JPS6125153A - 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】 巌果上ｎ利用分野 本発明は電子写真感光体、就中、アモルファスシリコン
感光体に関する。

従来技術 ここ数年、グロー放電分解法やスパッタリング法によっ
て生成されるアモルファスシリコン（ａｍｏｒｐｂｏｕ
ｓ　５ｉｌｌｉｃｏｎ；以下ａ　　Ｓｉ　と略す）の感
光体への応用が注目されてきている。また同様に、長波
長領域の感度を向上して半導体レーザによる作像を可能
とするアモルファスシリコン−ゲルマニウム（以下、ａ
−８ｉ：Ｇｅと記す）の応用も注目されている。これは
ａ−８ｉ　ｙ　　ａ−８ｉ：Ｇｅが従来のセレンやＣｄ
Ｓ感光体と比して耐環境汚染性、耐熱性、摩耗性、光感
度特性等において一段と優れているためである。

しかしながら、ａ　−Ｓ　ｉ　、　　ａ　−Ｓ　ｉ：Ｇ
ｅは暗抵抗が低くそのままでは電荷保持層を兼ねた光導
電層として使用できないという欠点がある。このため、
酸素や窒素を含有させてその暗抵抗を向上させることが
提案されているが、逆に光感度が低下するという欠点が
あり、その含有量も制限がある。

このことにより、例えば＼特開昭５７＝１１５５５１号
公報に示されるように、ａ　　Ｓｉ光導電層上に多量の
炭素を含むａ−８ｉ絶絶縁を形成して電荷保持の向上を
図ることが提案されている。しかしながら、この技術は
炭素含量が高く、光導電層との界面で剥離を生じ易く、
またコピーの繰返しに伴ない界面に電荷が蓄積し、残留
電位が上昇したり、あるいは蓄積電荷の横流れによる画
像のぼけが２発生し易い。また高炭素含量にもとづく感
度の低下に対し考慮されていない。さらに炭素含量７０
　ａＬｏｌＩｌｉｃ％（以下、ａｔ％と記す）以上のも
のについては表面硬度の低下に伴なう障害（例えば複写
に伴ない画像に白筋を生ずる）を避けることができない
。

オーバーコート層に炭素を含むアモルファスシリコンを
用いた感光体については、特開昭５８−１０８５４３号
にも記載されている。この技術は、炭素濃度勾配につい
て示唆するものではなく、しかも炭素含量が３０ａｔ％
までと低く、オーバーコート層としての耐湿性は不充分
なものしか得られず、１０〜２５ａｔ％程度を含有させ
たものでは複写枚数が増えるに従い、高湿中で画像流れ
を生じ易い。

アモルファスシリコン（光導電層）中の炭素濃度に勾配
をつける技術は特開昭５７−１１９３５６号に提案され
ている。この技術はオーバーコート層ではなく、光導電
層の１部に炭素原子を含有する層領域を設けることを特
徴とするものであるが、その炭素含量はＯ・、０３〜９
０ａｔ％と着るしく広範囲であり、特定の炭素含量のア
モルファスシリコンをオーバーコートに用いることにつ
いては全く提案されていない。また炭素を用いることに
伴ない問題となる光疲労や感度低下を解決するための技
術を提案していない。

ｌ贋勉１屹 本発明は、アモルファスシリコン系電子写真感光体の欠
点を改良し、光疲労がなく、光感度特性、電荷保持特性
、表面硬度、耐湿性等、電子写真特性全般にわたって優
れた性質を有する電子写真感光体を得ることを目的とす
る。

ｌ−＠殻東 本発明は、７モル７アスシリコンを含む光導電層上に炭
素を含むアモルファスシリコンの透光性オーバーコート
層を設けた電子写真感光体において、オーバーコート層
が光導電層近接部で低く、表面に向けて高い炭素濃度勾
配を有し、最外表面において、３５〜６５ａ【％の範囲
にあり、かつ少なくとも光導電層近接部分において１０
ａＬ％以下の酸素を含有することを特徴とする電子写真
感光体に関する。

