JPS59109059A - 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】 この発明は、感光層の一部がアモルファスシリコン・ゲ
ルマニウムよりなる可視光の赤色から近赤外域に光感度
を有する電子写真感光体に関する。

現在、は子写真式プリンターは、電子写真技術や書込み
光源の性能が向とした事により１日本語ワードプロセッ
サや端末プリンターなどの【ｄ子計算機の情報処理分野
（こ犬きく寄与している。

また、最近オフィスオートメーション（ＯＡ）が急速Ｆ
こ普及し、′成子写真式プリンターを中心にオフィス内
の各種清報処理が行えるように多機能化を図ったインテ
リジェントコピアカミル発されつつある。この種亀子写
真代プリンターに使われる光源には陰極線管（ＣＲＴ）
のフェースプレートに光ファイバーを用いた光フアイバ
ーチー−ブ（ＯＦＴ）。

気体レーザ、半導体レーザ等がある。

しかし、　ＯＦＴは当初使われていたカＳ、レーザ技術
の進歩により、現在の気体レーザが主流となっている。

この気体レーザの種類としては、可視域で発光（発４辰
）するＨｅ−Ｎｅレーザ（波長６３３ｎｍ）、Ｈｅ　−
Ｃｄレーザ（４４２ｎｍ）、　Ａｒ　ｌｚ−ザ（４８８
ｎｍ）等がある。

構成されている。

しかしながら、こ孔らの気体レーザは一般に形状が大型
で、装置の小型、軽量化が難しいと云う欠点や、へｒレ
ーザのよう（こレーザ管を水冷しなければならないと云
う問題を有しているが、動作の安定性、寿命の点などか
らＨｅ　７Ｎ　ｅレーザが多く使用されている。

一方、半導体レーザ・ま小型（発光体は１ｍｍ３以下で
ある。）で、注入方式であるため励起が容易で、レーザ
発振に必要な閾電流密度が小さく、室温で連続・曲作が
可能である。

また、半導体レーザは気体レーザと異なり、低・電圧（
〜２Ｖ）、低電流（１０〜１００ｍＡ）駆動であり、注
入電流を変える事により直接出力光を変化できる直接変
調方式が採用でき、かつ高速（〜ｌＧＨｇ）変調ができ
る。

半導体レーザとしては１発毛波長７００〜９００ｎｍの
ＧａＡｓ、　Ｇａｌ？Ａｓ、発振波長１ｌ１００−１６
００ｎのＩｎ（１−Ｘ）　ＧａｘＡｓ（１−ｙ）Ｐｙに
よるｉ−ｖ族化合物半導体等を用いたものがある。

このようなレーザを用いるレーザビームプリンターの特
徴は （１）光量を失うことなくコヒーレンスが良好で。

解像力がよい。

（２）小さいスポットに集光でき高輝度が得られる。

（３）　　フレア光のほとんどない装置を構成できる。

（４）高速化および情報量の高密度化が可能である。

（５）　　偏光系の歪がない。

等である。

一方半導体レーザを用いたレーザビームプリンターの問
題点は感光体の最大光感度領域の波長で安定した状態で
発振する半導体レーザが実現されていないと云う事であ
る。すなわち半導体レーザを７００ｎｍ以下の波長で安
定した状態で発振させることは（（）ａ　］−ｘＡｆｘ
Ａｓの場合）、ＡＩ！混合比Ｘを大きくして禁止帯；ｉ
冨ｇｇを大きくする→直接から間接の遷移型に移る→内
部数子効率が小さくなる→発振閾′１流密度つ５大きく
なる今劣化が早く（寿命が短い）なると云うルートをた
どるため現任のところ犬ぎな問題点）こなっている。

従って半導体レーザビームプリンターの感光体としては
波長７００ｎｍ以北で大きな光感度を有するζ父 とが不可渕である。

以Ｆの優から、半導体レーザビームプリンター用感毘体
の具備すべき具体的条件は波長７ＱＱｎｍより長波長光
に社して０．５μ・Ｔ　／　ｃ　ｍ２以下程度の高い電
子写真感度を有し２機械的に強＜１０５回以上の耐久性
をもつ大面積感光層ということになる。

