JPS63208052A - 電子写真感光体 - Google Patents
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- JPS63208052A JPS63208052A JP4093287A JP4093287A JPS63208052A JP S63208052 A JPS63208052 A JP S63208052A JP 4093287 A JP4093287 A JP 4093287A JP 4093287 A JP4093287 A JP 4093287A JP S63208052 A JPS63208052 A JP S63208052A
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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
- G03G5/08214—Silicon-based
- G03G5/08264—Silicon-based comprising seven or more silicon-based layers
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
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(H)を含有するアモルファスシリコン(以下、a
−8t:Hと略す)は、近年、光電変換材料として注目
てれており、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に応用さ
れている。
−8t:Hと略す)は、近年、光電変換材料として注目
てれており、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、Ss %若しくはSs −To
等の無機材料又はポ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(TNF
)等の有機材料が使用されていた。しかしながら、a−
8t: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−8l: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、Ss %若しくはSs −To
等の無機材料又はポ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(TNF
)等の有機材料が使用されていた。しかしながら、a−
8t: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−8l: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−8t: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でれる。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によシ、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でれる。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によシ、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−8i: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シ形成嘔れるが、この際に、
a−8t:H膜中に水素が取シ込まれ、水素量の差によ
シミ気的及び光学的特性が大きく変動する。即ち、a−
st:H層に侵入する水素の量が多くなると、光学的ノ
4ンドギャップが大きくなp、a−8i: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、半導体レーザを搭載した
レーザビームプリンタに使用することが困難である。
したグロー放電分解法によシ形成嘔れるが、この際に、
a−8t:H膜中に水素が取シ込まれ、水素量の差によ
シミ気的及び光学的特性が大きく変動する。即ち、a−
st:H層に侵入する水素の量が多くなると、光学的ノ
4ンドギャップが大きくなp、a−8i: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、半導体レーザを搭載した
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)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潟合
がある。そうすると、ボイドが増加し、シリコンのダン
グリングプントが増加するため、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−8t
: 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シ、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)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潟合
がある。そうすると、ボイドが増加し、シリコンのダン
グリングプントが増加するため、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−8t
: 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シ、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
l:H層のみで構成したのでは、a−8t: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。
l:H層のみで構成したのでは、a−8t: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、
帯電能が優れておシ、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。
帯電能が優れておシ、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講成し、
それぞれに所定の復数の牛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た。
の光導電層を電荷保持層と電荷発生層とによシ講成し、
それぞれに所定の復数の牛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
電層とを具餉する電子写真感光体であって)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、非晶質シリコン膜と微結晶シリコン膜とを交
互に積層して構成され、前記電荷保持層は、炭素、酸素
および窒素から選ばれた少なくとも1種の元素を含む非
晶質シリコン薄膜と、微結晶シリコン薄膜とを交互に積
層して構成され、前記非晶質シリコン薄膜中の元素の濃
度が層厚方向に薄膜ごとに変化していることを特徴とす
る。
電層とを具餉する電子写真感光体であって)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、非晶質シリコン膜と微結晶シリコン膜とを交
互に積層して構成され、前記電荷保持層は、炭素、酸素
および窒素から選ばれた少なくとも1種の元素を含む非
晶質シリコン薄膜と、微結晶シリコン薄膜とを交互に積
層して構成され、前記非晶質シリコン薄膜中の元素の濃
度が層厚方向に薄膜ごとに変化していることを特徴とす
る。
本発明において用いる微結晶シリコン(μc−8t)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よシ形成でれているもの
と考えられ、以下のよりな物性上の特徴を有している。
、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よシ形成でれているもの
と考えられ、以下のより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
