JPH01295268A - Electrophotographic sensitive body - Google Patents

Electrophotographic sensitive body

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JPH01295268A
JPH01295268A JP12542488A JP12542488A JPH01295268A JP H01295268 A JPH01295268 A JP H01295268A JP 12542488 A JP12542488 A JP 12542488A JP 12542488 A JP12542488 A JP 12542488A JP H01295268 A JPH01295268 A JP H01295268A
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JP
Japan
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layer
photoconductive
photosensitivity
region
layer region
Prior art date
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Pending
Application number
JP12542488A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takao Kawamura
河村 孝夫
Naooki Miyamoto
宮本 直興
Hiroshi Ito
浩 伊藤
Hitoshi Takemura
仁志 竹村
Kokichi Ishiki
石櫃 鴻吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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Priority to US07/288,949 priority patent/US4977050A/en
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  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance photosensitivity on both sides of a longer wavelength region and a shorter wavelength region by laminating a photoconductive a-Si layer, and a photoconductive a-SiC layer with each of Si/C atomic ratio and thickness and the content of an element of group Va controlled in a specified range. CONSTITUTION:The photoconductive a-Si layer 6, and the photoconductive a-SiC 7 composed of the first layer region 7a containing the element of group Va of the periodic table and the second layer region 7b not containing it are successively laminated on a conductive substrate 5 and the layer 7 has an Si/C atomic ratio of x as follows; 0.01<=x<=0.5, and it is necessary to set the thickness of the layer region 7a to 0.05-5mum. The first layer region 7a contains the element of group Va in a uniform concentration distribution within the range of 0.5-100ppm in the layer thickness direction, and the thickness of the second layer region 7b is set to 0.02-2mum, thus permitting photosensitivity on both sides of shorter and longer wavelength regions to be enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は短波長側及び長波長側の両者の光感度を高め、
しかも、帯電能を大きくし、これによって普1ffi紙
複写機に好適になった電子写真感光体に関するものであ
る。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention increases the photosensitivity on both the short wavelength side and the long wavelength side,
Moreover, the present invention relates to an electrophotographic photoreceptor that has increased charging ability and is therefore suitable for ordinary paper copying machines.

(従来技術及びその問題点) 近年、超高速複写機やレーザービームプリンターなどの
開発が活発に進められており、これに伴って、この機器
に搭載される電子写真感光体ドラムに安定した動作特性
並びに耐久性が要求されている。この要求に対してアモ
ルファスシリコンがml摩耗性、耐熱性、無公害性並び
に光感度特性などに優れるという点で注目されている。
(Prior art and its problems) In recent years, the development of ultra-high-speed copying machines and laser beam printers has been actively progressing, and along with this, the electrophotographic photoreceptor drums installed in these devices have been required to have stable operating characteristics. In addition, durability is required. In response to this demand, amorphous silicon is attracting attention because it has excellent abrasion resistance, heat resistance, non-pollution properties, and photosensitivity characteristics.

このアモルファスシリコン(以下、a−3iと略す)か
ら成る電子写真感光体には第3図に示す通りの積層型感
光体が提案されている。
As an electrophotographic photoreceptor made of amorphous silicon (hereinafter abbreviated as a-3i), a laminated type photoreceptor as shown in FIG. 3 has been proposed.

即ち、第3図によれば、アルミニウムなどの導電性基板
(1)の上にキャリア注入阻止層(2) 、a−3iキ
ャリア発生層(3)及び表面保護層(4)を順次積層し
ており、このキャリア注入阻止層(2)は基板(1)か
らのキャリアの注入を阻止すると共に残留電位を低下さ
せるために形成されており、また、表面保護層(4)に
は高硬度な材料を用いて感光体の耐久性を高めている。
That is, according to FIG. 3, a carrier injection blocking layer (2), an a-3i carrier generation layer (3), and a surface protection layer (4) are sequentially laminated on a conductive substrate (1) such as aluminum. The carrier injection blocking layer (2) is formed to block the injection of carriers from the substrate (1) and reduce the residual potential, and the surface protective layer (4) is made of a highly hard material. is used to increase the durability of the photoreceptor.

しかしながら、このようなa−Si感光体においては、
長波長側の光感度が高くなっており、そのため、この感
光体をハロゲンランプ等の白色光を光源として用いた普
通紙複写機(以下、rpcと略す)に搭載した場合、赤
色付近の波畏帯に対して再現性に劣る。かかる問題を解
決するためにフィルタを用いて赤色波長光をカッI・す
るようにしているが、これに伴って感光層に入射する光
の強度が低下し、その結果、感光体自体の光感度が見か
け一ヒ低下する。
However, in such an a-Si photoreceptor,
The light sensitivity on the long wavelength side is high, so when this photoreceptor is installed in a plain paper copying machine (hereinafter abbreviated as RPC) that uses white light such as a halogen lamp as a light source, it will not be sensitive to waves near red. Reproducibility is poor compared to bands. In order to solve this problem, a filter is used to cut down the red wavelength light, but this reduces the intensity of the light that enters the photosensitive layer, and as a result, the photosensitivity of the photoreceptor itself decreases. appears to be lower.

また、a−3i悪感光に要求される所要特性には、上記
のような光感度以外に高い帯電能がある。この所要特性
が達成された場合には高い画像濃度が得られ、そして、
複写機現像系の設計自由度が高まり、使い易い電子写真
感光体が得られる。
In addition to the above-mentioned photosensitivity, the required characteristics required for the a-3i photosensitivity include high charging ability. If this required property is achieved, high image density is obtained and
The degree of freedom in designing the developing system of a copying machine is increased, and an electrophotographic photoreceptor that is easy to use can be obtained.

