JPH06208235A - 電子写真感光体及び電子写真装置 - Google Patents

電子写真感光体及び電子写真装置

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JPH06208235A
JPH06208235A JP5227475A JP22747593A JPH06208235A JP H06208235 A JPH06208235 A JP H06208235A JP 5227475 A JP5227475 A JP 5227475A JP 22747593 A JP22747593 A JP 22747593A JP H06208235 A JPH06208235 A JP H06208235A
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electrophotographic
amorphous silicon
photoconductor
charge transport
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JP5227475A
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English (en)
Inventor
Hajime Kurihara
一 栗原
Tsutomu Otake
勉 大竹
Tetsuyoshi Takeshita
哲義 竹下
Chiyoshige Yamamoto
千代茂 山本
Hideaki Oka
秀明 岡
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】非晶質電子写真感光体の光感度を高めること。 【構成】アルミニウム等の導電性基体141上には、100〜
500ppmボロンを含む厚さ0.1〜1μmの a-Si層143、電荷
輸送層142が形成され、さらにその上部には、Ge/Si 比
が10-3〜9の組成比の a-SiGe層144、1〜100ppmボロンを
含む a-Si 層145が形成されている。そして、電荷輸送
層142の比誘電率は、a-SiGe層144・a-Si 層145の比誘電
率よりも小さくなるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は350nm〜950nmの光に光感
受性を有する電子写真感光体に関する。
【0002】本発明は光感度が高い電子写真感光体を提
供することを目的としたものである。
【0003】
【従来の技術】近年、少なくとも水素を含有する非晶質
シリコン(以下、a-Si と略す。)又は少なくとも水素
を含有する非晶質シリコンゲルマニウム(以下、a-SiGe
と略す。)を少なくとも一方より成る電子写真感光体
(以下、総称して、a-Si、a-SiGe 電子写真感光体と略
す。)の研究が盛んに行われている。図1(a)〜
(e)に主なa-Si、a-SiGe 電子写真感光体の構造を示
す。11、21、31、41、51はボロン(以下Bと略す。)を1
〜100ppm含有し厚さ1μm 以上の a-Si層、22、52はBを1
00ppm〜500ppm含み厚さ0.05〜0.5μmの a-Si層、33、4
3、53はゲルマニウム(以下Geと略す)とシリコン(Si)
の比(Ge/Si)が10-3〜9の組成比で厚さ0.5〜10μmの a-S
iGe層、44、54はBを1〜100ppm含み厚さ0.1〜5μmの a-S
i層、15、25、35、45、55は導電性基板である。また、a-Si
層には窒素、酸素、炭素を10%以下含有する時もある。
該各層の特徴は比誘電率が11以上ある事である。該電子
写真感光体はSe系またはCds系等の電子写真感光体に比
して、硬度が大きく耐擦性に優れている、残留電位が小
さい、無公害等の優れた点を有している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】反面、たとえば、レー
ザープリンター、LEDプリンター等の高速プリンターや
高速型の複写機に用いる光感度の高い電子写真感光体に
利用する場合、該 a-Si,a-SiGe 電子写真感光体では膜
厚を大きくしなければならず、該a-Si、該a-SiGeの製膜
速度の遅さ(1〜15μm/hr)と相俟って、製造時間を要す
るため低価格を妨げる最大の要因となっている。
【0005】本発明はかかる欠点を除去したもので、従
