JPS63137236A - 電子写真感光体 - Google Patents
電子写真感光体Info
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- JPS63137236A JPS63137236A JP28308686A JP28308686A JPS63137236A JP S63137236 A JPS63137236 A JP S63137236A JP 28308686 A JP28308686 A JP 28308686A JP 28308686 A JP28308686 A JP 28308686A JP S63137236 A JPS63137236 A JP S63137236A
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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
- G03G5/08264—Silicon-based comprising seven or more silicon-based layers
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野〕
本発明に、帯電特性、暗減衰特性、光感度特性及び耐環
境性等が優れた電子写真感光体に関する。
境性等が優れた電子写真感光体に関する。
[従来の技術]
水素(H)を含有するアモルファスシリコン(以下a−
81:Hと略す)は、近年、光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
センサ等のほか、電子写真プロセスの感光体として応用
されている。
81:Hと略す)は、近年、光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
センサ等のほか、電子写真プロセスの感光体として応用
されている。
従来、電子写真感光体の光導電層を構成する材料として
、CaS % ZnOs Se %若しくはSe−Tl
1等の無機材料又はボIJ + N−ビニルカルバゾー
ル(PVcz )若しくはトリニトロフルオレノン(T
NF)等の有機材料が使用されていた。しかしながら、
a−81:Hはこれらの無機材料又は有機材料に比して
、無公害物質であるため回収処理の必要がないこと、可
視光領域で高い分光感度を有すること、並びに表面硬度
が高く耐磨耗性及び耐衝撃性が優れていること等の利点
を有している。このため、a−8i:Hは電子写真プロ
セスの感光体として注目されている。
、CaS % ZnOs Se %若しくはSe−Tl
1等の無機材料又はボIJ + N−ビニルカルバゾー
ル(PVcz )若しくはトリニトロフルオレノン(T
NF)等の有機材料が使用されていた。しかしながら、
a−81:Hはこれらの無機材料又は有機材料に比して
、無公害物質であるため回収処理の必要がないこと、可
視光領域で高い分光感度を有すること、並びに表面硬度
が高く耐磨耗性及び耐衝撃性が優れていること等の利点
を有している。このため、a−8i:Hは電子写真プロ
セスの感光体として注目されている。
このa −8t : Hu、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、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。シ
カしながら、この両特性を単一の感光体で満足させるこ
と力i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、かつ光導電層上に表面電荷保持層を設
は次積層型の構造にすることにエリ、このような要求を
満足させている。
光体として検討が進められているが、この場合、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。シ
カしながら、この両特性を単一の感光体で満足させるこ
と力i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、かつ光導電層上に表面電荷保持層を設
は次積層型の構造にすることにエリ、このような要求を
満足させている。
[発明が解決しようとする問題点]
ところで、a −81: Hに、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−8t:H膜中に水素が取り込まれ、水素量の差
にエリ電気的及び光学的特性が大きく変動する。即ち、
a −8i : H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−81:)1
の抵抗が高くなるが、それにともない、長波長光に対す
る光感度が低下してしまうので、例えば、半導体し〜デ
を搭載し念レーザビームプリンタに使用することが困難
である。
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−8t:H膜中に水素が取り込まれ、水素量の差
にエリ電気的及び光学的特性が大きく変動する。即ち、
a −8i : H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−81:)1
の抵抗が高くなるが、それにともない、長波長光に対す
る光感度が低下してしまうので、例えば、半導体し〜デ
を搭載し念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−8t:H膜中の水素の含有量が多くなると、
成膜条件によって、(SiH2八及びSiH2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、ゲイトが増加し、シリコンダングリ
ングゲ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−8i:H
中に取込まれ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、その抵抗が小さくなるが、長波長
