JPS6227749A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、電子写真感光体に係り、特に、半導体レーザ
等の長波長光源を用いたプリンタに好適な電子写真感光
体に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

電子写真感光体は導電性基板上に光導′α層を有するも
のであり、この光導′ａ層を構成する材料としては、従
来、ＣｄＳ　、ＺｎＯ、Ｓｅ　、５ｅ−Ｔｅ　。

アモルファスシリコン（ａ−８ｉ）　　等の無機材料や
、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール（ＰＶＣＺ）。

トリニトロフルオレン（ＴＮＦ　）等の有機材料が用い
られている。

しかし、有機光導性材料のＰＶＣｚやｒＮＦは、熱安定
性及び耐摩耗性が弱く感光体としての製品ライフが短か
い上、発がん性の疑いがある等人体的影響にも問題があ
る。又、無機光４ｉｉ性材料のＳｅ　、　ＣｄＳも本質
的に人体に対して有害な材料であり、製造にあたっては
、特別の安全対策を配慮しなければならす、このため複
雑な製造装置が必要となる。特（こＳｅは回収の必要も
あり、回収費用も製造コストに加わるため、製品として
の電子写真感光体は一層高価になってしまう。

無機材料のＳｅ及び５ｅ−Ｔｅは、特性的にも結晶化温
度が６５℃さ低いため、枚方を繰り返し行っている間に
結晶化が起り、その結果残電が生じ感光体としての寿命
が短期間に失われてしまう欠点がある。又、無機材料の
Ｚｎ０ｆこついても、材料物性上、酸化還元が起こりゃ
すく環境雰囲気の影響を著しく受は易いため信頼性が低
いという問題がある。

そこで、近年、無公害材料で回収処理の必要がなく、し
かも表面硬度が高く耐摩耗性、耐衝撃性に優れているア
モルファスシリコン（ａ−８ｉ）が光電変換材料として
注目を集めており、太陽電池、薄膜トランジスタ、イメ
ージセンサ等とともに電子写真感光体への応用も検討さ
れている。

電子写真感光体光導電層としてのａ−８ｉ膜は、通常、
シラン類を用いたグロー放電分解法により形成されるが
、このａ−８ｉ膜形成時に、膜中に取り込まれる水素の
１により、その電気的、光学的特性か大きく左右される
。すなわち、ａ−３ｉ膜中に取り込まれる水素の量が多
くなると光学的バンドギャップが大キくすり高抵抗化す
るが、それに伴い、長波長に対する感度が低下してしま
うため、半導体レーザのような長波長光源を用いたレー
ザビームプリンタに使用する上で大きな問題となる。さ
らに、ａ−８ｉ膜中の水素の含有量が多い場合、成膜条
件によっては、（ＳｉＨ２）ｎ。

ＳｉＨ２等の結合構造を有するものが膜中で支配的とな
り、その結果ボイドを多く含み、シリコングングリング
ボンドが増大するため光導電性が悪化し、電子写真感光
体として使用できなくなる欠点がある。

逆に、ａ−８ｉ膜中１こ取り込まれる水素の量が低下す
るき、光学的キャップが小さくなり長波長光に対する光
感度は増加するものの、シリコンのダングリングボンド
が補償されなくなるため、発生したキャリアの移動度や
寿命が低下してしまい、やはり電子写真感光体として使
用し難いものになってしまう。

このように、ａ−３ｉ層単独で、赤外光の長波長吸収の
できる電子写真感光体を構成したものは実用にならない
という欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は、従来の電子写真感光体の、かかる諸問題を解
決し、特に、長波長を含めた広い波長領域に亘って高感
度で、かつ光導電層と支持体との密着性が良好で、耐環
境性に優れた電子写真感光体を提供するものである。

さら１こ本発明は、半導体レーザプリンタに好適な、長
波長光に高感度で、電気的、光学的特性が常に安定して
おり、かつ暗減衰による光疲労が少なく繰返し特性に優
れた電子写真感光体を提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、導電性支持体と光導電層との間にブロッキン
グ層を介挿し、かつ、光導電層を主として暗抵抗（Ｐｄ
　）＞１０　０・ぼ明抵抗（ρａ）＜１０　Ω・１のマ
イクロクリスタリンシリコンで構成することで帯電能に
優れ、残留電位が低くかつ近赤外領域まで高感度の電子
写真感光体を提供するものである。

