JPH01185639A - 感光体 - Google Patents

感光体

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JPH01185639A
JPH01185639A JP63009056A JP905688A JPH01185639A JP H01185639 A JPH01185639 A JP H01185639A JP 63009056 A JP63009056 A JP 63009056A JP 905688 A JP905688 A JP 905688A JP H01185639 A JPH01185639 A JP H01185639A
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layer
electric charge
carbon
carbon atom
photoreceptor
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JP63009056A
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Tatsuo Nakanishi
達雄 中西
Yuji Marukawa
丸川 雄二
Satoshi Takahashi
智 高橋
Toshiki Yamazaki
山崎 敏規
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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】 イ、産業上の利用分野 本発明は感光体、例えば電子写真感光体に関するもので
ある。
口、従来技術 従来、電子写真感光体として、アモルファスシリコン(
a−3t)を母体として用いた電子写真感光体が近年に
なって提案されている。
このようなa−3iはいわゆるダングリングボンドを有
しているため、この欠陥を水素原子で補償して暗抵抗を
大としかつ光導電性も向上させたアモルファス水素化シ
リコン(a−3i:H)が提案されている。
しかしながら、a−3i:Hを表面とする感光体は、長
期に亘って大気や湿気に曝されることによる影響、コロ
ナ放電で生成される化学種の影響等の如き表面の化学的
安定性に関して、これまで十分な検討がなされていない
。例えば1力月以上放置したものは湿気の影響を受け、
受容電位が著しく低下することが分っている。一方、ア
モルファス水素化炭化シリコン(以下、a−3iC:H
と称する。)について、その製法や存在が” Ph11
.  Mag、 Vol、 35”  (1978)等
に記載されており、その特性として、耐熱性や表面硬度
が高いこと、a−3i:Hと比較して高い暗所抵抗率(
10”〜10′3Ω−cm)を有すること、炭素量によ
り光学的エネルギーギャップが1.6〜2.8eVの範
囲に亘って変化すること等が知られている。
但、炭素の含有によりバンドギャップが拡がるために長
波長感度が不良となるという欠点がある。
こうしたa−3iC:Hとa−3i:)lとを組合せた
電子写真感光体は例えば特開昭57−115559号公
報において従案されている。これによれば、a−3i:
I(からなる電荷発生層上にa−3iC:8層を表面改
質層として形成している。
しかしながら、上記の公知の感光体について本発明者が
検討を加えたところ、表面改質層を設けても、未だ期待
した程には効果がな(、特に画像流れが生じ易いことが
判明した。
ハ9発明の目的 本発明の目的は、繰返し使用に耐え、良好な画像を得る
ことのできる感光体を提供することにある。
二1発明の構成及びその作用効果 即ち、本発明は、アモルファス水素化及び/又はハロゲ
ン化シリコンからなる電荷発生層と、アモルファス水素
化及び/又はハロゲン化炭化シリコンからなる電荷輸送
層と、炭素原子及び酸素原子のうち少なくとも炭素原子
を含有するアモルファス水素化及び/又はハロゲン化シ
リコンからなる表面改質層とを有し、この表面改質層が
、9o ≧1011Ω−cm及び0.01≦l)L/f
)o ≦1.0(但し、ρ。は暗所での比抵抗、ρDは
光照射時の比抵抗である。) なる条件を満している感光体に係るものである。
本発明によれば、表面改質層は炭素原子及び酸素原子の
少なくとも炭素原子を含有しているので、層の機械的強
度が大となり、白スジ発生等による画質の劣化がなく、
耐刷性が優れたものとなる。
しかも、表面改質層の比抵抗の条件として、ρ。≧10
