JPS63202756A - 電子写真感光体 - Google Patents
電子写真感光体Info
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- JPS63202756A JPS63202756A JP3673487A JP3673487A JPS63202756A JP S63202756 A JPS63202756 A JP S63202756A JP 3673487 A JP3673487 A JP 3673487A JP 3673487 A JP3673487 A JP 3673487A JP S63202756 A JPS63202756 A JP S63202756A
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Classifications
-
- 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
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- 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]
本発明は、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@を含有するアモルファスシリコン(以下、a−8
i: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
ンナ等のほか、電子写真プロセスの感光体に応用されて
いる。
i: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
ンナ等のほか、電子写真プロセスの感光体に応用されて
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
、CdS 、 ZnO、Se 、若しくは5s−Te等
の無機材料又は−リーN−ビニルカルバゾール(pvc
z)若しくはトリニトロフルオレノン(TNF)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−81:Hは電子写真プロセスの感光体
材料として注目されている。
、CdS 、 ZnO、Se 、若しくは5s−Te等
の無機材料又は−リーN−ビニルカルバゾール(pvc
z)若しくはトリニトロフルオレノン(TNF)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−81:Hは電子写真プロセスの感光体
材料として注目されている。
このa−81:Hは、カールソン方式に基づく感光体材
料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。しか
しながら、この両特性を単一の感光体で満足させること
が困難であるため、光導電層と導電性支持体との間に障
壁層を設け、かつ光導電層上に表面電荷保持層を設けた
積層型の構造にすることKよシ、このような要求を満足
させている。
料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。しか
しながら、この両特性を単一の感光体で満足させること
が困難であるため、光導電層と導電性支持体との間に障
壁層を設け、かつ光導電層上に表面電荷保持層を設けた
積層型の構造にすることKよシ、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−8l:Hは、通常、シラン系ガスを使用
したグロー放電分解法により形成されるが、この際に、
a−8l:H膜中に水素が取う込まれ、水素量の差によ
り電気的及び光学的特性が大きく変動する。即ち、a−
81:H膜に侵入する水素の貴が多くなると、光学的バ
ンドギャップが大きくなシ、a−81:H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、半導体レーデを搭載したレ
ーデビームプリンタに使用することが困難である。また
、a−8i: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)n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、ボイドが増加し、シリコンのダングリ
ングボンドが増加するため、光導電特性が劣化し、電子
写真感光体として使用不能になる。逆に、a−81:H
中に取込まれる水素の量が低下すると、光学的/肴ンド
ギャツデが小さくなり、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、シリコンのダングリングボンドと結合してこ
れを減少させるべき水素が少なくなる。このため、発生
するキャリアの移動度が低下し、寿命が短くなると共和
、光導電特性が劣化してしまい、電子写真感光体として
使用し難いものと表る。
したグロー放電分解法により形成されるが、この際に、
a−8l:H膜中に水素が取う込まれ、水素量の差によ
り電気的及び光学的特性が大きく変動する。即ち、a−
81:H膜に侵入する水素の貴が多くなると、光学的バ
ンドギャップが大きくなシ、a−81:H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、半導体レーデを搭載したレ
ーデビームプリンタに使用することが困難である。また
、a−8i: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)n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、ボイドが増加し、シリコンのダングリ
ングボンドが増加するため、光導電特性が劣化し、電子
写真感光体として使用不能になる。逆に、a−81:H
中に取込まれる水素の量が低下すると、光学的/肴ンド
ギャツデが小さくなり、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、シリコンのダングリングボンドと結合してこ
れを減少させるべき水素が少なくなる。このため、発生
するキャリアの移動度が低下し、寿命が短くなると共和
、光導電特性が劣化してしまい、電子写真感光体として
使用し難いものと表る。
このように、電子写真感光体の光導電層を単一のa−8
