JPS61126560A - 光導電部材 - Google Patents

光導電部材

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JPS61126560A
JPS61126560A JP59248089A JP24808984A JPS61126560A JP S61126560 A JPS61126560 A JP S61126560A JP 59248089 A JP59248089 A JP 59248089A JP 24808984 A JP24808984 A JP 24808984A JP S61126560 A JPS61126560 A JP S61126560A
Authority
JP
Japan
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layer
amorphous silicon
charge injection
photoconductive
silicon carbide
Prior art date
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Pending
Application number
JP59248089A
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English (en)
Inventor
Mutsuki Yamazaki
六月 山崎
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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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1013Ωcm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J7X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力によ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、感光体と現像器の間
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−Siは吸収波長域が広く全整色(Pan
chromaeic)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−5iは暗所での比抵抗(以下、暗抵
抗という)が通常10’ Ω】〜10”c+n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では、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
り支持体か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、
そのような膜は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
にねたって起り、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’mから80
0’n m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。
このような材料で光導電性層を作る場合、電子写真感光
体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、露当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、感光体の
表面に残留電位を生せしめることなく、高い帯電能なら
びに電位保持能を有するとともに、現像バイアスによる
絶縁破壊を起すことのない光導電部材を提供することを
目的としている。
〔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をこの順序
で成層した光導電部材において、上記支持体と光導電性
層との間に支持体側からma族元素またはVa族元素の
うちいずれか一方を1×10−4乃至1.Oato+i
ic%を含む非晶質炭化シリコンより成る第1の電荷注
入防止層が積層され、さらにこの第1の電荷注入防止層
の上に膜厚が5μm乃至40μlにして、かつ周期律表
ma族元素またはVa族元素のうちいずれか一方を1×
10−8乃至I X ] O”atomic%を含む非
晶質炭化シリコンより成る第2の電荷注入防止層が積層
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に使用する
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)上に積層され、周期律
表nIa族元素またはVa族元素が1×10−’〜1.
Oatoa+ic%含まれた非晶質炭化シリコンから成
る第1の電荷注入防止層(3)と、この第1の電荷注入
防止層(3)の上に積層され、+11a族元素またはV
a族元素のいずれか一方がI×10−s〜I X 10
−’atomic%含まれた非晶質炭化シリコンより成
る膜厚5μI11〜40μmの第2の電荷注入防止層(
4)と、この第2の電荷注入防止層(4)の上に積層さ
れ、周期律表ma族元素またはVa族元素がI X 1
0−@X 10−’aシo+oic%含まれた非晶質シ
リコンより成る膜厚0.5μm〜5μmの光導電性層(
5)と、さらに化学的安定性の向上のために上記光導電
性! (5)の上に500人〜5μm膜厚の非晶質炭化
シリコン、または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。まず、第1の電荷注入
防止層(3)の膜厚は5μmでも良いが光導電部材(1
)の表面を帯電して用いられる場合にはどの程度の表面
電位を得るかによって膜厚を変えるように設定する。ま
た、光導電性層(5)として積層される非晶質シリコン
は広い波長域に亘って吸光係数が高く、上記膜厚で充分
な感度が得られる。さらに1表面被覆層(6)は電子の
易動度を高くするために周期律表IIIa族元素のドー
ピングも好ましい。
一方、第2の電荷注入防止層(4)は第1の電荷注入防
止層(3)の補助的役割を果すものであって、光学的バ
ンドギャップが第1の電荷注入防止層(3)の場合より
も僅か広く、また比抵抗も高い非晶質炭化シリコンであ
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1反応室内にSiを含むガス、例えばSiH4゜
Sj、H6、SiF4等のガスを導入するが第1の電荷