〔発明の実施例〕 以下、図面とともに本発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図は、本発明の電子写真感光体の層構成
を説明するための一部断面図であり、アルミ等の導電性
支持体（１０）上にマイクロクリスタリンシリコン（μ
ｃ−８ｉ）又はアモルファスシリコン（ａ−３ｉ）のキ
ャリア注入ブロッキング）Ｇ　（１２）が設けられる。

ブロッキング層は、コロナ放電を感光体にかけたときに
支持体（１０）に生じるマイナスキャリアが光導電層中
に注入中和されるのを阻止するためのもので、通常、膜
中に炭素を入れて高抵抗化するか、もしくはＰ型材料を
用いてバンドギャップを大きくすると良Ｇ）。

即ち、本発明におけるブロクキング層としても、炭化ア
モルファスシリコン（μｃ−８ｉＣ）又は炭化アモルフ
ァスシリコン（ａ−８ｉＣ）膜で構成することができる
。

このブロッキングＨａ　（１２）上に、光導電層（１４
）が設けられる。

本発明における、この光導電層（１４）は、マイクロク
リスタリンシリコン（μｃ−８ｉ　）で構成されており
、特に、電子写真感光体として使用するためにその暗抵
抗（Ｐｄ）は１０　　Ω・画風上明抵抗（／’ｐ）は１
０８Ω・α以下で、暗抵抗と明抵抗との比が１０３以上
であることを特徴とする。更に好ましくは、暗抵抗（／
’ｄ）＞ｔｏ　　Ω・儂、明抵抗（／’Ｐ）＜１００・
ｃｍであることが望ましい。

このような特性を有するマイクロクリスタリンシリコン
を作成するためには、膜中に水素が帆１〜３０原子チ含
まれることか望ましい。

更に、たとえばＳｉＨ４のような反応ガス中に極く微量
の８２Ｈｓを混入（Ｂ、ｕ６／５ｉＨ４がｔｏ−１０乃
至ｔｏ−５ｉ度）して、マイクロクリスタリンシリコン
をｉｍにする。

またマイクロクリスタリンシリコン層に炭素、酸素、チ
ッ素を０．０５乃至２０原子％程度含ませることによっ
ても暗抵抗を大きくし感光体特性の向上が計られる。マ
イクロクリスタリンシリコンの電気特性、特に暗抵抗、
明抵抗は膜中の水素、ドーピング用不純物元素の炭素、
酸素、チッ素の含量によって大きく影響される。

本発明におけるマイクロクリスタリンシリコン層には、
水素が０．１〜３０原子チ含まれていることが望ましく
、この時暗抵抗と明抵抗が調和のとれたものとなって光
導電特性の優れたものとなる。

マイクロクリスタリン層への水素のドーピングは、例え
ばグロー放電分解法で行う場合には、原料としてＳｉＨ
４やＳｉＨ６等のシラン類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えばよい。

次にマイクロクリスタリンシリコンｌこドーピングする
不純物元素としては、ｐ型にするためには周期律表第■
族の元素例えばＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ。

Ｔ１等が好ましい。またｎ型にするためには周期律表第
Ｖ族の元素、例えばＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ等が好適
である。これらの不純物ドーピングは、支持基体から電
荷が光導電層へ注入してくるのを防ぐことや、光感度特
性を高めるため及びｉ型にして高抵抗化するため等の目
的で行われる。

本発明に用いるマイクロクリスタリンシリコンを含む光
導電層の膜厚は１乃至８０μｍが好ましく、さらには５
乃至５０μｍがより好ましい。

またマイクロクリスタリンシリコンの屈折率は３乃至４
と比較的大きいため表面での光反射が起こりやすい。

第２図は、このため、表面に反射防止及び表面保護１ｍ
　（１６）を設けたもので、この反射防止層で光導電／
＃（１４）に吸収される光量の割合の低下を防ぎ光損失
を少なくするためのものである。このような表面保護層
の材料としては、Ｓｉ３Ｎ４　＊Ｓｉ　０２　、ＳｉＣ
，Ａｌ２Ｏ３，ａ−８ｉＮ：Ｈ。