11Ω−cI11と暗所比抵抗を十分に大きくして感光
体としての電荷の暗減衰を著しく小さくし、画像形成時
の画像流れを大きく減少させると共に、ρL/ρ。を0
.O1〜1.0に設定して耐画像流れに加えて光感度も
良好にしている。即ち、ρ。は、1011Ω−0111
未満であると電荷の減衰が激しくなり、またρL/ρD
が0.01未満でもρDが小さすぎてこれも耐画像流れ
にとって不適当である。
また、上記の電荷発生層と上記の電荷輸送層とを設けて
機能分離型の積層構造としているので、電荷発生層によ
って広い波長域での光感度を得、かつこの電荷発生層と
へテロ接合を形成する電荷輸送層によって電荷輸送能と
帯電電位の向上とを図ることができる。
ホ、実施例 以下、本発明を実施例について詳細に説明する。
第1図は、本実施例によるa−3i系電子写真感光体3
9を示すものである。この感光体39はへ1等のドラム
状導電性支持基板41上に、必要に応じて設けられるa
−3i系の電荷ブロッキング層44と、アモルファス水
素化炭化シリコン(a−3iC:H)からなる電荷輸送
層42と、a−5i:Hからなる電荷発生層43と、C
及びOの少なくともCを含有する水素化アモルファスシ
リコン(又はa−3iC:H)からなる表面改li層4
5とが積層された構造からなっている。電荷ブロッキン
グ層44は、a−3i:Hla−3iC:H又はa −
S i N : Hからなっていてよく、また周期表第
1I[A族又は第VA族元素がドープされていてよい。
また、電荷輸送層42、電荷発生層43にも同様の不純
物がドープされていてよい。電荷発生層43は、暗所抵
抗率ρ。と光照射時の抵抗率ρDとの比が電子写真感光
体として充分太き(光感度(特に可視及び赤外領域の光
に対するもの)が良好である。なお、上記の層43−4
5間には、a−3iC等の中間層を設けてもよい。
ここで注目すべきことは、表面改質層45がC10の少
なくともCを含有するa −S i C: H又はa−
3i (Co):Hからなっていることである。
これによって、表面改質層45の機械的強度が向上する
。表面改質層45の組成については、10atm%≦(
C)又は(C+ O)≦100a tm%(但し、(S
 i) + (C) = 1100at%又は(S  
i)   +   (C)   十  (0)   =
   1100at  %)とするのが望ましく、 40a Lm%≦(C)又は(C+O)≦70atm%
とするのが更に望ましい(ここで、atm%は原子数の
百分率を表す)。C又はC+0の含有量が少なすぎても
多すぎても耐スクラッチ性向上の効果に乏しくなる。
また、この感光体の他の注目点は、表面改質層45のρ
I、(暗所での比抵抗)とρL (光照射時の比抵抗)
とについて、 ρ0≧1011Ω−■ (望ましくはρD≧1QIZΩ−an)0.01≦ρL
/ρ0≦1.0 (望ましくは0.1 ≦ρL/ρ。≦1.0、更に望ま
しくは0.5 ≦ρL/ρ。≦1.0)を満足している
ことである。即ち、ρDが1011Ω−口より小さ(、
ρL/ρ。が0.01より小さいと、電荷の保持が著し
く不十分とな4て画像流れが激しくなる。なお、ρ。及
びρL/ρゎは、表面改質層中の炭素量、或いは水素又
はハロゲン量によってコントロール可能である。
また、表面改質層45の膜厚は200〜30,000人
とすることが望ましく、1,000〜10,000人と
するのが更に望ましい。膜厚が大きすぎると、残留電位
V、が高くなりすぎかつ光感度の低下も生じ、a−3i
系感光体としての良好な特性を失い易く、また膜厚が小
さすぎると、トンネル効果によって電荷が表面上に帯電
されなくなるため、暗減衰の増大や光感度の低下が生じ
てしまう。
電荷発生層43はa−3i:Hからなっていてよく、そ
の組成としては、Uを5〜40atm%とするのがよく
、Hに代えて或いは併用してハロゲンを含有するときに
はハロゲン5〜40a tm%、或いはHとハロゲンと
の合計量は5〜40a Lm%とするのがよい。この電
荷発生層43は帯電能向上のために不純物、特に周期表
第1t[A族又はVA族元素をドープするとよい。例え
ば、後述のグロー放電時に、 (Bz Hb ) / (S i Ha ) 〜10−
’〜100(好ましくは104〜10)容量ppm、(
P Hs )  / (S i H4) 〜10−3〜
100(好ましくは10−2〜10)容量ppmとして
よい。
また、この層43の厚みは1〜50μm、好ましくは5
〜30μmとするのがよい。層43の厚みが小さすぎる
