JPS625248A - 電子写真感光体 - Google Patents

電子写真感光体

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Publication number
JPS625248A
JPS625248A JP14323885A JP14323885A JPS625248A JP S625248 A JPS625248 A JP S625248A JP 14323885 A JP14323885 A JP 14323885A JP 14323885 A JP14323885 A JP 14323885A JP S625248 A JPS625248 A JP S625248A
Authority
JP
Japan
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layer
amorphous silicon
electrophotographic photoreceptor
charge generation
silicon
Prior art date
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Pending
Application number
JP14323885A
Other languages
English (en)
Inventor
Mariko Yamamoto
山本 万里子
Hideji Yoshizawa
吉澤 秀二
Akira Miki
明 三城
Wataru Mitani
渉 三谷
Tatsuya Ikesue
龍哉 池末
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Automation Equipment Engineering Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Automation Equipment Engineering Ltd filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS625248A publication Critical patent/JPS625248A/ja
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
    • G03G5/08214Silicon-based
    • G03G5/08235Silicon-based comprising three or four silicon-based layers
    • G03G5/08242Silicon-based comprising three or four silicon-based layers at least one with varying composition

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
シリコンを使用した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] 従来から電子写真感光体の光導電層を構成する材料とし
て、CdS、ZnO,5e1Se−Te。
アモルファスシリコン(a−8i )等の無機材料や、
ポリ−N−ビニルカルバゾール トリニトロフルオレン(TNF)等の有機材料が主に知
られている。
しかしながら、これら公知の材料は、光導電材料として
使用する場合種々問題があり、システムの特性をある程
度犠牲にして、情況に応じて使いわけされているのが現
状である。
たとえばSe.CdSは本質的に人体に対して有害な材
料であり、これらを製造するにあたっては安全対策上、
特別の配慮を必要とし、このため製造装置が複雑となっ
たり、その製作に余分な費用を必要とし、特にSeの場
合には回収の必要もあるため、その回収費用も材料コス
トにはねかえってくるという問題があった。また特性面
から見ると、たとえばSeやSe−Teでは、結晶化温
度が65℃と低いため複写を繰り返し行なっている間に
結晶化が起こり、残霜、その他の点で実用上問題が生じ
やすく、結局寿命が短いという欠点があった。またZn
Oについては、材料の物性上、酸化や還元が起こりやす
く、環境雰囲気の影響を著しく受は易いために信頼性に
乏しいという問題があった。
さらに有機光導電材料については、PVCzやTNF等
は、有機材料であるために、熱安定性、耐摩耗性に乏し
く、製品ライフが短いという欠点があった。
一方アモルファスシリコンは、近年光電変換材料として
注目されており、太陽電池、WIl!トランジスタ、イ
メージセンサ−への応用が盛んに行なわれているほか、
電子写真感光体の光導電材料としても検討がなされてい
る。
このアモルファスシリコンは、電子写真用感光体として
用いた場合、前述の他の材料にはない以下のような長所
を備え、電子写真感光体材料として期待されており、す
でにカールソン方式に基づいて感光体としての検討が進
められている。
■ 無公害の材料であり、回収、処理の必要がない。
■ 他の電子写真感光体より、可視光領域で高い分光感
度を・有している。
■ 表面硬度が高く、耐摩耗性、対衝撃性に優れている