(発明の目的) 従って本発明の目的は短波長側及び長波長側の光感度を
高めることができた電子写真感光体を提供することにあ
る。
(Object of the Invention) Accordingly, an object of the present invention is to provide an electrophotographic photoreceptor that can increase the photosensitivity on the short wavelength side and on the long wavelength side.

本発明の他の目的は高い帯電能が得られた電子写真感光
体を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an electrophotographic photoreceptor with high charging ability.

更に本発明の他の目的はrpc用に適した電子写真感光
体を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide an electrophotographic photoreceptor suitable for RPC.

(問題点を解決するための手段) 本発明によれば、導電性基板上に、少なくとも、光導電
性a−3i層及び光導電性アモルファスシリコンカーバ
イド層(以下、アモルファスシリコンカーバイドをa−
3iCと略ず)を順次形成した電子写真感光体であって
、前記計SiC層のシリコン(Sl)元素とカーボン(
C)元素の原子比率がSi(1−x+ CxのX値て0
.01≦x≦0.5の範囲内にあり且つその厚めが0.
05〜5μmの範囲内に設定され、更に該a−3iC層
が周期律表第Va族元素を0.5−100ppm含有す
る第1の層領域並びに周期律表第Va族元素を含有しな
い第2の層領域が順次積層されて成り且つ第2の層領域
の厚みが0.02〜2μmの範囲内に設定されているこ
とを特徴とする電子写真感光体が提供される。
(Means for Solving the Problems) According to the present invention, at least a photoconductive a-3i layer and a photoconductive amorphous silicon carbide layer (hereinafter referred to as amorphous silicon carbide) are formed on a conductive substrate.
This is an electrophotographic photoreceptor in which silicon (Sl) element of the total SiC layer and carbon (abbreviated as 3iC) are sequentially formed.
C) The atomic ratio of the element is Si (1-x + X value of Cx is 0
.. 01≦x≦0.5 and the thickness is 0.01≦x≦0.5.
A first layer region in which the a-3iC layer contains 0.5 to 100 ppm of a Group Va element of the periodic table and a second layer region that does not contain a Group Va element of the periodic table. An electrophotographic photoreceptor is provided, characterized in that the layer regions are sequentially laminated, and the thickness of the second layer region is set within a range of 0.02 to 2 μm.

以下、本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

本発明電子写真感光体の基本的層構成は第1図に示す通
りであり、導電性基板(5)の上に光導電性a−3i層
(6)及び光導電性a−3iC層(7)が順次積層され
、しかも、a−5iC層(7)が周期律表第Va族元素
(以下、Va族元素と略す)を含む第1の層領域(7a
)と、それを含まない第2の層領域(7b)が順次積層
されて成る。
The basic layer structure of the electrophotographic photoreceptor of the present invention is as shown in FIG. 1, in which a photoconductive a-3i layer (6) and a photoconductive a-3iC layer (7 ) are sequentially stacked, and the a-5iC layer (7) is a first layer region (7a
) and a second layer region (7b) that does not contain it are sequentially laminated.

本発明者等はa−5iC層(7)に所定量のVa族元素
を含有させた場合に短波長側の光感度が顕著に高められ
ることを見い出し、そして、この知見に基づいて本発明
が完成されるに至った。
The present inventors have discovered that when the a-5iC layer (7) contains a predetermined amount of Va group element, the photosensitivity on the short wavelength side is significantly increased, and based on this knowledge, the present invention has been developed. It has now been completed.

第1図に示す層構成によれば、その層(7)の厚みを所
定の範囲内に設定すると入射した光のうち短波長側がa
−3iC層(7)で吸収され、しかも、そのa−5iC
層(7)を透過した光、即ち、長波長側の光がa−Si
層(6)で吸収され、これにより、短波長側及び長波長
側の両者ともに光感度が高められる。
According to the layer structure shown in Figure 1, when the thickness of layer (7) is set within a predetermined range, the short wavelength side of the incident light is a
-3iC layer (7) absorbs, and the a-5iC
The light transmitted through the layer (7), that is, the light on the long wavelength side
It is absorbed by layer (6), thereby increasing the photosensitivity on both the short wavelength side and the long wavelength side.

また、このようにa−5iC層(7)にVa族元素を含
有させた場合、短波長側の光感度が高められたが、その
反面、帯電能が低下傾向にあることが判った。従って、
本発明においてはその問題を解決するためにa−5iC
層(7)を、少なくとも第1の層領域(7a)と第2の
層領域(7b)より成る層とし、これによって顕著に帯
電能を高めることができた。
Furthermore, it was found that when the a-5iC layer (7) contained Va group elements in this way, the photosensitivity on the short wavelength side was increased, but on the other hand, the charging ability tended to decrease. Therefore,
In the present invention, in order to solve this problem, a-5iC
The layer (7) was made up of at least a first layer region (7a) and a second layer region (7b), thereby making it possible to significantly increase the charging ability.

先ず、上記a−3iCN(7)によれば、アモルファス
化したSi元素及びC元素を不可欠な構成元素と成し、
そのダングリングホントを終端させるべく水素(11)
元素やハロゲン元素を所定の範囲内で含有させることに
よって光導電性が生じる。本発明者等がカーボンの含有
比率を幾通りにも変えて光導電性を確かめる実験を行っ
たところ、Si元素とC元素の原子比率、即ち、Si 
(1−ゎCXのX値が0.01≦x≦0.5、好適には
0.05≦×≦0.3の範囲内に設定された場合、暗導
電率が小さくなり、短波長側の光感度を高めることがで
きる。
First, according to the above a-3iCN (7), the amorphous Si element and C element are essential constituent elements,
Hydrogen (11) to terminate the dangling truth
Photoconductivity is produced by containing elements or halogen elements within a predetermined range. The present inventors conducted experiments to confirm photoconductivity by changing the carbon content ratio in many ways, and found that the atomic ratio of Si element and C element, that is, Si
(When the X value of 1-ゎCX is set within the range of 0.01≦x≦0.5, preferably within the range of 0.05≦×≦0.3, the dark conductivity becomes small and the short wavelength side can increase the photosensitivity of

