JPH01295263A - 光導電部材 - Google Patents

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】

〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、複写機やレーザビームプリンタ等画像形成装
置において、静電潜像の形成を行なう光導電部材に関す
る。 （従来の技術） 近年電子写真装置等画像形成装置にあっては、その機能
や機種の多様化に伴い、感光体材料として、硫化カドミ
ウム［ＣｄＳ］、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、セレン（Ｓｅ）
、セレンテルル合金（’５ｅ−Ｔｅ）等の無機材料や、
ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール（以下ＰＶＣｚと称す。 ）、１ヘリニトロフルオレン（以下ＴＮＦと称す。）等
の有機材料等種々のもので開発されている。 しかしながら前記感光体材料のうち、セレン（Ｓｅ）、
硫化カドミウム［ＣｄＳ］等にあっては、本質的に人体
に有害な材料である事から、製造時には安全対策上その
製造装置が複雑となり、製造コストが上昇される一方、
使用後には回収する必要があり、これがコスｈにはね返
えり価格」−昇を招く他、セレン（Ｓｅ）、セレン−テ
ルル合金［５ｅ−Ｔｅ）にあっては結晶化温度が約６５
〔°Ｃ〕と低い特性を有するため、結晶化し易く、複写
を繰り返し行なう間に結晶化された部分に残留電荷を生
じ、画像を汚損する等の問題を生じ易く、結局は長寿命
化を図れないという欠点がある。そして酸化亜鉛［Ｚｎ
Ｏ］にあっては、その物性上、酸化還元を生じ易く、温
度や湿度等の環境雰囲気の影響を著しく受け、画質が不
安定となり、信頼性に劣るという欠点がある。又有機材
料である（ｐＶＣｚ）や（ＴＮＦ）等は熱安定性及び耐
摩耗性に劣る事から長寿命化に難点がある上、最近では
発がん性の疑いかもたれるという欠点を有している。 このため近年上記欠点を解決するものとして、無公害で
ある事から回収処理が不要であり、又、表面硬度が高く
耐摩耗性及び耐衝撃性に優れ、更には従来に比し高い分
光感度を有するアモルファスシリコン（以下ａ−３ｉ　
：　Ｈと称す。）の、感光体材料への適応が検討されて
いる。即ち具体的には感光体は、その特性として高抵抗
かつ分光感度が高い事が要求される事から、これ等両特
性を満たすため、導電性支持体と（ａ−３ｉ　：　Ｈ）
光導電層の間に、感光体に優れた電荷保持能を持たせる
と共に、光疲労特性や繰返し特性等に優れた効果を有す
る電荷注入防止層を設けた積層型の（ａ−５ｉ　：　ｔ
ｌ）感光体か開発されている。 しかしながら（ａ−３ｉ　：　Ｈ）は、シラン（Ｓｉ）
を含有するガスを用いたグロー放電分解法による成膜時
、（ａ−５ｉ　：　Ｈ）膜中に取り込まれる水素原子〔
１１〕の量に応じて電気的特性及び光学的特性が大きく
変動されてしまうという問題を有している。即ち（ａ−
３」：Ｈ）膜中に取り込まれる水素原子（Ｈ〕　の量が
多くなると、光学的パン１〜ギヤツプが大きくなり、高
抵抗化する反面、これに伴い近赤外線領域近傍の長波長
光領域に対する分光感度が低下し、半導体レーザーを用
いたレーザビームプリンタに使用した場合、かぶりや活
字のつぶれ、残像、干渉縞による濃度むら等を生じ、そ
の使用が不能になると共に、成膜条件によっては、（（
ＳｉＨ７）ｎ〕結合やｌ：５ｉＨ２）結合のような結合
構造を有するものが、（ａ−３ｉ　：　１１）膜中で支
配的となり、その結果（ＳｊＨ）結合が切断され、ダン
グリングボンドやボイド等の構造欠陥が増大し、光導電
性が劣下するという問題を有する。一方（ａ−３ｉ　：
　ｔ＋）膜中に取り込まれる水素原子〔）１〕　の量が
低下すると、長波長光に対する分光感度が増加する反面
、光学的バンドギャップが小さくなり、低抵抗化してし
まうと共に、水素原子〔）］〕がダンクリングボン１〜
を補償しなくなるため、発生したキャリアの移動度や寿
命が低下し、やはり光導電性が劣下し、感光体への使用
