JPS61126558A - 光導電部材 - Google Patents

光導電部材

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JPS61126558A
JPS61126558A JP59248087A JP24808784A JPS61126558A JP S61126558 A JPS61126558 A JP S61126558A JP 59248087 A JP59248087 A JP 59248087A JP 24808784 A JP24808784 A JP 24808784A JP S61126558 A JPS61126558 A JP S61126558A
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JP
Japan
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layer
photoconductive
amorphous silicon
charge injection
photoconductive layer
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JP59248087A
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Mutsuki Yamazaki
六月 山崎
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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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
    • G03G5/08214Silicon-based
    • G03G5/08235Silicon-based comprising three or four silicon-based layers

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、γ線等にわた
る領域の電磁波をいう)に感受性のある光導電部材に関
する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
固体撮像素子、電子写真感光体等における光導電層を構
成する光導電性材料は、その使用上の目的から暗所での
比抵抗が高く(通常1013Ω1以上)、かつ光照射に
より比抵抗が小さくなる性質をもつものでなくてはなら
ない。
ここでは電子写真を例にとって、その原理及び感光体と
して必要な条件を簡単に説明する。電子写真は感光体表
面にコロナ放電により電荷をふらせ帯電させる。次に感
光体に光を照射すると電子と正孔の対ができそのどちら
か一方により表面の電荷が中和される。例えば正に帯電
させた場合、光照射によりできた対のうち電子によって
中和され感光体表面に正電荷の潜像が形成される。可視
化は感光体表面の電荷と異符号に帯電したトナーと呼ば
れる黒粉体を感光体表面にクーロンカにょって吸引させ
ることによりなされる。このとき、感光体表面に電荷が
なくとも、トナーの電荷で感光体に引きつけられること
を避けるため、感光体と現像器の闇に電荷による電場と
逆方向の電場が生ずるように現像器の電位を高くすると
いう処理がなされている。これを、現像バイアスという
以上が原理であるが、つぎに感光体として必要な条件を
述べると、第1にコロナ放電により帯電した電荷が光照
射まで保持されること、第2に光照射により生成した電
子と正孔の対が再結合することなく、一方が表面の電荷
を中和し、さらにもう一方は感光層の支持体まで短時間
に到達することなどがあげられる。
従来、光導電部材における光導電性層の形成に使用され
るものとして非晶質カルコゲナイド系材料がある。非晶
質カルコゲナイド系材料は、大面積化を容易に達成する
ことのできる優れた光導電性材料であるが、光吸収領域
端が可視領域から紫外領域に近いところまでにあるので
実用上可視領域における光感度が低く、また硬度が低い
ので電子写真感光体に応用した場合、寿命が短かいなど
幾つかの問題を有している。
このような問題点に基づき最近注目されている光導電性
材料にはアモルファスシリコンがある(以下、a−5i
と記す)。a−5iは吸収波長域が広く全整色(Pan
chroe+atic)であり、光感度も高い。またa
−5iは硬度も高く、電子写真感光体に応用した場合、
従来のものより10倍以上の寿命を持つことが期待され
ている。さらにa−5iは1人体に無害であり、単結晶
シリコンと比較した場合、安価で容易に大面積化を図か
ることができる等の多くの利点を有する。
しかしながら、a−3iは暗所での比抵抗(以下、暗抵
抗という)が通常10″ΩCa1〜1010Ω口程度の
低さであるから、静電潜像を形成する電子写真感光体に
あっては、その表面に帯電した電荷を保持することがで
きない。もっとも、電子写真感光体においてはアモルフ
ァスシリコン感光層と支持体との間に、窒化シリコン、
炭化シリコン、酸化シリコンなどを介在させることによ
り支持体がらのキャリアの注入を防止することが試みら
れている。
しかしながら、この試みにより比抵抗の高いa−5i層
の厚みを大きくすると、その上にあるa−5i層から支