にある結晶回折パターンを示し、ハローのみが現れる無
定形のa−8iから明確に区別される。第二に、μc−
81の暗抵抗は1010Ω・α以上に調整することがで
き、暗抵抗が1050・副のポリクリスタリンシリコン
からも明確に区別される。
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−8iから明確に区別される。第二に、μc−
81の暗抵抗は1010Ω・α以上に調整することがで
き、暗抵抗が1050・副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−8Lの光学的バンドギャップ
(Eg’)は、例えば1.55cV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。
(Eg’)は、例えば1.55cV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EgOを得るた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
より、シリコンのダングリングゲンドが補償され、暗抵
抗と明抵抗との調和がとれ、光導電特性が向上する。
、μc−81:Hとして使用するのが好ましい。これに
より、シリコンのダングリングゲンドが補償され、暗抵
抗と明抵抗との調和がとれ、光導電特性が向上する。
なお、実際のμc−8i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型になシ易い)、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型になシ易い)、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。
電荷保持層を構成する非晶質シリコン薄膜中の前記元素
の濃度は、好ましくは0.1〜30原子チ、より好まし
くは5〜15原子チの範囲で変化させるのがよい。
の濃度は、好ましくは0.1〜30原子チ、より好まし
くは5〜15原子チの範囲で変化させるのがよい。
超格子構造を構成する各薄膜の膜厚は、30〜200X
であるのが好ましい。
であるのが好ましい。
(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5および電荷発生層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。
以下、第1図に示す電子写真感光体の構成について、よ
シ詳細に説明する。
シ詳細に説明する。
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−8iやa−8i: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。例えば、μc−8t:H及びa−8
i:Hに炭素CX&素N及び酸素0から選択された元素
の一種以上を含有名せることによシ、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100
X〜10μmが好ましい。
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。例えば、μc−8t:H及びa−8
i:Hに炭素CX&素N及び酸素0から選択された元素
の一種以上を含有名せることによシ、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100
X〜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に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
PaまたはN壓とする。即ち、感光体表面を正帯電させ
る場合には障壁層2をPW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に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
PaまたはN壓とする。即ち、感光体表面を正帯電させ
る場合には障壁層2をPW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。
逆に表面に負帯電させる場合には障壁層2をNu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−8t:H
やa−8i:HをP型にするためには、周期律表の第■
族に属する元素、例えば硼素B1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等をド
ーピングすることが好ましい。また、μc−8L:Hや
a−8l:Hを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P1砒素AB1アンチモン
Sb1及びビスマスB1等を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−8t:H
やa−8i:HをP型にするためには、周期律表の第■
族に属する元素、例えば硼素B1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等をド
ーピングすることが好ましい。また、μc−8L:Hや
a−8l:Hを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P1砒素AB1アンチモン
Sb1及びビスマスB1等をドーピングすることが好ま
しい。
電荷発生層6は、光の入射によシキャリアを発生し、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。
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および電荷発生層6は、2種類の薄層を交
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シなく、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
トンネル効果によシ、キャリアはバリアを通過して超格
子祷造中を走行する。
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シなく、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
トンネル効果によシ、キャリアはバリアを通過して超格
子祷造中を走行する。
また、このような超格子構造においては1光の入射によ
多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
。
多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−8i:
Hおよびμc−3t: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原子チがよシ好
ましい。このような水素の含有量によシ、シリコンのダ
ングリング?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−3t: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原子チがよシ好
ましい。このような水素の含有量によシ、シリコンのダ
ングリング?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−81:H層をグロー放電分解法によシ成膜するには
、原料として5IH4及びS i 2H5等のシラン類
ガスを反応室に導入し、高周波によジグロー放電するこ
とにより薄層中に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。一方、SiF4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。
、原料として5IH4及びS i 2H5等のシラン類
ガスを反応室に導入し、高周波によジグロー放電するこ
とにより薄層中に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。一方、SiF4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、シラン類ガスとハロダン化ケイ素ガスとの混合ガ
