JPH02146054A - 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〕 本発明はアモルファスシリコンカーバイド光導電層と有
機光半導体層を積層して成る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〕

電子写真感光体の光導電材料には、Ｓｅ、　５ｅ−Ｔｅ
。

ＡｓｚＳ　ａｚ＋ＺｎＯ１ＣｄＳ、アモルファスシリコ
ンなどの無機材料と各種有機材料がある。そのなかで最
初に実用化されたものはＳｅであり、そして、ＺｎＯ，
ＣｄＳ、アモルファスシリコンも実用化された。一方、
有機材料ではＰＶＫ−ＴＮＦが最初に実用化され、その
後、電荷の発生並びに電荷の輸送という機能を別々の材
料に分担させるという機能分離型感光体が提案され、こ
の機能分離型感光体によって有機材料の開発が飛躍的に
発展している。

一方、無機光導電層の上に有機光半導体層を積層した電
子写真感光体も提案された。

例えばＳｅ層と有機光半導体層の積層型感光体があり、
既に実用化されたが、この感光体によれば、Ｓｅ自体有
害であり、しかも、長波長側の感度に劣るという欠点も
あった。

そこで、特開昭５６−１４２４１号公報υ号公報上ルフ
ァスシリコンカーバイド光導電層と有機光半導体層から
成る積層型感光体が提案されており、この感光体によれ
ば、上記問題点を解決して無公害性並びに高光感度な特
性が得られた。

上記公報の電子写真感光体によれば、化学式５ｉＸＣＸ
ｌ！、（但し０＜ｘ＜１．０．０５≦ｙ≦０，２）で表
わされるアモルファスシリコンカーバイド層と、有機光
半導体層が順次積層された構造から成る。

しかし乍ら、本発明者等がこのような電子写真感光体を
製作し、その光感度を測定したところ、未だ満足し得る
ような特性が得られず、更に改善を要することが判明し
た。

しかも、上記提案の電子写真感光体、並びに有機光半導
体層を光キヤリア発生層として用いた電子写真感光体、
即ちｏｐｃ感光体においては、負帯電用に使用されてお
り、そのため、コロナ放電によって帯電電荷にムラが生
じたり、あるいはオゾンの発生量が多くなって感光体表
面が劣化し、その結果、コピー画像の画質が低下したり
、感光体自体の耐久性を劣化せしめている。

従って、本発明は叙上に鑑みて完成されたものであり、
その目的は高い光感度が得られ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正帯電用の電子写真感光体を提供す
ることにある。

本発明の更に他の目的は優れた電子写真特性を長期間に
亘って維持せしめた電子写真感光体を提供することにあ
る。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明によれば、導電性基板上にアモルファスシリコン
カーバイド光導電層（以下、アモルファスシリコンカー
バイドをａ−３ｉＣと略す）と有機光半導体層を順次積
層した電子写真感光体において、前記ａ−３ｉＣ光導電
層の構成元素がＳｉ元素、Ｃ元素並びに水素又はハロゲ
ンであって、水素又はハロゲンをへ元素と表記し、核層
の元素比率を組成式（Ｓ！＋−ｘ　Ｃｘ　）　＋−ｙ　
　八、で表わした場合、Ｘ及びｙをそれぞれ０．０５　
＜　ｘ　＜０．５．０．２　＜　ｙ　＜　０．５の範囲
内に設定し、更に上記光導電層に周期律表第Ｖａ族元素
を１００ｐｐｎ＋以下の範囲内で含有したことを特徴と
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。

第１図は本発明電子写真感光体の層構成を示しており、
同図によれば、導電性基板（１）の上にａＳｉＣ光導電
層（２）及び有機光半導体層（３）が順次積層されてい
る。そして、ａ−ＳｉＣ光導電層（２）には電荷発生と
いう機能があり、他方の有機光半導体層（３）には電荷
輸送という機能がある。

本発明は上記ａ−ＳｉＣ光導電層（２）の元素比率並び
に周期律表第Ｖａ族元素（以下、Ｖａ族元素と略す）の
含有量を下記の通りの範囲内に設定し、核層（２）の上
に電子吸引性の有機光半導体層（３）を積層した場合、
正帯電が可能となり、しかも光感度を顕著に高めること
ができたことが特徴である。

