JPH0752303B2

JPH0752303B2 - 無定形炭素を含有する電子写真像形成部材

Info

Publication number: JPH0752303B2
Application number: JP61153941A
Authority: JP
Inventors: ジャンセンフランク; モートジョゼフ
Original assignee: ゼロツクスコ−ポレ−シヨン
Priority date: 1985-07-05
Filing date: 1986-06-30
Publication date: 1995-06-05
Anticipated expiration: 2010-06-05
Also published as: JPH06295081A; JPH0756569B2; JPS629355A; US4634648A

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景本発明は、一般に、水素化およびハロゲン化無定形炭素
組成物を包含する無定形炭素の静電電子写真像形成部材
としての使用に関する。さらに詳しくは、本発明は光導
電特性を有する無定形炭素からなる多層型部材を包含す
る感光性像形成部材に関する。本発明の一つの実施態様
においては、約0.5〜約５電子ボルトのバンドギャッ
プ（band gap）を有する無定形炭素からなる感光性像形
成部材が提供される。また、本発明の範囲には、支持基
層上に置かれた光導電特性を有する無定形炭素からな
り、さらにオーバーコーティング層を含む多層型感光性
像形成部材も包含される。さらに、本発明によれば、無
定形炭素および光導電性水素化無定形ケイ素とからなる
像形成部材が提供される。また、本発明の別の実施態様
においては、光導電性無定形炭素は像形成部材中に後述
するような勾配（gradient）でもって存在する。上述の
像形成部材は静電電子写真像形成法において特に有用で
あり、さらに、ある構成においては本発明の像形成部材
は静電複写装置に使用できる。

先行技術静電電子写真像形成システム、特に、静電複写像形成法
は従来技術において多く記載されている。一般に、これ
らの像形成法においては、感光性または光導電性物質が
その上に静電潜像を形成するのに用いられている。感光
体は表面上に光導電性物質の層を含む導電性基層からな
り得、多くの場合、薄いバリヤー層をその間に存在させ
て基層からの電荷注入を防止しており、この電荷注入は
得られる像の品質に悪影響を及ぼし得るものである。公
知の有用な光導電性物質の例には無定形セレン、および
セレンテルル、セレンひ素のようなセレン合金等があ
る。さらに、像形成部材として、各種の有機光導電性物
質、例えば、トリ＝トロフルオレノンとポリビニリルカ
ルバゾールとの複合体がある。最近、アリールアミン正
孔移送分子と光励起層とを含む多層型有機感光性装置が
開示されている。

励起層を含む感光性装置を開示する他の多くの特許が存
在し、例えば、米国特許第3,041,167号は導電性基層、
光導電性層、および電気絶縁性高分子物質のオーバーコ
ーティング層とを含むオーバーコーティング型像形成部
材を開示している。この部材は電子写真複写法におい
て、最初第１極性の静電荷で帯電させ、像形成的（imag
ewise）に露光し、次いで現像して可視像を形成せしめ
ることによって使用する。連続する像形成サイクル前毎
に、感光性部材を第２の反対極性の静電荷で荷電でき
る。十分な追加量の第２極性電荷を部材に綱状電場を形
成するように適用する。同時に、第１極性のモービル
（mobile）電荷を、光導電性層中に、電位を導電性基層
に適用することによって形成させる。

また、無定形ケイ素光導電体も公知である（例えば、米
国特許第4,265,991号および第4,225,222号参照）。第4,
265,991号米国特許には、基層、および10〜40原子％の
水素を含み５〜80ミクロン厚を有する無定形ケイ素の光
導電性上部層とからなる電子写真感光性部材が開示され
ている。さらにこの米国特許は無定形ケイ素のいくつか
の製造方法も記載している。一つの方法においては、チ
ャンバー内にある部材を50℃〜130℃の温度に加熱し、
水素原子を含むガスを導入し、チャンバー内に電気エネ
ルギーによって電気放電をもたらして上記ガスをイオン
化し、次いで無定形ケイ素を電子写真基層上に、0.5〜1
00オングストローム／秒の速度で、基層の温度を上昇さ
せながら電気放電を用いることによって付着させ、それ
によって所定厚さの無定形ケイ素光導電性層を得ること
からなる方法で電子写真感光性部材を製造している。上
記米国特許に記載されている無定形ケイ素装置は感光性
であるが、最小回数の例えば10回以下の像形成サイクル
で多くの像脱落が生じ、乏しい解像力の受け入れ難い低
品質の像しか得られない。さらにサイクル操作を行う場
合、即ち、10回の像形成サイクル以後および100回の像
形成サイクル以後では、像品質はしばしば像が部分的に
消失するまで劣化し続ける。

