JPS632064A

JPS632064A - 超薄膜積層構造を有する光受容部材

Info

Publication number: JPS632064A
Application number: JP61146364A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Ishihara; 俊一石原; Keishi Saito; 恵志斉藤; Kozo Arao; 荒尾　浩三
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-06-23
Filing date: 1986-06-23
Publication date: 1988-01-07
Anticipated expiration: 2011-08-14
Also published as: JP2524116B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の属する技術分野〕本発明は、電子写真用感光体等に用いられる光受容部材
、特に改善された光生成電荷担体走行性および光感度と
有する光受容部材に関する。

〔従来技術の説明〕

従来、電子写真感光体等に用いられる光受容部材として
は、その光感度領域の整合性が他の種類の光受容部材と
比較して優れており、また光生成電荷担体（以下「光キ
ャリア」と記載）の輸送特性が良好であり、加えてビッ
カース硬度が高く、公害の問題が少ない等の点から、例
えば特開昭５４−８６３４１号公報や特開昭５６−８３
７４６号公報にみられるようなシリコン原子（Ｓｉ）を
母体とする非晶質材料、いわゆるアモルファス・シリコ
ン（以後「ａ−８ｉＪと略称する。）から成る光受容部
材が注目されている。

こうした光受容部材は、基本的に支持体上にａ−ＳＬ、
特に好ましくは水素原子（Ｈ）又はハロゲン原子（Ｘ）
の少なくともいずれか一方を含存するａ−５ｉ（以後「
ａ−ＳＬ　（Ｈ，Ｘ　）と表記する上〕で構成されてい
る。しかし１．−ｓｒ　（ＬＸ　）単体では、電子写真
感光体として若干低抵抗なこと、耐候性が不充分なこと
、画像欠陥の発生しやすいこと、基体シリンダとの密着
性が悪い、更には半導体レーザーを用いてプリンタを形
成するにあたっての赤外感度不足などの問題がある。

これを解決し、生産性の高い薄い膜にて、上記欠点を克
服するために、酸素原子または／および炭素原子または
／および窒素原子を含有するａ−８Ｌ　（ＪＸ　）　（
以下ａ”ｓｉ　（０ｒＣｓＮ　）　（）ＩｓＸ　）と記
載〕が用いられる。但しａ−９Ｌ　（０−Ｃ−Ｎ）　（
ＨｓＸ　）の問題点は、帯電能が上昇し剥離をおこすこ
とがなくなるので好ましいにもかかわらず、光中ヤリア
の走行特性が悪化したり、光メモリーが発生したりする
ため、とりわけ電子写真感光体としての安定性に不充分
さがあることである。

更にａ−８ｉ　（Ｏ，ＣｓＮ　）　（Ｈ＋Ｘ　）ではａ
−５ｉ（Ｈ，Ｘ）に比し、バンドギャップが増大するた
め、電子写真の感光体として、赤感度が下るといった問
題もある。

〔発明の目的〕

本発明は、ａ−８ｔ　（０ｊＣｓＮ　）　（Ｈ２Ｎ　）
で構成される光受容部材の上記欠点を排除した、電子写
真用感光体等に用いられる光受容部材を提供することを
目的とするものである。

即ち、本発明の主たる目的は、長時間の耐久性・安定性
を有して、光応答特性の優れた光受容部材を提供するこ
とにある。

本発明の他の目的は、残留電位の問題が殆んどなく、画
像欠陥の開運がなくして、良好な潜像が形成できる電子
写真用光受容部材を提供することにある。

〔発明の構成および効果〕

本発明者等の実験によると、酸素原子または／および炭
素原子または／および窒素原子が含有されると同時に、
光キャリアの発生する１〔電荷発生層−ＣＧＬと略記〕
を設けることにより、感度スペクトルに広く光キヤリア
輸送特性に優れた光応答特性の良す、シかも長時間の耐
久によっても画像欠陥や残留電位の発生がない光受容部
材が得られた。