これらの要件を満す可能性を有する感光材料として、ア
モルファスシリコン（ａ−８ｉ）を用いた感光体１例え
ば第１図に示すように導電層１の上にａ−８ｉ系感光脅
２を設けたものは高感度で、しかも表面硬度が高く、か
つ耐久性に優れているため最近注目されている。

しかし、第６図に示すとと＜　６００ｎｍ以上の波長の
励起光に対しては、光感度が急激に減少し、可視光の赤
色から近赤外域に感度を要する半導体レーザ用電子写真
感光体としては、盛ｉｉの安定性と云う点では必ずしも
十分ではない。

他方、太陽電池等の応用面ではａ−８ｉにＧｅを添加し
、光学的バンドギャップを狭くシ、長波長側に感度を出
し、効率の向上をはかる試みもなされている。

しかしながら、４子写真感光体の場合は、　Ｇｅ添加ｌ
こよる暗抵抗の低下が感光体の電荷受容性に大きな影響
を与えるため、実用化への応用がむずかしかった。

そこで、この対策として、第２図に示すように直向発生
層３．電荷輸送層２に分かれた機能分離型感光体の電荷
発生層３に限定してａ−８ｉｓＧｅ層を用いることをこ
より、暗抵抗低下の縮少をはかると云う方法も考えられ
るが０表面層（こａ−８ｉ・Ｇｅ層がくるため所期の効
果をあげ得なかった。

こ几は１表面抵抗が小さいため表面からの電荷のリーク
が多くなり、潜像形成後現像までの時間を極力短かくす
るといった複写装置の制約とか、保持′磁位の不安定と
いった問題が発生するからである。

また１表面層が低抵抗のため湿度の影響を受は易く、現
像に際しては、磁気ブラシを通して電荷のリークが起き
やむくなるため現（象工程が非常に不安定なものとなる
などの欠点を有していた。

この発明は、上記の問題を解決するため、感光層の一部
にアモルファスシリコン・ゲルマニウムを用いる事によ
り、高速高感度化が可能で、耐湿性、耐久性ζこ凝れた
レーザプリンターに好適な電子写真感光体を提供する事
を目的とする。

以下、この発明の一簿施例を図面を参照しつつ説明する
。第３図に示すよう（こ、導電層１の上に。

ａ−８ｉ：Ｈ：Ｆ系ｌ感光層２を被膜し、感光＠２の上
にａ−８ｉｓＧｅ系感光層３を被膜した後、ａ−８ｉ：
　Ｈ：　Ｆ系感光層４を被膜して電子写真感光体を形成
スル。ＣコＴ：　ａ−８ｉ：Ｈ：Ｆ’系悪感光層は、ア
モルファスシリコン中ｌこ存在する未結合手（ダングリ
ングボンド）がＨまたはＦ原子で結合されているアモル
ファスシリコン感光層を云う。

そして、導電層１としては、　Ａｔ、　Ｍｏ、　Ａｕ、
　Ａｇ、　Ｃｕ。

Ｎｉ、　Ｃｒ、　Ｉｒ、Ｎｂ、　Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ
、Ｐｂ等の全項または、これらの合金があげられる。

ａ−８ｉ：Ｈ：Ｅ’’感光層２は、ａ−８ｉｅＧｅ系感
光層３およびａ−８ｉ：Ｈ：Ｆ系感光層４の表面（こお
ける高電位を保持し、それ自体は光キャリアの通過効率
が高い必要がある。そのため、比抵抗がＩＱ＋１Ωｃｍ
以上で、かつａ−８ｉ・Ｇｅ系感光層３との界面（こポ
テンシャルバリアを形成しないものが好ましい。