また、いくつかの出願中の米国特許出願において、無定
形ケイ素からなる感光性像形成部材が例示されている。
例えば、“エレクトロフォトグラフィクデバイシス
コンディニングコンペンセイティトアモフォァス
シリコンコンポジションズ（Electrophotographic De
vices Containing Compensated Amovphous Silicon Com
positions）”なる名称の米国特許出願第695,990号にお
いては、支持基層、および実質的に等量のリンとほう素
で調整した約25重量ppm〜約１重量％のほう素を含む無
定形水素化ケイ素組成物とからなる像形成部材が開示さ
れている。さらに、“エレクトロフォトグラフィクデ
バイシスコンテイニングオーバーコーテッドアモ
フォァスシリコンコンポジションズ（Electrophoto
graphic Devices Containing Dvercoated Amorphous Si
l-icon Compostions）”なる名称の米国特許出願第548,
117号においては、支持基層、無定形ケイ素層、ドーピ
ングした無定形ケイ素よりなる捕捉層、およびトップオ
ーバーコーティング層とからなる像形成部材が開示され
ている。さらにまた、“ヘテロゲネアスエレクトロフ
ォトグラフィックイメージングメンバースオブ
アモフォァスシリコン（Heterogeneous Electrophoto
graphic Imaging Members of Amorphous Silicon）”な
る名称の米国特許出願第662,328号には、水素化無定形
ケイ素光励起組成物、およびプラズマ沈着酸化ケイ素の
電荷移送層とからなる像形成部材が記載されている。さ
らに、この米国出願には、酸化ケイ素電荷移送層と光励
起層との間の界面遷移勾配が記載されている。

無定形ケイ素像形成部材を開示している他の代表的な従
来技術には例えば、高密度無定形ケイ素またはゲルマニ
ウムを含む像形成部材の製造方法に関する米国特許第4,
357,179号；アンモニアを反応室に導入することからな
る水素化無定形ケイ素の製造方法を開示している米国特
許第4,237,501号；米国特許第4,359,514号，第4,404,07
6号，第4,403,026号；第4,397,933号，第4,416,962号，
第4,423,133号，第4,461,819号，第4,490,453号，第4,2
37,151号，第4,356,246号，第4,361,638号，第4,365,01
3号，第3,160,521号，第3,160,522号，第3,496,037号，
第4,394,426号および第3,892,650号がある。

発明の解決しようとする問題点調整した（compensated）部材を包含する上述の無定形
ケイ素感光性像形成部材はその意図する目的には有用で
あるけれども、新規な像形成部材が要求されている。ま
た、多数回の像形成サイクルにおいて劣下なしに連続的
に使用できる改良された感光性材料が要求されている。
さらに、湿気非感受性でありひっかきおよび摩耗に由来
する電気作用による悪影響を受けない無定形炭素からな
る改良された感光性像形成部材が要求されている。さら
にまた、最小回数の処理工程で製造でき、各層が互いに
十分に接着して複写工程での繰返しの像形成において連
続使用が可能である無定形炭素からなる改良された感光
性像形成部材が要求されている。さらにまた、静電写真
像形成法において使用でき、荷電装置により発生した湿
気およびコロナイオンに対して非感受性でありそのため
像品質に劣下を生じないで実質回数の像形成サイクルに
わたって使用でき、かつ得られた部材が他の望ましい性
質も有する無定形炭素感光性物質が要求されている。さ
らにまた、優れた硬度特性を有し実質的に無限の回数の
像形成サイクルで使用できる感光性像形成部材が要求さ
れている。また、無定形炭素を移送層として使用でき、
さらに無定形ケイ素のような光励起物質を含む感光性像
形成部材が要求されている。さらにまた、接地用ストリ
ップまたは接地用平板として無定形炭素を使用する像形
成部材が要求されている。

発明の目的従って、本発明の目的は上述した欠点を克服した感光性
像形成部材を提供することにある。

本発明の別の目的は無定形炭素からなる感光性像形成部
材を提供することにある。

本発明のさらに別の目的は光励起電荷移送成分として無
定形炭素を有する多層型感光性像形成部材を提供するこ
とにある。

本発明のさらに別の目的は電荷移送物質として無定形炭
素を含む多層型像形成部材を提供することにある。

本発明のさらに別の目的は例えば静電像形成および複写
法において使用できる感光性特性を有する無定形炭素
（水素化およびハロゲン化無定形炭素を包含する）を提
供することにある。

また、本発明のさらに別の目的は約0.5〜約５電子ボル
トのバンドギャップを有する無定形炭素を含む感光性
像形成部材を提供することにある。

本発明のさらに別の目的は0.5〜約５電子ボルトのバン
ドギャップを有する無定形炭素が勾配として存在する
感光性像形成部材を提供することにある。

さらにまた、本発明の別の目的はリン，ほう素，ひ素お
よびチッ素を包含するｎおよび／またはｐタイプドパン
トを含む無定形炭素からなる感光性像形成部材を提供す
ることにある。

本発明のさらに別の目的はオーバーコーティング層を有
する像形成部材として無定形炭素を提供することにあ
る。

また、本発明によれば、米国特許出願第548,117号に例
示されているようなチッ化ケイ素，炭化ケイ素および無
定形炭素を包含するオーバーコーティング層を有する無
定形炭素光導電体が提供される。

さらに、本発明によれば、必要に応じてゲルマニウムの
ような物質でドーピングしてスペクトルの赤外領域での
感光性を向上させた水素化無定形ケイ素、および水素化
無定形炭素とからなる多層型感光性像形成部材が提供さ
れる。

さらに、本発明の別の目的によれば、一つの成分として
光導電特性を有する無定形炭素を含む光導電性部材によ
る像形成法、および水素化無定形炭素の調製を行うため
の方法および装置が提供される。

発明の構成本発明の上記および他の目的は無定形炭素からなる光導
電体を用いることによって達成される。さらに詳しく
は、本発明によれば、光導電特性を有する水素化無定形
炭素およびハロゲン化無定形炭素を包含する無定形炭素
からなる感光性像形成部材が提供される。本発明の一つ
の特定の実施態様によれば、約0.5〜約５電子ボルトの
バンドギャップを有する水素化またはハロゲン化無定
形炭素からなる感光性像形成部材が提供される。