と十分な帯電電位が得られず、また大きすぎると残留電
位が上昇し、実用上不充分である。
電荷輸送層42は電位保持及び電荷輸送の両機能を担い
、暗所抵抗率が好ましくは1012Ω−備以上あって、
耐高電界性を有し、単位膜厚当りに保持される電位が高
く、しかも電子を大きな移動度と寿命を以って効率よく
支持体1側へ輸送する。
また、炭素含有量(特に5〜30a Lm%)によって
エネルギーギャップの大きさを調節できるため、電荷発
生層43において光照射に応じて発生した電子に対し障
壁を作ることなく、効率よく注入させることができる。
従ってこのa−3iC:H層42は実用レベルの高い表
面電位を保持し、a −3i sH層43で発生した電
荷担体を効率良く速やかに輸送し、高感度で残留電位の
ない感光体とする働きがある。
この電荷輸送層42の炭素原子含有量を5〜30atm
%(更には10〜20atm%)にするのがよい(但、
SiとCとの合計原子数は100a tm%)。
即ち、炭素原子含有量が5.atm%未満では、a−3
iC:H層2の比抵抗が電位保持能に必要な1012Ω
−印を下廻るために特に帯電電位が不充分となり易い。
また、炭素原子含有量が30a tm%を越えると、比
抵抗がやはり低下すると同時に、炭素原子が多すぎてa
−3iCsH層中での欠陥が増えてキャリア輸送能自体
が悪(なり易い。
この層42には、水素原子が5〜50a tn+%含有
されているのがよく、Hに代えて或いは併用してハロゲ
ンを含有するときにはハロゲン5〜50a tm%、或
いはHとハロゲンとの合計量は5〜50a tn+%と
するのがよい。この層42は帯電能向上のために不純物
、特に周期表第111A族又はVA族元素をドープする
とよい。例えば、後述のグロー放電時に、(Bz  H
h  )  /  (S  i  H4)  〜10−
3〜1000(好ましくは10−” 〜10” )容量
ppm、(P Ha  )   /  (S i Ha
  )  =10−3〜1000(好ましくは10−”
 〜10z)容ffippmとしてよい。
更に、この電荷輸送層42の膜厚は、例えばカールソン
方式による乾式現像法を適用するためには5μm〜30
μmであることが望ましい。この膜厚が5μm未満であ
ると薄すぎるために現像に必要な表面電位が得られず、
また30μmを越えるとキャリアの支持体41への到達
率が低下してしまう。
また、上記電荷ブロッキング層44は、基板41からの
電子の注入を充分に防ぎ、感度、帯電能の向上のために
は、周期表第1IIA族元素(例えばボロン)をグロー
放電分解でドープして、P型(更にはP生型)化する。
ブロッキング層の組成によって、次のようにドーピング
量を制御するのが望ましい。
a−3i:H(H含有量 5〜40atm%):(Bz
 Hl、”J / (S i H4] =10−’〜1
04容量ppm(更には10− ’〜10”容量pp醜
)(P Hl )  / (S iH4) =10−”
〜10’容1ppm(更には10−’〜10”容量pp
m)a−3iC:H(H含有量5〜50at111%、
C含有量5〜100at鴫 %)  : (Bz Hb ) / (S i H4) =10−’
〜10’容1ppm(更には10−1〜104容量pp
m)(P Hs )  / (S i H4) =10
−3〜10&容量ppm(更には10−1〜104容量
pl)m)a−3iN:H(H含有量5〜50atm%
、N含有15〜60atm  %) ; (B! H,) / (S i H4〕=10−”〜1
06容量ppm(更には10−1〜104容量ppm)
(P Hl )  / (S i H−) =10−3
〜b(更には10−’〜10’容量ppm)また、ブロ
ッキング層44は膜厚100人〜2μmがよい。厚みが
小さすぎるとブロッキング効果が弱く、また大きすぎる
と電荷輸送能が悪くなり易い。
なお、上記の各層は水素を含有することが必要である。
特に、電荷発生層43中の水素含有量は、ダングリング
ボンドを補償して光導電性及び電荷保持性を向上させる
ために必要である。
また、上記の層42.43の順序は逆にしてもよい。ま
た、ドープする不純物としては、ボロン以外にもA2、
GaX InXTffi等の周期表II[A族元素を使
用できるし、またリン以外にもAs、sb等の周期表第
VA族元素を使用できる。
次に、上記した怒光体(例えばドラム状)の製造方法及
びその装置(グロー放電装置)を第2図について説明す
る。
この装置51の真空槽52内ではドラム状の基板41が
