JPS6319868B2 - - Google Patents

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JPS6319868B2
JPS6319868B2 JP56213386A JP21338681A JPS6319868B2 JP S6319868 B2 JPS6319868 B2 JP S6319868B2 JP 56213386 A JP56213386 A JP 56213386A JP 21338681 A JP21338681 A JP 21338681A JP S6319868 B2 JPS6319868 B2 JP S6319868B2
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JP
Japan
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layer region
layer
atoms
gas
image forming
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JP56213386A
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JPS58115449A (ja
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Kyosuke Ogawa
Shigeru Shirai
Junichiro Kanbe
Keishi Saito
Yoichi Oosato
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Canon Inc
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Priority to US06/450,772 priority patent/US4483911A/en
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Priority to DE19823248369 priority patent/DE3248369A1/de
Publication of JPS58115449A publication Critical patent/JPS58115449A/ja
Publication of JPS6319868B2 publication Critical patent/JPS6319868B2/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】
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像形成部
材に関する。 固体撮影装置、或いは像形成分野に於ける電子
写真用像形成部材や原稿読取装置に於ける光導電
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特性にマンチングした吸
収スペクトル特性を有すること、光反応答性が速
く、所望の暗抵抗値を有すること、使用時におい
て人体に対して無公害であること、更には固体撮
影装置に於いては、残像を所定時間内に容易に処
理することができること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、上記の使用時に於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で構成された光導電層を
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、光導電的特性及び繰返し特
性の点、使用環境特性の点、更には経時的安定性
や耐久性の点に於いて、各々、個々には特性の向
上が計られているが総合的な特性向上を計る上で
更に改良される余地が存する。 例えば、電子写真用像形成部材に適用した場合
に、高光感度化、高暗抵抗化を同時に計ろうとす
ると従来に於いてはその使用時に於いて残留電位
が残る場合が度々観測され、この種の電子写真用
像形成部材は長時間繰返し使用し続けると、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生ずる様になる等の不都合な
点が少なくなかつた。 又、電子写真用像形成部材として光導電層をA
−Si材料で構成する場合には、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
原子として光導電層中に含有されるが、これ等の
構成原子の含有の仕方如何によつては、形成した
層の電気的、光学的或いは光導電的特性、使用環
境特性、耐圧性に問題が生ずる場合がある。 即ち、例えば形成した光導電層中に光照射によ
つて発生したフオトキラリアの該層中での寿命が
充分でないこと、或いは、転写紙に転写された果
像に俗に「白ヌケ」と呼ばれる、局所的な放電破
壊現象によると思われる画像欠陥や、例えばクリ