1: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。
1: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光が高く、基板との密着性が
良く、耐環境性が優れた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光が高く、基板との密着性が
良く、耐環境性が優れた電子写真感光体を提供すること
を目的とする。
[発明の構成]
(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シ構成し
、電荷保持層に所定の複数の半導体膜の積層即ち超格子
構造の領域を形成することによシ、上記目的1に達成し
得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
の°光導電層を電荷保持層と電荷発生層とによシ構成し
、電荷保持層に所定の複数の半導体膜の積層即ち超格子
構造の領域を形成することによシ、上記目的1に達成し
得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
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でありて、前記光導電
層は電荷発生層と電荷保持層とから構成され、前記電荷
発生I−は、非晶質シリコンおよび/または微結晶シリ
コンからなシ、前記電荷保持層は、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1種の元素
を含む非晶質シリコン薄膜とを交互に積層して構成され
、かつ後者の非晶質シリコン薄膜ごとの前記元素の濃度
が膜厚方向に変化していることを特徴とする。
電層とを具備する電子写真感光体でありて、前記光導電
層は電荷発生層と電荷保持層とから構成され、前記電荷
発生I−は、非晶質シリコンおよび/または微結晶シリ
コンからなシ、前記電荷保持層は、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1種の元素
を含む非晶質シリコン薄膜とを交互に積層して構成され
、かつ後者の非晶質シリコン薄膜ごとの前記元素の濃度
が膜厚方向に変化していることを特徴とする。
本発明において用りる微結晶シリコン(μa−8i)は
、粒径が約数十オンゲストロムの微結晶化したシリコン
と非晶質シリコンとの混合層にょシ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込る。
、粒径が約数十オンゲストロムの微結晶化したシリコン
と非晶質シリコンとの混合層にょシ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込る。
第一に、x11i!回折測定では2θが28〜28.5
e付近にある結晶回折パターンを示し、ハローのみが現
れる無定形のa −Siからと 明確に区別される。第二に、μc −81の暗抵抗給a 10 Ω・倒以上にiimすることができ、暗抵抗が
1050・儒のポリクリスタリンシリコンからも明確に
区別される。
e付近にある結晶回折パターンを示し、ハローのみが現
れる無定形のa −Siからと 明確に区別される。第二に、μc −81の暗抵抗給a 10 Ω・倒以上にiimすることができ、暗抵抗が
1050・儒のポリクリスタリンシリコンからも明確に
区別される。
なお、後者の非晶質シリコン薄膜ごとの元素の濃度は、
好ましくはkO91t〜+3of原子憾、より好ましく
は(5チ〜や15ケ原子係の範囲で変化させるのがよい
。
好ましくはkO91t〜+3of原子憾、より好ましく
は(5チ〜や15ケ原子係の範囲で変化させるのがよい
。
(作用)
本発明の電子写真感光体では、光導電層に前記超格子構
造が設けられているため、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。
造が設けられているため、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。
こうして光導電層でのキャリアの移動度が大きくなシ、
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。
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。
(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、よ
り詳細に説明する。
り詳細に説明する。
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μc −81やa−81: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)t−使用してもよい。
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)t−使用してもよい。
更に、絶縁性の膜を用いてもよい。例えば、μc−8i
:H及びa−81:HK炭素C1窒素N及び酸素Oから
選択された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−10・μmが好ましい。
:H及びa−81:HK炭素C1窒素N及び酸素Oから
選択された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−10・μm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
持機能金高め、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
ルノ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NNとする。即ち、感光体表面を正帯電させ
る場合には障壁層、?t−P型とし、表面電荷を中和す
る電子が電荷発生層6内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
持機能金高め、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
ルノ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NNとする。即ち、感光体表面を正帯電させ
