JPH0220099B2 - - Google Patents

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JPH0220099B2
JPH0220099B2 JP57042223A JP4222382A JPH0220099B2 JP H0220099 B2 JPH0220099 B2 JP H0220099B2 JP 57042223 A JP57042223 A JP 57042223A JP 4222382 A JP4222382 A JP 4222382A JP H0220099 B2 JPH0220099 B2 JP H0220099B2
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layer
atoms
amorphous
gas
layer region
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Teruo Misumi
Kyosuke Ogawa
Junichiro Kanbe
Keishi Saito
Yoichi Oosato
Shigeru Shirai
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Canon Inc
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Priority to US07/039,448 priority patent/US4795688A/en
Publication of JPH0220099B2 publication Critical patent/JPH0220099B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G5/00Recording members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat, to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
    • G03G5/02Charge-receiving layers
    • G03G5/04Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
    • G03G5/08Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic
    • G03G5/082Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic and not being incorporated in a bonding material, e.g. vacuum deposited

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、光(ここでは広義の光で、紫外光
線,可視光線,赤外光線,X線,γ線等を示す)
の様な電磁波に感受性のある電子写真用光導電部
材に関する。 固体撮像装置、或いは像形成分野における電子
写真用像形成部材や原稿読取装置における光導電
層を形成する光導電材料としては、高感度で、
SN比〔光電流(IP)/暗電流(Id)〕が高く、照
射する電磁波のスペクトル特性にマツチングした
吸収スペクトル特性を有すること、光応答性が速
く、所望の暗抵抗値を有すること、使用時におい
て人体に対して無公害であること、更には固体撮
像装置においては、残像を所定時間内に容易に処
理することできること等の特性が要求される。 殊に、事務機としてオフイスで使用される電子
写真装置内に組込まれる電子写真用像形成部材の
場合には、上記の使用時における無公害性は重要
な点である。 この様な点に立脚して最近注目されている光導
電材料にアモルフアスシリコン(以後a−Siと表
記す)があり、例えば、独国公開第2746967号公
報、同第2855718号公報には電子写真用像形成部
材として、独国公開第2933411号公報には光電変
換読取装置への応用が記載されている。 而乍ら、従来のa−Siで構成された光導電層を
有する光導電部材は、暗抵抗値,光感度,光応答
性等の電気的,化学的,光導電的特性,及び使用
環境特性の点、更には経時的安定性及び耐久性の
点において、各々、個々には特性の向上が計られ
ているが、総合的な特性向上を計る上で更に改良
される余地が存するのが実情である。 例えば、電子写真用像形成部材に適用した場合
に、高光感度化,高暗抵抗化を同時に計ろうとす
ると従来においてはその使用時において残留電位
が残る場合が度々観測され、この種の光導電部材
は長時間繰返し使用し続けると、繰返し使用によ
る疲労の蓄積が起つて、残像が生ずる所謂ゴース
ト現象を発する様になる等の不都合な点が少なく
なかつた。 又、a−Si材料で光導電層を構成する場合に
は、その電気的,光導電的特性の改良を計るため
に、水素原子或いは弗素原子や塩素原子等のハロ
ゲン原子、及び電気伝導型の制御のために硼素原
子や燐原子等が或いはその他の特性改良のために
他の原子が、各々構成原子として光導電層中に含
有されるが、これ等の構成原子の含有の仕方如何
によつては、形成した層の電気的或いは光導電的
特性や耐圧性に問題が生ずる場合があつた。 即ち、例えば、形成した光導電層中に光照射に
よつて発生したフオトキヤリヤの該層中での寿命
が充分でないこと、或いは暗部において、支持体
側よりの電荷の注入の阻止が充分でないこと等が
生ずる場合があつた。 従つて、a−Si材料そのものの特性改良が計ら
れる一方で電子写真用光導電部材を設計する際
に、上記した様な問題の総てが解決される様に工
夫される必要がある。 本発明は上記の諸点に鑑み成されたもので、a
−Siに就て電子写真用像形成部材に使用される光
導電部材としての適用性とその応用性という観点
から総括的に鋭意研究検討を続けた結果、シリコ
ン原子を母体とし、水素原子H又はハロゲン原子
Xのいずれか一方を少なくとも含有するアモルフ
アス材料、所謂水素化アモルフアスシリコン,ハ
ロゲン化アモルフアスシリコン或いはハロゲン含
有水素化アモルフアスシリコン〔以後これ等の総
称的表記として「a−Si(H,X)」を使用する〕
から構成される光導電層を有する光導電部材の層
構成を以後に説明される様に特定化する様に設計
されて作成された光導電部材は実用上著しく優れ
た特性を示すばかりでなく、従来の光導電部材と
較べてみてもあらゆる点において凌駕しているこ
と、殊に電子写真用の光導電部材として著しく優
れた特性を有していることを見出した点に基づい
ている。 本発明は電気的,光学的,光導電的特性が使用
環境に殆んど影響を受けず常時安定し、耐光疲労
に著しく長け、繰返し使用に際しても劣化現象を
起さず耐久性に優れ、残留電位が全く又は殆んど
観測されない電子写真用光導電部材(以下「光導
電部材」と称する。)を提供することを主たる目
的とする。 本発明の他の目的は、電子写真用像形成部材と
して適用させた場合、静電像形成のための帯電処
理の際の電荷保持能が充分あり、通常の電子写真
法が極めて有効に適用され得る優れた電子写真特
性を有する光導電部材を提供することである。 本発明の更に他の目的は、濃度が高く、ハーフ
トーンが鮮明に出て且つ解像度の高い、高品質画
像を得ることが容易にできる電子写真用の光導電
部材を提供することである。 本発明の更にもう1つの目的は、高光感度性,
高SN比特性及び高耐圧性を有する光導電部材を
提供することである。 本発明の光導電部材は、電子写真用光導電部材
用の支持体と、シリコン原子を母体とする非晶質
材料で構成された、光導電性を有する層厚1〜
100μの第一の非晶質層と、シリコン原子と1×
10-3〜90atomic%の炭素原子とからなる非晶質
材料で構成された層厚0.003〜30μの第二の非晶質
層とからなり、前記第一の非晶質層が、構成原子
として0.001〜50atomic%の酸素原子を含有して
前記支持体と接し、第一の非晶質層の一部を占め
ている第1の層領域と構成原子として0.01〜5×
104atomic ppmの周期律表第族に属する原子
を含有する層厚50μ以下の第2の層領域を有し、
前記酸素原子の分布状態を前記支持体上において
酸素原子の分布状態が500atomic ppm以上の高
い部分を有し前記第二の非晶質層側において前記
支持体側に較べて低くされた部分を有する層厚方
向に不均一で連続的な分布状態とし、且つ、前記
第2の層領域の層厚TBと前記第一の非晶質層の
層厚より前記第2の層領域の層厚TBを除いた分
の層厚TとがTB/T≦1なる関係にあることを
特徴とする。 上記した様な層構成を取る様にして設計された
本発明の光導電部材は、前記した諸問題の総てを
解決し得、極めて優れた電気的,光学的,光導電
的特性,耐圧性及び使用環境特性を示す。 殊に、電子写真用像形成部材として適用させた
場合には、画像形成への残留電位の影響が全くな
く、その電気的特性が安定しており高感度で、高
SN比を有するものであつて、耐光疲労,繰返し
使用特性に長け、濃度が高く、ハーフトーンが鮮
明に出て、且つ解像度の高い、高品質の画像を安
定して繰返し得ることができる。 以下、図面に従つて本発明の光導電部材に就て
詳細に説明する。 第1図は、本発明の光導電部材の層構成を説明
する為に模式的に示した模式的構成図である。 第1図に示す光導電部材100は、光導電部材
用としての支持体101の上に、a−Si(H,X)
から成る光導電性を有する第一の非晶質層()
102とシリコン原子と炭素原子とを含む非晶質
材料で構成された第二の非晶質層()106を
有する。第一の非晶質()102は、層厚方向
に連続的で且つ前記支持体101の方に多く分布
する分布状態で、構成原子として酸素原子を含有
する第1の層領域(O)103と構成原子として
第族原子を含有する第2の層領域()104
とを有する様に構成された層構造を有する。第1
図に示す例においては、第1の層領域(O)10
3が第2の層領域()104の一部を占めた層
構造を有し、第1の層領域(O)103及び第2
の層領域()104は第一の非晶質層()1
02の支持体101側の方に偏在している。第一
の非晶質層()102の上部層領域105に
は、酸素原子及び第族原子は実質的に含まれて
おらず、酸素原子は第1の層領域(O)103に
第族原子は第2の層領域()104に含有さ
れている。勿論、第1の層領域(O)103には
第族原子も含まれている。 本発明に於いて、上記の様な層構成とするの
は、第1の層領域(O)103は、酸素原子の含
有によつて高暗抵抗化と支持体101と第一の非
晶質層()102との間の密着性の向上が重点
的に計られ、上部層領域105には、酸素原子を
含有させずに高感度化が重点的に計られている。
第1の層領域(O)103に含有される酸素原子
は層厚方向に連続的で不均一な分布状態で、且つ
支持体101と第一の非晶質層()102との
界面に平行な面内に於いては、実質的に均一な分
布状態で前記第1の層領域(O)103中に含有
され本発明において、第一の非晶質層()10
2を構成し、第族原子を含有する第2の層領域
()104中に含有される第族原子としては、
B(硼素),Al(アルミニウム),Ga(ガリウム),
In(インジウム),Tl(タリウム)等であり、殊に
好適に用いられるのはB,Gaである。 本発明においては、第2の層領域()104
中に含有される第族原子の分布状態は、層厚方
向において及び支持体101の表面と平行な面内
に於いて実質的に均一な分布状態とされる。 第1の層領域(O)103と上部層領域105
との層厚は、本発明の目的を効果的に達成させる
為の重要な因子の1つであるので形成される光導
電部材に所望の特性が充分与えられる様に、光導
電部材の設計の際に充分なる注意が払われる必要
がある。 本発明に於いて、第2の層領域()104の
