JPH071395B2 - 電子写真感光体 - Google Patents

電子写真感光体

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JPH071395B2
JPH071395B2 JP59200653A JP20065384A JPH071395B2 JP H071395 B2 JPH071395 B2 JP H071395B2 JP 59200653 A JP59200653 A JP 59200653A JP 20065384 A JP20065384 A JP 20065384A JP H071395 B2 JPH071395 B2 JP H071395B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、光(紫外から可視,赤外,X線,r線等の電磁波
をいう)に感受性のある電子写真感光体に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、電子写真、撮像素子等の画像形成技術の分野にお
いて、非晶質シリコン(以下a−Siと書く)が光導電性
材料として注目されている。これはa−Siが他の光導電
性材料,たとえばSe,CdS,Se-Te合金,Se-As合金等の無機
光導電性材料や、PVCz,TNF等の有機光導電性材料と比較
して、可視領域においてすぐれた分光感度を有し、表面
硬度が高く、取扱いが容易であること、高い使用温度に
耐え無公害であること、また成膜方法として高周波グロ
ー放電分解法を用いれば、基板の形状材質等に制限され
ずに、大面積でかつ均一な成膜が可能であること等の利
点を有するためである。
以上の様な優れた特性を生かしてa−Siはその応用分野
の一つである電子写真感光体への適用が各方面で試みら
れており、実用化へ向けて急速に進展している。
一般にa−Siを電子写真用の感光体に適用しようとする
場合、a−Siの暗所での比抵抗(以下、暗抵抗という)
は通常108〜1010Ωcm程度であり、このままではa−Si
電子写真感光体表面に帯電させた電荷を保持することが
できない。そこでキヤリアを発生する光導電層に不純物
元素、例えば周期律表第IIIa族元素であるB,Al,Ga,In等
を少量ドーピングして暗抵抗を上げ表面の電荷保持能を
高くすることが考えられるが、このようにしてもやはり
光導電層のみでは帯電時に電荷を保持できず、暗減衰を
おさえることはできない。
そこで上記の問題を解決するための方法として、上記の
光導電層を高抵抗の絶縁層で挾むことが考えられる。こ
れは表面に電荷を帯電させる際に、表面に設けられた高
抵抗の絶縁層で電荷を保持し、同時に光導電層と導電性
基板との間の高抵抗の絶縁層によつて、導電性基板から
の電荷の注入を阻止しようとするものである。しかし、
この方法の場合、電荷保持能は向上するが高抵抗の絶縁
層に電場が集中するため絶縁破壊が生じたり、高抵抗の
絶縁層と光導電層との界面にキヤリアが蓄積されて残留
電位が大きくなるという問題が生じる。
〔発明の目的〕
本発明は、以上の様な事情にもとづいてなされたもの
で、帯電能、電荷保持能に優れ、かつ高感度な電子写真
感光体を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために、本発明の電子写真感光体は
導電性基板と、この導電性基板上に設けられ、シリコン
原子を含み、周期律表第IIIa族もしくは第Va族元素をド
ープすることにより形成したP型もしくはN型の0.1〜
3μmの厚みを有する微結晶層と、前記微結晶層上に接
触して設けられることにより前記微結晶層との界面に空
乏層を形成し、前記微結晶層にドープされる元素よりも
少量の周期律表第IIIa族元素を含有するとともに、5〜
50μmの厚みを有し、水素原子を10原子%以下の濃度で
含有する光学的バンドギャップが1.65〜1.70eVのシリコ
ン原子を含む非晶質層とを有する。この構成により、帯
電能、電荷保持能に優れ、かつ高感度な電子写真感光体
を提供するものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を図示の一実施例を参照しながら説明す
る。
第1図は、本発明の電子写真感光体の基本的な構成例を
説明するために模式的に電子写真感光体を示した模式的
構成図である。電子写真感光体1の層構成は第1図に示
すように導電性基板2の上に微結晶層3と光導電層とし
ての非晶質層4と表面層5とをこの順に積層してなる。
導電性基板2は、例えば、アルミニウム、ステンレスな
どの金属又はガラス、高分子フイルムの表面に導電性も
しくは半導電性物質をコーデイングしたものが、利用で
き、平板状あるいはドラム状に形成して用いられる。
微結晶層3はP形の微結晶シリコンから成り、微結晶で
あるため比抵抗を容易に下げることができる。また光照
射時に導電性基板側へ走行するキヤリアの拡散長が伸
び、正孔が導電性基板側に到達しやすくなり、結果とし
て電荷の帯電能、保持率が向上し、かつ残留電位が低下
し、良好な電子写真特性が得られることになる。P形に
