JPS6261270B2 - - Google Patents

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JPS6261270B2
JPS6261270B2 JP56182655A JP18265581A JPS6261270B2 JP S6261270 B2 JPS6261270 B2 JP S6261270B2 JP 56182655 A JP56182655 A JP 56182655A JP 18265581 A JP18265581 A JP 18265581A JP S6261270 B2 JPS6261270 B2 JP S6261270B2
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JP
Japan
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atoms
layer
gas
layer region
photoconductive
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JP56182655A
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Japanese (ja)
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JPS5883855A (en
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Junichiro Kanbe
Shigeru Shirai
Teruo Misumi
Keishi Saito
Yoichi Oosato
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Canon Inc
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Publication date
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Priority to US06/437,282 priority patent/US4536460A/en
Priority to GB08231137A priority patent/GB2111704B/en
Priority to DE19823241351 priority patent/DE3241351A1/en
Publication of JPS5883855A publication Critical patent/JPS5883855A/en
Publication of JPS6261270B2 publication Critical patent/JPS6261270B2/ja
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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)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、光(ここでは広義の光で、紫外光
線、可視光線、赤外光線、X線、γ線等を示す)
の様な電磁波に感受性のある電子写真用光導電部
材に関する。 固体撮像装置、或いは像形成分野における電子
写真用像形成部材や原稿読取装置における光導電
層を形成する光導電材料としては、高感度で、
SN比[光電流(Ip)/暗電流(Id)]が高く、照
射する電磁波のスペクトル特性にマツチングした
吸収スペクトル特性を有すること、光応答性が速
く、所望の暗低抗値を有すること、使用時におい
て人体に対して無公害である事、更には固体撮像
装置においては、残像を所望時間内に容易に処理
することが出来る事等の特性が要求される。殊
に、事務機としてオフイスで使用される電子写真
装置内に組込まれる電子写真用像形成部材の場合
には、上記の使用時における無公害性は重要な点
である。 この様な点に立脚して最近注目されている光導
電材料にアモルフアスシリコン(以後A−Siと表
記す)があり、例えば、独国公開第2746967号公
報、同第2855718号公報には電子写真用像形成部
材として、独国公開第2933411号公報には光電変
換読取装置への応用が記載されている。 而乍ら、従来のA−Siで構成され現光導電層を
有する光導電部材は、暗抵抗値、光感度、光応答
性等の電気的、光学的、光導電的特性及び耐湿性
等の使用環境特性の点更には経時的安定性の点に
おいて、総合的な特性向上を計る必要があるとい
う更に改良される可き点が存するのが実情であ
る。 例えば、電子写真用像形成部材に適用した場合
に、高光感度、高暗抵抗化を同時に計ろうとする
と従来においてはその使用時において残留電位が
残る場合が度々観測され、この様な種の光導電部
材は繰返し長時間使用し続けると、繰返し使用に
よる疲労の蓄積が起つて、残像が生ずる所謂ゴー
スト現象を発する様になる等の不都合な点が少な
くなかつた。 又は例えば、本発明者等の多くの実験によれ
ば、電子写真用像形成部材の光導電層を構成する
材料としてのA−Siは、従来のSe、CdS、ZnO或
いはPVCzやTNF等の光導電材に較べて、数多く
の利点を有するが、従来の太陽電池用として使用
するための特性が付与されたA−Siから成る単層
構成の光導電層を有する電子写真用像形成部材の
上記光導電層に静電像形成のための帯電処理を施
しても暗減衰(dark decay)が著しく速く、通
常の電子写真法が仲々適用され難い事、及び多湿
雰囲気中においては、上記傾向が著しく、場合に
よつては現像時間まで帯電々荷を殆んど保持し得
ない事がある等、解決され得る可き点が存在して
いる事が判明している。 更に、A−Si材料は、その電気的、光導電的特
性の改良を計るために、水素原子或いは弗素原子
や塩素原子等のハロゲン原子、及び電気伝導型の
制御のために硼素原子や燐原子等が或いはその他
の特性改良のために他の原子が各々構成原子とし
て含有されるが、これ等の構成原子の含有の仕方
如何によつては、層形成した際の機械的特性に問
題が生ずる場合がある。 即ち、電子写真用像形成部材の場合には、通常
はアルミニウム等の金属材料で出来た円筒状の支
持体上にA−Si層が形成されるが、程度問題は層
の作成条件にも依存するけれどもその歪特性の大
きさ故に、層に亀裂が生じたり、支持体上から浮
いたり、或いは層全体が剥離して仕舞う等の不都
合さが生ずる場合が少なくない。 又、一般に通常のA−Si層自体は、アルミニウ
ム等の金属材料で出来た支持体には、密着性の点
でそれ程良い特性を示すものではなく、従つて長
期的な繰返し使用特性に問題があり、又支持体と
A−Si層との良好な電気的接触の形成が経時的変
化も含めて仲々出来ないという問題もある。 従つて、A−Si材料そのものの特性改良が計ら
れる一方で光導電部材を設計する際に、上記した
様な所望の電気的、光学的及び光導電的特性が得
られる様に工夫される必要がある。 本発明は上記の諸点に鑑み成されたもので、A
−Siに就いて電子写真用像形成部材として使用さ
れる光導電部材としての適用性とその応用性とい
う観点から総括的に鋭意研究検討を続けた結果、
シリコン原子を母体とし、水素原子(H)又はハ
ロゲン原子(X)のいずれか一方を少なくとも含
有するアモルフアス材料、所謂水素化アモルフア
スシリコン、ハロゲン化アモルフアスシリコン、
或いはハロゲン含有水素化アモルフアスシリコン
[以後これ等の総称的表記として「A−Si(H、
X)」を使用する]から構成される光導電層を有
する電子写真用光導電部材の層構造を特定化する
様に設計されて作成された電子写真用光導電部材
は実用上著しく優れた特性を示すばかりではな
く、従来の光導電部材と較べてみてもあらゆる点
において凌駕していること、殊に電子写真用の光
導電部材として著しく優れた特性を有しているこ
とを見出した点に基づいている。 本発明は電気的、光学的、光導電的特性が常時