組成式：　（Ｓｉ＋−ｘ　Ｃｘ　）　＋−ＡＶ（但しＡ
は水素又はハロゲン） ０．０５　　＜　　ｘ　　＜　　０．５　、　好適には
０．１　　＜　　ｘ　　＜　　０．４０．２　＜　Ｖ　
＜　０．５　、好適には０．２５＜　ｙ　＜　０．４５
Ｖａ族元素含有ｉ１：１１００ｐｐ以下、好適には０．
１〜５０　ｐｐｍ 上記Ｘ値が０．０５以下の場合には短波長側の光感度が
高められず、Ｘ値が０．５以上の場合には光導電性が著
しく低くなり、光キャリアの励起機能が低下する。

また、ν値が０．２以下の場合には暗導電率が大きくな
る傾向にあり、しかも、光導電率が低下傾向にあり、そ
のために所望通りの光導電性が得られず、ｙ値が０．５
以上の場合にはａ−ＳｉＣ層の内部応力が増大し、基板
との密着性が低下して剥離し易くなる。

上記Ｖａ族元素含有量については、１００ρｐＩ１１を
越えた場合、暗導電率が著しく大きくなり、そして、光
導電率の暗導電率に対する比率が小さくなり、所望通り
の光感度が得られない。

ａ−５ｉＣ光導電層（２）にＶａ族元素を含有させるに
当たり、そのドーピング分布はその層厚方向に亘って均
−又は不均一のいずれでもよい。不均一にドーピングさ
せた場合、この層（２）の一部にＶａ族元素が含有され
ない層領域があってもよく、その場合にはＶａ族元素含
有のａ−５ｉＣ層領域並びにＶａ族元素が含有されてい
ないａ−ＳｉＣ層領域の両者から成るａ−３ｉＣ層全体
に対するＶａ族元素平均含有量が１００ｐ四以下でなく
てはならない。

このＶａ族元素にはＮ、　Ｐ、　Ａｓ、　Ｓｂ、　Ｂｉ
があるが、Ｐが共有結合性に優れて半導体特性を敏怒に
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。

また、上記ａ−５ｉＣ光導電層（２）には水素（１１）
元素やハロゲン元素がダングリングボンド終端用に含有
されているが、これらの元素のなかでｌ［元素が終端部
に取り込まれ易く、これによってパントギャップ中の局
在準位密度が低減化されるという点で望ましい。

ａ−５ｉＣ光導電層（２）の厚みは０．０５〜５μｍ、
好適には０．１〜３μｍの範囲内に設定すればよく、こ
の範囲内であれば、高い光感度が得られ、残留電位が低
くなる。

前記基板（１）には銅、黄銅、５ｔｌＳ　、　Ａｔ等の
金属導電体、或いはガラス、セラミックス等の絶縁体の
表面に導電体薄膜をコーティングしたものがあり、就中
、Ａ１がコスト面並びにａ−３ｉＣ層との密着性という
点で有利である。

前記有機光半導体層（３）に用いられる電子吸弓性化合
物には２．４．７−１−リニトロフルオレンなどがある
。

、残留電位が低くなる。

かくして、本発明の積層型感光体においては、所定組成
のａ−３ｉＣ光導電層（２）により光感度が高められ、
しかも、有機光半導体Ｎ（３）との組合せにより正帯電
型となる。

次に本発明電子写真感光体の製法を述べる。

ａ−ＳｉＣ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法などの薄膜形成方法がある。

グロー放電分解法を用いる場合、Ｓｉ元素含有ガスとＣ
元素含有ガスを組合せ、この混合ガスをプラズマ分解し
て成膜形成する。このＳｉ元素含有ガスにはＳｉＨ４，
５ｉｚｌＬ、５ｉＪａ、ＳｉＦ４，５ｉＣ１４，５ｉｌ
ｌＣＩ３等々があり、また、Ｃ元素含有ガスニはＣＨｔ
、　ＣＪｔ、Ｃｚｌ１２＋Ｃ：ＩＨｅ等々があり、就中
、Ｃ，Ｈ２は高速成膜性が得られるという点で望ましい
。