か＼る目的のためａ−８ｉ：Ｈ：Ｆ’’感光層２は、Ｆ
よりもＨを多く含有し、Ｈ，：！：Ｆ’で５〜４Ｑａｔ
ｍ％含有し。

かつＯを１０−４〜５Ｘ１０−２ａｔｍ％含有しでいろ
ものが。

暗抵抗（電荷受容性）の点から適しているととも（こ、
光キャリアの移動度も適度の大きさを保持している。

また、この感光層２はＯのかゎり（こＮを添加してもよ
く、この場合はＮを１０　〜１０　　ａｔｍ％含有して
いるものが適している。

この感光層の厚さは１０〜５０μｍの範囲が適している
。

次にａ−８ｉｓＧｅ系感光層３は半導体レーザの励起波
長（発撮波長）である可視光の赤色ないし近赤外光に対
し、高感度を示すとともに適度の暗抵抗が望まれる。こ
のため８１とＧｅの比はＳｉＨ，／Ｇ　ｅ　ｔ（４＝　
６／４〜９．５１０．５の範囲がよい。

この感光層３の厚さは０．１〜３μｍが望ましく、ｏ、
ｉμｍより薄いと励起光の吸収が十分でなく、３μｍよ
り１４くするとａ−８ｉｓＧｅ系感光層３の暗抵抗の低
下が著しくなるためである。ここで言うａ−８ｉ・Ｇｅ
系感光層とは原料ガスＳ　ＩＨ４，Ｇ　ｅ　Ｈ４等から
もわかるようＩｃ　Ｈを５〜４０ａｔｍ％含有し、ダン
グリングボンドが補償されたａ−８ｉｓＧｅ：Ｈ膜をさ
している。

ａ−８ｉ：Ｈ：Ｆ’系悪感光層４．ａ−８ｉｅＧｅ感光
層の表面抵抗が低いのを補償するためのもので、力）＼
る目的のためＩ］はＦよりも多く含有し、ＨとＦがトー
タルで５〜４０ａｔｍ％含有し、かつＯを１０−３〜１
１０−１ａｔ％含有するものが適している。また、この
感光層４は、ＯのかわりにＮを添加してもよく、この場
合、Ｎを１０−３〜ＩＱ　Ｉａｔｍ％含有しているもの
が適している。

ａ−８ｉ：Ｈ：Ｆ不感光層４がａ−８ｉ：Ｈ：Ｆ’’感
光層２ｔこ較べてＯ（またはＮ）の含有率が高い方にシ
フ　□トしているのは最表面層の光感度を制御し、かつ
比抵抗を５　Ｘ　１０１２Ωｃｍ以上（こするためであ
る。

このａ−８ｉ：Ｈ：Ｆ不感光層４の厚さは０．０５〜３
μｍの範囲が好ましい。

このようにして形成される感光体の各層の形成法は、真
空蒸着法（抵抗加熱、電子ビーム加熱）。

イオンブレーティング法、スパッタリング法、　ＣＶＤ
法、グロー放電法等の方法があり、現段階では。

ダングリングボンドの補償が効果的であるグロー放電法
が最も適している。

なお、前記ａ−８ｉ：Ｈ：Ｆ不感光層２．４は周期律表
ｍｂ族元素をＯ〜３万ｐｐｍ＋またはｖｂ族元素をＯ〜
２万ｐｐｍまで含有させＰ形、Ｎ形に制御したものであ
ってもよい。

また、この発明の感光体は、所謂帯電後露光するカール
ソン法ｔこ限定されるものではなく、第４Ｆ系感光層４
を順次形成した後、最外層として。

叱くとも可視部の赤色ないし近赤外域の光を透過する絶
縁層５を有する構造のものであってもよい。

絶縁層５の膜厚は５〜４０μｍ程度で１体積固有抵抗カ
１０−１４Ωｃｍ以−ヒのものがよ（、ａ−８ｉｘＣｔ
−ｘ、ａ−８ｉｘＮｌ−ｘ、　ａ−ＢＮ、　ａ−８ｉｎ
２．　ＰＥＴフィＩレム、アクリル樹脂膜、ウレタン樹
脂、エポキシ樹脂嗅、アルキッド樹脂膜およびバラキシ
レン嘆等が適シている。