本発明の別の特定の感光性像形成部材は支持基層、およ
びその上の約0.5〜約4.5電子ボルトのバンドギャップ
を有する水素化無定形炭素とからなる。本発明のさらに
別の実施態様においては、支持基層、この基層と接触し
た１〜３電子ボルトのバンドギャップを有する水素化
無定形炭素からなる層、および任意構成成分としてのト
ップオーバーコーティング保護層（この層は部分的に導
電性となし得る）とからなる感光性像形成部材が提供さ
れる。

さらに、本発明の範囲には、水素化無定形ケイ素のよう
な光励起（photogenerating）層、および該層と接触し
た電荷移送層としての無定形炭素からなる感光性像形成
部材も属する。この実施態様においては、無定形炭素電
荷移送成分は支持基層と光励起層との間に存在させても
よく、あるいは支持基層と無定形炭素電荷移送層との間
に光励起層を存在させる。これらの像形成部材はその上
に保護オーバーローディングを含み得る。

さらにまた、本発明には、例えば水素化無定形ケイ素か
らなる光励起層、水素化無定形炭素の電荷移送層、およ
びオーバーコーティング層としての各種公知物質例えは
プラズマ沈着チッ化ケイ素、プラズマ沈着炭化ケイ素ま
たは無定形炭素とからなる感光性像形成部材も属する。

本発明の感光性即ち光導電性部材は、例えば、静電潜像
を形成し、現像し、次いで現像した像を適当な基質に転
写し、必要に応じてこの基質に永久的に定着させるよう
な各種の像形成装置において使用することができる。上
述した無定形炭素からなり、上記像形成装置で使用する
とき光導電性を有する感光性像形成部材は増大した回
数、例えば100,000回の像形成サイクルでの使用を可能
にする望ましい性質を有する。さらに、ある形状の本発
明の感光性像形成部材は静電複写法において、即ち、例
えば像形成部材がスペクトルの赤外領域に対して感光性
である成分を含む方法において使用できる。さらにま
た、本発明の感光性像形成部材は像を可視像とするのに
液体現像法を用いる像形成装置においても使用できる。

実施態様以下、本発明およびその特徴をより明確に理解るため
に、種々の好ましい実施態様に関連して詳細に説明す
る。

第１図においては、支持基層１、および約５〜約25ミク
ロンの厚さを有し、光導電性を有する水素化無定形炭素
からなる光励起／電荷移送層３とからなる本発明の感光
性像形成部材が例示される。

第２図では、支持基層11;約１〜約4.5電子ボルト好まし
くは２電子ボルトのバンドギャップを有する水素化無
定形炭素からなる約５〜約25ミクロンの厚さの光励起／
電荷移送層12;および例えばチッ化ケイ素、炭化ケイ素
または１〜２電子ボルトのバンドギャップを有する水
素化無定形炭素からなる約200ナノメーター（nm）〜約
１マイクロメーターの厚さの任意構成成分としてのトッ
プオーバーコーティング層14とからなる本発明の感光性
像形成部材が例示される。従って、この像形成部材のオ
ーバーコーティング層14の無定形炭素は層12で使用され
る無定形炭素よりも少ない水素を含むものである。

第３図においては、支持基層21;0.5〜4.5電子ボルトの
バンドギャップを有する約５〜約25ミクロン厚の水素
化無定形炭素からなり、水素が支持基層の極く近くで０
％、0.5電子ボルトの量から光導電性層界面で約80％、
約4.5電子ボルトの量に拡大する、好ましくは20％水
素、１電子ボルトから60％水素、４電子ボルトの勾配で
存在している光導電性層23;および約200nm〜１マイクロ
メーター厚のトップ保護オーバーコーティング層25とか
らなる本発明の感光性像形成部材が例示される。

第４図においては、支持基層31;約0.1ミクロン〜１ミク
ロン厚の水素化無定形ケイ素光導電性層33;水素化無定
形炭素の電荷移送層35;および例えば、プラズマ沈着チ
ッ化ケイ素、炭化ケイ素または無定形炭素からなる任意
構成成分としてのオーバーコーティング37とからなる本
発明の感光性像形成部材（各層は第１〜第３図のものと
実質的に同じ厚さを有する）が例示される。また、この
第４図の像形成部材においては、無定形炭素からなる電
荷移送層は水素化無定形ケイ素と支持基層の間に存在さ
せてもよい。即ち、第５図においては、支持基層41;水
素化無定形炭素からなる電荷移送層43;無定形ケイ素を
包含する光励起顔料からなる光励起層45;および、例え
ば、チッ化ケイ素、好ましくは過剰のケイ素を含むチッ
化ケイ素、即ち、非化学量論量のチッ化ケイ素、炭化ケ
イ素および水素化無定形炭素からなる群から選ばれた成
分からなるオーバーコーティング層50とからなる本発明
の感光性または光動電性部材が例示される。さらに、上
述の像形成部材においては、例えば、水素化無定形ケイ
素からなる光励起層に、得られる部材を赤外線波長エネ
ルギーに対して感応性にすることのできる各種物質を加
えることができる。即ち、例えば、光励起水素化無定形
ケイ素層に約40原子％のゲルマニウムを加えることがで
きる。