また、11元素やハロゲン元素などのダングリングボン
ド終端用元素への含有量はC3iu−ゎCx〕、−ア 
(A ) yで表したyイ直が0.05≦y≦0.5、
好適には0.05≦y≦0.4、最適には01≦y≦−
6= 0.3の範囲内になるように設定するとよい。このよう
な元素へにはダングリングボンドの終端部に取り込まれ
易くてバンドギャップ中の局在単位密度が低減化される
という点で通常I(元素が用いられる。
In addition, the content of elements for dangling bond termination such as 11 elements and halogen elements is C3iu-ゎCx], -A
(A) y-direction expressed by y is 0.05≦y≦0.5,
Preferably 0.05≦y≦0.4, optimally 01≦y≦-
It is preferable to set it within the range of 6=0.3. As such an element, I (element) is usually used because it is easily incorporated into the terminal portion of the dangling bond and the local unit density in the band gap is reduced.

このa−3iC層(7)の厚みは0.05〜5μm、好
適には0.1〜3μmの範囲内に設定するとよく、この
厚めが0.05μm未満の場合には短波長光の吸収が不
十分となって光感度を高めることができず、5μmを超
える場合には残留電位が大きくなる。
The thickness of this a-3iC layer (7) is preferably set within the range of 0.05 to 5 μm, preferably 0.1 to 3 μm, and if this thickness is less than 0.05 μm, absorption of short wavelength light is reduced. If the thickness exceeds 5 μm, the residual potential becomes large.

また、a−3iC層(7)はSi元素とC元素の原子比
率、即ち、前記x値がその層厚方向に亘って均一である
場合、又は、そのX値が変化する場合のいずれでもよい
Further, the a-3iC layer (7) may have either a case where the atomic ratio of the Si element and the C element, that is, the x value is uniform over the layer thickness direction, or a case where the x value changes. .

X値が層厚方向に亘って変化する場合には、そのx値が
o、oi ≦x≦0.5の範囲内でとSiC層(7)の
厚みが決められ、このようにして決められた1’9E 
メも0.05〜5μm、好適には0.1〜3 pmの範
囲内に設定する必要がある。
When the X value changes in the layer thickness direction, the thickness of the SiC layer (7) is determined so that the x value is within the range o, oi ≦x≦0.5, and the ta1'9E
It is also necessary to set the diameter within the range of 0.05 to 5 μm, preferably 0.1 to 3 pm.

このようにX値が層厚方向に亘って変化する場合のカー
ボンドーピング分布には、例えば、第4図〜第9図に示
す通りがある。
Examples of carbon doping distributions in which the X value changes in the layer thickness direction are shown in FIGS. 4 to 9, for example.

各々の図において、横軸は計SiC層(7)の層厚方向
を示し、aはa−3i  層(6)との界面であり、b
はその反対側の界面であり、縦軸はカーボン含有量を表
す。
In each figure, the horizontal axis indicates the layer thickness direction of the total SiC layer (7), a is the interface with the a-3i layer (6), and b
is the interface on the opposite side, and the vertical axis represents the carbon content.

また、前記第1の層領域(7a)にはVa族元素をその
層厚方向に亘って均一に0.5〜1100pp、好適に
は1〜50ppmの範囲内で含有さゼるとよく、この含
有量が0.5ppm未満の場合には十分に大きな光感度
が得られず、−・方、1100ppを超える場合には帯
電能が低下する。
Further, the first layer region (7a) preferably contains a Va group element uniformly in the range of 0.5 to 1100 ppm, preferably 1 to 50 ppm over the layer thickness direction. When the content is less than 0.5 ppm, sufficiently high photosensitivity cannot be obtained, and on the other hand, when the content exceeds 1100 ppm, the charging ability decreases.

上記Va族元素にはIt、P、へs、Sb、Biがある
が、就中、Pが共有結合性に優れて半導体特性を敏感に
変え得る点で、その上、優れた帯電能並びに光感度が得
られるという点で望ましい。
The above-mentioned Va group elements include It, P, Hes, Sb, and Bi. Among them, P has excellent covalent bonding properties and can sensitively change semiconductor properties. This is desirable in that sensitivity can be obtained.

このように第1の層領域(7a)にVa族元素を含有さ
せるに当たり、そのl・−ピング分布はその層厚方向に
亘って不均一にしてもよく、例えば第10図〜第15図
に示す通りがある。
When the Va group element is contained in the first layer region (7a) in this way, the l·-ping distribution may be made non-uniform over the layer thickness direction, for example, as shown in FIGS. 10 to 15. As shown.

各々の図において、横軸はa−3iC層(7)の層厚方
向を示し、aはa−3ilil(6) との界面であり
、bはその反対側の界面であり、7aは第1の層領域、
7bは第2の層領域を表し、そして、縦軸はVa族元素
含有量を表す。
In each figure, the horizontal axis indicates the layer thickness direction of the a-3iC layer (7), a is the interface with the a-3iC layer (6), b is the interface on the opposite side, and 7a is the first layer. layer area,
7b represents the second layer region, and the vertical axis represents the Va group element content.

尚、Va族元素含有量を層厚方向に亘って変化させた場
合、その含有量は第1の層領域(7a)全体当たりの平
均値に対応する。
In addition, when the Va group element content is changed over the layer thickness direction, the content corresponds to the average value for the entire first layer region (7a).

