JPS61295573A - 光導電性部材 - Google Patents
光導電性部材Info
- Publication number
- JPS61295573A JPS61295573A JP13822085A JP13822085A JPS61295573A JP S61295573 A JPS61295573 A JP S61295573A JP 13822085 A JP13822085 A JP 13822085A JP 13822085 A JP13822085 A JP 13822085A JP S61295573 A JPS61295573 A JP S61295573A
- Authority
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- Japan
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- layer
- photoconductive
- gas
- photoconductive member
- hydrogen
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G5/00—Recording members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat, to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
- G03G5/02—Charge-receiving layers
- G03G5/04—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
- G03G5/08—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic
- G03G5/082—Photoconductive 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
- G03G5/08214—Silicon-based
- G03G5/08221—Silicon-based comprising one or two silicon based layers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
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。
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]
この発明は、電子写真感光体等に使用され、帯電特性、
光感度特性及び耐環境性等が優れた光導電性部材に関す
る。
光感度特性及び耐環境性等が優れた光導電性部材に関す
る。
[発明の技術的背景とその問題点]
従来、電子写真感光体の光導電層を形成する材料として
、CdS、Zn0SSe、、5e−Te若しくはアモル
ファスシリコン等の無機材料又はポリ−N−ビニルカル
バゾール(PVCz)若しくはトリニトロフルオレン(
TNF)等の有機材料が使用されている。しかしながら
、これらの従来の光導電性材料においては、光導電特性
上、又は製造北、種々の問題点かあり、感光体システム
の特性をある程度犠牲にして使用目的に応じてこれらの
材料を使い分けている。
、CdS、Zn0SSe、、5e−Te若しくはアモル
ファスシリコン等の無機材料又はポリ−N−ビニルカル
バゾール(PVCz)若しくはトリニトロフルオレン(
TNF)等の有機材料が使用されている。しかしながら
、これらの従来の光導電性材料においては、光導電特性
上、又は製造北、種々の問題点かあり、感光体システム
の特性をある程度犠牲にして使用目的に応じてこれらの
材料を使い分けている。
例えば、Se及びCdSは、人体に対して有害な材料で
あり、その製造に際しては、安全対策」二、特別の配慮
が必要である。従って、製造装置が1夏雑となるため製
造コストが高いと共に、特に、Seは回収する必要があ
るため回収コストか付加されるという問題点がある。ま
た、Se又は5e−Te系においては、結晶化温度が6
5℃と低いため、複写を繰り返している間に、残本等に
より光導電特性上の問題が生じ、このため、寿命が短い
ので実用性が低い。
あり、その製造に際しては、安全対策」二、特別の配慮
が必要である。従って、製造装置が1夏雑となるため製
造コストが高いと共に、特に、Seは回収する必要があ
るため回収コストか付加されるという問題点がある。ま
た、Se又は5e−Te系においては、結晶化温度が6
5℃と低いため、複写を繰り返している間に、残本等に
より光導電特性上の問題が生じ、このため、寿命が短い
ので実用性が低い。
更に、ZnOは、酸化還元が生じやすく、環境雰囲気の
影響を著しく受けるため、使用上、信頼性が低いという
問題点がある。
影響を著しく受けるため、使用上、信頼性が低いという
問題点がある。
更にまた、PVCz及びTNF等の有機光導電性材il
lは、発癌性物質である疑いが持たれており、人体の健
康上問題かあるのに加え、有機材料は熱安定性及び耐摩
耗性が低く、寿命か短いという欠点がある。
lは、発癌性物質である疑いが持たれており、人体の健
康上問題かあるのに加え、有機材料は熱安定性及び耐摩
耗性が低く、寿命か短いという欠点がある。
一方、アモルファスシリコン(以下、a−3iと略す)
は、近時、光導電変換材料として注目されており、太陽
電池、薄膜トランジスタ及びイメージセンサへの応用が
活発になされている。このa−Siの応用の一環として
、a−5iを電子写真感光体の光導電性材料として使用
する試みがなされており、a−Siを使用した感光体は
、無公害の材料であるから回収処理の必要がないこと、
他の材料に比して可視光領域で高い分光感度を有するこ
と、表面硬度が高く耐摩耗性及び耐衝撃性が優れている
こと等の利点を有する。
は、近時、光導電変換材料として注目されており、太陽
電池、薄膜トランジスタ及びイメージセンサへの応用が
活発になされている。このa−Siの応用の一環として
、a−5iを電子写真感光体の光導電性材料として使用
する試みがなされており、a−Siを使用した感光体は
、無公害の材料であるから回収処理の必要がないこと、
他の材料に比して可視光領域で高い分光感度を有するこ
と、表面硬度が高く耐摩耗性及び耐衝撃性が優れている
こと等の利点を有する。
こρa−33は、カールソン方式に基づく感光体として
検討が進められているが、この場合に、感光体特性とし
て抵抗及び光感度が高いことが要求される、しかしなが
ら、この両特性を単一層の感光体で満足させることが困
難であるため、光導電層と導電性支持体との間に障壁層