垂直に回転可能にセットされ、ヒーター55で基板41
を内側から所定温度に加熱し得るようになっている。基
板41に対向してその周囲に、ガス導出口53付きの円
筒状高周波電極57が配され、基板41との間に高周波
電源56によりグロー放電が生ぜしめられる。なお、図
中の62はSiH4又はガス状シリコン化合物の供給源
、63はCH,等の炭化水素ガスの供給源、64はN2
等の窒素化合物ガスの供給源、65は0□等の酸素化合
物ガスの供給源、66はAr等のキャリアガス供給源、
67は不純物ガス(例えばB2H4)供給源、68は各
流量計である。このグロー放電装置において、まず支持
体である例えばAl基板410表面を清浄化した後に真
空槽52内に配宜し、真空槽52内のガス圧が10−”
T orrとなるように調節して排気し、かつ基板41
を所定温度、特に100〜350℃(望ましくは150
〜300℃)に加熱保持する。次いで、高純度の不活性
ガスをキャリアガスとして、SiH4又はガス状シリコ
ン化合物、CH4、NZ 、COX、0□等を適宜真空
W!52内に導入し、例えば0.01〜10Torrの
反応圧下で高周波電源56により高周波電圧(例えば1
3.56 Mllz)を印加する。これによって、上記
各反応ガスを電極57と基板41との間でグロー放電分
解し、a−SiC:Hla−3iC:H,a−3i :
H,、a−3iC:Hを上記の層44.42.43.4
5として基板上に連続的に(即ち、例えば第1図の例に
対応して)堆積させる。
上記製造方法においては、支持体上にa−3i系の層を
製膜する工程で支持体温度を100〜350 ”Cとし
ているので、感光体の膜質(特に電気的特性)を良(す
ることができる。
なお、上記a−3i系感光体の各層の形成時において、
ダングリングボンドを補償するためには、上記したHの
かわりに、或いはHと併用してフッ素等のハロゲンをS
 i F4等の形で導入し、a−3i :F、a−3t
 :H:F、a−3iN:F。
a−3iN:H:F、a−3iC:F。
a−3iC:H:F等とすることもできる。
なお、上記の製造方法はグロー放電分解法によるもので
あるが、これ以外にもスパンタリング法、イオンブレー
ティング法や、水素放電管で活性化又はイオン化された
水素導入下でSiを蒸発させる方法(特に、本出願人に
よる特開昭56−78413号(特願昭54−1524
55号)の方法)等によっても上記感光体の製造が可能
である。
以下、本発明を具体的な実施例について説明する。
グロー放電分解法により、ドラム状Al支持体上に第1
図の構造の電子写真感光体を作製した。
即ち、まず支持体である、例えば平滑な表面を持つドラ
ム状Al基板41の表面を清浄化した後に、第2図の真
空槽52内に配置し、真空槽52内のガス圧が10−’
Torrとなるように調節して排気し、かつ基板41を
所定温度、°特に100〜350℃(望ましくは150
〜300℃)に加熱保持する。
次いで、高純度のArガスをキャリアガスとして導入し
、0.5 Torrの背圧のもとで周波数13.56M
Hzの高周波電力を印加し、10分間の予備放電を行っ
た。次いで、SiH,とBzHbからなる反応ガスを導
入し、流量比1 : 1 :  (1,5Xl0−’)
の(A r+ S i H4+Bz Ha ) /昆合
ガスをグロー放電分解することにより、電荷ブロッキン
グ機能を担うP生型のa−3iC:H層44を6μm/
 h rの堆積速度で所定厚さに製膜した。次いで5I
H4に対するB、H,の流量比を1:(6X10−’)
として電荷輸送層42を6μm/hrの堆積速度で順次
所定厚さに製膜した。引き続き、B、H,及びCH,を
供給停止し、SiH,を放電分解し、所定厚さのa−3
i:H層43を形成した。更に、流量比40:3:90
の(Ar:5tHa: CH4) rR合ガスを反応圧
力P =0.5 Torr 。
放電パワーRf= 400Wでグロー放電分解し、所定
厚さの中間層を形成し、更に流量比40:3:90の(
A r : S i H4: CHa )混合ガスを反
応圧力P =1.OTorr %放電パワーRt = 
400Wでグロー放電分解して表面保護層45を更に設
け、電子写真感光体を完成させた。この際、供給するC
H,量や反応圧力、R,パワーを適宜制御することによ
って表面層45のρ。、ρDを種々変化させた。
なお、表面層45をa −3i Coとするときは、酸
素源としてCO2を使用した。
次に・、上記の各感光体を使用して次のテストを行なっ
た。
貞像人並 温度33℃、相対湿度80%の環境下で、感光体を電子