このようにa−5iC層(7)に第1の層領域(7a)
を形成したことによって短波長側の光感度を高めること
ができたが、更に第2の層領域(7b)を形成したこと
によって帯電能を顕著に高めることができた。即ち、コ
ロナ帯電により感光体表面には電荷が蓄積され、一方、
感光体内部にはキャリアが誘起され、両者が中和された
場合に表面電位が低下するが、これに対して、第2の層
領域(7b)は上記の中和を阻止する働きがあり、その
結果、帯電能を高めることができる。
In this way, the first layer region (7a) is added to the a-5iC layer (7).
By forming the second layer region (7b), it was possible to increase the photosensitivity on the short wavelength side, and by further forming the second layer region (7b), it was possible to significantly increase the charging ability. That is, charges are accumulated on the surface of the photoreceptor due to corona charging, and on the other hand,
Carriers are induced inside the photoreceptor, and when both are neutralized, the surface potential decreases, but on the other hand, the second layer region (7b) has the function of preventing the above neutralization, As a result, charging ability can be increased.

上記第2の層領域(7b)の厚みは0.02〜2μm、
好適には0.05〜1μmの範囲内に設定すればよく1
0.02μm未満の場合には帯電能を大きくすることが
できず、一方、2μmを超えた場合には、この層領域(
7b)でもって短波長光が吸収され、第1の層領域(7
a)へ至る短波長光が少なくなり、この層領域(7a)
で光感度を高めることがむずかしくなる。
The thickness of the second layer region (7b) is 0.02 to 2 μm,
Preferably, it may be set within the range of 0.05 to 1 μm.
If it is less than 0.02 μm, the charging ability cannot be increased, while if it exceeds 2 μm, this layer region (
7b), short wavelength light is absorbed by the first layer region (7b).
There is less short wavelength light reaching a), and this layer region (7a)
This makes it difficult to increase photosensitivity.

また、前記計Si層(6)はアモルファス化したSi元
素と、そのダングリングボンドを終端させるための11
元素やハロゲン元素から成り、入射光のうち主に長波長
側の光が吸収される。
Further, the total Si layer (6) contains amorphous Si element and 11 for terminating the dangling bond.
It consists of elements and halogen elements, and mainly absorbs light on the longer wavelength side of the incident light.

ごのa−5+層(6)のIW hは5−100 ttm
 、好適には10〜50μmの範囲内に設定するのが望
ましく、この範囲内であれば、高い帯電能か得られ、し
かも、長波長光が有効に吸収されるという点で有利であ
る。
The IW h of the A-5+ layer (6) is 5-100 ttm
, preferably within the range of 10 to 50 μm, which is advantageous in that high charging ability can be obtained and long wavelength light can be effectively absorbed.

また、a−5+層(6)は実質上カーボン元素を含有し
ない層であるか、非常に微少量のカーホンを含有しても
よい。この場合、そのカーボンが11000pp以下、
好適には500ppm以下の範囲内であれば長波長光の
光感度が顕著に低下しない。
Further, the a-5+ layer (6) may be a layer containing substantially no carbon element, or may contain a very small amount of carbon. In this case, the carbon is 11,000 pp or less,
Preferably, within the range of 500 ppm or less, the photosensitivity to long wavelength light does not decrease significantly.

更に、a−3i層(6)にはVa族元素を0.01〜1
0ppm 、好適には0.1〜5ppmの範囲内で含有
させてもよく、この範囲内であれば、高い帯電能が得ら
れ、しかも、残留電位を低減化できるという点で有利で
ある。尚、このVa族元素のドーピング分布は層厚方向
に亘って均−又は不均一のいずれでもよく、不均一にド
ーピングする場合の含有量はそのN(6)の全体当たり
の平均値に対応する。
Furthermore, the a-3i layer (6) contains 0.01 to 1 of Va group elements.
It may be contained in a range of 0 ppm, preferably 0.1 to 5 ppm; within this range, it is advantageous in that high charging ability can be obtained and residual potential can be reduced. Note that the doping distribution of this Va group element may be either uniform or non-uniform over the layer thickness direction, and in the case of non-uniform doping, the content corresponds to the average value of the entire N(6). .

そして、このa−5i層(6)に含有させるVa族元素
にはN、 P、 As、 Sb、 Biがある。
The Va group elements contained in this a-5i layer (6) include N, P, As, Sb, and Bi.

かくして、本発明の電子写真感光体が、ハロゲンランプ
等の白色光を光源として用いたPPCに搭載された場合
、短波長側の光が主にa−5iC層で吸収され、しかも
、長波長側の光が主にa−3i層で吸収され、これによ
り、赤外波長光をカットするためのフィルタが不要とな
り、感光体自体の光感度が著しく高められ、その上、高
い帯電能が得られる。
Thus, when the electrophotographic photoreceptor of the present invention is mounted on a PPC using white light such as a halogen lamp as a light source, light on the short wavelength side is mainly absorbed by the a-5iC layer, and moreover, light on the long wavelength side is absorbed mainly in the a-5iC layer. light is mainly absorbed by the a-3i layer, which eliminates the need for a filter to cut off infrared wavelength light, significantly increases the photosensitivity of the photoreceptor itself, and provides high charging ability. .

本発明の電子写真感光体は上記のような二層構造を不可
欠としているが、それ以外にキャリア注入阻止層や表面
保護層を形成してもよい。
Although the electrophotographic photoreceptor of the present invention essentially has the above-mentioned two-layer structure, a carrier injection blocking layer or a surface protection layer may be formed in addition to the two-layer structure.

例えば、第2図は典型的層構造を示しており、基板(5
)とa−5i層(6)の間にキャリア注入上口止層(8
)を、そして、とSiC層(7)の上に表面保護層(9
)を形成している。
For example, Figure 2 shows a typical layer structure, with a substrate (5
) and the a-5i layer (6).
), and a surface protective layer (9) on the SiC layer (7).
) is formed.