光に対する光感度が増加する。しかし、水素含有量が少
ないと、シリコンダングリングが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。
成膜条件によって、(SiH2八及びSiH2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、ゲイトが増加し、シリコンダングリ
ングゲ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−8i:H
中に取込まれ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、その抵抗が小さくなるが、長波長
光に対する光感度が増加する。しかし、水素含有量が少
ないと、シリコンダングリングが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。
このように、電子写真感光体の光導電層を単一のa−8
t:H層のみで構成したのでは、a−81:H層の製造
条件によって特性が大きく変化し、望ましい特性が得ら
れないという問題がある。
t:H層のみで構成したのでは、a−81:H層の製造
条件によって特性が大きく変化し、望ましい特性が得ら
れないという問題がある。
本発明は、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、近赤外領域まで
の広い波長領域に亘って感度が高く、基板との密着性が
良く、耐環境性が優れ九電子写真感光体を提供すること
を目的とする。
帯電能が優れており、残留電位が低く、近赤外領域まで
の広い波長領域に亘って感度が高く、基板との密着性が
良く、耐環境性が優れ九電子写真感光体を提供すること
を目的とする。
[発明の構成]
(問題点を解決するための手段)
本発明者らは、種々研究を重ねた結果、電子写真感光体
の光導電層を電荷保持層と電荷発生層とにより構成し、
それらの少なくとも1部を光学的バンドギャップの異な
る薄膜の積層により構成することにより、上記目的を達
成し得ることを見出し、・本発明を完成するに至っな。
の光導電層を電荷保持層と電荷発生層とにより構成し、
それらの少なくとも1部を光学的バンドギャップの異な
る薄膜の積層により構成することにより、上記目的を達
成し得ることを見出し、・本発明を完成するに至っな。
即ち、本発明の電子写真感光体は、導電性支持体と光導
電層とを具備する電子写真感光体において、前記光導電
層は電荷発生層と電荷保持層とを有し、前記電荷発生層
の少なくとも一部は結晶度の異なる微結晶シリコン薄膜
を交互に積層して構成され、前記電荷保持層の少なくと
も一部は非晶質シリコン薄膜と炭素、酸素および窒素の
うちの少なくとも一種を含む非晶質シリコン薄膜を交互
に積層して構成されていることを特徴とする特本発明に
おいて用いる、微結晶シリコン(以下μe −Siと呼
ぶ)は、粒径が約数十オンゲストロムの微結晶のシ1)
コンと非晶質シリコンとの混合層により形成されている
ものと考えられ、以下のような物性上の特徴を有してい
る。第一に、X線回折測定では2θが28〜28.5’
付近にある結晶回折ノ4ターンを示し、ハローのみが現
れる無定形のa−81から明確に区別される。第二に、
μC−5iの暗抵抗はlOΩ・(1)以上に調整するこ
とができ、暗抵抗が100・備のポリクリスタリンシリ
コンからも明確に区別される。
電層とを具備する電子写真感光体において、前記光導電
層は電荷発生層と電荷保持層とを有し、前記電荷発生層
の少なくとも一部は結晶度の異なる微結晶シリコン薄膜
を交互に積層して構成され、前記電荷保持層の少なくと
も一部は非晶質シリコン薄膜と炭素、酸素および窒素の
うちの少なくとも一種を含む非晶質シリコン薄膜を交互
に積層して構成されていることを特徴とする特本発明に
おいて用いる、微結晶シリコン(以下μe −Siと呼
ぶ)は、粒径が約数十オンゲストロムの微結晶のシ1)
コンと非晶質シリコンとの混合層により形成されている
ものと考えられ、以下のような物性上の特徴を有してい
る。第一に、X線回折測定では2θが28〜28.5’
付近にある結晶回折ノ4ターンを示し、ハローのみが現
れる無定形のa−81から明確に区別される。第二に、
μC−5iの暗抵抗はlOΩ・(1)以上に調整するこ
とができ、暗抵抗が100・備のポリクリスタリンシリ
コンからも明確に区別される。
本発明で用いる上記μc−8iの光学的バンドギャップ
(Eg’)は、例えば1.55 @Vとするのが望まし
い。しかし、一定の範囲で任意に設定することができる
。望ましいKg6を得る念め夫々に所要量の水素を添加
し、μc−81:Hとして使用するのが好ましい。これ
にエリ、シリコンのダングリングがンドが補償され、暗
抵抗と明抵抗との調和がとれ、光導電特性が向上する。
(Eg’)は、例えば1.55 @Vとするのが望まし
い。しかし、一定の範囲で任意に設定することができる
。望ましいKg6を得る念め夫々に所要量の水素を添加
し、μc−81:Hとして使用するのが好ましい。これ
にエリ、シリコンのダングリングがンドが補償され、暗
抵抗と明抵抗との調和がとれ、光導電特性が向上する。
なお、実際のμe−8t膜は、製造条件等の具体的な要
因によりて弱いP型またはN型を帯びることが多い(特
にN型になり易い)。そこで、超格子構造を形成するた
めに必要なI型とするために、夫々逆の導電型を有する
不純物を軽くドープして前記のP型またはN型を打消す
のが望ましい。
因によりて弱いP型またはN型を帯びることが多い(特
にN型になり易い)。そこで、超格子構造を形成するた
めに必要なI型とするために、夫々逆の導電型を有する
不純物を軽くドープして前記のP型またはN型を打消す
のが望ましい。
本発明の電子写真感光体において、非晶質シリコン薄膜
に含まれる炭素、酸素お工び/または窒素の量り、好ま
しくは5〜40原子チ、より好ましくは10〜30原子
チである。
に含まれる炭素、酸素お工び/または窒素の量り、好ま
しくは5〜40原子チ、より好ましくは10〜30原子