ーニングに、ブレードを用いるとその摺擦による
と思われる俗に「白スジ」と呼ばれる所謂画像欠
陥が生じたりしていた。又、多湿雰囲気中で使用
したり、或いは多湿雰囲気中に長時間放置した直
後に使用すると俗に云う画像のボケが生ずる場合
が少なくなかつた。 従つてA−Si材料ものものの特性改良が計られ
る一方で電子写真用像形成部材を設計する際に、
上記した様な問題の総てが解決される様に工夫さ
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の電子写真用像形成部材への適用性とその応
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、ハロゲン化アメルフアスシリコ
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像形成部材の層構成を以後に
説明される様に特定化する様に設計されて作成さ
れた電子写真用像形成部材は、従来の電子写真用
像形成部材と較べてみてもあらゆる点に於いて凌
駕し、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、光導電的特性が使用
環境に殆ど依存なく実質的に常時安定しており、
耐光疲労に著しく続け、繰返し使用に際しても劣
化現象を起さず耐久性、耐湿性に優れ、残留電位
が全く又は殆ど観測されない電子写真用像形成部
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、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
特性を有する電子写真用像形成部材を提供するこ
とである。 本発明の更に他の目的は、長期の使用に於いて
画像欠陥や画像のボケが全くなく、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
品質画像を得ることが容易にできる電子写真用の
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SN比特性及び高耐圧性を有する電子写真用像
形成部材を提供することでもある。 本発明の電子写真用像形成部材は、電子写真用
の支持体と、該支持体上に設けられ、シリコン原
子を母体とし、水素原子及びハロゲン原子の少な
くともいずれか一方を構成要素とする非晶質材料
で構成され、光導電性を示す第1の層領域と、シ
リコン原子と炭素原子とハロゲン原子とを構成要
素とする非晶質材料で構成されいる第2の層領域
とが、この順で前記支持体側から積層されて成る
非晶質層とを有し、前記第1の層領域は、更に二
分されており、二分された一方である支持体側の
層領域のみにその全領域に亘つて、1.0〜3×104
原子ppm量の周期律表第族に属する原子又は
0.1〜5×103原子ppm量の周期律表第族に属す
る原子が含有されている事を特徴とする。 上記した様な層構成を採る様にして設計された
本発明の電子写真用像形成部材は、前記した諸問
題の総てを解決し、極めて優れた、電気的、光学
的、光導電的特性、耐久性及び使用環境特性を示
す。 更には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、耐湿性、耐圧性に長ける為に、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、高品質の画像を安定して繰返し得ることが
できる。 以下、図面に従つて本発明の電子写真用像形成
部材に就いて詳細に説明する。 第1図は、本発明の電子写真用像形成部材の層
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図に示す電子写真用像形成部材100は、
電子写真用としての支持体101の上に、非晶質
層102が設けられており、該非晶質層102
は、A−Si(H、X)から成り、光導電性を有す
る第1の層領域103と、シリコン原子と炭素原
子とを構成要素とする非晶質材料で構成されてい
る第2の層領域104とから成る層構造を有す
る。 第1の層領域103は、その支持体101側
に、伝導型を支配する不純物を含む層領域()
105を有する。 本発明で使用される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、NiCr、
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、又は前記合金でその
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
電子写真用像形成部材100を連続高速複写の場
合に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
りの電子写真用像形成部材が形成される様に適宜
決定されるが、電子写真用像形成部材として可撓
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、機械的強度等の点から、通常は10μ以
