DE3631388A1

DE3631388A1 - Lichtempfindliches element

Info

Publication number: DE3631388A1
Application number: DE19863631388
Authority: DE
Inventors: Shuji Iino; Hideo Hotomi; Izumi Osawa; Mitsutoshi Nakamura
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1985-09-13
Filing date: 1986-09-15
Publication date: 1987-03-26
Also published as: US4738912A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein lichtempfindliches Element und sieht ein lichtempfindliches Element mit einer wasserstoffhaltigen Kohlenstoffschicht vor, die außerdem Si, Ge und/oder Sn enthält.

Die Technik der Elektrophotographie hat sich seit der Erfindung des Bildübertragungsverfahrens bemerkenswert weiter entwickelt, und es wurden auch zahlreiche neue Materialien entwickelt und angewendet.

Die Hauptmaterialien für bekannte elektrophotoempfindliche Elemente umfassen anorganische Bestandteile wie nichtkristallines Selen, Selen-Arsen, Selen-Tellur, Zinkoxid, amorphes Silicium u. dgl. und organische Bestandteile, wie beispielsweise Polyvinylcarbazol, Metallphtalocyanin, Dis-Azopigmente, Tris-Azopigmente, Perillenpigmente, Triphenylmethane, Triphenylamine, Hydrazone, Styrylzusammensetzungen, Pyrazoline, Oxazole, Oxadiazole u. dgl.

Der Aufbau der elektrophotoempfindlichen Elemente kann von Einschichttyp, der einen der vorstehend aufgezählten Bestandteile verwendet, vom Bindertyp, bei dem der Bestandteil in einem Binderherz dispergiert ist, oder vom Mehrschichttyp aus Trägererzeugungsschichten und Trägertransportschichten.

Alle herkömmlichen Materialien für elektrophotoempfindliche Elemente haben jedoch jeweils Nachteile, von denen einer der ist, daß sie für Menschen giftig sind. Zusätzlich müssen, um diese elektrophotoempfindlichen Elemente für ein Kopiergerät verwendbar zu machen, die Anfangseigenschaften konstant gehalten werden, wenn sie starker Belastung bezüglich Ladung, Belichtung, entwicklung, Übertragung, Löschen, Reinigen u. dgl. ausgesetzt sind. Jeder organische Bestandteil ist bezüglich seiner Haltbarkeit schlecht und in vielen Eigenschaften instabil.

Um die vorstehenden Probleme zu verbessern, wurde vor kurzem amorphes Silicium (im nachfolgenden als a-Si bezeichnet) durch eine chemische Plasmadampfabschneidung (im nachfolgenden als Plasma-CVD bezeichnet) hergestellt und bei der Herstellung eines lichtempfindlichen Elementes verwendet.

Lichtempfindliche Elemente aus a-Si haben mehrere ausgezeichnete Eigenschaften. Aber die relative Dielektrizitätskonstante (ε) von a-Si ist so groß (ungefähr 12), daß man eine Dicke von wenigstens 25 μm benötigt, um ein ausreichendes Oberflächenpotential für ein lichtempfindliches Element zu erhalten. Zusätzlich wird bei der Herstellung eines lichtempfindlichen Elementes aus a-Si durch Plasma-CVD wegen der langsamen Abscheidegeschwindigkeit der a-Si-Schicht eine lange Herstellzeit benötigt, und die lange Abscheidezeit macht es schwierig, eine homogene a-Si-Schicht zu erhalten, was dazu führt, daß Bildstörungen, wie weiße Flecken, mit einem höheren Prozentsatz auftreten können. Weiterhin werden die Kosten hoch.

So wurden viele Versuche zur Verbesserung der vorstehend beschriebenen Nachteile gemacht, wobei es nicht vorzuziehen ist, die Schichten dünner zu gestalten.

Auf der anderen Seite hat ein lichtempfindliches Element aus a-Si zusätzliche Nachteile wie eine schwache Haftung zwischen der a-Si-Schicht und dem elektrisch leitfähigen Substrat, und einen geringen Widerstand gegen Glimmentladung, Umweltverhältnisse und Chemikalien.

Es wurde vorgeschlagen, daß eine organische Polymerschicht, die durch eine Plasmapolymerisation (im nachfolgenden als OPP-Schicht bezeichnet) hergestellt ist, wie beispielsweise durch die US-PS 39 56 525 als Schutzschicht, oder durch die JP-PS 63 541/1985 bekannt, als Unterschicht angeordnet wird.

Es ist bekannt, daß eine OPP-Schicht aus zahlreichen Arten von organischen Bestandteilen, wie beispielsweise Äthylengas, Benzol, aromatischen Silanen u. dgl. (siehe Journal of Applied Polymer Science Vol. 17, 885-892 (1973) von A.T. Bell et al.) hergestellt werden kann. Die durch diese herkömmlichen Verfahren hergestellte OPP-Schicht wird jedoch ausschließlich als ein Isolator verwendet. Daher wird die Schicht als eine Isolierschicht betrachtet, die einene elektrischen Widerstand von ungefähr 10¹⁶ Ω·cm wie eine gewöhnliche Schicht, aufweist. Vor kurzem wurde in der Halbleitertechnik eine Schicht vorgeschlagen, die diamantartigen Kohlenstoff aufweist.

Eine Ladungstransportfähigkeit einer solchen Schicht wurde nicht beschrieben.

Durch die UP-PS 39 56 525 ist ein lichtempfindliches Element bekannt, bestehend aus einem Substrat, einer sensibilisierenden Schicht, einer organischen, photoleitfähigen elektrischen Isolierschicht und einer Glimmentladungs- Polymerschicht mit einer Dicke von 0,1 bis 1 μm in der vorstehenden Reihenfolge. Diese Polymerschicht ist vorgesehen, um die Oberfläche abzudecken, um einen Widerstand gegen Naßentwicklung als Schutzschicht zu bieten. Eine Ladungstransportfähigkeit der Schicht ist nicht vorgeschlagen.

Durch die JP-PS 63 541/1980 ist ein lichtempfindliches Element bekannt, bestehend aus einer Unterschicht aus einem diamantartigen Kohlenstoff mit einer Dicke von 200 Å bis 2 μm und einer a-Si photoleitfähigen Schicht auf dieser Unterschicht. Diese Unterschicht wird ausgebildet, um die Hafteigenschaften der a-Si-Schicht am Substrat zu verbessern. Die Unterschicht kann so dünn sein, daß eine Ladung in Folge des Tunneleffektes durch sie durchwandert.

Wie vorstehend erwähnt wurden lichtempfindliche Elemente vorgeschlagen, die eine Unterschicht aufweisen, welche aus einer elektrisch isolierenden OPP-Schicht, einer diamantartigen Schicht od. dgl. bestehen, aber der Ladungstransport wird grundsätzlich dem Tunneleffekt und dem Phänomen des dielektrischen Durchschlagens zugeschrieben.

Der Tunneleffekt wird infolge dem Durchgang eines Elektrons bei einer sehr dünnen Isolierschicht in der Größenordnung einer Angström-Einheit.

Das dielektrische Durchschlagen ist ein Phänomen, bei dem wenige vorhandene Ladungsträger durch ein elektrisches Feld beschleunigt werden, um eine ausreichende Energie zu gewinnen, um die Atome im Isolator zu ionisieren, was dazu führt, daß die Zahl der Träger durch Ionisation steigt. Dieses Phänomen tritt bei hohem elektrischen Feld auf (im allgemeinen über 100 V/μm).