チである。
(作用)
本発明の電子写真感光体では、電荷発生層および電荷保
持層に前記超格子構造が設けられている九め、この領域
では発生したキャリアの寿命が長く、移動度も大きくな
る。その理論については未だ充分に確立しているとは言
えないが、超格子構造に特徴的な周期的井戸型ポテンシ
ャルによる量子効果であることは疑いがなく、これは特
に超格子効果といわれる。
持層に前記超格子構造が設けられている九め、この領域
では発生したキャリアの寿命が長く、移動度も大きくな
る。その理論については未だ充分に確立しているとは言
えないが、超格子構造に特徴的な周期的井戸型ポテンシ
ャルによる量子効果であることは疑いがなく、これは特
に超格子効果といわれる。
こうして電荷発生層および電荷保持層でのキャリアの移
動度が大きくなり、またキャリアの寿命が長くなること
によって電子写真感光体の感度は著しく向上することに
なる。
動度が大きくなり、またキャリアの寿命が長くなること
によって電子写真感光体の感度は著しく向上することに
なる。
C実施例)
第1図は、本発明の一実施例に係る電子写真感光体の断
面構造を示す図である。同図において、導電性支持体1
の上に障壁層2が形成され、その上に電荷保持層5およ
び電荷発生層6からなる光導電層3が形成されている。
面構造を示す図である。同図において、導電性支持体1
の上に障壁層2が形成され、その上に電荷保持層5およ
び電荷発生層6からなる光導電層3が形成されている。
また、電荷発生層6の上に表面層4が形成されている。
なお、電荷保持層5おLび電荷発生層6はいずれも超格
子構造を有している。
子構造を有している。
第2図〜第4図は、本発明の他の実施例に係る電子写真
感光体の断面構造を示す、第2図に示す感光体では、電
荷発生層の一部が超格子構造を有し、第3図に示す感光
体では、電荷保持層の一部が超格子構造を有し、第4図
に示す感光体では、電荷発生層および電荷保持層のそれ
ぞれ一部が超格子構造を有している。
感光体の断面構造を示す、第2図に示す感光体では、電
荷発生層の一部が超格子構造を有し、第3図に示す感光
体では、電荷保持層の一部が超格子構造を有し、第4図
に示す感光体では、電荷発生層および電荷保持層のそれ
ぞれ一部が超格子構造を有している。
以下、第1図に示す電子写真感光体の構成について、エ
リ詳細に説明する。
リ詳細に説明する。
導電性支持体1は、通常はアルミニウム製のドラムで構
成される。
成される。
障壁層2はμe−8Lやa−8l:Hを用いて形成して
もよく、またa−BN:H(窒素および水素を添加した
アモルファス硼素)を使用してもよい。更に、絶縁性の
膜を用いてもよい0例えば、μc−8iH及びa−81
: Hに炭素C1窒素N及び酸素Oから選択され九元素
の一種以上を含有させることにより、高抵抗の絶縁性障
壁層を形成することができる。
もよく、またa−BN:H(窒素および水素を添加した
アモルファス硼素)を使用してもよい。更に、絶縁性の
膜を用いてもよい0例えば、μc−8iH及びa−81
: Hに炭素C1窒素N及び酸素Oから選択され九元素
の一種以上を含有させることにより、高抵抗の絶縁性障
壁層を形成することができる。
障壁層2の膜厚は100X〜10μmが好ましい。
上記障壁層2は、導電性支持体1と電荷発生層5との間
の電荷の流れを抑制することKより感光体表面の電荷保
持機能を高め、感光体の帯電能を高めるために形成され
るものである。従って、半導体層を障壁層に用いてカー
ルソン方式の感光体を構成する場合には、表面に帯電さ
せた電荷の保持能力を低下させないために、障壁層2を
P型またはN型とする。即ち、感光体表面を正帯電させ
る場合゛には障壁層2をP型とし、表面電荷を中和する
電子が電荷発生層に注入されるのを防止する。
の電荷の流れを抑制することKより感光体表面の電荷保
持機能を高め、感光体の帯電能を高めるために形成され
るものである。従って、半導体層を障壁層に用いてカー
ルソン方式の感光体を構成する場合には、表面に帯電さ
せた電荷の保持能力を低下させないために、障壁層2を
P型またはN型とする。即ち、感光体表面を正帯電させ
る場合゛には障壁層2をP型とし、表面電荷を中和する
電子が電荷発生層に注入されるのを防止する。
逆に表面を負帯電させる場合には障壁層2をN型とし、
表面電荷を中和するホールが電荷発生層へ注入されるの
を防止する。障壁一層2がら注入されるキャリアは光の
入射で電荷発生層6内に発生するキャリアに対してノイ
ズとなるから、上記のようにしてキャリアの注入を防止
することは感度の向上をもたらす。なお、μc−3i:
Hやa−8t:HをP型にするためには、周知体表の第
■族に属する元素、例えば硼素B、アルミニウムAt%
ガリウムGasインジウムIns及びタリウムTt等を
ドーピングすることが好ましい。iた、μc−8f :
Hやa−8i:Ht−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、燐P、砒素A8、アン
チモンSb、及びビスマスBi等をドーピングすること
が好ましい。、 電荷発生層6は、光の入射によりキャリアを発生し、こ
のキャリアは、一方の極性のものが感光体板面の帯電電
荷と中和し、他方のものが電荷保持層5内を走行して導
電性支持体1に到達する。
表面電荷を中和するホールが電荷発生層へ注入されるの
を防止する。障壁一層2がら注入されるキャリアは光の
入射で電荷発生層6内に発生するキャリアに対してノイ
ズとなるから、上記のようにしてキャリアの注入を防止
することは感度の向上をもたらす。なお、μc−3i:
Hやa−8t:HをP型にするためには、周知体表の第
■族に属する元素、例えば硼素B、アルミニウムAt%
ガリウムGasインジウムIns及びタリウムTt等を
ドーピングすることが好ましい。iた、μc−8f :
Hやa−8i:Ht−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、燐P、砒素A8、アン
チモンSb、及びビスマスBi等をドーピングすること
が好ましい。、 電荷発生層6は、光の入射によりキャリアを発生し、こ