上とされる。 本発明に於いて、支持体101上に形成される
非晶質層102の一部を構成する第1の層領域1
03は、その目的を効果的に達成する為に、支持
体101側の端部層領域に伝導型を支配する不純
物を含む層領域()105を有する。層領域
()105中に含有される不純物としては、p
型不純物として周期律表第族に属する原子、例
えば、B、Al、Ga、In、Tl等が好適なものとし
て挙げられ、n型不純物としては、周期律表族
に属する原子、例えば、N、P、As、Sb、Bi等
が好適なものとして挙げられるが、殊にB、Ga、
P、Sb等が最適である。 これ等層領域()105中に含有される不純
物は、該層領域()105の層厚方向及び支持
体101との界面に平行な面内に於いて、実質的
に均一な分布状態となる様に層領域()105
中に含有され、本発明に於いて所望の伝導型を有
する為に層領域()105中にドーピングされ
る不純物の量は、層領域()105に所望され
る電気的、機械的特性に応じて、その層厚との関
係に於いて適宜決定されるが、周期律表第族の
不純物の場合は通常1.0〜3×104原子ppm、好適
には5.0〜1×104原子ppm、最適には10〜5×
103原子ppmとされるのが望ましく、周期律表第
族の不純物の場合には、通常0.1〜5×103原子
ppm、好適には0.5〜1×103原子ppm、最適には
1.0〜800原子ppmとされるのが望ましいものであ
る。 本発明に於いて、A−Si(H、X)で構成され
る第1の層領域103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。 本発明に於いて使用される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。 本発明に於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
本発明に於いては挙げることが出来る。 本発明に於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
的には例えば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電子
写真用像形成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、所定の支持体上にハロゲン原子を構成
要素として含むA−Siから成る層を形成する事が
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
第1の層領域を形成する堆積室内に導入し、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、所定の支持体上に第1
の層領域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
熱蒸発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で行う事が出来る。 この際、スパツタリング法、イオンプレーテイ
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。 本発明に於いては、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
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第1の層領域形成用の出
発物質として挙げる事が出来る。 これ等の水素原子を含むハロゲン化物は、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
子も導入されるので、本発明に於いては好適なハ
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)から成る
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。 本発明に於いて、形成される電子写真用像形成
部材の第1の層領域中に含有される水素原子(H)の
量又はハロゲン原子(X)の量又は水素原子とハ
ロゲン原子の量の和は通常の場合1〜40原子%、
好適には5〜30原子%とされるのが望ましい。 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、放電電力等を制御して
やれば良い。 本発明に於いて、第1の層領域をグロー放電法
又はスパツタ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。 第1の層領域103を形成する際に前記した不
純物をドーピングすることによつて、層領域
()105を設けるには、層形成の際に不純物
導入用の原料物質をガス状態で堆積室中に第1の
層領域103を形成する主原料物質と共に導入し
てやれば良い。この様な不純物導入用の原料物質
としては、常温常圧でガス状態の、又は少なくと