安定していて、殆んど使用環境に制御を受けない
全環境型であり、耐光疲労に著しく長け、繰返し
使用に際しても劣化現象を起さず耐久性に優れ、
残留電位が全く又は殆んど観測されない電子写真
用光導電部材を提供することを主たる目的とす
る。 本発明の他の目的は、電子写真用の像形成部材
として適用させた場合、静電像形成のための帯電
処理の際の電荷保持能が充分あり、通常の電子写
真法が極めて有効に適用され得る優れた電子写真
特性を有する光導電部材を提供することである。 本発明の更に他の目的は、濃度が高く、ハーフ
トーンが鮮明に出て且つ解像度の高い、高品質画
像を得る事が容易に出来る電子写真用の光導電部
材を提供することである。 本発明の更にもう1つの目的は、高光感度性、
高密着性及び支持体との間に良好な電気的接触性
を有する電子写真用光導電部材を提供することで
もある。 本発明の電子写真用光導電部材は、電子写真用
の支持体と、シリコン原子を母体とし水素原子と
ハロゲン原子の少なくともいずれか一方を含有す
る非晶質材料で構成された光導電性を示す非晶質
層とを有し、該非晶質層には窒素原子と周期律表
第族に属する原子とが含有されている光導電部
材において、前記非晶質層は、前記支持体側より
下層領域と上層領域とに二分されており、前記窒
素原子は前記下層領域のみにその全領域に亙つて
含有されているとともに、前記周期律表第族に
属する原子は少なくとも前記下層領域に含有され
ている事を特徴とする。 上記した様な層構成を取る様にして設計された
本発明の光導電部材は、前記した諸問題の総てを
解決し得、極めて優れた電気的、光学的、光導電
的特性及び使用環境特性を示す。 殊に、電子写真用像形成部材として適用させた
場合には帯電処理の際の電荷保持能に長け、画像
形成への残留電位の影響が全くなく、その電気的
特性が安定しており高感度で、高SN比を有する
ものであつて耐光疲労、繰返し使用特性、殊に多
湿雰囲気中での繰返し使用特性に著しく長け、濃
度が高く、ハーフトーンが鮮明に出て、且つ解像
度の高い、高品質の可視画像を得る事が出来る。 以下、図面に従つて、本発明の電子写真用光導
電部材に就いて詳細に説明する。 第1図a乃至cは、本発明の各実施態様例の光
導電部材の層構成を説明する為に模式的に示した
模式的構成図である。 第1図a乃至cに示す光導電部材100は、光
導電部材用としての支持体101の上に、A−Si
(H、X)から成る光導電性を有する非晶質層1
02とを有し、該非晶質層102は、構成原子と
して窒素原子をその全領域に亘つて含有する下層
領域103と構成原子として周期律表第族原子
をその全領域に亘つて含有する層領域104とを
有する様に構成された層構造を有する。 下層領域103は窒素原子の含有によつて重点
的に高暗抵抗化と密着性の向上が計られ、上層領
域105には、窒素原子を含有させずに高感度化
が重点的に計られている。下層領域103中に含
有される窒素原子の量は、形成される光導電部材
に要求される特性に応じて所望に従つて適宜決め
られるが、通常の場合、0.01〜20atomic%、好ま
しくは0.02〜7atomic%、最適には0.03〜3atomic
%とされるのが望ましいものである。 層領域104中に含有される周期律表第族原
子の量についても、窒素原子の量の場合と同様に
所望に従つて適宜決定されるものであつて通常の
場合、0.01〜5×104atomicppm、好ましくは1
〜100atomicppm、より好ましくは3〜
20atomicppmとされるのが望ましいものであ
る。 下層領域103と上層領域105との層厚は、
本発明の目的を効果的に達成させる為の重要な因
子の1つであるので形成される光導電部材に所望
の特性が充分与えられる様に、光導電部材の設計
の際に充分なる注意が払われる必要がある。 本発明において、下層領域103の層厚は、非
晶質層102自体の層厚と密接な関係がある。下
層領域103の層厚は、通常の場合3〜100μ、
好ましくは5〜50μ、最適には7〜30μとされる
のが望ましい。 又、上層領域105の層厚は、通常の場合、
0.02〜10μ、好ましくは0.03〜5μ、最適には
0.05〜2μとされるのが望ましい。 本発明の光導電部材においては、第1図aに示
す様に、上層領域105にも構成原子として周期
律表第族原子が含有され、非晶質層102の全
体が層領域104とされる他に、第1図bに示す
様に上層領域105には、族原子を含有させず
に下層領域103と層領域104とを同一層領域
とすることも出来る。 この様な上層領域105に族原子を含有させ
ない実施態様例の光導電部材においては、殊に、
多湿雰囲気中での繰返し使用に顕著な特性を示
し、該雰囲気中での長期間の使用に充分なる耐久
性を示す。 又、第1図cに示す様に下層領域103内に層
領域104を形成する場合も良好な実施態様例の
1つとして挙げることが出来る。 更に本発明においては、支持体101と下層領
域103との間にAl2O3等の金属酸化物から成る
所謂電気的に障壁的な作用をする中間層を設けて
も良いものである。 本発明において、層領域104に含有される周
期律表第族に属する原子として使用され得るの
は、B、Al、Ga、In、Tlが挙げられ、殊にB、
Gaが好ましいものとして使用され得る。 支持体としては、導電性でも電気絶縁性であつ
ても良い。導電性支持体としては、例えば、
NiCr、ステンレス、Al、Cr、Mo、Au、Nb、
Ta、V、Ti、Pt、Pd等の金属又はこれ等の合金
が挙げられる。 電気絶縁性支持体としては、ポリエステル、ポ
リエチレン、ポリカーボネート、セルローズ、ア
セテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポ
リ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド等
の合成樹脂のフイルム又はシート、ガラス、セラ
ミツク、紙等が通常使用される。これ等の電気絶
縁性支持体は、好適には少なくともその一方の表
面を導電処理され、該導電処理された表面側に他
の層が設けられるのが望ましい。 例えば、ガラスであれば、その表面にNi、
Cr、Al、Cr、Mo、Au、Ir、Nb、Ta、V、Ti、
Pt、Pd、In2O3、SnO2、ITO(In2O3+SnO2)等
から成る薄膜を設けることによつて導電性が付与
され、或いはポリエステルフイルム等の合成樹脂
フイルムであれば、NiCr、Al、Ag、Pb、Zn、
Ni、Au、Cr、Mo、Ir、Nb、Ta、V、Ti、Pt等
の金属の薄膜を真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパ
ツタリング等でその表面に設け、又は前記金属で
その表面をラミネート処理して、その表面に導電
性が付与される。支持体の形状としては、円筒
状、ベルト状、板状等任意の形状とし得、所望に
よつて、その形状は、決定されるが、例えば、第
1図の光導電部材100を連続高速複写用の電子
写真用像形成部材として使用するのであれば無端
ベルト状又は円筒状とするのが望ましい。支持体
の厚さは、所望通りの光導電部材が形成される様
に適宜決定されるが、光導電部材として可撓性が
要求される場合には、支持体としての機能が充分
発揮される範囲内であれば可能な限り薄くされ
る。而乍ら、この様な場合支持体の製造上及び取
扱い上、機械的強度の点から、通常は、10μ以上
とされる。 本発明において、必要に応じて非晶質層中に含
有されるハロゲン原子(X)としては、具体的に
はフツ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられ、殊に
フツ素、塩素を好適なものとして挙げることが出
来る。 本発明において、A−Si(H、X)で構成され
る非晶質層を形成するには例えばグロー放電法、
スパツタリング法、或いはイオンプレーテイング
法等の放電現象を利用する真空堆積法によつて成
される。例えば、グロー放電法によつて、A−Si
(H、X)で構成される非晶質層を形成するに
は、基本的にはシリコン原子(Si)を供給し得る
Si供給用の原料ガスと共に、水素原子(H)導入
用の又は/及びハロゲン原子(X)導入用の原料