層厚TBは、その上限としては、通常の場合、50μ
以下、好ましくは30μ以下、最適には、10μ以下
とされるのが望ましい。 又、上部層領域105の層厚Tは、その下限と
しては通常の場合、0.5μ以上、好ましくは1μ以
上、最適には3μ以上とされるのが望ましい。 第2の層領域()104の層厚TBの下限及
び上部層領域105の層厚Tの上限としては、両
層領域に要求される特性と第一の非晶質層()
102全体に要求される特性との相互間の有機的
関連性に基づいて光導電部材の層設計の際に、所
望に従つて適宜決定される。 本発明の於いては、上記の層厚TBの下限及び
層厚Tの上限としては、通常は、TB/T≦1な
る関係を満足する様に夫々に対して適宜適切な数
値が選択される。層厚TB及び層厚Tの数値の選
択に於いて、より好ましくは、TB/T≦0.9、最
適にはTB/T≦0.8なる関係が満足される様に層
厚TB及び層厚Tの値が決定されるのが望ましい
ものである。 第1図に示す本発明の光導電部材に於いては、
第族原子が含有されている第2の層領域()
104内に第1の層領域(O)103が形成され
ているが、第1の層領域(O)と第2の層領域
()とを同一層領域とすることも出来る。 又、第1の層領域(O)内に第2の層領域
()を形成する場合も良好な実施態様例の1つ
として挙げることが出来る。 第1の層領域(O)中に含有される酸素原子の
量は、形成される光導電部材に要求される特性に
応じて所望に従つて適宜決められるが、通常の場
合、0.001〜50atomic%,好ましくは、0.002〜
40atomic%,最適には0.003〜30atomic%とされ
るのが望ましいものである。 第1の層領域(O)の層厚が充分厚いか又は第
一の非晶質層()の全層厚に対する割合が5分
の2以上を越える様な場合には、第1の層領域
(O)中に含有される酸素原子の量の上限として
は、通常は、30atomic%以下、好ましくは、
20atomic%以下、最適には10atomic%以下とさ
れるのが望ましいものである。 本発明に於いては、第一の非晶質層()の層
厚としては、所望の電子写真特性が得られること
及び経済性等の点から通常は、1〜100μ,好適
には1〜80μ,最適には2〜50μとされるのが望
ましい。 第2図乃至第10図には、本発明における光導
電部材の第一の非晶質層()を構成する第1の
層領域(O)中に含有される酸素原子の層厚方向
の分布状態の典型例が示される。 第2図乃至第10図の例に於いて、第族原子
の含有される層領域()は、層領域(O)と同
一層領域であつても、層領域(O)を内包して
も、或いは、層領域(O)の一部の層領域を共有
しても良いものであるので以後の説明に於いて
は、第族原子の含有されている層領域()に
ついては、殊に説明を要しない限り言及しない。 第2図乃至第10図において、横軸は酸素原子
の分布濃度Cを、縦軸は、光導電性を示す非晶質
層を構成し、酸素原子の含有される層領域(O)
の層厚TBを示し、tBは支持体側の界面の位置を、
tTは支持体側とは反対側の界面の位置を示す。即
ち、酸素原子の含有される層領域(O)はtB側よ
りtT側に向つて層形成がなされる。 本発明においては、酸素原子の含有される層領
域(O)は、光導電部材を構成するa−Si(H,
X)から成り、光導電性を示す第一の非晶質層
()の一部を占めている。 本発明において、前記層領域(O)は、第1図
の例で示せば第一の非晶質層()の支持体10
1側の表面を含んで第一の非晶質層()102
の下部層領域に設けられるのが好ましいものであ
る。 第2図には、層領域(O)中に含有される酸素
原子の層厚方向の分布状態の第1の典型例が示さ
れる。 第2図に示される例では、酸素原子の含有され
る層領域(O)が形成される表面と該層領域
(O)の表面とが接する界面位置tBよりt1の位置
までは、酸素原子の分布濃度CがC1なる一定の
値と取り乍ら酸素原子が形成される層領域(O)
に含有され、位置t1より分布濃度Cは界面位置tT
に至るまでC2より徐々に連続的に減少されてい
る。界面位置tTにおいては酸素原子の分布濃度C
はC3とされる。 第3図に示される例においては、含有される酸
素原子の分布濃度Cは位置tBより位置tTに至るま
でC4から徐々に連続的に減少して位置tTにおいて
C5となる様な分布状態を形成している。 第4図の場合には、位置tBより位置t2までは酸
素原子の分布濃度CはC6と一定値とされ、位置t2
と位置tTとの間において、徐々に連続的に減少さ
れ、位置tTにおいて、実質的に零とされている。 第5図の場合には、酸素原子は位置tBより位置
tTに至るまで、分布濃度CはC8より連続的に徐々
に減少され、位置tTにおいて実質的に零とされて
いる。 第6図に示す例においては、酸素原子の分布濃
度Cは、位置tBと位置t3間においては、C9と一定
値であり、位置tTにおいてはC10とされる。位置t3
と位置tTとの間では、分布濃度Cは一次関数的に
位置t3より位置tTに至るまで減少されている。 第7図に示される例においては、分布濃度Cは
位置tBより位置t4までC11の一定値を取り、位置t4
より位置tTまではC12よりC13まで一次関数的に減
少する分布状態とされている。 第8図に示す例においては、位置tBより位置tT
に至るまで、酸素原子の分布濃度CはC14より零
に至る様に一次関数的に減少している。 第9図においては、位置tBより位置t5に至るま
では酸素原子の分布濃度Cは、C15よりC16まで一
次関数的に減少され、位置t5と位置tTとの間にお
いては、C16の一定値とされた例が示されている。 第10図に示される例においては、酸素原子の
分布濃度Cは位置tBにおいてC17であり、位置t6
至るまではこのC17より初めはゆつくりと減少さ
れ、t6の位置付近においては、急激に減少されて
位置t6ではC18とされる。 位置t6と位置7との間においては、分布濃度C
は初め急激に減少されて、その後は、緩やかに
徐々に減少されて位置t7でC19となり、位置t7と位
置t8との間では、極めてゆつくりと徐々に減少さ
れて位置t8において、C20に至る。位置t8と位置tT
の間においては、分布濃度CはC20より実質的に
零になる様に図に示す如き形状の曲線に従つて減
少されている。 以上、第2図乃至第10図により、層領域
(O)中に含有される酸素原子の層厚方向の分布
状態の典型例の幾つかを説明した様に、本発明に
おいては、支持体側において、酸素原子の分布濃
度Cの高い部分を有し、界面tT側においては、前
記分布濃度Cは支持体側に較べて比較的低くされ
た部分を有する分布状態で酸素原子が含有された
層領域(O)が非晶質層に設けられている。 本発明において、非晶質層を構成する酸素原子
の含有される層領域(O)は、上記したように支
持体側の方に酸素原子が比較的高濃度で含有され
ている局在領域Aを有するものとして設けられて
いるのが望ましく、この場合に支持体と非晶質層
との間の密着性をより一層向上させることが出来
る。 局在領域Aは、第2図乃至第10図に示す記号
を用いて説明すれば、界面位置tBより5μ以内に設
けられるのが望ましい。 本発明においては、上記局在領域Aは、界面位
置tBより5μ厚までの全層領域LTとされる場合もあ
るし、又、層領域LTの一部とされる場合もある。 局在領域Aを層領域LTの一部とするか又は全
部とするかは、形成される非晶質層に要求される
特性に従つて適宜決められる。 局在領域Aはその中に含有される酸素原子の層
厚方向の分布状態として酸素原子の分布濃度の最
大値Cmaxが、通常は500atomic ppm以上、好適
には800atomic ppm以上、最適には1000atomic
ppm以上とされる様な分布状態となり得る様に層
形成されるのが望ましい。 即ち、本発明においては、酸素原子の含有され
る層領域(O)は、支持体側からの層厚で5μ以
内(tBから5μ厚の層領域)に分布濃度Cの最大値
Cmaxが存在する様に形成されるのが望ましい。 本発明において、原子の含有される層領域
()中に含有される第族原子の含有量として
は、本発明の目的が効果的に達成される様に所望
に従つて適宜決められるが、通常は0.01〜5×
104atomic ppm,好ましくは0.5〜1×104atomic
ppm,最適には1〜5×103atomic ppmとされ
るのが望ましいものである。 本発明において、a−Si(H,X)で構成され
る第一の非晶質層()を形成するには例えばグ
ロー放電法、スパツタリング法,或いはイオンプ
レーテイング法等の放電現象を利用する真空堆積
法によつて成される。例えば、グロー放電法によ
つて、a−Si(H,X)で構成される第一の非晶
質層()を形成するには、基本的にはシリコン
原子(Si)を供給し得るSi供給用の原料ガスと共
に、水素原子H導入用の又は/及びハロゲン原子
X導入用の原料ガスを、内部が減圧にし得る堆積
室内に導入して、該堆積室内にグロー放電を生起
させ、予め所定位置に設置されてある所定の支持
体表面上にa−Si(H,X)からなる層を形成さ
せれば良い。又、スパツタリング法で形成する場
合には、例えばAr,He等の不活性ガス又はこれ
等のガスをベースとした混合ガスの雰囲気中でSi
で構成されたターゲツトをスパツタリングする
際、水素原子H又は/及びハロゲン原子X導入用
のガスをスパツタリング用の堆積室に導入してお
けば良い。 本発明において、必要に応じて第一の非晶質層
()中に含有されるハロゲン原子Xとしては、
具体的にはフツ素,塩素,臭素,ヨウ素が挙げら
れ、殊にフツ素,塩素を好適なものとして挙げる
ことが出来る。 本発明において使用されるSi供給用の原料ガス
としては、SiH4,Si2H6,Si3H8,Si4H10等のガ
ス状態の又はガス化し得る水素化硅素(シラン
類)が有効に使用されるものとして挙げられ、殊
に、層作成作業の扱い易さ、Si供給効率の良さ等
の点でSiH4,Si2H6が好ましいものとして挙げら
れる。 本発明において使用されるハロゲン原子導入用
の原料ガスとして有効なのは、多くのハロゲン化
合物が挙げられ、例えばハロゲンガス、ハロゲン
化物、ハロゲン間化合物、ハロゲンで置換された
シラン誘導体等のガス状態の又はガス化し得るハ
ロゲン化合物が好ましく挙げられる。 又、更には、シリコン原子とハロゲン原子とを
構成要素とするガス状態の又はガス化し得る、ハ
ロゲン原子を含む硅素化合物も有効なものとして
本発明においては挙げることが出来る。 本発明において好適に使用し得るハロゲン化合
物としては、具体的には、フツ素,塩素,臭素,
ヨウ素のハロゲンガス、BrF,ClF,ClF3
BrF5,BrF3,IF2,IF7,ICl,IBr等のハロゲン
間化合物を挙げることが出来る。 ハロゲン原子を含む硅素化合物、所謂、ハロゲ
ン原子で置換されたシラン誘導体としては、具体
的には例えばSiF4,Si2F6,SiCl4,SiBr4等のハ
ロゲン化硅素が好ましいものとして挙げることが
出来る。 この様なハロゲン原子を含む硅素化合物を採用
してグロー放電法によつて本発明の特徴的な光導
電部材を形成する場合には、Siを供給し得る原料
ガスとしての水素化硅素ガスを使用しなくとも、
所定の支持体上にハロゲン原子を含むa−Siから
成る第一の非晶質層()を形成する事が出来
る。 グロー放電法に従つて、ハロゲン原子を含む第
一の非晶質層()を形成する場合、基本的に
は、Si供給用の原料ガスであるハロゲン化硅素ガ
スとAr,H2,He等のガス等を所定の混合比とガ
ス流量になる様にして第一の非晶質層()を形
成する堆積室に導入し、グロー放電を生起してこ
れ等のガスのプラズマ雰囲気を形成することによ
つて、所定の支持体上に第一の非晶質層()を
形成し得るものであるが、水素原子の導入を計る
為にこれ等のガスに更に水素原子を含む硅素化合
物のガスも所定量混合して層形成しても良い。 又、各ガスは単独種のみでなく所定の混合比で
複数種混合して使用しても差支えないものであ
