JPS63205661A - 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、電子複写機、レーザープリンター、ＬＥＩ）
プリンター等に使用される電子写真感光体に関する。

〔従来の技術〕

電子写真技術は、帯電させた感光体の表面に文字や画像
情報を露光して静電画像を生成し、これを現像して可視
像化した後に用紙に転写するものであり、電子複写機を
はじめ各種のプリンターに応用されている。

これに使用される感光体としては、従来からセレン等各
種の光導電性材料が用いられてきたが、最近では電気的
特性及び機械的強度が優れたアモルファスシリコンが広
く使用されつつある。

かかる感光体には長期間安定した画像が得られることが
要求されるが、アモルファスシリコンは硬度及び強度が
比較的高いとはいうものの使用中に損傷したり摩耗する
ことがあり、また帯電過程でのコロナ放電に繰返しさら
されることにより変質しやすく、このためアモルファス
シリコン＋ｌ光層の光感度、受容電位、暗減衰、残留電
位などの電気的特性が劣化し、印字品位が低下して寿命
が短いという欠点があった。

この欠点を解決する手段として、例えば特開昭５７−１
１４１４６　号公報Ｋ　Ｉｔｉ　、アモルファスシリコ
ン感光体の表面を炭素よりなるダイヤモンド状の保護膜
で覆うことが開示されている。

しかし、ダイヤモンド状保護膜によシアモルファスシリ
コン感光層の損傷や摩耗は減少し、耐コロナ放電性も改
善されるが、それでも依然として電気的特性が劣化しや
すい欠点があシ、感光体として十分な信頼性を得るに至
っていない。又、ダイヤモンド状保護膜を具えた感光体
は、この保護膜のない感光体よりも、初期の電気的特性
が低下することも判明している。これらの原因は必ずし
も明白ではないが、ダイヤモンド状保護膜の固有抵抗が
十分に大きくないためと考えられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、かかる従来の事情に鑑み、アモルファスシリ
コン感光層を具えた感光体であって、初期特性に優れて
いると共に、特性の劣化が少なく長期間安定して使用で
きる信頼性の高い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〕

本発明の電子写真感光体は、導電性基体上に形成したア
モルファスシリコンの感光層を有する電子写真感光体に
おいて、該感光体の表面上に周期律表の第■族又は第Ｖ
族のいずれか片方の元素を含有させて真性化したダイヤ
モンド状炭素膜を有することを特徴とする。

導電性基体は、Ａｆｆ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ
及びステンレス等の従来から使用されている金属又は合
金であってよく、その形状や厚さは使用目的により適宜
選択される。また、ポリエステル、ポリエチレン、ポリ
カーがネイト、ポリ塩化ビニル等の電気絶縁性高分子物
質、若しくはガラス、セラミックス、紙等の絶縁性支持
体の表面に導電層を形成したものを導電性基体とするこ
ともできる。

この場合、導電層は上記導電性基体と同様の金属又は合
金、ないしはＩｎ２Ｑ３やＳｎＯ２等の薄膜であり、真
空蒸着、スノξツタリング、イオンブレーティング、ラ
ミネーティング等の通常の方法で形成する。

感光層は本質的にアモルファスシリコン（ａ−８ｉ　）
からなるものであればよく、製造方法によシ水素及び／
またはフッ素が含まれても、更に電気的又は光学的特性
を変えるためにｒルマニウム又はホウ素等をドープして
いてもよい。

ダイヤモンド状炭素膜は別名ｉ・カーがンとも呼ばれ、
その電気的、機械的、光学的及び化学的性質が通常の炭
素膜とは異なりダイヤモンドに近いものである。かかる
ダイヤモンド状炭素膜はプラズマＣｖＤ法、スノにツタ
リング法、イオンビームデポジション法、レーザー蒸着
法等により形成でき、その特性は成膜条件にも依存する
が、従来のものは固有抵抗が１０８Ωα程度、光学的・
々ンドギャップが２．ｅＶ程度、及びビッカース硬度が
１５００以上であって、Ｎ型又はＰ型半導体にやや近い
挙動を示す。一方、本発明のダイヤモンド状炭素膜は硼
素等の第■族又はリン等の第Ｖ族の元素を含有させるこ
とによりフェルミエネルギーがノ々ンドギャップの中央
付近にくるか又は暗抵抗が極大若しくは極大付近になる
まで真性化させてあり、従って固有抵抗がほぼ１０９Ω
ｍ以上と大きくなっている。