このようにアモルファスシリコンは、電子写真感光体と
して優れた特性を有するが、電子写真感光体として必要
な高抵抗かつ光感度が高いという両方の特性を軍属の感
光体で満足させることは困難であった。
[発明の目的] 本発明は、このような従来の問題を解決すべくなされた
もので、帯電能に優れ、残留電位が低く、かつ広い波長
領域にわたって高感度であり、耐環境性に優れた電子写
真感光体を提供することを目的とする。
[発明の概要] すなわち本発明は、導電性支持体上に、周期律表第■族
または第V族の元素と炭素、酸素、窒素のうち少なくと
も1種以上の元素とを含むアモルファスシリコンからな
る層厚100Å〜10μlのブロッキング層と、炭素、
酸素、窒素のうち少なくとも1種以上の元素を含むアモ
ルファスシリコンからなる層厚3〜80μlの電荷輸送
層と、主としてマイクロクリスタリンシリコンからなる
層厚0、1〜10μmの電荷発生層とが順に形成された
電子写真感光体であって、前記周期律表第■族または第
V族の元素の濃度が膜厚方向に変化して前記導電性支持
体側近傍にその最大濃度を有するように構成することに
より、帯電能に優れ、残留電位が低く、かつ広い波長領
域にわたって高感度であり、耐環境性に優れた電子写真
感光体を提供するものである。
本発明の電子写真感光体は、第1図に示すように、AJ
2等からなる導電性支持体1上に、アモルファスシリコ
ンからなる層厚100Å〜10μmのブロッキング層2
と、アモルファスシリコンからなる層厚3〜80μmの
電荷輸送層3と、主としてマイクロクリスタリンシリコ
ンからなる層厚0,1〜10μm、好ましくは1〜5μ
箇の電荷発生層4とが順に形成されている。
また、電荷発生層4上には、必要に応じて表面の保護ま
たは反射を防止するため表面層が形成される。
本発明の電子写真感光体におけるブロッキング層2は導
電性支持体1からの電荷の注入を阻止するためのもので
、カールソンプロセスにおいて、たとえば感光体表面に
正帯電を行なわせるときには支持体側から電子の注入を
阻止するためにP型層とし、また感光体表面を負帯電で
用いるときには支持体側から正孔の注入を阻止するため
にN型層とする。ブロッキング層2をP型にするために
は周期律表第■族の元素、たとえばB、Aβ、Ga1 
In、TI2等をドーピングし、N型にするためには周
期律表第V族の元素、たとえばN、P。
As、3b、[3i等をドーピングするすることが望ま
しい。これらのP型不純物、N型不純物のドーピングに
より、支持0体側から電荷が光導電層へ注入してくるこ
とが防止され、光感度特性が向上し、かつi型となって
高抵抗化する。このブロッキング層2の厚さは100Å
〜10μが好ましく、この範囲をはずれると本発明の効
果を充分に発揮できなくなる。
また暗抵抗を大きくして光導電特性を高めるために炭素
、酸素、窒素のうち少なくとも1種以上の元素をドーピ
ングすることが望ましい。
本発明においてアモルファスシリコンからなる電荷輸送
層3は、電荷発生層4で発生したキャリアを効率よく導
電性支持体1側へ到達させるためのもので、電荷輸送1
13内には炭素、酸素、窒素のうち少なくとも1種以上
の元素がドーピングされている。これらの元素ドーピン
グは帯電能を向上させ、電荷輸送と電位保持の両機能を
持たせるためのものである。なお、さらに暗抵抗を大き
くして帯電能を向上させるため周期律表第■族または第
V族の元素をドーピングすることが好ましい。
電荷輸送113の膜厚は3〜80μmが適当であり、こ
れより簿すぎても厚すぎてもその機能を充分に果すこと
ができな(なる。
本発明においては、電荷発生11J3は主にマイクロク
リスタリンシリコンで構成されている。この電荷発生層
3は、層の全部がマイクロクリスタリンシリコンであっ
てもよいが、アモルファスシリコンが混合あるいは積層
されていてもよい。
電荷発生層3の層厚は薄くてもよいが、0.1〜10μ
m、好ましくは1〜5μmが適しており、この範囲をは
ずれると機能を充分に果すことができなくなる。
本発明の電荷発生113に用いられるマイクロクリスタ
リンシリコンは次のような物性上の特徴を有する微結晶
シリコンであって、アモルファスシリコン、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。
すなわちX線回折測定を行なうと、アモルファスシリコ
ンは無定形であるためハローが現れるのみで、回折パタ
ーンを認めることはできないが、マイクロクリスタリン
シリコンは2θが27〜28.5’付近に結晶回折パタ
ーンを示し、またポリクリスタリンシリコンは暗抵抗が
106Ω・1以下であるのに対しマイクロクリスタリン
シリコンは10Ω・1以上である。そしてこのようなマ
イクロクリスタリンシリコンは、約数子Å以上の粒径の
微結晶が集合して形成されていると考えられる。
この電荷発生層4には他の層と同様に暗抵抗を大きくし
て帯電能を向上させるため周期律表第■族または第V族
の元素をドーピングすることが好ましく、さらに水素を
0.1〜30原子%程度ドーピングすることにより特性
を一層向上させることができる。
これらの層に、ドーピングされる周期律表第■族または
第V族の元素の濃度は、支持体1側から表面側に向かっ
て連続的に減少するようにドーピングされている。この
第■族または第V族の元素濃度の減少は、膜厚方向に同