本発明の基本構成を第１図および第２図で説明する。

第１図は本発明電子写真感光体の部分断面模式図中、（
１）は基体、（２）は光導電層および（３）はオーバー
コート層を示す。

基体は通常の電子写真感光体に一般に用いられる導電性
材料、例えばＡＩドラム等であり、本発明はこの点に特
徴はない。

光導電層（２）は、アモルファスシリコン系感光層であ
り、アモルファスシリコン−水素（以下、ａ−８ｉ：Ｈ
と云う）を基本とし、これに部分的に酸素、窒素、ハロ
ゲン（特にフッ素）等を加えたものであってもよい、、
マたａ−８ｉ：Ｇｅの層であってもよく、さらに硼素や
燐等を加えて、Ｐ、Ｎ制御を行なってもよい。

ａ−８ｉ　を含む光導電層はグロー放電分解法等、常法
によって形成させればよい６層厚は１０〜１００μ転好
ましくは１０〜６０μ粕である。

基体（１）と光導電層（２）の間にはアンダーフート層
を設けてもよい。

本発明においては光導電層上にさらにオーバーコート層
を設ける。オーバーコート層はアモルファスシリコン−
炭素（以下、ａ−８ｉ・Ｃ−Ｈと云う）で形成される。

ａ−８ｉ−Ｃ−Ｈの炭素含量は表面層に至る程高く、最
表面層では、３５〜６５ａＬ％（ｉｃ原子数／（Ｃ原子
数＋Ｓｉ原子数））×１００）の範囲に設定するのが好
ましい。最表面層の炭素濃度が３５社％より小さいと感
度が不十分で光疲労が発生すると共に、期待する耐湿安
定性が得られない。また、６Ｓａｔ％以上では、表面硬
度が低下し、白筋状の画像欠陥を生ずる。炭素含量３５
〜６５ａｔ％の層は０．０１〜１．５μ如、より好まし
くは０．０３〜０．５μｍである。層厚がこれより薄い
と耐湿性、耐刷性の面から保護層としての機能が不十分
となり、厚すぎると感度が低下し残留電位が高くなる欠
点を生ずる。

炭素含量は光導電層に近づくに従って漸減させ、オーバ
ーコート層と光導電層との間で実質上、炭素濃度に関す
るギャップを生じないようにする。

このことによって、オーバーコート層と光導電層間の密
着性を向上させ、剥離を防止すると共に、両者の界面部
における電荷の蓄積による残留電位の上昇や、蓄積され
た電荷の横流れによる画像のボケを防止する。炭素濃度
勾配部の層厚は、密着性の点からはできるだけなだらか
な濃度勾配をもたせるため厚くする方が好ましいが、光
導電特性を考慮すると約２００〜９０００人とするのが
好ましい６濃度勾配部の厚みが小さすぎると、実質上濃
度勾配部がないのと同様の欠陥を生じ、逆に９０００Å
以上としても、上記の効果をそれ以上に達成することが
できないぽかりでなく、ａ−８ｉ・Ｃ−Ｈ層が厚くなり
すぎて、感度低下等別の問題を生じ易くなる。

ａ−３ｉ−ＣＨ層において炭素濃度が低い部分（即ち炭
素濃度勾配部）では光吸収が大きく、光導電層への光の
透過を阻害し、感度低下をきたし、同時に光疲労を生じ
易くなる。

上記問題を解決するため、本発明では炭素濃度勾配部に
酸素をドープさせる。酸素のドープによりａ　　Ｓｉ・
Ｃ−Ｈの炭素濃度が低い部分における光の透過性が向上
し、光疲労が少なくなると共に光導電層との密着性をよ
り向上させることができる。酸素のドープは、炭素濃度
３５〜Ｇ５ａＬ％の領域では意図的に行なう必要はない
が、少量（例えば数％まで）ドープすると表面硬度をよ
り向上させることが可能である。

本発明では酸素ドープは主として、炭素濃度勾配部に対
して行なう。酸素のドープ量は０．０５−１０ａｔ％（
ＩＯＭ子数／（Ｓ１原子数＋Ｃ原子数十〇原子数）ｌｘ
ｌｏｏ）、より好ましくは０゜１〜５　ａＬ％である。

