JPH01295268A - 電子写真感光体 - Google Patents

電子写真感光体

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JPH01295268A
JPH01295268A JP12542488A JP12542488A JPH01295268A JP H01295268 A JPH01295268 A JP H01295268A JP 12542488 A JP12542488 A JP 12542488A JP 12542488 A JP12542488 A JP 12542488A JP H01295268 A JPH01295268 A JP H01295268A
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layer region
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JP12542488A
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Takao Kawamura
河村 孝夫
Naooki Miyamoto
宮本 直興
Hiroshi Ito
浩 伊藤
Hitoshi Takemura
仁志 竹村
Kokichi Ishiki
石櫃 鴻吉
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は短波長側及び長波長側の両者の光感度を高め、
しかも、帯電能を大きくし、これによって普1ffi紙
複写機に好適になった電子写真感光体に関するものであ
る。
(従来技術及びその問題点) 近年、超高速複写機やレーザービームプリンターなどの
開発が活発に進められており、これに伴って、この機器
に搭載される電子写真感光体ドラムに安定した動作特性
並びに耐久性が要求されている。この要求に対してアモ
ルファスシリコンがml摩耗性、耐熱性、無公害性並び
に光感度特性などに優れるという点で注目されている。
このアモルファスシリコン(以下、a−3iと略す)か
ら成る電子写真感光体には第3図に示す通りの積層型感
光体が提案されている。
即ち、第3図によれば、アルミニウムなどの導電性基板
(1)の上にキャリア注入阻止層(2) 、a−3iキ
ャリア発生層(3)及び表面保護層(4)を順次積層し
ており、このキャリア注入阻止層(2)は基板(1)か
らのキャリアの注入を阻止すると共に残留電位を低下さ
せるために形成されており、また、表面保護層(4)に
は高硬度な材料を用いて感光体の耐久性を高めている。
しかしながら、このようなa−Si感光体においては、
長波長側の光感度が高くなっており、そのため、この感
光体をハロゲンランプ等の白色光を光源として用いた普
通紙複写機(以下、rpcと略す)に搭載した場合、赤
色付近の波畏帯に対して再現性に劣る。かかる問題を解
決するためにフィルタを用いて赤色波長光をカッI・す
るようにしているが、これに伴って感光層に入射する光
の強度が低下し、その結果、感光体自体の光感度が見か
け一ヒ低下する。
また、a−3i悪感光に要求される所要特性には、上記
のような光感度以外に高い帯電能がある。この所要特性
が達成された場合には高い画像濃度が得られ、そして、
複写機現像系の設計自由度が高まり、使い易い電子写真
感光体が得られる。
(発明の目的) 従って本発明の目的は短波長側及び長波長側の光感度を
高めることができた電子写真感光体を提供することにあ
る。
本発明の他の目的は高い帯電能が得られた電子写真感光
体を提供することにある。
更に本発明の他の目的はrpc用に適した電子写真感光
体を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明によれば、導電性基板上に、少なくとも、光導電
性a−3i層及び光導電性アモルファスシリコンカーバ
イド層(以下、アモルファスシリコンカーバイドをa−
3iCと略ず)を順次形成した電子写真感光体であって
、前記計SiC層のシリコン(Sl)元素とカーボン(
C)元素の原子比率がSi(1−x+ CxのX値て0
.01≦x≦0.5の範囲内にあり且つその厚めが0.