じ割合で減少しても、曲線的に減少してもよく、場合に
よっては階段状に減少していてもよい。第2図(a)〜
(β)は、これらの元素の膜厚方向の濃度分布の減少パ
ターンを数例示したもので、本発明におけるの濃度減少
のパターンはこれらのいずれのパターンであってもよい
。なお、導電性支持体1に平行な面におけるこれらの元
素の濃度分布は均一であることが望ましい。さらにこれ
らの元素の最大濃度の部分は、膜中で薄い層をなしてい
ても、ある程度の厚さを有していてもよい。またこの周
期律表第■族または第V族の元素の濃度分布はブロッキ
ング層から電荷輸送層および/または電荷発生層にわた
っていてもよい。
本発明の電子写真感光体を製造するには、シランガスを
原料として用い、高周波グロー放電分解法により、支持
体上にまずアモルファスシリコンの層を堆積させ、次い
でマイクロクリスタリンシリコンの層を堆積させる。こ
のときマイクロクリスタリンシリコン層は、アモルファ
スシリコン層を堆積させる場合よりも導電性支持体の温
度を高めに設定し、高周波電力もより大きくすると形成
され易くなる。このように導電性支持体温度を高め、高
周波電力を大きくすることにより、原料ガス(シラン等
)の流II−を増大させることも可能となり、その結果
成膜速度を増大させることができる。また、原料ガスの
5fH4やS!zHs等の高次シランガスも含めて、水
素で希釈したガスの場合には、特にマイクロクリスリン
シリコンが効果的に形成され易くなる。
第3図はこのようなアモルファスシリコン層およびマイ
クロクリスタリンシリコン層を成膜するための装置の一
例を概略的に示す図である。
第3図において、5.6.7および8は反応ガスのボン
ベで、たとえば5IH4、B2H6、H2、CH4等の
原料ガスが収容されている。これらの反応ガスのボンベ
5〜8は圧力調整器R1〜R4および流量調整パルプv
1〜v4を介し配管P1〜P4によりガス混合器9に接
続されている。そしてこのガス混合器9は流量調整パル
プV5を有する配管P5により反応容器10に接続され
ている。反応容器10内には、円筒状電極11および支
持台12に載置されたドラム基体13が同心的に配置さ
れ、円筒状電1f111および支持台12には、高周波
電?l!14が接続されている。
15はドラム基体13内に配置された基体加熱用のヒー
タ、16は駆動モータ17により回転されるドラム基体
13の回転軸、18はグロー放電をさせるのに必要な真
空を得るための排気系へ接続された接続ゲートバルブで
ある。
このような装置を使用してドラム基体13の表面にアモ
ルファスシリコンおよびマイクロクリスタリンシリコン
の層を形成させるには、まず反応容器10内にドラム基
体13を設置した後、排気系を作動させて約0.ITo
rr以下に排気した後、ボンベ5〜8から反応ガスを供
給し、ガス混合器9で所定の割合に混合して反応容器1
0内へ導入し圧力を0.1〜I To r r程度に設
定する。
次に駆動モータ17によりドラム基体13を回転させな
がら、高周波電源14で電力を供給してグロー放電を行
なわせ、ドラム基体13上にアモルファスシリコンおよ
びマイクロクリスタリンシリコンを堆積させる。この場
合、ドラム基体13はあらかじめ、加熱用ヒータ15に
より所望の温度まで加熱され、成膜中も一定温度に保た
れる。またボンベ5〜8に酸素や炭素や窒素の供給源と
なる原料ガスたとえばN2o1NH3、NO2、N2 
、CH4,02ガス等を用いることによってこれらの元
素をアモルファスシリコンおよびマイクロクリスタリン
シリコン中に含有させることもできる。
なおマイクロクリスタリンシリコン層への水素のドーピ
ングは、たとえばグロー放電分解法で行なう場合には、
原料としてS i H4や5izHs等のシラン類とキ
ャリアガスとしての水素等を反応室に導入してグロー放
電を行なうようにすればよい。またS f F 4や3
iCJ+等のハロゲン化ケイ素と水素の混合ガスを原料
としたり、シラン類とハロゲン化ケイ素の混合ガス系で
反応を行なわせたり、スパッタリング等の物理的な方法
によっても同様に水素を含有するマイクロクリスタリン
シリコンを得ることができる。
[発明の実施例] 次に本発明の実施例について説明する。
実施例 第3図に示した電子写真感光体製造装置を用いて、以下
述べるグロー放電分解法によりAJ支持体上にアモルフ
ァスシリコンおよびマイクロクリスタリンシリコンを成
膜して電子写真感光体を製造した。
すなわち、まずStH+流量を1008 CCMとし、
StH*に対して50%の流量のCH4と82 Hsと
を混合して基体温度250℃、印加電力200W、反応
圧0.7T Or rの条件でドラム基体上に厚さ1μ
lのP型アモルファス炭化シ゛リコン膜からなるブロッ
キング層を形成した。
なお82 Hsの濃度は、成膜開始時にSfH*流量に
対し、B 2 Hs / S i H410−2とし、
その後成膜の時間の経過と共に徐々に82 H6/St
H*  10−’まで減少させて支持体側から膜厚方向
に82 H68度を減少させた。
次に、5fHs流】を5080 CMとし、S i H
に対して10%のCH4を混合して、基板温度、印加電
力、反応圧を一定に保ったまま膜厚30μmのアモルフ
ァスシリコンを成膜して電荷輸送層を形成した。
さらに基板温度370℃、印加電力1kW、反応圧0.