次に第３図を用いて、本発明の電子写真感光体の製造方
法を説明する。まずトリクレンで脱脂処理した直径３Ｑ
ｉｎ、長さ３５０１ｍ＋の大きさのアルミニウムドラム
基体（１３）を反応容器（２２）内の支持台（２４）上
に装填する。必要に応じ、干渉防止のために、アルミニ
ウムドラム基体（１３）表面を酸処理、アルカリ処理、
もしくはサンドブラスト処理を行う。次いでゲートバル
ブ（７）を介して反応容器（２２）内を図示しない拡散
ポンプにより排気し、約１Ｏ−５Ｔｏｒｒの真空度にす
る。その後、ヒータ（２９）の電係を入れてドラム基体
（１３）を均一に加熱し、基体（２０）の温度が３００
°Ｃに保持された後ゲートバルブ（１７）を閉じ、Ｓ　
ｉ　Ｈ４ガスの充填されているボンベ（１）の減圧弁（
５）を開け、流量調節バルブ（６）により、５００　Ｓ
ＣＣＭの流量で５ｉ）１４を反応容器（２２）内に導入
する。この時、ドラム基体（１３）は駆動モータ（２６
）により自転を行っている。

更に、ボンベ（２）（３）により同様の操作により、Ｂ
２Ｈ６，ＣＨ４をＢ　ｚ　ｕ、／　Ｓ　Ｉ　Ｈ４＝　１
０　１１００　ＳＣＣＭの割合で反応容器（２２月こ導
入した後、ゲートバルブ（１７）を介して、図示しない
メカニカルブースターポンプとロータリーポンプにより
反応容器（２２）内を排気し、圧力をＩＴｏｒｒ　　に
′ｐＡ整する。次に、電源（２８）により、周波数１３
．５６ＭＢ２の高周波３００Ｗを円筒状電極（１１）に
投入し、ドラム基体（１３）と円筒状電極の間に３１　
）（４、Ｂ２　ｉ１６　、　ＣＨ４のプラズマを生起さ
せて、ドラム基体（１３）上にブロッキング層としてＰ
形のアモルファス炭化シリコン層を形成する。

次に、ボンベ（１）及び（２）の流量調節バルブ（６）
と（７）を絞り、３ｉＨ４を２００ＳＣＣＭ。

Ｂ２Ｈ６／ＳｉＨ４を１０　　にし、Ｂ２が充填されて
いるボンベ（４）の減圧弁（５）を開け、流量調節バル
ブ（９）により２　Ｓ　Ｌ　Ｍの流量でＢ２を反応容器
（２２）に導入し、反応圧力を１．２ＴＯｒｒに１ｉ１
４整後電源（２８）により、２ＫＷのパワーを投入して
、マイクロクリスタリンシリコン層を３０μｍ形成する
。

最後に表面保藤層としてアモルファス炭化シリコン（ａ
−８ｉＣ）を形成し、第２図に示す電子写真感光体を形
成する。

〔発明の効果〕

以上のように作成した感光体ドラムを半導体レーザープ
リンターに組込んでカールソンプロセスにより画像形成
を行ったところ感光体表面での露光量が２５ｅｒｆ／ｃ
ｎｌでも鮮明で解像度の高い画像を得ることができた。

更に、転写プロセスの再現性、安定性を調べるために、
複写を繰り返したところ転写画像は極めて良好であり、
本発明による電子写真感光体が耐コロナ性、耐湿性、耐
ｘｎａ性に優れていることが実証された。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の電子写真感光体の層（、−
１成を説明するための一部断面図、第３図は本発明の電
子写真感光体を製造するための成膜装置の概略図である
。 １０・・・導電性支持体 １２・・・ブロッキングＪｉｉ １４・・マイクロクリスタリンシリコンの光導電層 １６・表面層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性支持体と、 この支持体上に設けられた光導電層とを含む電子写真感
   光体において、 前記支持体と前記光導電層との間にキャリア注入阻止用
   のブロッキング層が介挿され、かつ前記光導電層が主と
   して暗抵抗と明抵抗との比が１０＾３以上であるマイク
   ロクリスタリンシリコンで構成されていることを特徴と
   する電子写真感光体。
2. （２）前記光導電層が暗抵抗１０＾１＾０Ω・ｃｍ以上
   明抵抗１０＾８Ω・ｃｍ以下のマイクロクリスタリンシ
   リコンから成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）マイクロクリスタリンシリコンが水素原子を含有
   す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。
4. （４）マイクロクリスタリンシリコンが周期律表第III
   族もしくは第Ｖ族の元素を含有することを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項乃至第（３）項記載の電子写真
   感光体。
5. （５）前記光導電層が好ましくは暗抵抗が１０＾１＾１
   Ω・ｃｍ以上かつ明抵抗１０＾７Ω・ｃｍ以下のマイク
   ロクリスタリンシリコンから成ることを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項の電子写真感光体。