JPS6385643A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はシリコンを光導電層に用いた電子写真感光体に
関し、特に帯電特性、暗減衰特性および光感度特性等を
改善した電子写真感光体に係る。

（従来の技術） 水素を含有するアモルファスシリコン（以下、ａ−８ｉ
：Ｈと略す）ｆ′ｉ、近年光電変換材料として注目され
ており、太陽電池、薄膜トランジスタ、およびイメージ
センナ等の外、電子写真プロセスの感光体にも応用され
てｈる。

電子写真感光体としてのａ−８ｔ　：　ＨＩ／’ｉ下記
のような特長を有しているため、従来広く使用されて来
た電子写真感光体の光導電層構成材料、即ちＣｄＳ。

ＺｎＯ＠　Ｓｅ　を若しくは５ｓ−Ｔｏ等の無機材料や
、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）若しくは
トリニトロフルオレノン（ＴＮＦ）等の有機材料に代る
電子写真プロセスの感光体として注目されている。

第一の特長は、ａ−８ｉｓＨが無公害物質であるため、
前記の無機材料および有機材料のように回収処理の必要
がないことである。

第二の特長は、可視光領域で高い分光感度を有し、ま九
表面硬度が高く耐摩耗性および耐衝撃性が優れている等
の利点を有していることである。

上記特長を有するａ−８ｉ：Ｈは、カールソン方式（ゼ
ログラフィ一方式）による感光体として検討が進められ
ている。

（発明が解決しようとする問題点） カールソン方式による感光体には光感度が高いことのみ
ならず、表面電荷を充分に保持できる高い抵抗が要求さ
れるが、この両特性をａ−８ｌ：Ｈ単一膜構造で満足さ
せることは困離である。このため、ａ−８ｉ：Ｈ光導電
層と導電性支持体との間に障壁層を設け、且つ光導電層
上に表面電荷保持層を設けた積層型の構造とすることに
よって電荷保持能力を高め、上記の要求を満足させる手
段が採用されている。この場合、障壁層および光面電荷
゛保持層としてはａ−８ｉが用いられているが、このよ
うに全体がａ−８ｔからなる感光体では、帯電特性、暗
減衰特性および光感度特性において、望ましい特性が得
られないという問題がある。

本発明は上記事情の下になされたもので、帯電能に優れ
、近赤外領域までの広い波長領域にわたりて高い光感度
の電子写真感光体を提供することを目的とする。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明者らは、営為研究を重ねた結果、障壁層として窒
化ホウ素からなる層とマイクロクリスタリンシリコン（
μｃ−８ｔ）からなる層との積層構造を用い、表面電荷
保持層としてマイクロクリスタリンシリコン（μｃ−８
ｔ）からなる層を用いることによシ、上記目的を達成し
得ることを見出し、本発明を完成するに至ったものであ
る。

即ち、本発明の電子写真感光体は、導電性支持体と、該
支持体上に形成された窒化ホウ素からなる第１の障壁層
と、該第１の障壁層上に形成された炭素原子、酸素原子
および窒素原子からなる群から選ばれた少なくとも１種
を含むマイクロクリスタリンシリコン（μｃ−８Ｉ）か
らなる第２の障壁層と、該第２の障壁層上に形成された
５原子チ以下の水素原子を含むアモルファスシリコン（
ａ−８１）からなる光導電性層と、該光導電性層上に形
成された炭素原子、酸素原子および窒素原子からなる群
から選ばれた少なくとも１種を含むマイクロクリスタリ
ンシリコン（μｃ−８ｌ）からなる表面電荷保持層とを
具備することを特徴とする。

本発明の感光体において、第１の障壁層の厚みは２００
〜５，０００．ｊ、第２の障壁層の厚みは２００〜ｓ、
ｏｏｏｌ、表面電荷保持層の厚みは５００〜１０，００
０．ｊであるのが好ましい。

第２の障壁層および表面電荷保持層を構成するμｃ　−
Ｓｌ　？１、粒径が約数十オンゲストロムの微結晶シリ
コンと非晶質シリコンとの混合層により形成されている
ものと考えられ、以下のような物性上の特徴を有してい
る。第一に、Ｘ線回折測定では２０が２８〜２８．５°
付近にある結晶回折パターンを示し、ハローのみが現れ
る無定形のａ−８ｉから明確に区別される。第二に、μ
ｃ−８ｔの暗抵抗は１０１００・１以上に調整すること
ができ、暗抵抗が１０５０・副の？リクリスタリンシリ
コンからも明確に区別される・ μｃ−３ｌに炭素原子、酸素原子および窒素原子のうち
の少なくとも１種を添加するのは、μｃ−８１の暗抵抗
を大きくし、感光体の光導電特性を高めるためである。