するためには周期律表第IIIa族元素であるB,Al,Ga,In,T
lなどを含むガスによりドーピングを行えばよい。逆に
N形にするためには周期律表第Va族であるN,P,Asなどを
含むガスによりドーピングを行う。膜厚は0.1〜3μm,
好ましくは0.5〜2μmが適当である。
非晶質層4はa−Siからなり微結晶層3と整流性接触を
構成し、果面に空乏層領域が形成されている。この空乏
層領域は、不純物ドーピング量の少ない非晶質層4の側
に多く拡がり、このため非晶質層内部の深い部分に到達
する比較的長波長の光がこの空乏層領域で吸収され、キ
ヤリアを発生させることになり、その結果として、長波
長の光に対しても感度を有するようになり、電子写真感
光体として高感度のものが得られることになる。また非
晶質層4は水素を10原子%以下含有するが、このような
a−Siは通常のSiH4ガスのみによる成膜で達成され、電
気的特性は、暗抵抗が1011Ωcm明抵抗が1×106フオ
トン/cm2・sec,633nmの波長の光に対して106Ωcmと
高抵抗でかつS/Nが104以上の良好なものが得られる。そ
して第2図に示す水素含有量と光学的バンドギヤツプの
関係からわかるように、水素含有量が多くなると光学的
バンドギヤツプが大きくなり、長波長の光、例えば790n
mのレーザー光に対する感度が悪くなる。これに対して
不純物元素、例えばGeをドーピングする方法があるが、
GeH4ガスは高価であり、さらにGeH4ガスとSiH4ガスの分
解温度が異なるためGeH4ガスが十分分解されないまま膜
内にとりこまれ電子写真特性の劣化が生じてしまう問題
点がある。しかし水素含有量が10原子%以下のものは、
光学的バンドギヤツプが1.65〜1.70eVであり通常(1.75
eV)のものに比較してやや狭くなつており長波長の光に
対して高感度となる。さらに暗抵抗を上げ帯電能を高め
るために周期律表第IIIa族元素を少量ドーピングするこ
とで電子写真感光体として十分実用に供することが可能
となる。膜厚は5〜50μm、好ましくは10〜40μmが適
当である。
表面層5は、表面の安定化のために設けた比抵抗の高い
層であり炭化シリコンからなる。膜厚は100Å〜10μ
m、好ましくは500Å〜5μmが適当である。
以上構成の電子写真感光体は第3図に示す電子写真感光
体成膜装置により成膜することができる。
第3図に示すように、電子写真感光体成膜装置は、基台
6上に反応容器としての真空チエンバ7を気密可能に装
着し、基台6に接続するパイプ8を介して排気装置、例
えばメカニカルブースタポンプ9及びロータリーポンプ
10により真空チエンバ7内を減圧、例えば10-3〜10-4To
rrにするように構成される。真空チエンバ7内の基台6
には、ドラム保持装置11がギヤ12を介して駆動装置13に
より回転可能に立設されている。ドラム保持装置11は円
筒形のドラム状導電性基板14を装着することができると
共にヒータ15を有してドラム状導電性基板14を所定温
度、例えば15〜300℃に加熱することができるように構
成される。ドラム保持装置11の周囲には、ガス導入部16
がこのドラム保持装置11のまわりを取り囲むように配置
される。ガス導入部16のドラム保持装置11に保持された
ドラム状導電性基板14の外周面に対向する内周面は、複
数個のガス噴出孔17を有すると共に電圧の印加により放
電を可能とする電極18を兼ねている。ガス導入部16は、
パイプを介して真空チエンバ7内に導くガスの流量が調
節されるように構成されている。
次に、第3図に示す電子写真感光体成膜装置を用いて、
本発明に係る電子写真感光体を成膜する方法を示す。
まず、基台6より真空チエンバ7を開放して、ドラム保
持装置11の細径部にドラム状導電性基板14を装着した
後、基台6に真空チエンバ7を気密に装着する。次いで
ヒータ15によりドラム状導電性基板14を150〜300℃に加
熱し、またロータリーポンプ10により真空チエンバ7内
を約10-3〜10-4Torrに減圧する。真空チエンバ7内の排
気系を、ロータリーポンプ10からメカニカルブースタポ
ンプ9に切り換えると同時にバルブ19を開いて、原料ガ
スを真空チエンバ7内に導く。ここで原料ガスはシリコ
ン原子を含むガス、例えばSiH4Si2H6,SiF4等のシリコン
を含むガスを用いる。この原料ガスは、ガス導入部16内
を通りガス噴出孔17よりドラム状導電性基板14に向つて
噴出する。噴出する混合ガスはメカニカルブースタポン
プ9により真空チエンバ7外に排出される。そこで真空
チエンバ7内の混合ガス圧が0.1〜1Torr程度になるよう
にバルブ19及びメカニカルブースタポンプ9を調節する
と共に駆動装置13によりドラム保持装置11を回転させ
る。電極18に周波数13.56MHZの高周波電力を印加すると
共に、ドラム状導電性基板14を接地することにより原料
ガス中で放電を行うと共に、原料ガスを供給することに
よりドラム状導電性基板14上に第1図に示すような微結
晶層3、非晶質層4、及び表面層5が成層できる。
またドーピングの方法は、真空チエンバ7内にSi原子を