を設け、光導電層上に表面電荷保持層を設けた積層型の
構造にすることにより、このような要求を満足させてい
る。
検討が進められているが、この場合に、感光体特性とし
て抵抗及び光感度が高いことが要求される、しかしなが
ら、この両特性を単一層の感光体で満足させることが困
難であるため、光導電層と導電性支持体との間に障壁層
を設け、光導電層上に表面電荷保持層を設けた積層型の
構造にすることにより、このような要求を満足させてい
る。
ところで、a−3iは、通常、シラン系ガスを使用した
グロー放電分解法により形成されるが、この際に、a−
3i膜中に水素が取り込まれ、水素量の差により電気的
及び光学的特性か大きく変動する。即ち、a−3i膜に
侵入する水素の量が多くなると、光学的バンドギャップ
が大きくなり、a−3iの抵抗が高くなるが、それにと
もない、長波長光に対する光感度か低下してしまうので
、例えば、半導体レーザを搭載したレーザビームプリン
タに使用することが困難である。また、a−81膜中の
水素の含有mが多い場合は、成膜条件によって、(S
IH2) n及びS i H2等の結合構造を有するも
のが膜中で大部分の領域を占める場合がある。そうする
と、ボイドが増加し、シリコンダングリングボンドが増
加するため、光導電特性が劣化し、電子写真感光体とし
て使用不能になる。逆に、a−3i中に侵入する水素の
量が低下すると、光学的バンドギャップが小さくなり、
その抵抗か小さくなるか、長波長光に対する光感度が増
加する。しかし、水素含有量か少ないと、シリコンダン
グリングボンドと結合してこれを減少させるべき水素が
少なくなる。このため、発生するキャリアの移動度が低
下し、寿命が短くなると共に、光導電特性が劣化してし
まい、電子写真感光体として使用し難いものとなる。
グロー放電分解法により形成されるが、この際に、a−
3i膜中に水素が取り込まれ、水素量の差により電気的
及び光学的特性か大きく変動する。即ち、a−3i膜に
侵入する水素の量が多くなると、光学的バンドギャップ
が大きくなり、a−3iの抵抗が高くなるが、それにと
もない、長波長光に対する光感度か低下してしまうので
、例えば、半導体レーザを搭載したレーザビームプリン
タに使用することが困難である。また、a−81膜中の
水素の含有mが多い場合は、成膜条件によって、(S
IH2) n及びS i H2等の結合構造を有するも
のが膜中で大部分の領域を占める場合がある。そうする
と、ボイドが増加し、シリコンダングリングボンドが増
加するため、光導電特性が劣化し、電子写真感光体とし
て使用不能になる。逆に、a−3i中に侵入する水素の
量が低下すると、光学的バンドギャップが小さくなり、
その抵抗か小さくなるか、長波長光に対する光感度が増
加する。しかし、水素含有量か少ないと、シリコンダン
グリングボンドと結合してこれを減少させるべき水素が
少なくなる。このため、発生するキャリアの移動度が低
下し、寿命が短くなると共に、光導電特性が劣化してし
まい、電子写真感光体として使用し難いものとなる。
なお、長波長光に対する感度を高める技術として、シラ
ン系ガスとゲルマンG e H4とを混合し、グロー放
電分解することにより、光学的バンドギャップが狭い膜
を生成するものがあるが、一般に、シラン系ガスとG
e H、iとでは、最適基板温度が異なるため、生成し
た膜は構造欠陥が多く、良好な光導電特性を得ることが
できない。また、G e H4の廃ガスは酸化されると
有毒ガスとなるので、廃ガス処理も複雑である。従って
、このような技術は実用性がない。
ン系ガスとゲルマンG e H4とを混合し、グロー放
電分解することにより、光学的バンドギャップが狭い膜
を生成するものがあるが、一般に、シラン系ガスとG
e H、iとでは、最適基板温度が異なるため、生成し
た膜は構造欠陥が多く、良好な光導電特性を得ることが
できない。また、G e H4の廃ガスは酸化されると
有毒ガスとなるので、廃ガス処理も複雑である。従って
、このような技術は実用性がない。
〔発明の目的]
この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって
、帯電能が優れており、残留電位が低く、広波長領域に
亘って感度が高く、基板との密着性が良く、耐環境性か
優れた光導電性部材を提供することを目的とする。
、帯電能が優れており、残留電位が低く、広波長領域に
亘って感度が高く、基板との密着性が良く、耐環境性か
優れた光導電性部材を提供することを目的とする。
[発明の概要コ
この発明に係る光導電性部材は、導電性支tIj体と、
この等電性支持体のLに形成された障壁層と、この障壁
層の」二に形成された光導電層と、を有する光導電性部
材において、前記障壁層及び光導電層はその少なくとも
一部か周期律表の第■族又は第■族に属する元素を3何
するマイクロクリスタリンシリコンで形成されているこ
とを特徴とする。
この等電性支持体のLに形成された障壁層と、この障壁
層の」二に形成された光導電層と、を有する光導電性部
材において、前記障壁層及び光導電層はその少なくとも
一部か周期律表の第■族又は第■族に属する元素を3何
するマイクロクリスタリンシリコンで形成されているこ
とを特徴とする。
この発明は、前述の従来技術の欠点を解消し7、優れた
光導電特性(電子写真特性)と耐環境性とを兼備した光
導電性部材を開発すべく本願発明者等が種々実験研究を
重ねた結果、マイク0クリスタリンシリコン(以下、μ
C−5tと略す)を光導7ヒ性部祠の少なくとも一部に
使用することにより、こめ目的を達成することができる
ことに想到して、この発明を完成させたものである。
光導電特性(電子写真特性)と耐環境性とを兼備した光
導電性部材を開発すべく本願発明者等が種々実験研究を
重ねた結果、マイク0クリスタリンシリコン(以下、μ
C−5tと略す)を光導7ヒ性部祠の少なくとも一部に
使用することにより、こめ目的を達成することができる
ことに想到して、この発明を完成させたものである。
[発明の実施例]
以下、この発明について具体的に説明する。この発明の
特徴は、従来のa−3iの替りにμC−8iを使用した
ことにある。つまりミ光導電層の全ての領域又は一部の
領域がマイクロクリスタリンシリコン(μC−3i)で
形成されているか、マイクロクリスタリンシリコンとア
モルファスシリコン(a Si)との混合体で形成さ
れているか、又はマイクロクリスタリンシリコンとアモ
ルファスシリコンとの積層体で形成されている。また、
機能分離型の光導電性部Hにおいては、電<11発生層
に/IC−S iを使用している。
特徴は、従来のa−3iの替りにμC−8iを使用した
ことにある。つまりミ光導電層の全ての領域又は一部の
領域がマイクロクリスタリンシリコン(μC−3i)で
形成されているか、マイクロクリスタリンシリコンとア