も層形成条件下で容易にガス化し得るものが採用
されるのが望ましい。その様な不純物導入用の出
発物質として具体的には、PH3、P2H4、PF3
PF5、PCl3、AsH3、AsF3、AsF5、AsCl3
SbH3、SbF3、SbF5、BiH3、BF3、BCl3
BBr3、B2H6、B4H10、B5H9、B5H11、B6H10
B6H12、B6H14、AlCl3、GaCl3、InCl3、TlCl3
を挙げることが出来る。 第1の層領域103の一部を構成し、層領域
()105の上部に設けられる層領域(n)1
06は、作製される電子写真用像形成部材に於い
て主として所望の受容電位特性が得られ、光照射
によつて効率良くフオトキヤリアが発生され、該
発生されたフオトキヤリアが所定の方向に効率良
く輸送される様に設けられる。層領域(n)10
6は、この様な観点と該層領域106の下部に設
けられる層領域()105の有する機能的特性
との関係に於いて層領域()105中に含有さ
れる様な不純物は含まない層領域として形成され
る。 層領域()105と層領域(n)106との
夫々を形成する際の放電パワーとしては、各層に
要求される特性や装置等の関係に於いて、適宜所
望に従つて決められるのがグロー放電法に於いて
は通常の場合10〜300W、好適には20〜200Wとさ
れ、スパツタ法の場合には、通常50〜250W、好
適には80〜150Wとされるのが望ましい。 第1の層領域103の一部を構成する層領域
(n)106の層厚は、所望される受容電位が得
られ、又所望のスペクトル特性を有する光の照射
によつて、フオトキヤリアが効率良く発生し、輸
送される様に所望に従つて適宜決められ、通常
は、1〜100μ、好適には1〜80μ、最適には2〜
50μとされるのが望ましいものである。 本発明に於いて、層領域()105の層厚は
該層領域()105に要求される特性の付与が
本発明の目的の達成に応じて適宜成される様に該
層領域()105中に含有される不純物の含有
濃度との関係に於いて適宜決められる。 本発明に於ける層領域()105の層厚とし
ては、通常0.01〜10μ、好適には0.05〜8μ、最適
には0.07〜5μとされるのが望ましいものである。 層領域()105と層領域(n)106を形
成する際の支持体温度としては、所望に従つて適
宜決められるが、通常の場合50〜350℃、好適に
は80〜300℃、最適には100〜300℃とされるのが
望ましい。 第1図に示される電子写真用像形成部材100
に於いては第1の層領域103上に形成される第
2の層領域104は、自由表面107を有し、主
に耐湿性、連続繰返し使用特性、耐圧性、使用環
境特性、耐久性に於いて本発明の目的を達成する
為に設けられる。 又、本発明に於いては、非晶質層102を構成
する第1の層領域103と第2の層領域104と
を形成する非晶質材料の各々がシリコン原子とい
う共通の構成要素を有しているので、積層界面に
於いて化学的な安定性の確保が充分成されてい
る。 第2の層領域104は、シリコン原子と炭素原
子と水素原子とで構成される非晶質材料〔A−
(SixC1-xy:X1-y、但し0<x、y<1〕で形成
される。 A−(SixC1-xy:X1-yで構成される第2の層領
域14の形成はグロー放電法、スパツタリング
法、イオンインプランテーシヨン法、イオンプレ
ーテイング法、エレクトロンビーム法等によつて
成される。これ等の製造法は、製造条件、設備資
本投下の負荷程度、製造規模、作製される光導電
部材に所望される特性等の要因によつて適宜選択
される採用されるが、所望する特性を有する光導
電部材を製造する為の作製条件の制御が比較的容
易である、シリコン原子と共に炭素原子及び水素
原子を作製する第2の層領域104中に導入する
のが容易に行える等の利点からグロー放電法或い
はスパツタリング法が好適に採用される。 更に、本発明に於いては、グロー放電法とスパ
ツタリング法とを同一装置系内で併用して第2の
層領域104を形成しても良い。 グロー放電法によつて第2の層領域104を形
成するには、A−(SixC1-xy:X1-y形成用の原料
ガスを、必要に応じて稀釈ガスと所定量の混合比
で混合して、支持体101の設置してある真空堆
積用の堆積室に導入し、導入されたガスをグロー
放電を生起させることでガスプラズマ化して前記
支持体101上に既に形成されてある第1の層領
域103上にA−(SixC1-xy:X1-yを堆積させれ
ば良い。 本発明に於いてA−(SixC1-xy:X1-y形成用の
原料ガスとしては、Si、C、Xの中の少なくとも
1つ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。 Si、C、Xの中の1つとしてSiを構成原子とす
る原料ガスを使用する場合は、例えばSiを構成原
子とする原料ガスと、Cを構成原子とする原料ガ
スと、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が、又は、Siを構成原子
とする原料ガスと、C及びX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、Siを構成原子とする原料ガスと、