ガスを、内部が減圧にし得る堆積室内に導入し
て、該堆積室内にグロー放電を生起させ、予め所
定位置に設置されてある所定の支持体表面上にA
−Si(H、X)からなる層を形成させれば良い。
又、スパツタリング法で形成する場合には、例え
ばAr、He等の不活性ガス又はこれ等のガスをベ
ースとした混合ガスの雰囲気中でSiで構成された
ターゲツトをスパツタリングする際、水素原子
(H)又は/及びハロゲン原子(X)導入用のガ
スをスパツタリング用の堆積室に導入してやれば
良い。 本発明において使用されるSi供給用の原料ガス
としては、SiH4、Si2H6、Si3H8、Si4H10等のガス
状態の又はガス化し得る水素化硅素(シラン類)
が有効に使用されるものとして挙げられ、殊に、
層作成作業の扱い易さ、Si供給効率の良さ等の点
でSiH4、Si2H6が好ましいものとして挙げられ
る。 本発明において使用されるハロゲン原子導入用
の原料ガスとして有効なのは、多くのハロゲン化
合物が挙げられ、例えばハロゲンガス、ハロゲン
化物、ハロゲン間化合物、ハロゲンで置換された
シラン誘導体等のガス状態の又はガス化し得るハ
ロゲン化合物が好ましく挙げられる。 又、更には、シリコン原子とハロゲン原子とを
構成要素とするガス状態の又はガス化し得る、ハ
ロゲン原子を含む硅素化合物も有効なものとして
本発明においては挙げることが出来る。 本発明において好適に使用し得るハロゲン化合
物としては、具体的には、フツ素、塩素、臭素、
ヨウ素のハロゲンガス、BrF、ClF、ClF3
BrF5、BrF3、IF3、IF7、ICl、IBr等のハロゲン
間化合物を挙げることが出来る。 ハロゲン原子を含む硅素化合物、所謂、ハロゲ
ン原子で置換されたシラン誘導体としては、具体
的に例えばSiF4、Si2F6、SiCl4、SiBr4等のハロ
ゲン化硅素が好ましいものとして挙げることが出
来る。 この様なハロゲン原子を含む硅素化合物を採用
してグロー放電法によつて本発明の特徴的な光導
電部材を形成する場合には、Siを供給し得る原料
ガスとしての水素化硅素ガスを使用しなくとも、
所定の支持体上にA−Si:Xから成る光導電層を
形成する事が出来る。 グロー放電法に従つて、ハロゲン原子を含む非
晶質層を製造する場合、基本的には、Si供給用の
原料ガスであるハロゲン化硅素ガスとAr、H2
He等のガス等を所定の混合比とガス流量になる
様にして非晶質層を形成する堆積室に導入し、グ
ロー放電を生起してこれ等のガスのプラズマ雰囲
気を形成することによつて、所定の支持体上に非
晶質層を形成し得るものであるが、水素原子の導
入を計る為にこれ等のガスに更に水素原子を含む
硅素化合物のガスも所定量混合して層形成しても
良い。 又、各ガスは単独種のみでなく所定の混合比で
複数種混合して使用しても差支えないものであ
る。 反応スパツタリング法或いはイオンプレーテイ
ング法に依つてA−Si(H、X)から成る非晶質
層を形成するには、例えばスパツタリング法の場
合にはSiから成るターゲツトを使用して、これを
所定のガスプラズマ雰囲気中でスパツタリング
し、イオンプレーテイング法の場合には、多結晶
シリコン又は単結晶シリコンを蒸発源として蒸着
ボートに収容し、このシリコン蒸発源を抵抗加熱
法、或いはエレクトロンビーム法(EB法)等に
よつて加熱蒸させ飛翔蒸発物を所定のガスプラズ
マ雰囲気中を通過させる事が出来る。 この際、スパツタリング法、イオンプレーテイ
ング法の何れの場合にも形成される層中にハロゲ
ン原子を導入するには、前記のハロゲン化合物又
は前記のハロゲン原子を含む硅素化合物のガスを
堆積室中に導入して該ガスのプラズマ雰囲気を形
成してやれば良いものである。 又、水素原子を導入する場合には、水素原子導
入用の原料ガス、例えば、H2、或いは前記した
シラン類等のガスをスパツタリング用の堆積室中
に導入して該ガスのプラズマ雰囲気を形成してや
れば良い。 本発明においては、ハロゲン原子導入用の原料
ガスとして上記されたハロゲン化合物或いはハロ
ゲンを含む硅素化合物が有効なものとして使用さ
れるものであるが、その他に、HF、HCl、
HBr、HI等のハロゲン化水素、SiH2F2、SiH2I2
SiH2Cl2、SiHCl3、SiH2Br2、SiHBr3等のハロゲ
ン置換水素化硅素、等々のガス状態の或いはガス
化し得る、水素原子を構成要素の1つとするハロ
ゲン化物も有効な非晶質層形成用の出発物質とし
挙げる事が出来る。 これ等の水素原子を含むハロゲン化物は、非晶
質層形成の際に層中にハロゲン原子の導入と同時
に電気的或いは光電的特性の制御に極めて有効な
水素原子を導入されるので、本発明においては好
適なハロゲン導入用の原料として使用される。 水素原子を非晶質層中に構造的に導入するに
は、上記の他にH2、或いはSiH4、Si2H6
Si3H8、Si4H10等の水素化硅素のガスをSiを供給
する為のシリコン化合物と堆積室中に共存させて
放電を生起させる事でも行う事が出来る。 例えば、反応スパツタリング法の場合には、Si
ターゲツトを使用し、ハロゲン原子導入用のガス
及びH2ガスを必要に応じてHe、Ar等の不活性ガ
スも含めて堆積室内に導入してプラズマ雰囲気を
形成し、前記Siターゲツトをスパツタリングする
事によつて基板上にA−Si(H、X)からなる非
晶質層が形成される。 更には、不純物のドーピングも兼ねてB2H6
のガスを導入してやることも出来る。 本発明において、形成される光導電部材の非晶
質層中に含有される水素原子(H)の量又はハロ
ゲン原子(X)の量は水素原子とハロゲン原子の
量の和は通常の場合1〜40atomic%、好適には
5〜30atomic%とされるのが望ましい。 光導電層中に含有される水素原子(H)又は/
及びハロゲン原子(X)の量を制御するには、例
えば堆積支持体温度又は/及び水素原子(H)、
或いはハロゲン原子(X)を含有させる為に使用
される出発物質の堆積装置系内へ導入する量、放
電々力等を制御してやれば良い。 非晶質中層に第族原子及び窒素原子を導入し
て、下層領域103及び層領域104を形成する
には、グロー放電法や反応スパツタリング法等に
よる層形成の際に、第族原子導入用の出発物質
又は窒素原子導入用の出発物質、或いは両出発物
質を前記した非晶質層形成用の出発物質と共に使
用して、形成される層中にその量を制御し乍ら含
有してやる事によつて成される。 非晶質層を構成する下層領域103を形成する
のにグロー放電法を用いる場合には、下層領域形
成用の原料ガスとなる出発物質としては、前記し
た非晶質層形成用の出発物質の中から所望に従つ
て選択されたものに窒素原子導入用の出発物質が
加えられる。その様な窒素原子導入用の出発物質
としては、少なくとも窒素原子を構成原子とする
ガス状の物質又はガス化し得る物質をガス化した
ものの中の大概のものが使用され得る。 例えばシリコン原子(Si)を構成原子とする原
料ガスと、窒素原子(N)を構成原子とする原料
ガスと、必要に応じて水素原子(H)又は及びハ
ロゲン原子(X)を構成原子とする原料ガスとを
所望の混合比で混合して使用するか、又は、シリ
コン原子(Si)を構成原子とする原料ガスと、窒
素原子(N)及び水素原子(H)を構成原子とす
る原料ガスとを、これも又所望の混合比で混合す
るか、或いは、シリコン原子(Si)を構成原子と
する原料ガスと、シリコン原子(Si)、窒素原子
(N)及び水素原子(H)の3つを構成原子とす
る原料ガスとを混合して使用することが出来る。 又、別には、シリコン原子(Si)と水素原子
(H)とを構成原子とする原料ガスに窒素原子
(N)を構成とする原子ガスを混合して使用して
も良い。 窒素原子導入用の原子ガスとなる出発物質とし
ては、窒素(N2)、アンモニア(NH3)、ヒドラジ
ン(H2NNH2)、アジ化水素(HN3)、アジ化アン
モニウム(NH4N3)等のガス状の又はガス化し得
る窒素、窒化物及びアジ化物等の窒素化合物を挙
げることが出来る。 この他に、窒素原子の導入に加えて、ハロゲン
原子の導入も行えるという点から、三弗化窒素
(F3N)、四弗化窒素(F4N2)、二弗化二窒素
(N2F2)、アジ化弗素(FN3)、アジ化塩素
(ClN3)、アジ化臭素(BrN3)、アジ化ヒドラジニ