来の a-Si、a-SiGe 電子写真感光体と同一厚さでより高
い光感度を有する電子写真感光体、言い換えれば、ある
光感度を得るのに従来の a-Si、a-SiGe 電子写真感光体
の厚さより薄い膜厚で同一光感度の得られる電子写真感
光体を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の電子写真感光体
は、感光体層を、水素が含有されてなる非晶質シリコン
層と、前記非晶質シリコン層の下層に設けた水素が含有
されてなる非晶質シリコンゲルマニウム層から構成し、
前記感光体層下に電荷輸送層を設けると共に、前記電荷
輸送層下にさらに他の非晶質シリコン層を設け、前記電
荷輸送層の比誘電率を前記感光体層の比誘電率よりも小
さくしたことを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明の説明を行う前に、簡単に感光体の機能
・原理について説明を行う。
【0008】図2のように、感光層表面をコロナ放電器
により正帯電させた状態で感光層の禁止帯幅より大きな
エネルギー(hv)のホトンをもつ光を照射する、この光に
より感光層101の表面近傍、すなわち吸収領域内で電子
・正孔対が生成される。電子は電界によって感光層表面
に達し、正の帯電電荷を打ち消す。
【0009】一方、正孔は感光層101を通って、アルミ
支持体102に達し、感光層の中を電流が流れ、帯電々荷
を打ち消し、光情報、すなわち画像に対応した静電潜像
が感光体上に形成される。また、負に帯電した場合も光
によって生成された電子と正孔の動きが逆になるだけで
原理的には上述の説明と同じである。
【0010】このとき、光照射前の感光体上の単位面積
あたりの帯電電荷Qは表面電位をVs、単位面積あたりの
感光体容量をCとすると、 Q=CVs・・・(1) となる。又、感光体容量Cは感光体の比誘電率をεr、感
光体厚さをdとすると、 C=εo・εr/d・・・(2) (ただし、εo は真空中の誘電率である)となる。(1)
(2)より Q=εo・εr・Vs/d・・・(3) 又、感光体に吸収された光は1ホトンあたり1対の電子
・正孔対を形成するので、わかりやすくするため感光体
に十分吸収される単色光で考えると、単色光のエネルギ
ーをEとすると、発生する電子・正孔対の数Nは、 N=E・(1-R)/(h・ν)・・・(4) (ただし、Rは感光体の反射率で1-Rは吸収率、Xhはプラ
ンク定数、νは光の周波数です)となり、光によって発
生した電子・正孔対により帯電電荷が量子効率ηで打ち
消されるとすると、打ち消された単位面積あたりの電荷
量Q′は、 Q′=ηNe・・・(5) (ただし、eは単位電荷量、η≦1)となる。また、照射
された光による表面電位の変化分ΔVは光照射後の表面
電位及び単位面積あたりの帯電電荷量をそれぞれ、V
s′、Q″とすると、
【0011】
【数1】
【0012】となる。
【0013】(7)式の物理的な意味を整理すると、 1 光エネルギーE、量子効率η、反射率R を一定とし
た時は、表面電位の変化分を大きくする、すなわち光感
度を大きくするには、膜厚を大きくするか、比誘電率を
小さくするか(すなわち感光体容量を小さくする。)の
どちらかとなる。
【0014】2 膜厚d、量子効率η、反射率Rを一定と
した時は、表面電位の変化分を大きくするには、光エネ
ルギーEを大きくするか、感光体容量を小さくするのか
のどちらかである。
【0015】本来、(7)式の膜厚以外は材料、たとえば
a-Si、a-SiGe が決まれば決まってしまう物性値のた
め、光感度を大巾に向上させるには膜厚を大きくする以
外には望めない。量子効率を1に近づける事はできる
が、たとえば a-Si 電子写真感光体の場合η=0.8〜1.0
であり、大巾な光感度の向上はあり得ない。
【0016】本発明は a-Si、a-SiGe が1〜5μm以下で
プリンター、複写機等で利用する光を十分吸収する事よ
り感光体表面より1〜5μm以下から導電性基体までは光
により注入されたキャリアー(光キャリアー)が感光体
内を電界により輸送されるだけである事に注目し、該光
吸収部以外の該感光部を比誘電率が a-Si、a-SiGe より
も小さく、光キャリアーの輸送能を十分に持つ電荷輸送
層に置き換える事により感光体容量の低減をはかり光感
度を向上させたものである。
【0017】
【実施例】本発明を数値例で詳しく説明する。簡単化の
ため従来の電子写真感光体として図1(a)の単層の感