Bei einem lichtempfindlichen Element mit übereinanderliegenden Schichten aus Isolierschicht und Halbleiterschicht wandern unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes in der Halbleiterschicht erzeugte Ladungen durch die Schicht, aber sie können unter einem niedrigen elektrischen Feld nicht die Isolierschicht passieren. Wenn die Isolierschicht dünn ist, ist sie als ein Oberflächenpotential zu vernachlässigen oder sie beeinträchtigt nicht die Eigenschaften der Photoleitfähigkeit, da der Einfluß auf die Entwicklung vernachlässigbar ist. Selbst wenn sich Ladungen in der Isolierschicht bei wiederholter Verwendung angesammelt haben und ein höheres Potential geben, steigt das Potential im elektrischen Feld wegen des dielektrischen Durchschlagens nicht über ein konstantes Niveau an (beispielsweise 100 V/μm).

Wenn beispielsweise eine Isolierschicht mit Isoliermaterialien, die ein dielektrisches Durchschlagen bei 100 V/μm bewirken, mit einer Dicke von 0,1 μm hergestellt wird, beträgt das Ansteigen des Restpotentials aufgrund der Wiederholung nur 10 V.

Aus den vorstehend beschriebenen Gründen ist zu ersehen, daß, wenn eine übliche Isolierschicht für ein lichtempfindliches Element verwendet wird, die Dicke der Schicht weniger als ungefähr 5 μm betragen soll, weil sonst das Restpotential basierend auf der Isolierschicht auf mehr als 500 V ansteigt, so daß ein Überlappen des Kopierbildes auftritt.

Durch die JP-PS 14 45 540/1979 ist weiterhin die Einführung von Kohlenstoff als einem chemisch modifizierenden Material in eine photoleitfähige Schicht aus Silizium und/oder Germanium bekannt. Der Kohlenstoffgehalt beträgt 0,1-30 Atom-%. Ein derartiger Kohlenstoffgehalt senkt die Stabilität, selbst wenn er den Dunkelwiderstand verbessert.

Wie erwähnt, wurden organische Polymerschichten bei lichtempfindlichen Elementen als Unterschicht oder Schutzschicht verwendet, wobei jedoch keine Trägertransportfähigkeit gefordert wurde und man davon ausging, daß die Schicht isolierend ist. Daher wird nur eine so äußerst dünne Schicht von maximal 5 μm vorgeschlagen. Die in den lichtempfindlichen Schichten erzeugten Träger passieren die organische Polymerschicht infolge eines Tunneleffektes, und auch dann, wenn in der Schicht der Tunneleffekt nicht erwartet werden kann, wird diese so dünn verwendet, daß das Restpotential vernachlässigbar ist.

Es wurde herausgefunden, daß die organische Polymerschicht, welche als isolierend betrachtet wurde, in einem bestimmten Bereich des Wasserstoffgehaltes Trägertransportfähigkeit aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein lichtempfindliches Element mit ausgezeichneter Ladungstransportfähigkeit, Sensibilität, Ladungsbeständigkeit und Kopiereigenschaften zu schaffen, welches eine Ladungstransportschicht aufweist, die das Eintreten von Ladung von einer Ladungserzeugungsschicht erleichtert, um Restpotential und Speicherung zu senken und Sensibilität zu erhöhen, insbesondere, wenn als Trägerschicht eine wasserstoffhaltige Kohlenstoffschicht verwendet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein lichtempfindliches Element, gekennzeichnet durch ein elektrisch leitfähiges Substrat; eine Ladungserzeugungsschicht; und eine Ladungstransportschicht, bestehend aus wasserstoffhaltigem Kohlenstoff, mit einem Wasserstoffgehalt von 0,1-67 Atom-% bezogen auf die Gesamtmenge aller in der Ladungstransportschicht enthaltenden Atome, und Fremdatomen aus der Reihe Si, Ge und Sn, mit einem Gehalt von maximal ungefähr 10 Atom-% bezogen auf die Menge Kohlenstoff und Fremdatome in der Ladungstransportschicht.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren im einzelnen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 bis 12 schematische Darstellungen im Schnitt des lichtempfindlichen Elementes gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13 bis 15 Beispiele für ein Gerät zur Herstellung des lichtempfindlichen Elementes gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 16 ein Gerät zur Lichtbogenabscheidung, welches bei einem Vergleichsbeispiel verwendet wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein lichtempfindliches Element.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Erkenntnis, daß die C:H-Schicht als eine Trägertransportschicht wirkt, wenn sie mit einer Trägererzeugungsschicht kombiniert wird, und die Dotierung von Si, Ge und/oder Sn erleichtert das Eindringen von Ladung, senkt das Restpotential und die Speicherfähigkeit und verbessert die Sensibilität.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des lichtempfindlichen Elementes gemäß der Erfindung zur Erläuterung des Aufbaus desselben. Das lichtempfindliche Element besteht aus einem elektrisch leitfähigem Substrat 1, einer wasserstoffhaltigen Kohlenstoffschicht 2 (im nachfolgenden als C:H-Schicht bezeichnet), die als Ladung transportierende Schicht dient, und einer Ladung erzeugenden Schicht 3. Diese C:H-Schicht enthält Wasserstoff mit ungefähr 0,1 bis 67 Atom-% und Si, Ge und/oder Sn mit maximal 10 Atom-%, bezogen auf die Gesamtmenge aller enthaltenen Atome.

Ein elektrophotoempfindliches Element erfordert einen Dunkelwiderstand von mindestens 10⁹ Ω·cm und ein Verhältnis von Hell/Dunkelwiderstand (d. h. Verstärkung) von wenigstens 10² bis 10⁴, und zwar auch bei funktioneller Trennung der Ladungserzeugungs- und Ladungstransportfunktion.

Das lichtempfindliche Element gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus einer trägererzeugenden Schicht und einer Trägertransportschicht, die wenigstens eine C:H-Schicht aufweist. Die C:H-Schicht enthält Wasserstoff mit 0,1-67 Atom-% bezogen auf die Gesamtmenge aller enthaltenden Atome und Si, Ge und/oder Sn mit maximal 10 Atom-%, bezogen auf die Menge Kohlenstoff plus Fremdatome, wie Si, Ge und/oder Sn.

Die C:H-Schicht 2 enthält 0,1 bis 67 Atom-% Wasserstoff bezogen auf Kohlenstoff, vorzugsweise 1 bis 60 Atom-%, und insbesondere 30 bis 60 Atom-% und am besten 40 bis 58 Atom-%. Die C:H-Schicht mit weniger als 0,1 Atom-% ergibt keinen für die Elektrophotographie geeigneten Dunkelwiderstand, und mit mehr als 67 Atom-% wird keine ausreichende Trägertransportfähigkeit erhalten.

Die C:H-Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung kann als amorpher Kohlenstoff oder Kohlenstoff mit Diamantstruktur in Abhängigkeit vom Wasserstoffgehalt oder dem Herstellverfahren hergestellt werden. In den meisten Fällen wird eine amorphe C:H-Schicht erhalten, die weich ist und einen hohen elektrischen Widerstand aufweist. Wenn jedoch eine Schicht mit einem Wasserstoffgehalt von weniger als ungefähr 40 Atom-% durch ein Plasma CVD-Verfahren hergestellt wird, kann eine Kohlenstoffschicht mit Diamantstruktur erhalten werden. Eine solche Schicht ist härter, beispielsweise mehr als 2000 Vickers und hat einen Widerstand von mehr als 10⁸ Ω·cm.