のキャリアは、一方の極性のものが感光体板面の帯電電
荷と中和し、他方のものが電荷保持層5内を走行して導
電性支持体1に到達する。
電荷保持層5おLび電荷発生層6は、第5図にその断面
を拡大して示すように、μc−8iまたはa−8lから
なる薄層11とμc−81またはa−8tからなる薄層
12とを交互に積層して構成されている。薄層11.1
2は、光学的バンドギャップが相違し、それぞれ厚みが
30〜200Xの範囲にある。
を拡大して示すように、μc−8iまたはa−8lから
なる薄層11とμc−81またはa−8tからなる薄層
12とを交互に積層して構成されている。薄層11.1
2は、光学的バンドギャップが相違し、それぞれ厚みが
30〜200Xの範囲にある。
第6図は横軸に厚み方向をとり、縦軸に光学的バンドギ
ャップをとって示す超格子構造のエネルギバンド図であ
る。このように、光学的バンドギャップが相互に異なる
薄層を積層することによって、光学的バンドギャップの
大きさ自体に拘りなく、光学的バンドギャップが小さい
層を基準にして光学的バンドギャップが大きな層がバリ
アとなる周期的なポテンシャルバリアを有する超格子構
造が形成される。この超格子構造においては、バリア薄
層が極めて薄いので、薄層におけるキャリアのトンネル
効果により、キャリアはバリアを通過して超格子構造中
を走行する。tた、このような超格子構造においては、
光の入射により発生するキャリアの数が多い。従って、
光感度が高い。
ャップをとって示す超格子構造のエネルギバンド図であ
る。このように、光学的バンドギャップが相互に異なる
薄層を積層することによって、光学的バンドギャップの
大きさ自体に拘りなく、光学的バンドギャップが小さい
層を基準にして光学的バンドギャップが大きな層がバリ
アとなる周期的なポテンシャルバリアを有する超格子構
造が形成される。この超格子構造においては、バリア薄
層が極めて薄いので、薄層におけるキャリアのトンネル
効果により、キャリアはバリアを通過して超格子構造中
を走行する。tた、このような超格子構造においては、
光の入射により発生するキャリアの数が多い。従って、
光感度が高い。
なお、超格子構造の薄層のバンドギャップと層厚を変更
することにエリ、ヘテロ接合超格子構造を有する層のみ
かけのバンドギャップを自由に調整することができる。
することにエリ、ヘテロ接合超格子構造を有する層のみ
かけのバンドギャップを自由に調整することができる。
電荷保持層5および電荷発生層6を構成するa−8t:
Hお工びμc−8t:Hにおける水素の含有量は、0.
01〜30原子チが好ましく、1〜25原子チがエリ好
ましい、このような水素の含有量により、シリコンのダ
ングリングゲンドが補償され、暗抵抗と明抵抗とが調和
のとれたものとなり、光導電特性が向上する。
Hお工びμc−8t:Hにおける水素の含有量は、0.
01〜30原子チが好ましく、1〜25原子チがエリ好
ましい、このような水素の含有量により、シリコンのダ
ングリングゲンドが補償され、暗抵抗と明抵抗とが調和
のとれたものとなり、光導電特性が向上する。
a−8i:H層をグロー放電分解法により成膜するには
、原料としてS iH4及びS f 2H6等のシラン
類ガスを反応室に導入し、高周波に1リグロー放電する
ことにエリ薄層中にHを添加することができる。
、原料としてS iH4及びS f 2H6等のシラン
類ガスを反応室に導入し、高周波に1リグロー放電する
ことにエリ薄層中にHを添加することができる。
必要に応じて、シラン類のキャリアガスとして水素又は
ヘリウムをガスを使用することができる。
ヘリウムをガスを使用することができる。
一方、5IF4ガス及び5icz4ガス等のハロゲン化
ケイ素を原料ガスとして使用することができる。また、
シラン類がスとハロダン化ケイ素ガスとの混合ガスで反
応させても、同様にHを含有するa−8t:Hを成膜す
ることができる。なお、グロー放電分解法によらず、例
えば、スミ4ツタリング等の物理的な方法によってもこ
れ等の薄層を形成することができる。
ケイ素を原料ガスとして使用することができる。また、
シラン類がスとハロダン化ケイ素ガスとの混合ガスで反
応させても、同様にHを含有するa−8t:Hを成膜す
ることができる。なお、グロー放電分解法によらず、例
えば、スミ4ツタリング等の物理的な方法によってもこ
れ等の薄層を形成することができる。
μc−8i層も、a−8i:Hと同様に、高周波グロー
放電分解法により、シランがスを原料として、成膜する
ことができる。この場合に、支持体の温度をa−8l:
Hを形成する場合よりも高く設定し、高周波電力もa−
81:Hの場合よりも高く設定すると、μcsi:Hを
形成しやすくなる。また、支持体温度及び高周波電力を
高くすることにエリ、シランゴ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、原料がスのS IH4及びS
l 2H6等の高次のシランがスを水素で希釈したガス
を使用することにより、βc−8i :Hを一層高効率
で形成することができる。
放電分解法により、シランがスを原料として、成膜する
ことができる。この場合に、支持体の温度をa−8l:
Hを形成する場合よりも高く設定し、高周波電力もa−
81:Hの場合よりも高く設定すると、μcsi:Hを
形成しやすくなる。また、支持体温度及び高周波電力を
高くすることにエリ、シランゴ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、原料がスのS IH4及びS
l 2H6等の高次のシランがスを水素で希釈したガス
を使用することにより、βc−8i :Hを一層高効率
で形成することができる。
μc−81:H及びa−81:Hを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B、
アルミニウムAt、ガリウムGasインヅウムIn。
、周期律表の第■族に属する元素、例えば、ホウ素B、
アルミニウムAt、ガリウムGasインヅウムIn。
及びタリウムTt等をドーピングすることが好ましく