これらの原子の含有量は２〜５０原子チが好ましい、こ
れらの元素はμｃ−８ｉの粒界に析出し、Ｓｌのダング
リングボンドのターミネータ−として作用してバンド間
の禁制帯中に存在する状態密度を減少させるものと考え
られる。

μｃ−８ｔの導電型は、ｐ型であっても、ｎ型であって
も、またｌ蛮であってもよい、μｃ−８ｔをｐｕとする
ためにドーピングする不純物元素としては、周期律表第
■族の元素例えばＢ　、　Ａｔ　、　Ｇａ　、　Ｉｎ　
、　Ｔｔ等が好ましい、μｃ−８ｔをｎ５とするために
ドーピングする不純物元素としては、周期律表第Ｖ族の
元素例えばＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ等が好ましい。こ
れら不純物元素のドーピングは、支持体から電荷が光導
電層に注入されるのを防止するため、光導電特性を高め
るため、又は１匿としてμｅ−８ｌを高抵抗化するため
に行なわれる。

μａ−８ｉ層の形成は、ａ−８１層の形成と同様にして
、シランガスを原料ガスとして用いた高周波グロー放電
により行なうことができる。ただし、ａ−８１層の形成
の場合よシも支持体の温匿を高めに設定し、高周波電力
も大きくすることにより容易に形成することができる。

このように支持体温度を高め、高周波電力を大きくする
ことにより、原料がスの流量を増大させることも可能と
なり、その結果成膜速度を増大させることができる。ま
た、原料ガスを水素で希釈した場合には特にμｃ−８ｉ
が効果的に形成できる。

μｃ−］層中には水素が０．１〜３０原子チ含まれてい
ることが望ましい。水素を含有することにより暗抵抗と
明抵抗との比が調和のとれたものとなり、光導電特性が
改善される。μｅ−８ｉ層中への水素の添加は、例えば
グロー放電分解法によシμｅ−８１層の形成を行なう場
合には、原料ガスとしての５ＩＨ−？Ｓｉ２Ｈ６等のシ
ランガスとキャリアガスとしての水素等を反応室に導入
してグロー放電を行なうことにより実施できる。別の方
法として、ＳｉＦ　＋５ｉＣ２４等のハロゲン化ケイ素
と水素の混合ガスを原料としてもよく、また、シラン類
とノ・ロダン化ケイ素の混合ガス系において反応を行な
わせてもよい。

μｅ−８ｔ層は、グロー放電分解法に限らず、スパッタ
リング法により形成することも可能である。

μｅ−８１の屈折率は３〜４と比較的大きいため、表面
電荷保持層表面での光反射が起こり易い。そのため、光
導電層に吸収される光量が低下し、光損失が大きくなる
ので、表面電荷保持層の表面に反射防止層を設けること
が好ましい、また、表面電荷保護層の表面保護のため、
更に表面保護層を形成することが望ましい、このような
表面保護層の材料として、Ｓｌ、Ｎ４、ｓｔｏ□、ｓｔ
ｃ％Ａｔ２０６、ａ−８ＩＮ　：　Ｈ，ａ−８ｉＯ：　
Ｈおよびａ−８ＩＣ：Ｈ等の無機化合物やプリ塩化ビニ
ルおよびポリアミド等の有機材料があげられる。

（実施例） 以下、グロー放電法を用いて本発明の電子写真感光体を
製造した例について具体的に説明する。

第１図は本発明の電子写真感光体の製造に用いた装置を
示す、同図において、ｆス？ンペ１，２，３゜４には例
えば夫々ＳｉＨ４，Ｂ２Ｈ６，Ｈ２，ＣＨ４等の原料ガ
スが収容されている。これらガスボンベ内のガスは、流
量調整用のパルプ６及び配管７を介して混合器８に供給
されるようになりている。各ボンベには圧力計５が設置
されており、該圧力計５を監視しつつバルブ６を調整す
ることにより混合器８に供給する各原料ガスの流量及び
混合比を調節できる。混合器８にて混合されたガスは反
応容器９に供給される。反応容器９の底部１１には、回
転軸１０が鉛直方向の回りに回転可能に取付けられてい
る。該回転軸ＩＱの上端に、円板状の支持第１２がその
面を回転軸１０に垂直にして固定されている。反応容器
９内には、円筒状の電極１３がその軸中心を回転軸ＩＱ
の軸中心と一致させて底部１１上に設置されている。感
光体のドラム基体１４が支持台１２上にその軸中心を回
転軸１０の軸中心と一致させて載置されており、このド
ラム基体１４の内側にはドラム基体加熱用のヒータ１５
が配設されている。電極１３とドラム基体１４との間に
は高周波電源１６が接続されており、ｔ％１３およびド
ラム基体１４間に高周波電流が供給されるようになって
ｂる。回転軸１０はモータ１８により回転駆動される。