さらに第１図〜第５図の像形成部材においては、チッ化
ケイ素または炭化ケイ素から成り得るオーバーコーティ
ング層は、これらの層を非化学量論組成物SiNx、SiCy
（ｘは約１〜約1.3の数であり、ｙは0.7〜約1.3の数で
ある）が得られるような方法で作製することによって導
電性とすることもできる（米国特許出願第548,117号参
照）。さらに、本発明には、上述したものと実質的に等
価であるが、トップオーバーコーティング層が約0.5％
〜約５％のリンまたはほう素でドーピングしたチッ化ケ
イ素、炭化ケイ素または無定形炭素からなる感光性像形
成部材が包含され、このドーピングはオーバーコーティ
ング層を部分的に導電性にして像品質を一層向上させ得
る。水素化無定形炭素またはハロゲン化無定形ケイ素層
はリンまたは素のようなｐまたはｎ型のいずれかのドパ
ントを含み得る。これらのドパントは、例えば100ppm〜
約500ppm、好ましくは約200〜300ppmの量で存在する。

さらに、本発明の像形成部材、特に各図で例示した像形
成部材に関しては、水素化無定形炭素に代えてハロゲン
化無定形炭素を使用することができる。ハロゲン化成分
の例は特にフッ素および塩素である。また、水素化して
ない無定形炭素も本発明の目的が達成される限りにおい
て使用できる。

各図において例示した感光性装置の支持基層は不透明ま
たは実質的に透明でよく、必要な機械的性質を有する種
々の適当な材料からなっている。即ち、基層は本発明の
目的が達成される限り、多くの物質からなり得る。基層
の具体的な例には、無機または有機高分子物質のような
絶縁性材料；酸化インジウムスズのような半導性表面
層を有する有機または無機物質の層；または例えばアル
ミニウム、クロム、ニッケル、黄銅、ステンレススチー
ル等のような導電性材料がある。基層は可撓性でも剛性
のあるものでもよく、また多くの各種形状、例えばプレ
ート、円筒状ドラム、スクロール、エンドレス可撓性ベ
ルト等であり得る。好ましいのは、基層は円筒状ドラム
またはエンドレス可撓性ベルトの形状である。ある場合
には、特に基層が有機高分子材料であるときには、基層
裏面に抗カール層例えばマクロロン（Makrolon）として
商業的に入手できるポリカーボネート材をコーティング
することが望ましい。

さらに、基層の厚さは経済性および所望する機械的性質
を含む多くの要因による。従って、例えば、基層は約0.
01インチ（254ミクロン）〜約0.2インチ（5080ミクロ
ン）の厚さであり得るが、好ましいのは約0.05インチ
（1270ミクロン）〜約0.15インチ（3810ミクロン）の厚
さである。一つの実施態様においては、支持基層は約１
ミル〜約10ミル（約25.4〜254ミクロン）厚の酸化ニッ
ケルからなっている。

本発明の像形成部材の一つの重要な成分は水素化または
ハロゲン化無定形炭素である。従って、例えば、グラフ
ァイトおよびダイヤモンド形の炭素は本発明においては
それを変形しなければ使用できない。例えば、グラファ
イトは高度に架橋した分子（faction）を含む多層型構
造であることは公知である。これはダイヤモンドにおけ
る炭素結合が単一のボンドより成るのと対照的である。
これらの物質は、いずれも、例えば、可視光線電荷によ
って光励起し得ないので光導電性層として適さないもの
と考えられている。さらに、高架橋グラファイトは約0.
5〜約0.7電子ボルトの極めて小さなバンドギャップを
有して、またダイヤモンドは5.5電子ボルトのバンド
ギャップを有する。従って、本発明で使用でき、光励起
および正孔移送特性を有する約５〜70原子％の水素を含
む水素化無定形炭素および約５〜70原子％のハロゲンを
含むハロゲン化無定形炭素は、例えば、得られる無定形
炭素が0.5〜約５電子ボルトのバンドギャップを有し
得るような方法での例えばメタンのような炭素水素ガス
を包含する炭素蒸気の調製された（controlled）水素化
またはハロゲン化によって得ることができる。この方法
において、炭素蒸気は固定炭素物質から加熱蒸発または
スパッタリングにより生成し得る。さらに、調整された
水素化は加工中に分子または原子状水素を導入すること
によって行い得る。本発明で使用できる水素化またはハ
ロゲン化無定形炭素は、また公知のグロー放電分解法に
よっても調整できる。また、赤外線に対して感応性であ
る感光性像形成部材が所望される実施態様においては、
約１〜約２電子ボルトのバンドギャップを有する無定
形炭素が調製される。