05〜5μmの範囲内に設定され、更に該a−3iC層
が周期律表第Va族元素を0.5−100ppm含有す
る第1の層領域並びに周期律表第Va族元素を含有しな
い第2の層領域が順次積層されて成り且つ第2の層領域
の厚みが0.02〜2μmの範囲内に設定されているこ
とを特徴とする電子写真感光体が提供される。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明電子写真感光体の基本的層構成は第1図に示す通
りであり、導電性基板(5)の上に光導電性a−3i層
(6)及び光導電性a−3iC層(7)が順次積層され
、しかも、a−5iC層(7)が周期律表第Va族元素
(以下、Va族元素と略す)を含む第1の層領域(7a
)と、それを含まない第2の層領域(7b)が順次積層
されて成る。
本発明者等はa−5iC層(7)に所定量のVa族元素
を含有させた場合に短波長側の光感度が顕著に高められ
ることを見い出し、そして、この知見に基づいて本発明
が完成されるに至った。
第1図に示す層構成によれば、その層(7)の厚みを所
定の範囲内に設定すると入射した光のうち短波長側がa
−3iC層(7)で吸収され、しかも、そのa−5iC
層(7)を透過した光、即ち、長波長側の光がa−Si
層(6)で吸収され、これにより、短波長側及び長波長
側の両者ともに光感度が高められる。
また、このようにa−5iC層(7)にVa族元素を含
有させた場合、短波長側の光感度が高められたが、その
反面、帯電能が低下傾向にあることが判った。従って、
本発明においてはその問題を解決するためにa−5iC
層(7)を、少なくとも第1の層領域(7a)と第2の
層領域(7b)より成る層とし、これによって顕著に帯
電能を高めることができた。
先ず、上記a−3iCN(7)によれば、アモルファス
化したSi元素及びC元素を不可欠な構成元素と成し、
そのダングリングホントを終端させるべく水素(11)
元素やハロゲン元素を所定の範囲内で含有させることに
よって光導電性が生じる。本発明者等がカーボンの含有
比率を幾通りにも変えて光導電性を確かめる実験を行っ
たところ、Si元素とC元素の原子比率、即ち、Si 
(1−ゎCXのX値が0.01≦x≦0.5、好適には
0.05≦×≦0.3の範囲内に設定された場合、暗導
電率が小さくなり、短波長側の光感度を高めることがで
きる。
また、11元素やハロゲン元素などのダングリングボン
ド終端用元素への含有量はC3iu−ゎCx〕、−ア 
(A ) yで表したyイ直が0.05≦y≦0.5、
好適には0.05≦y≦0.4、最適には01≦y≦−
6= 0.3の範囲内になるように設定するとよい。このよう
な元素へにはダングリングボンドの終端部に取り込まれ
易くてバンドギャップ中の局在単位密度が低減化される
という点で通常I(元素が用いられる。
このa−3iC層(7)の厚みは0.05〜5μm、好
適には0.1〜3μmの範囲内に設定するとよく、この
厚めが0.05μm未満の場合には短波長光の吸収が不
十分となって光感度を高めることができず、5μmを超
える場合には残留電位が大きくなる。
また、a−3iC層(7)はSi元素とC元素の原子比
率、即ち、前記x値がその層厚方向に亘って均一である
場合、又は、そのX値が変化する場合のいずれでもよい
X値が層厚方向に亘って変化する場合には、そのx値が
o、oi ≦x≦0.5の範囲内でとSiC層(7)の
厚みが決められ、このようにして決められた1’9E 
メも0.05〜5μm、好適には0.1〜3 pmの範
囲内に設定する必要がある。
このようにX値が層厚方向に亘って変化する場合のカー
ボンドーピング分布には、例えば、第4図〜第9図に示
す通りがある。
各々の図において、横軸は計SiC層(7)の層厚方向
を示し、aはa−3i  層(6)との界面であり、b
はその反対側の界面であり、縦軸はカーボン含有量を表
す。
また、前記第1の層領域(7a)にはVa族元素をその
層厚方向に亘って均一に0.5〜1100pp、好適に
は1〜50ppmの範囲内で含有さゼるとよく、この含
有量が0.5ppm未満の場合には十分に大きな光感度
が得られず、−・方、1100ppを超える場合には帯
電能が低下する。
上記Va族元素にはIt、P、へs、Sb、Biがある
が、就中、Pが共有結合性に優れて半導体特性を敏感に
変え得る点で、その上、優れた帯電能並びに光感度が得
られるという点で望ましい。
このように第1の層領域(7a)にVa族元素を含有さ
せるに当たり、そのl・−ピング分布はその層厚方向に