s l’c−8i:H及びa−8t : Ht−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N。
s l’c−8i:H及びa−8t : Ht−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N。
リンP、ヒ素A1%アンチモン8b、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型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。一方、#c−8
t :H及びa−8i:Hに、炭素C1窒素N及び酸素
Oから選択され次少なくとも1種の元素を含有させるこ
とにより、高抵抗とし、表面電荷保持能力を増大させる
ことができる。これら元素の含有量は5〜40原子チ、
好ましくは10〜30原子チである。
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型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。一方、#c−8
t :H及びa−8i:Hに、炭素C1窒素N及び酸素
Oから選択され次少なくとも1種の元素を含有させるこ
とにより、高抵抗とし、表面電荷保持能力を増大させる
ことができる。これら元素の含有量は5〜40原子チ、
好ましくは10〜30原子チである。
電荷発生層6の上に表面層4が設けられている。
電荷発生層6を構成するa−8l:H等は、その屈折率
が3乃至3.4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、光導電層又
は電荷発生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。この九め、表面層4を設けて反射を防
止することが好ましい。
が3乃至3.4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、光導電層又
は電荷発生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。この九め、表面層4を設けて反射を防
止することが好ましい。
ま九、表面層4を設けることにより、電荷発生層6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、帯電能が向上し、表面に電荷がよくのるようになる
0表面層を形成する材料としては、 a−8iN:H,
a−810:Hl及びa−8iC:H等の無機化合物並
びにポリ塩化ビニル及びポリアミド等の有機材料がある
。
傷から保護される。さらに、表面層を形成することによ
り、帯電能が向上し、表面に電荷がよくのるようになる
0表面層を形成する材料としては、 a−8iN:H,
a−810:Hl及びa−8iC:H等の無機化合物並
びにポリ塩化ビニル及びポリアミド等の有機材料がある
。
このように構成される電子写真感光体の表面を、コロナ
放電により約500vの正電圧で帯電させると、第7図
に示すように、ポテンシャルバリアが形成される。この
感光体に光(hν)が入射すると、電荷発生層6の超格
子構造で電子と正孔のキャリアが発生する。この伝導帯
の電子は、感光体中の電界により、表面層4側に向けて
加速され、正孔は導電性支持体1側に向けて加速される
。この場合に、電荷保持層6ではポテンシャルの井戸層
において、量子効果のために、超格子構造でない単一層
の場合に比して、キャリアの寿命が5乃至10倍と長い
。更に、超格子構造においては、バンドギャップの不連
続性にエリ、周期的なバリア層が形成されるが、キャリ
アはトンネル効果で容易にバイアス層を通り抜けるので
、キャリアの実効移動度はバルクにおける移動度と同等
であり、キャリアの走行性が優れている。
放電により約500vの正電圧で帯電させると、第7図
に示すように、ポテンシャルバリアが形成される。この
感光体に光(hν)が入射すると、電荷発生層6の超格
子構造で電子と正孔のキャリアが発生する。この伝導帯
の電子は、感光体中の電界により、表面層4側に向けて
加速され、正孔は導電性支持体1側に向けて加速される
。この場合に、電荷保持層6ではポテンシャルの井戸層
において、量子効果のために、超格子構造でない単一層
の場合に比して、キャリアの寿命が5乃至10倍と長い
。更に、超格子構造においては、バンドギャップの不連
続性にエリ、周期的なバリア層が形成されるが、キャリ
アはトンネル効果で容易にバイアス層を通り抜けるので
、キャリアの実効移動度はバルクにおける移動度と同等
であり、キャリアの走行性が優れている。
電荷保持層5の場合も同様に、ポテンシャル井戸層に訃
いては、量子効果のために、超格子構造でない単一層の
場合に比して、キャリアの寿命が5乃至10倍と長い、
また、超格子構造においては、バンドギャップの不連続
性により、周期的なバリア層が形成されるが、キャリア
はトンネル効果で容易にバイアス層を通り抜けるので、
キャリアの実効移動度はバルクにおける移動度と同等で
あり、キャリアの走行性が優れている0以上のごとく、
光学的バンドギャップが相違する薄層を積層した超格子
構造によれば、高光導電特性を得ることができ、従来の
感光体よりも鮮明な画像を得ることができる。
いては、量子効果のために、超格子構造でない単一層の
場合に比して、キャリアの寿命が5乃至10倍と長い、
また、超格子構造においては、バンドギャップの不連続
性により、周期的なバリア層が形成されるが、キャリア
はトンネル効果で容易にバイアス層を通り抜けるので、
キャリアの実効移動度はバルクにおける移動度と同等で
あり、キャリアの走行性が優れている0以上のごとく、
光学的バンドギャップが相違する薄層を積層した超格子
構造によれば、高光導電特性を得ることができ、従来の
感光体よりも鮮明な画像を得ることができる。
以下に第6図を参照し、上記実施例の電子写真感光体を
グロー放電法により製造する装置、並びに製造方法を説
明する。同図において、ガスデンベ21 e ! !’