Si、C及びX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、SiとXとを構成原子とする原料ガ
スにCを構成原子とする原料ガスを混合して使用
しても良い。 本発明に於いて第2の層領域104中に含有さ
れるハロゲン原子Xとして好適なのはF、Cl、
Br、Iであり、殊にF、Clが望ましいものであ
る。 本発明において、第2の層領域104は、A−
(SixC1-xy:X1-yで構成されるものであるが、更
に水素原子を含有させることが出来る。 第2の層領域104への水素原子の含有は、第
1の層領域103との連続層形成に原料ガスの種
の一部共通化を図ることが出来るので生産コスト
面の向上で好都合である。 本発明に於いて、第2の層領域104を形成す
るのに有効に使用される原料ガスと成り得るもの
としては、常温常圧に於いてガス状態のもの又は
容易にガス化し得る物質を挙げることが出来る。 この様な第2の層領域104形成用の物質とし
ては、例えば炭素数1〜4の飽和炭化水素、炭素
数2〜4のエチレン系炭化水素、炭素数2〜3の
アセチレン系炭化水素、ハロゲン単体、ハロゲン
化水素、ハロゲン間化合物、ハロゲン化硅素、ハ
ロゲン置換水素化硅素、水素化硅素等を挙げる事
が出来る。 具体的には、飽和炭化水素としては、メタン
(CH4)、エタン(C2H6)、プロパン(C3H8)、n
−ブタン(n−C4H10)、ペンタン(C5H12)、エ
チレン系炭化水素としては、エチレン(C2H4)、
プロピレン(C3H6)、ブテン−1(C4、H8)、ブ
テン−2(C4H8)、イソブチレン(C4H8)、ペン
テン(C5H10)、アセチレン系炭化水素としては、
アセチレン(C2H2)、メチルアセチレン
(C3H4)、ブチン(C4H6)、ハロゲン単体として
はフツ素、塩素、臭素、ヨウ素のハロゲンガス、
ハロゲン化水素としては、FH、HI、HCl、
HBr、ハロゲン間化合物としては、BrF、ClF、
ClF3、ClF5、BrF5、BrF3、IF7、IF5、ICl、IBr、
ハロゲン化硅素としてはSiF4、Si2F6、SiCl4
SiCl3Br、SiCl2Br2、SiClBr3、SiCl3I、SiBr4
ハロゲン置換水素化硅素としては、SiH2F2
SiH2Cl2、SiHCl3、SiH3Cl、SiH3Br、SiH2Br2
SiHBr3、水素化硅素としてはSiH4、Si2H、
Si3H3、Si4H10等のシラン(Silane)類、等々を
挙げることが出来る。 これ等の他に、CCl4、CHF3、CH2F2、CH3F、
CH3Cl、CH3Br、CH3I、C2H5Cl等のハロゲン置
換パラフイン系炭化水素、SF4、SF6等フツ素化
硫黄化合物、Si(CH34、Si(C2H54等のケイ化ア
ルキルやSiCl(CH33、SiCl2(CH32、SiCl3CH3
等のハロゲン含有ケイ化アルキル等のシラン誘導
体も有効なものとして挙げることが出来る。 これ等の第2の層領域104形成物質は、形成
される第2の層領域中に、所定の組成比でシリコ
ン原子、炭素原子およびハロゲン原子と必要に応
じて水素原子とが含有される様に、第2の層領域
104の形成の際に所望に従つて選択されて使用
される。 例えば、シリコン原子と炭素原子と水素原子と
の含有量が容易に成し得て、且つ所望の特性の中
間層が形成され得るSi(CH34とハロゲン原子を
含有させるものとしてのSiHCl3、SiCl4
SiH2Cl2、或いはSiH3Cl等を所定の混合比でガス
状態で第2の層領域104形成用の装置内に導入
してグロー放電を生起さつせることによつてA−
(SixC1-x:Cl:Hから成る第2の層領域104を
形成することが出来る。 スパツタリング法によつて第2の層領域104
を形成するには、単結晶又は多結晶のSiウエハー
又はCウエハー又はSiとCが混合されて含有され
ているウエハーをターゲツトとして、これ等をハ
ロゲン原子と必要に応じて水素原子を構成要素と
して含む種々のガス雰囲気中でスパツタリングす
ることによつて行えば良い。 例えば、Siウエハーをターゲツトとして使用す
れば、CとH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ウエハーをスパツタリングすれば良
い。 又、別には、SiとCとは別々のターゲツトとし
て、又はSiとCの混合した一枚のターゲツトを使
用することによつて、少なくとも水素原子を含有
するガス雰囲気中でスパツタリングすることによ
つて成される。C及びX、必要に応じてHの導入
用の原料ガスとなる物質としては、先述したグロ
ー放電の例で示した第2の層領域104形成用の
物質が、スパツタリング法の場合にも有効な物質
として使用され得る。 本発明に於いて、第2の層領域104をグロー
放電法又はスパツタ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。 本発明に於ける第2の層領域104は、その要
求される特性が所定通りに与えられるように注意