が不能になるという問題を有している。 （発明が解決しようとする課題） 従来は、（ａ−５ｉ　：　Ｈ）膜中の水素含有量の変動
に応じて（ａ−３ｉ　：　Ｈ）の分光感度特性あるいは
抵抗値等が相反するように変動し、光学的特性及び電気
的特性のいづれもに優れた特性を有する（ａ−３ｉ　：
　Ｈ）感光体を得る事が出来ず画質の劣下を招くという
問題を生している。 そこで本発明は上記課題を除去するもので、無公害且つ
表面硬度の高い半導体を用い、しがも高抵抗を保持し、
優れた帯電特性を得られると共に、広い波長領域にわた
り高い分光感度特性を有し、ひいてはレーザ上−１１プ
リンタ等においても鮮明で良質な画像を得る事が出来、
更には基板との密着性が良く、耐環境性が優れた光導電
部材を提供する事を目的とする。 〔発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、光導電層の少なく
とも一部を、３０〔人〕ないし２００〔人〕のマイクロ
クリスタリン系の薄層からなるバリアＰ層及び井戸層が
多数積層され、しかもバリア層又は井戸層のいづれか、
あるいは両方の層中の結晶化度が各層毎に連続的に変動
される超格子構造とするものである。 （作　用） 本発明は上記手段により、広い波長領域にわたり光導電
特性を向上し、長波長光に対する分光感度特性の劣下及
び帯電特性の劣下製防止する事により、レーザビームプ
リンタ等への適用を可能とするものである。 （実施例） 本発明の詳細な説明するにあたり、マイクロクリスタリ
ンシリコ（以下μＣ−３ｊ、　：　１１と称す。）の特
性及び本発明の原理である超格子構造について述べる。 先ず（μＣ−５ｊ　：　ｔ（）は（ａ−３ｉ　：　Ｈ）
に比し、光学的バンドギャップが小さく、近赤外線領域
近傍の長波長領域にも感度を有すると共に構造欠陥が少
ないものである。 即ちこの（μＣ−３ｉ　：　ｔ（）は非単結晶シリコン
に属するものであるが、Ｘ線回折測定を行うと、第４図
点線で示すように（ａ−３ｉ　：　Ｈ）か無定形である
ため、ハローが現われるのみで回折パターンを認められ
ないのに対し、（μＣ−３ｉ　：　ｔｌ）は第４図実線
で示すように〔２０〕が２８〜２８．５度の付近で結晶
回折パターンを示ずものである。一方ポリクリスタリン
シリコンは、暗抵抗が１０６〔Ω・ａｍ］以下であるの
に対して（μＣ−３］：　１１）は１０”（Ω・ｃｍ〕
以」−の高い暗抵抗を有するように調整する事が出来る
。上述の様な特性により（μＣ−３ｉ　：　Ｈ）は他の
非単結晶シリコンである（ａ−３ｊ　：　Ｈ）やポリク
リスタリンシリコンと区別され、その構造は約数十〔人
〕以上の粒径の微結晶が集合して形成されていると考え
られる。そしてこのような（μＣ−３ｉ　：　ｔｌ）を
製造するには（ａ−５ｉ　：　Ｈ）と同様スパッタリン
グやグロー放電分解法等によるが、（ａ−５ｉ　：　ｔ
ｌ）製造時に比し、成膜を行なう導電性の支持体の温度
を高めに設定するか、あるいは高周波電力を大きくする
と形成され易くなる。即ち支持体の温度を高くし、高周
波電力を大きくする事により、原料であるシラン（Ｓｉ
）含有ガスの流量を増大出来、その結果成膜速度が増大
され（μＣ−３ｉ　：　ｔ（）が形成され易くなるから
である。更に原料としてシラン［５ＩＨ４）やジシラン
（Ｓｉ２＋＋、）等の高次シランガスも含めて、水素〔
１１〕で希釈したガスを用いると、（μＣ−５ｉ　：　
Ｈ）がより効果的に形成され易くなる。 又、成膜される（μＣ−５ｉ　：　ＩＩ）は水素〔旧の
含有量が多くなると結晶化度が大きくなってバンドギャ
ップが小さくなるという特性を有している。 更に光感度特性を高めたり、高抵抗化する等のため、（
μＣ−５ｉ　：　Ｈ）層中に水素原子［＋１　］の他に
不純物をドーピングしたりするが、この不純物元素とし
ては後述の（ａ−５ｉ　：　Ｈ）　と同様Ｐ型にするた
めには周期律表第■族の元素が適し、他方ｎ型にするた
めには周期律表第■族の元素が適している。又（μＣ−
３ｉ　：　Ｈ）の暗抵抗を大きくし、光導電特性を高め
るために窒素（Ｎ’ｌ、炭素〔Ｃ〕、及び酸素

〔０〕の
少なくとも一種を１く−ピングする事が望ましい。 この様にすれば、これ等の元素は（μＣ−３ｉ　：　Ｈ
）の−７＝ 粒界に析出し、又シリコン［Ｓｉｌのダングリングボン