モルファスシリコン(a Si)との混合体で形成さ
れているか、又はマイクロクリスタリンシリコンとアモ
ルファスシリコンとの積層体で形成されている。また、
機能分離型の光導電性部Hにおいては、電<11発生層
に/IC−S iを使用している。
μC−5tは、以下のような物性上の特徴により、a−
8i及びポリクリスタリンシリコン(多結晶シリコン)
から明確に区別される。即ち、X線回折測定においては
、a−3tは、無定形であるため、ハローのみが現れ、
回折パターンを認めることかできないが、μC−3iは
、2θか27乃至28.5°付近にある結晶回折パター
ンを示す。また、ポリクリスタリンシリコンは暗抵抗か
106Ω・印であるのに対し、μC−5iは1011Ω
・am以上の暗抵抗を有する。このμC−81は粒径が
約数十オングストローム以上である微結晶か集合して形
成されている。
8i及びポリクリスタリンシリコン(多結晶シリコン)
から明確に区別される。即ち、X線回折測定においては
、a−3tは、無定形であるため、ハローのみが現れ、
回折パターンを認めることかできないが、μC−3iは
、2θか27乃至28.5°付近にある結晶回折パター
ンを示す。また、ポリクリスタリンシリコンは暗抵抗か
106Ω・印であるのに対し、μC−5iは1011Ω
・am以上の暗抵抗を有する。このμC−81は粒径が
約数十オングストローム以上である微結晶か集合して形
成されている。
μC−3iとa−8iとの混合体とは、μC−3iの結
晶領域がa−8i中に混在していて、μC−3i及びa
−Siが同程度の体積比で存在するものをいう。また、
μC−3tとa−3iとの積層体とは、大部分がa−3
iからなる層と、μC−3iか充填された層とが積層さ
れているものをいう。
晶領域がa−8i中に混在していて、μC−3i及びa
−Siが同程度の体積比で存在するものをいう。また、
μC−3tとa−3iとの積層体とは、大部分がa−3
iからなる層と、μC−3iか充填された層とが積層さ
れているものをいう。
このようなμC−3iを有する光導電層は、a−8iと
同様に、高周波グロー放電分解法により、シランガスを
原料として、導電性支rf体上にμC−8iを堆積させ
ることにより製造することかできる。この場合に、支持
体の彪度をa−Siを形成する場合よりも高く設定し、
高周波電力もa−3iの場合よりも高く設定すると、μ
C−3iを形成しやすくなる。また、支持体温度及び高
周波電力を高くすることにより、シランガスなどの原料
ガスの流量を増大させることができ、その結果、成膜速
度を早くすることができる。また、原料ガスのSiH及
びS l 2 Hc等の高次のシランガスを水素で希釈
したガスを使用することにより、μC−5tを一層高効
率で形成することができる。
同様に、高周波グロー放電分解法により、シランガスを
原料として、導電性支rf体上にμC−8iを堆積させ
ることにより製造することかできる。この場合に、支持
体の彪度をa−Siを形成する場合よりも高く設定し、
高周波電力もa−3iの場合よりも高く設定すると、μ
C−3iを形成しやすくなる。また、支持体温度及び高
周波電力を高くすることにより、シランガスなどの原料
ガスの流量を増大させることができ、その結果、成膜速
度を早くすることができる。また、原料ガスのSiH及
びS l 2 Hc等の高次のシランガスを水素で希釈
したガスを使用することにより、μC−5tを一層高効
率で形成することができる。
第1図は、この発明に係る光導電性部材を製造する装置
を示す図である。ガスボンベ1,2.3゜4には、例え
ば、夫々SiH、B H、H。
を示す図である。ガスボンベ1,2.3゜4には、例え
ば、夫々SiH、B H、H。
CH4等の原料ガスが収容されている。これらのガスボ
ンベ1,2,3.4内のガスは、流量調整用のバルブ6
及び配管7を介して混合器8に供給されるようになって
いる。各ボンベには、圧力計5が設置されており、この
圧力計5を監視しつつ、バルブ6を調整することにより
、混合器8に供給する各原料ガスの流1ユ及び混合比を
調節することかできる。混合器8にて混合されたガスは
反応容器9に供給される。反応容器9の底部11には、
回転軸10が鉛直方向の回りに回転可能に取りつけられ
ており、この回転軸10の上端に、円板状の支持台12
がその面を回転軸10に垂直にして固定されている。反
応容器9内には、円筒状の7u極13がその軸中心を回
転軸10の軸中心と一致させて底部11上に設置されて
いる。感光体のドラム基体14が支持台12上にその軸
中心を回転軸10の軸中心と一致させて載置されており
、このドラム基体14の内側には、ドラム基体加熱用の
ヒータ15が配設されている。電極13とドラム基体1
4との[1Hには、高周波電源16が接続されており、
電極13及びドラム基体14間に高周波電流か供給され
るようになっている。回転軸10はモータ18により回
転駆動される。反応容器9内の圧力は、圧力計17によ
り監視され、反応容器9は、ゲートバルブ18を介して
真空ポンプ等の適宜の排気手段に連結されている。
ンベ1,2,3.4内のガスは、流量調整用のバルブ6
及び配管7を介して混合器8に供給されるようになって
いる。各ボンベには、圧力計5が設置されており、この
圧力計5を監視しつつ、バルブ6を調整することにより
、混合器8に供給する各原料ガスの流1ユ及び混合比を
調節することかできる。混合器8にて混合されたガスは
反応容器9に供給される。反応容器9の底部11には、
回転軸10が鉛直方向の回りに回転可能に取りつけられ
ており、この回転軸10の上端に、円板状の支持台12
がその面を回転軸10に垂直にして固定されている。反
応容器9内には、円筒状の7u極13がその軸中心を回
転軸10の軸中心と一致させて底部11上に設置されて
いる。感光体のドラム基体14が支持台12上にその軸
中心を回転軸10の軸中心と一致させて載置されており
、このドラム基体14の内側には、ドラム基体加熱用の
ヒータ15が配設されている。電極13とドラム基体1
4との[1Hには、高周波電源16が接続されており、
電極13及びドラム基体14間に高周波電流か供給され
るようになっている。回転軸10はモータ18により回
転駆動される。反応容器9内の圧力は、圧力計17によ
り監視され、反応容器9は、ゲートバルブ18を介して
真空ポンプ等の適宜の排気手段に連結されている。
このように構成される装置により感光体を製造する場合
には、反応容器9内にドラム基体14を設置した後、ゲ
ートバルブ19を開にして反応容器9内を約0.1トル
(Torr)の圧力以下に排気する。次いで、ボンベ1
,2,3.4かう所要の反応ガスを所定の混合比で混合
して反応容器9内に導入する。この場合に、反応容器9
内に導入するガス流口゛は、反応容器9内の圧力が0.