このような感光体の場合は、主として帯電同時光像露光
を含むプロセスにより潜像を形成する。

この場合、最後に全面１光を加えると、潜像を最上層の
絶縁膜の上下のみに形成できるので電荷保持に著しく有
利となる。

第５図は、この発明を実施するための装置で。

反応管１１の中に円筒基体１２を配設すると共ｔこ基体
１２の両側に対向′ｇ極１３を設けている。

上記円筒基体１２はモータ１５により制御される。

なお、６は几Ｆ゛電源である。

上記反応管１１には、拡赦ポンプ１７及びＭＢポンプ１
８が接稗されており、夫、々のボ）プ１７．１８にはロ
ータリーポンプ１９２ｏが接゛続さレテいる。

一方、上記対向電極１３には主管２１を介して一ガス混
合器２２及びＭＦＣ（フローコントローラ）２３が接読
されている。

上記混合器２２（こはＳｉＨ，１ｎＨ２ボア　ヘ２４　
、ＧｅＴ（。

１ｎｆ（２ボンへ２５．０２ボンベ２６及びＢ２Ｈ，ｒ
　ｎ　Ｈ２ボンベ２７が夫々接読されており、また上記
ＭＦＣ２３ＩコバＣＦ４ボンベ２８が接続されている。

以上のような装置を用いて実験した例を以下に述べる。

実施例１ 第５図に示す高周波グロー放電法により、アルミニウム
ドラム上に下記の条件で２０μｍのａ−８ｉ：Ｈ：Ｆ’
系膜を形成した。

基板温度　　３００〜３５０℃ ＲＦパワー　　　　４００Ｗ （Ｓ　ｉＨ，＋Ｓ　ｉ　Ｆ、）／Ｈ２１５％ガス圧　Ｉ
Ｔｏｒｒ ０２／　８　ｉ　Ｈ４１０−”（約１０５ａｔｍ％（７
）酸素トープ）次いで、ａ−８ｉｓＧｅ系膜を下記の条
件で１μｍの厚さに形成した。

基板温度　　２００〜２５０℃ ＲＦパワー　　　　４００Ｗ （Ｓ　１ｔ（４＋Ｇｅ１（４）／　Ｈ２１５％Ｓ　１　
）（４／Ｇ　ｅ　Ｈ４７：　３最後にａ　Ｓｌ：Ｈ：Ｆ
系膜を下記の条件で６．５μｍの厚さに形成し、半導体
レーザ用電子写真感元体を得た。

基板温度　　２５０〜３００℃ Ｒ，Ｆパワー　　　４００Ｗ （ＳｉＨ，＋ＳｉＦ、）／Ｈ２ｉ　５チガス圧　Ｉ　Ｔ
ｏｒｒ ０２／Ｓ　ｔ　Ｈ４１０’　（約１．００−５μｍ％の
酸素トープ）このようをこして作成した感光体に一７Ｋ
Ｖのコロナ電圧を印加した後、　ＧａＡｓ半導体レーザ
をスキャンし、潜像を形成後、現像したところ高濃度の
良好な画像を得ることができた。

参考例１ 実施例１と同一条件で２０μｍのａ−８ｉ：Ｈ：Ｆ系膜
を形成した後、さらに実施例１と同一条件で０．５μｍ
のａ−８ｉａＧｅ系膜を形成し、第２図のような構成を
有する感光体を得た。このように作成した感光体に一７
ＫＶのコロナ電圧を印加した後ＧａＡ　ｓ半導体レーザ
をスキャンし潜！象を形成後現像したが。