持体へ流れるキャリアの通過を阻止することとなるので
、結果として残留電位が高くなるという問題が生じてし
まう。また、比抵抗の高いa−5i層の厚みを小さくす
ると、十分な電位保持能を持たせることができなくなっ
てしまい、また現像バイアスによる絶縁破壊が起るとい
う欠点を有している。
一方、導電性基体と光導電性層の間にP型あるいはn型
の導電性をもつ半導体膜を設ける方法もある。通常は硼
素(B)あるいは燐(P)を多量にドープしたP型ある
いはn型の非晶質シリコンを用いる。このような層を電
荷注入防止層と呼ぶ。この層における電荷注入防止能は
BあるいはPを多くドープすることにより向上するが、
そのような膜1文膜内部の歪が大きく、その上に歪の異
なる膜を積層すると膜が剥離してしまうという不具合を
有している。また、非晶質シリコンの光吸収は広い波長
域にわたって起り、光吸収端付近でも徐々に吸収が減少
するという様相を示す。すなわち、700n+nから8
0on−の波長域では吸収は減少するが零にはならず、
僅かながら吸収するものであるにのような材料で光導電
性層を作る場合、電子写真感光−のように光導電性層の
膜厚が厚い場合には、長波長光を光導電性層の基体に近
いところでも吸収する。非晶質シリコンは電子、正孔と
ともにその易動度はあまり高くないので、露光により感
光体の表面より遠い所で発生したキャリアは残り易い。
電子写真装置には1枚の画像を形成した後、感光体表面
に残る電荷を除去する除電と呼ばれるプロセスがあるが
、これを光照射で行なう場合には上記理由により残留し
た膜中のキャリアが次の画像を得るために行なう感光体
表面の帯電による表面電荷を中和してしまう。したがっ
て、露光直後の帯電能は暗中に放置した後の帯電能より
も大幅に低下するという不具合が生じている。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情にもとづきなされたもので。
残留電位を生じしめることなく帯電能に優れ、紫外から
近赤外にまで及ぶ広い波長域において、高い光感度をも
ち、かつ長期間の使用に耐え得る光導電部材を提供する
ことを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は上記目的を達成するために導電性支持体上に電
荷注入防止層、光導電性層および表面被覆層の順序で成
層される光導電部材において、非晶質炭化シリコンから
成る電荷注入防止層上に0.1μm乃至5.0μ謂の膜
厚を有する非晶質シリコンから成る第1の光導電性層が
積層され、さらにこの第1の光導電性層の上に非晶質窒
化シリコンから成る第2の光導電性層が積層されること
を特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を図面に示す一実施例にもとづいて説明す
る。図中、(1)はたとえば電子写真感光体として使用
される光導電部材である。この光導電部材(1)は平板
状またはドラム状の導電性支持体(2)上に積層した非
晶質炭化シリコンから成る電荷注入防止層(3)と、こ
の電荷注入防止層(3)の上に0.1〜5.0μm膜厚
のa−5i層を積層した第1の光導電性層(4)と、こ
の第1の光導電性層(4)の上に積層した非晶質窒化シ
リコンから成る第2の光導電性層(5)と、さらに好ま
しくは上記第2の光導電性層(5)の上に500A〜5
μ隋膜厚の非晶質炭化シリコン、窒化シリコンあるいは
酸化シリコンを積層した表面被覆層(6)とから構成さ
れる。
つぎに、各層について説明する6まず、電荷注入防止層
(3)として硼素(B)あるいは燐CP)などをドープ
したP型あるいはnの非晶質炭化シリコンを積層する理
由は、a−5Lは硼素(B)あるいは燐(P)を大量に
ドーピングすることにより膜中の歪が大きくなり膜が剥
離し易くなるのに対し非晶質炭化シリコンはこのような
問題がなく硼素(B)あるいは燐(P)を大量にドーピ
ングすることが可能となり、電荷注入防止層(3)とし
て優れた膜が得られる。また、第1の光導電性層(4)
の役割は上部に積層した第2の光導電性層(5)に非晶
質窒化シリコンを使用したときの欠点を補なうことにあ
る。
すなわち、非晶質窒化シリコンはa−5iと比較して光
学的バンドギャップが広く、感光波長域が狭い。
したがって、 a−5i層は露光に用いられる光源に対
応させて0.1〜0.5μ謂程度の膜厚があればよい。
さらに、第2の光導電性層(5)はa−5iでもよいが
、a−5iは比抵抗が低く、帯電能ならびに電位保持能
も満足すべきものではない。これに対して非晶質窒化シ
リコンは比抵抗が高いため+ a−5iと比較して帯電
能ならびに電位保持能に20〜30%程度の向上があっ
た。
また、これらの光導電性N(4)、(5)に少量の硼素
(B)をドーピングすることにより比抵抗は更に高くな
り、正孔の易動度、すなわち動き易さもドーピングしな
い場合よりも高くなるので好ましい結果が得られる。
つぎに、上記構成にもとづく本発明の光導電部材の成膜
方法を説明する。まず、導電性支持体(2)を真空反応
室(図示しない)に取付け、反応室内を図示しないメカ
ニカルブースターポンプと油回転ポンプにより10−3
〜10 ”Torrの真空状態とする。このとき、上記
支持体(2)は100℃〜400℃の温度に保持してお
く。
つぎに、反応室内にSi原子を含むガス、例えばSiH
4r SiH6r SxF 4等のガスを導入し、0.