亘って不均一にしてもよく、例えば第10図〜第15図
に示す通りがある。
各々の図において、横軸はa−3iC層(7)の層厚方
向を示し、aはa−3ilil(6) との界面であり
、bはその反対側の界面であり、7aは第1の層領域、
7bは第2の層領域を表し、そして、縦軸はVa族元素
含有量を表す。
尚、Va族元素含有量を層厚方向に亘って変化させた場
合、その含有量は第1の層領域(7a)全体当たりの平
均値に対応する。
このようにa−5iC層(7)に第1の層領域(7a)
を形成したことによって短波長側の光感度を高めること
ができたが、更に第2の層領域(7b)を形成したこと
によって帯電能を顕著に高めることができた。即ち、コ
ロナ帯電により感光体表面には電荷が蓄積され、一方、
感光体内部にはキャリアが誘起され、両者が中和された
場合に表面電位が低下するが、これに対して、第2の層
領域(7b)は上記の中和を阻止する働きがあり、その
結果、帯電能を高めることができる。
上記第2の層領域(7b)の厚みは0.02〜2μm、
好適には0.05〜1μmの範囲内に設定すればよく1
0.02μm未満の場合には帯電能を大きくすることが
できず、一方、2μmを超えた場合には、この層領域(
7b)でもって短波長光が吸収され、第1の層領域(7
a)へ至る短波長光が少なくなり、この層領域(7a)
で光感度を高めることがむずかしくなる。
また、前記計Si層(6)はアモルファス化したSi元
素と、そのダングリングボンドを終端させるための11
元素やハロゲン元素から成り、入射光のうち主に長波長
側の光が吸収される。
ごのa−5+層(6)のIW hは5−100 ttm
 、好適には10〜50μmの範囲内に設定するのが望
ましく、この範囲内であれば、高い帯電能か得られ、し
かも、長波長光が有効に吸収されるという点で有利であ
る。
また、a−5+層(6)は実質上カーボン元素を含有し
ない層であるか、非常に微少量のカーホンを含有しても
よい。この場合、そのカーボンが11000pp以下、
好適には500ppm以下の範囲内であれば長波長光の
光感度が顕著に低下しない。
更に、a−3i層(6)にはVa族元素を0.01〜1
0ppm 、好適には0.1〜5ppmの範囲内で含有
させてもよく、この範囲内であれば、高い帯電能が得ら
れ、しかも、残留電位を低減化できるという点で有利で
ある。尚、このVa族元素のドーピング分布は層厚方向
に亘って均−又は不均一のいずれでもよく、不均一にド
ーピングする場合の含有量はそのN(6)の全体当たり
の平均値に対応する。
そして、このa−5i層(6)に含有させるVa族元素
にはN、 P、 As、 Sb、 Biがある。
かくして、本発明の電子写真感光体が、ハロゲンランプ
等の白色光を光源として用いたPPCに搭載された場合
、短波長側の光が主にa−5iC層で吸収され、しかも
、長波長側の光が主にa−3i層で吸収され、これによ
り、赤外波長光をカットするためのフィルタが不要とな
り、感光体自体の光感度が著しく高められ、その上、高
い帯電能が得られる。
本発明の電子写真感光体は上記のような二層構造を不可
欠としているが、それ以外にキャリア注入阻止層や表面
保護層を形成してもよい。
例えば、第2図は典型的層構造を示しており、基板(5
)とa−5i層(6)の間にキャリア注入上口止層(8
)を、そして、とSiC層(7)の上に表面保護層(9
)を形成している。
前記キャリア注入阻止層(8)については、基板(5)
からのキャリアの注入を阻止するものであり、表面保護
層(9)については計SiC層(7)を保護して耐湿性
などを向上させるものであり、しかも、両者の層(8)
及び層(9)はいずれも感光体の暗導電率を小さくして
帯電能を高めることができる。
この表面保護層(9)にはそれ自体高絶縁性、高耐蝕性
並びに高硬度性を有するものであるならば種々の材料を
用いることができる。例えばポリイミド樹脂などの有機
材料、SiC、、SiOXAl□03、SiNなどの無
機材料を用いることができる。
また、キャリア注入阻止層(8)も−ヒ記表面保護着用
制料と同し材料を用いることができる。
次に本発明に係る電子写真感光体の製法を述べる。
−11= a−3i層又はa−3iC層を形成するにはグロー放電
分解法、イオンブレーティング法、反応性スパッタリン
グ法、真空蒸着法、CVD法等の薄膜形成方法がある。
グロー放電分解法を用いる場合にはSi元素含有ガスを
、又はそのガスとC元素含有ガスを組合せ、グロー放電
分解する。このSi元素含有ガスにはS i 114.