ウム(N2H5N3)等のハロゲン含有窒素化合物を挙
げることが出来る。 スパツターリング法によつて窒素原子を含有す
る下層領域を形成するには、単結晶又は多結晶の
Siウエーハー又はSi3N4ウエーハー、又はSiと
Si3N4が混合されて含有されているウエーハーを
ターゲツトとして、これ等を種々のガス雰囲気中
でスパツターリングすることによつて行えば良
い。 例えば、Siウエーハーをターゲツトとして使用
すれば、窒素原子と必要に応じて水素原子又は/
及びハロゲン原子を導入する為の原料ガスを、必
要に応じて稀釈ガスで稀釈して、スパツター用の
堆積室中に導入し、これ等のガスのガスプラズマ
を形成して前記Siウエーハーをスパツターリング
すれば良い。 又、別にはSiとSi3N4とは別々のターゲツトと
して、又はSiとSi3N4の混合した一枚のターゲツ
トを使用することによつて、スパツター用のガス
としての稀釈ガスの雰囲気中で又は少なくとも水
素原子(H)又は/及びハロゲン原子(X)を構
成原子として含有するガス雰囲気中でスパツター
リングすることによつて成される。窒素原子導入
用の原料ガスとしては、先述したグロー放電の例
で示した原料ガスの中の窒素原子導入用の原料ガ
スが、スパツターリングの場合にも有効なガスと
して使用され得る。 本発明に於て、非晶質層をグロー放電法又はス
パツターリング法で形成する際に使用される稀釈
ガスとしては、所謂稀ガス、例えばHe、Ne、Ar
等が好適なものとして挙げることが出来る。 非晶質層を構成する層領域104を形成するに
は、前述した非晶質層の形成の際に前記した非晶
質層形成用となる原料ガスと共に、第族原子導
入用となるガス状態の又はガス化し得る出発物質
をガス状態で非晶質層形成の為の真空堆積室中に
導入してやれば良いものである。 層領域104に導入される第族原子の含有量
は、堆積室中に流入される第族原子導入用の出
発物質のガス流量、ガス流量比、放電パワー等を
制御することによつて任意に制御され得る。 第族原子導入用の出発物質としては、本発明
に於いて有効に使用されるのは、硼素原子導入用
としては、B2H6、B4H10、B5H9、B5H11
B6H10、B6H12、B6H14、等の水素化硼素、BF3
BCl3、BBr3等のハロゲン化硼素等が挙げられ
る。この他、AlCl3、GaCl3、InCl3、TlCl3等も挙
げることが出来る。 本発明の光導電部材に於いては、窒素原子が含
有される下層領域には、更に酸素原子を含有させ
ても良い。下層領域に酸素原子を化学構造的に含
有させることによつて、非晶質層と支持体との間
に於ける密着性が一層向上させ得ると共に、一層
の暗抵抗の増大を計ることが出来る。 下層領域に窒素原子を導入するには、下層領域
を形成する際に窒素原子導入用の出発物質をガス
状態で真空堆積装置内に導入してやれば良い。 或いは、反応スパツターリング法によつて下層
領域を形成する場合には、SiO2ターゲツトを使
用するか、又は、Si、Si3N4等と共にSiO2が混合
されているターゲツトを使用することによつて形
成される下層領域中に酸素原子を含有させる事が
出来る。 酸素原子導入用の原料ガスとなる出発物質とし
ては具体的には、例えば酸素(O2)、オゾン
(O3)、一酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO2)、
一二酸化窒素(N2O)、三二酸化窒素(N2O3)、
四二酸化窒素(N2O4)、五二酸化窒素(N2O5)、
三酸化窒素(NO3)、シリコン原子(Si)と酸素
原子(O)と水素原子(H)とを構成原子とす
る、例えば、ジシロキサンH3SiOSiH3、トリシロ
キサンH3SiOSiH2OSiH3等の低級シロキサン等を
挙げることが出来る。 次にグロー放電分解法によつて形成される光導
電部材の製造方法について説明する。 第2図にグロー放電分解法による光導電部材の
製造装置を示す。 図中の202,203,204,205,20
6のガスボンベには、本発明の夫々の層を形成す
るための原料ガスが密封されており、その1例と
して、たとえば、202はHeで稀釈されたSiH4
ガス(純度99.999%、以下SiH4/Heと略す。)ボ
ンベ、203はHeで稀釈されたB2H6ガス(純度
99.999%、以下B2H6/Heと略す。)ボンベ、20
4はHeで稀釈されたSi2H6ガス(純度99.99%、
以下Si2H6/Heと略す。)ボンベ、205はHeで
稀釈されたSiF4ガス(純度99.999%、以下SiF4
Heと略す。)ボンベ、206はNH3ガスボンベで
ある。 これらのガスを反応室201に流入させるには
ガスボンベ202〜206のバルブ222〜22
6、リークバルブ235が閉じられていることを
確認し又、流入バルブ212〜216、流出バル
ブ217〜221、補助バルブ232〜233が
開かれていることを確認して先ずメインバルブ2
34を開いて反応室201、ガス配管内を排気す
る。次に真空計236の読みが約5×10-6torrに
なつた時点で、補助バルブ232〜233、流出
バルブ217〜221を閉じる。 基体シリンダー237上に下層領域を形成する
場合の1例をあげると、ガスボンベ202より
SiH4/Heガス、ガスボンベ203よりB2H6/He
ガス、ガスボンベ211よりNH3ガスを、バルブ
222,223,226を開いて出口圧ゲージ2
27,228,231の圧を1Kg/cm2に調整し、
流入バルブ212,213,216を徐々に開け
て、マスフロコントローラ207,208,21
1内に流入させる。引き続いて流出バルブ21
7,218,221、補助バルブ232,233
を徐々に開いて夫々のガスを反応室201に流入
させる。このときのSiH4/Heガス流量、B2H6
Heガス流量、NH3ガス流量との夫々の比が所望
の値になるように流出バルブ217,218,2
21を調整し、又、反応室内の圧力が所望の値に
なるように真空計236の読みを見ながらメイン
バルブ234の開口を調整する。そして基体シリ
ンダー237の温度が加熱ヒーター238により
50〜400℃の温度に設定されていることを確認さ
れた後、電源240を所望の電力に設定して反応
室201内にグロー放電を生起させ基体シリンダ
ー上に下層領域を形成する。 下層領域にハロゲン原子を含有させる場合には
上記のガスにたとえばSiF4/Heを、更に付加し
て反応室内に送り込む。 上層領域105を形成するには下層領域の形成
の際に使用した窒素原子含有ガスを除いて層形成
を行う。 夫々の層を形成する際に必要なガス以外の流出
バルブは全て閉じることは言うまでもなく、又
夫々の層を形成する際、前層の形成に使用したガ
スが反応室201内、流出バルブ217〜221
から反応室201内に至る配管内に残留すること
を避けるために、流出バルブ217〜221を閉
じ補助バルブ232,233を開いてメインバル
ブ234を全開して系内を一旦高真空に排気する
操作を必要に応じて行う。 又、層形成を行つている間は層形成の均一化を
計るため基体シリンダー237はモータ239に
より一定速度で回転させる。 以下実施例について説明する。 実施例 1 第2図に示した製造装置によりAlシリンダー
上に、以下の条件で層形成を行つた。 こうして得られた像形成部材を、帯電露光実験
装置に設置し5.0kVで0.2sec間コロナ帯電を行
い、直ちに光像を照射した光像はタングステンラ
ンプ光源を用い、1.5lux・secの光量を透過型の
テストチヤートを通して照射させた。 その後直ちに、荷電性の現像剤(トナーとキ
ヤリアーを含む)を部材表面をカスケードするこ
とによつて、部材表面上に良好なトナー画像を得
た。部材上のトナー画像を、5.0kVのコロナ帯
電で転写紙上に転写した所、解像力に優れ、階調
再現性のよい鮮明な高濃度の画像が得られた。
The present invention relates to light (here, light in a broad sense, including ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, X-rays, γ-rays, etc.)