る。 反応スパツタリング法或いはイオンプレーテイ
ング法に依つてa−Si(H,X)から成る第一の
非晶質層()を形成するには、例えばスパツタ
リング法の場合にはSiから成るターゲツトを使用
して、これを所定のガスプラズマ雰囲気中でスパ
ツタリングし、イオンプレーテイング法の場合に
は、多結晶シリコン又は単結晶シリコンを蒸発源
として蒸着ボートに収容し、このシリコン蒸発源
を抵抗加熱法、或いはエレクトロンビーム法
(EB法)等によつて加熱蒸発させ飛翔蒸発物を所
定のガスプラズマ雰囲気中を通過させる事で行う
事が出来る。 この際、スパツタリング法、イオンプレーテイ
ング法の何れの場合にも形成される層中にハロゲ
ン原子を導入するには、前記のハロゲン化合物又
は前記のハロゲン原子を含む硅素化合物のガスを
堆積室中に導入して該ガスのプラズマ雰囲気を形
成してやれば良いものである。 又、水素原子を導入する場合には、水素原子導
入用の原料ガス、例えば、H2、或いは前記した
シラン類等のガスをスパツタリング用の堆積室中
に導入して該ガスのプラズマ雰囲気を形成してや
れば良い。 本発明においては、ハロゲン原子導入用の原料
ガスとして上記されたハロゲン化合物或いはハロ
ゲンを含む硅素化合物が有効なものとして使用さ
れるものであるが、その他に、HF,HCl,
HBr,HI等のハロゲン化水素、SiH2F2
SiH2I2,SiH2Cl2,SiHCl2,SiH2Br2,SiHBr3
のハロゲン置換水素化硅素、等々のガス状態の或
いはガス化し得る、水素原子を構成要素の1つと
するハロゲン化物も有効な第一の非晶質層()
形成用の出発物質として挙げる事が出来る。 これ等の水素原子を含むハロゲン化物は、第一
の非晶質層()形成の際に層中にハロゲン原子
の導入と同時に電気的或いは光電的特性の制御に
極めて有効な水素原子も導入されるので、本発明
においては好適なハロゲン原子導入用の原料とし
て使用される。 水素原子を第一の非晶質層()中に構造的に
導入するには、上記の他にH2、或いはSiH4
Si2H6,Si3H3,Si4H10等の水素化硅素のガスを
Siを供給する為のシリコン化合物と堆積室中に共
存させて放電を生起させる事でも行う事が出来
る。 例えば、反応スパツタリング法の場合には、Si
ターゲツトを使用し、ハロゲン原子導入用のガス
及びH2ガスを必要に応じてHe,Ar等の不活性ガ
スも含めて堆積室内に導入してプラズマ雰囲気を
形成し、前記Siターゲツトをスパツタリングする
事によつて、支持体上にa−Si(H,X)から成
る第一の非晶質層()が形成される。 更には、不純物のドーピングも兼ねてB2H6
のガスを導入してやることも出来る。 本発明において、形成される光導電部材の第一
の非晶質層()中に含有される水素原子Hの量
又はハロゲン原子Xの量又は水素原子とハロゲン
原子の量の和は通常の場合1〜40atomic%、好
適には5〜30atomic%とされるのが望ましい。 第一の非晶質層()中に含有される水素原子
H又は/及びハロゲン原子Xの量を制御するに
は、例えば支持体温度又は/及び水素原子H、或
いはハロゲン原子Xを含有させる為に使用される
出発物質の堆積装置系内へ導入する量、放電々力
等を制御してやれば良い。 第一の非晶質層()に、第族原子を含有す
る層領域()及び酸素原子を含有する層領域
(O)を設けるには、グロー放電法や反応スパツ
タリング法等による第一の非晶質層()の形成
の際に、第族原子導入用の出発物質及び酸素原
子導入用の出発物質を夫々前記した第一の非晶質
層()形成用の出発物質と共に使用して、形成
される層中にその量を制御し乍ら含有してやる事
によつて成される。 第一の非晶質層()を構成する、酸素原子の
含有される層領域(O)及び第族原子の含有さ
れる層領域()を夫々形成するにグロー放電法
を用いる場合各層領域形成用の原料ガスとなる出
発物質としては、前記した第一の非晶質層()
形成用の出発物質の中から所望に従つて選択され
たものに、酸素原子導入用の出発物質又は/及び
第族原子導入用の出発物質が加えられる。その
様な酸素原子導入用の出発物質又は第族原子導
入用の出発物質としては、少なくとも酸素原子或
いは第族原子を構成原子とするガス状の物質又
はガス化し得る物質をガス化したものの中の大概
のものが使用され得る。 例えば層領域(O)を形成するのであればシリ
コン原子Siを構成原子とする原料ガスと、酸素原
子Oを構成原子とする原料ガスと、必要に応じて
水素原子H又は/及びハロゲン原子Xを構成原子
とする原料ガスとを所望の混合比で混合して使用
するか、又は、シリコン原子Siを構成原子とする
原料ガスと、酸素原子O及び水素原子Hを構成原
子とする原料ガスとを、これも又所望の混合比で
混合するか、或いは、シリコン原子Siを構成原子
とする原料ガスと、シリコン原子Si、酸素原子O
及び水素原子Hの3つを構成原子とする原料ガス
とを混合して使用することが出来る。 又、別には、シリコン原子Siと水素原子Hとを
構成原子とする原料ガスに酸素原子Oを構成原子
とする原料ガスを混合して使用しても良い。 酸素原子導入用の出発物質となるものとして具
体的には、例えば酸素O2,オゾンO3,一酸化窒
素NO,二酸化窒素NO2,一二酸化窒素N2O,三
二酸化窒素N2O3,四二酸化窒素N2O4,五二酸化
窒素N2O5,三酸化窒素NO3,シリコン原子Siと
酸素原子Oと水素原子Hとを構成原子とする、例
えば、ジシロキサンH3SiOSiH3,トリシロキサ
ンH3SiOSiH2OSiH3等の低級シロキサン等を挙
げることが出来る。 層領域()をグロー放電法を用いて形成する
場合に第族原子導入用の出発物質として、本発
明において有効に使用されるのは、硼素原子導入
用としては、B2H6,B4H10,B5H9,E5H11
B6H10,B6H12,B6H14等の水素化硼素、BF3
BCl3,BBr3等のハロゲン化硼素等が挙げられる。
この他、AlCl3,GaCl3,Ga(CH33,InCl3
TlCl3等も挙げることが出来る。 第族原子を含有する層領域()に導入され
る第族原子の含有量は、堆積室中に流入される
第族原子導入用の出発物質のガス流量、ガス流
量比、放電パワー、支持体温度、堆積室内の圧力
等を制御することによつて任意に制御され得る。 スパツタリング法によつて、酸素原子を含有す
る層領域(O)を形成するには、単結晶又は多結
晶のSiウエーハー又はSiO2ウエーハー、又はSiと
SiO2が混合されて含有されているウエーハーを
ターゲツトとして、これ等を種々のガス雰囲気中
でスパツタリングすることによつて行えば良い。 例えば、Siウエーハーをターゲツトとして使用
すれば、酸素原子と必要に応じて水素原子又は/
及びハロゲン原子を導入する為の原料ガスを、必
要に応じて稀釈ガスで稀釈して、スパツター用の
堆積室中に導入し、これ等のガスのガスプラズマ
を形成して前記Siウエーハーをスパツターリング
すれば良い。 又、別には、SiとSiO2とは別々のターゲツト
として、又はSiとSiO2の混合した一枚のターゲ
ツトを使用することによつて、スパツター用のガ
スとしての稀釈ガスの雰囲気中で又は少なくとも
水素原子H又は/及びハロゲン原子Xを構成原子
として含有するガス雰囲気中でスパツターリング
することによつて成される。酸素原子導入用の原
料ガスとしては、先述したグロー放電の例で示し
た原料ガスの中の酸素原子導入用の原料ガスが、
スパツターリングの場合にも有効なガスとして使
用され得る。 本発明において、第一の非晶質層()をグロ
ー放電法で形成する際に使用される稀釈ガス、或
いはスパツターリング法で形成される際に使用さ
れるスパツターリング用のガスとしては、所謂稀
ガス、例えばHe,Ne,Ar等が好適なものとし
て挙げることが出来る。 第1図に示される光導電部材100に於いて
は、第一の非晶質層()102上に形成される
第二の非晶質層()106は、自由表面107
を有し、主に耐湿性、連続繰返し使用特性、耐圧
性、使用環境特性、耐久性に於いて本発明の目的
を達成する為に設けられる。 本発明に於いては、第一の非晶質層()と第
二の非晶質層()とを形成する非晶質材料の
各々がシリコン原子という共通の構成要素を有し
ているので、積層界面に於いて化学的な安定性の
確保が充分成されている。 第二の非晶質層()は、シリコン原子と炭素
原子とで構成される非晶質材料(a−SiXC1-X
但し0<X<1)で形成される。 a−SiXC1-Xで構成される第二の非晶質層()
107の形成はスパツターリング法、イオンイン
ブランテーシヨン法、イオンプレーテイング法、
エレクトロンビーム法等によつて成される。これ
等の製造法は、製造条件、設備資本投下の負荷程
度、製造規模、作製される光導電部材に所望され
る特性等の要因によつて適宜選択されて採用され
るが、所望する特性を有する光導電部材を製造す
る為の作製条件の制御が比較的容易である、シリ
コン原子と共に炭素原子を作製する非晶質層
()中に導入するのが容易に行える等の利点か
らスパツターリング法或いはエレクトロンビーム
法、イオンプレーテイング法が好適に採用され
る。 スパツターリング法によつて第二の非晶質層
()を形成するには、単結晶又は多結晶のSiウ
エーハーとCウエーハー、又はSiとCとが混合さ
れて含有されているウエーハーをターゲツトとし
て、これ等を種々のガス雰囲気中でスパツターリ
ングすることによつて行えば良い。 例えば、Siウエーハー及びCウエーハーをター
ゲツトとして使用する場合には、He,Ne,Ar
等のスパツターリング用のガスを、スパツター用
の堆積室中に導入してガスプラズマを形成し、前
記Siウエーハー及びCウエーハーをスパツターリ
ングすれば良い。 又、別には、SiとCの混合した一枚のターゲツ
トを使用することによつて、スパツターリング用
のガスを装置系内に導入し、そのガス雰囲気中で
スパツターリングすることによつて成される。エ
レクトロンビーム法を用いる場合には2個の蒸着
ボート内に各々、単結晶又は多結晶の高純度シリ
コン及び高純度グラフアイトを入れ、各々独立に
エレクトロンビームによつて同時蒸着するか、又
は同一蒸着ボート内に所望の混合比にして入れた
シリコン及びグラフアイトを単一のエレクトロン
ビームによつて蒸着すればよい。第二の非晶質層
()中に含有されるシリコン原子と炭素原子の
含有比は前者の場合、エレクトロンビームの加速
電圧をシリコンとグラフアイトに対して変化させ
ることによつて制御し、後者の場合は、あらかじ
めシリコンとグラフアイトの混合量を定めること
によつて制御する。イオンプレーテイング法を用
いる場合は蒸着槽内に種々のガスを導入しあらか
じめ槽の周囲にまいたコイルに高周波電界を印加
してグローをおこした状態でエレクトロンビーム
法を利用してSi及びCを蒸着すれば良い。 本発明に於ける第二の非晶質層()は、その
要求される特性が所望通りに与えられる様に注意
深く形成される。 即ち、Si,C,を構成原子とする物質は、その
作成条件によつて構造的には結晶からアモルフア
スまでの形態を取り、電気物性的には導電性から
半導電性、絶縁性までの間の性質を、分光導電的
性質から非光導電性質までの間の性質を、各々示
すもので、本発明に於いては、目的に応じた所望
の特性を有するa−SiXC1-Xが形成される様に、
所望に従つてその作成条件の選択が厳密に成され
る。 例えば、第二の非晶質層()を耐圧性の向上
を主な目的として設けるにはa−SiXC1-Xは使用
環境に於いて電気絶縁性的挙動の顕著な非晶質材
料として作成される。 又、連続繰返し使用特性や使用環境特性の向上
を主たる目的として第二の非晶質層()が設け
られる場合には、上記の電気絶縁性の度合はある
程度緩和され、照射される光に対してある程度の
感度を有する非晶質材料としてa−SiXC1-Xが作
成される。 第一の非晶質層()の表面にa−SiXC1-X
ら成る第二の非晶質層()を形成する際、層形
成中の支持体温度は、形成される層の構造及び特
性を左右する重要な因子であつて、本発明に於い