5izH6,5i3Ha 、SiF4.5ICI4.5
illCh等々があり、また、C元素含有ガスにはCI
L 、C2+14、C2H2、C3118等々があり、
就中、C2H2は高速成膜性が得られるという点で望ま
しい。
本発明の実施例に用いられる容量結合型グロー放電分解
装置を第22図により説明する。
図中、第1、第2、第3、第4、第5、第6タンク(1
0) (11) (12) (13) (14) (1
5)には、それぞれSi](4、CJz、■+3(UZ
ガス希釈で0.2χ含有) 、PH3(+12ガス希釈
で40ppm含有)、H2、NOガスが密封されており
、112はキャリアガスとしても用いられる。これらの
ガスはそれぞれ対応する第1、第2、第3、第4、第5
、第6調整弁(16) (17) (18) (19)
 (20)(21)を開放することにより放出され、そ
の流量がマスフローコントローラ(22) (23) 
(24) (25) (26) (27)により制御さ
れ、第1、第2、第3、第4、第5タンク(10) (
11) (12) (13) (14)からのガスは第
1主管(28)へ、第6タンク(15)からのNOガス
は第2主管(29)へ送られる。尚、(30) (31
)は止め弁である。第1主管(28)及び第2主管(2
9)を通して流れるガスは反応管(32)へと送り込ま
れるが、この反応管(32)の内部には容量結合型放電
用電極(33)が設置されており、それに印加される高
周波電力は50讐〜3KWが、また周波数は1〜50 
M It zが適当である。反応管(32)の内部には
アルミニウムから成る筒状の成膜基板(34)が試料保
持台(35)の上に載置されており、この保持台(35
)はモーター(36)により回転駆動されるようになっ
ており、そして、基板(34)は適当な加熱手段により
約200〜400℃、好適には約200〜350°Cの
温度に均一に加熱される。更に反応管(32)の内部は
a−3iC膜形成時に高度の真空状態(放電時のガス圧
0.1〜2.0Torr)を必要とすることにより回転
ポンプ(37)と拡散ポンプ(38)に連結されている
以上のように構成されたグロー放電分解装置において、
例えばa−5iC膜を基板(34)の上に形成する場合
、第1、第2、第5調整弁(16) (17) (20
)を開いてそれぞれより5iHa、C2112、H2ガ
スを放出し、その放出量はマスフローコントローラ(2
2) (23)(26)により制御され、S i II
 a、C211□、H2の混合ガスは第1主管(28)
を介して反応管(32)へ流し込まれる。そして、反応
管(32)の内部が0.1〜2.0Torr程度の真空
状態、基板温度が200〜400℃、容量結合型放電用
電極(33)に印加される高周波電力が50w〜3XH
に設定されていることに相俟ってグロー放電が起こり、
ガスが分解してa−3iC膜が基板」二に高速で形成さ
れる。
(実施例) 次に本発明の詳細な説明する。
(例1) 第16図のグロー放電分解装置を用いて第1表に示す通
りの成膜条件によりアルミニウム製基板上に光導電性a
−3i層(6)、第1の層領域(7a)及び第2の層領
域(7b)を順次積層し、第1図に示す通りの感光体ド
ラムを製作した。
(以下余白) かくして得られた感光体ドラムに、可視光分光器により
分光された0、3μ喘cm2の単色光を照射し、表面電
位の半減時間を求めて分光感度を測定したところ、第1
7図に示す通りの結果が得られた。
同図において、横軸は波長であり、縦軸は光感度であり
、そして、○印は測定結果のプロットであり、aばその
特性曲線である。
また第17図には上記感光体ドラムより第2の層領域が
除かれた感光体ドラムが比較例として示されており、そ