従って、さらに詳しくは、光導電性を有する水素化また
はハロゲン化無定形炭素は炭化水素ガスのグロー放電ま
たはプラズマ沈着によって調製できる。従って、メタン
およびアセチレンを包含する脂肪族または芳香族炭化水
素ガスまたはそのハロゲン化誘導体を２つの電極間に存
在させグロー放電せしめる。一つの特別の実施態様にお
いては、その調製方法は第１の基層電極手段と対電極手
段とを収容した容器を用意し；第１電極手段上に円筒状
表面を調製し、この円筒状表面を第１電極手段に含まれ
る加熱要求によって第１電極手段を回転させながら加熱
し、反応容器中にメタンガスまたはアセチレンガスのよ
うな無定形炭素源を円筒状部材に対し直角に導入し、第
１電極間に電圧をかけ、そして第２電極に電流を流し
て、メタンまたはアセチレンガスを分解して円筒状表面
上に約0.5〜約５電子ボルトのバンドギャップを有す
る無定形炭素を沈着させることからなる。メタンまたは
アセチレンガスは無定形炭素光導電性物質を生成するよ
うに反応容器中を流す。例えば、約100sccm〜約1,000sc
cmのメタンまたはエタンガスが反応容器を通って流れ
る。これらのガスラジオ周波数（rf）または直流（dc）
電場の作用によって分解しそれによってC,CH,CH₂および
CH₃のような凝縮可能なラジカルを生成できる。これら
のラジカルは電極表面上で再結合して光導電性の無定形
炭素フィルムの形成を可能にする。さらに、水素または
ハロゲン含有量は種々の処理条件例えば電極に伝幡させ
る電力量、使用するガスの流速、先駆体（precursor）
ガスまたはガス混合物の組性、分解中に用いる圧力およ
びその他同様な反応パラメーターによってもコントロー
ルし得る。さらにまた、高電力、高基層温度、および低
圧力を含む各プロセスパラメーターを注意深く選定する
ことにより、比較的少ない水素含有量の低バンドギャ
ップを有する無定形炭素を得ることができる。しかしな
がら、一般には、無定形炭素は約０原子％〜約70原子％
の水素を含み得、それ以上の水素も本発明の目的が達成
される限り含み得る。

本発明の感光性像形成部材の調製に用い得る方法および
装置は米国特許第4,466,380号に詳細に開示されてい
る。一般に、この米国特許に開示された装置は、電気絶
縁性回転シャフト上に固定された回転円筒状第１電極手
段3;第１電極手段３内にある放射加熱要素2;接続用ワイ
ヤー6;中空シャフトの回転可能な真空フィードスルー4;
加熱源8;第１電極手段３を収容し、第１電極手段３の一
部である末端フランジによって固定されている中空ドラ
ム基層5;フランジ８、およびスリットまたは垂直スロッ
ト10および11を含む第２の中空対向電極手段7;容器また
はチャンバー手段15およびその一体化部分としてのチャ
ンバー15内にモジュールを立てるためのフランジ９用の
受器17および18;容量空気センサー23;ゲージ25;スロッ
トルバルブ29を有する真空ポンプ27;流量調節器31;ゲー
ジおよびセットポイントボックス33;ガス圧力容器34,
35および36（例えば、圧力容器34は例えばメタンガスを
収容し、圧力容器35はホスフィンガスを収容し、容器36
は例えばジボランガスを収容する）；および第１電極手
段および第２電極手段７用の電流源手段37とからなって
いる。チャンバー15は原料ガス用の入口手段19と未使用
原料ガスの出口手段21とを有する。一般に、操作におい
ては、チャンバー15は空気ポンプ27で減圧して適当な低
圧にする。その後、容器34、35および36から向けられた
例えばメタンガス、ホスフィンガスおよびジボランガス
を入口手段19よりチャンバー15内に同時に導入する。ガ
ス流量は流量調節器31によって調節するこれらのガスは
入口19に交差流れ方向に導入する、即ち、ガスは第１電
極手段３上に収容された円筒状15の軸に対して垂直方向
に流れる。ガスを導入する前に、第１電極手段はモータ
ーにより回転させ、加熱源８によって放射加熱要素２に
電力を供給し、また電源37により第１電極手段と第２電
極手段に電圧をかける。一般に、ドラム５を約100℃〜
約300℃好ましくは約200℃〜250℃の温度に維持するに
十分な電力を加熱源８より供給する。チャンバー15内の
圧力はスロットルバルブ29の位置によりゲージ25で定め
たセッティング値に相当するように自動的に調節され
る。第１電極手段３と第２電極手段７との間に生じた電
場はメタンガスをグロー放電によって分解せしめ、それ
によってリンおよびほう素を含む無定形炭素が第１電極
手段３上に収容された円筒状手段５の表面に均一な厚さ
で沈着する。

一つの好ましい実施態様においては、0.5〜５電子ボル
トのバンドギャップを有する無定形炭素感光性成分は
前述の米国特許第4,466,380号に示された詳細に従って
反応チャンバーにアセチレンガスを200/sccmの速度で導
入することによって得ることができる。さらに詳しく
は、使用する反応チャンバーを室温に維持し、100ワッ
トのラジオ周波数電力を回転円筒状電極に供給しアセチ
レンガスを発光せしめ、75ミリトールの圧力で部分的に
分解させる。この処理を約３時間続行し、対向電極およ
び円筒状でドラム上に沈着した陽極および陰極フィルム
を、それぞれ、チャンバーから取り出す。これらフィル
ムの光学方法によるバンドギャップ測定は陽極フィル
ムと陰極フィルムがその特性において実質的に異なるこ
とを示している。即ち、例えば、陽極フィルムは約３電
子ボルトのバンドギャップを有するのに対し無定形炭
素の陰極フィルムは１電子ボルトのバンドギャップを
有する。