ドのターミネータとして作用し、バンド間の禁制布中に
存在する状態密度を減少させるからである。そしてこの
様な特性により（μｃ−ｓｉ　：　Ｈ）を感光体の光導
電層に用いれば、近赤外線領域近傍の長波長領域での分
光感度を高める事が可能となる。 次に超格子構造について述べる。 即ち、結晶質又は非晶質のいづれであっても良いが、厚
みが３０〔人〕ないし２００〔人〕程度の極めて薄く、
光学的）＜ンドギャップが異る複数の薄層を積層したも
のからなる半導体層にあっては、光学的バンドギャップ
の絶対的な大きさ自体に拘りなく、光学的パン１〜ギヤ
ツプが相対的に小さい方の層を井戸層にして、光学的バ
ンドギャップが相対的に大きい方の層をバリア層とする
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
アはバリア層を容易に通過し、しかも超格子構造中の電
界により加速され、単一層の場合に比し、高い走行性で
超格子構造中を走行する。又、この超格子構造において
は、光の入射により単一層中で発生されるキャリアの数
に比し、極めて多数のキャリアが発生され、分光感度が
高くなる。更にポテンシャルの井戸層においては、量子
効果のため、単一層の場合に比して、キャリアの寿命が
５倍ないし１０倍と長くなるという様に、超格子構造は
光導電特性に優れている。即ち具体的には光灘電部材と
しては、第５図ないし、第１０図に示すように形成され
、第５図に示す（具体例１）においては、導電性支持体
（１０）の上に電荷注入防止層（１１）が形成され、電
荷注入防止層（１１）の上に光導電層（１２）更には表
面層（１３）が形成されている。又、第６図に示す（具
体例２）は（具体例１）において光導電層（１２）を、
電荷発生層と電荷輸送層とに機能分離したものであり、
導電性支持体（１０）及び電荷注入防止層（１１）の上
に電荷輸送層（１６）が形成されている。この電荷輸送
層（］６）の上には、電荷発生層（１７）が形成されて
おり、電荷発生層（１７）の上には表面層（１３）が形
成されている。 そして（具体例］）にあっては、光導電層（１２）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
ものが光導電！（１２）を導電性支持体（１０）まで走
行する。また、（具体例２）にあっては、光の入射によ
り、電荷発生Ｍ　（１７）にてキャリアが発生し、この
キャリアの一方は電荷輸送層（１６）を走行して導電性
支持体（１０）まで到達する。 これ等（具体例）において光導電層（１２）あるいは電
荷発生層（１７）を拡大すると、第７図のようになって
おり、光学的バンドギャップが相違し、夫々厚みが３０
ないし２００〔人〕の第１の（ａ−５ｉ　：　Ｈ）層（
１８）及び第２の（ａ−３ｉ　：　Ｈ）層（２０）を交
互に積層した超格子構造とされている。そして例えば第
１の（ａ−３］：　Ｈ）ＪＦＪ　（１８）が水素含有量
３０〔％〕であり、第２の（ａ−３ｊ、　：　Ｈ）層（
２０）が水素含有量１２〔％〕であり、第８図に示すよ
うに光導電層（１２）あるいは電荷発生層（］７）中で
連続的に変動される場合、それぞれ第１の（ａ−５ｉ　
：　１１）層（１８）の光学的バンドギャップが１．．
８（ｅＶ：ｌであり、第２の（ａ−５ｉ　：　ｔ（）層
（２０）の光学的バンドギャップが］、、６８［ｅＶ］
である事から超格子構造中の厚み方向のエネルギーバン
ド図は第９図に示すように、第１の（ａ−３ｉ　：　Ｈ
）層（１８）がポテンシャルバリアとなる一方、第２の
（ａ−３ｊ、　：　ｔ（）層（２０）がポテンシャルの
井戸となり、ポテンシャルのバリア層と井戸層が周期的
に形成される事となる。 尚、以」二の様な超格子構造の各層（１，８）　、　（
２０）の光学的バンドギャップあるいは層厚を変更すれ
ば、ペ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事が出来る。 又、このような超格子構造を形成する材料としては、水
素含有量が、３０〔原子％〕でバンドギャップが１．．
８（ｅＶ）、水素含有量が１２〔原子％〕でバンドギャ
ップが］、、６８［ｅＶ］等の（ａ−３ｊ、　：　Ｈ）