深く形成される。 即ち、Si、C及びX、必要に応じてHを構成原
子とする物質はその作成条件によつて構造的には
結晶からアモルフアスまでの形態を採り、電気物
性的には導電性から半導体性、絶縁性までの間の
性質を、又、光導電的性質から非光導電的性質ま
での間の性質を各々示すので、本発明に於いて
は、目的に応じた所望の特性を有するA−Six
C1-x)X1-yが形成されるように、所望に従つて
その作成条件の選択が厳密に成される。 例えば、第2の層領域104を耐圧性の向上を
主な目的として設けるには、A−(SixC1-xyX1-y
は使用環境に於いて電気絶縁性的挙動の顕著な非
晶質材料として作成される。 又、連続繰返し使用特性や使用環境特性の向上
を主たる目的として第2の層領域104が設けら
れる場合には、上記の電気絶縁性の度合はある程
度緩和され、照射される光に対してある程度の感
度を有する非晶質材料としてA−(SixC1-xyX1-y
が作成される。 第1の層領域103の表面にA−(SixC1-xy
X1-yから成る第2の層領域14を形成する際、
層形成中の支持体温度は、形成される層の構造及
び特性を左右する重要な因子であつて、本発明に
於いては、目的とする特性を有するA−(Six
C1-xyX1-yが所望通りに作成され得るように層作
成時の支持体温度が厳密に制御されるのが望まし
い。 本発明に於ける目的が効果的に達成される為の
第2の層領域104を形成する際の支持体温度と
しては第2の層領域104の形成法に併せて適宜
最適範囲が選択されて、第2の層領域104の形
成が実行されるが、グロー法に於いては通常の場
合、100℃〜300℃、好適には150℃〜250℃とさ
れ、スパツタ法に於いては、通常20℃〜300℃、
好適には20〜250℃とされるのが望ましいもので
ある。第2の層領域104の形成には、層を構成
する原子の組成比の微妙な制御や層厚の制御が他
の方法に比べて比較的容易である事等の為に、グ
ロー放電法やスパツタリング法の採用が有利であ
るが、これ等の層形成法で第2の層領域104を
形成する場合には、前記の支持体温度と同様に層
形成の際の放電パワー、ガス圧が作成されるA−
(SixC1-xy:X1-yの特性を左右する重要な因子の
1つである。 本発明に於ける目的が達成される為の特性を有
するA−(SixC1-xy:X1-yが生産性良く効果的に
作成される為の放電パワー条件としては、通常、
10〜300W、好適には20〜200Wとされるのが望ま
しい。堆積室内のガス圧は通常0.01〜5Torr、好
適には0.01〜3Torr、最適には0.05〜1Torr程度
とされるのが望ましい。 本発明に於いては、第2の層領域104を作成
する為の支持体温度、放電パワーの望ましい数値
範囲として前記した範囲の値が挙げられるが、こ
れ等の層作成フアクターは、独立的に別々に決め
られているものではなく、所望特性のA−(Six
C1-xy:X1-yから成る第2の層領域104が形成
される様に相互的有機的関連性に基づいて、各層
作成フアクターの最適値が決められるのが望まし
い。 本発明の電子写真用像形成部材に於ける第2の
層領域104に含有される炭素原子及びハロゲン
原子の量は、第2の層領域104の作製条件と同
様、本発明の目的を達成する所望の特性が得られ
る第2の層領域104が形成される重要な因子で
ある。 本発明に於ける第2の層領域104に含有され
る炭素原子の量は、通常は1×10-3〜90原子%、
好適には1〜90原子%、最適には10〜80原子%と
されるのが望ましいものである。ハロゲン原子の
含有量としては、通常の場合1〜20原子%、好適
には1〜18原子%、最適には2〜15原子%とされ
るのが望ましく、これ等の範囲にハロゲン原子含
有量がある場合に形成される電子写真用像形成部
材は、実際面に於いて優れたものとして充分適用
させ得るものである。必要に応じて含有される水
素原子の含有量としては、通常の場合19原子%、
好適には13原子%以下とされるのが望ましいもの
である。 即ち、先のA−(SixC1-xy:X1-yの表示で行え
ばxが通常は0.1〜0.99999、好適には0.1〜0.99、
最適には0.15〜0.9、yが通常0.8〜0.99、好適に
は0.82〜0.99、最適には0.85〜0.98であるのが望
ましい。ハロゲン原子と水素原子の両方が含まれ
る場合、先と同様のA−(SixC1-xy:(H+X)1-y
の表示で行えばこの場合のx、yの数値範囲A−
(SixC1-xy:X1-yの場合と略々同様である。 本発明に於ける層厚の数値範囲は、本発明の目
的を効果的に達成する為の重要な因子の1つであ
る。 本発明に於ける第2の層領域104の層厚の数
値範囲は、本叛明の目的を効果的に達成する様に
所期の目的に応じて適宜所望に従つて決められ
る。 又、第2の層領域104の層厚は、第1の層領
域103の層厚との関係に於いても、各々の層領
域に要求される特性に応じた有機的な関連性の下
に所望に従つて適宜決定されるのが望ましいもの
である。更に加え得るに、生産性や量産性を加味
した経済性の点に於いても考慮されるのが望まし