又、アモルファスシリコン感光層と導電性基体との間に
、キャリア注入防止層として窒素や炭素を含むアモルフ
ァスシリコンの層を設けることが好ましい。かかるアモ
ルファスシリコンハａ−８ｉＮＨ又はａ−８ｉＣＨで表
わされ、窒素又は炭素の添加量は０．７≦（Ｃ又はＮ）
／Ｓｉ≦１．５となる範囲が好ましい。更に、ダイヤモ
ンド状炭素膜はアモルファスシリコン感光層の表面上に
直接形成する必要はなく、感光層とダイヤモンド状炭素
膜の間に、中間層としてケイ素原子と炭素原子及び／又
は窒素原子とからなるアモルファスの層を設けることが
望ましい。この中間層はアモルファスシリコン感光層と
ダイヤモンド状炭素膜との中間的な組成及び性質を具え
ており、光学的・々ンドギャップ（Ｅｇ）は２．０〜３
．ＯｅＶであることが好ましく、また膜厚は０．０３〜
０．５μｍであることが好ましい。

尚、アモルファスシリコン感光層、キャリヤ注入防止層
及び中間層は、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、スノぐ
ツタリング法、イオンブレーティング法などの常法に従
って形成できる。

〔作用〕

本発明の電子写真感光体においては、アモルファスシリ
コン感光体の表面上に形成するダイヤモンド状炭素膜が
、第■族又は第Ｖ族のいずれか片方の元素の添加により
真性化されているので、固有抵抗が大きくなっている。

その結果、感光体表面の電荷保持機能が大きくなり、初
期特性が改善されると共に、長期間使用しても光感度、
受容電位、暗減衰、残留電位などの特性が劣化すること
がない。かかる作用を果たすダイヤモンド状炭素膜の固
有抵抗は１０９Ω鋸以上であることが好ましく、これよ
シ小さければ特性が低下して画像流れ現象が発生しやす
い。

第■族又は第Ｖ族元素は、そのいずれかをダイヤモンド
状炭素膜が真性化するまで添加する必要がある。従って
これらの元素の添加景はダイヤモンド状炭素膜の性質に
もよるが、通常は膜中の濃度として０．１〜１０’　ｐ
ｐｍの範囲でよく、０．１〜１１００ｐｐの範囲が好ま
しい。又、第■族のなかでは硼素を、第Ｖ族のなかでは
リンを用いた場合に特に著しい特性の改善が得られる。

かかる作用を果たすダイヤモンド状炭素膜の光学的ノ々
ンドギャップ（Ｅｇ）は２．０〜５．ＯｅＶが好ましく
、２．ＯｅＶ未満では長波長光の吸収が多くなるため感
度が低下し、５．ＯｅＶを超えると物理的特性が感光層
等と異なるため剥離しやすくなるからである。又、ダイ
ヤモンド状炭素膜は保護層であるから、０．０５〜１．
０μｍの膜厚があれば十分であり、０．０５μｍ未満で
は機械的強度が十分ではなく、逆に１．０μｍを超える
と入射光の吸収が大きくなり感度の低下を招く。

〔実施例〕

本発明の電子写真感光体を、図面に示す一具体例によシ
以下に詳しく説明する。

図面に示す構成の感光体を、アルミニウムの導電性基体
ｌ上に各層をプラズマＣＶＤ法により連続的に形成して
製造した。尚、各層の形成において、基板温度は２２０
Ｃとし、ＲＦ周波数は１３．５６ＭＨｚとした。