ては、目的とする特性を有するa−SiXC1-Xが所
望通りに作成され得る様に層作成時の支持体温度
が厳密に制御されるのが望ましい。 本発明に於ける目的が効果的に達成される為の
第二の非晶質層()を形成する際の支持体温度
としては、第二の非晶質層()の形成法に併せ
て適宜最適範囲が選択されて、第二の非晶質層
()の形成が行われるが、好適には20〜300℃、
最適には20〜250℃とされるのが望ましいもので
ある。 第二の非晶質層()の形成には、層を構成す
る原子の組成比の微妙な制御や層厚の制御が他の
方法に較べて比較的容易である事等の為に、スパ
ツターリング法やエレクトロンビーム法の採用が
有利であるが、これ等の層形成法で第二の非晶質
層()を形成する場合には、前記の支持体温度
と同様に層形成の際の放電パワーが作成されるa
−SiXC1-Xの特性を左右する重要な因子の1つと
して挙げることが出来る。 本発明に於ける目的が達成される為の特性を有
するa−SiXC1-Xが生産性良く効果的に作成され
る為の放電パワー条件としては、好適には50W〜
250W、最適には80W〜150Wとされるのが望まし
い。 本発明に於いては、第二の非晶質層()を作
成する為の支持体温度、放電パワーの望ましい数
値範囲として前記した範囲の値が挙げられるが、
これ等の層作成フアクターは、独立的に別々に決
められるものではなく、所望特性のa−SiXC1-X
から成る第二の非晶質層()が形成される様に
相互的有機的関連性に基づいて各作成フアクター
の最適値が決められるのが望ましい。 本発明の光導電部材に於ける第二の非晶質層
()に含有される炭素原子の量は、第二の非晶
質層()の作製条件と同様、本発明の目的を達
成する所望の特性が得られる層が形成される重要
な因子である。 本発明に於ける第二の非晶質層()に含有さ
れる炭素原子の量は、シリコン原子と炭素原子の
和に対して、通常としては、1×10-3
90atomic%、好適には1〜80atomic%、最適に
は10〜75atomic%とされるのが望ましいもので
ある。即ち、先のa−SiXC1-Xの表示で行えば、
xが通常は0.1〜0.99999、好適には0.2〜0.99、最
適には0.25〜0.9である。 本発明に於ける第二の非晶質層()の層厚の
数値範囲は、本発明の目的を効果的に達成する様
に所期の目的に応じて適宜所望に従つて決められ
る。 又、第二の非晶質層()の層厚は、該層
()中に含有される炭素原子の量や第一の非晶
質層()の層厚との関係に於いても、各々の層
領域に要求される特性に応じた有機的な関連性の
下に所望に従つて適宜決定される必要がある。 更に加え得るに、生産性や量産性を加味した経
済性の点に於いても考慮されるのが望ましい。 本発明に於ける第二の非晶質層()の層厚と
しては、通常0.003〜30μ、好適には0.004〜20μ、
最適には0.005〜10μとされるのが望ましいもので
ある。 本発明において使用される支持体としては、導
電性でも電気絶縁性であつても良い。導電性支持
体としては、例えば、NiCr,ステンレス,Al,
Cr,Mo,Au,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pd等の
金属又はこれ等の合金が挙げられる。 電気絶縁性支持体としては、ポリエステル,ポ
リエチレン,ポリカーボネート,セルローズアセ
テート,ポリプロピレン,ポリ塩化ビニル,ポリ
塩化ビニリデン,ポリスチレン,ポリアミド等の
合成樹脂のフイルム又はシート,ガラス,セラミ
ツク、紙等が通常使用される。これ等の電気絶縁
性支持体は、好適には少なくともその一方の表面
を導電処理され、該導電処理された表面側に他の
層が設けられるのが望ましい。 例えば、ガラスであれば、その表面に、NiCr,
Al,Cr,Mo,Au,Ir,Nb,Ta,V,Ti,Pt,
Pd,In2O3,SnO2,ITO(In2O3+SnO2)等から
成る薄膜を設けることによつて導電性が付与さ
れ、或いはポリエステルフイルム等の合成樹脂フ
イルムであれば、NiCr,Al,Ag,Pb,Zn,Ni,
Au,Cr,Mo,Ir,Nb,Ta,V,Ti,Pt等の金
属の薄膜を真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパツタ
リング等でその表面に設け、又は前記金属でその
表面をラミネート処理して、その表面に導電性が
付与される。支持体の形状としては、円筒状、ベ
ルト状、板状等の形状とし得、所望によつて、そ
の形状は決定されるが、例えば、第1図の光導電
部材100を電子写真用像形成部材として使用す
るのであれば連続高速複写の場合には、無端ベル
ト状又は円筒状とするのが望ましい。支持体の厚
さは、所望通りの光導電部材が形成される様に適
宜決定されるが、光導電部材として可撓性が要求
される場合には、支持体としての機能が充分発揮
される範囲内であれば可能な限り薄くされる。而
乍ら、この様な場合支持体の製造上及び取扱い
上、機械的強度等の点から通常は、10μ以上とさ
れる。 次に本発明の光導電部材の製造方法の一例の概
略について説明する。 第11図に光導電部材の製造装置の一例を示
す。 図中の1102〜1106のガスボンベには、
本発明の夫々の層領域を形成するための原料ガス
が密封されており、その一例としてたとえば11
02は、Heで稀釈されたSiH4(純度99.999%,以
下SiH4/Heと略す。)ボンベ、1103はHeで
稀釈されたB2H6ガス(純度99.999%,以下
B2H6/Heと略す。)ボンベ、1104はArガス
(純度99.99%)ボンベ、1105はNOガス(純
度99.999%)ボンベ、1106はHeで稀釈され
たSiF4ガス(純度99.999%,以下SiF4/Heと略
す。)ボンベである。 これらのガスを反応室1101に流入させるに
はガスボンベ1102〜1106のバルブ112
2〜1126,リークバルブ1135が閉じられ
ていることを確認し、又、流入バルブ1112〜
1116、流出バルブ1117〜1121、補助
バルブ1132が開かれていることを確認して先
づメインバルブ1134を開いて反応室110
1、ガス配管内を排気する。次に真空計1136
の読みが約5×10-6torrになつた時点で補助バル
ブ1132、1133、流出バルブ1117〜1
121を閉じる。 次に基体1137上に第1図に示す層構成の光
導電部材を形成する場合の一例をあげる。ガスボ
ンベ1102よりSiH4/Heガス、ガスボンベ1
103よりB2H6/Heガスを、ガスボンベ110
5よりNOガスを夫々バルブ1122,112
3,1125を開いて出口圧ゲージ1127,1
128,1130の圧を夫々1Kg/cm2に調整し、
流入バルブ1112,1113,1115を夫々
徐々に開けて、マスフロコントローラ1107,
1108,1110内に夫々流入させる。引き続
いて流出バルブ1117,1118,1120,
補助バルブ1132を徐々に開いて夫々のガスを
反応室1101に流入させる。このときの
SiH4/Heガス流量とB2H6/Heガス流量、NOガ
ス流量との比が所望の値になるように流出バルブ
1117,1118,1120を調整し、又、反
応室内の圧力が所望の値になるように真空計11
36の読みを見ながらメインバルブ1134の開
口を調整する。そして基体シリンダー1137の
温度が加熱ヒーター1138により50〜400℃の
範囲の温度に設定されていることを確認された
後、電源1140を所望の電力に設定して反応室
1101内にグロー放電を生起させ、同時にあら
かじめ設計された変化率曲線に従つてNOガスの
流量を手動あるいは外部駆動モータ等の方法によ
つてバルブ1120を漸次変化させる操作を行な
つて形成される層中に含有される酸素原子の層厚
方向の分布濃度を制御する。 上記の様にして、所望層厚に硼素原子と酸素原
子の含有された層領域(B,O)が形成された時
点で、流出バルブ1118,1120を閉じ、反
応室1101内へのB2H6/Heガス及びNOガス
の流入を遮断する以外は、同条件にて引続き層形
成を行うことによつて、酸素原子及び硼素原子の
含有されない層領域を層領域(B,O)上に所望
の層厚に形成する。この様にして所望特性の第一
の非晶質層()を基体1137上に形成するこ
とが出来る。 硼素原子の含有される層領域()は、第一の
非晶質層()の形成過程に於いて、適当な時点
でB2H6/Heガスの反応室1101内への流入を
断つことによつて、所望層厚に形成することがで
き該層領域()が層領域(O)の全層領域を占
める場合や一部を占める場合のいずれも実現出来
る。 例えば、上記の例に於いては、層領域(B,
O)を所望層厚に形成した時点で、NOガスの反
応室1101内への流入を流出バルブ1120を
完全に閉じることによつて断つこと以外は、同条
件で引続き層形成を行うことで、層領域(B,
O)上に硼素原子は含有されているが酸素原子は
含有されてない層領域を第一の非晶質層()の
一部として形成することが出来る。 又、硼素原子は含有されないが酸素原子は含有
される層領域を形成する場合には、例えばNOガ
スとSiH4/Heガスを使用して層形成すれば良
い。 第一の非晶質層()中にハロゲン原子を含有
させる場合には上記のガスにたとえばSiF4/He
を、更に付加して反応室1101内に送り込む。 第一の非晶質層()上に第二の非晶質層
()を形成するには、例えば、次の様に行う。
まずシヤツター1142を開く。すべてのガス供
給バルブは一旦閉じられ、反応室1101は、メ
インバルブ1134を全開することにより、排気
される。 高圧電力が印加される電極1141上には、予
め高純度シリコンウエハ1142−1,及び高純
度グフアイトウエハ1142−2が所望の面積比
率で設置されたターゲツトを設けておく。ガスボ
ンベ1104より、Arガスを、反応室1101
内に導入し、反応室1101の内圧が0.05〜
1torrとなるようメインバルブ1134を調節す
る。高圧電源1140をONとし前記のターゲツ
トをスパツターリングすることにより、第一の非
晶質層()上に第二の非晶質層()を形成す
ることが出来る。 第2の非晶質層()中に含有される炭素原子
の量は、シリコンウエハ1142−1とグラフア
イトウエハ1142−2のスパツター面積比率
や、ターゲツトを作成する際のシリコン粉末とグ
ラフアイト粉末の混合比を所望に従つて調整する
ことによつて所望に応じて制御することが出来
る。 夫々の層を形成する際に必要なガス以外の流出
バルブは全て閉じることは言うまでもなく、又、
夫々の層を形成する際、前層の形成に使用したガ
スが反応室1101内、流出バルブ1117〜1
121から反応室1101内に至る配管内に残留
することを避けるために、流出バルブ1117〜
1121を閉じ補助バルブ1132を開いてメイ
ンバルブ1134を全開して系内を一旦高真空に
排気する操作を必要に応じて行う。 実施例 1 第11図に示した製造装置を用い、第1,第2
領域層内で、第12図に示すような酸素濃度分布
を持つ像形成部材を第1表の条件下で作製した。 こうして得られた像形成部材を、帯電露光実験
装置に設置し5.0kVで0.2sec間コロナ帯電を行
い、直ちに光像を照射した。光像はタングステン
ランプ光源を用い、1.5ux・secの光量を透過型
のテストチヤートを通して照射させた。 その後直ちに、荷電性の現像剤(トナーとキ
ヤリアーを含む)を部材表面をカスケードするこ
とによつて、部材表面上に良好なトナー画像を得
た。部材上のトナー画像を、5.0kVのコロナ帯
電で転写紙上に転写した所、解像力に優れ、階調
再現性のよい鮮明な高濃度の画像が得られた。
The present invention relates to light (here, light in a broad sense, including ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, X-rays, γ-rays, etc.)
