徴とする電子
   写真感光体。 ２、前記中間層の厚みが１００Å乃至１μｍである特許
   請求の範囲第１項記載の電子写真感光体。