JPH0233145B2 - DENSHISHASHIN KANKOTAI - Google Patents
DENSHISHASHIN KANKOTAIInfo
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- JPH0233145B2 JPH0233145B2 JP10108482A JP10108482A JPH0233145B2 JP H0233145 B2 JPH0233145 B2 JP H0233145B2 JP 10108482 A JP10108482 A JP 10108482A JP 10108482 A JP10108482 A JP 10108482A JP H0233145 B2 JPH0233145 B2 JP H0233145B2
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- 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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Description
本発明は電子写真感光体に関するものである。
従来、電子写真感光体として、Se、又はSeに
As、Te、Sb等をドープした感光体、ZnOやCdS
を樹脂バインダーに分散させた感光体等が知られ
ている。しかしながら、これらの感光体は、環境
汚染性、熱的安定性、機械的強度の点で問題があ
る。
一方、アモルフアスシリコン(以下、a−Siと
称する。)を母体として用いた電子写真感光体が
近年になつて提案されている。a−Siは、Si−Si
の給合手が切れたいわゆるダングリングボンドを
有しており、この欠陥に起因してエネルギーギヤ
ツプ内に多くの局在準位が存在する。このため
に、熱励起担体のホツピング伝導が生じて暗抵抗
が小さく、また光励起担体が局在準位にトラツプ
されて光導電性が悪くなつている。そこで、上記
欠陥を水素原子(H)で補償してSiにHを結合させる
ことによつて、ダングリングボンドを埋めること
が行われる。
このようなアモルフアス水素化シリコン(以
下、a−Si:Hと称する。)の暗所での抵抗率は
108〜109Ω−cmであつて、アモルフアスSeと比較
すれば約1万分の1も低い。従つて、a−Si:H
の単層からなる感光体は表面電位の暗減衰速度が
大きく、初期帯電電位が低いという問題点を有し
ている。しかし他方では、可視及び赤外領域の光
を照射すると抵抗率が大きく減少するため、感光
体の感光層として極めて優れた特性を有してい
る。
また、a−Si:Hを表面とする感光体は、長期
に亘つて大気や湿気に曝されることによる影響、
コロナ放電で生成される化学種の影響等の如き表
面の化学的安定性に関して、これ迄十分な検討が
なされていない。例えば1カ月以上放置したもの
は湿気の影響を受け、受容電位が著しく低下する
ことが分つている。一方、アモルフアス炭化シリ
コン(以下、a−SiC:Hと称する。)について、
その製法や存在が“Phil.Mag.Vol.35”(1978)等
に記載されており、その特性として、耐熱性や表
面硬度が高いこと、a−Si:Hと比較して高い暗
所抵抗率(1012〜1013Ω−cm)を有すること、炭
素量により光学的エネルギーギヤツプが1.6〜
2.8eVの範囲に亘つて変化すること等が知られて
いる。
こうしたa−SiC:Hとa−Si:Hとを組合せ
た電子写真感光体は例えば特開昭57−17952にお
いて提案されている。これによれば、a−Si:H
層を感光(光導電)層とし、この受光面上に第1
のa−SiC:H層を形成し、裏面上(支持体電極
側)に第2のa−SiC:H層を形成して、3層構
造の感光体としている。
本発明者は、特にa−SiC:Hを使用した感光
体について検討を加えた結果、従来の感光体には
次の如き欠点があることが判明した。即ち、電荷
輸送層としての例えばa−SiC:H層の光学的エ
ネルギーギヤツプは光導電層(例えばa−Si:H
層)のそれよりかなり大きいために、両層間には
かなり大きなバンドギヤツプが存在し、これがた
めに光照射時に光導電層内で発生したキヤリアが
上記バンドギヤツプを充分に乗越えることができ
ず、光感度が不十分となつてしまう。特に、その
バンドギヤツプが0.3eV以上である場合には、光
感度が相当低下することが分つた。
本発明者は、この問題を鋭意検討した結果、電
荷輸送層と光導電層との間に第3の層を介在せし
めることによつて電荷の移動をスムーズにし、光
感度をはじめとする静電特性を向上させ得る構造
を見出し、本発明に到達したものである。
即ち、本発明は、少なくとも電荷輸送層と電荷
発生層とが基体上に順次積層せしめられた積層体
からなる電子写真感光体において、前記電荷輸送
層と前記電荷発生層との光学的バンドギヤツプが
少なくとも、0.3eVあり、かつ前記電荷輸送層と
前記電荷発生層との層に1層又は2層の均一な組
成の遷層が設けられ、これによつて前記電荷輸送
層と前記電荷発生層との間での各層間の光学的バ
ンドギヤツプが0.3eV以下となされており、
前記電荷輸送層は炭素原子含有量が15〜
70atomic%であり、水素原子含有量が1〜
40atomic%であり、厚みが2〜80μmのアモルフ
アス水素化及び/又はフツ素化炭化シリコンから
なり、
前記遷移層は炭素原子含有量が5〜65atomic
%であり、水素原子含有量が1〜40atomic%で
あり、厚みが50Å〜2μmのアモルフアス水素化
及び/又はフツ素化炭化シリコンからなり、
前記電荷発生層は水素原子含有量が1〜
40atomic%であり、厚みが2500Å〜10μmのアモ
ルフアス水素化及び/又はフツ素化シリコンから
なることを特徴とする電子写真感光体に係るもの
である。
このように構成すれば、電荷輸送層と光導電層
との間にあるかなり大きな光学的バンドギヤツプ
が上記遷移層によつて緩和され(換言すれば低減
せしめられ)、各層間のバンドギヤツプが小さく
なるために、光照射時に発生した電子又はホール
が光導電層から電荷輸送層へと容易に移動でき、
光電変換率又は光感度を向上させることができ
る。更に、上述したa−SiC:H/a−Si:H/
a−SiC:Hの3層構造等に比べても、帯電特性
を充分にし、暗減衰の小さい実用的な帯電電位が
得られ、また残留電位も少なくなる。
以下、本発明を図面について詳細に例示する。
本発明による記録体、例えば感光体は、第1図
に示す如く、導電性支持基板1上に、必要とあれ
は周期表第A族元素のドーピングによつて高抵
抗化された電荷輸送層としてのa−SiC:H層2
と、必要とあれば同様に高抵抗化された遷移層と
してのa−SiC:H層3と、光導電層(感光層)
としてのa−Si:H層4とが順次積層された積層
体からなつている。第2図の列では更に、基板1
とa−SiC:H層2との間に、周期表第A族又
はA族元素がドープされたブロツキング層とし
てのN+型又はP型(更にはP+型)a−SiC:H
層5が設けられている。また、第1図の例でも同
様であつてよいが、第2図の例では、光導電層4
上に表面改質層(例えばAl2O3層)6が設けられ
ている。
ここで注目すべきことは、上記a−SiC:H層
2と光導電層4との光学的バンドギヤツプが
0.3eV以上あり、これら両層間にそのバンドギヤ
ツプを緩和するためのa−SiC:H層3が遷移層
として設けられ、かつこの遷移層の存在によつて
a−SiC:H層2と光導電層4との間の各層間の
光学的バンドギヤツプが0.3eV以下に抑えられて
いることである。第3図には、a−SiC:Hの炭
素原子含有量により光学的エネルギーギヤツプが
変化する状況が示されているが、後述するグロー
放電法によつて各a−SiC:H層を成長させるに
際し炭素量をコントロールすれば、層2及び3層
のエネルギーギヤツプを制御性良く形成すること
ができる。又、遷移層の炭素含有率を電荷輸送層
の炭素含有率よりも最低5atomic%以上少くする
事により、効果的に光導電層4、遷移層3、電荷
輸送層2間のバンドギヤツプを0.3eV以下にする
ことができる。各層の炭素含有量はまた高抵抗化
して表面帯電電位を保持する上で重要であり、こ
の観点からも、層2の炭素含有量は15〜
70atomic%であるのがよい。層3の炭素含有量
は5〜65atomic%であるのがよい。
このように遷移層3を設けることの効果を第4
図及び第5図について詳述する。
第4図は、ブロツキング層5をN+型化し、感
光体を負帯電させて使用する例を示すものである
が、電荷輸送層2の光導電層4との間には0.3eV