注入防止層(3)に用いる非晶質炭化シリコンを成膜す
るには上記ガスにCH4,CH6等の炭化水素を混合す
る。この際、ガスの混合比を変えることにより光学的バ
ンドギャップを変えることができる。
さらに、表面被覆M(6)として用いられる周期律表m
a族元素またはVa族元素のドーピングにはF12)+
6. BF、あるいはPH3,PF5等のガスを混合す
ることにより達成される。
このようなガスを各層の組成にもとづき反応室内に導入
し、0.1〜3 Torr程度の圧力となるように排気
速度を調節する。
つぎに、上記支持体(2)の周辺にプラズマが起るよう
に設置した電極間に高周波電力投入することにより支持
体(2)上に成膜することができる。
そこで、上記成膜方法を用いて例えばAQ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)をI X 10
−3atoiic%ドーピングした非晶質炭化シリコン
から成る第1の電荷注入防止層(3)が0.5μmの膜
厚となるように積層する。この第1の電荷注入防止層(
3)は硼素CB)を多くドーピングしており、比抵抗が
低く、かつ光学的バンドギャップも1.7eV程度であ
る。
つぎに、第2の電荷注入防止層(4)は硼素(B)をI
 X I O−’at、on+ic%ドーピングした非
晶質炭化シリコンを25μmの膜厚に積層する。この第
2の電荷注入防止層(4)は少量の硼素(B)をドーピ
ングすることにより真性領域に近いものが得られ、比抵
抗は1013Ωcm以上と高く、光学的バンドギャップ
も1 、75eV程度で、上記第1の電荷注入防止層(
3)より広くなる。
つぎに、光導電性層(5)は非晶質シリコンを5μm程
度の膜厚に積層するにの光導電性層(5)はドーピング
しないでもよいが硼素(B)をIXIlXlo−6at
o%程度ドーピングすることにより正孔の易動度が大き
くなり、より好ましいものが得られる。
また、この層は1 、55eV程度の光学的バンドギャ
ップをもっており、広い波長域に亘って光を吸収するこ
とができる。
さらに、表面被覆層(6)は光学的バンドギャップが2
.2eV、比抵抗が1014Ωス程度の非晶質炭化シリ
コンを1μmの膜厚に積層する。この表面被覆層(6)
は0.1μm程度でもよいが、厚くても5μ厘以下であ
れば多少の残留電位がふえるだけであって、それ以上に
暗中での帯電能の向上が見られる上、化学的にも安定す
るという利点を有する。また、硼素(B)をI X 1
0−’atomic%ドーピングすることにより電子の
易動度が高くなるのでドーピングすることも有効である
このようにして作成された光導電部材を電子写真感光体
として使用した場合、コロナチャージャから感光体への
流入電流が0.4μc/alという条件で700v以上
の表面電位が得られ、帯電15秒後の電位保持率が80
%という良好な静電特性を有するものである。
なお、上記光導電部材は正帯電用電子写真感光体に応用
したがドーピングされた硼素(B)を燐(P)に変える
ことにより負帯電用電子写真感光体が得られる。すなわ
ち、成膜時に混合するガスを8286からPH3に変え
ればよく、他の条件は上記と同様である。このようにし
て作成された光導電部材はコロナチャージャへ印加する
電圧の極性を変える以外、上記と同一条件で帯電能及び
電位保持能を有するものである。
〔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
残留電位を生ぜしぬることがなく、高い電位保持能なら
びに帯電能を有するとともに、現像バイアスによる絶縁
破壊を起すことのない優れた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)導電性支持体上に第1の電荷注入防止層、第2の
    電荷注入防止層、光導電性層および表面被覆層を積層し
    てなる光導電部材において、前記第1の電荷注入防止層
    は周期律表IIIa族元素またはVa族元素を1×10^
    −^4乃至1.0atomic%含む非晶質炭化シリコ
    ンから成り、第2の電荷注入防止層は膜厚が5μm乃至
    40μmであって、周期律表IIIa族元素またはVa族
    元素を1×10^−^4乃至1×10^−^8atom
    ic%含む非晶質炭化シリコンから成り、さらに光導電
    性層は膜厚が0.5μm乃至5μmの非晶質シリコン層
    であることを特徴とする光導電部材。
  2. (2)光導電性層は同期律表IIIa族元素またはVa族
    元素を含む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)表面被覆層は膜厚が0.05μm5μmにして、
    かつ比抵抗が10^1^3Ωcm以上であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の光導電部材。
JP59248089A 1984-11-26 1984-11-26 光導電部材 Pending JPS61126560A (ja)

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DE19853541764 DE3541764A1 (de) 1984-11-26 1985-11-26 Photoleiterelement
US06/913,362 US4724193A (en) 1984-11-26 1986-09-30 Photoconductive membrane for exhibiting photoconductivity upon illumination by electromagnetic light in the visible to ultraviolet range
US06/913,369 US4716090A (en) 1984-11-26 1986-09-30 Photoconductive member for exhibiting photoconductivity upon illumination by electromagnetic light in the visible to ultraviolet range
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61138958A (ja) * 1984-12-12 1986-06-26 Toshiba Corp 電子写真感光体

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS61138958A (ja) * 1984-12-12 1986-06-26 Toshiba Corp 電子写真感光体

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