光体、本発明の電子写真感光体として図3(a)の二層
構造の感光体を考える。115はa-Si層、112はボロンをド
ープし輸送能を保持させた水素を含有する非晶質炭化シ
リコン層(SiC) である。
【0018】a-Si単層の容量をCs、本発明の2層構造の
場合の容量をCd、帯電電位をそれぞれVs、Vdとし、各々
に必要な帯電電荷をQs、Qdとすると Qs=CsVs・・(1)′ Qd=CdVd・・(2)′ 帯電電位を同じ、すなわちVs=Vdとしたときの両者の電
荷の比は、 Qd/Qs=Cd/Cs・・(3)′ となる。
【0019】図3(a)の感光体で a-Si 感光層115の
厚さをd1とし,SiC 電荷輸送層112の厚さをd2とする
と、単位面積当りの容量は
【0020】
【数2】
【0021】ε0、ε1、ε2はそれぞれ、真空中の誘電
率、a-Si 感光層の比誘電率、そしてSiC電荷輸送層の比
誘電率である。
【0022】一方, a-Si 層のみの感光体の厚さをd0
し、2層構造の感光体と同じ厚さd0=d1+d2とすると、
【0023】
【数3】
【0024】(3)′(4)′(5)′から
【0025】
【数4】
【0026】ε1≒12、ε2≒7 であるから、たとえばd1
=5μm、d2=15μmとすれば、 Qd/Qs≒0.65 すなわち、単層に比べ、2層構造にすると同じ厚さで、
同じ帯電電位を得るのに約65%の電荷量で良い。したが
って、この電荷を消滅させるためのホトン数も65%でよ
く、感度のよいことがわかる。
【0027】本発明による電荷輸送層としては水素又は
水素及び弗素を含有する非晶質炭化シリコン (a-SixC
1-x :0.1≦x≦0.9)、非晶質窒化シリコン(a-SixN1-x:
0.1≦x≦0.9)、非晶質酸化シリコン (a-SizO1-z:0.1≦z
≦0.5),非晶質炭化窒化シリコン(a-SixCyN1-x-y:0.1≦x
≦0.9,0.1≦y≦0.7)、非晶質酸化炭化シリコン(a-SixCy
O1 -x-y:0.1≦x≦0.9,0.1≦y≦0.7)、非晶質酸化窒化シ
リコン(a-SixNyO1-x-y:0.1≦x≦0.9,0.1≦y≦0.7) 、非
晶質酸化炭化窒化シリコン(a-SixCyNzO1-x-y:0.1≦x≦
0.8,0.1≦y≦0.5,0.1≦Z≦0.5)から成り、電荷輸送能を
持たせるため、帯電極性が正極のときは1〜1000ppmのボ
ロン、アルミニウム、ガリウム、インジウム等の周期律
表第IIIb族、負極のときは1〜500ppmの窒素、リ
ン、ヒ素、アンチモン等の周期律表第Vb族を混入させ
る。又、その製造方法はプラズマCVD法、スパッタ法、
イオンビームスパッタ法、CVD法等により形成される。
図3(a)〜(f)に本発明による電子写真感光体の構
造を示す。111、121、131、141、151、161、はアルミニ
ウム等の導電性基体112、122、132、142、152、162は本
発明による電荷輸送層、123、143、163、は100〜500ppm
ボロンを含む厚さ0.1〜1μmの a-Si層、134、144、15
4、164、は Ge/Si 比が10-3〜9の組成比の a-SiGe層、1
15、125、135、145、155、165は1〜100ppmボロンを含む
a-Si 層である。
【0028】実施例として電荷輸送層に非晶質炭化シリ
コン(a-SixC1-x) を用い、構造として図3(a)〜
(c)の構造の電子写真感光体について述べる。
【0029】最初に、前記の前提となる比誘電率の低
減、並びに輸送能の変化について示す。
【0030】図4に a-SixC1-x の比誘電率の炭素量に
対する変化を示す。炭素量の増加にともなって比誘電率
の低下が見られる。
【0031】図5にボロン量に対する同一膜厚の a-Six
C1-x の相対的な表面電位の変化を示す。ボロン量を加
える事により、電荷の輸送能が変化し表面電位の減少が
確認できる。
【0032】(実施例1)本発明の図3(a)の構造の
電子写真感光体において、全膜厚を20μmとし、a-SixC
1-x 112の膜厚を5〜17.5μmに変化させた時の表面電位
の変化分を、膜厚20μmのa-Si単層の感光体の表面変化
分で除した相対表面変化分と、a-SixC1-xの膜厚の関係
を図6に示す。(光は650nmの単色光で、エネルギーは
一定である)。aはa-Si単層の相対表面電位変化分であ
る。図より明らかな様に比誘電率の小さいa-SixC1-x