まず、導電性基体１上にキャリヤ注入防止層２として、
ＳｉＨ４（１００ｓｅｃｍ　）とＮＨ３（２００ｓｃｃ
ｍ）を圧力Ｑ、　２Ｔｏｒｒ及びＲＦ電力１００Ｗでグ
ロー放電分解するプラズマＣＶＤ法により、膜厚ｏ、１
５μｍのａ−５ｉＮ）ｌを形成し、その上にＳｉＨ４（
１５０ｓｃｃｍ　）を圧力Ｑ、　ｌ　５　Ｔｏｒｒ及び
ＲＦ電力２００Ｗでグロー放電分解するプラズマＣＶＤ
法により膜厚１５μｍのａ−８ｉ悪感光３を形成した。

更に、ａ−８ｉ悪感光３上にＳｉＨ４（１００ｓｅｃｍ
　）と０２Ｈ４（１００ｓｅｃｍ　）を圧力０．２Ｔｏ
ｒｒ及びＲＦ電力１００Ｗでグロー放電分解するプラズ
マＣＶＤ法により膜厚０．２μｍで光学的ノ々ンドギャ
ツプが２．５ｅＶのａ−８ｉ＠Ｃ中間層４を形成した。

最後に、最外層としてダイヤモンド状炭素膜５を、　　
　ＣＨ４（２０ｓｅｃｍ　）及び８２Ｈ６（５００ｐｐ
ｍ　、　Ｈ２ペース、５ｓｅｃｍ）を圧力０．　Ｉ　Ｔ
ｏｒｒ及びＲＦ電力５００Ｗでグロー放電分解するプラ
ズマＣＶＤ法によシ膜厚０．２μｍに形成した。このダ
イヤモンド状炭素膜５には硼素が膜中濃度で０．５ｐｐ
ｍ含有され、固有抵抗は５Ｘ１０９Ω副で、光学的・ζ
ンドギャップは３．５ｅＶであった。

得られた本発明の感光体と、第■族又は第Ｖ族元素を添
加しない通常のダイヤモンド状炭素膜を有する従来の感
光体を用いて、複写耐久試験を実施した。その結果、本
発明の感光体は初期画像のコントラストが従来の感光体
よりも優れているうえ、従来の感光体は５０万回の複写
で画像のコントラストが悪化し鮮明度も低下したが、本
発明の感光体では１７０万回の複写の後でも鮮明な画像
が得られ、まだ複写が可能であった。

又、硼素以外の第■族元素としてＡＱ　＃　Ｇａ　ｒ　
”　ｒＴｌｌ　、　Ｅｓを添加し真性化させたダイヤモ
ンド状炭素膜を有する感光体についても同様の複写耐久
試験を実施したところ、約１４０万回の複写で大きな問
題とならない程度ではあるが、画像流れ現象がみられた
。

更に同様にして、第Ｖ族元素のなかではリンが最も効果
的であることが確認された。

〔発明の効果〕

本発明によれば、アモルファスシリコン感光体の表面上
に形成するダイヤモンド状炭素膜に周期律表の第■族又
は第■族のいずれか片方の元素を添加して真性化するの
で、その固有抵抗が大きくできる結果、初期特性に優れ
、長期間使用しても特性が劣化せず、信頼性の高い電子
写真感光体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の電子写真感光体の一具体例の概略断面図
である。 １・・・導電性基体、２・・・キャリヤ注入防止層、３
・・・感光層、４・・・中間層、５・・・ダイヤモンド
状炭素膜。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性基体上に形成したアモルファスシリコンの
   感光層を有する電子写真感光体において、該感光体の表
   面上に周期律表の第III族又は第Ｖ族のいずれか片方の
   元素を含有させて真性化したダイヤモンド状炭素膜を有
   することを特徴とする電子写真感光体。
2. （２）周期律表の第III族元素が硼素であることを特徴
   とする、特許請求の範囲（１）項に記載の電子写真感光
   体。
3. （３）周期律表の第Ｖ族がリンであることを特徴とする
   、特許請求の範囲（１）項に記載の電子写真感光体。
4. （４）ダイヤモンド状炭素膜の固有抵抗が１０＾９Ω・
   ｃｍ以上であることを特徴とする、特許請求の範囲（１
   ）項に記載の電子写真感光体。