7T ORRに設定し、S!H+の流量を6080CM
とし、H2の流量を60080 CMとして膜厚5μ璽
のマイクロクリスタリンシリコン層を成膜して電荷発生
層とした。
このようにして作成した電子写真感光体は、暗抵抗が高
く、優れた帯電能を有し、良好な光導電特性を有し、可
視光はもちろん、長波長側にも充分な感度を有し、かつ
、周期律表第■族または第V族の元素の膜厚方向濃度勾
配により密着性が良く、繰り返し特性に優れたものであ
った。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の電子写真感光体は、高抵
抗で帯電特性に優れ、また可視光および近赤外光領域に
高い光感度特性を有し、しかも製品は人体に無害で、耐
熱性、耐湿性・耐摩耗性に優れているため、長期にわた
って繰返し使用しても劣化せず寿命が長いという長所を
備えている。
また製造は安全かつ容易であり、G e H4等の長波
長増感を行なうためのガスを必要としないため、余分な
廃ガス処理設備が不要であり、工業的生産性が著く高い
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の感光体を概略的に示す断面図、第2図
は(a)〜(i)は周期律表第■族または第V族の元素
の膜厚方向の濃度分布を示すグラフ、第3図は製造装置
を概略的に示す図である。 1・・・・・・・・・導電性支持体 2・・・・・・・・・ブロッキング層 3・・・・・・・・・電荷輸送層 4・・・・・・・・・電荷発生層 5〜8・・・反応ガスのボンベ 9・・・・・・・・・ガス混合器 10・・・・・・・・・反応容器 11・・・・・・・・・円筒状電極 12・・・・・・・・・支持台 13・・・・・・・・・ドラム基体 14・・・・・・・・・高周波電極 15・・・・・・・・・ヒータ 16・・・・・・・・・ドラム基体の回転軸17・・・
・・・・・・駆動モータ 18・・・・・・・・・接続ゲートバルブP1〜P5・
・・・・・配管 R1−R4・・・・・・圧力調整器 ■1〜V5・・・バルブ 出願人     株式会社 東芝 出願人     東芝自il1機器エンジニアリング株
式会社

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)導電性支持体上に、周期律表第III族または第V
    族の元素と炭素、酸素、窒素のうち少なくとも1種以上
    の元素とを含むアモルファスシリコンからなる層厚10
    0Å〜10μmのブロッキング層と、炭素、酸素、窒素
    のうち少なくとも1種以上の元素を含むアモルファスシ
    リコンからなる層厚3〜80μmの電荷輸送層と、主と
    してマイクロクリスタリンシリコンからなる層厚0.1
    〜10μmの電荷発生層とが順に形成された電子写真感
    光体であつて、前記周期律表第III族または第V族の元
    素の濃度が膜厚方向に変化して前記導電性支持体近傍に
    その最大濃度を有することを特徴とする電子写真感光体
  2. (2)電荷発生層が、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混合体からなる特許請求の範
    囲第1項記載の電子写真感光体。
  3. (3)電荷発生層が、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ある特許請求の範囲
    第1項記載の電子写真感光体。
  4. (4)マイクロクリスタリンシリコンおよびアモルファ
    スシリコンが、水素原子を含有するものである特許請求
    の範囲第1項ないし第3項のいずれか1項記載の電子写
    真感光体。
  5. (5)電荷輸送層および/または電荷発生層が周期律表
    第III族または第V族の元素を含有するものである特許
    請求の範囲第1項ないし第4項のいずれか1項記載の電
    子写真感光体。
  6. (6)電荷輸送層および/または電荷発生層中の周期律
    表第III族または第V族の元素の濃度が膜厚方向にブロ
    ッキング層から連続して変化する特許請求の範囲第5項
    記載の電子写真感光体。
  7. (7)電荷発生層の層厚が1〜5μmである特許請求の
    範囲第1項ないし第6項のいずれか1項記載の電子写真
    感光体。
  8. (8)最上層に電荷発生層とは異なる表面層を有する特
    許請求の範囲第1項ないし第7項のいずれか1項記載の
    電子写真感光体。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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