反応容器９内の圧力は圧力計１７によシ監視され、反応
容器９はダートパルプ１８を介して真空ポンプ等の適宜
の排気手段に連結されている。

第２図は、本発明の電子写真感光体の断面図である。ド
ラム基体１４上には、第１の障壁層２ノ、第２の障壁層
２２、光導電層２３および表面電荷保持層が順次積層さ
れている。

上記製造装置により感光体を製造する場合には、反応容
器９内にドラム基体１４を設置した後、ダートパルプ１
９を開にして反応容器９内を約０．　ＩＴｏｒｒの圧力
以下に排気する０次いで、ボンベ１，２゜３．４から所
要の反応ガスを所定の混合比で混合して反応容器９内に
導入する。この場合に、反応容器９内に導入するガス流
量は反応容器９内の圧力が０．１乃至１．０　Ｔｏｒｒ
になるように設定する。次いで、モータ１８を作動させ
てドラム基体１４を回転させ、ヒータ１５によりドラム
基体１４を一定温度に加熱すると共に、高周波電源１６
により電極１３とドラム基体１４との間に高周波電流を
供給して、両者間にグロー放電を形成する。これにより
、ドラム基体１４上に各層が堆積する。なお、原料ガス
中にＮ２０　、ＮＨ３＋　ＮＯ２ｍ　Ｎ２　＋　ＣＨ４
、Ｃ２Ｈ４。

０□ガス等を使用することにより、これらの元素を各層
中に含有させることができる。

次に、第１図に示す装置を用いて成膜し、本発明に係る
電子写真感光体（実施例）と従来の電子写真感光体（比
較例）をそれぞれ製造し、それらの特性を試験した結果
について説明する。

実施例 第１図に示す装置を用い、次の各工程によりＡｔドラム
基体１４上に成膜を行な−）次。

（１）昇温 反応容器９内にＡｔドラム基体１４を設置した後、排気
系を作動させ、反応容器内をＩＱ　　Ｔｏｒｒ以下とす
るとともに、Ａ／、ドラム基体１４をヒーター１５によ
り４００℃に昇温する。

（２）第１の障壁層（ＢＮ層）の形成 反応容器９内にＨ＠で希釈された２％Ｂ２Ｈ６ガスを流
量３０　ｓｅｃｍで、Ｎ２ガスを流ｆ％　８００　ｓｅ
ｃｍでそれぞれ導入し、反応容器９内の圧力を０．５Ｔ
ｏｒｒとする１次に、高周波電源１６から電極１３に１
３．５６ＭＨｚ　、　１ｋＷのＲＦ電力を印加し、グロ
ー放電を生せしめ、ドラム基体１４上にＢＮ層を形成す
る。

この条件で６分３０秒間成膜を続けた後、電力の供給を
停止し、かつ反応容器９内へのガスの導入も停止し、第
１の障壁層の成膜を終了する。膜厚は０．６μｍであっ
た。

（３）第２の障壁層（μｃ−８ｔＮＪ）の形成１０−’
Ｔｏｒｒの圧力に維持された反応容器９内に１００％Ｓ
ｉＨ４ガスを８０＋ｃｃｍの流量で、１００％ＣＨ４ガ
スを１６０ＩＩｅｅｍ（Ｚ）ｆｉ量で、Ｈ２で希釈され
たＢ２Ｈ６ガスを６０ｓｅｃｍ（Ｚ）流量でそれぞれ導
入し、反応容器９内の圧力を０．４Ｔｏｒｒとする０次
に、高周波電源１６からｉ！！極１３に１３．５６　Ｍ
Ｈｚ　、　１．２　ｋＷのＲＦ電力を供給してグロー放
電を生せしめ、ドラム基体１４上にｐ型の炭素を含むμ
ｃ　−Ｓｉ（μｃ−８１：Ｃ）層を形成する。

この条件で４０分間成膜を続けた後、電力の供給を停止
し、かつガスの導入も停止し、第２の障壁層の成膜を終
了する。膜厚は０．８畑でおった。

なお、この第２の障壁層のみを成膜したものについてＸ
線回折で調べたところ、結晶化度６０％、結晶粒径４０
λであった。

（４）光導電性層（ａ−８ｔ　：Ｈ層）の形成１０　　
Ｔｏｒｒの圧力に維持された反応容器９内にｉｏｏ％５
ＩＨ４ガスを１５０ｓｃｃｍの流量で、Ｈ２ガスを］、
、　５　ＳＬＭの流量でそれぞれ導入し、反応容器９内
の圧力１１．２Ｔｏｒｒとする。次に、高周波電源１６
から電極１３に１３．５６　ＭＨｚ、２．５ｋＷのＲＦ
電力を印加してグロー放電を生ぜしめ、ドラム基体１４
上にａ−３ｉ：Ｈ層を形成する。