酸素ドープは一定でよいが、必要ならば炭素含量が減少
するに従って増加してもよい。酸素含量が５　ａｔ％、
特に１０ａｔ％以上になると残留電位発生の原因となる
。

第２図は上記の態様を模式的に示したものである。経紬
はオーバーコート層（３）の最表面から光導電層との界
面に至る厚さを示し、緯軸は炭素濃度と酸素濃度を示す
。領域（ＯＰＱＲ３Ｏ）はオーバーコート層の深さに対
応する本発明炭素濃度の凡の範囲ゝを模式的に示してい
る。この領域において炭素濃度は線（４）および（５）
に示すごとく変化してもよい。線（４）は、オーバーコ
ート層表面から深さ０．５μＩ１１まで炭素濃度５０ａ
ｔ％を含むａｓｉ−ｃ−Ｈで構成され、以後炭素濃度は
漸減し、光導電層との界面では実質上０となっているこ
とを示す。＃ｉ（５）は、最表面層から界面に向、かっ
て、炭素濃度が直線的に減少していることを示している
。

領域（ＯＶＴＵＯ）は酸素のドープ量を示している。線
（６）は、線（４）で示す炭素含量減少領域に酸素を一
定量（０，３ａｔ％）ドープしたことを示す図である。

酸素のドープ量は線（７）で示すごとく、界面に近い程
多くしでもよい。

発明の効果 本発明は、ａ−３ｉ−Ｈ電子写真感光体の暗抵抗が低い
と云う欠点を、オーバーコート層に特定量の炭素を有す
るａ　　５ｉ−ＣＨを用いて電荷保持の向上を図り；ａ
−８ｉ−Ｃ−Ｈと光導電層間の密着性と電荷の蓄積の問
題を、オーバーコート層の炭素含量に勾配をもたせるこ
とにより解決し；さらに、ａｓｉ−ｃＨの低炭素含量部
分によって生じ易い光疲労や不透明化を、低炭素含量部
分に酸素をドープすることによって解消している。従っ
て、得られた電子写真感光体は感度、解像力、階調再現
性、鮮明性、耐摩耗、耐湿性、耐久性に優れ、かっａ−
８ｉ　　−ＣＨでオーバーコートした電子写真感光体に
よる複写において生じ易い白筋、白斑等の発生が抑制さ
れる。

実施例１ 第３図に示すグロー放電分解装置において、まず、回転
ポンプ（２３）を、それに続いて拡散ポンプ（２４）を
作動させ、反応室（２５）の内部を１０−６Ｔｏｒｒ程
度の高真空にした後、第１〜第３及び第５調整弁（１３
）、　（１４）、　（１５）、　（１７）を開放し、第
１タンク（８）より、Ｈ２ガス、第２タンク（９）より
１００％５ｉＨ＝ガス、第３タンク（１０）よりＨ２で
２００　ｐｐ＋ｎに希釈されたＢ２Ｈ’、ガス、更に第
５タンク（１２）より０２ガスを出力圧ゲージＩＫｇ／
Ｃｍ２の下でマス７０−コントローラ（３８）、　（１
，９）、　（２０）、　（２２）内へ流入させた。そし
て、各マス７０−コントローラの目盛を調整して、Ｈ２
の流量を４８６．５ｓｃｃｍ、ＳｉＨ，を９０　ｓｅｃ
ｍ、　Ｂ２Ｈ６を２２．５ｓｅｃｍ、０２を１．　Ｏｓ
ｃｃｍとなるように設定して反応室（２５）内へ流入し
た。夫々の流量が安定した後に、反応室（２５）の内圧
が１．　ＯＴｏｒｒとなるよう゛に調整した。一方、導
電性基板（２７）とし□ては直径８０ＩＩＩＩ１１のア
ルミニウムドラムを用いて２４０゛Ｃに予しめ加熱して
おぎ、各ガス流量が安定し、内圧が安定した状態で高周
波電源（２６）を投入し電極板（２８）に２５０　ｕ＋
ａｔｔｓの電力（周波数１３．５６ＭＨｚ　）を印加し
てグロー放電を発生させた。このグロー放電を約６時間
持続して行い、導電性基板（２７）上に水素、硼素並び
に微量の酸素を含む厚さ約２０μＭのａ　　Ｓｉ光導電
層（２９）（第４図）を形成した。