# j 3 e 24 Kは、例えば夫々5IH4s
B2H6e H2y CH4等の原料ガスが収容され
ている。これらゴスゲンペ内のガスは、流量調整用のパ
ルプ26及び配管27を介して混合器28に供給される
ようになっている。各ゲンベには圧力計25が設置され
ており、該圧力計25を監視しつつバルブ26を調整す
ることにより混合器28に供給する各原料ガスの流量及
び混合比を調節できる。混合器28にて混合されたガス
は反応容器29に供給される。反応容器29の底部sI
Kは、回転軸30が鉛直方向の回りに回転可能に取付け
られている。該回転軸30の上端に、円板状の支持台3
2がその面を回転軸30に垂直にして固定されている。
グロー放電法により製造する装置、並びに製造方法を説
明する。同図において、ガスデンベ21 e ! !’
# j 3 e 24 Kは、例えば夫々5IH4s
B2H6e H2y CH4等の原料ガスが収容され
ている。これらゴスゲンペ内のガスは、流量調整用のパ
ルプ26及び配管27を介して混合器28に供給される
ようになっている。各ゲンベには圧力計25が設置され
ており、該圧力計25を監視しつつバルブ26を調整す
ることにより混合器28に供給する各原料ガスの流量及
び混合比を調節できる。混合器28にて混合されたガス
は反応容器29に供給される。反応容器29の底部sI
Kは、回転軸30が鉛直方向の回りに回転可能に取付け
られている。該回転軸30の上端に、円板状の支持台3
2がその面を回転軸30に垂直にして固定されている。
反応容器29内には、円筒状の電極33がその軸中心を
回転軸30の軸中心と一致させて底部31上に設置され
ている。感光体のドラム基体34が支持台32上にその
軸中心を回転軸30の軸中心と一致させて載置されてお
り、このドラム基体34の内側にはドラム基体加熱用の
ヒータ35が配設されている。電極33とドラム基体3
4との間には高周波電源36が接続されており、電極3
3お工びドラム基体34間に高周波電流が供給されるよ
うに々っている0回転軸3oはモータ38により回転駆
動される6反応容器29内の圧力は圧力計37により監
視され、反応容器zsは? −トパルプ38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。
回転軸30の軸中心と一致させて底部31上に設置され
ている。感光体のドラム基体34が支持台32上にその
軸中心を回転軸30の軸中心と一致させて載置されてお
り、このドラム基体34の内側にはドラム基体加熱用の
ヒータ35が配設されている。電極33とドラム基体3
4との間には高周波電源36が接続されており、電極3
3お工びドラム基体34間に高周波電流が供給されるよ
うに々っている0回転軸3oはモータ38により回転駆
動される6反応容器29内の圧力は圧力計37により監
視され、反応容器zsは? −トパルプ38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。
上記製造装置により感光体を製造する場合には、反応容
器29内にドラム基体34を設置した後、r−トパルプ
39を開にして反応容器29内を約0、’l トルの圧
力以下に排気する。次いで、がンベ2 J s 22
e 23 s 24から所要の反応がスを所定の混合比
で混合して反応容器29内に導入する。
器29内にドラム基体34を設置した後、r−トパルプ
39を開にして反応容器29内を約0、’l トルの圧
力以下に排気する。次いで、がンベ2 J s 22
e 23 s 24から所要の反応がスを所定の混合比
で混合して反応容器29内に導入する。
この場合に、反応容器29内に導入するガス流量は反応
容器29内の圧力が0.1乃至1.0トルになるように
設定する。次いで、モータ38を作動させてド・ラム基
体34を回転させ、ヒータ35によりドラム基体34を
一定温度に加熱すると共に、高周波電源36により電極
33とドラム基体34との関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。これにエリ、ドラム基
体34上にa−81:Hが堆積する。なお、原料ガス中
にN20゜洲 # N02 a N2 e CH4#
C2H4e 02 がス等を使用することにより、こ
れらの元素をa−8l:H中に含有させることができる
。
容器29内の圧力が0.1乃至1.0トルになるように
設定する。次いで、モータ38を作動させてド・ラム基
体34を回転させ、ヒータ35によりドラム基体34を
一定温度に加熱すると共に、高周波電源36により電極
33とドラム基体34との関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。これにエリ、ドラム基
体34上にa−81:Hが堆積する。なお、原料ガス中
にN20゜洲 # N02 a N2 e CH4#
C2H4e 02 がス等を使用することにより、こ
れらの元素をa−8l:H中に含有させることができる
。
このように、この発明に係る電子写真感光体は、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。
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。
次に、この発明に係る電子写真感光体を成膜し、電子写
真特性を試験した結果について説明する。
真特性を試験した結果について説明する。
試験例1
必要に応じて、干渉防止のために、酸処理、アルカリ処
理及びサンドプラスト処理を施した直径が80漠、幅が
350mのアルミニウム製ドラム基体を反応容器内に装
着し、反応容器を約1O−5トルの真空度に排気した。
理及びサンドプラスト処理を施した直径が80漠、幅が
350mのアルミニウム製ドラム基体を反応容器内に装
着し、反応容器を約1O−5トルの真空度に排気した。
ドラム基体を250℃に加熱し、10 rpmで自転さ
せつつ、5IH4がスを500800M%B2H6がス
をSiH4がスに対する流量比で10−5、CH4fス
を100 SCCMという流量で反応容器内に導入し、
反応容器内の圧力をlトルに調節した。そして、13.