以上のバンドギヤツプ(コンダクシヨンバンド
CBの差)ΔEが存在している。そして、これら両
層間には、中間レベルのエネルギーレベルを示す
遷移層3が存在し、この遷移層3と上記両層2,
4とのバンドギヤツプは上記ΔEよりずつと小さ
く(例えば約1/2)なつている。このため、表面
を負帯電後に光照射を行なつた際、光導電層4内
で発生したキヤリアのうち電子は、電荷輸送層2
よりもエネルギーレベルの低い遷移層3へ容易に
移動し、更に次の電荷輸送層2へと移動する。こ
のとき、各層4−3,3−2間のバンドギヤツプ
が0.3eVよりずつと小さいために、電子は光導電
層4から電荷輸送層2、更には基板1側へと順次
スムーズに移動し易くなつている。一方、発生し
たホールの方は表面へ容易に移動でき、従つてこ
の感光体の光感度が充分なものとなり、残電現象
も少なくなる。これに反して、上記遷移層を設け
ない場合には、バンドギヤツプΔEによつて電子
が電荷輸送層2へ容易には移動できず、キヤリア
の輸送能が低下して光感度が劣化してしまう。な
お、基板1からはホールが注入されようとする
が、基板1とブロツキング層5との間のバンドギ
ヤツプ(バレンスバンドVBの差)が、ブロツキ
ング層がN+型化していてバレンスバンドが下方
へシフトしているために、大きくなつていること
から、ホールの注入は実質的に阻止され、表面電
位の保持性には影響を与えることはない。
第5図は、ブロツキング層5をP+型化し、正
常電で用いる例を示すが、この場合にも、バレン
スバンドVBにおいて電荷輸送層2と光導電層4
との間に遷移層3が存在しているために各層間の
バンドギヤツプがかなり小さくなつている。従つ
て、光照射時に光導電層4内で発生したホールは
遷移層3、更には電荷輸送層2へと移動し、基板
1側への移動効率が上昇して光感度がやはり良好
となり、残電も少なくなる。また、帯電時に基板
1から電子が注入されようとするが、ブロツキン
グ層2がP+型化していて基板1との間に充分な
エネルギー障壁が形成されているために、電子の
注入は実質的に阻止され、表面電位をやはり高く
保持することができる。
また、上記の層2(更には3)の比抵抗を不純
物ドーピングによつて真性化するまで高めておけ
ば(例えば1013Ω−cm以上となるように)、電荷
輸送機能を保持しながら表面電位も高く保持で
き、これによつて暗減衰の減少、帯電電位の向上
を図ることができる、これは更に、光導電層4も
不純物ドーピングで高抵抗化(或いは真性化:暗
抵抗率は1010Ω−cm以上)することによつて、よ
り改善することができる。
なお、上記遷移層3を設けることの付加的効果
として、炭素含有量の多い電荷輸送層2が光導電
層4に直接接している場合にはその間の接合がと
りずらく、接合特性が不十分となるが、炭素含有
量の比較的少ない遷移層3を介在せしめることに
よつてa−SiC:Hとa−Si:Hとの接合が良好
となる。
本実施例による第1図及び第2図の感光体はグ
ロー放電分解法で作成可能であるが、その際には
特に、a−SiC:H層5についてはジボラン又は
ホスフインガスとシリコン化合物ガス(例えばモ
ノシラン)との流量比を適切に選ぶ必要がある。
第6図には、a−SiC:H層5(炭素量は
20atomic%)の形成に際しPH3(ホスフイン)と
SiH4(モノシラン)との流量比(目盛は対数目
盛)を変えた場合の同層の暗抵抗率(ρD)の変化
が示されている。PH3によるリンドープの結果、
ρDが低下し、特に106Ω−cm以下(ヘビードープ)
にすれば上記した基板からのキヤリアの注入を充
分に防止できるブロツキング層となることが分つ
た。
更にリンドープ量を増やし104〜105Ω−cmにま
でρDを下げることが望ましい。PH3/SiH4の流
量比は上記のことから100〜10000ppmにするのが
よい。
第7図には、a−SiC:H層5(炭素量は
20atomic%)に不純物(A族)ドーピングを
行なつた場合において、ジボランとモノシランと
の流量比(目盛は対数目盛)による暗抵抗率
(ρD)の変化が示されている。一般にノンドープ
のa−SiC:Hは幾分N型化された導電型を示す
が、ボロンをドープすると不純物が相殺
(compensation)されてゆき、実質的に真性化さ
れた状態となり、更にボロンドーピング量を増や
すと今度はP型に変換される。第7図の結果によ
れば、本発明の目的を達成する上で流量比
(B2H6/SiH4)を適切に選択すればa−SiC:H
層5をヘビードープによつてP型(更にはP+型)
化でき、そのためにはB2H6/SiH4を100〜
100000ppmとする。
次に、本発明による感光体を製造するのに使用
可能な装置(グロー放電装置)を第8図について
説明する。
この装置11の真空槽12内では、基板1が基
板保持部14上に固定され、ヒーター15で基板
1を所定温度に加熱し得るようになつている。基
板1に対向して高周波電極17が配され基板1と
の間にグロー放電が生ぜしめられる。なお、図中
の20,21,22,23,24,27,28,
29,30,35,36,38は各バルブ、31
はSiH4又はガス状シリコン化合物の供給源、3
2はCH4又はガス状炭素化合物の供給源、33は
Ar又はH2等のキヤリアガス供給源、34は1%
アルゴン希釈ジボランガス又はホスフイン供給源
である。このグロー放電装置において、まず支持
体である例えばAl基板1の表面を清浄化した後
に真空槽12内に配置し、真空槽12内のガス圧
が10-6Torrとなるようにバルブ36を調節して
排気し、かつ基板1を所定温度、例えば200℃に
加熱保持する。次いで、高純度の不活性ガスをキ
ヤリアガスとして、SiH4又はガス状シリコン化
合物、ホスフインガス又はジボランガス、及び
CH4又はガス状炭素化合物を適当量希釈した混合
ガスを真空槽12内に導入し、0.01〜10Torrの
反応圧下で高周波電源16により高周波電力を印
加する。
これによつて、上記各反応ガスをグロー放電分
解し、水素を含むa−SiC:Hを上記の層5とし
て基板1上に堆積させる。a−SiC:H層2,3
形成時にもジボランガスを供給してよい。シリコ
ン化合物と炭素化合物の流量比及び基板温度を適
宜調整することによつて、所望の組成比及び光学
的エネルギーギヤツプを有するa−Si1−xCx:
H(例えばxが0.9程度のものまで)を析出させる
ことができ、また析出するa−SiC:Hの電気的
特性にさほどの影響を与えることなく、1000Å/
min以上の速度でa−SiC:Hを堆積させること
が可能である。更に、a−Si:H(上記の感光層
4)を堆積させるには、炭素化合物を供給しない
で必要とあればジボランと共に、シリコン化合物
をグロー放電分解すればよい。この場合には1010
Ω−cm以上の暗低抗率が得られ高抵抗化された光
導電層が得られる。
上記の各a−SiC:H層ともに、水素を含有す
ることが必要であるが、水素を含有しない場合に
は感光体の電荷保持特性が実用的なものとはなら
ないからである。このため、水素含有量は1〜
40atomic%(更には10〜30atomic%)とするの
が望ましい。光導電層3中の水素含有量は、ダン
グリングボンドを補償して光導電性及び電荷保持
特性を向上させるために必須不可欠であつて、通
常は1〜40atomic%であり、3.5〜20atomic%で
あるのがより望ましい。
第9図は、本発明による感光体を蒸着法により
作成するのに用いる蒸着装置を示すものである。
ベルジヤー41は、バタフライバルブ42を有
する排気管43を介して真空ポンプ(図示せず)
を接続し、これにより当該ベルジヤー41内を例
えば10-3〜10-7Torrの高真空状態とし、当該ベ
ルジヤー41内には基板1を配置してこれをヒー
ター45により温度150〜500℃、好ましくは250
〜450℃に加熱すると共に、直流電源46により
基板1に0〜−10KV、好ましくは−1〜−6KV
の直流負電圧を印加し、その出口が基板1と対向
するようベルジヤー41に出口を接続して設けた
水素ガス放電管47よりの活性水素及び水素イオ
ンをベルジヤー41内に導入しながら、基板1と
対向するよう設けたシリコン蒸発源48及びアル
ミニウム又はアンチモン蒸発源49を加熱すると
共に各上方のシヤツターSを開き、シリコン及び
アルミニウム又はアンチモンをその蒸発速度比が
例えば1:0.01〜0.2となる蒸発速度で同時に蒸
発させ、かつベルジヤー41内へ、放電管50に
より活性化されたメタンガスを導入し、これによ
りアルミニウム又はアンチモンを所定量含有する
a−SiC:H層5(第1図及び第2図参照)を形
成する。a−SiC:H層2,3の形成時は必要に