る場合には障壁層、?t−P型とし、表面電荷を中和す
る電子が電荷発生層6内入されるのを防止する。
逆に表面に負帯電させる場合には障壁層2をN塁とし、
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。障壁層2か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、上記のよう和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 −Si
: HJpa−81:HをP型忙するためには、周期律
表の第■族に層する゛元素、例えば硼素B、アルミニウ
ムAt 、がリクムQm 、インジウムIn、及びタリ
ウムTt等をドーピングすることが好ましい。また、μ
c−8t:Hやa −Si :Ht−N型にするために
は周期律表の第V族に層する元素、例えば窒素、隣P、
砒素As、アンチモンSb、及びビスマスBi等’iド
ーピングすることが好ましい。
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。障壁層2か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、上記のよう和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 −Si
: HJpa−81:HをP型忙するためには、周期律
表の第■族に層する゛元素、例えば硼素B、アルミニウ
ムAt 、がリクムQm 、インジウムIn、及びタリ
ウムTt等をドーピングすることが好ましい。また、μ
c−8t:Hやa −Si :Ht−N型にするために
は周期律表の第V族に層する元素、例えば窒素、隣P、
砒素As、アンチモンSb、及びビスマスBi等’iド
ーピングすることが好ましい。
電荷発生/i!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表面の帯
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。
、このキャリアは、一方の極性のものが感光体表面の帯
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は、h −81からなる薄層とC,0およ
び/−!たはNg含むa −81からなる薄層とを交互
に積層して構成されている。これら薄層は光学的バンド
ギャップが相違し、それぞれ厚みが30〜200Xの範
囲にある。このようだ、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・ぐンドギ
ャッデの大きさ自体に拘りなく、光学的・−ンドギャッ
プが小さい層を基準にして光学的t4ンドギャップが大
きな層がハIJアとなる周期的なポテンシャルパリ7
t−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シ、キャリアはバリアを
通過して超格子構造中を走行する。また、このような超
格子構造においては、光の入射によシ発生するキャリア
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より、
ヘテロ接合超格子構造含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。
び/−!たはNg含むa −81からなる薄層とを交互
に積層して構成されている。これら薄層は光学的バンド
ギャップが相違し、それぞれ厚みが30〜200Xの範
囲にある。このようだ、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・ぐンドギ
ャッデの大きさ自体に拘りなく、光学的・−ンドギャッ
プが小さい層を基準にして光学的t4ンドギャップが大
きな層がハIJアとなる周期的なポテンシャルパリ7
t−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シ、キャリアはバリアを
通過して超格子構造中を走行する。また、このような超
格子構造においては、光の入射によシ発生するキャリア
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より、
ヘテロ接合超格子構造含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−8l:
Hおよびμc−81:Hにおける水素の含有量は、0.
01〜30原子俤が好ましく、1〜25原子俤がより好
ましい。このような水素の含有量にニジ、シリコンのダ
ングリングボンドが補償され、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およびμc−81:Hにおける水素の含有量は、0.
01〜30原子俤が好ましく、1〜25原子俤がより好
ましい。このような水素の含有量にニジ、シリコンのダ
ングリングボンドが補償され、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 −Si : H/It−グロー放電分解法によシ成
膜するには、原料としてS IH4及びS i 2H5
等のシラン類ガスを反応室に導入し、高周波によりグロ
ー放電することによシ薄層中に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がスとして水素
又はヘリウムをガスを使用することができる。一方、
SiF4ガス及び5icz4ガス等のハロダン化ケイ
素を原料ガスとして使用することができる。
膜するには、原料としてS IH4及びS i 2H5
等のシラン類ガスを反応室に導入し、高周波によりグロ
ー放電することによシ薄層中に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がスとして水素
又はヘリウムをガスを使用することができる。一方、
SiF4ガス及び5icz4ガス等のハロダン化ケイ
素を原料ガスとして使用することができる。
また、シラン類ガスとハロゲン化ケイ素ガスとの混合ガ
スで反応させても、同様にH?金含有るa−81: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、スノや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。