Die C:H-Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung kann als eine Polymerschicht, beispielsweise durch eine Plasma-Polymerisation hergestellt werden. Diese durch Plasmapolymerisation hergestellten Polymerschichten zeigen kombiniert mit ladungserzeugenden Schichten eine ausgezeichnete Ladungstransportfähigkeit.

Der Wasserstoffgehalt der C:H-Schicht und deren Aufbau kann durch eine Elementaranalyse, Infrarotanalyse, magnetische Kernresonanz an ¹H oder ¹³C u. dgl. bestimmt werden.

Eine C:H-Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung hat vorzugsweise eine optische Energielücke (Egopt) von 1,5 bis 3,0 eV, und eine relative Dielektrizitätskonstante (ε) von 2,0 bis 6,0.

Die C:H-Schicht enthält zusätzlich Si, Ge und/oder Sn mit maximal 10 Atom-%, bezogen auf die Menge von Kohlenstoff und der Fremdatome, wie Si, Ge und/oder Sn. Die Dotierung eines solchen Fremdatoms erleichtert das Eindringen von Ladung aus einer Ladungserzeugungsschicht, verbessert die Sensibilität und senkt das Restpotential und die Speicherfähigkeit.

Zusätzlich werden die Haftungseigenschaften an dem Aluminiumsubstrat sowie der Ladungserzeugungsschicht u. dgl. verbessert.

Wenn der Gehalt an diesen Fremdatomen 10 Atom-% übersteigt, d. h. der Gehalt von Kohlenstoff weniger als 90 Atom-% ist, werden die folgenden Nachteile verursacht. Wenn der Kohlenstoffgehalt ungefähr 30-90 Atom-% beträgt, sinkt die Ladungstransporteffizienz ungeachtet des Ansteigens des Dunkelwiderstandes. Wenn der Kohlenstoffgehalt 5-30 Atom-% beträgt, sind die Ladungstransporteigenschaften verbessert, aber die Dielektrizitätskonstante ist von dem zudotierten Fremdatomen abhängig. Wenn beispielsweise Si verwendet wird, wird die Dielektrizitätskonstante durch die Eigenschaften von Si beeinflußt, so daß das Ziel der vorliegenden Erfindung nicht erreicht werden kann. Anders ausgedrückt, werden die Eigenschaften des lichtempfindlichen Elementes ähnlich denen eines üblichen a-Si- lichtempfindlichen Elementes. Bei einem Kohlenstoffgehalt von 90-100 Atom-% hat das lichtempfindliche Element eine hohe Sensibilität sowie auch ausgezeichnete Ladungstransporteigenschaften und eine Verringerung der Grenzsperrschicht zwischen der Ladungserzeugungsschicht und der Ladungstransportschicht. Da die relative elektrische Konstante der C:H-Schicht so klein ist, ist die Ladungskapazität sehr verbessert.

Eine C:H-Schicht mit einer kleineren Energielücke (weniger als 1,5 eV) bildet viele Niveaus in der Nähe der Bandgrenzen, d. h. am unteren Ende des Leitfähigkeitsbandes und dem oberen Ende des valenzbandes. Daher gibt es einen Fall, bei dem die C:H-Schicht nicht immer als eine ladungstransportierende Schicht geeignet ist, weil sie eine zu kleine Mobilität der Trägerteilchen und zu kurze Trägerlebenszeiten aufweist. Eine C:H-Schicht mit einer größeren Energielücke (über 3,0 eV) neigt dazu, eine Sperrschicht an der Grenzfläche zwischen ladungserzeugenden Materialien und ladungstransportierenden Materialien, wie sie üblicherweise für ein elektrophotoempfindliches Element verwendet werden, zu bilden, so daß der Fall auftritt, daß eine Injektion von Trägerteilchen von der trägererzeugenden Schicht und der trägertransportierenden Schicht in die C:H-Schicht mit größerer Energielücke nicht möglich ist, so daß gute lichtempfindliche Eigenschaften nicht erzielt werden können.

Falls die relative dielektrische Konstante (ε) größer als 6,0 ist, verschlechtert sich die Ladungskapazität und auch die Sensibilität. Um diese Nachteile zu überwinden, könnte in Betracht gezogen werden, die Dicke der C:H-Schicht zu erhöhen, aber die Erhöhung der Dicke der C:H-Schicht ist aus Gründen der Produktion nicht wünschenswert. Wenn die relative Dielektrizitätskonstante unter 2,0 liegt, werden die Eigenschaften der Schicht ähnlich denen des Polyäthylens, sodaß beispielsweise die Ladungstransportfähigkeit abnimmt.

Wasserstoff, der in der C:H-Schicht 2 als Ladungstransportschicht enthalten ist, kann teilweise durch ein Halogen, beispielsweise Fluor, Chlor, Brom, u. dgl. ersetzt werden. Solche Schichten haben infolge der Substitution eine verbesserte Wasserabstoßung und Abriebfestigkeit.

Die Dicke der C:H-Schicht 2 als einer ladungtransportierenden Schicht beträgt vorzugsweise 5 bis 50 μm, und insbesondere 7 bis 20 μm. Die C:H-Schicht mit einer Dicke von weniger als 5 μm hat eine geringe Aufladbarkeit, was dazu führt, daß ein ausreichender Kontrast auf einem Kopierbild nicht erzielt werden kann. Eine Dicke von mehr als 50 μm ist aus Herstellungsgründen nicht wünschenswert. Die C:H-Schicht hat eine ausgezeichnete Lichtdurchlässigkeit, einen hohen Dunkelwiderstand und ein hohes Ladungstransportvermögen. Selbst wenn die Dicke der Schicht 5 μm übersteigt, können Trägerteilchen ohne Einfangen transportiert werden.

Die C:H-Schicht 2 gemäß der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden im ionisierten Zustand durch Ionendampfabscheideverfahren, Ionenstrahlabscheideverfahren u. dgl.; unter Plasmabedingungen durch ein Gleichstromverfahren, ein Hochfrequenzverfahren, ein Mikrowellenplasmaverfahren u. dgl.;oder mit neutralen Teilchen durch Unterdruck CVD, Vakuumdampfabscheideverfahren, Zerstäubungsverfahren, optisches CVD u. dgl. oder eine Kombination derselben. Falls die ladungserzeugende Schicht durch ein Hochfrequenzplasmaverfahren oder CVD hergestellt wird, ist es jedoch unter dem Aspekt der Verringerung der Gerätekosten und Laboreinsparung wünschenswert, auch die C:H-Schicht durch das gleiche Verfahren herzustellen.

Als Kohlenstoffquelle für die C:H-Schicht kann C₂H₂, C₂H₄, C₂H₆, C₃C₆, CH₄, C₄H₁₀, C₄H₆, C₄H₈, C₃H₈, CH₃CHO, C₈H₈, C₁₀H₁₆ u. dgl. dienen.

Als Trägergas kann vorzugsweise H₂, Ar, Ne, He u. dgl. dienen.

Um eine wasserstoffhaltige Kohlenstoffschicht mit einem Wasserstoffgehalt von maximal 40 Atom-% durch Plasmapolymerisation zu erhalten, wird ein gesättigter Kohlenwasserstoff, der mit Wasserstoff verdünnt ist, verwendet. Beispiele für vorzuziehende Kohlenwasserstoffe sind Methan, Äthan, Propan oder Butan. Die Plasmapolymerisation wird bei niedrigem Druck und hoher Spannung durchgeführt. Die Herstellung einer solchen wasserstoffhaltigen Kohlenstoffschicht mit niedrigem Wasserstoffgehalt kann auch durch ein Ionenstrahlverfahren erfolgen. Ein derartiges Verfahren ist durch die J. Appl. Phys. 52, (10) Oktober 1981 (6151-6157) bekannt. Selbstverständlich kann auch ein Zerstäubungsverfahren verwendet werden. Da eine C:H-Schicht mit einem niedrigen Wasserstoffgehalt eine ausgezeichnete Anriebfestigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit hat, kann eine eine solche Schicht enthaltende Ladungstransportschicht auf der Oberflächenseite angeordnet sein. Durch die Anordnung an der Substratseite wird ein Eindringen von Ladung in das Substrat verhindert und es wird die Plasmazerstörung verhindert, wenn die Ladungserzeugungsschicht in einem Hochfrequenzplasma erzeugt wird.