応じB2H6を供給する。a−Si:H層4の形成時
には、メタンガスの供給を停止すればよい。
上記の放電管47,50の構造を例えば放電管
47について示すと、第10図の如く、ガス入口
61を有する筒状の一方の電極部材62と、この
一方の電極部材62を一端に設けた、放電空間6
3を囲む例えば筒状ガラス製の放電空間部材64
と、この放電空間部材64の他端に設けた、出口
65を有するリング状の他方の電極部材66とに
より成り、前記一方の電極部材62と他方の電極
部材66その間に直流又は交流の電圧が印加され
ることにより、ガス入口61を介して供給された
例えば水素ガスが放電空間63においてグロー放
電を生じ、これにより電子エネルギー的に賦活さ
れた水素原子若しくは分子より成る活性水素及び
イオン化された水素イオンが出口65より排出さ
れる。この図示の例の放電空間部材64は二重管
構造であつて冷却水を流過せしめ得る構成を有
し、67,68が冷却水入口及び出口を示す。6
9は一方の電極部材62の冷却用フインである。
上記の水素ガス放電管47における電極間距離
は10〜15cmであり、印加電圧は600V放電空間6
3の圧力は10-2Torr程度とされる。
なお、この蒸着装置により各層を形成する場
合、a−SiC:H層5の形成に際しても、アルミ
ニウムの蒸発量はシリコンに対して100〜
100000ppmとし、アンチモンの蒸発量はシリコン
に対して100〜10000ppmとするのがよい。
次に、本発明による感光体の各層を更に詳しく
説明する。
電荷輸送層
このa−SiC:H層2は電位保持及び電荷輸送
の両機能を担い、暗所抵抗率が1013Ω−cm以上で
あつて、耐高電界性を有し、単位膜厚当りに保持
される電位が高く、しかも感光層4から注入され
る電子又はホールが大きな移動度と寿命を示すの
で、電荷担体を効率よく支持体1側へ輸送する。
また、炭素の組成によつてエネルギーギヤツプの
大きさを調節できるため、感光層4において光照
射に応じて発生した電荷担体に対し障壁を作るこ
となく、効率よく注入させることができる。ま
た、a−SiC:Hは支持体1、例えばAl電極との
接着性や膜付きが良いという性質も有している。
このa−SiC:H層2は実用レベルの高い表面電
位を保持し、a−Si:H層4で発生した電荷担体
を効率良く速やかに輸送し、高感度で残留電位の
ない感光体とする働きがある。
こうした機能を果すために、a−SiC:H層2
の膜厚は、例えばカールソン方式による乾式現象
法を適用するためには2μm〜80μm(更には5μm
〜20μm)であることが望ましい。この膜厚が2μ
m未満であると薄すぎるために現像に必要な表面
電位が得られず、また80μmを越えると表面電位
が高くなつて付着したトナーの剥離性が悪くな
り、二成分系現像剤のキヤリアも付着してしま
う。但、このa−SiC:H層の膜厚は、Se感光体
と比較して薄くしても(例えば十数μm)実用レ
ベルの表面電位が得られる。
遷移層
このa−SiC:H層3は上記した如く、キヤリ
アの移動をスムーズに行なうための遷移層として
働き、キヤリアが移動する各層間のバンドギヤツ
プを減少させる効果を有していると共に、a−
SiC:Hとa−Si:Hとの接合をとり易くしてそ
の接合特性を向上させるものである。
a−SiC:H層3の厚みは50Å〜2μm(更には
500Å〜1μm)に選ぶのがよいが、50Å未満では
a−SiC:H層2とa−Si:H層4との間を上記
した如きプロフアイルにて分離し難くなり、また
2μmを越えると却つて実用的ではない。なお、
この遷移層は必要に応じて複数のa−SiC:H層
の積層体で形成し、上記したエネルギーレベルを
多段階的に変化させてよい。
ブロツキング層
この層5は基板1からのキヤリア(ホール)の
注入を充分に阻止し得るエネルギーギヤツプを基
板との間に形成しているので、キヤリア注入によ
る電荷の中和現象をなくし、表面電位の保持、ひ
いては帯電特性を良好に保持する働きがある。
このために、a−SiC:H層5は上述した如く
不純物ドープによりN+型化又はP型化している
ことが重要である。また、その膜厚も50Å〜1μ
m(更には400Å〜5000Å)に選択するのがよい。
50Å未満では効果がなく、1μmを越えると却つ
て電位保持性が低下し易い。また、このブロツキ
ング層の炭素含有量はa−SiC:H層2と同じで
あつてよい。
a−Si:H層(光導電層又は感光層)
このa−Si:H層4は、可視光及び赤外光に対
して高い光導電性を有するものであつて、波長
650nm付近での赤色光に対しρD/ρL(暗抵抗率/
光照射時の抵抗率)が最高〜104となる。このa
−Si:Hを感光層として用いれば、可視領域全域
及び赤外領域の光に対して高感度な感光体を作成
できる。可視光及び赤外光を無駄なく吸収して電
荷担体を発生させるためには、a−Si:H層4の
膜厚は2500Å〜10μm(更には5000Å〜5μm)と
するのが望ましい。膜厚が2500Å未満であると照
射された光は全て吸収されず、一部分は下地のa
−SiC:H層2に到達するために光感度が大幅に
低下する。また、a−Si:H層4は感光層として
光吸収に必要な厚さ以上に厚くする必要はなく、
10μmとすれば充分である。
表面改質層
この表面改質層6(第2図参照)は、感光体の
表面を改質してa−Si系感光体を実用的に優れた
ものとするために設けることが望ましい。即ち、
表面での電荷保持と、光照射による表面電位の減
衰という電子写真感光体としての基本的な動作を
可能とするものである。従つて、帯電、光減衰の
繰返し特性が非常に安定となり、長期間(例えば
1カ月以上)放置しておいても良好な電位特性を
再現できる。これに反し、a−Si:Hを表面とし
た感光体の場合には、湿気、大気、オゾン雰囲気
等の影響を受け易く、電位特性の経時変化が著し
くなる。また、a−SiC:H等の無機質からなる
表面改質層は表面硬度が高いために、現像、転
写、クリーニング等の工程における耐摩耗性があ
り、更に耐熱性を良いことから粘着転写等の如く
熱を付与するプロセスを適用することができる。
上記の表面改質層として、SiO、SiO2、Al2O3、
Ta2O5、CeO2、ZrO2、TiO2、MgO、ZnO、
PbO、SnO2MgF2、ZnS及びアモルフアス炭化シ
リコン及びアモルフアス窒化シリコン(但、これ
らのアモルフアスシリコン化合物には上記の水素
又はフツ素が含有されているのがよいが、必ずし
も含有されていなくてもよい。)からなる群より
選ばれた少なくとも1種からなるものが使用可能
である。この表面改質層をa−SiC:Hで形成す
る場合、その炭素組成を選択することも重要であ
ることが分つた。組成比をa−Si1−xCx:Hと
表わせば、xを0.4以上、特に0.4≦x≦0.9とする
こと(炭素原子含有量が40atomic%〜90atomic
%であること)が望ましい。即ち、0.4≦xとす
れば、光学的エネルギーギヤツプがほぼ2.3eV以
上となり、可視及び赤外光に対し実質的に光導電
性(但、ρDは暗所での抵抗率、ρLは光照射時の抵
抗率であつて、ρD/ρLが小さい程光導電性が低
い)を示さず、いわゆる光学的に透明な窓効果に
より殆んど照射光はa−Si:H層(電荷発生層)
4に到達することになる。逆にx<0.4であると、
一部分の光は表面層6に吸収され、感光体の光感
度が低下し易くなる。また、xが0.9を越えると
層の殆んどが炭素となり、半導体特性が失なわれ
る外、a−SiC:H膜をグロー放電法で形成する
ときの堆積速度が低下するから、x≦0.9とする
のがよい。なお、この表面改質層6の厚みは50Å
〜1μm(望ましくは400Å〜5000Å)であればよ
く、50Å未満ではトンネル効果によつて電荷が表
面に帯電され難くなり、暗減衰や光感度の低下が
生じ易く、また1μmを越えると残留電位が高く
なり、光感度を低下し易くなる。
以上に説明した例においては、ダングリングボ
ンドを補償するためには、a−Siに対しては上記
したHの代りに、或いはHと併用してフツ素を導
入し、a−Si:F、a−Si:H:F、a−SiC:
F、a−SiC:H:Fとすることもできる。この
場合のフツ素量は0.01〜20atomic%がよく、0.5
〜10atomic%がより望ましい。
なお、上記の製造方法はグロー放電分解法又は
蒸着法によるものであるが、これ以外にも、スパ
ツタリング法、イオンプレーテイング法等によつ
ても上記感光体の製造が可能である。使用する反
応ガスはSiH4以外にもSi2H6、SiHF3又はその誘
導体ガス、CH4以外のC2H6、C3H8等の低級炭化
水素ガスが使用可能である。更に、ドーピングさ