即ち、光導伝層に酸素原子または／および炭素原子また
は／および窒素原子が含有されると、帯電能が向上し、
剥離をおこさず、画像欠陥の発生が極めて少なくなると
ころ、超薄膜積層電荷発生層を設けるに、光キャリアの
走行に係る全膜厚を薄くでき、その結果ゴーストや帯電
メモリーの発生を極小とでキ、シかも充分な光感度を佇
するものとされることを見い出したものである。

本発明は上述の実験的に確認された知見に基づいて完成
されたものであり、長時間耐久性と良好なる光応答特性
とを併せ持つ、支持体上に、シリコン原子を含存し、同
時に酸素原子または／および炭素原子または／および窒
素原子が含有される光受容部材であって、熱キャリアの
数または／および種類の異なる材料を少なくとも二種以
上、それぞれ超薄膜として交替して複数回積層した電荷
発生層〔以下「超薄膜積層電荷発生層」と記載〕を有す
ることを特徴とする光受容部材である。

本発明が、特開昭６０−１４０３５４で開示されたとこ
ろと異なる点は、彼がＣＧＬに酸素・炭素・窒素を含有
しないのに対して、本発明ではモルフォロジーマッチン
グをとり、応力歪を減じ耐久性を上げるため、ＣＧＬに
酸素または炭素または窒素が混入されてなる点である。

以下、図面を用いて本発明を詳述する。尚、光受容部材
について図示する例は電子写真用のものではあるが、撮
像管ターゲット、長尺ものラインセンサー、フォトダイ
オード、更には光キャリアを利用する装置全般−例えば
太陽電池なども含む−に適用できるものであり、図示の
例に限定されないのは勿論である。

第１図は、本発明の光受容部材を作製可能なＲＦ放電ま
たはマイクロ波放電を用いた堆積膜形成装置の模式的説
明図である。

堆積膜形成装置は、高真空にし得る堆積室１００１パワ
ー導入川の電極を兼ねた周囲壁１０２、上壁１０３、底
壁１０４、碍子１０５、加熱用ヒーター１０７、ガス導
入管１０Ｂ、ガス放出孔１０９、パルプ１１０、排気管
１１１、排気パルプ１１２、電工印加手段１１３、内圧
モニター１１４、ガス供給系２００、ガスボンベ２０１
〜２０５、パルプ２１１〜２１５、マスフローコントロ
ーラー２２１〜２２５、流入パルプ２３１〜２３５、流
出パルプ２４１〜２４５、圧力調整器２５１〜２５５そ
して、前記マスフローコントローラー２２１〜２２５、
流出パルプ２４１〜２４５および排気パルプ１１２を制
御するためのマイクロコンピュータ−（不図示）から構
成され、反応容器１００内に円筒状基体１０６が設置さ
れる。

該装置を用いて従来の光受容部材を形成するのは公知で
あるが、例えば本発明の超薄膜積層構造は前記装置で以
下の様にして形成した。超薄膜形成用の第１の原料ガス
をガスボンベ２０１に入れ、第２の原料ガスをガスボン
ベ２０２に入れ、第１の原料ガス及び第２の原料ガス希
釈用のガスをボンベ２０３に入れた。

まず、超薄膜積層構造形成前に堆積室１００内を十分に
排気して、マスフローコントローラー２２１．２２２．
２２３及び流入パルプ２４１．２４２．２４３ヲマイク
ロコンピユーターにより、’−Ｋ　２　’Ａに示すよう
に各原料ガスを制御し、堆積室１００に導入した。第２
図の流量の変化領域は、流入パルプ２４１．２４２の開
口度をマイクロコンピュータにより制御して行った。そ
して各原料ガスの導入と同時に、ＲＦ電源またはマイク
ロ波電源である電工印加手段１１３より所定の電力を電
極を兼ねた周囲壁１０２へ導入した。前記超薄膜積層構
造の全体の層厚は、第２図に示す流量の変化様式で所定
の時間保つことで制御した。