本実施例に用いられるグロー放電分解装置を第２図によ
り説明する。

図中、第１タンク（４）、第２タンク（５）、第３タン
ク（６）、第４タンク（７）にはそれぞれＳｉＨ４，Ｃ
ｚｔｌｚ、ＰＩＩｆｆ、　（ＰＨｚが３０ｐｐｒｒｌ濃
度で水素希釈されでいる）並びにＨ２が密封され、これ
らのガスは各々対応する第１調整弁（８）、第２調整弁
（９）、第３調整弁（１０）及び第４調製弁（１１）を
開放することにより放出される。その放出ガスの流量は
それぞれマスフローコントローラ（１２）　（１３）　
（１４）　（１５）により制御され、各々のガスは混合
されて主管（１６）へ送られる。尚、（１７）　（１８
）は止め弁である。

主管（１６）を通じて流れるガスは反応管（１９）へ流
入されるが、この反応管（１９）の内部には容量結合型
放電用電極（２０）が設置され、また、筒状の成膜用基
板（２１）が基板支持体（２２）の上に載置され、基板
支持体（２２）がモータ（２３）により回転駆動され、
これに伴って基板（２１）が回転される。そして、電極
（２０）に電力５０Ｗ　〜３Ｋｗ　、周波数１〜５０Ｍ
ＩＩｚの高周波電力が印加され、しかも、基板（２１）
が適当な加熱手段により約２００〜４００℃、好適には
約２００〜３５０℃の温度に加熱される。また、反応管
（１９）は回転ポンプ（２４）と拡散ポンプ（２５）に
連結されており、これによってグロー放電による成膜形
成時に所要な減圧状Ｂ（放電時のガス圧０．１〜２．０
Ｔｏｒｒ）が維持される。

このような構成のグロー放電分解装置を用いて基板（２
１）の上にａ−５ｉＣ層を形成する場合、第１調整弁（
８）、第２調整弁（９）、第３調整弁（１０）及び第４
調製弁（１１）を開いてＳ　ｉＨａ　＋　Ｃｚ　”□、
ＰＩＩ＋、Ｈｚの各々のガスを放出し、その放出量をマ
スフローコントローラ（１２）　（１３）　（１４）　
（１５）により制御し、各々のガスは混合されて主管（
１６）を介して反応管（１９）へ流入される。そして、
反応管内部の減圧状態、基板温度、電極印加用高周波電
力をそれぞれ所定の条件に設定するとグロー放電が発生
し、ガスの分解に伴ってＰ元素含有のａ−５ｉＣ膜が基
板上に高速に形成される。

上述した通りに薄膜形成方法によりａ−５ｉＣ層を形成
すると、次に有機光半導体層を形成する。

有機光半導体層は浸漬塗工方法又はコーティング法によ
り形成し、前者は感光材が溶媒中に分散された塗工液の
中に浸漬し、次いで、一定の速度で引上げ、そして、自
然乾燥及び熱エージング（約１５０℃、約１時間）を行
うという方法であり、また、後者のコーティング法によ
れば、コーター（塗機）を用いて、溶媒に分散された感
光材を塗布し、次いで熱風乾燥を行う。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を述べる。

（例１） 第２図のグロー放電分解装置を用いて、５ｉｌ１４ガス
を２００ｓｅｃｍの流量で１、水素希釈円（３ガスを９
０、ｓｃｃｍの流量で、Ｈ２ガスを２７０ｓｅｃｍの流
量で、そして、Ｃ、１１２ガスの流量を変化させ、また
、ガス圧をＱ、６Ｔｏｒｒ　、高周波電力を１５０Ｗ、
基板温度を２５０℃に設定し、グロー放電によってａ−
３ｉＣ膜（膜厚約１μｍ）を形成した。

このようにしてａ−５ｉＣ膜のカーボン含有比率を変え
、そして、膜中のカーボン量をＸＭＡ法により測定し、
また、光導電率及び暗導電率を測定したところ、第３図
に示す通りの結果が得られた。尚、各々のａ−３ｉＣ膜
に含有されたＰ元素含有量を二次イオン質量分析計によ
り測定したところ、いずれも約１０ｐｐｍであった。