れる不純物は上記ボロン、アルミニウム以外にも
ガリウム、インジウム等の他の周期表第A族元
素、リン、アンチモン以外にもヒ素等の第VA族
元素が使用可能である。
次に、本発明を電子写真感光体に適用した実施
例を具体的に説明する。
実施例 1
グロー放電分解法によりAl支持体上に第1図
又は第2図の構造の電子写真感光体を作製した。
先ず平滑な表面を持つ清浄なAl支持体をグロー
放電装置の反応(真空)槽内に設置した。反応槽
内を10-6Torr台の高真空度に排気し、支持体温
度を200℃に加熱した後高純度Arガスを導入し、
0.5Torrの背圧のもとで周波数13.56MHz、電力密
度0.04W/cm2の高周波電力を印加し、15分間の予
備放電を行つた。次いで、SiH4とCH4からなる
反応ガスを導入し、流量比3:1:0.2〜4の
(Ar+SiH4+CH4)混合ガス及びPH3又はB2H6
ガスをグロー放電分解することにより、キヤリア
注入を防止するa−SiC:H層、更には電位保持
及び電荷輸送機能を担うa−SiC:H層及び遷移
層を350Å/minの堆積速度で製膜した。反応槽
を一旦排気した後、CH4は供給せず、Arをキヤ
リアガスとしてSiH4及び必要に応じてB2H6を放
電分解し、必要に応じボロンがドープされたa−
Si:H感光層を形成した後、表面改質層を更に設
け、電子写真感光体を完成させた。
このようにして作製した感光体に、各極性で
6KVのコロナ放電を行つたところ、表面を負又
は正電位に帯電させた。6秒間の暗減衰の後、
1luxの光照射により表面電位はほぼ直線的に減衰
した。この時の半減露光量は少なく、残留電位は
ほとんどなく、帯電・露光の繰返し特性も非常に
良好であつた。
比較例 1
実施例1において、遷移層を設けない試料等を
夫々作成した。これらの試料はいずれも、暗減衰
が大きく、半減露光量も増大し、像形成時の性能
は最高画像濃度が低く、又感度不足であつた。
以上の本発明による感光体及び比較用感光体
(共にグロー放電法によるもの)を川口電気社製
エレクトロメータ及びU−BixV−2改造機によ
る性能テストを行なつた結果を下記表に示した。
The present invention relates to an electrophotographic photoreceptor. Conventionally, as electrophotographic photoreceptors, Se or Se
Photoreceptor doped with As, Te, Sb, etc., ZnO and CdS
Photoreceptors, etc., in which the compound is dispersed in a resin binder are known. However, these photoreceptors have problems in terms of environmental pollution, thermal stability, and mechanical strength. On the other hand, electrophotographic photoreceptors using amorphous silicon (hereinafter referred to as a-Si) as a matrix have been proposed in recent years. a-Si is Si-Si
It has a so-called dangling bond in which the supply chain is broken, and many localized levels exist within the energy gap due to this defect. For this reason, hopping conduction of thermally excited carriers occurs, resulting in a small dark resistance, and photoexcited carriers are trapped in localized levels, resulting in poor photoconductivity. Therefore, the dangling bonds are filled by compensating for the defects with hydrogen atoms (H) and bonding H to Si. The resistivity of such amorphous hydrogenated silicon (hereinafter referred to as a-Si:H) in the dark is
It is 10 8 to 10 9 Ω-cm, which is about 1/10,000 times lower than that of amorphous Se. Therefore, a-Si:H
A photoreceptor consisting of a single layer has problems in that the dark decay rate of the surface potential is high and the initial charging potential is low. However, on the other hand, when irradiated with light in the visible and infrared regions, the resistivity is greatly reduced, so it has extremely excellent properties as a photosensitive layer of a photoreceptor. In addition, photoreceptors with a-Si:H surfaces are susceptible to the effects of long-term exposure to the atmosphere and moisture.
Up to now, sufficient studies have not been made regarding the chemical stability of the surface, such as the influence of chemical species generated by corona discharge. For example, it has been found that when left for more than one month, the acceptance potential decreases significantly due to the influence of moisture. On the other hand, regarding amorphous silicon carbide (hereinafter referred to as a-SiC:H),
Its manufacturing method and existence are described in "Phil.Mag.Vol.35" (1978), etc., and its characteristics include high heat resistance and surface hardness, and high dark resistance compared to a-Si:H. (10 12 to 10 13 Ω-cm), and the optical energy gap is 1.6 to 1.6 depending on the carbon content.
It is known that it varies over a range of 2.8 eV. An electrophotographic photoreceptor combining such a-SiC:H and a-Si:H has been proposed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 17952/1983. According to this, a-Si:H
The layer is a photosensitive (photoconductive) layer, and a first layer is formed on the light-receiving surface.