56 MHzの高周波電力を印加してデ2ズマを生起さ
せ、ドラム基体上にp型のa−8iC:H障壁層を形成
した。
せつつ、5IH4がスを500800M%B2H6がス
をSiH4がスに対する流量比で10−5、CH4fス
を100 SCCMという流量で反応容器内に導入し、
反応容器内の圧力をlトルに調節した。そして、13.
56 MHzの高周波電力を印加してデ2ズマを生起さ
せ、ドラム基体上にp型のa−8iC:H障壁層を形成
した。
次に、放電を一旦停止し、NH3がス流量を1208C
CM導入し、反応圧力を1.2トルに調節し、500W
の高周波電力を印加して、100Xのa−8IN:H薄
層を形成した0次いで、SiH4がスを500SCCM
の流量で、B2H6をSiH4ガスに対する流量比で1
0−7となるような流量で反応容器内に導入し、500
Wの高周波電力を印加して、100Xのa−8i:H薄
層を形成した。このような操作を繰り返して、600層
のa−8IN:H薄層と600層のa−8t : H薄
層とを交互に積層し、ヘテロ接合超格子構造の電荷保持
層を12μm形成した。
CM導入し、反応圧力を1.2トルに調節し、500W
の高周波電力を印加して、100Xのa−8IN:H薄
層を形成した0次いで、SiH4がスを500SCCM
の流量で、B2H6をSiH4ガスに対する流量比で1
0−7となるような流量で反応容器内に導入し、500
Wの高周波電力を印加して、100Xのa−8i:H薄
層を形成した。このような操作を繰り返して、600層
のa−8IN:H薄層と600層のa−8t : H薄
層とを交互に積層し、ヘテロ接合超格子構造の電荷保持
層を12μm形成した。
次いで、S IH4ガスを50 SCCM%H2ガスを
450SCCMという流量で反応容器内に導入し、反応
容器内を1.2トルに調節し、800Wの高周波電力を
印加して100Xのμc−St:H薄層を形成し念、こ
のμe=siSH薄層の結晶化度は約75%であった。
450SCCMという流量で反応容器内に導入し、反応
容器内を1.2トルに調節し、800Wの高周波電力を
印加して100Xのμc−St:H薄層を形成し念、こ
のμe=siSH薄層の結晶化度は約75%であった。
次に、5IH4ffスを100 SCCMとし%soo
wの高周波電力を印加して100Xのμe−81:H薄
層を形成したこのμc−81:H薄層の結晶化度は約6
5+%であった。このような操作を繰返して、結晶化度
の異なる多数のμc−8i:H薄層からなるヘテロ接合
超格子構造の電荷発生層を5μm形成した。
wの高周波電力を印加して100Xのμe−81:H薄
層を形成したこのμc−81:H薄層の結晶化度は約6
5+%であった。このような操作を繰返して、結晶化度
の異なる多数のμc−8i:H薄層からなるヘテロ接合
超格子構造の電荷発生層を5μm形成した。
最後に、0.5μmのa−8l:H表面層を形成した。
このようKして形成した感光体表面を約500Vで正帯
電し、白色光を露光すると、この光は電荷発生層で吸収
され、電子正孔対のキャリアが発生する。この試験例に
おいては、多数のキャリアが発生し、キャリアの寿命が
高く、高い走行性が得られ念。これにより、鮮明で高品
質の画像が得られた。ま穴、この試験例で製造された感
光体を、繰返し帯電させたところ、転写画像の再現性及
び安定性は極めて良好であり、更に、耐コロナ性。
電し、白色光を露光すると、この光は電荷発生層で吸収
され、電子正孔対のキャリアが発生する。この試験例に
おいては、多数のキャリアが発生し、キャリアの寿命が
高く、高い走行性が得られ念。これにより、鮮明で高品
質の画像が得られた。ま穴、この試験例で製造された感
光体を、繰返し帯電させたところ、転写画像の再現性及
び安定性は極めて良好であり、更に、耐コロナ性。
耐湿性、及び耐磨耗性等の耐久性が優れていることが実
証された。
証された。
このようにして製造された感光体は、半導体レーデの発
振波長である780乃至790nnlの長波長光に対し
ても高い感度を有する。この感光体を半導体レーデプリ
ンタに搭載してカールソンプロセスに工り画像を形成し
たところ、感光体表面の露光量が25 erg口2であ
る場合でも、鮮明で高解像度の画像を得ることができた
。
振波長である780乃至790nnlの長波長光に対し
ても高い感度を有する。この感光体を半導体レーデプリ
ンタに搭載してカールソンプロセスに工り画像を形成し
たところ、感光体表面の露光量が25 erg口2であ
る場合でも、鮮明で高解像度の画像を得ることができた
。
試験例2
電荷保持層の構成層の一つである1OOXのa−8IN
:H薄層の代わりに100Xのa−8iC:H薄層を形
成したことを除いて、試験例1と同様にして電子写真感
光体を製造した。
:H薄層の代わりに100Xのa−8iC:H薄層を形
成したことを除いて、試験例1と同様にして電子写真感
光体を製造した。
なお、a−8IC:H薄層は、CH4ガス流量を758
CCMに設定し、反応容器内圧力ft1.2 )ルに調
節し、500Wの高周波電力を印加することにより得ら
れた。
CCMに設定し、反応容器内圧力ft1.2 )ルに調
節し、500Wの高周波電力を印加することにより得ら
れた。
この感光体を繰返し帯電したところ、転写画像の再現性
及び安定性が高く、耐コロナ性、耐湿性、及び耐磨耗性
などの耐久性が優れていた。
及び安定性が高く、耐コロナ性、耐湿性、及び耐磨耗性
などの耐久性が優れていた。
なお、上記試験例においては、電荷発生層の厚みが5μ
mであったが、これに限らず、l又は3μm等に設定し
ても感光体としt実用可能である。
mであったが、これに限らず、l又は3μm等に設定し
ても感光体としt実用可能である。
また、薄層の種類は、上記試験例の工うに2糧類に限ら
ず、3種類以上の薄層を積層しても良く、要するに、光
学的バンドギャップが相違する薄層の境界を形成すれば
良い。