The present invention relates to photoconductive members for electrophotography that are sensitive to electromagnetic waves such as. As a photoconductive material for forming a photoconductive layer in a solid-state imaging device, an electrophotographic image forming member in the image forming field, or a document reading device, it is highly sensitive,
Must have a high signal-to-noise ratio [photocurrent (IP)/dark current (Id)], have absorption spectrum characteristics that match the spectral characteristics of the irradiated electromagnetic waves, have fast photoresponsiveness, and have the desired dark resistance value. At times, solid-state imaging devices are required to have characteristics such as being non-polluting to the human body and being able to easily process afterimages within a predetermined time. Particularly in the case of an electrophotographic image forming member incorporated into an electrophotographic apparatus used in an office as a business machine, the above-mentioned non-polluting property during use is an important point. Based on these points, amorphous silicon (hereinafter referred to as a-Si) is a photoconductive material that has recently attracted attention. As a photographic image forming member, application to a photoelectric conversion reader is described in DE 2933411. However, conventional photoconductive members having photoconductive layers composed of a-Si have poor electrical, chemical, and photoconductive properties such as dark resistance, photosensitivity, and photoresponsiveness, as well as use environment characteristics. Although individual improvements have been made in terms of stability, stability over time, and durability, the reality is that there is still room for further improvement in terms of improving overall properties. It is. For example, when applied to electrophotographic image forming members, when trying to achieve high photosensitivity and high dark resistance at the same time, it has often been observed in the past that residual potential remains during use. When used repeatedly for a long period of time, fatigue accumulates due to repeated use, resulting in a so-called ghost phenomenon in which an afterimage occurs. In addition, when the photoconductive layer is composed of a-Si material, in order to improve its electrical and photoconductive properties, hydrogen atoms, halogen atoms such as fluorine atoms and chlorine atoms, and electrically conductive type Boron atoms, phosphorus atoms, etc. are included for control purposes, and other atoms are included as constituent atoms in the photoconductive layer for the purpose of improving other properties. In some cases, problems may arise in the electrical or photoconductive properties or voltage resistance of the formed layer. That is, for example, the lifetime of the photocarrier generated in the formed photoconductive layer by light irradiation is not sufficient, or the injection of charge from the support side is not sufficiently prevented in the dark area. There were cases where this occurred. Therefore, while efforts are being made to improve the properties of the a-Si material itself, it is necessary to take measures to solve all of the above-mentioned problems when designing photoconductive members for electrophotography. The present invention has been made in view of the above points, and includes a
-As a result of intensive research and study on Si from the viewpoint of its applicability and applicability as a photoconductive member used in electrophotographic image forming members, we found that silicon atoms are used as a matrix, hydrogen atoms H or Amorphous material containing at least one of halogen atoms X, so-called hydrogenated amorphous silicon, halogenated amorphous silicon, or halogen-containing hydrogenated amorphous silicon Use “X)”]
A photoconductive member designed and produced in such a way that the layer structure of the photoconductive member having a photoconductive layer composed of the following is specified not only shows extremely excellent properties in practical use, but also This is based on the discovery that it is superior in all respects to conventional photoconductive members, and has particularly excellent properties as a photoconductive member for electrophotography. The electrical, optical, and photoconductive properties of the present invention are almost unaffected by the usage environment, are always stable, are extremely resistant to light fatigue, do not deteriorate even after repeated use, and are highly durable. The main object of the present invention is to provide a photoconductive member for electrophotography (hereinafter referred to as "photoconductive member") in which no or almost no potential is observed. Another object of the present invention is that when applied as an electrophotographic image forming member, it has sufficient charge retention ability during charging processing for electrostatic image formation, and ordinary electrophotographic methods can be applied extremely effectively. An object of the present invention is to provide a photoconductive member having excellent electrophotographic properties. Still another object of the present invention is to provide a photoconductive member for electrophotography that can easily produce high-quality images with high density, clear halftones, and high resolution. Yet another object of the present invention is high photosensitivity,
An object of the present invention is to provide a photoconductive member having high signal-to-noise ratio characteristics and high voltage resistance. The photoconductive member of the present invention comprises a support for a photoconductive member for electrophotography and an amorphous material having silicon atoms as a matrix, and has a photoconductive layer thickness of 1 to 1.
100μ first amorphous layer, silicon atoms and 1×
a second amorphous layer with a layer thickness of 0.003 to 30 μ made of an amorphous material consisting of 10 -3 to 90 atomic% carbon atoms, and the first amorphous layer has carbon atoms as constituent atoms. The first layer region containing 0.001 to 50 atomic% of oxygen atoms and in contact with the support and occupying a part of the first amorphous layer and the constituent atoms of 0.01 to 5×
a second layer region having a layer thickness of 50μ or less containing atoms belonging to Group 1 of the periodic table of 10 4 atomic ppm;
A layer having a portion on the support where the distribution state of oxygen atoms is higher than 500 atomic ppm, and a portion where the distribution state of oxygen atoms is lower on the second amorphous layer side than on the support side. The distribution state is non-uniform and continuous in the thickness direction, and the layer thickness T B of the second layer region is smaller than the layer thickness T B of the second layer region and the layer thickness of the first amorphous layer. It is characterized in that the layer thickness T obtained by excluding the relationship T B /T≦1. The photoconductive member of the present invention designed to have the above-mentioned layer structure can solve all of the above-mentioned problems, and has extremely excellent electrical, optical, photoconductive properties, and pressure resistance. and usage environment characteristics. In particular, when applied as an electrophotographic image forming member, there is no influence of residual potential on image formation, its electrical characteristics are stable, and it is highly sensitive and has high
It has a high signal-to-noise ratio, has excellent light fatigue resistance and repeated use characteristics, and can stably and repeatedly produce high-quality images with high density, clear halftones, and high resolution. Hereinafter, the photoconductive member of the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic structural diagram schematically shown to explain the layer structure of the photoconductive member of the present invention. The photoconductive member 100 shown in FIG. 1 has a-Si (H,
a first amorphous layer with photoconductivity consisting of ()
102, and a second amorphous layer ( ) 106 made of an amorphous material containing silicon atoms and carbon atoms. The first amorphous ( ) 102 is continuous in the layer thickness direction and is distributed more toward the support 101 , and is a first layer region (O) 103 containing oxygen atoms as constituent atoms. and a second layer region ( ) 104 containing group atoms as constituent atoms.
It has a layered structure configured to have. 1st
In the example shown in the figure, the first layer region (O) 10
3 has a layer structure in which part of the second layer region (O) 104 is occupied, and the first layer region (O) 103 and the second layer region (O)
The layer region () 104 is the first amorphous layer () 1
02 is unevenly distributed on the support body 101 side. The upper layer region 105 of the first amorphous layer (O) 102 does not substantially contain oxygen atoms and group group atoms, and the oxygen atoms are present in the first layer region (O) 103. is contained in the second layer region () 104. Of course, the first layer region (O) 103 also contains group atoms. In the present invention, the layer structure as described above is adopted because the first layer region (O) 103 has high dark resistance due to the inclusion of oxygen atoms, and the support 101 and the first amorphous layer. A focus is placed on improving the adhesion between the layer 102 and the upper layer region 105, and high sensitivity is focused on the upper layer region 105 without containing oxygen atoms.
The oxygen atoms contained in the first layer region (O) 103 are distributed continuously and non-uniformly in the layer thickness direction, and are parallel to the interface between the support 101 and the first amorphous layer (O) 102. In the present invention, the first amorphous layer (O) 10 is contained in the first layer region (O) 103 in a substantially uniform distribution state within the plane.
Group atoms contained in the second layer region ( ) 104 that constitutes Group 2 and contains group atoms are as follows:
B (boron), Al (aluminum), Ga (gallium),
In (indium), Tl (thallium), etc. are used, and B and Ga are particularly preferably used. In the present invention, the second layer region ( ) 104
The group atoms contained therein are distributed substantially uniformly in the layer thickness direction and in a plane parallel to the surface of the support 101. First layer region (O) 103 and upper layer region 105
Since the layer thickness of the photoconductive member is one of the important factors for effectively achieving the object of the present invention, the design of the photoconductive member should be carefully selected so that the formed photoconductive member has sufficient desired characteristics. Sufficient care must be taken when doing so. In the present invention, the upper limit of the layer thickness T B of the second layer region ( ) 104 is usually 50 μm.
The thickness is preferably 30μ or less, most preferably 10μ or less. The lower limit of the layer thickness T of the upper layer region 105 is usually 0.5μ or more, preferably 1μ or more, and optimally 3μ or more. The lower limit of the layer thickness T B of the second layer region ( ) 104 and the upper limit of the layer thickness T of the upper layer region 105 are based on the characteristics required for both layer regions and the first amorphous layer ( ).
It is appropriately determined as desired when designing the layers of the photoconductive member based on the mutual organic relationship with the characteristics required for the entire layer 102. In the present invention, as the lower limit of the layer thickness T B and the upper limit of the layer thickness T, appropriate values are usually selected for each so as to satisfy the relationship T B /T≦1. be done. In selecting the numerical values of the layer thickness T B and the layer thickness T, it is more preferable to select the layer thickness T B and the layer thickness so that the relationship T B /T≦0.9, optimally, T B /T≦0.8 is satisfied. Preferably, a value for the thickness T is determined. In the photoconductive member of the present invention shown in FIG.
Second layer region containing group atoms ()
Although the first layer region (O) 103 is formed within 104, the first layer region (O) and the second layer region () can be the same layer region. Furthermore, a case where the second layer region (O) is formed within the first layer region (O) can also be mentioned as one of the preferred embodiments. The amount of oxygen atoms contained in the first layer region (O) is determined as desired depending on the properties required of the photoconductive member to be formed, but is usually 0.001 to 50 atomic%. , preferably 0.002~
It is desirable that it be 40 atomic%, optimally 0.003 to 30 atomic%. If the layer thickness of the first layer region (O) is sufficiently thick or the ratio of the first amorphous layer (O) to the total layer thickness exceeds two-fifths or more, the first layer region (O) The upper limit of the amount of oxygen atoms contained in (O) is usually 30 atomic% or less, preferably
It is desirable that it be 20 atomic % or less, optimally 10 atomic % or less. In the present invention, the thickness of the first amorphous layer ( ) is usually 1 to 100 μm, preferably 1 to 100 μm, from the viewpoint of obtaining desired electrophotographic properties and economical efficiency. It is desirable that the thickness be 80μ, optimally 2 to 50μ. 2 to 10 show the distribution in the layer thickness direction of oxygen atoms contained in the first layer region (O) constituting the first amorphous layer ( ) of the photoconductive member in the present invention. Typical examples of conditions are shown. In the examples shown in FIGS. 2 to 10, the layer region () containing group atoms may be the same layer region as the layer region (O) or include the layer region (O). , or a part of the layer region (O) may be shared, so in the following explanation, the layer region () containing group atoms will not be particularly explained. Don't mention it unless it's necessary. In FIGS. 2 to 10, the horizontal axis represents the distribution concentration C of oxygen atoms, and the vertical axis represents the layer region (O) constituting the amorphous layer exhibiting photoconductivity and containing oxygen atoms.
indicates the layer thickness T B , where t B is the position of the interface on the support side,
t T indicates the position of the interface on the opposite side to the support side. That is, in the layer region (O) containing oxygen atoms, the layer is formed from the t B side toward the t T side. In the present invention, the layer region (O) containing oxygen atoms is a-Si (H,
X) and occupies a part of the first amorphous layer () exhibiting photoconductivity. In the present invention, the layer region (O) is the support 10 of the first amorphous layer ( ) as shown in the example of FIG.
a first amorphous layer ( ) 102 including the surface of one side;
It is preferable that it be provided in the lower layer region of. FIG. 2 shows a first typical example of the distribution state of oxygen atoms contained in the layer region (O) in the layer thickness direction. In the example shown in FIG. 2, from the interface position tB where the surface where the layer region (O) containing oxygen atoms is formed and the surface of the layer region (O) contact, the oxygen The layer region (O) where oxygen atoms are formed while the distribution concentration of atoms C is a constant value of C1 .
The distribution concentration C is contained in the interface position t T from position t 1 .
It is gradually and continuously decreased from C 2 up to . At the interface position tT , the distribution concentration of oxygen atoms C
is assumed to be C 3 . In the example shown in FIG. 3, the distribution concentration C of the contained oxygen atoms gradually and continuously decreases from C 4 to position t T from position t B to position t T.