スで反応させても、同様にH?金含有るa−81: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、スノや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 −Si層も、a−8t:Hと同様に、高周波グロ
ー放電分解法により、シランガスを原料として、成膜す
ることができる。この場合に、支持体の温度t−ロー8
t:HQ影形成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、μc−8i
:Hf:形成しやすくなる。また、支持体温度及び高周
波電力を高くすることにより、シランガスなどの原料ガ
スの流f’を増大させることができ、その結果、成膜速
度を早くすることができる。また、原料ガスのSiH4
及びS l 、HA等の高次のシランガスを水素で希釈
したガスを使用することKより、μe−8l:Hi一層
高効率で形成することができる。
ー放電分解法により、シランガスを原料として、成膜す
ることができる。この場合に、支持体の温度t−ロー8
t:HQ影形成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、μc−8i
:Hf:形成しやすくなる。また、支持体温度及び高周
波電力を高くすることにより、シランガスなどの原料ガ
スの流f’を増大させることができ、その結果、成膜速
度を早くすることができる。また、原料ガスのSiH4
及びS l 、HA等の高次のシランガスを水素で希釈
したガスを使用することKより、μe−8l:Hi一層
高効率で形成することができる。
aa−8i:H及びa−8i:HftP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Ga 、インジウムIn
、及びタリウムTt@fドーピングすることが好ましぐ
、/Jc”Sl:H及びa−8i:H’inu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As 、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、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、μ
c−81:H及びa−81:Hに、炭素C1窒素N及び
酸素Oから選択された少にくとも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
係、好ましくは10〜30原子係である。
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Ga 、インジウムIn
、及びタリウムTt@fドーピングすることが好ましぐ
、/Jc”Sl:H及びa−8i:H’inu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As 、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、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、μ
c−81:H及びa−81:Hに、炭素C1窒素N及び
酸素Oから選択された少にくとも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
係、好ましくは10〜30原子係である。
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のa−81: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
生層忙吸収される光量の割合いが低下し、光損失が大き
くなる。このため、表面層4を設けて反射を防止するこ
とが好ましい。また、表面層4′f!: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プ、帯電能が向上し、表面に電荷
がよくのるようKなる0表面層を形成する材料としては
、a−8iN:H,a−810:H,及びJL −SI
C: H等の無機化合物並びに/IJ塩化ビニルビニル
リアミド等の有機材料がある。
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
生層忙吸収される光量の割合いが低下し、光損失が大き
くなる。このため、表面層4を設けて反射を防止するこ
とが好ましい。また、表面層4′f!: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プ、帯電能が向上し、表面に電荷
がよくのるようKなる0表面層を形成する材料としては
、a−8iN:H,a−810:H,及びJL −SI
C: H等の無機化合物並びに/IJ塩化ビニルビニル
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、Iテン
シャルパリアが形成される。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l側
に向けて加速される。この場合に、ポテンシャル井戸層
においては、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。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、高光導電特性全得ることができ、従
来の感光体よりも鮮明な画像を得ることができる。
放電により約500Vの正電圧で帯電させると、Iテン
シャルパリアが形成される。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l側
に向けて加速される。この場合に、ポテンシャル井戸層
においては、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。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、高光導電特性全得ることができ、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2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、ガスボンベ21.22−.23