1乃至1トルになるように設定する。次いで、モータ
18を作動させてドラム基体14を回転させ、ヒータ1
5によりドラム基体14を一定温度に加熱すると共に、
高周波電源16により電極13とドラム基体14との間
に高周波電流を供給して、両者間にグロー放電を形成す
る。これにより、ドラム基体14上にマイクロクリスタ
リンシリコン(μC−5i)が堆積する。なお、原料ガ
ス中にN O,NH、NH、No 、N 、CH
4゜CH、02ガス等を使用することにより、これらの
元素をμC−8i中に含有させることができる。
には、反応容器9内にドラム基体14を設置した後、ゲ
ートバルブ19を開にして反応容器9内を約0.1トル
(Torr)の圧力以下に排気する。次いで、ボンベ1
,2,3.4かう所要の反応ガスを所定の混合比で混合
して反応容器9内に導入する。この場合に、反応容器9
内に導入するガス流口゛は、反応容器9内の圧力が0.
1乃至1トルになるように設定する。次いで、モータ
18を作動させてドラム基体14を回転させ、ヒータ1
5によりドラム基体14を一定温度に加熱すると共に、
高周波電源16により電極13とドラム基体14との間
に高周波電流を供給して、両者間にグロー放電を形成す
る。これにより、ドラム基体14上にマイクロクリスタ
リンシリコン(μC−5i)が堆積する。なお、原料ガ
ス中にN O,NH、NH、No 、N 、CH
4゜CH、02ガス等を使用することにより、これらの
元素をμC−8i中に含有させることができる。
このように、この発明に係る光導電性部材は従来のa−
5iを使用したものと同様に、クローズドシステムの製
造装置で製造することができるため、人体に対して安全
である。また、この光導電性部材は、耐熱性、耐湿性及
び耐摩耗性が優れているため、長期に亘り繰り返し使用
しても劣化が少なく、寿命が長いという利点がある。さ
らに、6e14等の長波長増感用ガスが不要であるので
、廃ガス処理設備を設ける必要がなく、工業的生産性が
著しく高い。
5iを使用したものと同様に、クローズドシステムの製
造装置で製造することができるため、人体に対して安全
である。また、この光導電性部材は、耐熱性、耐湿性及
び耐摩耗性が優れているため、長期に亘り繰り返し使用
しても劣化が少なく、寿命が長いという利点がある。さ
らに、6e14等の長波長増感用ガスが不要であるので
、廃ガス処理設備を設ける必要がなく、工業的生産性が
著しく高い。
μC−3iには、水素2を0.1乃至30原子96含角
°させることが好ましい。これにより、暗抵抗と明抵抗
とが調和のとれたものになり、光導電特性が向上する。
°させることが好ましい。これにより、暗抵抗と明抵抗
とが調和のとれたものになり、光導電特性が向上する。
μC−3i層への水素のドーピングは、例えば、グロー
放電分解法による場合は、SiH及び5i2H6等のシ
ラン系の原料ガスと、水素等のキャリアガスとを反応容
器内に導入してグロー放電放電させるか、S iF 4
及びS i C14等のハロゲン化ケイ素と、水素ガス
との混合ガスを使用してもよいし、また、シラン系ガス
と、ハロゲン化ケイ素との混合ガスで反応させてもよい
。更に、グロー放電分解法によらず、スパッタリング等
の物理的な方法によってもμC−3i層を形成すること
ができる。なお、μC−3tを含む光導電層は、光導電
特性上、1乃至80μmの膜厚を有することが好ましく
、更に膜厚を5乃至50μmにすることが望ましい。
放電分解法による場合は、SiH及び5i2H6等のシ
ラン系の原料ガスと、水素等のキャリアガスとを反応容
器内に導入してグロー放電放電させるか、S iF 4
及びS i C14等のハロゲン化ケイ素と、水素ガス
との混合ガスを使用してもよいし、また、シラン系ガス
と、ハロゲン化ケイ素との混合ガスで反応させてもよい
。更に、グロー放電分解法によらず、スパッタリング等
の物理的な方法によってもμC−3i層を形成すること
ができる。なお、μC−3tを含む光導電層は、光導電
特性上、1乃至80μmの膜厚を有することが好ましく
、更に膜厚を5乃至50μmにすることが望ましい。
光導電層は、実質的に全ての領域をμC−5iで形成し
てもよいし1、a−5iとμC−5iとの混合体又は積
層体で形成してもよい。帯電能は、積層体の方が高く、
光感度は、その体積比にもよるが、赤外領域の長波長領
域では混合体の方が高く、可視光領域では両者はほとん
ど同一である。
てもよいし1、a−5iとμC−5iとの混合体又は積
層体で形成してもよい。帯電能は、積層体の方が高く、
光感度は、その体積比にもよるが、赤外領域の長波長領
域では混合体の方が高く、可視光領域では両者はほとん
ど同一である。
このため、感光体の用途により、実質的に全ての領域を
μC−3iにするか、又は混合体若しくは積層体で構成
すればよい。
μC−3iにするか、又は混合体若しくは積層体で構成
すればよい。
μC−3tに、窒素N1炭素C及び酸素0から選択され
た少なくとも1種の元素をドーピングすることか好まし
い。これにより、μC−3iの暗抵抗を高くして光導電
特性を高めることができる。
た少なくとも1種の元素をドーピングすることか好まし
い。これにより、μC−3iの暗抵抗を高くして光導電
特性を高めることができる。
°これらの元素はμC−5iの粒界に析出し、またシリ
コンダングリングボンドのターミネータとして作用して
、バンド間の禁制米中に存在する状態密度を減少させ、
これにより、暗抵抗が高くなると考えられる。
コンダングリングボンドのターミネータとして作用して
、バンド間の禁制米中に存在する状態密度を減少させ、
これにより、暗抵抗が高くなると考えられる。
この発明においては、導電性支持体と光導電層との間に