An a-SiC:H layer is formed, and a second a-SiC:H layer is formed on the back surface (support electrode side) to obtain a photoreceptor with a three-layer structure. The inventor of the present invention particularly investigated photoreceptors using a-SiC:H and found that conventional photoreceptors had the following drawbacks. That is, the optical energy gap of, for example, an a-SiC:H layer as a charge transport layer is the same as that of a photoconductive layer (for example, an a-SiC:H layer).
layer), there is a fairly large band gap between the two layers, and as a result, carriers generated within the photoconductive layer during light irradiation cannot sufficiently overcome the band gap, resulting in a decrease in photosensitivity. becomes insufficient. In particular, it was found that when the band gap was 0.3 eV or more, the photosensitivity decreased considerably. As a result of intensive study on this problem, the inventors of the present invention have found that by interposing a third layer between the charge transport layer and the photoconductive layer, the movement of charges is smoothed, and the electrostatic charge such as photosensitivity is improved. The present invention was achieved by discovering a structure that can improve characteristics. That is, the present invention provides an electrophotographic photoreceptor comprising a laminate in which at least a charge transport layer and a charge generation layer are sequentially laminated on a substrate, in which an optical band gap between the charge transport layer and the charge generation layer is at least , 0.3 eV, and one or two transition layers having a uniform composition are provided between the charge transport layer and the charge generation layer, so that the charge transport layer and the charge generation layer are The optical band gap between each layer is set to be 0.3 eV or less, and the charge transport layer has a carbon atom content of 15 to 15.
70 atomic%, and the hydrogen atom content is 1~
40 atomic% and a thickness of 2 to 80 μm of amorphous hydrogenated and/or fluorinated silicon carbide, the transition layer having a carbon atom content of 5 to 65 atomic%.
%, the hydrogen atom content is 1 to 40 atomic %, and the charge generation layer is made of amorphous hydrogenated and/or fluorinated silicon carbide having a thickness of 50 Å to 2 μm, and the charge generation layer has a hydrogen atom content of 1 to 40 atomic %.
The present invention relates to an electrophotographic photoreceptor characterized in that it is made of amorphous hydrogenated and/or fluorinated silicon with a thickness of 40 atomic % and a thickness of 2500 Å to 10 μm. With this configuration, the rather large optical bandgap between the charge transport layer and the photoconductive layer is alleviated (in other words, reduced) by the transition layer, and the bandgap between each layer is reduced. In addition, electrons or holes generated during light irradiation can easily move from the photoconductive layer to the charge transport layer,
Photoelectric conversion rate or photosensitivity can be improved. Furthermore, the above-mentioned a-SiC:H/a-Si:H/
Even compared to the three-layer structure of a-SiC:H, etc., it has sufficient charging characteristics, provides a practical charging potential with small dark decay, and has a small residual potential. The invention will now be illustrated in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the recording medium according to the present invention, for example, a photoreceptor, is provided with a charge transport layer formed on a conductive support substrate 1, which has a high resistance, if necessary, by doping with a group A element of the periodic table. a-SiC:H layer 2
and, if necessary, a-SiC:H layer 3 as a transition layer with similarly high resistance, and a photoconductive layer (photosensitive layer).
It consists of a laminate in which a-Si:H layers 4 are sequentially stacked. In the column of FIG. 2, the substrate 1
and a-SiC:H layer 2, an N + type or P type (even P + type) a-SiC:H as a blocking layer doped with a group A or group A element of the periodic table.
A layer 5 is provided. Although the same may be applied to the example of FIG. 1, in the example of FIG. 2, the photoconductive layer 4
A surface modification layer (for example, an Al 2 O 3 layer) 6 is provided thereon. What should be noted here is that the optical band gap between the a-SiC:H layer 2 and the photoconductive layer 4 is
0.3eV or more, an a-SiC:H layer 3 is provided as a transition layer between these two layers to alleviate the band gap, and due to the existence of this transition layer, the a-SiC:H layer 2 and the photoconductive layer The optical band gap between each layer between the two layers is suppressed to 0.3 eV or less. Figure 3 shows how the optical energy gap changes depending on the carbon atom content of a-SiC:H. By controlling the amount of carbon during growth, the energy gap between layers 2 and 3 can be formed with good controllability. Furthermore, by reducing the carbon content of the transition layer by at least 5 atomic% or more than the carbon content of the charge transport layer, the band gap between the photoconductive layer 4, the transition layer 3, and the charge transport layer 2 can be effectively reduced to 0.3 eV or less. It can be done. The carbon content of each layer is also important for increasing the resistance and maintaining the surface charge potential, and from this point of view, the carbon content of layer 2 is 15~
A good value is 70 atomic%. The carbon content of layer 3 is preferably between 5 and 65 atomic percent. The effect of providing the transition layer 3 in this way is explained in the fourth section.
5 and 5 will be described in detail. FIG. 4 shows an example in which the blocking layer 5 is N + type and the photoreceptor is negatively charged.
Band gap (conduction band)
CB difference) ΔE exists. A transition layer 3 exhibiting an intermediate energy level exists between these two layers, and this transition layer 3 and both layers 2,
The band gap with respect to 4 is gradually smaller (for example, about 1/2) than the above ΔE. Therefore, when the surface is negatively charged and then irradiated with light, among the carriers generated within the photoconductive layer 4, electrons are transferred to the charge transport layer 4.
It easily moves to the transition layer 3 whose energy level is lower than that of the charge transport layer 2, and further moves to the next charge transport layer 2. At this time, since the band gap between each layer 4-3 and 3-2 is smaller than 0.3 eV, electrons can easily move smoothly from the photoconductive layer 4 to the charge transport layer 2 and then to the substrate 1 side. ing. On the other hand, the generated holes can easily move to the surface, so that the photoreceptor has sufficient photosensitivity and the phenomenon of residual electricity is reduced. On the other hand, if the transition layer is not provided, electrons cannot easily move to the charge transport layer 2 due to the band gap ΔE, resulting in a decrease in carrier transport ability and a deterioration in photosensitivity. Note that holes are about to be injected from the substrate 1, but the band gap (difference in valence band VB) between the substrate 1 and the blocking layer 5 is such that the blocking layer is N + type and the valence band shifts downward. Since it is large, hole injection is substantially blocked, and the retention of surface potential is not affected. FIG. 5 shows an example in which the blocking layer 5 is made into a P + type and is used for normal voltage. In this case also, the charge transport layer 2 and the photoconductive layer 4 are
Since the transition layer 3 is present between the two layers, the band gap between each layer is considerably small. Therefore, the holes generated in the photoconductive layer 4 during light irradiation move to the transition layer 3 and further to the charge transport layer 2, and the efficiency of movement towards the substrate 1 side increases, resulting in good photosensitivity and eliminating the remaining holes. There will also be less electricity. Furthermore, during charging, electrons try to be injected from the substrate 1, but since the blocking layer 2 is P + type and a sufficient energy barrier is formed between it and the substrate 1, the injection of electrons is substantially prevented. The surface potential can still be maintained high. In addition, if the resistivity of the above layer 2 (or even 3) is increased to the point where it becomes intrinsic by impurity doping (for example, 10 13 Ω-cm or more), it is possible to improve the surface resistance while retaining the charge transport function. The potential can also be kept high, thereby reducing dark decay and improving the charging potential.This also means that the photoconductive layer 4 can also be doped with impurities to make it highly resistive (or made intrinsic: the dark resistivity is 10 10 Ω-cm or more), further improvement can be achieved. An additional effect of providing the transition layer 3 is that when the charge transport layer 2 with a high carbon content is in direct contact with the photoconductive layer 4, it is difficult to bond therebetween, resulting in insufficient bonding properties. However, by interposing the transition layer 3 having a relatively low carbon content, the bonding between a-SiC:H and a-Si:H becomes good. The photoreceptor shown in FIGS. 1 and 2 according to this embodiment can be produced by glow discharge decomposition method, in particular, the a-SiC:H layer 5 is prepared using diborane or phosphine gas and silicon compound gas (e.g. (monosilane) must be selected appropriately. Figure 6 shows a-SiC:H layer 5 (carbon content is