.24には、例えば夫々S tH4゜B2H6,H2,
0M4等の原料ガスが収容されている。これらガスボン
ベ内のガスは、流量調整用のバルブ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。各ボ
ンベには圧力計25が設置されておシ、該圧力計25t
−監視しつつパルプ26’ki!IM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2
9に供給される。反応容器29の底部31には、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。
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、ガスボンベ21.22−.23
.24には、例えば夫々S tH4゜B2H6,H2,
0M4等の原料ガスが収容されている。これらガスボン
ベ内のガスは、流量調整用のバルブ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。各ボ
ンベには圧力計25が設置されておシ、該圧力計25t
−監視しつつパルプ26’ki!IM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2
9に供給される。反応容器29の底部31には、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32がその面を
回転軸3o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34との間には
高周波電源36が接続されており、電極33およびドラ
ム基体34間に高周波電流が供給されるようになってい
る。回転軸3oはモータ38により回転駆動される。反
応容器29内の圧力は圧力計37によシ監視され、反応
容器29はダートバルブ38′1に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3o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34との間には
高周波電源36が接続されており、電極33およびドラ
ム基体34間に高周波電流が供給されるようになってい
る。回転軸3oはモータ38により回転駆動される。反
応容器29内の圧力は圧力計37によシ監視され、反応
容器29はダートバルブ38′1に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。
上記製造装置によシ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、ダートパルプ
39を開にして反応容器29内を約0、1 Torrの
圧力以下に排気する。次い□で、ボンベ21.22,2
3.24から所要の反応ガ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、ダートパルプ
39を開にして反応容器29内を約0、1 Torrの
圧力以下に排気する。次い□で、ボンベ21.22,2
3.24から所要の反応ガ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Ool乃至1. OTorrになる
ように設定する。次いで、モータ38f(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との間に高周波電流を供
給して、両者間にグロー放電を形成する。これにより、
ドラム基体34上にa−81:Hが堆積する。なお、N
料ガス中にN20.NH,、NO□、N2.CH4,C
2H4,0□ガス等を使用することにより、炭素、酸素
、窒素をa−8i:H中に含有させることができる。
容器29内の圧力がOol乃至1. OTorrになる
ように設定する。次いで、モータ38f(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との間に高周波電流を供
給して、両者間にグロー放電を形成する。これにより、
ドラム基体34上にa−81:Hが堆積する。なお、N
料ガス中にN20.NH,、NO□、N2.CH4,C
2H4,0□ガス等を使用することにより、炭素、酸素
、窒素をa−8i:H中に含有させることができる。
このように、本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。
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、本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。
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
理及びサンドブラスト処理を施した直径が80m、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10−5トルの真9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、 81H4ガスを500 SCCM 、 B
2H6がスを5IH4ガスに対する流量比で10 と
いう流量で反応容器内に導入し、反応容器内の圧力をI
TorrK調節した。そして、13.56MHzの高周
波電力を印加してプラズマを生起させ、ドラム基体上に
p型のa −SIC: H障壁層を形成した。
理及びサンドブラスト処理を施した直径が80m、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10−5トルの真9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、 81H4ガスを500 SCCM 、 B
2H6がスを5IH4ガスに対する流量比で10 と
いう流量で反応容器内に導入し、反応容器内の圧力をI
TorrK調節した。そして、13.56MHzの高周
波電力を印加してプラズマを生起させ、ドラム基体上に
p型のa −SIC: H障壁層を形成した。
次に、S iH4ガスを500800M%CH4ガスを
30 SCCMという流量で反応容器内に導入し、40
0Wの高周波電力を印加し、120Xのa −SIC:
H薄層を形成した。次いで、CH4ガスをOとし、B2
H61fx f、5IR4ガスに対する流量比で10