The present invention relates to photoconductive members for electrophotography that are sensitive to electromagnetic waves such as. As a photoconductive material for forming a photoconductive layer in a solid-state imaging device, an electrophotographic image forming member in the image forming field, or a document reading device, it is highly sensitive,
It has a high signal-to-noise ratio [photocurrent (Ip)/dark current (Id)], has absorption spectrum characteristics that match the spectrum characteristics of the irradiated electromagnetic waves, has fast photoresponsiveness, and has a desired dark resistance value. Solid-state imaging devices are required to have characteristics such as being non-polluting to the human body during use and being able to easily dispose of afterimages within a desired time. Particularly in the case of an electrophotographic image forming member incorporated into an electrophotographic apparatus used in an office as a business machine, the above-mentioned non-polluting property during use is an important point. Based on this point, amorphous silicon (hereinafter referred to as A-Si) is a photoconductive material that has recently attracted attention. As a photographic image forming member, application to a photoelectric conversion/reading device is described in DE 2933411. However, conventional photoconductive members made of A-Si and having photoconductive layers have excellent electrical, optical, and photoconductive properties such as dark resistance, photosensitivity, and photoresponsiveness, as well as moisture resistance. The reality is that there are points that can be further improved in terms of usage environment characteristics and stability over time, which requires a comprehensive improvement in characteristics. For example, when applied to electrophotographic image forming members, when attempting to achieve high light sensitivity and high dark resistance at the same time, it has often been observed that residual potential remains during use, and such photoconductive When a member is repeatedly used for a long period of time, fatigue due to repeated use accumulates, resulting in a so-called ghost phenomenon in which an afterimage occurs. For example, according to many experiments conducted by the present inventors, A-Si as a material constituting the photoconductive layer of an electrophotographic image forming member is superior to conventional photoconductive materials such as Se, CdS, ZnO, PVCz, and TNF. The electrophotographic imaging member has a photoconductive layer with a single layer structure made of A-Si, which has many advantages over electric materials, and has properties suitable for use in conventional solar cells. Even if the conductive layer is subjected to charging treatment for electrostatic image formation, dark decay is extremely fast, making it difficult to apply ordinary electrophotography, and the above tendency is remarkable in a humid atmosphere. It has been found that there are some problems that can be solved, such as in some cases, it is almost impossible to retain the electrostatic charges until the development time. Furthermore, A-Si materials can be impregnated with hydrogen atoms or halogen atoms such as fluorine atoms or chlorine atoms to improve their electrical and photoconductive properties, and boron atoms or phosphorus atoms to control their electrical conductivity. However, depending on how these constituent atoms are contained, problems may arise in the mechanical properties when the layer is formed. There are cases. In other words, in the case of electrophotographic image forming members, an A-Si layer is usually formed on a cylindrical support made of a metal material such as aluminum, but the extent of the layer depends on the conditions for forming the layer. However, due to the magnitude of its strain characteristics, inconveniences such as the layer cracking, floating off the support, or the entire layer peeling off occur in many cases. In addition, the normal A-Si layer itself generally does not exhibit very good adhesion properties to supports made of metal materials such as aluminum, and therefore there are problems with long-term repeated use characteristics. There is also the problem that good electrical contact between the support and the A-Si layer cannot be easily formed due to changes over time. Therefore, while efforts are being made to improve the properties of the A-Si material itself, it is also necessary to take measures to obtain the desired electrical, optical, and photoconductive properties as described above when designing photoconductive members. There is. The present invention has been made in view of the above points, and
-As a result of intensive and comprehensive research on Si from the viewpoint of its applicability and applicability as a photoconductive member used as an electrophotographic image forming member,
Amorphous materials having silicon atoms as a matrix and containing at least either hydrogen atoms (H) or halogen atoms (X), so-called hydrogenated amorphous silicon, halogenated amorphous silicon,
Or halogen-containing hydrogenated amorphous silicon [hereinafter referred to as "A-Si (H,
A photoconductive member for electrophotography designed and created to have a specific layer structure of a photoconductive member for electrophotography having a photoconductive layer composed of “ It was discovered that the material not only shows the characteristics of the photoconductive material used in electrophotography, but also that it is superior in all respects to conventional photoconductive materials, especially as a photoconductive material for electrophotography. Based on. The electrical, optical, and photoconductive properties of the present invention are always stable, and it is an all-environment type that is hardly controlled by the usage environment.It is extremely resistant to light fatigue and does not cause deterioration even when used repeatedly. Excellent durability,
The main object of the present invention is to provide a photoconductive member for electrophotography in which no or almost no residual potential is observed. Another object of the present invention is that when applied as an image forming member for electrophotography, it has sufficient charge retention ability during charging processing for electrostatic image formation, and ordinary electrophotographic methods can be applied extremely effectively. It is an object of the present invention to provide a photoconductive member having excellent electrophotographic properties that can be used. Still another object of the present invention is to provide a photoconductive member for electrophotography that can easily produce high-quality images with high density, clear halftones, and high resolution. Yet another object of the present invention is high photosensitivity,
Another object of the present invention is to provide a photoconductive member for electrophotography that has high adhesion and good electrical contact with a support. The photoconductive member for electrophotography of the present invention exhibits photoconductivity and is composed of a support for electrophotography and an amorphous material having silicon atoms as a matrix and containing at least one of hydrogen atoms and halogen atoms. an amorphous layer, the amorphous layer containing nitrogen atoms and atoms belonging to group 3 of the periodic table; and an upper layer region, and the nitrogen atoms are contained only in the lower layer region over the entire region, and the atoms belonging to the group of the periodic table are contained at least in the lower layer region. characterized by things. The photoconductive member of the present invention designed to have the above-mentioned layer structure can solve all of the above-mentioned problems, and has extremely excellent electrical, optical, and photoconductive properties and a usage environment. Show characteristics. In particular, when applied as an image forming member for electrophotography, it has excellent charge retention ability during charging processing, has no influence of residual potential on image formation, has stable electrical properties, and has high sensitivity. It has a high signal-to-noise ratio and is extremely good in light fatigue resistance, repeated use characteristics, especially in a humid atmosphere, and has high density, clear halftones, and high resolution. A quality visible image can be obtained. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The electrophotographic photoconductive member of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIGS. 1a to 1c are schematic structural diagrams schematically shown to explain the layer structure of a photoconductive member according to each embodiment of the present invention. The photoconductive member 100 shown in FIGS. 1a to 1c is an A-Si
Amorphous layer 1 with photoconductivity consisting of (H,X)
02, the amorphous layer 102 has a lower layer region 103 containing nitrogen atoms as constituent atoms over its entire region, and a layer containing atoms of Group Group of the Periodic Table over its entire region as constituent atoms. It has a layered structure configured to have a region 104. The lower layer region 103 is designed to have high dark resistance and improved adhesion by containing nitrogen atoms, and the upper layer region 105 is designed to have high sensitivity without containing nitrogen atoms. There is. The amount of nitrogen atoms contained in the lower layer region 103 is determined as desired depending on the characteristics required of the photoconductive member to be formed, but is usually 0.01 to 20 atomic%, preferably 0.02 to 20 atomic%. 7atomic%, optimally 0.03-3atomic
% is preferable. Similarly to the amount of nitrogen atoms, the amount of atoms of Group Group of the Periodic Table contained in the layer region 104 is determined as desired, and is usually 0.01 to 5×10 4 . atomic ppm, preferably 1
~100 atomic ppm, more preferably 3~
It is desirable that the content be 20 atomic ppm. The layer thicknesses of the lower layer region 103 and the upper layer region 105 are:
As this is one of the important factors for effectively achieving the object of the present invention, sufficient care must be taken when designing the photoconductive member so that the formed photoconductive member has sufficient desired characteristics. needs to be paid. In the present invention, the layer thickness of the lower layer region 103 is closely related to the layer thickness of the amorphous layer 102 itself. The layer thickness of the lower layer region 103 is usually 3 to 100μ,
The thickness is preferably 5 to 50μ, most preferably 7 to 30μ. In addition, the layer thickness of the upper layer region 105 is usually as follows:
0.02-10μ, preferably 0.03-5μ, optimally
It is desirable that the thickness be 0.05 to 2μ. In the photoconductive member of the present invention, as shown in FIG. Alternatively, as shown in FIG. 1B, the upper layer region 105 may not contain group atoms and the lower layer region 103 and the layer region 104 may be made into the same layer region. In a photoconductive member according to an embodiment in which the upper layer region 105 does not contain group atoms, in particular,
It exhibits remarkable characteristics when used repeatedly in a humid atmosphere, and exhibits sufficient durability for long-term use in such an atmosphere. Further, as shown in FIG. 1c, a case where a layer region 104 is formed within the lower layer region 103 can also be cited as one of the preferred embodiments. Furthermore, in the present invention, an intermediate layer made of a metal oxide such as Al 2 O 3 and acting as an electrical barrier may be provided between the support 101 and the lower region 103. In the present invention, atoms belonging to group of the periodic table contained in the layer region 104 include B, Al, Ga, In, and Tl, and in particular, B,
Ga may be used as preferred. The support may be electrically conductive or electrically insulating. As the conductive support, for example,
NiCr, stainless steel, Al, Cr, Mo, Au, Nb,
Examples include metals such as Ta, V, Ti, Pt, and Pd, and alloys thereof. As the electrically insulating support, films or sheets of synthetic resins such as polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose, acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide, glass, ceramic, paper, etc. are usually used. Ru. Preferably, at least one surface of these electrically insulating supports is conductively treated, and another layer is preferably provided on the conductively treated surface side. For example, if it is glass, Ni on the surface,
Cr, Al, Cr, Mo, Au, Ir, Nb, Ta, V, Ti,
Conductivity is imparted by providing a thin film made of Pt, Pd, In 2 O 3 , SnO 2 , ITO (In 2 O 3 +SnO 2 ), etc., or if it is a synthetic resin film such as polyester film, NiCr , Al, Ag, Pb, Zn,
A thin film of metal such as Ni, Au, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, Ti, Pt, etc. is provided on the surface by vacuum evaporation, electron beam evaporation, sputtering, etc., or the surface is laminated with the above metal. This imparts conductivity to the surface. The shape of the support may be any shape such as a cylinder, a belt, or a plate, and the shape is determined as desired. For example, the photoconductive member 100 in FIG. If it is to be used as an electrophotographic image forming member, it is desirable to have an endless belt shape or a cylindrical shape. The thickness of the support is determined appropriately so that a desired photoconductive member is formed, but if flexibility is required as a photoconductive member, the support can sufficiently function as a support. It is made as thin as possible within this range. However, in such cases, from the viewpoint of manufacturing and handling of the support and mechanical strength, the thickness is usually set to 10μ or more. In the present invention, specific examples of the halogen atom (X) contained in the amorphous layer as necessary include fluorine, chlorine, bromine, and iodine, with fluorine and chlorine being particularly preferred. It can be mentioned as such. In the present invention, for example, glow discharge method,
This is accomplished by a vacuum deposition method that utilizes a discharge phenomenon, such as a sputtering method or an ion plating method. For example, A-Si
To form an amorphous layer composed of (H,X), basically silicon atoms (Si) can be supplied.