Die C:H-Schicht kann Wasserstoff mit einem Gehalt von über 40 Atom-% enthalten. Eine solche C:H-Schicht mit einem hohen Wasserstoffgehalt kann durch eine Plasmaentladung oder ein Ionenstrahlverfahren unter Verwendung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen, wie beispielsweise Äthylen, Propylen, Acetylen u. dgl., verdünnt mit Wasserstoff, durchgeführt werden. Der Druck der Reaktionskammer ist bei der Plasmaentladung vorzugsweise höher, die Spannung vorzugsweise niedriger als bei der Herstellung der C:H- Schicht mit einem niedrigen Wasserstoffgehalt.

Wenn eine C:H-Schicht mit einem hohen Wasserstoffgehalt als eine Ladungstransportschicht verwendet wird, die mit einer a-Si-Ladungserzeugungsschicht zu kombinieren ist, kann ein lichtempfindliches Element erhalten werden, welches bezüglich Ladungskapazität und Sensibilität besser als ein lichtempfindliches Element aus a-Si allein ist. Weiterhin wirkt eine solche auf der Substratseite ausgebildete C:H-Schicht als eine das Eindringen von Ladung verhindernde Schicht. Eine solche Schicht verbessert auch die Oberflächenfestigkeit, den Abriebwiderstand, die Beständigkeit gegen Feuchtigkeit, Corona und die Haftungseigenschaften.

Die C:H-Schicht mit einem vergleichsweise höheren Wasserstoffgehalt (d. h. über 55 Atom-%) wird im folgenden als Plasmapolymerisationsschicht (im folgenden als PPC:H-Schicht abgekürzt) bezeichnet. Die PPC:H-Schicht hat eine stark vernetzte Netzstruktur, die sich von der Stuktur der vorstehend beschriebenen C:H-Schicht unterscheidet. Daher hat die PPC:H-Schicht eine hohe Dichte, hohe Festigkeit, hohe chemische und Hitzebeständigkeit. Weiterhin sammelt diese PPC:H-Schicht freie Radikale, und hat daher einen größeren Dielektrischen Verlust als die vorstehend genannte C:H-Schicht. Eine durch Plasmaabscheidung hergestellte polymerisierte Polyäthylenschicht, die eine typische Plasmapolymerisationsschicht ist, hat ein Verhältnis von Wasserstoffatomen zu Kohlenstoffatomen von ungefähr 2,7 : 2, jedoch keinen Schmelzpunkt entsprechend dem von gewöhnlichem Polyäthylen, sondern ist bis über 330°C hitzebeständig.

Um eine C:H-Schicht, die Si, Ge und/oder Sn enthält, zu erhalten, wird Kohlenwasserstoffgas, wie beispielsweise CH₄, C₂H₂, C₂H₄, C₂H₆, C₃H₆, C₃H₈, C₄H₈, C₄H₁₀, C₄H₆, CH₃ CCH u. dgl. mit einer Quelle für die vorstehenden Fremdatome, wie beispielsweise SiH₄, Si₂H₆, (C₂H₅)₃SiH, SiF₄, SiH₂CL₂, SiCl₄, Si(OCH₃)₄, Si(OC₂H₅)₄, Si(OC₃H₇)₄ u. dgl. als Siliziumquelle; GeH₄, GeCl₄, Ge(OC₂H₅)₄, Ge(C₂H₄)₄ u. dgl. als Germaniumquelle, (CH₃)₄SN, (C₂H₅)₄Sn, SnCl₄ u. dgl. als Selenquelle gemischt und dann mittels Frequenzplasmaentladung behandelt.

Unter Berücksichtigung der Ladungshaltefähigkeit ist eine dickere C:H-Schicht wünschenswert, aber unter dem Aspekt der Herstellung und Ladungstransportfähigkeit ist eine dünnere C:H-Schicht wünschenswert. Für gewöhnliche Elektrophotographie ist eine Dicke von 5-50 μm, insbesondere 7-20 μm, für die C:H-Schicht vorzuziehen. Die C:H-Schicht hat einen hohen Dunkelwiderstand und ausgezeichnete optische Übertragungseigenschaften und Ladungstransportfähigkeiten. Ferner können die Träger ohne Ladungsansammlung transportiert werden, selbst wenn die Dicke über 5 μm liegt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann in die C:H-Schicht 2 ein Element der Gruppe III A oder V A des periodischen Systems dotiert werden, um die Ladungseigenschaften der ladungtransportierenden Schichten zu steuern.

Eine Sperrvorspannung kann dadurch erzielt werden, daß die Substratseite relativ p-leitend und die Oberflächenseite relativ n-leitend ausgebildet wird, wenn das lichtempfindliche Element im positiv geladenen Zustand verwendet wird, bzw. indem die Substratseite relativ n-leitend und die Oberflächenseite relativ p-leitend gemacht wird, wenn das Element im negativ geladenen Zustand verwendet wird. Auf die vorstehend beschriebene Art können zahlreiche Wirkungen, wie beispielsweise die Verbesserung der Ladungskapazität, Absenken der Reduktionsgeschwindigkeit des Oberflächenpotentials bei Dunkelheit und Verbesserung der Sensibilität eines lichtempfindlichen Elementes erzielt werden. Bei einem lichtempfindlichen Element, welches durch Übereinanderschichten von C:H- Ladungstransportschichten und Ladungserzeugungsschichten gebildet ist, können Fremdatome der Gruppe V A und III A in eine Ladungstransportschicht, oder falls erwünscht, in eine Ladungserzeugungsschicht dotiert sein, so daß bei positiver Ladung die Oberflächenseite relativ n-leitend und die Substratseite relativ p-leitend wird, ungeachtet dessen, ob die Trägererzeugungsschicht an der Oberflächenseite und die Ladungstransportschicht an der Substratseite oder umgekehrt angeordnet sind.

Die Polarität kann durch graduelles Erhöhen des Gehaltes an einem Element der III A oder V A an der Oberflächenseite oder der Substratseite innerhalb derselben Schicht gesteuert werden oder eine einzige Ladungstransportschicht aus einer C:H-Schicht, welche ein Fremdatom der Gruppe III A oder V A enthält, kann an der Oberflächenseite oder Substratseite angeordnet werden. Alternativ können, falls erforderlich, mehrere C:H-Schichten mit unterschiedlicher Konzentration an Fremdatomen der Gruppe III A oder V A vorgesehen werden, so daß an den Dotierungsbereichsgrenzen Verarmungsschichten gebildet werden.