という流量で反応容器内に導入し、同様1c400W
の高周波電力全印加して、120Xのi型a−8i:H
薄層を形成した。このような操作を繰返して500層の
a −SiC: H薄層と500層のa−8l:H薄層
とからなる12μmの超格子構造の電荷保持層を形成し
た。なおa −SIC: H#/i!の形成に際しては
、各薄層の形成ごとにCH4ガスの流it?徐々に減ら
し、最終的K 10 SCCMとして、炭素濃度を6原
子係から2原子係へと変化させた。
30 SCCMという流量で反応容器内に導入し、40
0Wの高周波電力を印加し、120Xのa −SIC:
H薄層を形成した。次いで、CH4ガスをOとし、B2
H61fx f、5IR4ガスに対する流量比で10
という流量で反応容器内に導入し、同様1c400W
の高周波電力全印加して、120Xのi型a−8i:H
薄層を形成した。このような操作を繰返して500層の
a −SiC: H薄層と500層のa−8l:H薄層
とからなる12μmの超格子構造の電荷保持層を形成し
た。なおa −SIC: H#/i!の形成に際しては
、各薄層の形成ごとにCH4ガスの流it?徐々に減ら
し、最終的K 10 SCCMとして、炭素濃度を6原
子係から2原子係へと変化させた。
次いで、S 1)I4ガスを500 SCCM 、 B
2H6ガスを5IH4fスに対する流量比で10−6と
いう流量で反応容器内に導入し、300Wの高周波電力
を印加して、3融の1fia−8i:H薄層からなる電
荷発生層を形成した。
2H6ガスを5IH4fスに対する流量比で10−6と
いう流量で反応容器内に導入し、300Wの高周波電力
を印加して、3融の1fia−8i:H薄層からなる電
荷発生層を形成した。
最後に、0.5μmのa−8iC:H薄層からなる表面
層を形成した。
層を形成した。
このようにして形成した感光体表面を約soo vで正
帯電し、白色光1r: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た。これにより、鮮明
で高品質の画像が得られた。また、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
。
帯電し、白色光1r: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た。これにより、鮮明
で高品質の画像が得られた。また、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790 nm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よシ画像を形成し
たところ、感光体表面の露光量が25 erg cm
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790 nm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よシ画像を形成し
たところ、感光体表面の露光量が25 erg cm
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a −SIC: H薄
層の代わシにa −SIN : 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。
層の代わシにa −SIN : 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−8IN:H薄層は、8114がスを5008
CCM、 N2ガスを80 SCCMという流量で反応
容器内に導入し、500Wの高周波電力を印加すること
により得られた。この場合、各薄層の形成ごとKN2ガ
スの流量を徐々に減らし、最終的に30SCCMとして
、窒素濃度を5原子係から1原子係へと変化させた。
CCM、 N2ガスを80 SCCMという流量で反応
容器内に導入し、500Wの高周波電力を印加すること
により得られた。この場合、各薄層の形成ごとKN2ガ
スの流量を徐々に減らし、最終的に30SCCMとして
、窒素濃度を5原子係から1原子係へと変化させた。
この感光体を用いて、試験例1と同様にして画像を形成
したところ、鮮明で高品質の画像が得られた。
したところ、鮮明で高品質の画像が得られた。
試験例3
電荷発生層を構成するa −SIC: H層の代わシに
μc−8ift”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。
μc−8ift”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、/je −81層は、5IH4ガス?100 S
CCM。
CCM。
H2ガスを5008CCMという流量で反応室内に導入
し、反応室内f 1.2 Torrとして800Wの高
周波電力全印加することにより得られた。
し、反応室内f 1.2 Torrとして800Wの高
周波電力全印加することにより得られた。
この感光体を用いて、試験例1と同様にして画像を形成
したところ、鮮明で高品質の画像が得られた。
したところ、鮮明で高品質の画像が得られた。
試験例4
電荷保持層の構成層の1つであるa −SiC: H層
の炭素濃度を第3図(b)および(e)に示すような割
合で徐々に減らしたことを除き、試験例1と同様にして
電子写真感光体を製造した。
の炭素濃度を第3図(b)および(e)に示すような割
合で徐々に減らしたことを除き、試験例1と同様にして
電子写真感光体を製造した。
これらの感光体を用いて、試験例1と同様にして画像を
形成したところ、鮮明で高品質の画像が得られた。
形成したところ、鮮明で高品質の画像が得られた。
試験例5
電荷保持層の構成層の1つであるa −SiN : H
層の窒素濃度を第3図(&) 、 (b)および(c)
に示すような割合で徐々に減らしたことを除き、試験例
2と同様にして電子写真感光体を製造した。
層の窒素濃度を第3図(&) 、 (b)および(c)
に示すような割合で徐々に減らしたことを除き、試験例
2と同様にして電子写真感光体を製造した。
これらの感光体を用いて、試験例1と同様にして画像を
形成したところ、鮮明で高品質の画像が得られた。
形成したところ、鮮明で高品質の画像が得られた。
試験例6
電荷保持層の構成層の1つである与−SIC: H層の
炭素濃度を第3図(a) 、 (b)および(c)に示
すような割合で徐々に減らしたことを除き、試験例3と