全体に低濃度でほとんど画像コントラストが得られなか
った。

実施例２゜ 実施例１のａ−８ｉ：Ｈ：Ｆ系膜の０ドープのかわりに
Ｎを次の条件でドープした。

Ｎ、／ＳｉＨ，５ｘｌＯ″７（約１（１″′５ａｔｎ％
のＮドープ）それ以外は実施例１と同一条件で第３図の
感光体を作成した。

このようにして作成した感光体に実施例１と同一条件で
潜像を形成後、現像したところ、実施例１とほぼ同じに
良好な画像を得ることができた。

実施例３゜ 実施例１と同一条件でアルミニウムドラム上に２０μｍ
　　のａ−８ｉ：Ｈ：Ｆ’系ＩＪ、　　１μｍのａ−８
ｉ：Ｇｅ系膜。

０．５μｍのａ−８ｉ：Ｈ：Ｆ系膜を積層形成した後、
ポリパラキシレン嘆を気…蒸着法により１０μｍの厚さ
に形成し、第４図１こ示す構造の感光体を作成した。

この感光体にまず、−次帯峨として＋７ＫＶのコロナ放
電を加え、続いて一６ＫＶのコロナ放電を加えると同じ
にＧａＡｓ半導体レーザをスキャン露光し。

続いて全面露光し、潜像を形成した。この潜像をすぐ現
像したところ高濃度の良好な画像が得られた。

また、ａ像形；戊後、３０秒放置後でも現像してみたが
、＠後に現像したものとほぼ同程度の画像濃度を示した
。

以上詳述したよう）こ、この発明による上半導体レーザ
ー用感光体としてａ　Ｓｉ：Ｈ系よりは長波長の赤から
近赤外域に感度を有する感光体が得られ、より高速高感
度化が可能となった。

また１表面層つＳ　ａ　−８１−Ｇｅ系でな（、ａ　　
Ｓｔ、Ｅ（系で被覆されているため災面バリア効果によ
り電荷の暗減衰が低減され、感光体として優れた電荷受
容性を示すようｌこなった。

更に、この発明（こよる感光体は耐湿性、耐コロナ、性
、耐久性に対しても優れた特性を示すと共、従来の半導
体レーザー用感光体のＡｓ２Ｓｅ３とかＣｄ（Ｓ。

Ｓｅ）等が公害上の問題を有しているのに対し、この発
明の感光体では全く無公害である等、数々の優れた待機
を有した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】