Wenn ein lichtempfindliches Element gemäß Fig. 1 positiv geladen und dann mit einer Abbildung belichtet wird, werden Ladungsträger in der ladungserzeugenden Schicht 3 erzeugt, und die Elektronen neutralisieren die Oberflächenladung. Dagegen werden die Löcher oder Leerstellen wegen der ausgezeichneten Ladungstransportfähigkeit der C:H-Schicht 2 zum Substrat 1 transportiert. Wenn eine a-Si ladungserzeugende Schicht ohne irgendeine Polaritätssteuerung bei positiver Ladung verwendet wird, wird die ladungstransportierende C:H-Schicht vorzugsweise relativ p-leitend eingestellt. Da a-Si selbst schwach n-leitend oder eigenleitend ist, hat es die Tendenz, das Injizieren von positiver Ladung von der Oberfläche zu steuern und eine ladungstransportierende C:H-Schicht, die p-leitend eingestellt ist, erleichtert die Bewegung der Löcher.

Die für die Einstellung der p-Leitung verwendeten Fremdatome der Gruppe III A können B, Al, Ga, In u. dgl., insbesondere B enthalten. Die Oberflächenschicht kann relativ höher n-leitend gemacht werden, indem Fremdatome der Gruppe V A wie beispielsweise B in die a-Si-ladungerzeugende Schicht eingebaut werden. In diesem Fall kann die C:H-Schicht p-leitend eingestellt werden. Wenn das lichtempfindliche Element bei negativer Ladung verwendet wird, wird die C:H-Schicht 2 durch Dotieren mit P n-leitend gemacht. Wenn a-Si als trägererzeugende Schicht verwendet wird, muß B dotiert werden.

Die Fig. 2 bis 12 zeigen eine andere Ausführungsform der lichtempfindlichen Elemente gemäß der vorliegenden Erfindung und erläutern deren Aufbau.

Fig. 2 zeigt ein lichtempfindliches Element mit einer C:H-Schicht 2 als äußerste Schicht. Wenn dieses Element bei positiver Ladung verwendet wird, kann die Polarität der C:H-Schicht 2 gegenüber mit der ladungserzeugenden Schicht 3 durch ein Element der Gruppe V A n-leitend gemacht werden, um die Mobilität der Elektronen zu erleichtern. Wenn sie bei negativer Polarität verwendet wird, kann die C:H-Schicht entgegengesetzt, z. B. durch Dotieren mit B, eingestellt werden.

Das lichtempfindliche Element gemäß der Fig. 3 ist eine Ausführungsform mit einer C:H-Schicht 2 an der oberen und unteren Seite der ladungserzeugenden Schicht 3. Wenn es mit positiver Polarität verwendet wird, ist es wünschenswert, die obere C:H-Schicht 2 bezogen auf die ladungserzeugende Schicht 3 n-leitend zu machen, um die Mobilität der Elektronen zu erleichtern, während die untere C:H-Schicht 2 p-leitend gemacht wird.

Die in den Fig. 4 bis 6 gezeigten lichtempfindlichen Elemente haben eine Schutzschicht 4 auf den lichtempfindlichen Elementen gemäß der Fig. 1 bis 3. Die Schutzschichten, dienen als eine Oberflächenschutzschicht für eine ladungerzeugende Schicht 3 oder eine C:H-ladungtransportierende Schicht 2 und verbessern das Ausgangsoberflächenpotential. Die Dicke der Schutzschicht beträgt vorzugsweise 0,01 bis 5 μm. Als Oberflächenschutzschicht können irgendwelche, hierfür üblicherweise verwendeten Materialien verwendet werden. Bei der vorliegenden Erfindung kann die Schutzschicht vorzugsweise unter dem Aspekt der Herstellung durch eine organische Plasmapolymerisation hergestellt werden. Die Schutzschicht kann die C:H-Schicht der vorliegenden Erfindung sein. In die Oberflächenschutzschicht 4 können, falls erforderlich, Fremdatome der Gruppe III A oder V A dotiert sein.

Die lichtempfindlichen Elemente gemäß der Fig. 7 bis 9 sind Beispiele, bei denen eine C:H-Schicht als eine trägertransportierende Schicht verwendet wird, die auf dem Substrat 1 aufgebracht ist, um als eine Unterschicht, als eine Sperrschicht und/oder eine Haftschicht zu dienen. Als Unterschicht können selbstverständlich herkömmliche Materialien verwendet werden. In einem solchen Fall kann die Unterschicht vorzugsweise durch eine organische Plasmapolymerisation hergestellt werden. Die Sperrschicht verhindert ein Injizieren von Ladungen aus dem Substrat und transportiert Ladungen, die in der ladungerzeugenden Schicht 3 erzeugt werden, zum Substrat. Daher ist es wünschenswert, Fremdatome der Gruppe III A zu dotieren, wenn sie bei positiver Polarität verwendet wird, und bei negativer Polarität Fremdatome der Gruppe V A zu dotieren. Die Dicke der Sperrschicht beträgt vorzugsweise ungefähr 0,01 bis 5 μm. Auf den lichtempfindlichen Elementen gemäß der Fig. 7 bis 9 kann eine Schutzschicht 4 aufgebracht sein, wie dies in den Fig. 10 bis 12 dargestellt ist.

Um in der C:H-Schicht Fremdatome III A zu dotieren, werden geeignete gasförmige Bestandteile, die diese Fremdatome enthalten, mit Wasserstoffgas im ionisierten Zustand oder einem Plasmazustand abgeschieden. Alternativ kann die C:H-Schicht einem Gas ausgesetzt werden, welches die zu dotierenden Fremdatome der Gruppe III A enthält.
Borenthaltende Zusammensetzungen können aus B(OC₂H₅)₃, B₂H₆, BCl₃, BBr₃, BF₃ u. dgl. bestehen.
Aluminiumenthaltende Zusammensetzungen können aus Al(Oi-C₃H₇)₃, (CH₃)₃Al, (C₂H₅)₃Al, (i-C₄H₈)₃Al, AlCl₃u. dgl. bestehen.
Galliumenthaltende Zusammensetzungen können aus Ga(Oi-C₃H₇)₃, (CH₃)₃Ga, (C₂H₅)₃Ga, GaCl₃, GaBr₃ u. dgl. bestehend.
Indiumenthaltende Zusammensetzungen können aus In(Oi-C₃H₇)₃, (C₂H₅)₃In u. dgl. bestehen.

Der Gehalt an Fremdatomen der Gruppe III A kann vorzugsweise maximal 20 000 ppm und insbesondere ungefähr 3 bis 1000 ppm betragen.

Die Fremdatome der Gruppe V A für die Polaritätssteuerung können N, P, As und Sb, insbesondere P sein. Die Fremdatome der Gruppe V A können in die C:H-Schicht auf die gleiche Art und Weise wie die der Gruppe III A dotiert werden.

Fremdatome der Gruppe V A enthaltende Zusammensetzungen, die bei der vorliegenden Erfindung zu verwenden sind, können N₂, N₂O, NO, NO₂ u. dgl. als N-enthaltender Bestandteil; PO(OCH₃)₃, (C₂H₅)₃P, PH₃, POCl₃ u. dgl. als P-enthaltender Bestandteil; AsH₃, AsCl₃, AsBr₃, u. dgl. als As-enthaltender Bestandteil; Sb(OC₂H₅)₃, SbCl₃, SbH₃ u. dgl. als Sb-enthaltender Bestandteil, sein.

Der Gehalt an Fremdatomen der Gruppe V A beträgt vorzugsweise maximal 20 000 ppm und insbesondere ungefähr 1 bis 1000 ppm.

Die Eigenschaften der Ladungserzeugungsschicht des lichtempfindlichen Elements können durch Dotieren mit zusätzlichen Elementen gesteuert werden.

