JPS63205662A - 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、ＬＥＤ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だが、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
スシリコン感光層の光感度、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号公報には、アモルファスシリコン感光体の
表面を炭素よシ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１族及び第Ｖ
族の両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、ＡＱ　、　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、Ｉり塩化ビニル等の
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Ｉｎ２Ｏ３や５ｎ０２等の薄膜であり、真
空蒸着、ス・ぐツタリング、イオンシレーティング、ラ
ミネーテイ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、スノぞツタ
リング法、イオンビームデポジション法、レーザー蒸着
法等によシ形成でき、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２ｅＶ程度、及びビッカース硬度が１
５００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１族及びリン等の第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
で真性化させてあシ、従って固有抵抗がほぼ１０９０−
以上と大きくなっている。

又、アモルファスシリコ／感光層と導電性基体との間に
、キャリヤ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
ルファスシリコンは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≦１６５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・々ンドギャツプ（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、スノぞ
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１族及び第Ｖ族の両方の元素の同時添加により真性
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の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１族及び第Ｖ族元素は、いずれか片方のみを添加して
もダイヤモンド状炭素膜を真性化できるが、両方を同時
に含有させた方が感光体の特性改善が顕著である。これ
らの元素の添加量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第１族及び第Ｖ族元素が
夫々０．１〜１１０５ｐｐの範囲が好ましい。この下限
未満では特性の改善効果がみられず、上限をこえれば欠
陥の状態密度を増加させ良好な特性が得られなくなる。

又、第１族のなかで硼素を、及び第Ｖ族のなかでリンを
同時に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・々
ンドギャップ（Ｅｇ）は２．０〜５．　Ｏｅ　Ｖ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をこ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
１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（Ｚｏｏ　ｓｃｃｍ）とＮＨ３（２００ｓｅｃ
ｍ　）を圧力０．２　Ｔｏｒｒ及びＲＦ電力１００Ｗで
グロー放電分解するプラズマＣＶＤ法によシ、膜厚０．
１５μｍのａ−８ｉＮＨを形成し、その上にＳｉＨ４（
１５０ｓｅｃｍ　）を圧力Ｏ１１５Ｔｏｒｒ及びＲＦ電
力２００Ｗでグロー放電分解するプラズマＣＶＤ法によ
シ膜厚１５μｍのａ−８１感光層３を形成した。更に、
ａ−８ｉ悪感光３上にＳｉＨ４（１００ｓｅｃｍ　）と
Ｃ２Ｈ４（Ｚｏｏ　ｓｃｃｍ　）を圧力０．２Ｔｏｒｒ
及びＲＦ電力１００Ｗでグロー放電分解するプラズマＣ
ＶＤ法により膜厚０．２μｍで光学的ノ々ンドギャップ
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Ｂ２Ｈ６（５００ｐｐｍ　、　
Ｈヘー　ス、５　ｓｅｃｍ　）及びＰＨ３（５００ｐｐ
ｍ　、　８２ベース、３　ｓｅｃｍ　）を圧力０．ＩＴ
ｏｒｒ及びＲＦ電力５００Ｗでグロー放電分解するプラ
ズマＣＶＤ法により膜厚０．２μｍに形成した。このダ
イヤモンド状炭素膜５には膜中濃度で硼素０．６ｐｐｍ
及びリン０．１　ｐｐｍが含有され、固有抵抗は６Ｘ１
０９Ω副で、光学的・々ンドギャップは３，５ｅＶであ
った。

得られた本発明の感光体と、第１族及び第Ｖ族元素をま
ったく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１９０万回の複写の後でも鮮
明な画像が得られ、また複写が可能であった。

又、硼素以外の第■族元素及びリン以外の第Ｖ族元素を
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
１５０万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。

〔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■族及
び第Ｖ族の両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、−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族及び第Ｖ族の両方の元素を含
   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１０＾９Ωｃ
   ｍ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。