、障壁層を配設する。この障壁層は、導電性支持体と、
光導電層との間の電荷の流れを抑制することにより、光
導電性部材の表面における電荷の保持機能を高め、光導
電性部材の帯電能を高める。カールソン方式においては
、感光体表面に正帯電させる場合には、支持体側から光
導電層へ電子が注入されることを防止するために、障壁
層をp型にする。一方、感光体表面に負帯電させる場合
には、支持体側から光導電層へ正孔が注入されることを
防止するために、障壁層をn型にする。また、障壁層と
して、絶縁性の膜を支持体の上に形成することも可能で
ある。障壁層はμC−8iを使用して形成してもよいし
、a−8iを使用して障壁層を構成することも可能であ
る。
、障壁層を配設する。この障壁層は、導電性支持体と、
光導電層との間の電荷の流れを抑制することにより、光
導電性部材の表面における電荷の保持機能を高め、光導
電性部材の帯電能を高める。カールソン方式においては
、感光体表面に正帯電させる場合には、支持体側から光
導電層へ電子が注入されることを防止するために、障壁
層をp型にする。一方、感光体表面に負帯電させる場合
には、支持体側から光導電層へ正孔が注入されることを
防止するために、障壁層をn型にする。また、障壁層と
して、絶縁性の膜を支持体の上に形成することも可能で
ある。障壁層はμC−8iを使用して形成してもよいし
、a−8iを使用して障壁層を構成することも可能であ
る。
pC−St及びa−3ifi:p型にするためには、周
期律表の第■族に属する元素、例えば、ホウ素B1アル
ミニウムAI、ガリウムGa、インジウムIn、及びタ
リウムT1等をドーピングすることが好ましく、μC−
3i層をn型にするためには、周期律表の第V族に属す
る元素、例えば、窒素N1リンP1ヒ素As、アンチモ
ンSb1及びビスマスBi等をドーピングすることが好
ましい。
期律表の第■族に属する元素、例えば、ホウ素B1アル
ミニウムAI、ガリウムGa、インジウムIn、及びタ
リウムT1等をドーピングすることが好ましく、μC−
3i層をn型にするためには、周期律表の第V族に属す
る元素、例えば、窒素N1リンP1ヒ素As、アンチモ
ンSb1及びビスマスBi等をドーピングすることが好
ましい。
このp型不純物又はn!42不純物のドーピングにより
、支持体側から光導電層へ電荷が移動することが防止さ
れる。
、支持体側から光導電層へ電荷が移動することが防止さ
れる。
光導電層の上に表面層を設けることが好ましい。
光導電層のμC−5iは、その屈折率か3乃至4と比較
的大きいため、表面での光反射が起きやすい。このよう
な光反射が生じると、光導電層に吸収される光量の割合
いが低下し、光損失が大きくなる。このため、表面層を
設けて反射を防止することが好ましい。また、表面層を
設けることにより、光導電層が損傷から保護される。さ
らに、表面層を形成することにより、帯電能か向上し、
表面に電荷がよくのるようになる。表面層を形成する材
料としては、Si N 、SiO、SiC。
的大きいため、表面での光反射が起きやすい。このよう
な光反射が生じると、光導電層に吸収される光量の割合
いが低下し、光損失が大きくなる。このため、表面層を
設けて反射を防止することが好ましい。また、表面層を
設けることにより、光導電層が損傷から保護される。さ
らに、表面層を形成することにより、帯電能か向上し、
表面に電荷がよくのるようになる。表面層を形成する材
料としては、Si N 、SiO、SiC。
Al O、a−SiN;H,a−3iO;H。
及びa−3iC;H等の無機化合物及びポリ塩化ビニル
及びポリアミド等の有機材料があ之。
及びポリアミド等の有機材料があ之。
電子写真感光体に適用される光導電性部材としては、」
二連のごとく、支持体上に障壁層を形成し、この障壁層
上に光導電層を形成し、この光導電層の」二に表面層を
形成したものに限らず、支持体の上に電荷輸送層(CT
L)を形成し、電荷輸送層の上に電荷発生層(CGL)
を形成した機能分離型の形態に構成することもできる。
二連のごとく、支持体上に障壁層を形成し、この障壁層
上に光導電層を形成し、この光導電層の」二に表面層を
形成したものに限らず、支持体の上に電荷輸送層(CT
L)を形成し、電荷輸送層の上に電荷発生層(CGL)
を形成した機能分離型の形態に構成することもできる。
この場合に、電荷輸送層と、支持体との間に、障壁層を
設けてもよい。電荷発生層は、光の照射によりキャリア
を発生する。この電荷発生層は、層の一部又は全部がマ
イクロクリスタリンシリコンμC−3iでできており、
その厚さは0.1乃至10t1mにすることが好ましい
。電荷輸送層は電荷発生層で発生したキャリアを高効率
で支持体側に到達させる層であり、このため、キャリア
の寿命が長く、移動度が大きく輸送性が高いことが必要
である。電荷輸送層はa−3iで形成してもよく、また
μC−8iで形成してもよい。暗抵抗を高めて帯電能を
向」ニさせるために、周期律表の第■族又は第V族のい
ずれか一方に属する元素をライトドーピングすることが
好ましい。また、帯電能を一層向上させ、電荷輸送層と
電荷発生層との両機能を持たせるために、C,N、Oの
元素のうち、いずれが1種以上を含有させてもよい。電
荷輸送層は、その膜厚が薄過ぎる場合及び厚過ぎる場合
はその機能を充分に発揮しない。このため、電荷輸送層
の厚さは3乃至80μmであることが好ましい。障壁層
を設けることにより、電荷輸送層と電荷発生層とを有す
る機能分離型の光導電性部材においても、その電荷保持
機能を高め、帯電能を向上させることができる。なお、
障壁層をp型にするか、又はn型にするかは、その帯電
特性に応じて決定される。この障壁層は、a−Siで形