Es kann vorkommen, daß Ladungstransportschichten farbig sind, beispielsweise gelb, blau, braun od. dgl., entsprechend ihrem Herstellungsverfahren oder wegen Verschmutzung mit Unreinheiten. Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11 und 12 kann ein solches Phänomen verwendet werden, um eine schädliche Lichtdurchlässigkeit zur Ladenerzeugungsschichten zu verhindern.

Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel und/oder zahlreiche Arten von Metallen können zusätzlich in die C:H-Ladungstransportschichten dotiert werden, oder ein Teil des Wasserstoffes der C:H-Schicht kann durch ein Halogen substituiert werden.

Als Stickstoffquelle können N₂, NH₃, N₂O, NO, NO₂, C₂H₅NH₂, HCN, (CH₃)₃N, CH₃NH₂ u. dgl. im allgemeinen verwendet werden, und zusätzlich kann die Oberflächensperrschicht zwischen Ladungserzeugungsschichten und Ladungstransportschichten kleiner gemacht werden.

Als Sauerstoffquelle können O₂, O₃, N₂O, NO, CO, CO₂, CH₃OCH₃, CH₃CHO u. dgl. verwendet werden. Das Dotieren dieser Bestandteile verbessert die Ladungskapazität und kann die Geschwindigkeit der Schichtbildung im Plasma CVD beschleunigen.

Als eine Schwefelquelle werden CS₂, (C₂H₅)₂S, H₂S, SF₆, SO₂ u. dgl. vorgeschlagen. Das Dotieren des Schwefels bewirkt, daß die Lichtabsorption und Lichtinterferenz verhindert wird. Die Geschwindigkeit der Schichtausbildung kann beschleunigt werden.

Metalle, die dotiert werden können sind: Ba: Ba(OC₂H₅)₃; Ca: Ca(OC₂H₅)₃; Fe: Fe(Oi-C₃H₇)₃, (C₂H₅)₂Fe, Fe(CO)₅; Hf; Hf(Oi-C₃H₇); K: KOi-C₃H₇; Li: LiOi-C₃H₇; La: La(Oi-C₃H₇)₄; Mg: Mg(OC₂H₅)₂, (C₂H₅)₂Mg; NA: NaOI-C₃H₇; Sb: Sb(OC₂H₅)₂, SbCl₃, SbH₃; Nb: Nb(OC₂H₅)₅; Sr: Sr(OCH₃)₂; Ti: Ti(Oi-C₃H₇)₄, Ti(OC₄H₉)₄, TiCl₄; Ta: Ta(OC₂H₅)₅; V: VO(OC₂H₅)₃, VO(OtC₄H₉)₃; Y: Y(Oi-C₃H₇)₃; Zn: Zn(OC₂H₅)₂, (CH₃)₂Zn, (C₂H₅)₂Zn; Zr: Zr(Oi-C₃H₇)₄) Cd: (CH₃)₂Cd; Co; Co(CO)₈, Cr: Cr(CO)₆; Mn: Mn₂(CO)₁₀; Mo: Mo(CO)₆, MoF₆, MoCl₆; W: W(CO)₆, WF₆, WCl₆; Te: H₂Te; Se: H₂Se.

Durch Substitution des Wasserstoffes in der C:H-Schicht mit einem Halogen kann die Wasserabstoßung, der Reibungswiderstand und die Lichtdurchlässigkeit verbessert werden. Insbesondere mit Fluor werden -CF, -CF₂, -CF₃ u. dgl. ausgebildet und der Berechnungsindex n wird kleiner (beispielsweise 1,39), so daß die Reflexion geringer wird.

Wenn die gemäß der vorliegenden Erfindung erzielte C:H-Schicht nach Argonbehandlung mit Atmosphäre in Berührung kommt, werden auf der Oberfläche der Schicht ausgebildete Carbonylgruppen aktiviert. Die Gruppe -CF₂ wird in -CF umgewandelt.

Als Quelle für Kohlenstoff und Halogen können C₂H₅Cl, C₂H₃Cl, CH₃Cl, CH₃Br, COCl₂, CCl₂F₂, CHClF₂, CF₄, HCl, Cl₂, F₂ u. dgl. verwendet werden.

Bezüglich der Ladungserzeugungsschichten, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, bestehen keine Einschränkungen. Es können irgendwelche Ladungserzeugungsschichten verwendet werden. Beispiele für diese Schichten sind a-Si- Schichten, die zahlreiche Arten von Elementen zur Veränderung der Schichteigenschaften, wie beispielsweise C, O, S, N, P, B, Ge, Halogen u. dgl. enthalten können, und Mehrschichtaufbau aufweisen können; Se-Schichten; Se-As-Schichten; Se-Te-Schichten; CdS-Schichten, die durch Binden von anorganischen oder organischen ladungserzeugenden Bestandteilen mit Kunstharzmaterialien hergestellt sind; u. dgl.. Solche anorganischen Bestandteile können Zinkoxid u. dgl. enthalten und solche organischen Bestandteile können Bis-Azo-Zusammensetzungen, Triarylmethan-Farbe, Thiazin-Farbe, Oxazin-Farbe, Xanthen- Farbe, Cyanin-Farbe, Styryl-Farbe, Pyriylium, Azo-Zusammensetzungen, Quinacridone, Indigo, Perillenpolycyclicquinone, Bisbezimidazole, Indanthrene, Squalilium, Phthalocyanine u. dgl. sein.

Andere Zusammensetzungen, können insoweit sie lichtabsorbierend sind und mit hohem Wirkungsgrad Trägerteilchen erzeugen können, verwendet werden. Ladungserzeugungsschichten können durch irgendein Verfahren hergestellt werden.

Die Ladungserzeugungsschichten gemäß der vorliegenden Erfindung können wie vorstehend beschrieben als irgendeine Schicht, wie beispielsweise eine äußere Schicht, eine innenliegende Schicht oder eine mittlere Schicht angeordnet sein. Die Dicke der Ladungserzeugungsschicht kann so gewählt sein, daß 90% von 555 nm-Licht im Normalfall absorbiert wird, was von der Art des Materials insbesondere den spektralen Absorptionseigenschaften, Belichtungsquellen, Objekten u. dgl. abhängt. Bei a-Si:H beträgt die Dicke der Schicht im allgemeinen ungefähr 0,1 bis 1 µm.

Das lichtempfindliche Element gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Trägererzeugungsschicht und eine Trägertransportschicht. Daher sind wenigstens zwei Prozesse zur Herstellung desselben erforderlich. Wenn zur Ausbildung von a-Si-Schichten beispielsweise ein Gerät zur Glimmentladungsabscheidung verwendet wird, kann in demselben Gerät eine Plasmapolymerisation durchgeführt werden. Daher werden T:H-Ladungstransportschichten, Oberflächenschutzschichten, Sperrschichten u. dgl. vorzugsweise durch Plasmapolymerisation hergestellt.

Die Fig. 13 und 14 zeigen ein Plasma CVD-Gerät mit kapazitiver Kopplung zur Herstellung des lichtempfindlichen Elementes gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 13 zeigt ein Plasma CVD-Gerät mit Parallelplatten und Fig. 14 zeigt ein Plasma CVD-Gerät mit Rohr. Beide Geräte unterscheiden sich dadurch, daß bei dem Gerät gemäß Fig. 13 die Elektroden 22 und 25 und das Substrat 24 Platten sind, während in der Fig. 14 die Elektrode 30 und das Substrat 31 rohrförmig sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das lichtempfindliche Element selbstverständlich auch durch ein Plasma CVD-Gerät mit Induktionskopplung hergestellt werden.