が増加するにつれ、同一エネルギーで表面電位の変化は
大きくなる。図7に、色温度3000K のタングステンラン
プ光1mw/cm2 照射した時の、a-Si層が5μm、a-SixC1-x
15μmの感光体の a-SixC1-x 中のボロン量及び残留電位
の変化を示した。ボロンを混入した事により a-SixC1-x
の電荷輸送能が向上した事がわかる。
【0033】(実施例2)本発明の図3(c)の構造
の、全膜厚10μm、a-Si層(135)1μm、a-SiGe(134)1.5μ
m、a-SixC1-x(132)7μmの電子写真感光体と従来の図1
(d)の構造の、全膜厚10μm、a-Si層(44)1μm、a-SiG
e層(43)1.5μm、a-Si層(41)7μm、の電子写真感光体に
入射する光の波長を850μm〜650μmの間に変化させたと
きの表面電位変化を図8に示す。図8は該従来の電子写
真感光体の波長と表面電位変化aを1と規格化し示した。
明らかに、本発明の電子写真感光体bは光感度の向上が
見られる。
【0034】又、図3の構造すべてに同様の結果が得ら
れたし、Bの代わりに、アルミニウム、ガリウム、イン
ジウム、又、負極帯電のときはリン、ヒ素、アンチモ
ン、においても同様の結果が得られる。又、電荷輸送層
として水素又は水素及び弗素を含む非晶質窒化シリコ
ン、非晶質酸化シリコン、非晶質炭化窒化シリコン、非
晶質酸化炭化シリコン、非晶質酸化窒化シリコン、非晶
質酸化炭化窒化シリコンを用い、正極のときは周期律表
第IIIb族、負極のときは周期律表第Vb族を混入さ
せた時にも同様の結果が得られた。
【0035】
【発明の効果】以上、本発明によれば比誘電率の小さい
電荷輸送能を十分保持する電荷輸送層を設ける事により
光感度を向上する事ができ有用である。
【0036】また、感光体層に非晶質シリコンゲルマニ
ウム層を設けたことにより、有感領域をより長波長側に
広げることができる。
【0037】さらに、電荷輸送層と導電性基体との間に
非晶質シリコン層を設けたことにより、導電性基体から
の不要キャリアの注入を阻止することができる。
【0038】本発明によればレーザープリンター・LED
プリンター等の高中速プリンターや複写機等の電子写真
装置の電子写真感光体として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の電子写真感光体の構造図。
【図2】電子写真感光体のモデル図。
【図3】本発明の電子写真感光体の構造図。
【図4】a-SixC1-x 中の炭素量と比誘電率の関係図。
【図5】a-SixC1-x 中のボロン量と表面電位の関係図。
【図6】a-SixC1-x の厚さと表面電位変化分の関係図。
【図7】a-SixC1-x 中のボロン量と残留電位の関係図。
【図8】光波長と表面電位変化分の関係図。
【符号の説明】
101 感光体層 102 導電性基体 112、122、132、142、152、162 電荷輸送層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年10月13日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 千代茂 長野県諏訪市大和3丁目3番5号株式会社 諏訪精工舎内 (72)発明者 岡 秀明 長野県諏訪市大和3丁目3番5号株式会社 諏訪精工舎内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 感光体層を設けた電子写真感光体におい
    て、前記感光体層を、水素が含有されてなる非晶質シリ
    コン層と、前記非晶質シリコン層の下層に設けた水素が
    含有されてなる非晶質シリコンゲルマニウム層から構成
    し、前記感光体層下に電荷輸送層を設けると共に、前記
    電荷輸送層下にさらに他の非晶質シリコン層を設け、前
    記電荷輸送層の比誘電率を前記感光体層の比誘電率より
    も小さくしたことを特徴とする電子写真感光体。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の電子写真感光体を用いる
    ことを特徴とする電子写真装置。
JP5227475A 1983-07-21 1993-09-13 電子写真感光体及び電子写真装置 Pending JPH06208235A (ja)

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