成してもよく、またμC−5iで形成してもよい。
設けてもよい。電荷発生層は、光の照射によりキャリア
を発生する。この電荷発生層は、層の一部又は全部がマ
イクロクリスタリンシリコンμC−3iでできており、
その厚さは0.1乃至10t1mにすることが好ましい
。電荷輸送層は電荷発生層で発生したキャリアを高効率
で支持体側に到達させる層であり、このため、キャリア
の寿命が長く、移動度が大きく輸送性が高いことが必要
である。電荷輸送層はa−3iで形成してもよく、また
μC−8iで形成してもよい。暗抵抗を高めて帯電能を
向」ニさせるために、周期律表の第■族又は第V族のい
ずれか一方に属する元素をライトドーピングすることが
好ましい。また、帯電能を一層向上させ、電荷輸送層と
電荷発生層との両機能を持たせるために、C,N、Oの
元素のうち、いずれが1種以上を含有させてもよい。電
荷輸送層は、その膜厚が薄過ぎる場合及び厚過ぎる場合
はその機能を充分に発揮しない。このため、電荷輸送層
の厚さは3乃至80μmであることが好ましい。障壁層
を設けることにより、電荷輸送層と電荷発生層とを有す
る機能分離型の光導電性部材においても、その電荷保持
機能を高め、帯電能を向上させることができる。なお、
障壁層をp型にするか、又はn型にするかは、その帯電
特性に応じて決定される。この障壁層は、a−Siで形
成してもよく、またμC−5iで形成してもよい。
こ゛の出願に係る発明の特徴は、先導電層が、その少な
くとも一部が水素を含有するμC−5iからなる第一層
と、水素及び窒素を含有するa −8iからなる第二層
とを有することにある。第2図、第3図及び第4図は、
この発明を具体化した光導電性部材の断面図であり、第
2図においては、導電性支持体21上に、光導電層が形
成されており、この光導電層は、その少なくとも一部が
水素を含有するμC−8iからなる第一層23と、この
第一層の上に形成された水素及び窒素を+3 hするa
−3iからなる第二層24とを有する。一方、第3図に
おいては、第一層23及び第二層24を有する光導電層
と、支持体21との間に、障壁層22が形成されている
。第4図においては、光導電層の」二に、表面層25が
形成されている。
くとも一部が水素を含有するμC−5iからなる第一層
と、水素及び窒素を含有するa −8iからなる第二層
とを有することにある。第2図、第3図及び第4図は、
この発明を具体化した光導電性部材の断面図であり、第
2図においては、導電性支持体21上に、光導電層が形
成されており、この光導電層は、その少なくとも一部が
水素を含有するμC−8iからなる第一層23と、この
第一層の上に形成された水素及び窒素を+3 hするa
−3iからなる第二層24とを有する。一方、第3図に
おいては、第一層23及び第二層24を有する光導電層
と、支持体21との間に、障壁層22が形成されている
。第4図においては、光導電層の」二に、表面層25が
形成されている。
光導電層の第一層23は、主としてμC−5iで形成さ
れているが、μC−3i自体は、若干、n型である。こ
のため、主としてこのμC−3tからなる第一層に周期
律表の第■族に属する元素をライトドープ(10乃至1
0−3原子%)することが好ましい。これにより、第一
層23は、n型(真性)半導体になり、暗抵抗が高くな
り、SN比と帯電能が向上する。また、第一層23には
、C,O,Nのうちの少なくとも一種の元素を含有する
ことが好ましい。これにより、光導電性部材の電荷保持
機能を一層高めることができる。
れているが、μC−3i自体は、若干、n型である。こ
のため、主としてこのμC−3tからなる第一層に周期
律表の第■族に属する元素をライトドープ(10乃至1
0−3原子%)することが好ましい。これにより、第一
層23は、n型(真性)半導体になり、暗抵抗が高くな
り、SN比と帯電能が向上する。また、第一層23には
、C,O,Nのうちの少なくとも一種の元素を含有する
ことが好ましい。これにより、光導電性部材の電荷保持
機能を一層高めることができる。
障壁層22は、暗時に支持体21から光導電層への電子
又は正孔の注入を阻止し、光照射時には、光導電層で発
生する電荷を高効率で支持体21側に通過させる機能を
有する。この障壁層22はμC−3i又はa−3iで形
成することができるが、μC−3iの方が電荷の移動度
が高く、走行性か良好であるので、障壁層22をμC−
8iで形成することが好ましい。障壁層22には、周期
律表第■族又は第■族に属する元素がドーピングされて
おり、これにより、障壁層22がp型又はn型の半導体
になっている。その含有量は、10−3乃至10原子%
であることが好ましい。また、障壁層22に、C,O,
Nのうち少なくとも1種以上の元素を、0.1乃至20
原子%の範囲で含有させると、電荷ブロッキング能が一
層向上するので、電子写真特性上、好ましい。さらに、
障壁層22の膜厚は、0.01乃至10μmであること
が好ましく、更に好ましくは0.1乃至2μmである。
又は正孔の注入を阻止し、光照射時には、光導電層で発
生する電荷を高効率で支持体21側に通過させる機能を
有する。この障壁層22はμC−3i又はa−3iで形
成することができるが、μC−3iの方が電荷の移動度
が高く、走行性か良好であるので、障壁層22をμC−
8iで形成することが好ましい。障壁層22には、周期
律表第■族又は第■族に属する元素がドーピングされて
おり、これにより、障壁層22がp型又はn型の半導体
になっている。その含有量は、10−3乃至10原子%
であることが好ましい。また、障壁層22に、C,O,
Nのうち少なくとも1種以上の元素を、0.1乃至20
原子%の範囲で含有させると、電荷ブロッキング能が一