A distribution state such as C 5 is formed. In the case of Fig. 4, the distribution concentration C of oxygen atoms is constant at C6 from position t B to position t 2 , and at position t 2
It is gradually and continuously decreased between and the position tT , and becomes substantially zero at the position tT . In the case of Figure 5, the oxygen atom is located at a position lower than position t B.
Until t T , the distribution concentration C is gradually decreased continuously from C 8 and becomes substantially zero at the position t T . In the example shown in FIG. 6, the distribution concentration C of oxygen atoms is a constant value of C9 between position tB and position t3 , and C10 at position tT . position t 3
and the position t T , the distribution concentration C is linearly decreased from the position t 3 to the position t T . In the example shown in FIG. 7, the distribution concentration C takes a constant value of C 11 from position t B to position t 4 , and at position t 4
The distribution state decreases linearly from C 12 to C 13 up to position t T . In the example shown in FIG. 8, from position t B to position t T
Up to , the distribution concentration C of oxygen atoms decreases linearly from C 14 to zero. In FIG. 9, from position t B to position t 5 , the distribution concentration C of oxygen atoms decreases linearly from C 15 to C 16 , and between position t 5 and t T. , C 16 are shown as constant values. In the example shown in FIG. 10, the distribution concentration C of oxygen atoms is C 17 at position t B , and from this C 17 it gradually decreases until reaching position t 6 , and then the distribution concentration C of oxygen atoms decreases slowly from this C 17 until reaching position t 6 . , it is rapidly decreased to C 18 at position t 6 . Between position t6 and position 7 , the distribution concentration C
is decreased rapidly at first, and then slowly and gradually decreased to C 19 at position t 7 , and between positions t 7 and t 8 , it is decreased very gradually and gradually to position t 8 . , reaching C 20 . position t 8 and position t T
In between, the distribution concentration C is reduced from C 20 to substantially zero according to a curve shaped as shown in the figure. As described above with reference to FIGS. 2 to 10, some typical examples of the distribution state of oxygen atoms contained in the layer region (O) in the layer thickness direction, in the present invention, on the support side , a layer region containing oxygen atoms in a distributed state, which has a portion where the distribution concentration C of oxygen atoms is high, and has a portion where the distribution concentration C is relatively lower on the interface tT side than on the support side. (O) is provided in the amorphous layer. In the present invention, the layer region (O) containing oxygen atoms constituting the amorphous layer has a localized region A containing oxygen atoms at a relatively high concentration on the support side as described above. It is desirable that the amorphous layer is provided as having the support, and in this case, the adhesion between the support and the amorphous layer can be further improved. If the localized region A is explained using the symbols shown in FIGS. 2 to 10, it is preferable that the localized region A be provided within 5 μm from the interface position t B. In the present invention, the localized region A may be the entire layer region L T up to 5 μm thick from the interface position t B , or may be a part of the layer region L T. Whether the localized region A is a part or all of the layer region L T is determined as appropriate depending on the characteristics required of the amorphous layer to be formed. Localized region A has a distribution state of oxygen atoms contained therein in the layer thickness direction, and the maximum value Cmax of the distribution concentration of oxygen atoms is usually 500 atomic ppm or more, preferably 800 atomic ppm or more, and optimally 1000 atomic ppm or more.
It is desirable that the layer be formed in such a way that it can have a distribution state of ppm or more. That is, in the present invention, the layer region (O) containing oxygen atoms has the maximum value of the distribution concentration C within 5 μm in layer thickness from the support side (layer region 5 μ thick from t B ).
It is desirable that the structure be formed so that Cmax exists. In the present invention, the content of group atoms contained in the atom-containing layer region () may be appropriately determined as desired so as to effectively achieve the object of the present invention, but usually is 0.01~5×
10 4 atomic ppm, preferably 0.5 to 1×10 4 atomic
ppm, preferably 1 to 5×10 3 atomic ppm. In the present invention, a discharge phenomenon such as a glow discharge method, a sputtering method, or an ion plating method is used to form the first amorphous layer () composed of a-Si(H,X). It is made by vacuum deposition method. For example, to form the first amorphous layer ( ) composed of a-Si (H, Together with the raw material gas for supply, the raw material gas for introducing hydrogen atoms H and/or for introducing halogen atoms A layer made of a-Si(H,X) may be formed on the surface of a predetermined support placed at a certain position. In addition, when forming by sputtering method, Si is formed in an atmosphere of an inert gas such as Ar or He or a mixed gas based on these gases.
When sputtering a target composed of the following, it is sufficient to introduce a gas for introducing hydrogen atoms H and/or halogen atoms X into the deposition chamber for sputtering. In the present invention, the halogen atom X contained in the first amorphous layer () as necessary is as follows:
Specific examples include fluorine, chlorine, bromine, and iodine, with fluorine and chlorine being particularly preferred. As the raw material gas for supplying Si used in the present invention, silicon hydride (silanes) in a gaseous state or that can be gasified such as SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , Si 4 H 10 is effective. Among them, SiH 4 and Si 2 H 6 are particularly preferred in terms of ease of layer preparation work and good Si supply efficiency. Effective raw material gases for introducing halogen atoms used in the present invention include many halogen compounds, such as halogen gases, halides, interhalogen compounds, halogen-substituted silane derivatives, etc. Preferred examples include halogen compounds that can be converted into Further, a silicon compound containing a halogen atom, which is in a gaseous state or can be gasified and whose constituent elements are a silicon atom and a halogen atom, can also be mentioned as an effective compound in the present invention. Specifically, halogen compounds that can be suitably used in the present invention include fluorine, chlorine, bromine,
Iodine halogen gas, BrF, ClF, ClF 3 ,
Examples include interhalogen compounds such as BrF 5 , BrF 3 , IF 2 , IF 7 , ICl, and IBr. Preferred examples of silicon compounds containing halogen atoms, so-called silane derivatives substituted with halogen atoms, include silicon halides such as SiF 4 , Si 2 F 6 , SiCl 4 , and SiBr 4 . I can do it. When forming the characteristic photoconductive member of the present invention by a glow discharge method using such a silicon compound containing a halogen atom, silicon hydride gas is used as a raw material gas capable of supplying Si. Even if you don't,
A first amorphous layer ( ) made of a-Si containing halogen atoms can be formed on a predetermined support. When forming the first amorphous layer ( ) containing halogen atoms according to the glow discharge method, basically silicon halide gas, which is a raw material gas for supplying Si, and Ar, H 2 , He, etc. gases, etc. are introduced into a deposition chamber for forming the first amorphous layer () at a predetermined mixing ratio and gas flow rate, and a glow discharge is generated to form a plasma atmosphere of these gases. In particular, it is possible to form a first amorphous layer () on a given support, but in order to introduce hydrogen atoms, a silicon compound containing hydrogen atoms may be added to these gases. A predetermined amount of gas may also be mixed to form a layer. Moreover, each gas may be used not only as a single species but also as a mixture of multiple species at a predetermined mixing ratio. To form the first amorphous layer () made of a-Si(H, Then, this is sputtered in a predetermined gas plasma atmosphere, and in the case of ion plating method, polycrystalline silicon or single crystal silicon is housed in a deposition boat as an evaporation source, and this silicon evaporation source is used by resistance heating method or This can be done by heating and evaporating the flying evaporates using an electron beam method (EB method) or the like and passing them through a predetermined gas plasma atmosphere. At this time, in order to introduce halogen atoms into the layer formed by either the sputtering method or the ion plating method, a gas of the above-mentioned halogen compound or a silicon compound containing the above-mentioned halogen atoms is introduced into the deposition chamber. It is sufficient to introduce the gas to form a plasma atmosphere of the gas. In addition, when introducing hydrogen atoms, a raw material gas for introducing hydrogen atoms, such as H 2 or the above-mentioned silane gases, is introduced into a deposition chamber for sputtering to form a plasma atmosphere of the gas. Just do it. In the present invention, the above-mentioned halogen compounds or halogen-containing silicon compounds are effectively used as raw material gases for introducing halogen atoms, but in addition, HF, HCl,
Hydrogen halides such as HBr, HI, SiH 2 F 2 ,
Halogen-substituted silicon hydrides such as SiH 2 I 2 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 2 , SiH 2 Br 2 , SiHBr 3 , etc., and halides that have a hydrogen atom as one of their constituents in a gaseous state or can be gasified are also used. Effective first amorphous layer ()
It can be mentioned as a starting material for the formation. These halides containing hydrogen atoms introduce hydrogen atoms, which are extremely effective in controlling electrical or photoelectric properties, at the same time as halogen atoms are introduced into the layer during the formation of the first amorphous layer. Therefore, in the present invention, it is used as a suitable raw material for introducing halogen atoms. In order to structurally introduce hydrogen atoms into the first amorphous layer (), in addition to the above, H 2 or SiH 4 ,
Silicon hydride gas such as Si 2 H 6 , Si 3 H 3 , Si 4 H 10 etc.
This can also be done by causing a discharge by coexisting in a deposition chamber with a silicon compound for supplying Si. For example, in the case of the reactive sputtering method, Si
Using a target, a gas for introducing halogen atoms and H 2 gas, including inert gases such as He and Ar as necessary, are introduced into the deposition chamber to form a plasma atmosphere, and the Si target is sputtered. As a result, a first amorphous layer () made of a-Si(H,X) is formed on the support. Furthermore, a gas such as B 2 H 6 can also be introduced for doping with impurities. In the present invention, the amount of hydrogen atoms H, the amount of halogen atoms X, or the sum of the amounts of hydrogen atoms and halogen atoms contained in the first amorphous layer () of the photoconductive member to be formed is in the normal case. It is desirable that the content be 1 to 40 atomic %, preferably 5 to 30 atomic %. In order to control the amount of hydrogen atoms H and/or halogen atoms X contained in the first amorphous layer (), for example, the support temperature or/and the amount of hydrogen atoms H or halogen atoms What is necessary is to control the amount of starting materials used in the deposition system introduced into the deposition system, the discharge force, etc. In order to provide the first amorphous layer ( ) with a layer region ( ) containing group atoms and a layer region (O) containing oxygen atoms, the first non-crystalline layer ( ) is formed by a glow discharge method, a reactive sputtering method, etc. When forming the crystalline layer (), using a starting material for introducing group atoms and a starting material for introducing oxygen atoms together with the above-mentioned starting material for forming the first amorphous layer (), This is accomplished by controlling the amount of the compound contained in the formed layer. When a glow discharge method is used to form the layer region containing oxygen atoms (O) and the layer region containing group atoms () constituting the first amorphous layer (), each layer region is formed. The starting material that becomes the raw material gas for
The starting materials for the introduction of oxygen atoms and/or the starting materials for the introduction of group atoms are added to those selected as desired among the starting materials for the formation. Such starting materials for introducing oxygen atoms or starting materials for introducing group atoms include gaseous substances or gasified substances whose constituent atoms are at least oxygen atoms or group atoms. Most can be used. For example, if a layer region (O) is to be formed, a raw material gas containing silicon atoms Si, a raw material gas containing oxygen atoms O, and hydrogen atoms H or/and halogen atoms X as necessary are used. Either a raw material gas containing constituent atoms is mixed at a desired mixing ratio, or a raw material gas containing silicon atoms Si and a raw material gas containing oxygen atoms O and hydrogen atoms H are used. , which is also mixed at a desired mixing ratio, or by mixing a raw material gas containing silicon atoms, Si, and oxygen atoms, O.
and a source gas having three hydrogen atoms H as constituent atoms can be used in combination. Alternatively, a raw material gas containing silicon atoms Si and hydrogen atoms H as constituent atoms may be mixed with a raw material gas containing oxygen atoms O as constituent atoms. Specifically, starting materials for introducing oxygen atoms include, for example, oxygen O 2 , ozone O 3 , nitrogen monoxide NO, nitrogen dioxide NO 2 , nitrogen monooxide N 2 O, nitrogen sesquioxide N 2 O 3 , Nitrogen tetroxide N 2 O 4 , nitrogen pentoxide N 2 O 5 , nitrogen trioxide NO 3 , silicon atom Si, oxygen atom O, and hydrogen atom H as constituent atoms, such as disiloxane H 3 SiOSiH 3 , trioxide Examples include lower siloxanes such as siloxane H 3 SiOSiH 2 OSiH 3 and the like. When the layer region () is formed using a glow discharge method, B 2 H 6 and B 4 are effectively used in the present invention as starting materials for introducing group group atoms. H 10 , B 5 H 9 , E 5 H 11 ,
Boron hydride such as B 6 H 10 , B 6 H 12 , B 6 H 14 , BF 3 ,
Examples include boron halides such as BCl 3 and BBr 3 .