第３図中、横軸はカーボン含有比率、即ち５ｉＸＣＸの
Ｘ値であり、縦軸は導電率を表わし、○印は発光波長５
５０ｒ＋＋ｎ　（光量５０μ−／ａｍ”）の光に対する
光導電率のプロットであり、・印は暗導電率のプロット
であり、また、ａ、ｂはそれぞれの特性曲線である。

上記各ａ−５ｉＣ膜について、その水素含有量を赤外吸
収測定法により求めたところ、第４図に示す通りの結果
が得られた。

第４図中、横軸はＳｉ＋−ｘ　ＣｘＯＸ値であり、縦軸
は水素含有量、即ち（Ｓｉ＋−ｘ　ＣＸ　）　ｌ−ｙ　
　ＬＯｙ値であり、○印はＳｉ原子に結合した水素量の
プロットであり、・印はＣ原子に結合した水素量のプロ
ットであり、また、ｃ、ｄはそれぞれの特性曲線である
。

第４図より明らかな通り、本例のａ−３ｉＣ膜はいずれ
もｙ値が０．３〜０．４の範囲内にあることが判る。

また、第３図より明らかな通り、カーボン含有比率Ｘが
０．２　＜　ｘ　＜　０．５の範囲内であれば、光導電
率と暗導電率の比率が顕著に大きくなり、優れた光感度
が得られることが判る。

（例２） 次に本例においては、ＳｉＨ４ガスを２００ｓｅｃｍの
流量で、Ｃ２１１□ガスを２０ｓｅｃｍの流量で、水素
希釈Ｐ１（３ガスを９０ｓｃｃｍのｍ！で、１１□ガス
をＯ〜１０１０００ｓｃの流量で導入し、そして、高周
波電力を５０〜３００Ｗ。

ガス圧を０．３〜１．２Ｔｏｒｒに設定し、グロー放電
によりａ−ＳｉＣ膜（膜厚約１μｍ　）を形成した。

かくして、カーボン含有比率Ｘを０．３に設定し、そし
て、水素含有ｆｆ１ｙを変化させた種々のａ−３ｉＣ膜
を形成し、各々の膜について光導電率及び暗導電率を測
定したところ、第５図に示す通りの結果が得られた。尚
、いずれのａ−ＳｉＣ膜もＰ元素含有量は約１０ρｐｎ
＋であった・ 第５図中、横１袖は水素含有量、即ち［Ｓｉｏ、＋　Ｃ
８，３］１□　１１．のｙ値であり、縦軸は導電率を表
わし、Ｏ印は発光波長５５０ｎｍ（光量５０　ｐ　Ｗ／
ｃｍｚ）の光に対する光導電率のプロットであり、・印
は暗導電率のプロットであり、また、ｅ、ｆはそれぞれ
の特性曲線である。

第５図より明らかな通り、ｙ値が０．２を超えた場合、
高い光導電率並びに低い暗導電率が得られることが判る
。

（例３） 本例においては、Ｓ　ｉ　１１４ガスを２００ｓｅｃｍ
の流量で、Ｃ，Ｈ２ガスを２０ｓｅｃｍの流量で、水素
希釈Ｐｌｈガス（ｉＷｔ度０．２χ又は３０ｐｐｍ）を
５〜５００ｓｅｃｍの流量で、Ｈ２ガスを２００ｓｅｃ
ｍの流量で導入し、そして、高周波電力を１５０圓、ガ
ス圧を０．６Ｔｏｒｒに設定し、グロー放電によりＰ元
素含有のａ−３ｊＣ膜（膜厚約１μｍ）を形成した。

かくして、カーボン含有比率Ｘを０．２に設定し、そし
て、Ｐ元素含有量を変化させた種々のａ−５ｉＣ膜を形
成し、各々の膜について光導電率及び暗導電率を測定し
たところ、第６図に示す通りの結果が得られた。