層向上するので、電子写真特性上、好ましい。さらに、
障壁層22の膜厚は、0.01乃至10μmであること
が好ましく、更に好ましくは0.1乃至2μmである。
第3図に示すように、第二層24の」二に表向層25を
形成した光導電性部材においては、この表面層25が、
C,0,Nのうち、少なくとも1種以」二の元素を含有
するa−Siで形成されている。
形成した光導電性部材においては、この表面層25が、
C,0,Nのうち、少なくとも1種以」二の元素を含有
するa−Siで形成されている。
これにより、光導電層の表面が保護され、耐環境性が向
上すると共に、帯電能が向−卜する。このC20、Nの
含Kmは、10乃至50原子%であることか好ましい。
上すると共に、帯電能が向−卜する。このC20、Nの
含Kmは、10乃至50原子%であることか好ましい。
この発明においては、第一層23が主として水素を含有
するμC−3iからなり、第二層が水素及び窒素を含有
するa−3iからなることを特徴とする。可視光に対す
る光感度は、Cを含有するa−3iからなる第二層24
が高く、近赤外光に対する光感度は主としてμC−8i
からなる第一層23が高い。このような第一層及び第二
層を積層することによって、光導電層(第一層23及び
第二層24)が高抵抗になり、帯電能が向上すると共に
、可視光から近赤外光(例えば、半導体レーザの発振波
長である790nm付近)に亘る高範囲の領域で光感度
が極めて高くなる。これにより、PPC(ff通紙複写
機)及びレーザプリンタの双方にこの光導電性部材を使
用することが可能になる。第一層及び第二層の積層順序
は、第2図乃至第4図に記載のように、導電性支持体2
1側に第一層を形成し、表面(又は表面層25)側に第
二層24を形成するパターンに限らず、この積層順序を
逆にしたパターンであってもよい。しかし、光感度の点
においては、第2図乃至第4図に記載のように、a−3
iからなる第二層24の方が表面側にある方が好ましい
。μC−3i層が表面側に存在すると、可視光もこのμ
C−3i層で吸収されてしまい、a−Si層を設ける利
点か若干減少するからである。第二層24内のN及び第
一層23内のC,O,Nの濃度は0,1乃至20原子%
であることが好ましい。第一層23と、第二層24との
層厚比は、適宜選択すれはよいが、第一層23は0.1
μm以上、第二層24は2μm以」二であることが好ま
しい。この第一層及び第二層が積層されて得られる光導
電層は3乃至80μm1好ましくは、10乃至50μm
の層厚を有する。
するμC−3iからなり、第二層が水素及び窒素を含有
するa−3iからなることを特徴とする。可視光に対す
る光感度は、Cを含有するa−3iからなる第二層24
が高く、近赤外光に対する光感度は主としてμC−8i
からなる第一層23が高い。このような第一層及び第二
層を積層することによって、光導電層(第一層23及び
第二層24)が高抵抗になり、帯電能が向上すると共に
、可視光から近赤外光(例えば、半導体レーザの発振波
長である790nm付近)に亘る高範囲の領域で光感度
が極めて高くなる。これにより、PPC(ff通紙複写
機)及びレーザプリンタの双方にこの光導電性部材を使
用することが可能になる。第一層及び第二層の積層順序
は、第2図乃至第4図に記載のように、導電性支持体2
1側に第一層を形成し、表面(又は表面層25)側に第
二層24を形成するパターンに限らず、この積層順序を
逆にしたパターンであってもよい。しかし、光感度の点
においては、第2図乃至第4図に記載のように、a−3
iからなる第二層24の方が表面側にある方が好ましい
。μC−3i層が表面側に存在すると、可視光もこのμ
C−3i層で吸収されてしまい、a−Si層を設ける利
点か若干減少するからである。第二層24内のN及び第
一層23内のC,O,Nの濃度は0,1乃至20原子%
であることが好ましい。第一層23と、第二層24との
層厚比は、適宜選択すれはよいが、第一層23は0.1
μm以上、第二層24は2μm以」二であることが好ま
しい。この第一層及び第二層が積層されて得られる光導
電層は3乃至80μm1好ましくは、10乃至50μm
の層厚を有する。
次に、この発明の実施例について説明する。
及亘通
導電性基板としてのAI製トドラム洗浄し乾燥させた後
、反応容器内を拡散ポンプで排気しつつ、350℃に加
熱した。約1時間後、反応容器内の真空度が3×10−
5トルに達し、ドラム温度が安定した。次いで、30Q
SCCMの流量のSiH,ガス、このS i H4ガス
流量に対する流量比が5X10”−’のBHガス、60
SCCMG のCH4ガス、及び20QSCCMのアルゴンガスを混
合して反応容器に供給した。13.56M Hzで20
0ワツトの高周波電力を印加して2分間グロー放電させ
た。次いで、CH4ガスの流量を305CCMに低下さ
せて30秒間成膜し、その後、CH4ガスの流量を1.
0SCCMにして30秒間成膜し、障壁層21を形成し
た。このときの反応容器内圧力は約0.8トルであり、
得られた層厚は1.2μmであった。次に、全てのがス
を停止させてガスパージを15分間実施した。
、反応容器内を拡散ポンプで排気しつつ、350℃に加
熱した。約1時間後、反応容器内の真空度が3×10−
5トルに達し、ドラム温度が安定した。次いで、30Q
SCCMの流量のSiH,ガス、このS i H4ガス
流量に対する流量比が5X10”−’のBHガス、60
SCCMG のCH4ガス、及び20QSCCMのアルゴンガスを混
合して反応容器に供給した。13.56M Hzで20
0ワツトの高周波電力を印加して2分間グロー放電させ
た。次いで、CH4ガスの流量を305CCMに低下さ
せて30秒間成膜し、その後、CH4ガスの流量を1.