この条件で３時間３０分成膜を続けた後、電力の供給を
停止し、かつガスの導入も停止し、光導電性層の成膜を
終了する。膜厚は１４μｍであった。

なお、この膜の水素含有量を調べたところ、３．９％で
ありた。

（５）表面電荷保持層（μｃ−Ｓｉ層）の形成ＩＱ　　
Ｔｏｒｒの圧力に維持された反応容器９内に１００　％
　５ＩＨ４ガスを６　Ｑ　ｓｅｅｍの流量で、Ｎ２ガス
を５００　ｓｅｃｍの流量でそれぞれ導入し、反応容器
９内の圧力を０．８Ｔｏｒｒとする。次に高周波電泳１
６から電極１３に１３．５６Ｓ’！Ｈｚ　、　８００　
ＷのＲＦ電力を印加してグロー放電を生ぜしめ、ドラム
基体１４上に窒素を含むμｃ−８ｔ（μｍＳｌ：Ｎ）層
を形成する。

この条件で４０分開成膜を続けた後、電力の供給を停止
し、かつガスの導入も停止し、表面電荷保持層の成膜を
終了する。膜厚１−１０．５μｍであった。

以上のようにして、本発明の実施例に係る電子写真感光
体を完成した。

比較例 下記表１に示す条件で各贋金成膜し、比較ゾ」である電
子写真感光体を作製した。

表　　　１ 特性評価 本発明の実施例に係る電子写真感光体と比較例に係る感
光体の種々の特性を比較評価した。その結果は次の通り
である。

〈１）帯電能 ＋　６ｋＶを印加した際の表面電位は、実施例の場合６
２０Ｖ、比較例の場合４５０ｖであり、実施例の感光体
の方が優れた帯電能を有することがわかる。これは、表
面電荷保持層およびｒｓ壁層の相違によるものである。

（２）光感度 比較例の感光体の光感度が０．６１ｕｘ−ｓｅｃである
のに対し、実施例の感光体の光感度は０．５１ｕｘ−ｓ
ｅｅと優れていｆｃａこれは、本発明の感光体における
光導電性層の水素濃度が５原子チ以下と抑えられている
こと、および表面電荷層と二層の障壁層が何ら光感度の
低下を招くことがな−ことを示している。

（３）画像評価 実施例と比較例の感光体を複写機に装填し、所定枚数の
複写を行ない、それらの画像の状況を評価した。

その結果を下記表２に示す。

：ｔ１２から、実施例に係る感光体は複写枚数が増すに
つれてその長所が発揮され、かつ長寿命であることがわ
かる。

［発明の効果コ 以上説明したように１本発明によると、高抵抗で帯電特
性に優れ、可視光および近赤外光領域に高り光感度特性
を有し、かつ製造も容易で工業的価値が大きい電子写真
感光体が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電子写真感光体を製造するために用
いられる装置の概略図、および第２図は、本発明の電子
写真感光体を示す断面図である。 １．２，３．４・・・ガスボンペ、５・・・ＦＥ力計、
６・・・／４　ｋブ、７・・・配管、８・・・混合器、
９・・・反応容器、１０・・・回転軸、１２・・・支持
台、１３・・・電極、１４・・・ドラム基体、２１・・
・第１の障壁層、２２・・・第２の障壁層、２３・・・
光導電性層、２４・・・弐面電荷保持層。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性支持体と、該支持体上に形成された窒化ホ
   ウ素からなる第１の障壁層と、該第１の障壁層上に形成
   された炭素原子、酸素原子および窒素原子からなる群か
   ら選ばれた少なくとも１種を含むマイクロクリスタリン
   シリコンからなる第２の障壁層と、該第２の障壁層上に
   形成された５原子％以下の水素原子を含むアモルファス
   シリコンからなる光導電性層と、該光導電性層上に形成
   された炭素原子、酸素原子および窒素原子からなる群か
   ら選ばれた少なくとも１種を含むマイクロクリスタリン
   シリコンからなる表面電荷保持層とを具備することを特
   徴とする電子写真感光体。
2. （２）前記第２の障壁層を構成するマイクロクリスタリ
   ンシリコンは、ｐ−型である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。
3. （３）前記第２の障壁層を構成するマイクロクリスタリ
   ンシリコンは、ｎ−型である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。