本例においては、上記円１３ガスに代えてＢｚＨｉ、ガ
スを導入させ、これによって８元素含有量を変化させた
種々のａ−３ｉＣ膜も形成し、これらの測定結果も求め
た。

同図中、横軸はＰ元素含有量（又は８元素含有量）であ
り、縦軸は導電率を表わし、○印は発光波長５５０ｎｍ
（光量５０μＷ／ｃｍ２）の光に対する光導電率のプロ
ットであり、・印は暗導電率のプロットであり、また、
ｇ＋ｈはそれぞれの特性曲線である。

第６図より明らかな通り、Ｐ元素が１１００ｐｐ以下の
範囲内で含有された場合、光導電率と暗導電率の比が十
分に大きくなることが判る。

尚、本例のいずれのａ−３ｉＣ膜もカーボン含有比率×
及び水素含有量ｙはそれぞれｘ　＝０．３０．ｙ・０．
３５である。

また、本発明者等はＰ元素を約１０ｐｐｍ含有して［Ｓ
ｉｏ、　？　Ｃｏ、　ｉ）　ｏ、　６ｓｌｌｏ、　３５
　の組成から成るａ−３ｉＣ光導電層並びに２．４．７
−トリニトロフルオレンの有機光半導体層が順次積層さ
れた電子写真感光体を製作し、正帯電によりその特性評
価を行ったところ、高い表面電位、優れた光感度が得ら
れ、しかも、低い残留電位となった。

〔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、ａ−３
ｉＣ光導電層のカーボン量及びダングリングボンド終端
用元素の量並びに第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、優れた光感度が得られ、そのた
め、このａ−ＳｉＣ光導電層と有機光半導体層を組合せ
たことにより高性能且つ高品質な電子写真感光体が提供
できる。

また、本発明の電子写真感光体においては、正帯電用に
用いられており、これにより、コロナ放電に伴う帯電電
荷のムラが生じなくなり、しかも、オゾンの発生量も少
なく、その結果、高画質の画像を長期間に亘って提供す
ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明電子写真感光体の層構成を表わす断面図
、第２図は実施例に用いられるグロー放電分解装置の概
略図、第３図はカーボン含有比率と導電率の関係を示す
線図、第４図はカーボン含有比率と水素含有量の関係を
示す線図、第５図は水素含有量と導電率の関係を示す線
図、第６図は周朋律表第■ａ族元素又は第Ｖａ族元素含
有量と導電率の関係を示す線図である。 １・・・導電性基板 ２・・・アモルファスシリコンカーバイト光導電層 ・有機光半導体層 ３　・ 特許出願人　（６６３）京セラ株式会社ａ＊！ｊ安城欽
寿 同　　　　　　　　　河　村　孝　夫

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性基板上にアモルファスシリコンカーバイド
   光導電層と有機光半導体層を順次積層した電子写真感光
   体において、前記アモルファスシリコンカーバイド光導
   電層の構成元素がＳｉ元素、Ｃ元素並びに水素又はハロ
   ゲンであって、水素又はハロゲンをＡ元素と表記し、該
   層の元素比率を組成式〔Ｓｉ＿１＿−＿ｘＣ＿ｘ〕＿１
   ＿−＿ｙＡ＿ｙで表わした場合、ｘ及びｙをそれぞれ０
   ．０５＜ｘ＜０．５、０．２＜ｙ＜０．５の範囲内に設
   定し、更に上記光導電層に周期律表第Ｖａ族元素を１０
   ０ｐｐｍ以下の範囲内で含有したことを特徴とする電子
   写真感光体。
2. （２）正帯電型である請求項（１）記載の電子写真感光
   体。
3. （３）周期律表第Ｖａ族元素がＰである請求項（１）記
   載の電子写真感光体。
4. （４）有機光半導体層が電子吸引性化合物から成る請求
   項（１）記載の電子写真感光体。
5. （５）アモルファスシリコンカーバイド光導電層の厚み
   が０．０５〜５μｍの範囲内でる請求項（１）記載の電
   子写真感光体。
6. （６）有機光半導体層の厚みが１０〜５０μｍの範囲内
   である請求項（１）記載の電子写真感光体。