0SCCMにして30秒間成膜し、障壁層21を形成し
た。このときの反応容器内圧力は約0.8トルであり、
得られた層厚は1.2μmであった。次に、全てのがス
を停止させてガスパージを15分間実施した。
その後、SiH4の流量を60QSCCM、水素ガスの
流量を500 SCCM、B2H6のSiHに対する流
量比を8X10−8になるように設定し、反応圧力が1
.5トル、高周波電力が350ワツトで成膜し、25μ
m厚のμC−3iを有する第一層23を形成した。次い
で、S i H4ガスを60QSCCMSN2ガスを1
5QSCCM流し、5分間保持した。ガスの流量が安定
してから、高周波電力を350ワツトにして、反応圧力
が1.2トルの状態で成膜し、Nを61するa−5iか
らなる第二層を5μm形成した。
流量を500 SCCM、B2H6のSiHに対する流
量比を8X10−8になるように設定し、反応圧力が1
.5トル、高周波電力が350ワツトで成膜し、25μ
m厚のμC−3iを有する第一層23を形成した。次い
で、S i H4ガスを60QSCCMSN2ガスを1
5QSCCM流し、5分間保持した。ガスの流量が安定
してから、高周波電力を350ワツトにして、反応圧力
が1.2トルの状態で成膜し、Nを61するa−5iか
らなる第二層を5μm形成した。
次いで、すべてのガスを停止し、容器内を15分間ガス
パージした後、S L H、iガスの流量を11005
CC,CH4ガス(7)流量を40QSCCMに設定し
て、200ワツトの高周波電力を印加し、0.7トル下
で1.5μmの層厚の表面層を形成した。このようにし
て成膜した感光体に対し、790nmの発振波長の半導
体レーザを搭載したレーザプリンタで画像を形成したと
ころ、解像度が高<、濃度及びかぶり共に欠点がない鮮
明な画像を形成することができた。また、電子写真特性
も光感度が10 e r g/ciと極めて良好であっ
た。
パージした後、S L H、iガスの流量を11005
CC,CH4ガス(7)流量を40QSCCMに設定し
て、200ワツトの高周波電力を印加し、0.7トル下
で1.5μmの層厚の表面層を形成した。このようにし
て成膜した感光体に対し、790nmの発振波長の半導
体レーザを搭載したレーザプリンタで画像を形成したと
ころ、解像度が高<、濃度及びかぶり共に欠点がない鮮
明な画像を形成することができた。また、電子写真特性
も光感度が10 e r g/ciと極めて良好であっ
た。
さらに、25℃及び55%湿度の環境下で繰返し試験を
実施したところ、表面電位が1000回後に30V低下
し、残留電位が40erg/caの露光量で1000回
後に2V低下した。このように、この発明においては、
電位の変動が少なく耐久性が優れた感光体を得ることが
できる。
実施したところ、表面電位が1000回後に30V低下
し、残留電位が40erg/caの露光量で1000回
後に2V低下した。このように、この発明においては、
電位の変動が少なく耐久性が優れた感光体を得ることが
できる。
[発明の効果]
この発明によれば、高抵抗で帯電特性が優れており、ま
た可視光及び近赤外光領域において高光感度特性を有し
、製造が容易であり、実用性が高い光導電性部材を得る
ことができる。
た可視光及び近赤外光領域において高光感度特性を有し
、製造が容易であり、実用性が高い光導電性部材を得る
ことができる。
第1図はこの発明に係る先導電性部材の製造装置を示す
図、第2図、第3図及び第4図はこの発明の実施例に係
る光導電性部材を示す断面図である。 1.2,3,4.ボンベ、5;圧力計、6;バルブ、7
;配管、8;混合器、9;反応容器、10;回転軸、1
3;電極、14;ドラム基体、15;ヒータ、16;高
周波電源、19;ゲートバルブ、21;支持体、22;
障壁層、23;第一層、24;第二層、25;表面層。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 ]d 第1図
図、第2図、第3図及び第4図はこの発明の実施例に係
る光導電性部材を示す断面図である。 1.2,3,4.ボンベ、5;圧力計、6;バルブ、7
;配管、8;混合器、9;反応容器、10;回転軸、1
3;電極、14;ドラム基体、15;ヒータ、16;高
周波電源、19;ゲートバルブ、21;支持体、22;
障壁層、23;第一層、24;第二層、25;表面層。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 ]d 第1図
Claims (5)
- (1)導電性支持体と、光導電層と、を有する光導電性
部材において、前記光導電層は、その少なくとも一部が
水素を含有するマイクロクリスタリンシリコンからなる
第一層と、水素及び窒素を含有するアモルファスシリコ
ンからなる第二層と、を有し、第一層及び第二層は光導
電層の層厚方向に積層していることを特徴とする光導電
性部材。 - (2)前記光導電層は、周期律表の第III族又は第V族
に属する元素を含有していることを特徴とする特許請求
の範囲第1項に記載の光導電性部材。 - (3)前記第一層は、炭素、酸素及び窒素から選択され
た少なくとも一種の元素を含有することを特徴とする特
許請求の範囲第1項又は第2項に記載の光導電性部材。 - (4)前記第一層は、マイクロクリスタリンシリコンの
領域とアモルファスシリコンの領域とが混在しているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第3項のいず
れか1項に記載の光導電性部材。 - (5)前記第一層は、マイクロクリスタリンシリコン層
とアモルファスシリコン層とが積層されていることを特
徴とする特許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれか1
項に記載の光導電性部材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13822085A JPS61295573A (ja) | 1985-06-25 | 1985-06-25 | 光導電性部材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13822085A JPS61295573A (ja) | 1985-06-25 | 1985-06-25 | 光導電性部材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61295573A true JPS61295573A (ja) | 1986-12-26 |
Family
ID=15216893
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13822085A Pending JPS61295573A (ja) | 1985-06-25 | 1985-06-25 | 光導電性部材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61295573A (ja) |
-
1985
- 1985-06-25 JP JP13822085A patent/JPS61295573A/ja active Pending
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