ａ　　Ｓｉ光導電層が形成されると、高周波電源（２６
）からの電力印加を停止せず、連続的に移行層の成膜を
する。すなわち、マス７０−コントローラ（２２）によ
り０．ガスを素早＜　３　　ｓｅｃ＋ｎ　となルヨウに
、主ｔこマス７０−コントローラ＜２０）ｊ：よりＢ　
、　Ｉ−１，ガスも同時にＯｓｃ　ｃ　＋ｎとなるよう
に設定し反応室（２５）内へ流入又は停止させ、約２分
間この状態を保った。

また、この２分間の開にマス７０−コントローラ（２１
）により、Ｃ２Ｈ，ガスを０から４５ｓｃｃＩ。

となるように徐々に変えていった。こうして約０゜１μ
ｌのａ　　５ｉ−Ｃ移行層（３０’）（第４図）を形成
した。さらに高周波を印加したまま、約３分間をか（す
て、マス７０−コントローラにより５ＩＨ４〃スを９０
ｓｅｃｍから３０ｓｅｃｍまで、０２〃スを３　ｓｅｃ
ｍからＯｓｃｃ■まで一様に減少させていった。この間
Ｃ２Ｈａｗスは４５ｓｅｃｍ流れたままである。こうし
て約０．１μｍのａ−３ｉ−Ｃ移行層（３０”）（第４
図）を形成した。

さらに、高周波電力を印加したままＢ２）（６ガスを止
め、この状態を６分間保つことにより、約０゜１μｍｎ
のオーバーコート最表面層（３１）を形成し。

その直後高周波電力印加を停止した。

こうして成膜されたオーバーコート最表面層（３１）に
は約４０ａｔ％の炭素が含まれ、移行層（３０）には最
大約３ａｔ％の酸素が含まれている。

こうして得られた感光体を粉像転写型複写ｍ（ＥＰ−６
５０Ｚ：ミノルタカメラ（株）製）にセットし、（＋）
帯電にてコピーしたところ解像力に優れ、階調再現性の
良い鮮明な高濃度の画像が得られた。

また、４００．０００枚の連続複写を行っても白筋・白
斑点等の画像特性の低下は認められず最後まで良好なコ
ピーが得られた。更に、３０℃、８５％という高温・高
湿の条件での複写でもその電子写真特性、画像特性は常
温常温条件下と何ら変ることはなかった。

灸煮ｔＯ二二糺 実施例１の手順に準じて感光体を作成した。但し、移行
層（３０’）では、エチレン流量をＯからＺ　Ｓ（！０
１１１に単調増加させ、移行層（３０″）及び表面層（
３１）では酸素は用いず、エチレンはＺｓｅｃｍそのま
ま流して成膜した。

Ｚを変え、それぞれについてオーバーコート層中のカー
ボン量をオージェ分析により定量した結果を表−１に示
す。

表−１ 得られた感光体を実施例１と同一の複写機により４０　
、　ＯＯＯ枚の連続複写を行なった。その結果、参考例
８の感光体は、コピー画像に白筋が発生し、さらに３０
℃、８５％環境下にて実写を行なったところ、参考例１
および２の感光体は画像流れが発生した。従って、オー
バルコート層のカーボン量が少ない場合、耐湿性が不充
分であり、多すぎると表面硬度が低下し、実写中に白筋
が発生する不具合点が発生することがわかった。このた
めカーボンの適正量としては、３５〜６５ａｔ％である
。

施例２〜６および比較例１および２ 実施例１の手順に準じて感光体を作成した。但し、移行
層（３０’）では、酸素流量を１からＹｓｃｃｍに素早
く増加させ、移行層（３０”）では、ＹからＯｓｅｅｍ
単調減少させ、表面層（３１）では酸素がＯｓｅｅｍと
なるように成膜した。

Ｙを変え、それぞれについて移行層中の最大酸素量をオ
ージェ分析により定量した結果を表−２に示す。

表、−２ 得られた感光体を感光体試験機にセフ）し、コロナ・チ
ャージングとイレーシングの繰返しテストを行なった。

その結果、移行層中に酸素が添加されていない比較例１
の感光体では表面電位の低下が観測された。そして酸素
の添加量を増加することによって表面電位の低下率がお
さえられる傾向にあることがわかった。この表面電位の
低下率を光疲労（Ｌ　１Ｂｈｔ　Ｆ　ａＬｉｇｕｅ）と
名付け、特に１回転目の表面電位（Ｖｏｗ）と１０回転
目の表面電位（ＶＯ，、））の差から下記式に基き、光
疲労度を求めた。