の分光感度を測定したところ、・印に示される測定結果
のプロットが得られ、bはその特性曲線である。
この結果より明らかな通り、本発明の感光体ドラムは短
波長側の光感度が顕著に大きくなっていることが判る。
尚、上記光導電性計SiC層のカーボン量をESCA分
析により求めたところ、5i1−8C2のX (l!f
で0.12であり、また、そのP含有量を二次イオン質
 。
量分析計により求めたところ、2oppmであった。
(例2) 本例においては、第2表に示す通りの成膜条件によりア
ルミニウム製基板上にキャリア注入阻止層(8)、光導
電性a−5i層(6)、光導電性a−3iC層(7)及
び表面保護層(9)を順次積層し、第2図に示す通りの
感光体ドラムを製作した。
(以下余白) かくして得られた感光体ドラムをPPCに搭載し、そし
て、赤色カットフィルタを用いないでハロゲンランプを
投光源とし、更にコロナチャージャで−5,6KVの電
圧を印加して負帯電させ、これにより、表面電位、光感
度並びに残留電位を測定したところ、下記に示す通りの
結果が得られた。
表面電位・・・・・・・−498v 光感度(記録露光量)  ・・0.54 lux  −
5ec残留電位(n光開始5秒後の値)・・22Vまた
、この感光体ドラムを高速PPCに搭載し、70枚/分
の速度にて画像出しテストを行ったところ、黒色部及び
赤色部に対する忠実なる再現性が得られ、しかも、高い
濃度で且つカブリのない鮮明な画像が得られた。
(例3) 次に本例においては、(例2)にて得られた感光体ドラ
ムより第2の層領域を除き、他の層は(例2)に示す通
りによって成膜された感光体ドラムについて、電子写真
特性を測定したところ、下記の通りの結果になった。
表面電位・・・・・・・−370v 光感度(記録露光量)   ・0.50 lux  −
5ec残留電位(露光開始5秒後の値)・・18Vごの
結果より明らかな通り、残留電位が若干減少し、光感度
も若干高くなっているが、その反面、表面電位が顕著に
小さくなっている。
(例4) 本例においては、(例2)にて得られて感光体ドラムよ
り第1の層領域と第2の層領域の積層順序を逆にし、即
ち、a−5i層上に第2の層領域及び第1の層領域を順
次積層し、他の層は(例2)に示す通りによって成膜さ
れた感光体トラムについて、電子写真特性を測定したと
ころ、下記の通りの結果になった。
表面電位・・・・・・・−368v 光感度(記録露光ft ) ・・0.521ux  ・
sec残留電位(露光開始5秒後の稙)・・20Vごの
結果より明らかな通り、この感光トラムも表面電位の低
下が著しい。
(例5) 本例においては、(例2)にて得られた感光体ドラムよ
り光導電性a−3iC層並びに第2の層領域のそれぞれ
の厚みを幾通りにも変え、これによって感光体ドラムA
〜■を製作し、各々の感光体ドラムの電子写真特性を測
定したところ、第3表に示す通りの結果が得られた。
(以下余白) 第3表 *印の感光体ドラムは本発明の範囲外のものである第3
表より明らかな通り、本発明の感光体ドラムC−Gば表
面電位が高く、残留電位が小さく、しかも、優れた光感
度が得られたことが判る。
然るに感光体1′ラムAば光感度と表面電位に劣ってお
り、感光体トラムBば表面電位に劣っており、また、感
光体ドラム+1 、 I は残留電位が大きくなってい
る。
(例6) 本例においては、(例2)にて得られた感光体ドラムよ
り光導電性a−5iC層のカーボン量並びに第1の層領
域のP含有量をそれぞれ幾通りにも変え、これによって
感光体ドラムJ〜0を製作し、各々の感光イ本ドラムの
電子写真特性を測定したところ、第4表に示す通りの結
果が得られた。
(以下余白) 第4−表 第4表より明らかな通り、本発明の感光体ドラム1、〜