い。 本発明に於ける第2の層領域104の層厚とし
ては、通常0.01〜10μ、好適には0.02〜5μ、最適
には0.04〜5μとされるのが望ましいものである。 本発明に於ける電子写真用像形成部材100の
非晶質層102を構成する第1の層領域103と
第2の層領域104との間の層厚関係は、適用す
るものの目的に適合されて所望に従つて適宜決定
される。 本発明に於いては、非晶質層の層厚としては、
非晶質層102を構成する第1の層領域103と
第2の層領域104に付与される特性が各々有効
に活されて本発明の目的が効果的に達成される様
に適宜所望に従つて決められるものであり、好ま
しくは、第2の層領域104の層厚に対して第1
の層領域103の層厚が数百〜数千倍以上となる
様にされるのが好ましいものである。 次にグロー放電分解法によつて形成させる電子
写真用像形成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電子写真用像
形成部材の製造装置を示す。 図中の211〜215のガスボンベには、本発
明の夫々の層を形成する為の原料ガスが密封され
ており、その1例として、例えば211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、212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、213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、214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、
215はAr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211〜215のバルブ231〜23
5、リークバルブ206が閉じられていることを
確認し、又、流入バルブ221〜225、流出バ
ルブ226〜230、補助バルブ241が開かれ
ていることを確認して、先ずメインバルブ210
を開いて反応室201、ガス配管内を排気する。
次に真空計242の読みが約5×10-6Torrにな
つた時点で、補助バルブ1141、流出バルブ2
26〜230を閉じる。 基体209上に第1の層領域を形成する場合の
1例を挙げると、シヤツター205は閉じられて
おり、電源243より高圧電力が印加されるよう
接続されている。ガスボンベ211よりSiH4
Heガス、ガスボンベ212よりB2H6/Heガス、
バルブ231,232を開いて出口圧ゲージ23
6,237の圧を1Kg/cm2に調整し、流入バルブ
221,222を徐々に開けて、マスフロコント
ローラ216〜217内に流入させる。引き続い
て流出バルブ226,227、補助バルブ241
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ガス流量の夫々の比が所望の値になるように
流出バルブ226,227を調整し、又、反応室
201内の圧力が所望の値になるように真空計2
42の読みを見ながらメインバルブ210の開口
を調整する。そして基板1109の温度が加熱ヒ
ーター1108により50〜400℃の温度に設定さ
れていることが確認された後、電源1143を所
望の電力に設定して反応室1101内に所望時間
グロー放電を生起させ基板に第1の層領域を構成
する層領域()を形成する。 次にグロー放電を中断させると同時に所定のバ
ルブを閉じて反応室201へのB2H6/Heガスの
導入だけを止め、引き続き反応室201内にグロ
ー放電を所望時間続け、所望層厚の層領域(n)
を形成する。 第1の層領域にハロゲン原子を含有させる場合
には上記のガスに例えばSiF4/Heを更に付加し
て反応室内に送り込む。 第2の層領域を形成するには、まずシヤツター
205を開く。全てのガス供給バルブは一旦閉じ
られ、反応室201は、メインバルブ210を全
開することにより、排気される。 高圧電流が印加される電極202上に高純度シ
リコンウエハ204−1及び高純度グラフアイト
204−2が所望の面積比率で設置されている。
ガスボンベ215より、Arガスを反応室201
内に導入し、反応室の内圧が0.05〜1Torrとなる
ようメインバルブ210を調節する。高圧電源を
ONとしSiとCとを同時にスパツタリングするこ
とにより、第1の層領域上に第2の層領域を形成
することが出来る。 実施例 1 第2図に示した製造装置を用い層領域()の
膜厚並びに層領域()に於けるB原子の含有量
をパラメーターにしてAl基板上に層形成を行な
つていつた。この時の層領域()の共通の作製
条件を第1表に示す。更に各サンプルに対し、第
2表に示した作製条件で層領域(n)を、又、第
3表に示した作製条件で層領域(c)を積層し
た。 こうして得られた電子写真用像形成部材複写装
置に装着し、第5表のような現像条件で現像を行
なつた後普通紙上に転写、定着を行うという一連
の工程を連続的に繰り返し多数枚の転写像を得
た。このようにして得られた画像サンプルを〔濃
度〕〔解像度〕〔階調再現性〕〔画像欠陥〕等の各