写真複写機U −B 1x2500 (コニカ株式会社
製)改造機内に24時間順応させた後、現像剤、紙、ブ
レードとは非接触で1000コピーの空回しを行った後
、画像出しを行ない、以下の基準で画像流れの程度を判
定した。
◎二画像流れが全くなく、5.5ポイントの英字や細線
の再現性が良い。
○:5.5ポイントの英字がやや太くなる。
△:5.5ポイントの英字がつぶれて読みづらい。
X:5.5ポイントの英字判読不能。
感度(半減   El/□) 上記の装置を用い、グイクロイックミラー(光伸光学社
製)により像露光波長のうち620nm以上の長波長成
分をシャープカットし、表面電位を500■から250
Vに半減するのに必要な露光量。
(露光量は550−1型光量計(E C’andG社製
)にて測定) 結果を下記表−1にまとめて示した。この結果から、本
発明に基いて感光体(Nll−3,5〜12)を作成す
れば、電子写真感光体として特に画像流れが著しく少な
く、光感度も良いものが得られた。
表−1 なお、上記のρ9、ρD/ρ。は第3図に示すように、
層45の光学的バンドギャップ(Eg、opt)によっ
て変化すること、換言すれば炭素又は水素含有量によっ
て変化することが分った。
従って、ρD≧101Ω−cm、ρL / f)n =
0.01〜1.0を満たすには、Eg、optはほぼ2
.1eV以上とすべきことが分る。
次に、本発明に基づく機能分離型の感光体は実験の結果
、帯電特性も優れていることが分った。
測定は次の通りに行い、結果を下記表−2に示した。
留!立V、I(v) U −B 1x1600改造機(コニカ■製)を使った
電位測定で、400nmにピークをもつ除電光3012
 ux・secを照射した後も残っている感光体表面電
位。
書9 立■。(V) U  B 1x1600改造機(コニカ■製)を用い、
感光体流れ込み電流150μA、露光なしの条件で36
0SX型電位計(トレソク社製)で測定した現像直前の
表面電位。
上記の装置を用い、ダイクロイックミラー(光伸光学社
製)により像露光波長のうち620nm以上の長波長成
分をシャープカットし、表面電位を500vから250
■に半減するのに必要な露光量。
(露光量は550−1型光量計(EGandG社製)に
て測定) 表−2 但し、上記表の各データ中、左側(*1)は下記の本発
明に基づく機能分離型感光体、右側(*2)は下記の単
層型感光体のデータを示す。
*l)支持体:Al、ブロッキング層:厚さ1μmのボ
ロンドープドa−3iC:H。
電荷輸送層:厚さ12μmのボロンドープドa−3iC
:H,電荷発生層:厚さ7μmのボロンドープドa−3
i:H1表面改質層:厚さ0.3.umのa−3iC:
)(*2)支持体:Al、ブロッキング層:厚さ1μm
のボロンドープドa−3iC:H。
光導電性層:厚さ19μmのボロンドープドa−3i:
H1表面改質層:厚さ0.3pmのa−3iC:H
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は本発明の実施例を示すものであって、 第1図はa−3i系感光体の断面図、 第2図はグロー放電装での概略断面図、第3図は光学的
バンドギャップと比抵抗との関係を示すグラフ である。 なお、図面に示された符号において、 39・・・・a−3i系感光体 41・・・・支持体(基板) 42・・・・電荷輸送層 43・・・・電荷発生層 44・・・・電荷ブロッキング層 45・・・・表面改質層 である。 代理人  弁理士  逢 坂   宏

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、アモルファス水素化及び/又はハロゲン化シリコン
    からなる電荷発生層と、アモルファス水素化及び/又は
    ハロゲン化炭化シリコンからなる電荷輸送層と、炭素原
    子及び酸素原子のうち少なくとも炭素原子を含有するア
    モルファス水素化及び/又はハロゲン化シリコンからな
    る表面改質層とを有し、この表面改質層が、 ρ_D≧10^1^1Ω−cm及び0.01≦ρ_L/
    ρ_D≦1.0(但し、ρ_Dは暗所での比抵抗、ρ_
    Lは光照射時の比抵抗である。) なる条件を満している感光体。
JP63009056A 1988-01-19 1988-01-19 感光体 Pending JPH01185639A (ja)

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