チッ化ケイ素または炭化ケイ素のオーバーコーティング
層（米国特許出願第548,117号参照）も上述の米国特許
に記載の装置でシランとアンモニアまたはチッ素ガスの
混合物またはシランとメタンのような炭化水素ガスの混
合物のグロー放電沈着によって調製できる。無定形炭素
はグロー放電装置でメタンの如き炭化水素ガスを使用す
るほかは同様な方法でオーバーコーティングとして沈着
させる。

本発明の無定形光導電性炭素を形成するのに用い得る炭
化水素の具体的な例にはメタン、プロパン、プロピレ
ン、オクタン、デカン、シクロヘキサン、アセチレン、
エチレン、ブタン、ベンゼン、キシレン、およびナフチ
レン；およびこれらの関連ハロゲン化誘導体がある。

光導電性無定形炭素はまた米国特許第4,376,688号およ
び第4,416,755号に記載されているようにしても調製で
きる。詳細に述べれば、これら米国特許には、プラズマ
からのイオンビームをチャンバー内に収容あれたスパッ
タリングターゲットへ向け加速させる手段を含み、この
チャンバーがスパッタリングターゲットに比し低いスパ
ッタリング効率を有するシールド手段を含むことからな
る基層上に無定形ケイ素フィルムを調製する方法を開示
している。シールド手段は漂遊（stray）イオンビーム
と真空チャンバー表面間に置かれている。さらに詳しく
は、水素化無定形炭素を生成させるイオンビーム方法は
水素ガスのプラズマを発生させ、このプラズマのイオン
ビームを減圧下の真空チャンバー内に存在する炭素スパ
ッタリングターゲットに向けて加速させ、炭素シールド
により真空チャンバー表面を漂遊イオンビームから遮断
し、それによってプラズマにより真空チャンバー表面を
漂遊イオンビームから遮断し、それによってプラズマに
よる真空チャンバー表面のスパッタリングを最小にし、
炭素のターゲットをイオンビームでスパッタリングし、
スパッタリングしたターゲット材料を基層上の無定形炭
素フィルムとして収集することからなり、無定形炭素フ
ィルムはプラズマ発生工程およびスパッタリング工程よ
り物理的に単離される。

また、無定形炭素光導電性物質およびそれよりなる像形
成部材は基層を１つの電極に付着させ炭素源からなるタ
ーゲットを第２電極上に置くことからなるスパッタリン
グ方法によっても調製できる。これらの電極は高電圧動
力源に接続しアルゴンと水素の混合物であるガスを両電
極間に導入して、グロー放電またはプラズマが開始し維
持できる媒体を与える。グロー放電は炭素ターゲットに
当り、主として中性ターゲット原子の運動量（momentu
m）転移による除去を引き起すイオンを生じ、それがそ
の後基層電極上に薄膜として凝縮する。また、グロー放
電は水素を活性化して炭素源と反応せしめ水素を沈着無
定形炭素フィルム中に導入するように機能する。活性化
水素はまた無定形炭素の懸垂結合（dangling bond）と
配位結合する。他の調製方法には公知のrfスパッタリン
グおよびdcスパッタリング法がある。さらに、光導電性
無定形炭素を有する本発明の像形成部材を得るには直接
イオンビーム沈着法も使用できる。その１つの大きな違
いはプラズマイオンガンにおけ不活性ガス／水素混合物
よりむしろ炭化水素またはフッ化炭素ガスの使用にあ
る。

本発明の感光性像形成部材に関して、光励起／電荷移送
層は約１〜約25ミクロンの厚さを有するのが、他の厚さ
も本発明の目的が達成される限り使用できる。さらに、
無定形ケイ素のような光励起層が使用される部材におい
ては、この層は約0.5ミクロン〜約５ミクロンの厚さを
有する。さらにまた、本発明の感光性像形成部材が光励
起層および電荷移送層としての上述した水素化無定形炭
素を含む場合には、その移送量は約１〜約25ミクロンの
厚さが有する。また、使用するオーバーコーティング層
は約200nm〜約１マイクロメーターの厚さを有する。

以下、本発明を特定の好ましい実施態様に関連して具体
的に説明するけれども、これらの実施例は単に例示のみ
を目的とするものであることを理解されたい。本発明を
これら実施例に示した材料、条件またはプロセスパラメ
ータに限定するつもりはなく、またすべての部およびパ
ーセントは特に断わらない限り重量によることに注意さ
れたい。

実施例１無定形炭素感光体は米国特許第4,466,380号に開示され
た装置および処理条件によって作製できる。即ち、長さ
15インチ（38.1cm）、外径３インチ（7.6cm）のアルミ
ニウムドラムを10^-4トール以下の圧力下にある上記米国
特許の真空チャンバー内に収容されたマンドレル上に挿
入する。次いで、ドラムとマンドレルを5r.p.mで回転さ
せ、続いて200sccmのメタンガスを真空チャンバー内に
導入する。圧力を調整可能なスロットルバルブにより10
0ミリトールに維持する。次に、−1,000ボルトのd.c.電
圧を電気的に接地させた対向電極に対してのアルミニウ
ムドラムに適用する。対向電極は4.8インチ（約12.2c
m）の直径、0.5インチ（1.27cm）幅のガス入口および排
出スロット、および約16インチ（40.6cm）の長さとを有
する。３時間後、マンドレルに対する電圧を落とし、ガ
ス流を停止させる。その後、得られたドラムを真空チャ
ンバーより取り出す。かくして、厚さ約５ミル（127ミ
クロン）のアルミニウム、および厚さ約３ミクロン、約
20〜40電子％の水素および約２電子ボルトのバンドギ
ャップを有する水素化無定形炭素層とからなる像形成部
材を得る。