Eine Herstellung des lichtempfindlichen Elementes gemäß der vorliegenden Erfindung wird anhand dem Plasma CVD- Gerät mit parallelen Platten (Fig. 13) erläutert. In der Fig. 13 zeigen die Bezugsziffern 6 bis 10 einen ersten bis fünften Tank für gasförmiges C₂H₄, H₂, B₂H₆, SiH₄ und GeO₂, wobei jeder Tank mit einem entsprechenden Steuerventil 11 bis 15 und einem Mengenstrommeßgerät 16 bis 20 verbunden ist. Diese Gase werden durch eine Hauptleitung 21 in eine Reaktionskammer 23 geschickt.

In der Reaktionskammer 23 ist eine Masseelektrodenplatte 25, auf der das elektrisch leitfähige Substrat, wie beispielsweise eine Aluminiumplatte 24 angeordnet ist, gegenüber einer plattenartigen Elektrode 22 angeordnet, die mit einer Hochfrequenzstromquelle 26 über einen Kondensator verbunden ist. Die Elektrode 22 ist mit einer Gleichstromquelle 28 über eine Spule 27 so verbunden, daß zusätzlich zu einem elektrischen Strom von der Frequenzstromquelle 26 eine Vorspannung angelegt wird. Das auf der Elektrode 25 sitzende elektrisch leitfähige Substrat 24 ist so angeordnet, daß es auf beispielsweise 250°C durch eine Heizeinrichtung (nicht dargestellt) aufgeheizt werden kann.

Wenn beispielsweise ein lichtempfindliches Element gemäß Fig. 1 hergestellt werden soll, kann aus dem ersten Tank 6 und dem zweiten Tank 7 C₂H₄- bzw. H₂-Gas als Trägergas durch die Hauptleitung 21 zugeführt werden, nachdem die Reaktorkammer auf einem konstanten Vakuum gehalten wurde. Dann wird von der Frequenzstromquelle 26 an die Elektrode 22 eine elektrische Leistung von 0,03 bis 1 kw angelegt, um eine Plasmaentladung zwischen beiden Elektroden zu bewirken, um auf einem vorgeheizten Substrat 24 eine C:H-Ladungstransportschicht 2 mit 5 bis 50 µm Dicke auszubilden. Der Wasserstoffgehalt der C:H-Ladungstransportschicht hängt von den Herstellungsbedingungen ab wie z. B. Art des Ausgangsmaterials, Verhältnis des Materials zu einem Verdünnungsgas (H₂-Gas oder ein Inertgas, wie beispielsweise He), der Entladungsenergie, dem Druck, der Substrattemperatur, der Gleichstromvorspannung, der Abkühltemperatur und der Entladungsfrequenz ab. Der Wasserstoffgehalt kann durch Variieren der Vorspannung von 0,05 auf 1 kV gesteuert werden. D. h. der Wasserstoffgehalt kann durch Anlegen einer höheren Vorspannung verringert werden, wodurch Härte der C:H-Schicht vergrößert wird. Die erzielte C:H-Ladungstransportschicht hat eine ausgezeichnete Lichtdurchlässigkeit, einen ausgezeichneten Dunkelwiderstand und Transportfähigkeit der Trägerteilchen. Die Schicht kann durch Einleiten von B₂H₆-Gas aus dem dritten Tank 8 und N₂O-Gas aus dem fünften Tank 10 p-leitend gemacht werden, um die Ladungstransportfähigkeit noch zu verbessern. Wenn anstatt B₂H₆-Gas PH₃-Gas verwendet wird, kann die Schicht n-leitend gemacht werden.

Als eine Ladungserzeugungsschicht 3 kann eine Schicht, die hauptsächlich aus a-Si besteht, durch Einleiten von H₂-Gas und SiH₄-Gas aus dem zweiten Tank 7 und dem vierten Tank 9 hergestellt werden.

Die optische Energielücke hängt von der Art des gasförmigen Ausgangsmaterials, dem Verhältnis des Ausgangsmaterials und Verdünnungsgases (H₂ und Inertgas etc.), der Ladungsenergie, dem Druck, der Substrattemperatur, der Gleichstromvorspannung, der Abkühltemperatur, der Entladungsfrequenz u. dgl. ab. Die Energielücke wird insbesondere durch die Entladungsenergie, die Substrattemperatur und die Abkühltemperatur beeinflußt.

Die Energielücke kann gemäß der vorliegenden Erfindung aus der Absorptionskante durch die Formel √ errechnet werden, wobei α den Absorptionskoeffizienten und h ν die Lichtenergie angibt.

Die relative Dielelektrizitätskonstante der C:H-Schicht hängt von der Art des gasförmigen Ausgangsmaterials, der Gleichstromvorspannung, die durch die Entladung erzeugt wird, welche von außen angelegt wird, der Entladungsenergie u. dgl. ab und kann durch Ändern derselben gesteuert werden.

Ein kapazitiv gekoppeltes CVD-Gerät gemäß der Fig. 15 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Monomer, wie beispielsweise C₈H₈, als Quelle für die C:H-Schicht verwendet wird, wobei das Monomer 33 in einem Bad 32 mit konstanter Temperatur sowie in einer Leitung 34, die mit einer Reaktorkammer verbunden ist, aufgeheizt wird, um als Dampf in die Reaktorkammer 23 eingeleitet zu werden. Die anderen Bedingungen sind die gleichen wie bei Fig. 13.

Das lichtempfindliche Element gemäß der vorliegenden Erfindung hat ausgezeichnete Ladungstransporteigenschaften und Ladungskapazitäten und ein ausreichendes Oberflächenpotential kann selbst dann erzielt werden, wenn die Dicke der C:H-Schicht gering ist.

Die Herstellkosten sind niedrig und die Herstelldauer ist kurz, da die Kosten des Rohmaterials billig sind, alle Schichten in derselben Reaktionskammer hergestellt werden können und die Schicht dünn sein kann. Die C:H-Schicht kann ohne Feinlunker leicht dünn hergestellt werden. Wenn die C:H-Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung als Außenschicht verwendet wird, wird die Lebensdauer des lichtempfindlichen Elementes verbessert, da sie eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Corona, Säuren, Feuchtigkeit, Hitze, und eine ausgezeichnete Festigkeit aufweist.

Die vorliegende Erfindung wird in den folgenden Versuchsbeispielen erläutert, soll auf diese jedoch nicht beschränkt sein.

Versuchsbeispiel 1 (I) Ausbildung der C:H-Ladungstransportschicht:

In dem Glimmentladungs-Abscheidegerät gemäß Fig. 13 wird die Reaktionskammer 23 auf ein Hochvakuum von ungefähr 10^-6 Torr evakuiert und dann werden das erste und zweite Steuerventil 11 und 12 geöffnet, um aus dem ersten Tank 6 C₂H₄-Gas und aus dem zweiten Tank 7 H₂-Gas jeweils mit einem Überdruck von 1 Kg/cm² in die Mengenstrommeßgeräte 16 und 17 zu leiten. Danach werden die Strömungsgeschwindigkeit für C₂H₄- und H₂-Gas jeweils auf 30 sccm und 40 sccm durch Einstellen der Skalen der jeweiligen Mengenstrommeßgeräte eingestellt, und die Gase werden in die Reaktionskammer 23 geschickt. Nachdem sich die Strömungsgeschwindigkeit jeden Gases stabilisiert hat, wird der Innendruck in der Reaktionskammer auf 0,5 Torr eingestellt. Unabhängig davon wurde eine Aluminiumplatte von 3 × 50 × 50 mm und ein elektrisch leitfähiges Substrat 24 auf 250°C vorgeheizt. Nach der Stabilisierung der Strömungsgeschwindigkeit der Gase und des Innendruckes wurde an die Elektrode 22 von der Stromquelle 26 eine Hochfrequenzenergie von 100 Watt (Frequenz 13,56 MHz) angelegt und vier Stunden lang eine Plasmapolymerisation durchgeführt, um auf dem Substrat 24 eine C:H-Ladungstransportschicht von ungefähr 5 µm Dicke (Wasserstoffgehalt ungefähr 50 Atom-%) auszubilden.