スで反応嘔せても、同様にHな含有するa −St :
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、スパッ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。
スで反応嘔せても、同様にHな含有するa −St :
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、スパッ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−8t層も、a−8t:Hと同様に、高周波グロー
放電分解法によシ、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、支持体の温度なa−8t:
Hを形成する場合よりも高く設定し、高周波電力もa−
8t:Hの場合よりも高く設定すると、μc−8i:H
を形成しやすくなる。また、支持体温度及び高周波電力
を高くすることにより、シランガ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、原料ガスのS iH4及び5
12H6等の高次のシランガスを水素で希釈したガスを
使用することにより、μc−81:Hを一層高効率で形
成することができる。
放電分解法によシ、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、支持体の温度なa−8t:
Hを形成する場合よりも高く設定し、高周波電力もa−
8t:Hの場合よりも高く設定すると、μc−8i:H
を形成しやすくなる。また、支持体温度及び高周波電力
を高くすることにより、シランガ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、原料ガスのS iH4及び5
12H6等の高次のシランガスを水素で希釈したガスを
使用することにより、μc−81:Hを一層高効率で形
成することができる。
μc−81:H及びa−Si: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、ホウ累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等をドーピングすることが好ましく、μ
c−81:H及びa−8L:HをnW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A11.アンチモンSb1及びビスマスB1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、μc−8t
:H及びa−81:Hに、炭素C2窒素N及び酸素Oか
ら選択された少なくとも1種の元素を含有させることに
よシ、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。
、周期律表の第■族に属する元素、例えば、ホウ累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等をドーピングすることが好ましく、μ
c−81:H及びa−8L:HをnW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A11.アンチモンSb1及びビスマスB1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、μc−8t
:H及びa−81:Hに、炭素C2窒素N及び酸素Oか
ら選択された少なくとも1種の元素を含有させることに
よシ、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のa−8t: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危の割合いが低下し、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を設けることによシ、電
荷発生層6が損傷から保臆される。さらに、表面層を形
成することによシ、帯電能が向上し、表面に電荷がよく
のるようになる。表面層を形成する材料としては、a
−SIN : H,a −810: H汲び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。
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危の割合いが低下し、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を設けることによシ、電
荷発生層6が損傷から保臆される。さらに、表面層を形
成することによシ、帯電能が向上し、表面に電荷がよく
のるようになる。表面層を形成する材料としては、a
−SIN : H,a −810: H汲び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
放電にニジ約5oovの正電圧で帯電嘔せると、ポテン
シャルバリアが形成される。この感光体に光(hりが入
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
界によシ、表面層4側に向けて加速され、正孔は導電性
支持体1側に向けて加速てれる。この場合に、光学的バ
ンドギャップが相違する薄層の境界で発生するキャリア
の数は、バルクで発生するキャリアの数よシも極めて多
い。このため、この超格子構造においては、光感度が高
い。また、ポテンシャルの井戸層においては、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。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よシ、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、1)、キャリア
の走行性が優れている。
放電にニジ約5oovの正電圧で帯電嘔せると、ポテン
シャルバリアが形成される。この感光体に光(hりが入
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
界によシ、表面層4側に向けて加速され、正孔は導電性
支持体1側に向けて加速てれる。この場合に、光学的バ
ンドギャップが相違する薄層の境界で発生するキャリア
の数は、バルクで発生するキャリアの数よシも極めて多
い。このため、この超格子構造においては、光感度が高
い。また、ポテンシャルの井戸層においては、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。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よシ、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、1)、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お
いては、量子効果のために、超格子構造で危い単一層の
場合に比して、キャリアの寿命が5乃至10倍と長い。
いては、量子効果のために、超格子構造で危い単一層の
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
性によシ、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シ抜けるので、
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・々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
の感光体よシも鮮明な画像を得ることができる。
性によシ、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シ抜けるので、
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・々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
の感光体よシ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