同様にして電子写真感光体を製造した。
炭素濃度を第3図(a) 、 (b)および(c)に示
すような割合で徐々に減らしたことを除き、試験例3と
同様にして電子写真感光体を製造した。
これらの感光体を用いて、試験例1と同様にして画像を
形成したところ、鮮明で高品質の画像が得られた。
形成したところ、鮮明で高品質の画像が得られた。
なお、電荷保持層を構成する薄層の種類は、上記試験例
のように2種類に限らず、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。
のように2種類に限らず、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。
[発明の効果コ
本発明によれば、電荷保持層に、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、本発明においては、薄層全形成する材料を
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。
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、本発明においては、薄層全形成する材料を
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図は本発明の実施例に係る電子写真感光体を示す断
面図、第2図は本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3図は薄層の元素濃度の変化を示
す図である。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 (a) (c) 篇 4厚 (b) 3 因
面図、第2図は本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3図は薄層の元素濃度の変化を示
す図である。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 (a) (c) 篇 4厚 (b) 3 因
Claims (10)
- (1)導電性支持体と光導電層とを有する電子写真感光
体において、前記光導電層は電荷発生層と電荷保持層と
から構成され、前記電荷発生層は、非晶質シリコンおよ
び/または微結晶シリコンからなり、前記電荷保持層は
、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1種の元素を含む非晶質シリコン薄膜とを交
互に積層して構成され、かつ後者の非晶質シリコン薄膜
ごとの前記元素の濃度が層厚方向に変化していることを
特徴とする電子写真感光体。 - (2)前記薄膜の膜厚は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族および第V族
に層する元素から選ばれた少なくとも1種の元素を含む
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)前記電荷発生層は、炭素、酸素および窒素のうち
の少なくとも1種の元素を含むことを特徴とする特許請
求の範囲第1〜3のうちのいずれか1項記載の電子写真
感光体。 - (5)前記電荷発生層に含まれる元素の濃度が層厚方向
に変化している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)前記電荷発生層は、結晶度が層厚方向に変化して
いることを特徴とする特許請求の範囲第1〜5のうちの
いずれか1項記載の電子写真感光体。 - (7)前記導電性支持体と前記光導電層との間に、非晶
質材料又はその少なくとも一部が微結晶化した半導体材
料からなる障壁層が形成されてい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。 - (8)前記障壁層は、周期律表第III族および第V族に
層する元素から選ばれた少なくとも1種の元素を含むこ
とを特徴とする特許請求の範囲第7項記載の電子写真感
光体。 - (9)前記障壁層は、炭素、酸素および窒素のうちの少
なくとも1種の元素を含むことを特徴とする特許請求の
範囲第7又は8項記載の電子写真感光体。 - (10)前記光導電層の上に表面層が形成されているこ
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 (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3673487A JPS63202756A (ja) | 1987-02-19 | 1987-02-19 | 電子写真感光体 |
US07/156,026 US4859552A (en) | 1987-02-18 | 1988-02-16 | Electrophotographic photoreceptor with superlattice structure |
DE3805090A DE3805090A1 (de) | 1987-02-18 | 1988-02-18 | Elektrophotographisches aufzeichnungsmaterial |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3673487A JPS63202756A (ja) | 1987-02-19 | 1987-02-19 | 電子写真感光体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63202756A true JPS63202756A (ja) | 1988-08-22 |
Family
ID=12477962
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3673487A Pending JPS63202756A (ja) | 1987-02-18 | 1987-02-19 | 電子写真感光体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63202756A (ja) |
-
1987
- 1987-02-19 JP JP3673487A patent/JPS63202756A/ja active Pending
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