前記キャリア注入阻止層(8)については、基板(5)
からのキャリアの注入を阻止するものであり、表面保護
層(9)については計SiC層(7)を保護して耐湿性
などを向上させるものであり、しかも、両者の層(8)
及び層(9)はいずれも感光体の暗導電率を小さくして
帯電能を高めることができる。
Regarding the carrier injection blocking layer (8), the substrate (5)
The surface protection layer (9) protects the total SiC layer (7) and improves moisture resistance, etc.
and layer (9) can both reduce the dark conductivity of the photoreceptor and increase the charging ability.

この表面保護層(9)にはそれ自体高絶縁性、高耐蝕性
並びに高硬度性を有するものであるならば種々の材料を
用いることができる。例えばポリイミド樹脂などの有機
材料、SiC、、SiOXAl□03、SiNなどの無
機材料を用いることができる。
Various materials can be used for this surface protective layer (9) as long as they themselves have high insulating properties, high corrosion resistance, and high hardness. For example, organic materials such as polyimide resin, and inorganic materials such as SiC, SiOXAl□03, and SiN can be used.

また、キャリア注入阻止層(8)も−ヒ記表面保護着用
制料と同し材料を用いることができる。
Further, the carrier injection blocking layer (8) can also be made of the same material as the surface protection wear material described in (h).

次に本発明に係る電子写真感光体の製法を述べる。Next, a method for manufacturing an electrophotographic photoreceptor according to the present invention will be described.

−11= a−3i層又はa−3iC層を形成するにはグロー放電
分解法、イオンブレーティング法、反応性スパッタリン
グ法、真空蒸着法、CVD法等の薄膜形成方法がある。
-11= To form the a-3i layer or the a-3iC layer, there are thin film forming methods such as glow discharge decomposition method, ion blating method, reactive sputtering method, vacuum evaporation method, and CVD method.

グロー放電分解法を用いる場合にはSi元素含有ガスを
、又はそのガスとC元素含有ガスを組合せ、グロー放電
分解する。このSi元素含有ガスにはS i 114.
5izH6,5i3Ha 、SiF4.5ICI4.5
illCh等々があり、また、C元素含有ガスにはCI
L 、C2+14、C2H2、C3118等々があり、
就中、C2H2は高速成膜性が得られるという点で望ま
しい。
When using the glow discharge decomposition method, a Si element-containing gas or a combination of the Si element-containing gas and a C element-containing gas are used to perform glow discharge decomposition. This Si element-containing gas contains Si 114.
5izH6, 5i3Ha, SiF4.5ICI4.5
illCh, etc., and C element-containing gases include CI
There are L, C2+14, C2H2, C3118, etc.
Among these, C2H2 is desirable in that it can provide high-speed film formation.

本発明の実施例に用いられる容量結合型グロー放電分解
装置を第22図により説明する。
A capacitively coupled glow discharge decomposition device used in an embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG.

図中、第1、第2、第3、第4、第5、第6タンク(1
0) (11) (12) (13) (14) (1
5)には、それぞれSi](4、CJz、■+3(UZ
ガス希釈で0.2χ含有) 、PH3(+12ガス希釈
で40ppm含有)、H2、NOガスが密封されており
、112はキャリアガスとしても用いられる。これらの
ガスはそれぞれ対応する第1、第2、第3、第4、第5
、第6調整弁(16) (17) (18) (19)
 (20)(21)を開放することにより放出され、そ
の流量がマスフローコントローラ(22) (23) 
(24) (25) (26) (27)により制御さ
れ、第1、第2、第3、第4、第5タンク(10) (
11) (12) (13) (14)からのガスは第
1主管(28)へ、第6タンク(15)からのNOガス
は第2主管(29)へ送られる。尚、(30) (31
)は止め弁である。第1主管(28)及び第2主管(2
9)を通して流れるガスは反応管(32)へと送り込ま
れるが、この反応管(32)の内部には容量結合型放電
用電極(33)が設置されており、それに印加される高
周波電力は50讐〜3KWが、また周波数は1〜50 
M It zが適当である。反応管(32)の内部には
アルミニウムから成る筒状の成膜基板(34)が試料保
持台(35)の上に載置されており、この保持台(35
)はモーター(36)により回転駆動されるようになっ
ており、そして、基板(34)は適当な加熱手段により
約200〜400℃、好適には約200〜350°Cの
温度に均一に加熱される。更に反応管(32)の内部は
a−3iC膜形成時に高度の真空状態(放電時のガス圧
0.1〜2.0Torr)を必要とすることにより回転
ポンプ(37)と拡散ポンプ(38)に連結されている
In the figure, the first, second, third, fourth, fifth, and sixth tanks (1
0) (11) (12) (13) (14) (1
5), Si](4, CJz, ■+3(UZ
0.2x (contains 0.2x when diluted with gas), PH3 (contains 40 ppm when diluted with +12 gas), H2, and NO gases, and 112 is also used as a carrier gas. These gases correspond to the first, second, third, fourth, and fifth gases, respectively.
, 6th regulating valve (16) (17) (18) (19)
It is released by opening (20) and (21), and its flow rate is controlled by mass flow controllers (22) and (23).
(24) (25) (26) (27), the first, second, third, fourth, and fifth tanks (10) (
11) (12) (13) The gas from (14) is sent to the first main pipe (28), and the NO gas from the sixth tank (15) is sent to the second main pipe (29). Furthermore, (30) (31
) is a stop valve. The first main pipe (28) and the second main pipe (2
The gas flowing through 9) is sent to the reaction tube (32), and a capacitively coupled discharge electrode (33) is installed inside this reaction tube (32), and the high frequency power applied to it is 50 power ~3KW, and frequency is 1~50
M It z is appropriate. Inside the reaction tube (32), a cylindrical film-forming substrate (34) made of aluminum is placed on a sample holder (35).
) is rotationally driven by a motor (36), and the substrate (34) is uniformly heated to a temperature of about 200 to 400°C, preferably about 200 to 350°C, by a suitable heating means. be done. Furthermore, the inside of the reaction tube (32) requires a high vacuum state (gas pressure during discharge of 0.1 to 2.0 Torr) when forming the a-3iC film, so a rotary pump (37) and a diffusion pump (38) are used. is connected to.