ず、3種類以上の薄層を積層しても良く、要するに、光
学的バンドギャップが相違する薄層の境界を形成すれば
良い。
[発明の効果]
この発明によれば、光導電層の一部又は全部に、光学的
バンドギャップが相互に異なる薄層を積層して構成され
る超格子構造を使用するから、可視光から近赤外光の広
い波長領域に亘って高感度であり、キャリアの走行性が
高いと共に、高抵抗で帯電特性が優れた電子写真感光体
を得ることができる。特に、この発明においては、薄層
を形成する材料を適宜組み合わせることにより、任意の
波長帯の光に対して最適の光導電特性を有する感光体を
得ることができるという利点がある。
バンドギャップが相互に異なる薄層を積層して構成され
る超格子構造を使用するから、可視光から近赤外光の広
い波長領域に亘って高感度であり、キャリアの走行性が
高いと共に、高抵抗で帯電特性が優れた電子写真感光体
を得ることができる。特に、この発明においては、薄層
を形成する材料を適宜組み合わせることにより、任意の
波長帯の光に対して最適の光導電特性を有する感光体を
得ることができるという利点がある。
第1図はこの発明の実施例に係る電子写真感光体を示す
断面図、第2図〜第4図は同じく池の実施例に係る電子
写真感光体を示す断面図、第5図は第1図及び第4図の
一部拡大断面図、第6図は超格子構造のエネルギバンド
を示す図、gg7図はこの発明の実施例に係る電子写真
感光体の製造装置を示す図、第8図は感光体のエネルギ
ギャップを示す模式図である。 1・・・導電性支持体、2・・・障壁層、3・・・光導
電層、4・・・表面層、5・・・電荷輸送層、6・・・
電荷発生層、11.12・・・薄層。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1 図
第2図 第3図 第4図 第5図 手続補正書 昭和 年62・芹・−〜
断面図、第2図〜第4図は同じく池の実施例に係る電子
写真感光体を示す断面図、第5図は第1図及び第4図の
一部拡大断面図、第6図は超格子構造のエネルギバンド
を示す図、gg7図はこの発明の実施例に係る電子写真
感光体の製造装置を示す図、第8図は感光体のエネルギ
ギャップを示す模式図である。 1・・・導電性支持体、2・・・障壁層、3・・・光導
電層、4・・・表面層、5・・・電荷輸送層、6・・・
電荷発生層、11.12・・・薄層。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1 図
第2図 第3図 第4図 第5図 手続補正書 昭和 年62・芹・−〜
Claims (7)
- (1)導電性支持体と光導電層とを具備する電子写真感
光体において、前記光導電層は電荷発生層と電荷保持層
とを有し、前記電荷発生層の少なくとも一部は結晶化度
の異なる微結晶シリコン薄膜を交互に積層して構成され
、前記電荷保持層の少なくとも一部は非晶質シリコン薄
膜と炭素、酸素および窒素のうちの少なくとも一種を含
む非晶質シリコン薄膜を交互に積層して構成されている
ことを特徴とする電子写真感光体。 - (2)前記微結晶シリコン薄膜および非晶質シリコン薄
膜の膜厚は、30〜200Åであることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の電子写真感光体。 - (3)前記光導電層は、周期律表第III族又は第V族に
属する元素から選択された少なくとも一種を含むことを
特徴とする特許請求の範囲第1又は2項記載の電子写真
感光体。 - (4)前記導電性支持体と光導電層との間に、非晶質材
料又は少なくとも一部が微結晶化した半導体材料からな
る障壁層を有することを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の電子写真感光体。 - (5)前記障壁層は、周期律表第III族又は第V族に属
する元素から選択された少なくとも一種を含むことを特
徴とする特許請求の範囲第4項記載の電子写真感光体。 - (6)前記障壁層は、炭素、酸素および窒素からなる群
から選択された元素の少なくとも一種を含むことを特徴
とする特許請求の範囲第4項記載の電子写真感光体。 - (7)前記光導電層の上に表面層を有することを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の電子写真感光体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28308686A JPS63137236A (ja) | 1986-11-29 | 1986-11-29 | 電子写真感光体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28308686A JPS63137236A (ja) | 1986-11-29 | 1986-11-29 | 電子写真感光体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63137236A true JPS63137236A (ja) | 1988-06-09 |
Family
ID=17661034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28308686A Pending JPS63137236A (ja) | 1986-11-29 | 1986-11-29 | 電子写真感光体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63137236A (ja) |
-
1986
- 1986-11-29 JP JP28308686A patent/JPS63137236A/ja active Pending
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