In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , Ga(CH 3 ) 3 , InCl 3 ,
TlCl 3 etc. can also be mentioned. The content of group atoms introduced into the layer region ( ) containing group atoms is determined by the gas flow rate of the starting material for introducing group atoms introduced into the deposition chamber, the gas flow rate ratio, the discharge power, the support It can be arbitrarily controlled by controlling the temperature, the pressure inside the deposition chamber, etc. To form the layer region (O) containing oxygen atoms by the sputtering method, a monocrystalline or polycrystalline Si wafer or a SiO 2 wafer, or a Si and
This can be carried out by sputtering a wafer containing a mixture of SiO 2 in various gas atmospheres. For example, if a Si wafer is used as a target, oxygen atoms and optionally hydrogen atoms or/
The raw material gas for introducing halogen atoms is diluted with a diluent gas as necessary and introduced into a deposition chamber for sputtering, and a gas plasma of these gases is formed to sputter the Si wafer. All you have to do is ring it. Alternatively, Si and SiO 2 may be used as separate targets or by using a single mixed target of Si and SiO 2 in an atmosphere of diluent gas as a sputtering gas or at least This is accomplished by sputtering in a gas atmosphere containing hydrogen atoms H and/or halogen atoms X as constituent atoms. As the raw material gas for introducing oxygen atoms, the raw material gas for introducing oxygen atoms in the raw material gas shown in the glow discharge example mentioned above is
It can also be used as an effective gas in sputtering. In the present invention, the diluting gas used when forming the first amorphous layer () by a glow discharge method or the sputtering gas used when forming the first amorphous layer by a sputtering method includes: , so-called rare gases, such as He, Ne, Ar, etc., can be cited as preferred. In the photoconductive member 100 shown in FIG.
It is provided in order to achieve the objectives of the present invention mainly in terms of moisture resistance, continuous repeated use characteristics, pressure resistance, use environment characteristics, and durability. In the present invention, since each of the amorphous materials forming the first amorphous layer () and the second amorphous layer () have a common constituent element of silicon atoms, , chemical stability is sufficiently ensured at the laminated interface. The second amorphous layer () is an amorphous material (a-Si X C 1-X ,
However, it is formed so that 0<X<1). a-Second amorphous layer composed of Si X C 1-X ()
107 can be formed by sputtering method, ion implantation method, ion plating method,
This is done by an electron beam method or the like. These manufacturing methods are selected and adopted as appropriate depending on factors such as manufacturing conditions, amount of equipment capital investment, manufacturing scale, and desired characteristics of the photoconductive member to be manufactured. Sputtering has advantages such as it is relatively easy to control the manufacturing conditions for manufacturing photoconductive members, and it is easy to introduce carbon atoms together with silicon atoms into the amorphous layer (2). method, electron beam method, and ion plating method are preferably employed. To form the second amorphous layer () by the sputtering method, target a single crystal or polycrystalline Si wafer and a C wafer, or a wafer containing a mixture of Si and C. This can be done by sputtering in various gas atmospheres. For example, when using Si wafers and C wafers as targets, He, Ne, Ar
A sputtering gas such as the above may be introduced into a sputtering deposition chamber to form a gas plasma, and the Si wafer and C wafer may be sputtered. Alternatively, by using a single target containing a mixture of Si and C, a gas for sputtering is introduced into the equipment system, and sputtering is performed in the gas atmosphere. will be accomplished. When using the electron beam method, single-crystal or polycrystalline high-purity silicon and high-purity graphite are placed in two evaporation boats, and each is independently co-deposited by an electron beam or simultaneously deposited. Silicon and graphite placed in a boat at a desired mixing ratio may be deposited using a single electron beam. In the case of the former, the content ratio of silicon atoms and carbon atoms contained in the second amorphous layer ( ) is controlled by changing the accelerating voltage of the electron beam with respect to silicon and graphite; In this case, it is controlled by determining the amount of silicon and graphite mixed in advance. When using the ion plating method, various gases are introduced into the evaporation tank, and a high-frequency electric field is applied to a coil placed around the tank to generate a glow. Si and C are then deposited using the electron beam method. All you have to do is evaporate it. The second amorphous layer ( ) in the present invention is carefully formed so as to provide the desired properties. In other words, materials whose constituent atoms are Si and C can vary in structure from crystalline to amorphous depending on the conditions of their creation, and in terms of electrical properties, they can range from conductive to semiconductive to insulating. In the present invention, a-Si X C 1-X having desired properties depending on the purpose is As it is formed,
The selection of the production conditions is made strictly according to desire. For example, in order to provide the second amorphous layer () with the main purpose of improving voltage resistance, a - Si Created as. In addition, if a second amorphous layer () is provided for the main purpose of improving the characteristics of continuous repeated use and the characteristics of the usage environment, the above-mentioned degree of electrical insulation will be relaxed to some extent, and it will be more effective against the irradiated light. a-Si x C 1-X is produced as an amorphous material having a certain degree of sensitivity. When forming the second amorphous layer ( ) made of a-Si X C 1-X on the surface of the first amorphous layer ( ), the temperature of the support during layer formation is It is an important factor that influences the structure and properties, and in the present invention , the temperature of the support at the time of layer formation is It is desirable that the In order to effectively achieve the purpose of the present invention, the temperature of the support when forming the second amorphous layer () should be adjusted according to the method of forming the second amorphous layer (). The second amorphous layer () is formed by appropriately selecting an optimal range, preferably 20 to 300°C,
The optimal temperature is preferably 20 to 250°C. In order to form the second amorphous layer (), sputtering is used because fine control of the composition ratio of atoms constituting the layer and control of the layer thickness are relatively easy compared to other methods. It is advantageous to adopt the zuttering method or the electron beam method, but when forming the second amorphous layer () using these layer forming methods, the temperature during layer formation as well as the support temperature described above must be adjusted. A discharge power of a
It can be cited as one of the important factors that influence the properties of -Si The discharge power conditions for effectively producing a - Si
250W, ideally 80W to 150W. In the present invention, the preferable numerical ranges of the support temperature and discharge power for creating the second amorphous layer ( ) include the values in the above-mentioned ranges,
These layer formation factors are not determined independently and separately, but rather the a-Si X C 1-X
Preferably, the optimum value of each production factor is determined based on their mutual organic relationship so that a second amorphous layer () consisting of: The amount of carbon atoms contained in the second amorphous layer ( ) in the photoconductive member of the present invention achieves the object of the present invention, as do the conditions for producing the second amorphous layer ( ). This is an important factor in forming a layer that provides desired properties. The amount of carbon atoms contained in the second amorphous layer () in the present invention is usually 1×10 -3 to 1×10 −3 based on the sum of silicon atoms and carbon atoms.
It is desirable that the content be 90 atomic %, preferably 1 to 80 atomic %, most preferably 10 to 75 atomic %. In other words, if we use the above representation of a-Si X C 1-X ,
x is usually 0.1 to 0.99999, preferably 0.2 to 0.99, optimally 0.25 to 0.9. The numerical range of the layer thickness of the second amorphous layer ( ) in the present invention is appropriately determined according to the desired purpose so as to effectively achieve the purpose of the present invention. Also, the layer thickness of the second amorphous layer () is determined depending on the amount of carbon atoms contained in the layer () and the layer thickness of the first amorphous layer (). It needs to be appropriately determined as desired based on organic relationships depending on the characteristics required for each layer region. In addition, it is desirable to take into consideration economic efficiency, which takes into account productivity and mass production. The layer thickness of the second amorphous layer ( ) in the present invention is usually 0.003 to 30μ, preferably 0.004 to 20μ,
The optimum value is 0.005 to 10μ. The support used in the present invention may be electrically conductive or electrically insulating. Examples of the conductive support include NiCr, stainless steel, Al,
Examples include metals such as Cr, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt, and Pd, and alloys thereof. As the electrically insulating support, films or sheets of synthetic resins such as polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide, glass, ceramic, paper, etc. are usually used. . Preferably, at least one surface of these electrically insulating supports is conductively treated, and another layer is preferably provided on the conductively treated surface side. For example, if it is glass, NiCr,
Al, Cr, Mo, Au, Ir, Nb, Ta, V, Ti, Pt,
Conductivity can be imparted by providing a thin film made of Pd, In 2 O 3 , SnO 2 , ITO (In 2 O 3 +SnO 2 ), etc., or if it is a synthetic resin film such as polyester film, NiCr, Al ,Ag,Pb,Zn,Ni,
A thin film of metal such as Au, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, Ti, Pt, etc. is provided on the surface by vacuum evaporation, electron beam evaporation, sputtering, etc., or the surface is laminated with the metal, Conductivity is imparted to the surface. The shape of the support may be cylindrical, belt-like, plate-like, etc., and the shape is determined as desired. For example, the photoconductive member 100 in FIG. If used as a member for continuous high-speed copying, it is desirable to have an endless belt shape or a cylindrical shape. The thickness of the support is determined appropriately so that a desired photoconductive member is formed, but if flexibility is required as a photoconductive member, the support can sufficiently function as a support. It is made as thin as possible within this range. However, in such cases, the thickness is usually 10μ or more in view of manufacturing and handling of the support, mechanical strength, etc. Next, an outline of an example of the method for manufacturing a photoconductive member of the present invention will be explained. FIG. 11 shows an example of a photoconductive member manufacturing apparatus. Gas cylinders 1102 to 1106 in the diagram include
The raw material gas for forming each layer region of the present invention is sealed, and as an example, 11
02 is a SiH 4 (purity 99.999%, hereinafter abbreviated as SiH 4 /He) cylinder diluted with He, and 1103 is a B 2 H 6 gas diluted with He (purity 99.999%, below).
Abbreviated as B 2 H 6 /He. ) cylinder, 1104 is an Ar gas (purity 99.99%) cylinder, 1105 is a NO gas (purity 99.999%) cylinder, and 1106 is a SiF 4 gas diluted with He (purity 99.999%, hereinafter abbreviated as SiF 4 /He) cylinder. It is. In order to flow these gases into the reaction chamber 1101, valves 112 of gas cylinders 1102 to 1106 are used.
2 to 1126, confirm that the leak valves 1135 are closed, and also check that the inflow valves 1112 to 1126 are closed.
1116, check that the outflow valves 1117 to 1121 and the auxiliary valve 1132 are open, and first open the main valve 1134 to drain the reaction chamber 110.
1. Evacuate the inside of the gas pipe. Next, the vacuum gauge 1136
When the reading reaches approximately 5×10 -6 torr, the auxiliary valves 1132 and 1133 and the outflow valves 1117 to 1 are closed.
Close 121. Next, an example will be given in which a photoconductive member having the layer structure shown in FIG. 1 is formed on the base 1137. SiH 4 /He gas from gas cylinder 1102, gas cylinder 1
B 2 H 6 /He gas from 103, gas cylinder 110
5 to NO gas through valves 1122 and 112, respectively.