得られた感光性像形成部材をゼロックスコーポレーシ
ョン3100（登録商標）として商業的に入手できる静電複
写像形成装置に組み込み、像を20ボルト／ミクロンの電
場で発生させる。その後、これらの像をスチレンｎ−
ブチルメタクリレートコポリマーとカーボンブラ
ック粒子とからなるトナー組成物で現像できる。この像
形成部材は100,000回以上の像形成サイクルで実質的に
背影付着物がなくまた複写脱落のない優れた解像力の像
を形成するのに使用できる。

実施例２感光性像形成部材を実施例１の手順を繰返して作製す
る。ただし、先ず最初は、アルミニウムドラム上に約0.
5ミクロン厚の水素化無定形ケイ素を、反応チャンバー
内にシランガスを導入することによって沈着させる（前
出の米国特許第4,466,380号参照）。その後、無定形ケ
イ素上に、１トールの圧力でH₂：CH₄（10:1）の混合物
を100℃の基層温度および0.01ワット／cm₂の電力値で沈
着させる。両ガスの合同流速は500sccmである。約２時
間で、約55重量％の水素を含み0.5ミクロンの厚さを有
する水素化無定形炭素を形成する。この水素化無定形炭
素層のバンドギャップは約3.4電子ボルトである。

得られた感光性像形成部材をゼロックスコーポレーシ
ョン3100（登録商標）として商業的に入手できる静電複
写像形成装置に組み込み、像を20ボルト／ミクロンの電
場で発生させる。その後、これらの像をスチレンｎ−ブ
チルメタクリレートコポリマーとカーボンブラック
粒子とよりなるトナー組成物で現像する。この像形成部
材は125,000回以上の像形成サイクルで実質的な背影付
着物および複写脱落のない優れた解像力の像を形成する
のに使用できる。

実施例３感光性像形成部材を実施例１の手順を繰返して作製す
る。ただし、真空チャンバーには、１重量％のジボラン
を含む200sccmのメタンガスを導入し、圧力は100ミリト
ールよりはむしろ200ミリトールに維持する。また、d.
c.電圧−1,000ボルトの代りに0.01ワット／cm₂のラジオ
周波数電圧を用いる。水素化無定形炭素が約３電子ボル
トのバンドギャップを有する以外は実質的に等価の像
形成部材を得る。

次に、得られた感光性像形成部材をゼロックスコーポ
レーション3100（登録商用）として商業的に入手できる
静電複写像形成装置に組み込み、像を20ボルト／ミクロ
ンの電場で発生させる。その後、これらの像をスチレン
ｎ−ブチルメタクリレートーコポリマーとカーボン
ブラック粒子とからなるトナー組成物で現像する。この
像形成部材は100,000回以上の像形成サイクルで実質的
に背影付着物のない優れた解像力の像を形成するのに使
用できる。

実施例４感光性像形成部材を実施例３の手順を繰返して作製す
る。ただし、ジボランガスの代りに１重量％のホスフィ
ンガスを用いるが、実質的に同様の結果を得る。

また、無定形ケイ素の光励起層および水素化無定形炭素
の電荷移送層を有する感光性像形成部材は本明細書で記
載した特に前出の米国特許および特許出願中に記載され
たプロセスパラメーターによって作製できる。同様に、
チッ化ケイ素、炭化ケイ素または無定形炭素のオーバー
コーティング層を有する像形成部材は、例えば、米国特
許出願第548,117号の記載に従って作製される。