以上のように構成されたグロー放電分解装置において、
例えばa−5iC膜を基板(34)の上に形成する場合
、第1、第2、第5調整弁(16) (17) (20
)を開いてそれぞれより5iHa、C2112、H2ガ
スを放出し、その放出量はマスフローコントローラ(2
2) (23)(26)により制御され、S i II
 a、C211□、H2の混合ガスは第1主管(28)
を介して反応管(32)へ流し込まれる。そして、反応
管(32)の内部が0.1〜2.0Torr程度の真空
状態、基板温度が200〜400℃、容量結合型放電用
電極(33)に印加される高周波電力が50w〜3XH
に設定されていることに相俟ってグロー放電が起こり、
ガスが分解してa−3iC膜が基板」二に高速で形成さ
れる。
In the glow discharge decomposition device configured as above,
For example, when forming an a-5iC film on the substrate (34), the first, second, and fifth regulating valves (16) (17) (20
) to release 5iHa, C2112, and H2 gas from each, and the amount of release is controlled by the mass flow controller (2
2) Controlled by (23) and (26), S i II
The mixed gas of a, C211□, and H2 is in the first main pipe (28)
into the reaction tube (32). The inside of the reaction tube (32) is in a vacuum state of about 0.1 to 2.0 Torr, the substrate temperature is 200 to 400°C, and the high frequency power applied to the capacitively coupled discharge electrode (33) is 50W to 3XH.
Coupled with this setting, a glow discharge occurs,
The gas decomposes and an a-3iC film is formed on the substrate at high speed.

(実施例) 次に本発明の詳細な説明する。(Example) Next, the present invention will be explained in detail.

(例1) 第16図のグロー放電分解装置を用いて第1表に示す通
りの成膜条件によりアルミニウム製基板上に光導電性a
−3i層(6)、第1の層領域(7a)及び第2の層領
域(7b)を順次積層し、第1図に示す通りの感光体ド
ラムを製作した。
(Example 1) Using the glow discharge decomposition apparatus shown in Fig. 16, photoconductive a
The -3i layer (6), the first layer region (7a), and the second layer region (7b) were sequentially laminated to produce a photoreceptor drum as shown in FIG.

(以下余白) かくして得られた感光体ドラムに、可視光分光器により
分光された0、3μ喘cm2の単色光を照射し、表面電
位の半減時間を求めて分光感度を測定したところ、第1
7図に示す通りの結果が得られた。
(Left below) The thus obtained photoreceptor drum was irradiated with monochromatic light of 0.3 μm/cm2 separated by a visible light spectrometer, and the spectral sensitivity was measured by determining the half-life time of the surface potential.
The results shown in Figure 7 were obtained.

同図において、横軸は波長であり、縦軸は光感度であり
、そして、○印は測定結果のプロットであり、aばその
特性曲線である。
In the figure, the horizontal axis is the wavelength, the vertical axis is the photosensitivity, and the circles are the plots of the measurement results, which are the characteristic curves of a and b.

また第17図には上記感光体ドラムより第2の層領域が
除かれた感光体ドラムが比較例として示されており、そ
の分光感度を測定したところ、・印に示される測定結果
のプロットが得られ、bはその特性曲線である。
Further, FIG. 17 shows a photoconductor drum as a comparative example in which the second layer region is removed from the photoconductor drum described above, and when its spectral sensitivity was measured, the plot of the measurement results indicated by the mark . b is its characteristic curve.

この結果より明らかな通り、本発明の感光体ドラムは短
波長側の光感度が顕著に大きくなっていることが判る。
As is clear from the results, it can be seen that the photosensitive drum of the present invention has significantly increased photosensitivity on the short wavelength side.

尚、上記光導電性計SiC層のカーボン量をESCA分
析により求めたところ、5i1−8C2のX (l!f
で0.12であり、また、そのP含有量を二次イオン質
 。
In addition, when the amount of carbon in the SiC layer of the photoconductivity meter was determined by ESCA analysis, it was found that X (l!f
It is 0.12, and its P content is a secondary ionic substance.

量分析計により求めたところ、2oppmであった。It was found to be 2 oppm as determined by a quantitative analyzer.

(例2) 本例においては、第2表に示す通りの成膜条件によりア
ルミニウム製基板上にキャリア注入阻止層(8)、光導
電性a−5i層(6)、光導電性a−3iC層(7)及
び表面保護層(9)を順次積層し、第2図に示す通りの
感光体ドラムを製作した。
(Example 2) In this example, a carrier injection blocking layer (8), a photoconductive a-5i layer (6), a photoconductive a-3iC Layer (7) and surface protection layer (9) were laminated in sequence to produce a photosensitive drum as shown in FIG. 2.

(以下余白) かくして得られた感光体ドラムをPPCに搭載し、そし
て、赤色カットフィルタを用いないでハロゲンランプを
投光源とし、更にコロナチャージャで−5,6KVの電
圧を印加して負帯電させ、これにより、表面電位、光感
度並びに残留電位を測定したところ、下記に示す通りの
結果が得られた。
(Left below) The photosensitive drum thus obtained was mounted on a PPC, and a halogen lamp was used as a light source without using a red cut filter, and a voltage of -5.6 KV was applied with a corona charger to negatively charge it. When the surface potential, photosensitivity, and residual potential were measured using this method, the results shown below were obtained.