あるいは光学的バンドギャップを１．９〔ｅＶ）に増大
するよう窒素〔Ｎ〕、炭素〔Ｃ〕、酸素

〔０〕　を含有
するアモルファス窒化シリコン（以下ａ−５ｉＮ　：　
Ｈと称す。）、アモルファス炭化シリコン（以下ａ−５
ｊＣ：　Ｈと称す。）、アモルファス酸化シリコン（以
下ａ−３ｊＯ：　Ｈと称す。）等（ａ−３ｊ　：　ｔ（
）系、あるいは前述の光学的バンドギヤツブが１．５（
ｅＶ］以上の（μＣ−５ｉ　：　Ｈ）あるいはマイクロ
クリスタリン炭化シリコン（以下μＣ−３ｉＮ　：　Ｈ
と称す。）、マイクロクリスタリン炭化シリコン（以下
μＣ−５］Ｃ：　ＩＩと称す。）、マイクロブリスタリ
ン酸化シリコン（以下μＣ−３ｉＯ：　Ｈと称す、）等
（μＣ−５ｊ：　ｌ（）系があり、これ等は一般にノン
ドープの場合は弱いｎ型を示し、ホウ素ＣＢ）、アルミ
ニウム（１）等の周期律表第■族の元素のドーピングを
増大させる事により１型からｐ型に移行してゆくのに対
し、リン（Ｐ）、窒素（Ｎ１等の周期律表第）ｌ族の元
素のドーピングを増大する事によりｎ型の特性が顕著と
なる。更には、周期律表■族又は第■族の元素のドーピ
ングにより、キャリアの走行性がより向上される。尚他
の材料としては、光学的ハントギャップが１．５（ｅＶ
）であるアモルファスゲルマニウムシリコン（以下ａ−
３ｉＧｅ　：　Ｈと称す。）アモルファス窒化ゲルマニ
ウム（以下ａ−ＧｅＮ　：１１と称す。）、アモルファ
ス炭化ゲルマニウム（以下ａ−ＧｅＣ：ｔ（と称す。）
、アモルファス酸化ゲルマニウム（以下ａ−ＧｅＯ：　
ｔ＋と称す。）等もある。又、光学的バンドギャップの
変動のためのみならず、これ等各材料にあっては、シリ
コンのダングリングボンドを補償し、暗抵抗と明抵抗を
調和のとれたものとし、光導電性の向上を図るためには
、水素（Ｈ）が０．０１ないし３０〔原子％〕金含有れ
る事が望ましい。そして例えば（ａ−３ｉ　：　Ｈ）、
あるいは（μＣ−３ｉ：Ｈ）の薄層をグロー放電分解法
により成膜する場合には、原料としてシラン（ＳｉＨ４
：ｌ及びジシラン（Ｓｉ、１（６）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
り薄層中にＨを添加することができる。一方、（ａ−３
ｉＮ　：　Ｈ）あるいは（μＣ−３ｊ、Ｎ　：　Ｉｔ）
を形成するためには、原料ガスに窒素ガス〔Ｎ７〕又は
アンモニアガス（ＮＨ３）等を所要量添加すれば良い。 更に（ａ−３ｉＧｅ　：　Ｈ）は、通常、シラン〔Ｓ］
Ｈ４〕とゲルマン〔ＧｅＨ４〕との混合ガスをグロー放
電することにより成膜される。又必要に応じて、シラン
類のキャリアガスとして水素ガス〔Ｎ２〕又はヘリウム
ガス［Ｈｅ］を使用することができる。一方、４フツ化
ケイ素〔５ＩＦ４〕ガス及び１−リクロロシラン［：５
ｉＣ１４］カス等のハロゲン化ケイ素を原料カスとして
使用することもできる。また、シラン類ガスとハロゲン
化ケイ素ガスとの混合カスで反応させても、同様にＨを
含有する（ａ−５ｉＮ　：　Ｈ）及び（ａ−３ｉ　：　
１−１）、更には（μＣ−３ｉＮ　：　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。 尚、（具体例１）及び（具体例２）における電荷注入防
止層（１］）は、導電性支持体（１０）と、光導電層（
１２）あるいは電荷発生層（１７）との間の電荷の流れ
を抑制することにより、感光体の表面における電荷の保
持機能を高め、感光体の帯′市能を高める。カールソン
方式においては、感光体表面に正帯電させる場合には、
支持体側から光導電層へ電子が注入されることを防止す
るために、電荷注入防止層をｐ型半導体にする。一方、
感光体表面に負帯電させる場合には、支持体側から光導
電層へ正孔が注入されることを防止するために、電荷注
入防止層をｎ型半導体にする。また、電荷注入防止層と
して、絶縁性の膜を支持体の上に形成することも可能で
ある。半導体の電荷注入防止層としては、（μＣ−３ｉ
　：　Ｈ）や、（μＣ−５ｉＮ　：　Ｈ）を使用したり
、（ａ−３ｊ　：　Ｈ）や（ａ−３ｉＮ　：　１１）を
使用する等しても良い。そして（μＣ−３ｉ　：　Ｈ）