Together with the raw material gas for supplying Si, the raw material gas for introducing hydrogen atoms (H) and/or for introducing halogen atoms (X) is introduced into a deposition chamber whose interior can be reduced in pressure, and a glow discharge is generated in the deposition chamber. A on a predetermined support surface that has been placed in a predetermined position in advance.
A layer consisting of -Si(H,X) may be formed.
In addition, when forming by a sputtering method, hydrogen atoms (H ) or/and a gas for introducing halogen atoms (X) may be introduced into the deposition chamber for sputtering. The raw material gas for supplying Si used in the present invention includes gaseous or gasifiable silicon hydride (silanes) such as SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , Si 4 H 10 , etc.
are mentioned as those that can be effectively used, especially,
SiH 4 and Si 2 H 6 are preferred in terms of ease of layer creation work, good Si supply efficiency, and the like. Effective raw material gases for introducing halogen atoms used in the present invention include many halogen compounds, such as halogen gases, halides, interhalogen compounds, halogen-substituted silane derivatives, etc. Preferred examples include halogen compounds that can be converted into Further, a silicon compound containing a halogen atom, which is in a gaseous state or can be gasified and whose constituent elements are a silicon atom and a halogen atom, can also be mentioned as an effective compound in the present invention. Specifically, halogen compounds that can be suitably used in the present invention include fluorine, chlorine, bromine,
Iodine halogen gas, BrF, ClF, ClF 3 ,
Examples include interhalogen compounds such as BrF 5 , BrF 3 , IF 3 , IF 7 , ICl, and IBr. Preferred examples of silicon compounds containing halogen atoms, so-called silane derivatives substituted with halogen atoms, include silicon halides such as SiF 4 , Si 2 F 6 , SiCl 4 , and SiBr 4 . . When forming the characteristic photoconductive member of the present invention by a glow discharge method using such a silicon compound containing a halogen atom, silicon hydride gas is used as a raw material gas capable of supplying Si. Even if you don't,
A photoconductive layer made of A-Si:X can be formed on a given support. When manufacturing an amorphous layer containing halogen atoms according to the glow discharge method, basically silicon halide gas, which is a raw material gas for supplying Si, and Ar, H 2 ,
By introducing a gas such as He into a deposition chamber in which an amorphous layer is to be formed at a predetermined mixing ratio and gas flow rate, a glow discharge is generated to form a plasma atmosphere of these gases. Therefore, an amorphous layer can be formed on a predetermined support, but in order to introduce hydrogen atoms, a predetermined amount of silicon compound gas containing hydrogen atoms is also mixed with these gases to form a layer. It may be formed. Moreover, each gas may be used not only as a single species but also as a mixture of multiple species at a predetermined mixing ratio. To form an amorphous layer made of A-Si (H, In the case of the ion plating method, polycrystalline silicon or single crystal silicon is housed in a deposition boat as an evaporation source, and this silicon evaporation source is heated using a resistance heating method or an electron beam method (EB method). The flying evaporated material can be passed through a predetermined gas plasma atmosphere by heating and steaming using methods such as the above method. At this time, in order to introduce halogen atoms into the layer formed by either the sputtering method or the ion plating method, a gas of the above-mentioned halogen compound or a silicon compound containing the above-mentioned halogen atoms is introduced into the deposition chamber. It is sufficient to introduce the gas to form a plasma atmosphere of the gas. In addition, when introducing hydrogen atoms, a raw material gas for introducing hydrogen atoms, such as H 2 or the above-mentioned silane gases, is introduced into a deposition chamber for sputtering to form a plasma atmosphere of the gas. Just do it. In the present invention, the above-mentioned halogen compounds or halogen-containing silicon compounds are effectively used as raw material gases for introducing halogen atoms, but in addition, HF, HCl,
Hydrogen halides such as HBr and HI, SiH 2 F 2 , SiH 2 I 2 ,
Halogen-substituted silicon hydrides such as SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiH 2 Br 2 , SiHBr 3 and other gaseous or gasifiable halides containing hydrogen atoms as one of their constituents are also effective amorphous materials. It can be mentioned as a starting material for layer formation. These halides containing hydrogen atoms introduce hydrogen atoms, which are extremely effective in controlling electrical or photoelectric properties, at the same time as halogen atoms are introduced into the layer when forming an amorphous layer. It is used as a suitable raw material for introducing halogen. In order to structurally introduce hydrogen atoms into the amorphous layer, in addition to the above, H 2 , SiH 4 , Si 2 H 6 ,
This can also be done by causing a discharge by causing a silicon hydride gas such as Si 3 H 8 or Si 4 H 10 to coexist with a silicon compound for supplying Si in the deposition chamber. For example, in the case of the reactive sputtering method, Si
Using a target, a gas for introducing halogen atoms and H 2 gas, including inert gases such as He and Ar as necessary, are introduced into the deposition chamber to form a plasma atmosphere, and the Si target is sputtered. As a result, an amorphous layer made of A-Si(H,X) is formed on the substrate. Furthermore, a gas such as B 2 H 6 can also be introduced for doping with impurities. In the present invention, the amount of hydrogen atoms (H) or the amount of halogen atoms (X) contained in the amorphous layer of the photoconductive member to be formed is usually 1 when the sum of the amounts of hydrogen atoms and halogen atoms is 1. It is desirable that the content be ˜40 atomic %, preferably 5 to 30 atomic %. Hydrogen atoms (H) or / contained in the photoconductive layer
and the amount of halogen atoms (X), for example by controlling the deposition support temperature or/and hydrogen atoms (H),
Alternatively, the amount of the starting material used to contain the halogen atoms (X) introduced into the deposition system, the discharge force, etc. may be controlled. In order to introduce group atoms and nitrogen atoms into the amorphous intermediate layer to form the lower layer region 103 and the layer region 104, when forming layers by a glow discharge method, a reactive sputtering method, etc., By using the starting material, the starting material for introducing nitrogen atoms, or both starting materials together with the starting material for forming the amorphous layer described above, the amount of the starting material is controlled in the formed layer. It will be done. When the glow discharge method is used to form the lower layer region 103 constituting the amorphous layer, the starting material that becomes the raw material gas for forming the lower layer region is one of the starting materials for forming the amorphous layer described above. A starting material for introducing nitrogen atoms is added to one selected from among them as desired. As the starting material for introducing nitrogen atoms, most of the gaseous substances containing at least nitrogen atoms or gasified substances that can be gasified can be used. For example, a raw material gas containing silicon atoms (Si), a raw material gas containing nitrogen atoms (N), and hydrogen atoms (H) or halogen atoms (X) as necessary. Either a raw material gas is mixed at a desired mixing ratio, or a raw material gas whose constituent atoms are silicon atoms (Si) and a raw material gas whose constituent atoms are nitrogen atoms (N) and hydrogen atoms (H) are used. , also in a desired mixing ratio, or a raw material gas containing silicon atoms (Si) and three atoms of silicon atoms (Si), nitrogen atoms (N), and hydrogen atoms (H). It can be used in combination with a raw material gas having two constituent atoms. Alternatively, an atomic gas containing nitrogen atoms (N) may be mixed with a raw material gas containing silicon atoms (Si) and hydrogen atoms (H). Starting materials that serve as atomic gases for introducing nitrogen atoms include nitrogen (N 2 ), ammonia (NH 3 ), hydrazine (H 2 NNH 2 ), hydrogen azide (HN 3 ), and ammonium azide (NH 4 N 3 ) . ), gaseous or gasifiable nitrogen, and nitrogen compounds such as nitrides and azides. In addition to the introduction of nitrogen atoms, halogen atoms can also be introduced, so nitrogen trifluoride (F 3 N), nitrogen tetrafluoride (F 4 N 2 ), dinitrogen difluoride (N 2 F 2 ), fluorine azide (FN 3 ), chlorine azide (ClN 3 ), bromine azide (BrN 3 ), and hydrazinium azide (N 2 H 5 N 3 ). I can do it. To form the lower layer region containing nitrogen atoms by the sputtering method, single crystal or polycrystalline
Si wafer or Si 3 N 4 wafer or Si and
The sputtering may be carried out by targeting wafers containing a mixture of Si 3 N 4 and sputtering them in various gas atmospheres. For example, if a Si wafer is used as a target, nitrogen atoms and optionally hydrogen atoms or/and
The raw material gas for introducing halogen atoms is diluted with a diluent gas as necessary and introduced into a deposition chamber for sputtering, and a gas plasma of these gases is formed to sputter the Si wafer. All you have to do is ring it. Alternatively, Si and Si 3 N 4 can be used as separate targets, or by using a mixed target of Si and Si 3 N 4 in a diluent gas atmosphere as a sputtering gas. or by sputtering in a gas atmosphere containing at least hydrogen atoms (H) and/or halogen atoms (X) as constituent atoms. As the raw material gas for introducing nitrogen atoms, the raw material gas for introducing nitrogen atoms among the raw material gases shown in the glow discharge example described above can be used as an effective gas also in the case of sputtering. In the present invention, the diluent gas used when forming the amorphous layer by the glow discharge method or the sputtering method is a so-called rare gas, such as He, Ne, Ar.