第１図乃至第２図は、従来の感光体構造図、第図は、こ
の発明の感光体と従来の感光体との分光感度曲線図であ
る。 第１図　　　　　第２図 ９ 第３図　　　　　　第４図 第５図 ４ 特許庁長官　若　杉　和　夫　　　殿 １」１゛件の表示 特願昭５７−２１８５５．０号 ２、発明の名称 α子写真感光体 ３、補正をする者 事件との関係特許出願人 （０３７）オリンパス光学工業株式会社４代理人 ６、補ＩＥのヌ・ｊ象 明細書 ７、補正の内容 （１）本願明細書中温５頁第１８行目、第７頁第６行目
ｌこ夫々記載の「開電流密度」をす値′成流密度」と訂
正する。 （２）回顧明、柵書中第１３頁第９行目に記・戎の［１
０４ΩｃｍＪをｒ　＋ｏ”Ω＠ｃｍＪと訂正する。 （３）　　同順明細書中第１８頁第８行目に記載の「無
公害である等、数々の・・・」を［無公害である。 また、第４図の構造のものは潜像電荷が絶縁膜の上下に
のみ形成されるので、ますます電荷の保持性がよくなる
。四に感光層２，４１こけ耐熱特性を向上させるＦがド
ープさ孔ているので優几た耐熱特性を示す等、数々の・
・・」と訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｌ）　　導磁性支持体上に、第１層としてａ−８ｉ：
   Ｈ：Ｆ系膜、第２層としてａ−８ｉΦＧｅ系膜、第３層
   としてａ−８ｉ：Ｈ：Ｆ系膜を順次積層したことを特徴
   とする４子写真感光体。 （２）第１層が１０〜５０μｍ、第２層が０．１〜３μ
   ｍ、第３層が０．０５〜３μｍの膜厚を有することを特
   徴とする特許端条の範囲第１項記載の電子写真感光体。 ［３）第１層のａ−８ｉ：Ｈ：Ｆ系層をＦよりもＨの含
   有量が多（、ＦとＨの合計含有量が５〜４０ａｔｍ％。 ０の含有量が１０−４〜５Ｘ１０２ａｔｍ％で１体積固
   有抵抗を１０１１Ωｃｍ以上とし、第２層のａ−８ｉ＠
   Ｇｅ系層をＳ　ｉＨ，／ＧｅＨｅ＝６／４〜９．５１０
   ．５の割合でＨの含有量を１０〜４０ａｔｍ％とじ、第
   ３層のａ−８ｊ：Ｈ：Ｆ系層をＦよりもＨの含有量が多
   く、ＦとＨの合計含有量が５〜４０ａｔｍ％、　０の含
   有量１０−３〜１１０−１ａｔ％で２体積固有抵抗が５
   Ｘ１０”Ωｃｍ以上としたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の電子写真感光体。 （４）第１層のａ−８ｉ：Ｈ：Ｆ’系層をＦよりもＨの
   含有量が多くＦとＨの合計含有量が５〜４Ｑａｔｍ％、
   Ｎの含有量が１０−４〜ＩＱ−２ａｔｍチで２体積固有
   抵抗をＩＱＩＩΩｃｍ以上とし１Ｍ２層のａ−８ｉ＋＋
   Ｇｅ系層をＳ　ｒ　Ｈ４／ＧｅＨ４＝　６／　４〜９．
   ５／　（１５の割合で、Ｈの含有量を１０〜４０ａｔｍ
   ％とじ、第３層のａ−８ｉ：Ｈ：Ｆ系層をＦよりもＨの
   含有厳か多（、ＦとＨの合計含有量が５〜４０ａｔｍ％
   、　Ｈの含有量が１０−３〜１０”ａｔｍ％で１体積固
   有抵抗を５Ｘ１０”Ωｃｍ以上としたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の電子写真感光体。 （５）導電性支持体上に、第１層としてａＳ　ｉ　：Ｈ
   ：Ｆ系層、第２層としてａ−８ｉｅＧｅ系層、第３層と
   固有抵抗Ｉ　３１４０ｃｍ以上の絶縁膜層を順次積層し
   たことを特徴きする電子写真感光体。 （６）第１層が１０〜５０ｔｔｍ、第２層が０．１〜５
   μｍ、第３層が０．０５〜３μｍ、第４層が５〜４０μ
   ｍの膜厚を有することを特徴とする特許請求の範囲第５
   項に記載の電子写真感光体。 （７）第１層のａ−８ｉ：Ｈ：Ｆ系層をＦよりも■（の
   含有量つＳ多く、ＦとＨの合計含有量が５〜４０ａｔｍ
   ％。 ０の含有量が１０−４〜５　Ｘ　１０　”　ａ　ｔｍ％
   で１体積固有抵抗を１０１１Ωｃｍ以上とし、第２層の
   ａ−８ｉｓＧｅ系層をＳ　ｉｆ（、／ＧｅＨｅ＝６／４
   〜９．５１０．５の割合でＨの含有量を１０〜４０’ａ
   ｔｍ％とじ、第３層のａ　−８ｉ　：Ｈ：Ｆ系層をＦよ
   りもＨが多く、ＦとＨの合計含有量が５〜４０ａｔｍ％
   、０の含有量が１０　”〜１０１ａｔｍチで１体積固有
   抵抗が５Ｘ１０１２Ωｃｍ以上とした事を特徴とする特
   許請求の範囲第５項に記載の電子写真感光体。 （８）第１層のａ　Ｓ　ｓ　：　Ｈ：　Ｆ系層をＦより
   Ｈが多く。 ＦとＨの合計含有微か５〜４Ｑａｔｍ％、Ｎの含有量が
   １０−１０　”ａｔｍ％で、稍積固有抵抗を１Ｑ１１Ω
   ｃｍ以上とし、第２層のａ　−８ｉ　ａ　Ｇｅ系層をＳ
   　ｉＨ。 ／Ｇ　ｅ　Ｈ４＝　６／　４〜９．５／　Ｏ８５の割合
   で、Ｈの含有量を１０〜４０ａｔｍ％とし、箸３ノ帰の
   ａ−８ｉ：Ｈ：Ｆ系層をＦよりＨが多くＦとＨの合計含
   有量が５〜ｄＱａｔｍ係、Ｎの含有量が１０五〜１０　
   ’ａｔｍ俤で１体積固有抵抗を５　Ｘ　１０＋２Ωｃｍ
   以上とした事を特徴とする特許請求の範囲第５項記載の
   電子写真感光体。