20atomic%) upon the formation of PH 3 (phosphine) and
The change in dark resistivity (ρ D ) of the same layer is shown when the flow rate ratio (scale is logarithmic scale) with SiH 4 (monosilane) is changed. As a result of phosphorus doping with PH 3 ,
ρ D decreases, especially below 10 6 Ω-cm (heavy dope)
It has been found that a blocking layer can be obtained which can sufficiently prevent the injection of carriers from the substrate as described above. It is desirable to further increase the amount of phosphorus doping and lower ρ D to 10 4 to 10 5 Ω-cm. From the above, the flow rate ratio of PH 3 /SiH 4 is preferably set to 100 to 10,000 ppm. FIG. 7 shows a-SiC:H layer 5 (carbon content is
The figure shows the change in dark resistivity (ρ D ) depending on the flow rate ratio of diborane and monosilane (scale is logarithmic scale) when doping with impurities (group A) to 20 atomic %). In general, undoped a-SiC:H exhibits a conductivity type that is somewhat N-type, but when doped with boron, the impurities are compensated and the state becomes essentially intrinsic, and the amount of boron doped is If you increase , it will be converted to P type. According to the results shown in FIG. 7, if the flow rate ratio (B 2 H 6 /SiH 4 ) is appropriately selected to achieve the purpose of the present invention, a-SiC:H
By heavily doping layer 5, it becomes P type (even P + type)
To do this, B 2 H 6 /SiH 4 must be
100000ppm. Next, an apparatus (glow discharge apparatus) that can be used to manufacture a photoreceptor according to the present invention will be described with reference to FIG. In the vacuum chamber 12 of this apparatus 11, the substrate 1 is fixed on a substrate holder 14, and the substrate 1 can be heated to a predetermined temperature by a heater 15. A high frequency electrode 17 is arranged opposite to the substrate 1, and a glow discharge is generated between the high frequency electrode 17 and the substrate 1. In addition, 20, 21, 22, 23, 24, 27, 28,
29, 30, 35, 36, 38 are each valve, 31
is a source of SiH 4 or a gaseous silicon compound, 3
2 is a source of CH 4 or gaseous carbon compounds, 33 is a source of CH 4 or gaseous carbon compounds;
Carrier gas source such as Ar or H2 , 34 is 1%
Argon diluted diborane gas or phosphine source. In this glow discharge device, first, the surface of a support, for example, an Al substrate 1, is cleaned and then placed in a vacuum chamber 12, and the valve 36 is adjusted so that the gas pressure in the vacuum chamber 12 is 10 -6 Torr. Then, the substrate 1 is heated and maintained at a predetermined temperature, for example, 200°C. Then SiH 4 or gaseous silicon compound, phosphine gas or diborane gas, and high purity inert gas as carrier gas,
A mixed gas obtained by diluting an appropriate amount of CH 4 or a gaseous carbon compound is introduced into the vacuum chamber 12, and high frequency power is applied by the high frequency power source 16 under a reaction pressure of 0.01 to 10 Torr. As a result, each of the above reaction gases is decomposed by glow discharge, and a-SiC:H containing hydrogen is deposited on the substrate 1 as the above layer 5. a-SiC: H layer 2, 3
Diborane gas may also be supplied during formation. By appropriately adjusting the flow rate ratio of silicon compound and carbon compound and substrate temperature, a-Si 1 -xCx having a desired composition ratio and optical energy gap:
It is possible to precipitate H (for example, up to x of about 0.9), and to deposit a-SiC:H at 1000 Å/
It is possible to deposit a-SiC:H at a rate of min or more. Furthermore, in order to deposit a-Si:H (photosensitive layer 4 above), the silicon compound may be decomposed by glow discharge, together with diborane if necessary, without supplying the carbon compound. In this case 10 10
A photoconductive layer with a high resistance and a dark resistivity of Ω-cm or more can be obtained. It is necessary that each of the above a-SiC:H layers contain hydrogen, but if they do not contain hydrogen, the charge retention characteristics of the photoreceptor will not be practical. Therefore, the hydrogen content is 1~
It is desirable to set it to 40 atomic% (even 10 to 30 atomic%). The hydrogen content in the photoconductive layer 3 is essential to compensate for dangling bonds and improve photoconductivity and charge retention properties, and is usually 1 to 40 atomic%, and 3.5 to 20 atomic%. It is more desirable to have one. FIG. 9 shows a vapor deposition apparatus used for producing a photoreceptor according to the present invention by a vapor deposition method. The bell jar 41 is connected to a vacuum pump (not shown) via an exhaust pipe 43 having a butterfly valve 42.
The inside of the bell gear 41 is thereby brought into a high vacuum state of, for example, 10 -3 to 10 -7 Torr, and the substrate 1 is placed inside the bell gear 41 and heated to a temperature of 150 to 500° C., preferably, by a heater 45. is 250
While heating to ~450°C, the DC power supply 46 applies 0 to -10KV, preferably -1 to -6KV to the substrate 1.
While applying a negative direct current voltage of , and introducing active hydrogen and hydrogen ions into the bell gear 41 from a hydrogen gas discharge tube 47 whose outlet is connected to the bell gear 41 so that its outlet faces the substrate 1, the substrate 1 is heated. The silicon evaporation source 48 and the aluminum or antimony evaporation source 49, which are provided to face each other, are heated, and the shutters S above each are opened to evaporate silicon and aluminum or antimony at an evaporation rate such that the evaporation rate ratio is, for example, 1:0.01 to 0.2. methane gas activated by a discharge tube 50 is introduced into the bell gear 41, thereby forming an a-SiC:H layer 5 containing a predetermined amount of aluminum or antimony (see FIGS. 1 and 2). ) to form. When forming the a-SiC:H layers 2 and 3, B 2 H 6 is supplied as necessary. When forming the a-Si:H layer 4, the supply of methane gas may be stopped. For example, the structure of the discharge tubes 47 and 50 described above is shown for the discharge tube 47. As shown in FIG. , discharge space 6
3, a discharge space member 64 made of, for example, cylindrical glass
and another ring-shaped electrode member 66 having an outlet 65 provided at the other end of this discharge space member 64, and a DC or AC voltage is applied between the one electrode member 62 and the other electrode member 66. For example, hydrogen gas supplied through the gas inlet 61 causes a glow discharge in the discharge space 63, whereby active hydrogen consisting of hydrogen atoms or molecules activated by electron energy and ionized hydrogen are generated. Ions are discharged from the outlet 65. The discharge space member 64 in this illustrated example has a double pipe structure and is configured to allow cooling water to flow therethrough, and 67 and 68 indicate a cooling water inlet and an outlet. 6
9 is a cooling fin for one electrode member 62. The distance between the electrodes in the hydrogen gas discharge tube 47 is 10 to 15 cm, and the applied voltage is 600V in the discharge space 6.
The pressure in No. 3 is said to be about 10 -2 Torr. Note that when forming each layer using this vapor deposition apparatus, the amount of evaporation of aluminum is 100 to 100% that of silicon even when forming the a-SiC:H layer 5.
The amount of evaporation of antimony is preferably 100 to 10,000 ppm relative to silicon. Next, each layer of the photoreceptor according to the present invention will be explained in more detail. Charge Transport Layer This a-SiC:H layer 2 has the functions of both potential retention and charge transport, has a dark resistivity of 10 13 Ω-cm or more, has high electric field resistance, and has a thickness per unit film thickness. Since the potential held by the photosensitive layer 4 is high and the electrons or holes injected from the photosensitive layer 4 exhibit large mobility and lifetime, the charge carriers are efficiently transported to the support 1 side.