含むガスを導入する際、同時にドーピングしたい原子を
含むガスを導入するだけで以下は同じである。なお、a
−Siは周期律表第IIIa族、第Va族元素のドーピングによ
り、価電子制御が可能であり、この時、多量のドーピン
グにより比抵抗は小さく、第IIIa族元素の極少量のドー
ピングにより比抵抗は、やや大きくなる。
次に第1図に示す電子写真感光体の各層の成膜条件を述
べる。まず、十分に洗浄したのち乾燥させたAl製のドラ
ムを反応容器内に設置し、メカニカルブースタポンプに
より反応容器内が1×10-6Torrの真空度になるように排
気する。これと同時にAl製ドラム加熱用ヒーターの電源
をONにして設定温度を300℃にし加熱を行う。第1層の
微結晶層3はSiH4ガスを流量300SCCMでB2H6ガスをSiH4
ガスに対する流量比(B2H6/SiH4)5×10-4で、CH4ガス
をSiH4ガスに対する流量比(CH4/SiH4)20%で、Arガス
を流量200SCCMで、それぞれ導入し、反応圧力0.8Torr、
印加電力200Wで10分間成膜を行うと、膜厚1.5μmで成
膜される。次に印加電力を0にし、全てのガスの導入を
止め、15分間そのままの状態に保ちその後、SiH4ガスを
流量600SCCMでB2H6ガスをSiH4ガスに対する流量比(B2H
6/SiH4)1×10-7で、Arガスを流量500SCCMで、それぞ
れ導入し、反応圧力1.4Torr、印加電力400Wで1.5時間成
膜を行うと膜厚22μmの第2層の非晶質層4が成膜でき
る。次に印加電力を0にし、全てのガスの導入を止め、
15分間そのままの状態に保ち、その後SiH4ガスを流量10
0SCCMで、CH4ガスを流量450SCCMで、それぞれ導入し、
反応圧力0.6Torr、印加電力200Wで20分間成膜を行う
と、膜厚2μmの第3層の表面層5が成膜できる。最後
に加熱用ヒータを切り全てのガスの導入を止め、20分間
そのままの状態に保ち、さらにその後窒素ガスを反応容
器内に導入し、成膜したAl製ドラムの冷却を行い100℃
以下に温度が下がつたら窒素ガスの導入を止め、反応容
器からAl製ドラムを取り出す。以上の様にして第1図に
示すような電子写真感光体1の成膜が行われる。なお、
ここで得られたサープル(サンプル−1とする)につい
て非晶質層の水素含有量を分析したところ38.5%であつ
た。
また、各層の膜厚以外の条件は上記の成膜条件と同様に
して成膜を行い、各層の膜厚の値を変えたものを第1表
に示す。ここでサンプル−7は微結晶層の代わりに、サ
ンプル−1と同一の成膜条件で得られる表面層の組成の
膜を形成したものである。
このようにして得られた電子写真感光体の電子写真特性
を比較して示したのが第2表である。
第2表から明らかなように、本発明による電子写真感光
体(サンプル−1〜サンプル−6)はサンプル−7と比
較して、帯電能(表面電位)、電荷保持能とも高く、か
つ残留電位は低く、さらに半減露光量が小さい、即ち高
感度であり良好な画像を得ることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、帯電能、電荷保
持能が向上し、かつ高感度で良好な電子写真特性を得る
ことができる電子写真感光体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の電子写真感光体を示す模式的構成
図、第2図は水素含有量と光学的ハンドギヤツプの関係
を示す図、第3図は本発明の電子写真感光体を成膜する
ための成膜装置の概略構成図である。 1……電子写真感光体、2……導電性基板、3……微結
晶層、4……非晶質層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−121050(JP,A) 特開 昭57−27263(JP,A) 特開 昭59−129859(JP,A) 特開 昭58−127934(JP,A) 特開 昭54−121743(JP,A) 実開 昭56−153946(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性基板と、 この導電性基板上に設けられ、シリコン原子を含み、周
    期律表第IIIa族もしくは第Va族元素をドープすることに
    より形成したP型もしくはN型の0.1〜3μmの厚みを
    有する微結晶層と 前記微結晶層上に接触して設けられることにより前記微
    結晶層との界面に空乏層を形成し、前記微結晶層にドー
    プされる元素よりも少量の周期律表第IIIa族元素を含有
    するとともに、5〜50μmの厚みを有し、水素原子を10
    原子%以下の濃度で含有する光学的バンドギャップが1.
    65〜1.70eVのシリコン原子を含む非晶質層と、 を有することを特徴とする電子写真感光体。
JP59200653A 1984-09-27 1984-09-27 電子写真感光体 Expired - Lifetime JPH071395B2 (ja)

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