0は表面電位が高く、残留電位が小さく、しかも、優れ
た感光体が得られていることが判る。
然るに、感光体ドラムJ、には光感度に劣っており、感
光体ドラムP、Qは表面電位が小さく、残留電位が高く
、しかも、光感度に劣っている。
また、本発明者等は上記感光体ドラムB〜G及び1.〜
0をそれぞれ高速PPCに搭載し、70枚/分の速度に
て画像出しテストを行ったところ、黒色部及び赤色部に
対する忠実なる再現性が得られ、しかも、高い濃度で且
つカブリのない鮮明な画像が得られることを確認した。
(発明の効果) 以上の通り、本発明の電子写真感光体によれば、光導電
性a−3i層と光導電性a−3iC層を積層し、そのa
−3iC層のカーボン原子比率及び厚み並びにVa族元
素含有量をそれぞれ所定の範囲内に設定した場合、長波
長側及び短波長側の両者の光感度を高めることができ、
その上、帯電能を高め、その結果、赤外波長光力・ット
フィルタを用いないで優れた光感度が得られるppc用
の電子写真感光体が提供される。
また本発明の電子写真感光体によれば、高い帯電能が得
られ、これにより、高い画像濃度が得られ、しかも、複
写機現像系の設計自由度を高めて使い易くなった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明電子写真感光体の基本的層構造を示す断
面図、第2図は本発明電子写真感光体の典型的層構造を
示す断面図、第3図は従来の電子写真感光体の層構造を
示す断面l、第4図、第5図、第6図、第7図、第8図
及び第9図はカーボンドーピング分布を示す線図、第1
0関、第11図、第12図、第13図、第14図及び第
15図は周期律表第Va族元素ドーピング分布を示す線
図、第16図はグロー放電分解装置の概略図、第17は
分光感度を示す線図である。 1.5   ・ ・ 導電1生基+反 2.8・ ・キャリア注入阻止層 4,9・・・表面保護層 6・・・・光導電性アモルファスシリコン層7・・・・
光導電性アモルファスシリコンカーバイト層 7a  ・・・第1の層領域 7b  ・・・第2の層領域 特許出願人(663)京 セ ラ 株 式 会 杜氏 
表 者  安城 欽寿 同  河村孝夫

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 導電性基板上に、少なくとも、光導電性アモルファスシ
    リコン層及び光導電性アモルファスシリコンカーバイド
    層が順次形成された電子写真感光体であって、前記アモ
    ルファスシリコンカーバイド層のシリコン元素とカーボ
    ン元素の原子比率がSi_(_1_−_x_)C_xの
    x値で0.01≦x≦0.5の範囲内にあり且つその厚
    みが0.05〜5μmの範囲内に設定され、更に該アモ
    ルファスシリコンカーバイド層が周期律表第Va族元素
    を0.5〜100ppm含有する第1の層領域並びに周
    期律表第Va族元素を含有しない第2の層領域が順次積
    層されて成り且つ第2の層領域の厚みが0.02〜2μ
    mの範囲内に設定されていることを特徴とする電子写真
    感光体。
JP12542488A 1987-12-28 1988-05-23 電子写真感光体 Pending JPH01295268A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12542488A JPH01295268A (ja) 1988-05-23 1988-05-23 電子写真感光体
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