1〜ITorr程度の圧力になるように排気速度を調節
し定常状態になるまで待機する。
つぎに、反応室内の電極間に13.56MHzの高周波
電力を印加することにより成膜することができる。
また、 a−5iは周期律表第IIIa族元素もしくは
Va族元素のドーピングにより価電子制御が可能であり
、比抵抗の制御も可能である。さらに、窒素、炭素、ま
たは酸素の添加により比抵抗を高くすることができる。
また、不純物添加の方法は、成膜時において、反応室内
にSi原子を含むガスと添加したい元素を含むガスとを
混合することにより成膜が可能となる。
そこで、上記成膜方法を用いて例えばlの円筒状支持体
に積層し、電子写真感光体とした一例を説明する。まず
、導電性支持体(2)上に硼素(B)がI X 10−
3乃至1.Oal:、。mic%を含む非晶質炭化シリ
コンを積層して電荷注入防止層(3)とする。
このときの成膜条件はSiH4ガスに対してCH4ガス
を20%乃至100%程度混合し、Heガスで希釈した
B2Hs(濃度20 、000pρm)ガスをSiH4
ガスに対し1〜10%程度混合している。
つぎに、a−5jから成る第1の光導電性層(4)を膜
厚0.1〜5μm積層するには硼素(B)を少量ドーピ
ングすることが望ましく、そのときにはSiH4ガスに
対しHeガスで稀釈したB2 H6(濃度20ppm)
ガスを1〜10%程度混合して成膜する。
つぎに、非晶質窒化シリコンから成る第2の光導電性層
(5)はN2もしくはNH3ガスをSiH4ガスに対し
5〜40%程度混合する以外はa−5iから成る第1の
光導電性層(4)と同様である。このとき、得られる膜
の光学的バンドギャップはl 、 7eVまたは!、9
eVとなり、a−5iに比較して大きい利点がある。
さらに、表面被覆層(6)はSiH4に対し同量かそ九
以上のCH4r C2H5r C2t12 r o2+
 N2 * NH3ガスを混合して成膜するが、その膜
厚は500八〜5.0μm程度が好ましく、光学的バン
ドギャップも2 、 OeV以上の大きなものが得られ
る。
このように成層されたAIlの円筒状支持体(2)を電
子写真感光体として用いた結果、正帯電用として充分使
用可能な帯電能と電荷保持能を有しており、10万枚以
上のコピーにも画像の乱れがなく。
長期間の使用に耐え得ることが立証されている。
一方、上記電荷注入防止層(3)に硼素(B)の代りに
燐(P)をドーピングすると負帯電用となり、上記同様
の電子写真用感光体が得られるものである。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば光導電部材の表面に
残留電位がなく、帯電能および電荷保持能に優れている
ため、長期間に亘り寿命を伸ばすことができるという格
別な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示す光導電部材の模式的構成
図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)導電性支持体上に電荷注入防止層、光導電性層お
    よび表面被覆層を積層して成る光導電部材において、電
    荷注入防止層は非晶質炭化シリコンから成り、この電荷
    注入防止層の上に積層される膜厚0.1μm乃至5.0
    μmの非晶質シリコンから成る第1の光導電性層と、こ
    の第1の光導電性層の上に積層される非晶質窒化シリコ
    ンから成る第2の光導電性層とを備えたことを特徴とす
    る光導電部材。
  2. (2)電荷注入防止層、第1の光導電性層および第2の
    光導電性層には周期律表IIIa族またはVa族元素が含
    まれることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光
    導電部材。
  3. (3)表面被覆層は第2の光導電性層よりも光学的バン
    ドギャップの大きい非晶質炭化シリコンまたは非晶質窒
    化シリコンあるいは非晶質酸化シリコンの層であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光導電部材。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61138957A (ja) * 1984-12-12 1986-06-26 Toshiba Corp 電子写真感光体

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