項目につき総合的に評価し1枚目と10万枚目の画
質を比較したところ第4表の如き結果を得た。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】 第 5 表 コロナ電圧 +5KV コロナ印加時間 0.2sec 光 源 タングステンランプ 光 量 1.0lux・sec トナー極性 マイナス 実施例 2 第6表並びに第2表に示した作製条件のもとで
層領域()並びに層領域(n)をAl基板上に
順次積層した後、更に層領域(c)に於けるC原
子の含有量並びに層領域(c)の層厚をパラメー
ターとして層領域(c)を積層した。尚、層領域
(c)は層厚及びC原子の含有量を変化させた他
は、第3表と同等の作製条件のもとで形成した。
このようにして得られた電子写真用像形成部材に
つき実施例1と全く同様の評価を行なつたところ
第7表の如き結果を得た。
【表】
【表】
【表】 実施例 3 第6表に示した作製条件のもとでAl基板上に
層領域()を形成した後、層厚をパラメーター
として層領域(n)を積層し、更に第3表に示し
た作製条件のもとで層領域(c)を積層した。
尚、層領域(n)の形成にあたつて、層厚を変化
させた他は、第2表と同等の作製条件とした。 このようにして得られた電子写真用像形成部材
について、実施例1と全く同様の評価を行なつた
ところ、第8表の如き結果を得た。
【表】 実施例 4 第2図に示した製造装置を用い層領域()の
層厚並びに層領域()に於けるP原子の含有量
をパラメーターにしてAlシリンダー基板上に層
形成を行なつていつた。この時の層領域()の
共通の作製条件を第9表に示す。更に各サンプル
に対し、第2表に示した作製条件で層領域(n)
を、又、第3表に示した作製条件で層領域(c)
を積層した。 こうして得られた電子写真用像形成部材につい
て実施例1と全く同様の評価を行なつたところ、
第10表の如き結果を得た。
【表】
【表】 実施例 5 第11表並びに第2表に示した作製条件のもとで
層領域()並びに層領域(n)をAl基板上に
順次積層した後、更に層領域(c)に於けるC原
子の含有量並びに層領域(c)の層厚をパラメー
ターとして層領域(c)を積層した。なお層領域
(c)は層厚及びc原子の含有量を変化させた他
は、第3表と同等の作製条件のもとで形成した。
このようにして得られた電子写真用像形成部材に
つき実施例1と全く同様の評価を行なつたとこ
ろ、第12表の如き結果を得た。
【表】
【表】 実施例 6 第6表に示した作製条件のもとでAl基板上に
層領域()を形成した後、層厚をパラメーター
として層領域(n)を積層し、更に第3表に示し
た作製条件のもとで層領域(c)を積層した。
尚、層領域(n)の形成にあたつて、層厚を変化
させた他は、第2表と同等の作製条件とした。 このようにして得られた電子写真用像形成部材
について、実施例1と全く同様の評価を行なつた
ところ、第13表の如き結果を得た。
【表】 実施例 7 層領域()及び層領域(n)の形成方法を
各々第14表及び第15表の如く替える以外は実施例
1と同様な方法で層形成を行ない、評価したとこ
ろ第16表に示すような結果が得られた。
【表】
【表】
【表】 【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の電子写真用像形成部材の好
適な実施態様例の一つの層構成を説明するための
模式的層構成図、第2図は本発明の電子写真用像
形成部材を製造するための装置の模式的説明図で
ある。 100……電子写真用像形成部材、101……
支持体、102……非晶質層、103……第1の
層領域、104……第2の層領域、105……層
領域()、106……層領域(n)、107……
自由表面。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 電子写真用の支持体と、該支持体上に設けら
    れ、シリコン原子を母体とし、水素原子及びハロ
    ゲン原子の少なくともいずれか一方を構成要素と
    する非晶質材料で構成され、光導電性を示す第1
    の層領域と、シリコン原子と炭素原子とハロゲン
    原子とを構成要素とする非晶質材料で構成されて
    いる第2の層領域とが、この順で前記支持体側か
    ら積層されて成る非晶質層とを有し、前記第1の
    層領域は、更に二分されており、二分された一方
    である支持体側の層領域のみにその全領域に亘つ
    て、1.0〜3×104原子ppm量の周期律表第族に
    属する原子又は0.1〜5×103原子ppm量の周期律
    表第族に属する原子が含有されている事を特徴
    とする電子写真用像形成部材。 2 前記支持体側の層領域の層厚が0.01〜10μで
    ある特許請求の範囲第1項に記載の電子写真用像
    形成部材。 3 前記第2の層領域の層厚が0.01〜10μである
    特許請求の範囲第1項に記載の電子写真用像形成
    部材。
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