グロー放電法によシ製造する装置、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SiH4+B2H6,H2,CH
4等の原料ガスが収容されている。
グロー放電法によシ製造する装置、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SiH4+B2H6,H2,CH
4等の原料ガスが収容されている。
これらガスデンペ内のガスは、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
りている。各ボンベには圧力計25が設置されておシ、
該圧力計25を監視しつつパルプ26を調整することに
よシ混合器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。
及び配管27を介して混合器28に供給されるようにな
りている。各ボンベには圧力計25が設置されておシ、
該圧力計25を監視しつつパルプ26を調整することに
よシ混合器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に供給嘔
れる。反応容器29の底部31には、回転軸30が鉛直
方向の回シに回転可能に取付けられている。該回転軸3
0の上端に、円板状の支持台32がその面を回転軸30
に垂直にして固定式れている。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3゜の軸
中心と一致させて載置されておシ、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が接続されておシ、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
丙の圧力は圧力計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。
れる。反応容器29の底部31には、回転軸30が鉛直
方向の回シに回転可能に取付けられている。該回転軸3
0の上端に、円板状の支持台32がその面を回転軸30
に垂直にして固定式れている。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3゜の軸
中心と一致させて載置されておシ、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が接続されておシ、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
丙の圧力は圧力計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、f−)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0次いで、がンペ21.22,23
.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、f−)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0次いで、がンペ21.22,23
.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0.1乃至1.0 Torr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を回転てせ、ヒータ35によシトラム基体3
4を一定温度に加熱すると共に、高周波電源36によシ
ミ極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。これによシ、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 m NH5e NO2e N2 s C
H4+ C’lH4p O□ガス等を使用することによ
シ、炭素、酸素、窒素なa −St : 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 Torr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を回転てせ、ヒータ35によシトラム基体3
4を一定温度に加熱すると共に、高周波電源36によシ
ミ極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。これによシ、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 m NH5e NO2e N2 s C
H4+ C’lH4p O□ガス等を使用することによ
シ、炭素、酸素、窒素なa −St : 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トルの真空度に排気した。
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ガスを500 SCCM、 B2H6
ガスをSiH4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 Tor
rに調節した。そして、13、56 MHz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−8IC:H障壁層を形成した。
せつつ、5IH4ガスを500 SCCM、 B2H6
ガスをSiH4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 Tor
rに調節した。そして、13、56 MHz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−8IC:H障壁層を形成した。
次に、5IH4ガスを50 SCCM、 H2ガスを5
008CCMという流量で導入し、反応容器内の圧力を
1、2 Torrとして%11kWの高周波電力を印加
し、120Xのμc−81薄層を形成した。次いで、5
IH4ガスを500 SCCM、 H2ガスを250
SCCM、%CH4ガスを70 SCCMという流量で
導入し、400Wの高周波電力を印加して、120Xの
a −SiC: H薄層を形成した。このような操作を
繰返して、12μmの超格子構造の電荷保持層を形成し
た。なお、a−8iCSH薄層の形成に際しては、各薄
層の形成ごとにCH4の流量を減少し、最終的に128
CCMとして、炭素濃度を5原子チから1原子%まで変
化させた。
008CCMという流量で導入し、反応容器内の圧力を
1、2 Torrとして%11kWの高周波電力を印加
し、120Xのμc−81薄層を形成した。次いで、5
IH4ガスを500 SCCM、 H2ガスを250
SCCM、%CH4ガスを70 SCCMという流量で
導入し、400Wの高周波電力を印加して、120Xの
a −SiC: H薄層を形成した。このような操作を
繰返して、12μmの超格子構造の電荷保持層を形成し
た。なお、a−8iCSH薄層の形成に際しては、各薄
層の形成ごとにCH4の流量を減少し、最終的に128
CCMとして、炭素濃度を5原子チから1原子%まで変
化させた。
次いで、SiH4ガスを500 SCCM、 H2ガス
を250SCCM、 B2H6ガスをSiH4ガスに対
する流量比で10−6という流量で導入し、反応容器内
の圧力をl Torrとして、400Wの高周波電力を
印加し、50Xのa−8t:H薄層を形成した。次に、
5IH4ガスを508CCM、 H2、fスな5008
CCM導入し、反応容器内の圧力を1.2 Torrと
して、1.2kWの高周波電力を印加し、100Xのμ
c−3l:H薄層を形成した。このような操作を繰返し
て、3μmの電荷発生層を形成した。最後に、0.1μ
mのa −SiC:H薄層からまる表面層を形成した。
を250SCCM、 B2H6ガスをSiH4ガスに対
する流量比で10−6という流量で導入し、反応容器内
の圧力をl Torrとして、400Wの高周波電力を
印加し、50Xのa−8t:H薄層を形成した。次に、
5IH4ガスを508CCM、 H2、fスな5008
CCM導入し、反応容器内の圧力を1.2 Torrと
して、1.2kWの高周波電力を印加し、100Xのμ
c−3l:H薄層を形成した。このような操作を繰返し
て、3μmの電荷発生層を形成した。最後に、0.1μ
mのa −SiC:H薄層からまる表面層を形成した。