光疲労度”Ｉ　（Ｖ’ｏ＋　　Ｖｏｔｏ）／　ＶＯｌｌ
ｘ　１００この光疲労度と移行層中の酸素量との関係を
示したものが第５図である。

また、移行層中の酸素量を増加することにより、分光感
度、特に短波長感度が向上することをか第６図から理解
される。

しかし、酸素を多量に含む比較例２の感光体は常温常温
の環境下でも画像が流れ、通常の電子写真プロセスでは
鮮明な画像が得られない。さらに実施例６の感光体は上
記欠点はないが、これを実施例１に記載された複写機に
セットして連続複写を行なったところ、数千枚位から画
像カブリが認められ、繰返し複写により顕著となった。

以上のことから移行層中の酸素量の特に好ましい範囲は
０．１〜５ａｔ％である。

比較例３〜８ 実施例１と同一条件でａ　　Ｓｉ光導電層（２９）を成
膜した後、高周波電力印加を停止するととも多こ、マス
７ｔｊ−フントローラの流量をすべて０設定にし、反応
室（２５）内を十分脱気した。その後、第１タン、り（
８）よりＨ２ｗスを４８６．　５　　ｓｅｃｍ、第２タ
ンク（９）より１００％５ｉＨ４ｆｆスを３０９ＱＣｍ
、第４タンク（１１）よりＣ２Ｈ４ガスを１２０ｓｅｃ
ｍとなるようマス７０−コントローラの目盛りを調整し
、夫々の流量が安定した後に再び２５０ｕ＋ａｔｔｓの
高周波電力を投入し、６分開成膜を行なった後、高周波
電力印加を停止した。これは実施例１に第３いて（３０
）の移行層を設けなかったものに相当する。

同様にｃ　２Ｈ４ガス流量のみを変えて、数種類の感光
体を作製した結果を表−３に示す。

実施例１と同一の複写機により４０，０００枚の連続複
写を行なった結果、比較例５．６．７および８から得ら
れた感光体は、すべて画像に白筋が発生した。これは、
オーバーコート層と光導電層との接着性が悪く、複写機
内のクリーニング過程でオーバーコート層が剥離してく
ることによる。

４０．０００　枚複写後に３０℃、８５％という高温高
湿下で実写を行なったところ、比較例３および４から得
られた感光体は画像流れが発生した。

このため、オーバーコート層の剥離防止と高耐湿性を両
方満足するためには、移行層（２９−）が必要であるこ
とがわかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明電子写真感光体の模式的部分断面図、第
２図はオーバーコート層中の炭素濃度と酸素濃度を示す
模式図、第３図は本発明感光体を製造するために用いる
装置の概略図、第４図は実施例を説明するための感光体
の部分断面図、第５図はオーバーコート層中の酸素濃度
と光疲労度を示すグラフおよび第６図は本発明感光体の
対波長感度を示すグラフ。 （１）基　体、　　（２）光導電層、 （３）オーバーコート層。 第１図 第２因

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アモルファスシリコンを含む光導電層上に炭素を含
   むアモルファスシリコンの透光性オーバーコート層を設
   けた電子写真感光体において、オーバーコート層が光導
   電層近接部で低く、表面に向けて高い炭素濃度勾配を有
   し、最外表面において、３５〜６５ａｔ％の範囲にあり
   、かつ少なくとも光導電層近接部分において１０ａｔ％
   以下の酸素を含有することを特徴とする電子写真感光体
   。 ２、オーバーコート層の全厚が０．０５〜１．５μｍで
   あり、炭素濃度勾配部の厚さが０．０２〜１μｍである
   第１項記載の電子写真感光体。 ３、オーバーコート層の酸素濃度が０．１〜５ａｔ％で
   ある第１項記載の電子写真感光体。 ４、酸素濃度が光導電層に近づくにつれて増加する第３
   項記載の電子写真感光体。