Further, since the size of the energy gap can be adjusted by changing the composition of carbon, charge carriers generated in response to light irradiation in the photosensitive layer 4 can be injected efficiently without creating a barrier. Moreover, a-SiC:H also has the property of good adhesion and film formation with the support 1, for example, an Al electrode.
This a-SiC:H layer 2 maintains a high surface potential at a practical level and efficiently and quickly transports the charge carriers generated in the a-SiC:H layer 4, resulting in a photoreceptor with high sensitivity and no residual potential. There is work. In order to achieve these functions, a-SiC:H layer 2
The film thickness is, for example, 2 μm to 80 μm (or even 5 μm) in order to apply the Carlson dry phenomenon method.
~20 μm) is desirable. This film thickness is 2μ
If it is less than 80 μm, the surface potential necessary for development will not be obtained because it is too thin, and if it exceeds 80 μm, the surface potential will become high and the peelability of the attached toner will be poor, and the carrier of the two-component developer will also adhere. Resulting in. However, even if the film thickness of this a-SiC:H layer is made thinner (for example, 10-odd μm) than that of the Se photoreceptor, a surface potential at a practical level can be obtained. Transition Layer As mentioned above, this a-SiC:H layer 3 acts as a transition layer for smooth carrier movement, and has the effect of reducing the band gap between the layers through which the carrier moves.
It facilitates bonding between SiC:H and a-Si:H and improves the bonding characteristics. The thickness of the a-SiC:H layer 3 is 50 Å to 2 μm (and
500 Å to 1 μm), but if it is less than 50 Å, it will be difficult to separate the a-SiC:H layer 2 and the a-Si:H layer 4 with the profile described above, and
If it exceeds 2 μm, it is not practical. In addition,
This transition layer may be formed of a stack of a plurality of a-SiC:H layers as required, and the energy level described above may be changed in multiple steps. Blocking layer This layer 5 forms an energy gap with the substrate that can sufficiently block the injection of carriers (holes) from the substrate 1, so it eliminates the charge neutralization phenomenon caused by carrier injection and It functions to maintain the electric potential and, in turn, maintain good charging characteristics. For this reason, it is important that the a-SiC:H layer 5 is doped with impurities to become N + type or P type as described above. In addition, the film thickness is 50Å to 1μ.
m (more preferably 400 Å to 5000 Å).
If it is less than 50 Å, there is no effect, and if it exceeds 1 μm, the potential retention property tends to deteriorate. Also, the carbon content of this blocking layer may be the same as that of the a-SiC:H layer 2. a-Si:H layer (photoconductive layer or photosensitive layer) This a-Si:H layer 4 has high photoconductivity for visible light and infrared light.
ρ D /ρ L (dark resistivity/
The resistivity (when irradiated with light) reaches a maximum of ~ 104 . This a
By using -Si:H as a photosensitive layer, it is possible to create a photoreceptor that is highly sensitive to light in the entire visible region and in the infrared region. In order to absorb visible light and infrared light without waste and generate charge carriers, the thickness of the a-Si:H layer 4 is desirably 2500 Å to 10 μm (more preferably 5000 Å to 5 μm). If the film thickness is less than 2500 Å, all of the irradiated light will not be absorbed and some of it will be absorbed by the underlying a
-SiC: Since it reaches the H layer 2, the photosensitivity decreases significantly. Further, the a-Si:H layer 4 does not need to be thicker than the thickness necessary for light absorption as a photosensitive layer.
A thickness of 10 μm is sufficient. Surface Modification Layer This surface modification layer 6 (see FIG. 2) is preferably provided in order to modify the surface of the photoreceptor and make the a-Si photoreceptor practically excellent. That is,
This enables the basic operations of an electrophotographic photoreceptor: charge retention on the surface and attenuation of the surface potential due to light irradiation. Therefore, the repetitive characteristics of charging and optical attenuation are very stable, and good potential characteristics can be reproduced even if left for a long period of time (for example, one month or more). On the other hand, in the case of a photoreceptor having an a-Si:H surface, it is easily affected by humidity, air, ozone atmosphere, etc., and the potential characteristics change significantly over time. In addition, the surface-modified layer made of inorganic material such as a-SiC:H has high surface hardness, so it is resistant to abrasion during processes such as development, transfer, and cleaning. A process that applies heat can be applied.
As the above surface modified layer, SiO, SiO 2 , Al 2 O 3 ,
Ta2O5 , CeO2 , ZrO2 , TiO2 , MgO , ZnO,
PbO, SnO 2 MgF 2 , ZnS, amorphous silicon carbide, and amorphous silicon nitride (however, it is preferable that these amorphous silicon compounds contain the above-mentioned hydrogen or fluorine, but they do not necessarily need to contain them. It is possible to use at least one selected from the group consisting of: It has been found that when this surface modified layer is formed of a-SiC:H, it is also important to select the carbon composition. If the composition ratio is expressed as a-Si 1 -xCx:H, x should be 0.4 or more, especially 0.4≦x≦0.9 (carbon atom content is between 40 atomic% and 90 atomic%).
%) is desirable. That is, if 0.4≦x, the optical energy gap is approximately 2.3 eV or more, and it is substantially photoconductive to visible and infrared light (where ρ D is the resistivity in the dark, ρ L is the resistivity at the time of light irradiation, and the smaller ρ D /ρ L is, the lower the photoconductivity. (charge generation layer)
It will reach 4. Conversely, if x<0.4,
A portion of the light is absorbed by the surface layer 6, and the photosensitivity of the photoreceptor tends to decrease. Furthermore, if x exceeds 0.9, most of the layer becomes carbon, and not only the semiconductor properties are lost, but also the deposition rate when forming the a-SiC:H film by the glow discharge method decreases, so x≦0.9 It is better to The thickness of this surface modified layer 6 is 50 Å.
~1 μm (preferably 400 Å to 5000 Å) is sufficient; if it is less than 50 Å, it will be difficult for the surface to be charged by the tunnel effect, causing dark decay and a decrease in photosensitivity; if it exceeds 1 μm, the residual potential will increase. becomes high, and the photosensitivity tends to decrease. In the example explained above, in order to compensate for dangling bonds, fluorine is introduced into a-Si instead of H or in combination with H, and a-Si:F, a-Si:H:F, a-SiC:
F, a-SiC:H:F can also be used. In this case, the amount of fluorine is preferably 0.01 to 20 atomic%, and 0.5
~10 atomic% is more desirable. The above-mentioned manufacturing method is based on a glow discharge decomposition method or a vapor deposition method, but the photoreceptor can also be manufactured by a sputtering method, an ion plating method, or the like. In addition to SiH 4 , the reaction gas used can be Si 2 H 6 , SiHF 3 or its derivative gas, and lower hydrocarbon gases other than CH 4 such as C 2 H 6 and C 3 H 8 . Further, as impurities to be doped, other than the above-mentioned boron and aluminum, other Group A elements of the periodic table such as gallium and indium, and Group VA elements such as arsenic in addition to phosphorus and antimony can be used. Next, an example in which the present invention is applied to an electrophotographic photoreceptor will be specifically described. Example 1 An electrophotographic photoreceptor having the structure shown in FIG. 1 or 2 was prepared on an Al support by a glow discharge decomposition method.
First, a clean Al support with a smooth surface was placed in a reaction (vacuum) chamber of a glow discharge device. After evacuating the reaction tank to a high vacuum level of 10 -6 Torr and heating the support to 200°C, high-purity Ar gas was introduced.