本装置を用いた電子写真感光体の層構成の本発明蚤こよ
る例の一つを第３図（ａ）に示す。基体３０１上に光キ
ヤリアが走行する電荷輸送層（ＣＴＩ、）３０２が配さ
れ更に本発明による超薄膜積層電荷発生層３０３が設け
られている。本発明による超薄膜積層電荷発生〜３０３
の少くとも一つの種類の超薄膜には、酸素原子、炭素原
子、窒素原子の中から選ばれる少くとも一部の原子が含
有されてなり、また−方で、超薄膜積層構造体の利点で
ある、キャリア輸送能を損なうことなく所望の波長の光
に対して光キヤリア生成能を持たせることができる。殊
に本例の如き、電子写真用光受容層に於ては、表面がプ
ロナ帯電、現像剤、クリーニング手段、摺察源となる転
写紙などに直妾曝されるために表面耐久性を上げておく
ことと、空間電荷の影響を減じるためにＣＧＬの過雫１
キャリアをスイープ拳アウトしておくことが必要とされ
るから、本発明による超薄膜積層電荷発生層は有効であ
る。

本発明による別の層構成例を第３図（ｂ）に示す。

本例ではＣＧＬが正孔と電子の両電荷をＣＴＬ３０２、
　３０２’に注入でまる場合には有効であって、本発明
による超薄膜積層電荷発生層を用いると、ＣＧＬとＣＴ
Ｌの結晶学的整合性が増すのでキャリアの注入効率が上
がり、通常（１能分離感光体で問題となる発生キャリア
のＣＧ　Ｌ／ＣＴ　Ｌ界面に於る捕獲が減少し、ゴース
トや帯電能変化といった問題を解決できる。

更に別の例を第３図（Ｃ）　（ｄ）に示す。これらの例
では、ＣＴ　Ｌ　３０２．３０２′に充分な電界がかか
って帯電能が上昇すべく、下部電荷注入阻止層３０５と
表面１’Ｊ　”１１８３０４が配されている。このよう
な高電界型では、本発明による超薄膜積層電荷発生層３
０３を用いることにより、該超薄膜積層電荷発生層が高
電界画像欠陥発生に対して強いので、画像安定性を高め
ることがで量る。（Ｃ）のタイプでは、超薄膜の選択の
仕方が光スペクトルに対して自由度が高い、（ｄ）のタ
イプではｅ帯電でＣＧ　ＬａＯ２より正孔をスイープ・
アウトしなければならない時などに、飛程の短いキャリ
アを有効にスイープ嗜アウトできる、といった利点をそ
れぞれ有している。

本発明の超薄膜を形成する材料としては、ａ−Ｓｉ　（
０，Ｃ，Ｎ　）　（ＬＸ　）を母材として与えられる群
（即ちａ−９ｉ　（０，Ｃ，Ｎ　）　（Ｈ，Ｘ　）の他
、化学修飾物質や不純物を含むもの、結晶相を一部含む
ものなどからなる）から選ばれる材料（Ａ）と、熱キャ
リアの数または／および種類が材料（Ａ）と異なる材料
ｆＢ）とが選ばれる。

材料（Ａ）に含まれる酸素または炭素または窒素の量と
しては全原子数のｏ、ｏｏｉ〜７０　ａｔ％が可能であ
る。また不純物濃度としては２　Ｘ　１０”−”〜Ｉ　
Ｘ　１０’−ａｔ、ｏｍｉｃ　ｐｐｍが適当である。更
◆こ結晶相の体漬占有率としては０〜９９％が適当であ
る。