3,1125 open and outlet pressure gauge 1127,1
Adjust the pressure of 128 and 1130 to 1Kg/cm 2 respectively,
Gradually open the inflow valves 1112, 1113, and 1115, respectively, and the mass flow controllers 1107,
1108 and 1110, respectively. Subsequently, the outflow valves 1117, 1118, 1120,
The auxiliary valve 1132 is gradually opened to allow each gas to flow into the reaction chamber 1101. At this time
The outflow valves 1117, 1118, and 1120 are adjusted so that the ratio of the SiH 4 /He gas flow rate to the B 2 H 6 /He gas flow rate and NO gas flow rate becomes the desired value, and the pressure inside the reaction chamber is adjusted to the desired value. Vacuum gauge 11 to get the value
Adjust the opening of the main valve 1134 while checking the reading of 36. After confirming that the temperature of the base cylinder 1137 is set to a temperature in the range of 50 to 400°C by the heater 1138, the power source 1140 is set to the desired power to generate glow discharge in the reaction chamber 1101. At the same time, the flow rate of NO gas is gradually changed manually or by a method such as an externally driven motor by operating the valve 1120 according to a pre-designed rate of change curve to reduce the amount of oxygen contained in the layer formed. Controls the distribution concentration of atoms in the layer thickness direction. As described above, when the layer region (B, O) containing boron atoms and oxygen atoms is formed to the desired layer thickness, the outflow valves 1118 and 1120 are closed, and the B 2 H into the reaction chamber 1101 is By continuing layer formation under the same conditions except for blocking the inflow of 6 /He gas and NO gas, a desired layer region containing no oxygen atoms and boron atoms is formed on the layer region (B, O). The layer thickness is as follows. In this way, the first amorphous layer ( ) having desired characteristics can be formed on the substrate 1137. The layer region () containing boron atoms is configured to cut off the flow of B 2 H 6 /He gas into the reaction chamber 1101 at an appropriate point in the process of forming the first amorphous layer (). Accordingly, the layer can be formed to a desired thickness, and the layer region (O) can either occupy the entire layer region or a part of the layer region (O). For example, in the above example, the layer regions (B,
By continuing to form the layer under the same conditions, except for cutting off the inflow of NO gas into the reaction chamber 1101 by completely closing the outflow valve 1120, when O) has been formed to the desired layer thickness, layer area (B,
A layer region containing boron atoms but not oxygen atoms can be formed as part of the first amorphous layer (O). Further, when forming a layer region that does not contain boron atoms but contains oxygen atoms, the layer may be formed using, for example, NO gas and SiH 4 /He gas. When containing halogen atoms in the first amorphous layer ( ), for example, SiF 4 /He is added to the above gas.
is further added and sent into the reaction chamber 1101. To form the second amorphous layer ( ) on the first amorphous layer ( ), for example, the following procedure is performed.
First, open shutter 1142. All gas supply valves are once closed, and the reaction chamber 1101 is evacuated by fully opening the main valve 1134. A target in which a high-purity silicon wafer 1142-1 and a high-purity graphite wafer 1142-2 are placed in a desired area ratio is provided in advance on the electrode 1141 to which high-voltage power is applied. Ar gas is supplied from the gas cylinder 1104 to the reaction chamber 1101.
The internal pressure of the reaction chamber 1101 is 0.05~
Adjust the main valve 1134 so that the pressure is 1 torr. By turning on the high voltage power supply 1140 and sputtering the target, a second amorphous layer () can be formed on the first amorphous layer (). The amount of carbon atoms contained in the second amorphous layer (2) is determined by the sputter area ratio of the silicon wafer 1142-1 and the graphite wafer 1142-2, and the amount of silicon powder and graphite powder used to create the target. can be controlled as desired by adjusting the mixing ratio as desired. Needless to say, all outflow valves for gases other than those required for forming each layer are closed, and
When forming each layer, the gas used to form the previous layer is released into the reaction chamber 1101 and the outflow valves 1117 to 1.
121 to the inside of the reaction chamber 1101, the outflow valves 1117 to
1121, open the auxiliary valve 1132, and fully open the main valve 1134 to temporarily evacuate the system to a high vacuum, as necessary. Example 1 Using the manufacturing equipment shown in Fig. 11, the first and second
An imaging member having an oxygen concentration distribution as shown in FIG. 12 in the region layer was prepared under the conditions shown in Table 1. The image forming member thus obtained was placed in a charging exposure experimental device, corona charged at 5.0 kV for 0.2 seconds, and immediately irradiated with a light image. The optical image was generated using a tungsten lamp light source, and a light intensity of 1.5 ux·sec was irradiated through a transmission type test chart. Immediately thereafter, a good toner image was obtained on the surface of the member by cascading a charged developer (including toner and carrier) over the surface of the member. When the toner image on the member was transferred onto transfer paper using 5.0kV corona charging, a clear, high-density image with excellent resolution and good gradation reproducibility was obtained.

【表】 実施例 2 第11図に示した製造装置を用い、第1,第2
層内で第13図に示すような酸素分布濃度を有す
る像形成部材を第2表の条件下で作成した。その
他の条件は実施例1と同様にして行つた。 こうして得られた像形成部材に於いて、実施例
1と同様の条件及び手順で転写紙上に画像を形成
したところ極めて鮮明な画質が得られた。
[Table] Example 2 Using the manufacturing equipment shown in Fig. 11, the first and second
An imaging member having an oxygen distribution concentration in the layer as shown in FIG. 13 was prepared under the conditions shown in Table 2. Other conditions were the same as in Example 1. Using the thus obtained image forming member, an image was formed on a transfer paper under the same conditions and procedures as in Example 1, and an extremely clear image quality was obtained.

【表】 実施例 3 第11図に示した製造装置を用い、第1層内で
第5図に示すような酸素分布濃度を有する像形成
部材を第3表の条件下で作成した。 その他の条件は実施例1と同様にして行つた。
こうして得られた像形成部材に就いて、実施例1
と同様の条件及び手順で転写紙上に画像を形成し
たところ極めて鮮明な画質が得られた。
[Table] Example 3 Using the manufacturing apparatus shown in FIG. 11, an image forming member having an oxygen distribution concentration as shown in FIG. 5 in the first layer was produced under the conditions shown in Table 3. Other conditions were the same as in Example 1.
Regarding the image forming member thus obtained, Example 1
When an image was formed on transfer paper under the same conditions and procedures as described above, an extremely clear image quality was obtained.

【表】 実施例 4 非晶質層()の形成の際に、シリコンウエハ
とグラフアイトの面積比を変えて、非晶質層
()中に於けるシリコン原子と炭素原子の含有
量比を変化させる以外は、実施例3と全く同様な
方法によつて像形成部材を作成した。 こうして得られた像形成部材につき実施例1に
述べた如き作像、現像、クリーニングの工程を約
5万回繰り返した後画像評価を行つたところ第4
表の如き結果を得た。
[Table] Example 4 When forming the amorphous layer (), the area ratio of the silicon wafer and graphite was changed to increase the content ratio of silicon atoms and carbon atoms in the amorphous layer (). An image forming member was prepared in the same manner as in Example 3 except for the following changes. After repeating the image forming, developing, and cleaning steps as described in Example 1 approximately 50,000 times for the image forming member thus obtained, image evaluation was performed.
The results shown in the table were obtained.

【表】 ◎〓非常に良好 ○〓良好 △〓実用に充分耐える
×〓画像欠陥を生じやすい
実施例 5 非晶質層()の層厚を変える以外は、実施例
1と全く同様な方法によつて像形成部材を作成し
た。実施例1に述べた如き、作像、現像、クリー
ニングの工程を繰り返し下記の結果を得た。
[Table] ◎〓Very good ○〓Good △〓Sufficient for practical use
x Example 5 where image defects are likely to occur An image forming member was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the amorphous layer ( ) was changed. The steps of image formation, development, and cleaning as described in Example 1 were repeated to obtain the following results.

【表】 実施例 6 第1及び第2層の形成方法を下表の如く変える
以外は、実施例1と同様な方法で層形成を行い、
実施例1と同様な画質評価を行つたところ良好な
結果が得られた。
[Table] Example 6 Layers were formed in the same manner as in Example 1, except that the method of forming the first and second layers was changed as shown in the table below.
When image quality was evaluated in the same manner as in Example 1, good results were obtained.

【表】【table】 【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の光導電部材の層構成を説明
する為の模式的層構成図、第2図乃至第10図は
夫々非晶質層を構成する酸素原子を含有する層領
域(O)中の酸素原子の分布状態を説明する為の
説明図、第11図は、本発明で使用された装置の
模式的説明図で第12図乃至第14図は夫々本発
明の実施例に於ける酸素原子の分布状態を示す説
明図である。 100…光導電部材、101…支持体、102
…第一の非晶質層()、103…第1の層領域
(O)、104…第2の層領域()、105…上
部層領域、106…第二の非晶質層()、10
7…自由表面。
FIG. 1 is a schematic layer configuration diagram for explaining the layer configuration of the photoconductive member of the present invention, and FIGS. 2 to 10 are layer regions containing oxygen atoms (O ), FIG. 11 is a schematic explanatory diagram of the apparatus used in the present invention, and FIGS. 12 to 14 are diagrams for explaining the distribution state of oxygen atoms in the present invention. FIG. 100...Photoconductive member, 101...Support, 102
...first amorphous layer (), 103...first layer region (O), 104...second layer region (), 105...upper layer region, 106...second amorphous layer (), 10
7...Free surface.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 電子写真用光導電部材用の支持体と、シリコ
ン原子を母体とする非晶質材料で構成された、光
導電性を有する層厚1〜100μの第一の非晶質層
と、シリコン原子と1×10-3〜90atomic%の炭
素原子とからなる非晶質材料で構成された層厚
0.003〜30μの第二の非晶質層とからなり、前記第
一の非晶質層が、構成原子として0.001〜
50atomic%の酸素原子を含有して前記支持体と
接し、第一の非晶質層の一部を占めている第1の
層領域と構成原子として0.01〜5×104atomic
ppmの周期律表第族に属する原子を含有する層
厚50μ以下の第2の層領域を有し、前記酸素原子
の分布状態を前記支持体側において酸素原子の分
布状態が500atomic ppm以上の高い部分を有し
前記第二の非晶質層側において前記支持体側に較
べて低くされた部分を有する層厚方向に不均一で
連続的な分布状態とし、且つ、前記第2の層領域
の層厚TBと前記第一の非晶質層の層厚より前記
第2の層領域の層厚TBを除いた分の層厚Tとが
TB/T≦1なる関係にあることを特徴とする電
子写真用光導電部材。
1. A support for a photoconductive member for electrophotography, a first amorphous layer having photoconductivity and having a layer thickness of 1 to 100 μm and made of an amorphous material having silicon atoms as a matrix, and silicon atoms. and 1×10 -3 ~90 atomic% carbon atoms.
and a second amorphous layer with a thickness of 0.003 to 30μ, and the first amorphous layer has a thickness of 0.001 to 30μ as constituent atoms.
A first layer region containing 50 atomic% of oxygen atoms and in contact with the support and occupying a part of the first amorphous layer and 0.01 to 5×10 4 atoms as constituent atoms.
a second layer region having a layer thickness of 50 μm or less containing atoms belonging to Group 1 of the Periodic Table of ppm, and a portion where the oxygen atom distribution state is higher than 500 atomic ppm on the support side; and a non-uniform and continuous distribution state in the layer thickness direction with a portion lowered on the second amorphous layer side than on the support side, and the layer thickness of the second layer region T B and a layer thickness T obtained by subtracting the layer thickness T B of the second layer region from the layer thickness of the first amorphous layer.
A photoconductive member for electrophotography, characterized in that T B /T≦1.
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DE19833309219 DE3309219A1 (en) 1982-03-16 1983-03-15 PHOTO-CONDUCTIVE ELEMENT
US07/039,448 US4795688A (en) 1982-03-16 1987-04-17 Layered photoconductive member comprising amorphous silicon

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