表面電位・・・・・・・−498v 光感度(記録露光量)  ・・0.54 lux  −
5ec残留電位(n光開始5秒後の値)・・22Vまた
、この感光体ドラムを高速PPCに搭載し、70枚/分
の速度にて画像出しテストを行ったところ、黒色部及び
赤色部に対する忠実なる再現性が得られ、しかも、高い
濃度で且つカブリのない鮮明な画像が得られた。
Surface potential: -498v Light sensitivity (recording exposure amount): 0.54 lux -
5ec residual potential (value 5 seconds after the start of n light): 22V Also, when this photoreceptor drum was mounted on a high-speed PPC and an image output test was performed at a speed of 70 sheets/min, black and red areas were It was possible to obtain faithful reproducibility of images, and also to obtain clear images with high density and no fog.

(例3) 次に本例においては、(例2)にて得られた感光体ドラ
ムより第2の層領域を除き、他の層は(例2)に示す通
りによって成膜された感光体ドラムについて、電子写真
特性を測定したところ、下記の通りの結果になった。
(Example 3) Next, in this example, the photoreceptor drum obtained in (Example 2) except for the second layer region, and the other layers were formed as shown in (Example 2). When the electrophotographic characteristics of the drum were measured, the results were as follows.

表面電位・・・・・・・−370v 光感度(記録露光量)   ・0.50 lux  −
5ec残留電位(露光開始5秒後の値)・・18Vごの
結果より明らかな通り、残留電位が若干減少し、光感度
も若干高くなっているが、その反面、表面電位が顕著に
小さくなっている。
Surface potential: -370v Light sensitivity (recording exposure amount): 0.50 lux -
5ec residual potential (value 5 seconds after the start of exposure): As is clear from the results for each 18V, the residual potential decreased slightly and the photosensitivity increased slightly, but on the other hand, the surface potential decreased significantly. ing.

(例4) 本例においては、(例2)にて得られて感光体ドラムよ
り第1の層領域と第2の層領域の積層順序を逆にし、即
ち、a−5i層上に第2の層領域及び第1の層領域を順
次積層し、他の層は(例2)に示す通りによって成膜さ
れた感光体トラムについて、電子写真特性を測定したと
ころ、下記の通りの結果になった。
(Example 4) In this example, the stacking order of the first layer area and the second layer area from the photoreceptor drum obtained in (Example 2) is reversed, that is, the second layer is placed on the a-5i layer. When the electrophotographic properties of the photoreceptor tram were measured in which the layer region and the first layer region were sequentially laminated, and the other layers were formed as shown in (Example 2), the following results were obtained. Ta.

表面電位・・・・・・・−368v 光感度(記録露光ft ) ・・0.521ux  ・
sec残留電位(露光開始5秒後の稙)・・20Vごの
結果より明らかな通り、この感光トラムも表面電位の低
下が著しい。
Surface potential...-368v Photosensitivity (recording exposure ft)...0.521ux ・
As is clear from the results at 20 V for sec residual potential (reference value 5 seconds after the start of exposure), the surface potential of this photosensitive tram also significantly decreased.

(例5) 本例においては、(例2)にて得られた感光体ドラムよ
り光導電性a−3iC層並びに第2の層領域のそれぞれ
の厚みを幾通りにも変え、これによって感光体ドラムA
〜■を製作し、各々の感光体ドラムの電子写真特性を測
定したところ、第3表に示す通りの結果が得られた。
(Example 5) In this example, the thickness of each of the photoconductive a-3iC layer and the second layer region was changed from the photoconductor drum obtained in (Example 2) in a number of ways. Drum A
When the electrophotographic characteristics of each photoreceptor drum were measured, the results shown in Table 3 were obtained.

(以下余白) 第3表 *印の感光体ドラムは本発明の範囲外のものである第3
表より明らかな通り、本発明の感光体ドラムC−Gば表
面電位が高く、残留電位が小さく、しかも、優れた光感
度が得られたことが判る。
(The following is a margin) The photoreceptor drums marked with * in Table 3 are those outside the scope of the present invention.
As is clear from the table, it can be seen that the photosensitive drum C-G of the present invention had a high surface potential, a small residual potential, and excellent photosensitivity.

然るに感光体1′ラムAば光感度と表面電位に劣ってお
り、感光体トラムBば表面電位に劣っており、また、感
光体ドラム+1 、 I は残留電位が大きくなってい
る。
However, the photoreceptor ram A is inferior in photosensitivity and surface potential, the photoreceptor tram B is inferior in surface potential, and the photoreceptor drums +1 and I have large residual potentials.

(例6) 本例においては、(例2)にて得られた感光体ドラムよ
り光導電性a−5iC層のカーボン量並びに第1の層領
域のP含有量をそれぞれ幾通りにも変え、これによって
感光体ドラムJ〜0を製作し、各々の感光イ本ドラムの
電子写真特性を測定したところ、第4表に示す通りの結
果が得られた。
(Example 6) In this example, the amount of carbon in the photoconductive a-5iC layer and the P content in the first layer region were varied in several ways from the photoreceptor drum obtained in (Example 2). Photosensitive drums J to 0 were manufactured in this way, and the electrophotographic characteristics of each photosensitive drum were measured, and the results shown in Table 4 were obtained.

(以下余白) 第4−表 第4表より明らかな通り、本発明の感光体ドラム1、〜
0は表面電位が高く、残留電位が小さく、しかも、優れ
た感光体が得られていることが判る。
(Hereinafter, blank space) Table 4 As is clear from Table 4, photosensitive drums 1 of the present invention, ~
It can be seen that 0 has a high surface potential, a low residual potential, and an excellent photoreceptor.