及び（ａ−３ｉ　：　Ｈ）等を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ＣＢ）、
アルミニウム〔Ａ１〕、ガリウム（Ｇａ）、インジウム
〔Ｉｎ〕、及びタリウム（Ｔｌ’１等をドーピングする
ことが好ましく、（μＣ−３ｉ　：　Ｈ）及び（ａ−５
ｉ　：　１１）をｎ型にするためには、周期律表の第■
族に属する元素、例えば、窒素ＣＮ）、リン〔Ｐ〕、ヒ
素（Ａｓ：ｌ、アンチモン（ｓｂ）、及びビスマス〔Ｂ
１〕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−３ｉ　：　Ｈ）及び（ａ−３ｊ　：　Ｈ）等に、炭
素〔Ｃ〕、窒素［Ｎ］及び酸素

〔０〕　から選択された
少なくとも］一種の元素を含有させることにより、高抵
抗の絶縁性電荷注入防止層を形成することができる。尚
、電荷注入防止層の厚みは】００〔人〕ないし１０〔μ
ｍ〕が好ましい。更に（具体例１）及び（具体例２）に
あっては光導電層（１２）あるいは電荷発生Ｊ＃（＋７
）Ｊ−には、次の理由により表面Ｍ（１３）が設けられ
ている。即ち光導電層（１２）又は電荷発生層（１７）
の（ａ−５ｉ　：　Ｉｔ）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しると、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。このため、表面層（１３）を設けて反射を防止す
ることが好ましい。また、表面層（１３）を設けること
により、光導電！（１２）又は電荷発生層（１７）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
。表面層を形成する材料としては、（ａ−３ｉＮ　：　
Ｈ）、（ａ−５ｉＯ：　Ｈ）、及び（ａ−３ｉＣ：　Ｉ
Ｉ）、（ｐ　Ｃ−５ｉＮ　：　ｔｌ）、（ｐ　Ｃ−５ｉ
Ｃ：　Ｈ）、（μＣ−５ｌＯ：　ＩＩ）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光導電部材の表面を、コロナ放電
により約５００　〔Ｖ）の正電圧で帯′市させると、＝
１６− 例えば、第６図の（具体例２）に示す機能分離型のもの
にあっては、第１０図に示すようなポテンシャルバリア
が形成される。この光導電部材に光（ｈν）が入射する
と、電荷発生Ｎ　（１７）の超格子構造で電子（２１）
と正孔（２２）のキャリアが発生する。 この伝導帯の電子（２１）は、光導電部材中の電界によ
り、表面層（１３）側に向けて加速され、正孔（２２）
は導電性支持体（１０）側に向けて加速される。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
よりも極めて多い。このため、この超格子構造の電荷発
生！（１，７）において、分光感度が高くなる。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−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
、パン１く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」二のごとく、光学的ハフ１〜ギヤツプ
が相違する薄層を積層した超格子構造を有する光導電部
材によれば、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。 以上の原理に基き、以下本発明の一実施例を第１図ない
し第３図を参照しながら説明する。グロー放電装置（２
６）の反応容器（２７）内には、導電性支持体であり、
アルミニウムからなるドラム状基体（２８）を支持する
ため、ヒータ（３０）を内蔵し、モータ（３１）により
シャフト（３１ａ）　を介し回転される支持棒（３２）
及びこの支持棒（３２）を支持する支持台（３３）が設
けられている。又、支持体（３２）周囲は、１３、５６
　（ＭＨｚｌの高周波電源（３４）に接続されると共に
底部（２７ａ）に支持される円筒状電極（３６）により
囲繞されると共に、支持棒（３２）上方には、シランガ
ス〔５ＩＨ４〕、ジボランガス［５ｘｚＨｃ〕、水素ガ
ス〔Ｈ２〕、メタンガスＣＣＨ４）等の原料ガスを必要