(II) Ausbildung einer a-Si-Ladungserzeugungsschicht:

Das Anlegen des Stromes von der Hochfrequenzstromquelle 26 wurde kurzzeitig unterbrochen und die Reaktionskammer evakuiert.

Dann wurde aus dem vierten Tank 9 SiH₄-Gas (100%), aus dem dritten Tank 8 B₂H₆-Gas (durch H₂-Gas auf 1 ppm verdünnt) und N₂O-Gas (der Tank ist nicht dargestellt) mit Strömungsgeschwindigkeiten von 90 sccm, 210 sccm und 1 sccm geleitet, und dann wurde der Innendruck in der Reaktionskammer 23 auf 1,0 Torr eingestellt.

Nach der Stabilisierung der Strömungsgeschwindigkeit und des Innendruckes wurde an das Substrat mit der C:H-Ladungstransportschicht über die Elektrode 22 eine Hochfrequenzleistung (Frequenz 13,56 MHz) von 10 Watt durchgeführt, um eine a-Si-Ladungserzeugungsschicht von 1 µm Dicke auszubilden.

Das erhaltene lichtempfindliche Element hatte eine Anfangsoberflächenladung (Vo) von 300 V, eine Belichtung für die Halbierung des Oberflächenpotentials (E _1/2) von 3,6 lux.sec. Nachdem dieses lichtempfindliche Element für 72 Stunden bei 30°C und 85% Luftfeuchtigkeit gehalten wurde, konnte eine Ablösung vom Substrat nicht beobachtet werden. Mit diesem lichtempfindlichen Element wurde eine klare Kopie erzielt.

Die Eigenschaften für das vorstehend beschriebene lichtempfindliche Element, d. h. ein anfängliches Oberflächenpotential, und die Belichtungsmenge für die Halbierung des Oberflächenpotentials, und das Restpotential sind in der folgenden Tabelle als ausgezeichnet (o), gut (Δ), nicht zu akzeptieren (x) bewertet, so daß die Vorteile der vorliegenden Erfindung zu ersehen sind.

Beispiele 2-17, 19-23 und 25-29

Gemäß dem Beispiel 1 wurden lichtempfindliche Elemente mit einigen Modifikationen, wie sie aus den Tabellen 2 bis 17, 19-23 und 25-29 zu ersehen sind, hergestellt. Die Ergebnisse sind in den vorstehend genannten Tabellen aufgeführt.

Versuchsbeispiel 18

AnsatzGewichtteileStyrol200Methyl-Methacrylat160n-Butyl-Acrylat75β-Hydroxypropyl-Acrylat55Maleinsäure8Benzoil-Peroxid7,5Ethylen-Glycohol-Monomethyl-Äther150

Die aus dem vorstehenden Ansatz erhaltene Mischung wurde Tropfenweise in ein Reaktionsgefäß, welches Xylol enthält (350 Gewichtsteile) zugegeben, wobei die Reaktion unter Rühren und Stickstoffatmosphäre bei 105°C und zwei Stunden erfolgte. Nachdem nach dem Auslösen der Polymerisation 2,5 Stunden vergangen waren, wurde zusätzlich Benzoilperoxid (0,5 Gewichtsteile) zugesetzt, um für 8 Stunden bei Umrühren unter Hitzeeinwirkung zu reagieren, um ein thermoplastisches hydroxylhaltiges Acrylharz (Viskosität: 800 cps, Festkörper: 50%) zu ergeben.

Das thermoplastische hydroxylhaltige Acrylharz (34 Gewichtsteile), Malaminharz (Superbeckamin J 820 der Firma Dainippon Ink & Chemicals Inc.) (6 Gewichtsteile), 2,4,5,7-Tetranitro-9-Fluorenon (0,5 Gewichtsteile), Epsilon-Kupfer-Phthalocyanin der Firma Toyo Ink Co., Ltd. (20 Gewichtsteile), Cellosolv Acetat 40 Gewichtsteile) und Methylethylketon (40 Gewichtsteile) wurden in einer Kugelmühle für 30 Stunden zermahlen, um eine photoelektrisch leitfähige Farbe zu ergeben. Die erhaltene Farbe wurde auf die Oberfläche einer C:H-Ladungstransportschicht gemäß Tabelle 18 aufgestrichen, getrocknet und dann ausgehärtet, um ein lichtempfindliches Element für die Elektrophotographie zu ergeben. Das Element hat eine photoelektrisch leitfähige Schicht von 1 µm Dicke. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 18 aufgeführt.

Beispiele 24 und 30

Es wurden gemäß dem Beispiel 1 lichtempfindliche Elemente mit einigen Modifikationen, wie sie aus den Tabellen 24 und 30 zu ersehen sind, hergestellt. Die Ergebnisse sind in den vorgenannten Tabellen gezeigt.

Vergleichsbeispiel 1 bis 9

Es wurden gemäß dem Beispiel 1 lichtempfindliche Elemente mit einer Ladungstransportschicht mit einigen Modifikationen wie sie in den Tabellen 31 bis 39 angegeben sind, hergestellt. Die Transportschicht des lichtempfindlichen Elementes enthält 0 Atom-% oder mehr als 10 Atom-% Si, Ge oder Sn. Die Ergebnisse sind den Tabellen 31-39 zu entnehmen.

Tabelle 1

Tabelle 2

Tabelle 3

Tabelle 4

Tabelle 5

Tabelle 6

Tabelle 7

Tabelle 8

Tabelle 9

Tabelle 10

Tabelle 11

Tabelle 12

Tabelle 13

Tabelle 14

Tabelle 15

Tabelle 16

Tabelle 17

Tabelle 18

Tabelle 19

Tabelle 20

Tabelle 21

Tabelle 22

Tabelle 23

Tabelle 24

Tabelle 25

Tabelle 26

Tabelle 27

Tabelle 28

Tabelle 29

Tabelle 30

Tabelle 31

Tabelle 32

Tabelle 33

Tabelle 34

Tabelle 35

Tabelle 36

Tabelle 37

Tabelle 38

Tabelle 39

Claims

1. Lichtempfindliches Element gekennzeichnet durch ein elektrisch leitfähiges Substrat; eine Ladungserzeugungsschicht; und eine Ladungstransportschicht, bestehend aus wasserstoffhaltigem Kohlenstoff mit einem Wasserstoffgehalt von 0,1-67 Atom-%, bezogen auf die Gesamtmenge aller in der Ladungstransportschicht enthaltener Atome, und Fremdatomen aus der Reihe Si, Ge und Sn mit einem Gehalt von maximal 10 Atom-%, bezogen auf die in der Ladungstransportschicht enthaltene Menge Kohlenstoff und Fremdatome.

2. Lichtempfindliches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungstransportschicht eine Dicke von ungefähr 5-50 µm aufweist.

3. Lichtempfindliches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstoffgehalt vorzugsweise ungefähr 30-60 Atom-%, bezogen auf die Gesamtzahl aller Atome, beträgt.

4. Lichtempfindliches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wasserstoffhaltige Kohlenstoff durch organische Plasmapolymerisation hergestellt ist.