A high-frequency power with a frequency of 13.56 MHz and a power density of 0.04 W/cm 2 was applied under a back pressure of 0.5 Torr, and a preliminary discharge was performed for 15 minutes. Next, a reaction gas consisting of SiH 4 and CH 4 is introduced, and a mixed gas (Ar + SiH 4 + CH 4 ) with a flow rate ratio of 3:1:0.2 to 4 and PH 3 or B 2 H 6
By glow discharge decomposition of gas, a-SiC:H layer that prevents carrier injection, as well as a-SiC:H layer and transition layer that play potential holding and charge transport functions, are formed at a deposition rate of 350 Å/min. did. After the reaction tank is once evacuated, CH 4 is not supplied and SiH 4 and, if necessary, B 2 H 6 are discharge decomposed using Ar as a carrier gas, and boron-doped a-
After forming the Si:H photosensitive layer, a surface modification layer was further provided to complete the electrophotographic photoreceptor. The photoconductor produced in this way is coated with each polarity.
When a 6KV corona discharge was performed, the surface was charged to a negative or positive potential. After 6 seconds of dark decay,
The surface potential attenuated almost linearly with 1 lux light irradiation. At this time, the half-decreased exposure amount was small, there was almost no residual potential, and the charging/exposure repetition characteristics were also very good. Comparative Example 1 In Example 1, samples without a transition layer were prepared. All of these samples had large dark decay, increased half-exposure, low maximum image density, and insufficient sensitivity during image formation. Performance tests were conducted on the photoreceptor according to the present invention and the comparative photoreceptor (both manufactured using the glow discharge method) using an electrometer manufactured by Kawaguchi Electric Co., Ltd. and a modified U-BixV-2 machine, and the results are shown in the table below.
【表】【table】
【表】
この表において、画質評価は次の通りである。
◎ 濃度高く、画質非常に良好。
〇 濃度高く、画質良好。
△ 濃度やや低く、画質やや悪い。
× 濃度低く、画質非常に悪い。
なお、上記表中、静電特性のVは初期帯電電
位、△V/Vは帯電終了6秒後の電荷の暗減衰率
である。
この結果から、本発明による感光体は、高感度
であり、帯電電位が充分であつてその暗減衰率及
び残留電位が少なく、コピーの画質においても、
鮮明な高濃度画像が得られることが分つた。これ
に対し、比較例のものでは、光感度、電位、暗減
衰共に悪く、コピー画質も著しく劣ることが分
る。[Table] In this table, the image quality evaluation is as follows. ◎ High density and very good image quality. 〇 High density and good image quality. △ Density is slightly low and image quality is slightly poor. × Low density and very poor image quality. In the above table, V in the electrostatic characteristics is the initial charging potential, and ΔV/V is the dark decay rate of the charge 6 seconds after the end of charging. From these results, the photoreceptor according to the present invention has high sensitivity, sufficient charging potential, low dark decay rate and residual potential, and good copy image quality.
It was found that clear, high-density images could be obtained. On the other hand, it can be seen that the comparative example has poor photosensitivity, potential, and dark decay, and is also significantly inferior in copy image quality.
図面は本発明を例示するものであつて、第1図
及び第2図は電子写真感光体の二例の一部分の各
断面図、第3図は炭素含有量によるa−SiC:H
のエネルギーギヤツプを示すグラフ、第4,5図
は感光体のエネルギーバンド図、第6図、第7図
は反応ガスの流量比による暗抵抗率変化を示すグ
ラフ、第8図は上記感光体を製造するグロー放電
装置の概略断面図、第9図は蒸着装置の概略断面
図、第10図は放電部の断面図である。
なお、図面に示されている符号において、1…
…支持体(基板)、2……電荷輸送層、3……遷
移層、4……感光層(光導電層)、5……ブロツ
キング層、6……表面改質層、11……グロー放
電装置、17……高周波電極、31……ガス状シ
リコン化合物供給源、32……ガス状炭素化合物
供給源、33……キヤリアガス供給源、34……
B2H6又はPH3供給源、41……蒸着槽、47,
50……放電部、48……シリコン蒸発源、49
……アルミニウム又はアンチモン蒸発源である。
The drawings illustrate the present invention, and FIGS. 1 and 2 are partial cross-sectional views of two examples of electrophotographic photoreceptors, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a-SiC:H according to carbon content.
Figures 4 and 5 are energy band diagrams of the photoreceptor, Figures 6 and 7 are graphs showing changes in dark resistivity depending on the flow rate ratio of the reactant gas, and Figure 8 is a graph showing the energy gap of the photoreceptor. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the vapor deposition apparatus, and FIG. 10 is a cross-sectional view of the discharge section. In addition, in the symbols shown in the drawings, 1...
... Support (substrate), 2 ... Charge transport layer, 3 ... Transition layer, 4 ... Photosensitive layer (photoconductive layer), 5 ... Blocking layer, 6 ... Surface modification layer, 11 ... Glow discharge Apparatus, 17... High frequency electrode, 31... Gaseous silicon compound supply source, 32... Gaseous carbon compound supply source, 33... Carrier gas supply source, 34...
B 2 H 6 or PH 3 supply source, 41... vapor deposition tank, 47,
50...discharge part, 48...silicon evaporation source, 49
...It is an aluminum or antimony evaporation source.
Claims (1)
上に順次積層せしめられた積層体からなる電子写
真感光体において、前記電荷輸送層と前記電荷発
生層との光学的バンドギヤツプが少なくとも
0.3eVあり、かつ前記電荷輸送層と前記電荷発生
層との間に1層又は2層の均一な組成の遷移層が
設けられ、これによつて前記電荷輸送層と前記電
荷発生層との間での各層間の光学的バンドギヤツ
プが0.3eV以下となされており、 前記電荷輸送層は炭素原子含有量が15〜
70atomic%であり、水素原子含有量が1〜
40atomic%であり、厚みが2〜80μmのアモルフ
アス水素化及び/又はフツ素化炭化シリコンから
なり、 前記遷移層は炭素原子含有量が5〜65atomic
%であり、水素原子含有量が1〜40atomic%で
あり、厚みが50Å〜2μmのアモルフアス水素化
及び/又はフツ素化炭化シリコンからなり、 前記電荷発生層は水素原子含有量が1〜
40atomic%であり、厚みが2500Å〜10μmのアモ
ルフアス水素化及び/又はフツ素化シリコンから
なることを特徴とする電子写真感光体。[Scope of Claims] 1. An electrophotographic photoreceptor comprising a laminate in which at least a charge transport layer and a charge generation layer are sequentially laminated on a substrate, wherein an optical band gap between the charge transport layer and the charge generation layer is provided. at least
0.3 eV, and one or two transition layers having a uniform composition are provided between the charge transport layer and the charge generation layer, thereby providing a transition layer between the charge transport layer and the charge generation layer. The optical band gap between each layer is set to be 0.3 eV or less, and the charge transport layer has a carbon atom content of 15 to 15.
70 atomic%, and the hydrogen atom content is 1~
40 atomic% and a thickness of 2 to 80 μm of amorphous hydrogenated and/or fluorinated silicon carbide, the transition layer having a carbon atom content of 5 to 65 atomic%.
%, the hydrogen atom content is 1 to 40 atomic %, and the charge generation layer is made of amorphous hydrogenated and/or fluorinated silicon carbide having a thickness of 50 Å to 2 μm, and the charge generation layer has a hydrogen atom content of 1 to 40 atomic %.
40 atomic% and a thickness of 2500 Å to 10 μm, an electrophotographic photoreceptor comprising amorphous hydrogenated and/or fluorinated silicon.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10108482A JPH0233145B2 (en) | 1982-06-12 | 1982-06-12 | DENSHISHASHIN KANKOTAI |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10108482A JPH0233145B2 (en) | 1982-06-12 | 1982-06-12 | DENSHISHASHIN KANKOTAI |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58217940A JPS58217940A (en) | 1983-12-19 |
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Family
ID=14291227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPS63121057A (en) * | 1986-11-08 | 1988-05-25 | Kyocera Corp | Electrophotographic sensitive body |
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-
1982
- 1982-06-12 JP JP10108482A patent/JPH0233145B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS58217940A (en) | 1983-12-19 |
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