に応じて供給出来るよう多数のガスボンベ（３７ａ）・
（３７ｎ）及びガス混合器（３８ａ）を有するガス供給
系（３８）にガス導入バルブ（４０ａ）を介して接続さ
れるガス導入管（４０）が設けられている。尚（４］、
ａ）・・（４１ｎ）は各ガスボンベ（３７ａ）・・（３
７ｎ）のバルブ、（４２ａ）・・（４２ｎ）は圧力計で
ある。更に（４３）は反応容器（２７）内の排気を行な
う排気装置（図示せず）に接続される排気バルブであり
、（４４）は反応容器（２７）内の気圧を測定する真空
計である。又、（４６）は光導電部材であるレーザプリ
ンタ等の感光体であり、ドラム状基体（２８）Ｊ−に電
荷注入防止層（４７）及び電荷輸送層（４８）、結晶化
度が小さくバンドギャップの大きい（μＣ−３ｉ　：　
Ｈ）からなるバリア層（５０ａ）及び結晶化度が大きく
バンドギャップの小さい（μＣ−５ｉ　：　ＩＩ）から
なる井戸Ｍ（ｓｏｂ）を任意の厚みで交互に繰り返えし
積層したベテロ接合超格子構造の電荷発生層（５０）並
びに表面層（５１）が積層されている。ただし、電荷発
生層（５０）にあってはバリア層（５０ａ）及び／又は
井戸層（５０ｂ）の結晶化度が、各層毎に連続的に変化
されている。 尚（５２）は電荷輸送層（４８）及び電荷発生層（５０
）からなる光導電層である。 しかしてグロー放電装置（２６）で感光体（４６）を形
成する場合、支持体（３２）にドラム状基体（２８）を
セットした後、反応容器（２７）内を０．１［トル］以
下程度の気圧にするよう排気バルブ（４３）を開け、排
気装置（図示せず）により排ガス処理を行なうと共にヒ
ータ（３０）により１〜クラム基体（２８）を所定温度
に加熱する。そしてガス導入管（４０）を介し、ガス供
給系（３８）より必要とする所定のガスを反応容器（２
７）に導入し、反応容器（２７）内のガス圧を０．１な
いし１〔トル〕程度の範囲内で一定に保持しつつ高周波
電源（３４）により、ドラム状基体（２８）及び円筒状
電極（３６）間に必要とする電力を所定時間印加し、ド
ラム状基体（２８）上に電荷注入防止層（４７）を成膜
する。続いて同一反応容器（２７）の温度、及び導入ガ
ス、更には電力量及び電力の印加時間等の成膜条件を順
次必要とされるものに設定し直しながら、電荷輸送層（
４８）、電荷発生層（５０）、表面層（５１）を成膜し
、感光体（４６）の形成を終了する。 次にこの実施例に基き実際に成膜を行なった試験例につ
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１〜処理を施した直径が８０ｍｍ、
幅が３５０ｍｍのアルミニウム製のドラム状基体（２８
）を反応容器（２７）内に装着し、反応容器（２７）を
約１．０−”（１−ル〕の真空度に排気した。次いで、
ヒータ（３０）によりドラム状基体（２８）を２５０　
［”Ｃ］に加熱し、モータ（３１）により１．０（ｒ、
ｐ、ｍ、）で自転させつつ、ガス供給系（３８）より、
ガス導入管（４０）を介し、シランガス（ＳｉＨ４）を
５００　ＥＳＣＣＭ）、ジボランガス［：Ｂ、Ｈ５）を
シランガス［ＳｊＨ，］に対する流量比で１０−６、メ
タンガスｌ：ｃ１４．１を１．００１：ＳＣＣＭ）とい
う流量で反応容器（２７）内に導入し、排気装置（図示
せず）により反応容器（２７）内の圧力を１〔トル〕に
維持しながら、高周波電源（３４）により５００１：ｌ
ｔｌ〕の高周波電力をドラム状基体（２８）及び円筒状
電極（３６）間に印加し、ｐ型の（ａ−３ｊＣ：　Ｈ）
からなる膜厚０．３１：μｍｌの電荷注入防止層（４７
）の成膜を行なう。次いで反応容器（２７）内のシラン
ガス〔５１）１４〕に対するジボランガス（Ｂ２１（６
］の流量を１０−７とすると共にメタンガス［：ＣＨ４
）を停止」〕シ、更にｌ−ラム状基体（２８）及び円筒
状電極（３６）間の高周波電力を１　［ｋＷ］に上げ、
■型の（ａ−３ｉ　：　Ｈ）からなる電荷輸送層（４８
）を電荷注入防止Ｊ＃（４７）ｌに膜厚２０〔μｍ〕と
なる迄成膜する。 この後、他の成膜条件は変える事無く高周波電力を先す
１２５１（日にし、５０〔人〕の（μｃ−ｓｊ　：　Ｈ
）からなる電荷発生層（５０）の井戸Ｎ（５０ｂ）を形
成し、次いで高周波電力を１２００（Ｗ）に下げ５０〔