然るに、感光体ドラムJ、には光感度に劣っており、感
光体ドラムP、Qは表面電位が小さく、残留電位が高く
、しかも、光感度に劣っている。
However, photosensitive drum J has poor photosensitivity, and photosensitive drums P and Q have low surface potential, high residual potential, and poor photosensitivity.

また、本発明者等は上記感光体ドラムB〜G及び1.〜
0をそれぞれ高速PPCに搭載し、70枚/分の速度に
て画像出しテストを行ったところ、黒色部及び赤色部に
対する忠実なる再現性が得られ、しかも、高い濃度で且
つカブリのない鮮明な画像が得られることを確認した。
In addition, the present inventors have also discovered the above-mentioned photoreceptor drums B to G and 1. ~
0 was installed on a high-speed PPC and an image output test was conducted at a speed of 70 images per minute. As a result, faithful reproduction of black and red areas was obtained, and clear images with high density and no fog were obtained. It was confirmed that images could be obtained.

(発明の効果) 以上の通り、本発明の電子写真感光体によれば、光導電
性a−3i層と光導電性a−3iC層を積層し、そのa
−3iC層のカーボン原子比率及び厚み並びにVa族元
素含有量をそれぞれ所定の範囲内に設定した場合、長波
長側及び短波長側の両者の光感度を高めることができ、
その上、帯電能を高め、その結果、赤外波長光力・ット
フィルタを用いないで優れた光感度が得られるppc用
の電子写真感光体が提供される。
(Effects of the Invention) As described above, according to the electrophotographic photoreceptor of the present invention, the photoconductive a-3i layer and the photoconductive a-3iC layer are laminated, and the a-
-3 When the carbon atomic ratio and thickness of the iC layer and the Va group element content are each set within predetermined ranges, the photosensitivity on both the long wavelength side and the short wavelength side can be increased,
Furthermore, an electrophotographic photoreceptor for PPC is provided which has enhanced charging ability and, as a result, can obtain excellent photosensitivity without using an infrared wavelength light filter.

また本発明の電子写真感光体によれば、高い帯電能が得
られ、これにより、高い画像濃度が得られ、しかも、複
写機現像系の設計自由度を高めて使い易くなった。
Further, according to the electrophotographic photoreceptor of the present invention, a high charging ability can be obtained, thereby a high image density can be obtained, and the degree of freedom in designing the developing system of a copying machine has been increased, making it easier to use.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明電子写真感光体の基本的層構造を示す断
面図、第2図は本発明電子写真感光体の典型的層構造を
示す断面図、第3図は従来の電子写真感光体の層構造を
示す断面l、第4図、第5図、第6図、第7図、第8図
及び第9図はカーボンドーピング分布を示す線図、第1
0関、第11図、第12図、第13図、第14図及び第
15図は周期律表第Va族元素ドーピング分布を示す線
図、第16図はグロー放電分解装置の概略図、第17は
分光感度を示す線図である。 1.5   ・ ・ 導電1生基+反 2.8・ ・キャリア注入阻止層 4,9・・・表面保護層 6・・・・光導電性アモルファスシリコン層7・・・・
光導電性アモルファスシリコンカーバイト層 7a  ・・・第1の層領域 7b  ・・・第2の層領域 特許出願人(663)京 セ ラ 株 式 会 杜氏 
表 者  安城 欽寿 同  河村孝夫
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the basic layer structure of the electrophotographic photoreceptor of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the typical layer structure of the electrophotographic photoreceptor of the present invention, and FIG. 3 is a conventional electrophotographic photoreceptor. 4, 5, 6, 7, 8 and 9 are diagrams showing the carbon doping distribution.
Figure 11, Figure 12, Figure 13, Figure 14 and Figure 15 are diagrams showing the doping distribution of group Va elements in the periodic table. Figure 16 is a schematic diagram of the glow discharge decomposition device. 17 is a diagram showing spectral sensitivity. 1.5 ・ ・ Conductive 1 radical + anti 2.8 ・ ・ Carrier injection blocking layers 4, 9 ... Surface protection layer 6 ... Photoconductive amorphous silicon layer 7 ...
Photoconductive amorphous silicon carbide layer 7a...First layer region 7b...Second layer region Patent applicant (663) Kyocera Co., Ltd. Brewer
Presenters: Kinjudo Anjo, Takao Kawamura

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 導電性基板上に、少なくとも、光導電性アモルファスシ
リコン層及び光導電性アモルファスシリコンカーバイド
層が順次形成された電子写真感光体であって、前記アモ
ルファスシリコンカーバイド層のシリコン元素とカーボ
ン元素の原子比率がSi_(_1_−_x_)C_xの
x値で0.01≦x≦0.5の範囲内にあり且つその厚
みが0.05〜5μmの範囲内に設定され、更に該アモ
ルファスシリコンカーバイド層が周期律表第Va族元素
を0.5〜100ppm含有する第1の層領域並びに周
期律表第Va族元素を含有しない第2の層領域が順次積
層されて成り且つ第2の層領域の厚みが0.02〜2μ
mの範囲内に設定されていることを特徴とする電子写真
感光体。
An electrophotographic photoreceptor in which at least a photoconductive amorphous silicon layer and a photoconductive amorphous silicon carbide layer are sequentially formed on a conductive substrate, the atomic ratio of silicon element and carbon element in the amorphous silicon carbide layer being The x value of Si_(_1_−_x_)C_x is within the range of 0.01≦x≦0.5, and the thickness is set within the range of 0.05 to 5 μm, and the amorphous silicon carbide layer has a periodic rule. A first layer region containing 0.5 to 100 ppm of a group Va element in the table and a second layer region not containing a group Va element in the periodic table are sequentially laminated, and the thickness of the second layer region is 0. .02~2μ
An electrophotographic photoreceptor characterized in that the temperature is set within a range of m.
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