etc. can be mentioned as suitable ones. In order to form the layer region 104 constituting the amorphous layer, in addition to the raw material gas for forming the amorphous layer described above during the formation of the amorphous layer, a gas state for introducing group atoms is used. It is sufficient to introduce the starting material which can be gasified into the vacuum deposition chamber for forming the amorphous layer in a gaseous state. The content of group atoms introduced into the layer region 104 can be arbitrarily determined by controlling the gas flow rate, gas flow rate ratio, discharge power, etc. of the starting material for introducing group atoms introduced into the deposition chamber. Can be controlled. As starting materials for introducing group atom, B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 , B 5 H 11 are effectively used in the present invention for introducing boron atom. ,
Boron hydride such as B 6 H 10 , B 6 H 12 , B 6 H 14 , BF 3 ,
Examples include boron halides such as BCl 3 and BBr 3 . Other examples include AlCl 3 , GaCl 3 , InCl 3 and TlCl 3 . In the photoconductive member of the present invention, the lower layer region containing nitrogen atoms may further contain oxygen atoms. By chemically containing oxygen atoms in the lower layer region, the adhesion between the amorphous layer and the support can be further improved, and the dark resistance can be further increased. . In order to introduce nitrogen atoms into the lower layer region, a starting material for introducing nitrogen atoms may be introduced in a gaseous state into the vacuum deposition apparatus when forming the lower layer region. Alternatively, when forming the lower layer region by a reactive sputtering method, it is possible to use a SiO 2 target or a target in which SiO 2 is mixed with Si, Si 3 N 4 , etc. Oxygen atoms can thus be contained in the lower layer region formed. Specifically, starting materials that serve as raw material gases for introducing oxygen atoms include, for example, oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), nitrogen monoxide (NO), nitrogen dioxide (NO 2 ),
Nitrogen monoxide (N 2 O), nitrogen sesquioxide (N 2 O 3 ),
Nitrogen tetroxide (N 2 O 4 ), Nitrogen pentoxide (N 2 O 5 ),
Nitrogen trioxide (NO 3 ), constituent atoms of silicon atom (Si), oxygen atom (O), and hydrogen atom (H), such as disiloxane H 3 SiOSiH 3 , trisiloxane H 3 SiOSiH 2 OSiH 3 , etc. Lower siloxanes and the like can be mentioned. Next, a method for manufacturing a photoconductive member formed by a glow discharge decomposition method will be described. FIG. 2 shows an apparatus for manufacturing photoconductive members using the glow discharge decomposition method. 202, 203, 204, 205, 20 in the diagram
Gas cylinder 6 is sealed with raw material gas for forming each layer of the present invention, and as an example, 202 is SiH 4 diluted with He.
gas (purity 99.999%, hereinafter abbreviated as SiH 4 /He) cylinder, 203 is B 2 H 6 gas diluted with He (purity
99.999%, hereinafter abbreviated as B 2 H 6 /He. ) cylinder, 20
4 is Si 2 H 6 gas diluted with He (99.99% purity,
Hereinafter, it will be abbreviated as Si 2 H 6 /He. ) cylinder, 205 is SiF 4 gas diluted with He (99.999% purity, hereinafter SiF 4 /
Abbreviated as He. ) cylinder, 206 is an NH 3 gas cylinder. In order to flow these gases into the reaction chamber 201, the valves 222 to 22 of the gas cylinders 202 to 206 are used.
6. Check that the leak valve 235 is closed, and check that the inflow valves 212 to 216, the outflow valves 217 to 221, and the auxiliary valves 232 to 233 are open. First, open the main valve 2.
34 is opened to exhaust the inside of the reaction chamber 201 and gas piping. Next, when the reading on the vacuum gauge 236 reaches approximately 5×10 −6 torr, the auxiliary valves 232 to 233 and the outflow valves 217 to 221 are closed. To give an example of forming the lower layer region on the base cylinder 237, from the gas cylinder 202
SiH 4 /He gas, B 2 H 6 /He from gas cylinder 203
Gas, NH 3 gas from gas cylinder 211, open valves 222, 223, 226 and outlet pressure gauge 2
Adjust the pressure of 27, 228, 231 to 1Kg/cm 2 ,
Gradually open the inflow valves 212, 213, 216, and the mass flow controllers 207, 208, 21
1. Subsequently, the outflow valve 21
7,218,221, auxiliary valve 232,233
are gradually opened to allow each gas to flow into the reaction chamber 201. SiH 4 /He gas flow rate at this time, B 2 H 6 /
The outflow valves 217, 218, 2 are adjusted so that the ratio of He gas flow rate and NH 3 gas flow rate is the desired value.
21 and the opening of the main valve 234 while checking the reading on the vacuum gauge 236 so that the pressure inside the reaction chamber reaches the desired value. Then, the temperature of the base cylinder 237 is controlled by the heating heater 238.
After confirming that the temperature is set at 50 to 400° C., the power source 240 is set to the desired power to generate a glow discharge in the reaction chamber 201 and form a lower layer region on the base cylinder. When halogen atoms are contained in the lower layer region, SiF 4 /He, for example, is further added to the above gas and fed into the reaction chamber. To form the upper layer region 105, layer formation is performed without using the nitrogen atom-containing gas used in forming the lower layer region. It goes without saying that all outflow valves for gases other than those required when forming each layer are closed, and when forming each layer, the gas used to form the previous layer is inside the reaction chamber 201 and the outflow valves 217 to 217 are closed. 221
In order to avoid remaining in the piping leading from to the reaction chamber 201, the outflow valves 217 to 221 are closed, the auxiliary valves 232 and 233 are opened, and the main valve 234 is fully opened to temporarily evacuate the system to a high vacuum. Perform as necessary. During layer formation, the base cylinder 237 is rotated at a constant speed by a motor 239 in order to ensure uniform layer formation. Examples will be described below. Example 1 A layer was formed on an Al cylinder using the manufacturing apparatus shown in FIG. 2 under the following conditions. The image forming member thus obtained was placed in a charging exposure experimental device, corona charged at 5.0 kV for 0.2 seconds, and a light image was immediately irradiated using a tungsten lamp light source, transmitting a light amount of 1.5 lux・sec. It was irradiated through a mold test chart. Immediately thereafter, a good toner image was obtained on the surface of the member by cascading a charged developer (including toner and carrier) over the surface of the member. When the toner image on the member was transferred onto transfer paper using 5.0kV corona charging, a clear, high-density image with excellent resolution and good gradation reproducibility was obtained.