人〕の（μＣ−３ｉ　：１１）からなり、結晶化度が１
５〔％〕で光学的バンドギャップが約１．．６３［ｅＶ
］の電荷発生層（５０）のバリア層（５０ａ）を形成し
、更に高周波電力を１２５２（ｌｔｌ）に上げ井戸ＷＪ
（５０ｂ）を５０〔人〕成膜し、又高周波電力を１２０
０［１１，ｌに戻し、バリア層（５０ａ）を５０〔人〕
成膜する。 そしてこのようにして高周波電力を１５００　（ｌｔｌ
）になる迄１〔Ｗ〕　ずつ上げて成膜される５０〔人〕
の（μＣ−３］：　Ｈ）からなる井戸層（５０ｂ）と、
高周波電力１２００（１ｔ１）で成膜される５０〔人〕
の（μＣ−３ｉ　：　Ｈ）からなるバリア層（５０ａ）
とを交互に２５０Ｍずつ成膜し、厚さ２．５〔μｍ〕の
へテロ接合超格子構造の電荷発生層（５０）を成膜する
。尚井戸層（ｓｏｂ）にあっては、その成膜特高周波電
力が１２５１（１１）に上げられるに従い、その結晶化
度は６０〔％〕迄除々に」１昇され第３に示すように光
学的バンドギャップは１．５３ＣｅＶ）迄除々に減少さ
れる。この後最後に、反応容器（２７）内にシランガス
（ＳｉＨ４）を２５０　（：ＳＣＣＭ）、メタンガス〔
ＣＨ４〕を２０００（ＳＣＣ旧の流量で導入し、反応容
器（２７）内の圧力を１〔トル〕に維持しながら、１　
［：ｋＷ）の高周波電力を印加し、（ａ−５ｊ、Ｃ：　
Ｈ）からなる膜厚０．５〔μｍ〕の表面層（５１）を成
膜し、感光体（４６）の製造を終了する。 このようにして得られた感光体（４６）を約５００（Ｖ
）で正帯電し、白色光を露光したところ、多数の電子／
正孔対のキャリアが発生され、しかもキャリアの寿命が
長く、高い走行性が得られ、感光体（４６）を実際に複
写機に装着し、画像形成を行なったところ、鮮明で高品
質の画像が得られると共に、繰り返えし帯電による、画
像の再現性及び安定性も良好であり、更に、密着性も良
く耐コロナ放電性、耐湿性、及び耐磨耗性等の耐久性に
優れているという事が判明された。−力感光体（４６）
は７８０ないし７９０（ｎｍ）程度の長波長光に対して
も高い分光感度を有し、実際に半導体レーザビームプリ
ンタに装着し、画像形成を行なったところ、かぶりや、
活字のつぶれ等の無い、鮮明で高解像度の画像を得る事
が出来た。 このように構成すれば、光導電層の一部である電荷発生
層（５０）が、バンドギャップが各層毎に連続的に変動
される第１の薄層（５０ａ）及び第２の薄層（５０ｂ）
を交互に積層した超格子構造の（μＣ−８ｉ　：Ｈ）か
ら形成されている事から、電荷発生層が単一層で形成さ
れるものに比し、光の照射により発生されるキャリア数
が多く、高い分光感度を有し、しかもキャリアの走行性
が優れると共に、寿命も長くなり、優れた光導電特性を
得られ、又、バリア層（５０ａ）により光学的バンドギ
ャップが一定以」二に保持され、低抵抗化を来たす事が
無いので、可視光領域から近赤外光の広い波長領域にわ
たって高い分光感度を得られ、レーザビームプリンタ装
置への適用が可能となり、しかも従来のように帯電能の
低下を生じ画像がぼけたり、かぶりを生する事も無く、
鮮明で良質の画像を得る事が出来る。 尚、本発明は」１記実施例に限定されず種々設計変更可
能であり、例えば、光導電層は、電荷発生層と電荷輸送
層に分離されたものでは無く、（具体例１−）の様な構
造であっても良いし、超格子構造を構成する（μＣ−３
ｉ　：　Ｈ）のバンドギャップの大きさ、膜厚や層数、
ひいては電荷発生層の厚さも限定されずこれ等を調整す
る事により、任意の波長光に対し最適の光導電特性を有
する感光体を得る事も可能となる。又、バリア層及び井
戸層の各層毎のバンドギャップの変動社も任意であり、
成膜時、高周波電力を２〔Ｗ〕ずつ変化させても良いし
、バンドギャップの変動の形態も、光学的バンドギャッ
プが異る薄層の境界を形成するものであれば、第１」図
（イ）ないしくホ）に示す第１の変形例ないし第５の変
形例のように、第１の変形例にあっては、井戸層（６０
ｂ）を一定にし、バリア層（６０ａ）のパントキャップ
を除々に減少させ、第２の変形例にあっては、バリア層
（６］、ａ　）を一定にし、井戸層（６１ｂ）のハント
キャップを除々に増大させるようにしても良いし、更に
は第３及び第４の変形例のようにバリア層（６２ａ）、
