JPS63205663A - 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
始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
比較的高いとは云うものの使用中に損傷したり摩耗する
ことかあり、また帯電過程でのコロナ放電に繰返し曝さ
れることにより変質しやずく、このためアモルファスシ
リフン感光層の光感度、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りアモルファスシリ
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
すい欠点があり、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、キャリア一つまり正孔及び電子が共
にダイヤモンド状保護膜によりブロッキングされている
ことが考えられる。

〔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伝導型をＰ型又は
Ｎ型としたダイヤモンド状炭素膜を有することを特徴と
Ｔる。

導電性基体は、ｈｉｓ　Ｏｒｓ　Ｎ１、Ｍｏ　ｓ　Ｎｂ
　ｓ　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良く、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、ポリカーボネイト、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、ないしは工ｎＯやＳｎＯ等の薄膜であす、真空蒸着
、スパッタリング、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フン（ａ−ｓｇから
なるものであれば良く、製造方法により水素及び／又は
フッ素が含まれても、更に電気的又は光学的特性を変え
るためにゲルマニウム又は硼素等をドープしていても良
い。

ダイヤモンド状炭素膜は別名士・カーボンとも呼ばれ、
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、スパッタリ
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１０．９）Ｉｓ程度、光学的
バンドギャップが２０ｖ程度、及びビッカース硬度が１
５００以上のものである。

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伝導
型をＰ型又はＮ型としている。従って、光学的バンドギ
ャップＫｇと伝導帯端のエネルギーＥａ及び価１子帯端
のエネルギーＫｖとフェルミエネルギーＩｆは次の関係
にある。

ｙｂｒ　（ＩＣｖ　＋　Ｉ／２　Ｅｉｇ又はｗｆ＞、ｖ
ｃ　−＋／２Ｋｇ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はａ−３ｉＮＨ又は
ａ　−５ｉＯＨで表わされ、窒素又は炭素の添加量は０
．７≦（Ｃ又はＮ）／ｓ１≦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Ｔ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、光学的バンドギャップ（
Ｋｇ）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、キャリア注入防止層
及び中間層は、プラズマＯＶＤ法、光０ＶＤ法、スパッ
タリング法、イオンブレーティング法等の常法に従って
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
伝導型をＰ型又はＮ型としているので、従来のダイヤモ
ンド状炭素膜と異なり整流特性をもっている。一般に、
正極性帯電用感光体の場合には、感光層内で発生した電
子をダイヤモンド状炭素膜を通してスムースに流し正孔
をブロックする必要がある。逆に、負極性帯電用感光体
の場合には、感光層内で発生した正孔をスムースに流し
電子をブロックする必要がある。従って、本発明によれ
ば、ダイヤモンド状炭素膜を正極性帯電用感光体の場合
にはＮ型に及び負極性帯電用感光体の場合にはＰ型にす
ることにより、その整流特性を利用できるので、感光体
の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、残留電位等の特性が劣化するこ
とかない。

第■族又は第Ｖ族元素は、そのいずれかをダイヤモンド
状炭素膜が上記関係式のＮ型又はＰ型になるまで添加す
る必要がある。従って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０．５〜１０　　ｐｐｍの範囲が好ましく、０．５〜
１０　ｐｐｍの範囲が更に好ましい。又、第■族のなか
でも硼素を、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バン
ドギャップ（Ｋｇ）は２．０〜ｓ、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の固有抵抗は１０９Ω−以上である
ことが好ましく、これより小さければ特性が低下して画
像流れ現象が発生しや丁いからである。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り
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上にキャリア注入防止層２として、
ＳｉＨ（Ｚｏｏ　５ｃａｎ）とＮＨ（２００ｓｃａｍ）
を圧力０．２　ｔｏｒｒ及びＲＦＮ力１００　Ｗでグロ
ー放電分解するプラズマＣＶＤ法により、膜厚０．１５
μｍのａ−３ｉＮＨを形成し、その上にＳｉＨ（１５０
ｓｅｃｍ）を圧力０．１５　ｔｏｒｒ及びＲＦｔ力２０
０Ｗでグロー放電するプラズマＣＶＤ法により膜厚１５
μｍのａ−Ｓｉ感光層３を形成した。更に、ａ−９ｉ感
光層３上にＳｉＨ（１００ｓｃａｍ）とＣＨ（１００ｓ
ｃｃｍ）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ＣＶＤ法により膜厚０．２
μｍで光学的バンドギャップが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ＣＨ（
２０ｓｃｃｍ）及びＰＨ−（２０００ｐｐｍ　１Ｈベー
ス、６ｓｅａｍ）を圧力０．１　ｔｏｒｒ及びＲＦ電力
５００　Ｗ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にはリンが膜中濃度で２０　ｐｐｍ含有され、固有
抵抗は１×１０　Ω俤で、光学的バンドギャップは３．
５ｅＶであった。

得られた本発明の感光体と、第■族又は第Ｖ族元素をい
ずれも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１５０万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、リンの代りに硼素を添加してもほぼ同様の結果が得
られたが、リン以外の第Ｖ族元素あるいは硼素以外の第
■族元素を添加したダイヤモンド状炭素膜を有する感光
体について同様の複写耐久試験を実施したところ、約１
２０万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、リン又は硼素が特に有効であ
ることが判った。

〔発明の効果〕

本発明によれば、アモルファスシリフン感光体の表面上
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Ｖ族のいずれか片方の元素を添加して伝導型をＰ型
又はＮ型とするので、その整流特性を利用できる結果、
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・・キャリア注入防止層３・・感
光層　４・・中間層 ５・・ダイヤモンド状炭素膜

Claims (3)

【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族のいずれか一方の
   元素を含有させて伝導型をＰ型又はＮ型としたダイヤモ
   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。