【表】 実施例 2 第2図に示した製造装置によりAlシリンダー
上に以下の条件で層形成を行つた。 第2表入る。 その他の条件は実施例1と同様にして行つた。 こうして得られた像形成部材に就いて、実施例
1と同様の条件及び手順で転写紙上に画像を形成
したところ極めて鮮明な画質が得られた。
[Table] Example 2 A layer was formed on an Al cylinder under the following conditions using the manufacturing apparatus shown in FIG. Enter Table 2. Other conditions were the same as in Example 1. When an image was formed on a transfer paper using the image forming member thus obtained under the same conditions and procedures as in Example 1, an extremely clear image quality was obtained.

【表】 実施例 3 下層領域を形成する際のB2H6/SiH4の流量比
を1.0×10-3とした以外は、実施例1と同様の条
件で下層領域、上層領域を形成して像形成部材を
作成し、この像形成部材に就いて、実施例1と同
様の条件及び手順で転写紙上に画像を形成したと
ころ極めて鮮明な画像が得られた。 実施例 4 第2図に示した製造装置によりAlシリンダー
上に以下の条件で層形成を行つた。 その他の条件は、実施例1と同様にして行つ
た。 こうして得られた像形成部材に就いて、実施例
1と同様の条件及び手順で転写紙上に画像を形成
したところ極めて鮮明な画質が得られた。
[Table] Example 3 A lower region and an upper region were formed under the same conditions as in Example 1, except that the flow rate ratio of B 2 H 6 /SiH 4 when forming the lower region was 1.0×10 -3 . An image forming member was prepared, and an image was formed on a transfer paper using the image forming member under the same conditions and procedures as in Example 1, and an extremely clear image was obtained. Example 4 A layer was formed on an Al cylinder using the manufacturing apparatus shown in FIG. 2 under the following conditions. Other conditions were the same as in Example 1. When an image was formed on a transfer paper using the image forming member thus obtained under the same conditions and procedures as in Example 1, an extremely clear image quality was obtained.

【表】 実施例 5 実施例1で使用したSiH4/Heガスボンベの代
りにSi2H6Heガスボンベを使用して以下の条件
で、第2図に示した製造装置によりAlシリンダ
ー上に層形成を行つた。 第4表入る。 その他の条件は、実施例1と同様にして行つ
た。 こうして得られた像形成部材に就いて、実施例
1と同様の条件及び手順で転写紙上に画像を形成
したところ極めて鮮明な画質が得られた。
[Table] Example 5 A layer was formed on an Al cylinder using the production equipment shown in Figure 2 under the following conditions using a Si 2 H 6 He gas cylinder instead of the SiH 4 /He gas cylinder used in Example 1. I went there. Enter Table 4. Other conditions were the same as in Example 1. When an image was formed on a transfer paper using the image forming member thus obtained under the same conditions and procedures as in Example 1, an extremely clear image quality was obtained.

【表】 実施例 6 陽極酸化法により酸化処理して800Åの厚さに
Al2O3を形成したAlシリンダー上に実施例1と同
様な条件、手順で下層領域、上層領域を形成して
像形成部材を作成した。 こうして得られた像形成部材に就いて、実施例
1と同様の条件及び手順で転写紙上に画像を形成
したところ極めて鮮明な画質が得られた。 実施例 7 第2図に示した製造装置によりAlシリンダー
上に、以下の条件で層形成を行つた。 こうして得られた像形成部材を、帯電露光実験
装置に設置し5.0kVで0.2sec間コロナ帯電を行
い、直ちに光像を照射した光像はタングステンラ
ンプ光源を用い、1.5lux・secの光量を透過型の
テストチヤートを通して照射させた。 その後直ちに、荷電性の現像剤(トナーとキ
ヤリアーを含む)を部材表面をカスケードするこ
とによつて、部材表面上に良好なトナー画像を得
た。部材上のトナー画像を、5.0kVのコロナ帯
電で転写紙上に転写した所、解像力に優れ、階調
再現性のよい鮮明な高濃度の画像が得られた。
[Table] Example 6 Oxidation treatment using anodic oxidation method to a thickness of 800 Å
An image forming member was prepared by forming a lower layer region and an upper layer region on the Al cylinder on which Al 2 O 3 had been formed under the same conditions and procedures as in Example 1. When an image was formed on a transfer paper using the image forming member thus obtained under the same conditions and procedures as in Example 1, an extremely clear image quality was obtained. Example 7 A layer was formed on an Al cylinder using the manufacturing apparatus shown in FIG. 2 under the following conditions. The image forming member thus obtained was placed in a charging exposure experimental device, corona charged at 5.0 kV for 0.2 seconds, and a light image was immediately irradiated using a tungsten lamp light source, transmitting a light amount of 1.5 lux・sec. It was irradiated through a mold test chart. Immediately thereafter, a good toner image was obtained on the surface of the member by cascading a charged developer (including toner and carrier) over the surface of the member. When the toner image on the member was transferred onto transfer paper using 5.0kV corona charging, a clear, high-density image with excellent resolution and good gradation reproducibility was obtained.

【表】【table】 【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の電子写真用光導電部材の層
構成を説明する為の模式的層構成図、第2図は、
実施例に於いて本発明の電子写真用光導電部材を
作製する為に使用された装置の模式的説明図であ
る。 100……光導電部材、101……支持体、1
02……非晶質層、103……下層領域、104
……周期律表第族原子をその全領域に亘つて含
有する領域、105……上層領域。
FIG. 1 is a schematic layer structure diagram for explaining the layer structure of the electrophotographic photoconductive member of the present invention, and FIG.
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of an apparatus used to produce the electrophotographic photoconductive member of the present invention in Examples. 100...Photoconductive member, 101...Support, 1
02...Amorphous layer, 103...Lower region, 104
. . . A region containing atoms of Group Group of the Periodic Table over its entire region, 105 . . . Upper layer region.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 電子写真用の支持体と、シリコン原子を母体
とし水素原子とハロゲン原子の少なくともいずれ
か一方を含有する非晶質材料で構成された光導電
性を示す非晶質層とを有し、該非晶質層には窒素
原子と周期律表第族に属する原子とが含有され
ている電子写真用光導電部材において、前記非晶
質層は、前記支持体側より下層領域と上層領域と
に二分されており、前記窒素原子は前記下層領域
のみにその全領域に亙つて含有されているととも
に、前記周期律表第族に属する原子は少なくと
も前記下層領域に含有されている事を特徴とする
電子写真用光導電部材。 2 前記周期律表第族に属する原子がその全領
域に亘つて含有されている層領域が、前記非晶質
層全体に亙つている特許請求の範囲第1項に記載
の電子写真用光導電部材。 3 前記周期律表第族に属する原子がその全領
域に亘つて含有されている層領域が、前記下層領
域と実質的に同一である特許請求の範囲第1項に
記載の電子写真用光導電部材。 4 前記周期律表第族に属する原子がその全領
域に亘つて含有されている層領域が、前記下層領
域に含まれている特許請求の範囲第1項に記載の
電子写真用光導電部材。
[Claims] 1. A support for electrophotography and an amorphous layer exhibiting photoconductivity, which is composed of an amorphous material having silicon atoms as a matrix and containing at least one of hydrogen atoms and halogen atoms. In the photoconductive member for electrophotography, the amorphous layer contains a nitrogen atom and an atom belonging to Group Group of the periodic table, the amorphous layer has a lower layer region from the support side. and an upper layer region, and the nitrogen atoms are contained only in the lower layer region over the entire region, and the atoms belonging to the group of the periodic table are contained at least in the lower layer region. A photoconductive member for electrophotography, characterized by: 2. The photoconductive material for electrophotography according to claim 1, wherein the layer region containing atoms belonging to group 3 of the periodic table extends over the entire amorphous layer. Element. 3. The electrophotographic photoconductive device according to claim 1, wherein the layer region containing atoms belonging to Group 3 of the periodic table over its entire region is substantially the same as the lower layer region. Element. 4. The photoconductive member for electrophotography according to claim 1, wherein the lower layer region includes a layer region containing atoms belonging to group 3 of the periodic table over its entire region.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5824148A (en) * 1981-08-06 1983-02-14 Seiko Epson Corp Electrophotographic receptor

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