　（６３ａ）及び井戸層（６２ｂ）。 （６３ｂ）の両方のバンドギャップを除々に減少させた
り増大させたり、あるいは、第５の変形例のように、バ
リア層（６４ａ）のバンドギャップを一担減少させた後
増大させる一方、井戸層（６４ｂ）のバンドギャップを
一担増大させた後減少させるというようにしても良い。 更に薄膜の材料も、光学的バンドギャップ調整のため、
炭素〔Ｃ〕、酸素

〔０〕、窒素〔Ｎ〕　のうち少なくと
も１種を含有させたり、あるいは、キャリアの走向性向
」二のため周期律表の第■族又は第■族の元素を含有さ
せる等しても良い。尚、超格子構造における結晶化度の
変化、即ちバンドキャップの変化は、直線的に連続して
いなくても良く、例えば〔試験例１〕において、電荷発
生層（５０）形成時、高周波電力を、バリア層（５０ａ
）形成時と井戸層（５０ｂ）形成時に即時に切換える事
無く、高周波電力を１．２５１［：Ｗ）から連続的に１
２００［Ｗ］に戻し次いで又、１．２５２（ＩＪ）に連
続的に上げるという様にして、超格子構造におけるバン
ドキャップを第１２図に示す第６の変形例のようにバリ
ア層（６６ａ）と井戸層（６６ｂ）を曲線的に変動する
ようなものであっても良い。 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、その材質の特性上
耐久性に優れ、長寿命化が図られると共に、無公害であ
り、使用後の回収も不要な（μＣ−５ｉ　：　ＩＩ）系
の材質を光導電層に用い、しがも可視光から、近赤外光
の広い波長領域に亘って高い分光感度を有し、特に長波
長光に対しても優れた光導電特性を示すと共に、従来の
様に低抵抗化される事が無く、帯電特性にも優れ、鮮明
で解像度の高い画像を得る事が出来、レーサビームプリ
ンタ装置等への適用も可能な光導電部材を得る事が出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示し第１図は
その成膜装置を示す概略説明図、第２図はその感光体を
示す一部断面図、第３図はその〔試験例１〕の電荷発生
層のエネルギーバンドの一部を示すグラフ、第４図ない
し第１０図は本発明の原理を示し第４図はその（μｃ−
３ｉ　：　Ｈ）と（ａ−５ｉ　：　Ｈ）のＸ線回折を示
すグラフ、第５図はその（具体例１）の感光体を示す一
部断面図、第６図はその（具体例２）の感光体を示す一
部断面図、第７図はその第５図及び第６図の一部を拡大
した断面図、第８図はその（具体例１）の光導電層ある
いは（具体例２）の電荷発生層の水素含有量の変化の一
部を示すグラフ、第９図はその光導電層あるいは電荷発
生層のエネルギーバンドの一部を示すグラフ、第１０図
はその（具体例２）のエネルギーギャップを示す模式図
、第１１図（イ）ないし第１１図（ホ）は、第１−の変
形例ないし第５の変形例の電荷発生層のエネルギーバン
ドの一部を示すグラフ、第１２図は第６の変形例の電荷
発生層のエネルギーバンドの一部を示すグラフである。 ２６　　グロー放電装置、　　　２７　　反応容器、２
８・・ドラム状基体、　　　　３２　　支持棒、３４・
高周波電源、　　　　　３６・円筒状電極、３７ａ、・
・３７ｎ、・・ガスボンベ、　３８・・ガス供給系、４
６・・感光体、　　　　　　　４７　　電荷注入防止層
、４８・・電荷輸送層、　　　　　５０　　電荷発生層
、５１・・・表面層、　　　　　　　５２・・・光導電
層。 代理人　弁理士　大　胡　典　夫 第　　５　　図　　　　　　　　　　　　　。 ｉ−一−ゴｉ二１３ ｒａ］ 第　　８　　図 第　　６　　図 ／２．／７ ／ 第　　７　　図 プ （ｅｖ’Ｊ 呑０　７００　　　２００　　．３００　　　仲居　膜
厚ｔＡ〕 第　　９　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 導電性支持体上に電荷注入防止層及び光導電層を有する
   ものにおいて、前記光導電層の少なくとも一部が、マイ
   クロクリスタリン系の薄層からなるバリア層及び井戸層
   が多数積層される超格子構造からなり、前記バリア層及
   び／又は前記井戸層の結晶化度が一層毎に連続的に変化
   する事を特徴とする光導電部材。