これに対して材料ＣＢ）は材料（Ａ）で表わされたもの
の他、熱キャリアの数または道順の異なる半導体材料で
あれば任意とされる。とりわけａ−８Ｌ（Ｈ，Ｘ　）、
ａ−Ｇｅ（Ｈ，Ｘ）、ａ−３ｉＧｅ　（Ｈ，Ｘ　）それ
らのｐ、ｎ伝導型材料が有効であるが、池にクリスタル
・シリコン、ポリクリスタル・シリーン、マイクロクリ
スタルシリコンやそれらのｐ、ｎ伝導型材料、また以上
のモルフォロジーの混在物、などが効果的である。

本発明をこよる光受容部材の作製方法としては、酸記し
た装置を用いろほか、よく知られた加熱蒸着、電子ビー
ム蒸着、スパッタリング、ＲＦダグロー放電法マイクロ
波グロー放電法、ＬＰ−ＣＶＤをはじめ、近年提案され
ている別励起ラジカルを会合せしめて堆積するＨＲ−Ｃ
ＶＤや、ＳｉＬとＦ、の酸化反応を用いる堆積法などが
適用可能である。

超薄膜積層電荷発生層の作製は、ガス供給源と基体との
叩に配されたマスク付ターンテーブルを回転せしめたり
、マスフローコントローラーでガスの流量を制御したり
、バルブの開閉によってガスを断、続せしめることによ
って成膜時のガス比率を変化させることによって行われ
る。

〔実施例〕

以下本発明に従う光受容部材の実施例を示す。

ユ１ヱユ第１図に示した堆積膜形成装置を用いて、また該堆積膜
形成装置を用いた超薄膜］、ｐ＋”５構造作製方法に従
って、シリンダー状Ａ！基体表面に、第１表で示す層形
成条件にて層形成を行い、第３図（Ｊｌ）に示す層構成
の電子写真用光受容部材を得た。

得られた光受容部材を用いて、ＮＰ　９０３０　（キャ
ノン■製）にて画像形成を行ったところ、解像力に優れ
、階調再現性の良好な、鮮明で高濃度の画像が得られ、
従来の電子写真用光受容部材と比較して、波長７８８ｎ
ｍの半導体レーザー感度が約１３％向上した。

実施例２〜９第１表の第２層の製膜条件のみを、第２表あるいは第３
表に示すように変えた以外は実施例１と同様に第３図（
ａ）に示す層構成の電子写真用光受容部材を得た。

得られた光受容部材を用いて、ＮＰ−７５５０（キャノ
ン■製）にて画像形成を行ったところ、解像力に優れ、
階調再現性の良好な、鮮明で高濃度の画像が得られた。

殊に実施例６，７．９に於ては赤感度が優れていた。

実施例１０第１図に示した堆積膜形成装置を用いて、第４表に示す
条件にて層形成を行い、第３図（ｂ）に示す層構成の電
子写真用光受容部材を得た。

該光受容部材にてＮＰ　９０３０の画出しテストを行っ
たところ、解像力に優れ、階調再現性の良好な、鮮明で
高濃度の画像が得られ、従来のものに比して半導体レー
ザー感度が約１０％向上していることが判明した。

実施例１１〜１４第４表に於る第２層の成膜条件を、第５表に示す条件に
変えて実施例１０と同じ手法で第３図（ｂ）に示す層構
成の電子写真用光受容部材を得た。ＮＰ−７５５０によ
る画出しテストの結果、解像力・階調再現性に優れ、鮮
明で高濃度画像の得られる光受容部材であることがわか
った。

実施例１５第１図に示した堆積膜形成装置を用いて、第６表に示す
条件にて層形成を行い、第３図（ｃ）に示す旧構成の電
子写真用光受容部材を得た。

該光受容部材（こてＮＰ　９０３０の画出しテストを行
ったところ、解像力に優れ、階調再現性の良好な、鮮明
で高濃度の画像が得られ、従来のものに比して半導体レ
ーザー感度が約１２％向上していることが判明した。