本発明を特定の好ましい実施態様について説明して来た
けれども、これらに限定するものではなく、むしろ当業
者ならば本発明の精神および特許請求する本発明の範囲
において多くの変形および修正がなし得ることは理解さ
れるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の感光性像形成部材の一部断面図であ
る。第２図は本発明の別の感光性像形成部材の一部断面図で
ある。第３図は本発明のもう１つ別の感光性像形成部材の実施
態様を示す。第４図および第５図は本発明のさらに別の感光性像形成
部材の一部断面図である。１……支持基層,3……光励起／電荷移送層,11……支持
基層,12……光励起／電荷移送層,14……オーバーコーテ
ィング層,21,31,41……支持基層,23,33,45……光導電性
層,25,37,50……オーバーコーティング層,43……電荷移
送層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−59367（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−219961（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−225163（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−94049（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】0.5〜５電子ボルトのバンドギャップを有
する水素化無定形炭素からなる光導電体。
【請求項２】水素が１原子％〜70原子％の量で存在する
特許請求の範囲第１項記載の光導電体。
【請求項３】0.5〜５電子ボルトのバンドギャップを有
するハロゲン化無定形炭素からなる光導電体。
【請求項４】水素化無定形炭素およびハロゲン化無定形
炭素の混合物からなる光導電体。
【請求項５】水素が１原子％〜70原子％の量で存在する
特許請求の範囲第４項記載の光導電体。
【請求項６】支持基層、およびこの支持基層と接触した
0.5〜５電子ボルトのバンドギャップを有する水素化ま
たはハロゲン化無定形炭素からなる電子写真像形成部
材。
【請求項７】無定形炭素が１〜３電子ボルトのバンドギ
ャップを有する特許請求の範囲第６項記載の電子写真像
形成部材。
【請求項８】支持基層がアルミニウムである特許請求の
範囲第６項記載の電子写真像形成部材。
【請求項９】無定形炭素がその炭素原子に結合している
単結合80重量％と二重結合20重量％の比率を有する特許
請求の範囲第６項記載の電子写真像形成部材。
【請求項１０】水素が１原子％〜70原子％の量で存在す
る特許請求の範囲第６項記載の電子写真像形成部材。
【請求項１１】支持基層、水素化無定形炭素およびハロ
ゲン化無定形炭素からなる群より選ばれた無定形炭素、
および保護オーバーコーティング層からなり、前記無定
形炭素が0.5〜５電子ボルトのバンドギャップを有する
電子写真像形成部材。
【請求項１２】オーバーコーティング層が無定形炭素か
らなる特許請求の範囲第11項記載の電子写真像形成部
材。
【請求項１３】オーバーコーティング層がチッ化ケイ素
または炭素ケイ素である特許請求の範囲第11項記載の電
子写真像形成部材。
【請求項１４】支持基層、無定形炭素およびオーバーコ
ーティング層を含み、無定形炭素が支持基層から無定形
炭素光導電性層とオーバーコーティング層との間の界面
へ向って０原子パーセントから80原子％の水素を含む遷
移性の勾配で存在する電子写真像形成部材。
【請求項１５】無定形炭素が0.5〜５電子ボルトのバン
ドギャップを有する特許請求の範囲第14項記載の電子写
真像形成部材。
【請求項１６】オーバーコーティング層がチッ化ケイ
素、炭化ケイ素または無定形炭素からなる特許請求の範
囲第14項記載の電子写真像形成部材。
【請求項１７】0.5〜５電子ボルトのバンドギャップを
有する無定形炭素の電荷移送層、およびこの無定形炭素
と接触した水素化無定形ケイ素の光励起層からなる電子
写真像形成部材。
【請求項１８】さらに支持基層を含んでいる特許請求の
範囲第17項記載の電子写真像形成部材。
【請求項１９】無定形炭素が２電子ボルトのバンドギャ
ップを有する特許請求の範囲第17項記載の電子写真像形
成部材。
【請求項２０】光励起層が無定形水素ケイ素とゲルマニ
ウム合金からなる特許請求の範囲第17項記載の電子写真
像形成部材。
【請求項２１】光励起層がリンまたはほう素でドーピン
グされている特許請求の範囲第17項記載の電子写真像形
成部材。
【請求項２２】無定形ケイ素光励起層が支持基層と無定
形炭素層との間にある特許請求の範囲第17項記載の電子
写真像形成部材。
【請求項２３】無定形炭素が無定形ケイ素光励起層と支
持基層との間にあり、さらに部材がその上にオーバーコ
ーティング層を有する特許請求の範囲第17項記載の電子
写真像形成部材。
【請求項２４】支持基層、支持基層と接触し無定形炭素
からなる光導電性層を含む電子写真像形成部材に静電潜
像を形成させ、続いてこの像を現像し、現像した像を適
当な支持体に転写する工程を含む像形成方法。
【請求項２５】光導電性層が水素化無定形炭素またはハ
ロゲン化無定形炭素からなる特許請求の範囲第24項記載
の像形成方法。
【請求項２６】光導電性層が0.5〜５電子ボルトのバン
ドギャップを有する水素化またはハロゲン化無定形炭素
からなる特許請求の範囲第24項記載の像形成方法。
【請求項２７】光導電性層が0.5〜５電子ボルトのバン
ドギャップを有するフッ素化無定形炭素である特許請求
の範囲第24項記載の像形成方法。
【請求項２８】光導電性層が水素化無定形炭素とハロゲ
ン化無定形炭素の混合物からなる特許請求の範囲第24項
記載の像形成方法。
【請求項２９】電子写真像形成部材が支持基層、および
この支持基層と接触した光導電性水素化無定形炭素から
なる特許請求の範囲第24項記載の像形成方法。
【請求項３０】電子写真像形成部材が支持基層、および
この支持基層と接触した１〜３電子ボルトのバンドギャ
ップを有する水素化またはフッ素化無定形炭素からなる
特許請求の範囲第24項記載の像形成方法。
【請求項３１】電子写真像形成部材がさらに無定形ケイ
素の光励起層を含む特許請求の範囲第24項記載の像形成
方法。
【請求項３２】支持基層がアルミニウムである特許請求
の範囲第24項記載の像形成方法。
【請求項３３】支持基層、光励起層、および0.5〜５電
子ボルトのバンドギャップを有する無定形炭素を含む電
荷移送層からなる電子写真像形成部材。
【請求項３４】支持基層、光励起層、0.5〜５電子ボル
トのバンドギャップを有する無定形炭素の５〜25ミクロ
ン厚の電荷移送層、およびオーバーコーティング層から
なる電子写真像形成部材。
【請求項３５】オーバーコーティング層がチッ化ケイ
素、炭化ケイ素および無定形炭素からなる群より選ばれ
る特許請求の範囲第34項記載の電子写真像形成部材。
【請求項３６】光励起層が水素化無定形ケイ素である特
許請求の範囲第34項記載の電子写真像形成部材。
【請求項３７】水素が５原子％〜60原子％の量で存在す
る特許請求の範囲第34項記載の電子写真像形成部材。