このように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た。これによシ、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アシ、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た。これによシ、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アシ、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790nm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 ergcm2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790nm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 ergcm2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 −StC: H薄
層の代わシにa−8iN: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−8iN: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 −SIN : Hは、5IH4ガスを200S
CCM、 N2 !スを150 SCCM、 N2.f
xを200SCCMという流量で導入し、反応容器内の
圧力をITorrとして、150Wの高周波電力を印加
することによシ得られた。この場合、N2ガスは薄膜の
形成ごとに流量を増加させて、最終的に25 SCCM
とし、窒素濃度を7原子チから1原子チまで変化させた
。
CCM、 N2 !スを150 SCCM、 N2.f
xを200SCCMという流量で導入し、反応容器内の
圧力をITorrとして、150Wの高周波電力を印加
することによシ得られた。この場合、N2ガスは薄膜の
形成ごとに流量を増加させて、最終的に25 SCCM
とし、窒素濃度を7原子チから1原子チまで変化させた
。
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
電荷保持層を構成するa−SiC:H薄層の炭素濃度を
第3図に示すように変化させたことを除いて、試験例1
と同様にして電子写真感光体を製造した。
第3図に示すように変化させたことを除いて、試験例1
と同様にして電子写真感光体を製造した。
これら感光体を用いて、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。
成したところ、鮮明で高品質の画像が得られた。
試験例4
電荷保持層を構成するa−8iN:H薄層の窒素濃度を
第3図に示すように変化させたことを除いて、試験例2
と同様にして電子写真感光体を製造した。
第3図に示すように変化させたことを除いて、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。
成したところ、鮮明で高品質の画像が得られた。
なお、電荷保持層および電荷発生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艮<、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。
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艮<、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
この発明によれば、光導電層に、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層れる超格子構造を
使用するから、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シ、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層れる超格子構造を
使用するから、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シ、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&ル壬+断
面M、笛91i3211太登明の隼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、薄層中の炭素°
又は窒素の濃度変化を示す図である。 1:導電性支持体、2:障壁層、3:光導電層、4:表
面層、5:電荷保持層、6:電荷発生層。 出畝人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦(a) (C) 第3 層1 (b) 漫1 (d) 図
面M、笛91i3211太登明の隼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、薄層中の炭素°
又は窒素の濃度変化を示す図である。 1:導電性支持体、2:障壁層、3:光導電層、4:表
面層、5:電荷保持層、6:電荷発生層。 出畝人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦(a) (C) 第3 層1 (b) 漫1 (d) 図
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、非晶質シリコン膜と
微結晶シリコン膜とを交互に積層して構成され、前記電
荷保持層は、炭素、酸素および窒素から選ばれた少なく
とも1種の元素を含む非晶質シリコン薄膜と、微結晶シ
リコン薄膜とを交互に積層して構成され、前記非晶質シ
リコン薄膜中の元素の濃度が層厚方向に薄膜ごとに変化
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
に属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1〜3項のうちのいずれか1項記載の電
子写真感光体。 - (5)前記元素の濃度は、層厚方向に薄膜ごとに変化し
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)前記電荷発生層を構成する微結晶シリコン薄膜の
結晶度は、層厚方向に薄膜ごと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項のうちのいずれか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
属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 (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4093287A JPS63208052A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 電子写真感光体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4093287A JPS63208052A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 電子写真感光体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63208052A true JPS63208052A (ja) | 1988-08-29 |
Family
ID=12594277
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4093287A Pending JPS63208052A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 電子写真感光体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63208052A (ja) |
-
1987
- 1987-02-24 JP JP4093287A patent/JPS63208052A/ja active Pending
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