実施例１６〜１９第６表に於る第３眉の成膜条件を、第７表に示す条件に
変えて実施例１５と同じ手法で第３図（ｅ）に示す層構
成の電子写真用光受容部材を得た。Ｎ　Ｐ　−７５５０
ｉこよる画出しテストの結果、解像力・階調再現性に使
れ、鮮明で高濃度画像の得られる光受容部材であること
がわかった。

実施例２０第１図に示した堆積膜形成装置を用いて、第８表に示す
条件にて層形成を行い、第３図（ｄ）に示す層構成の電
子写真用光受容部材を得た。

該光受容部材にてＮＰ　７５５０の両出しテストを行っ
たところ、解像力に優れ、階調再現性の良好な、鮮明で
高濃度の画像が得られ、従来のものに比して感度が約７
％向上していることが判明した。

実施例２１〜２４第８表に於る第３層の成膜条件を、第９表に示す条件に
変えて実施例２０と同じ手法で第３図（ｄ）に示す層構
成の電子写真用光受容部材を得た。ＮＰ−７５５０によ
る両出しテス、トの結果、解像カー階調再現性に優れ、
鮮明で高濃度画像の得られる光受容部材であることがわ
かった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光受容部材作製装置の模式図であ
り、第２図は第１図の成膜装置に於て超薄膜債瑞光受容
層を成膜する際のガス・コントロールダイヤグラムの一
例を示す。第３図は本発明による電子写真に適用可能な光受容部材
の層構成のいくつかの亥化例が示される。１００・・・高真空にし得る堆債室１０２・・・パワー導入用のｆｆ１５を兼ねた周囲壁１
０３・・・土壁１０４・・・底壁１０５・・・碍子１０６・・・円筒状基体１０７・・・加熱用ヒーター１０８・・・ガス導入管１０９・・・ガス放出孔１１０・・・バルブ１１１・・・排気管１１２・・・排気バルブ１１３・・・電圧印加手段１１４・・・白玉モニター２００・・・ガス供給系２０１〜２０５・・・ガスボンベ２１１〜２１５・・・パルプ２２１〜２２５・・・マスフローコントローラー２３１
〜２３５〜流入パルプ２４１〜２４５・・・流出パルプ２５１〜２５５・・・圧力調節器３０１・・・基体３０２．３０２′・・・電荷輸送層３０３・・・超薄膜積層電荷発生層３０４・・・表面障壁石３０５・・・電荷注入防止層手　　続　　補　　正　　書　（方式）昭和６１年　７
月２１日特許庁長官　黒　１）明　雄　殿昭和６１年特許願１４６３６４号２、発明の名称超薄膜積層構造を有する光受容部材３、補正をする者事件との関係　　特許出願人住所　　東京都大田区下丸子３丁目３０番２号名称　　
（１００）キャノン株式会社４、代理人住所　　東京都千代田区艷町３丁目１２番地６麹町グリ
ーンビル電話　（２６１）９６３８６、補正の対象　　　明細書及び図面７、補正の内容願書に最初に添付した明細書及び図面の浄書別紙のとお
り（内容に変更なし）以上

Claims

【特許請求の範囲】　支持体と、電磁波エネルギーを受容して電荷担体を発
生する機能を有し、構成原子の比が異なる少なくとも二
種類の超薄膜を複数回交互に積層させて成る電荷発生層
と、該電荷発生層に於いて発生された電荷担体を輸送す
る電荷輸送層と、を具備し、前記電荷発生層および／ま
たは電荷輸送層は、シリコン原子と、酸素原子、炭素原
子及び窒素原子の中より選択される少なくとも一種とを
含む非単結晶材料で構成されることを特徴とする超薄膜
積層構造を有する光受容部材。（但し、前記構成原子の比とは、各構成原子の量を、夫
々ｘ＿１、ｘ＿２、・・・、ｘ＿ｉ、・・・とすると、
ｉ番目の構成原子の比は▲数式、化学式、表等がありま
す▼と表わされ、ｘ＿ｉが零の場合も含まれるものとす
る）