JPH0425533B2 - - Google Patents

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JPH0425533B2
JPH0425533B2 JP57073313A JP7331382A JPH0425533B2 JP H0425533 B2 JPH0425533 B2 JP H0425533B2 JP 57073313 A JP57073313 A JP 57073313A JP 7331382 A JP7331382 A JP 7331382A JP H0425533 B2 JPH0425533 B2 JP H0425533B2
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JP
Japan
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layer
photoreceptor
charging
photosensitive layer
photosensitive
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JP57073313A
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JPS58190955A (ja
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Satoru Nishikawa
Hiroaki Kakinuma
Akira Uchama
Kan Watanabe
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G5/00Recording-members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat or to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
    • G03G5/02Charge-receiving layers
    • G03G5/04Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
    • G03G5/08Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic
    • G03G5/082Photoconductive 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
    • G03G5/08214Silicon-based
    • G03G5/08235Silicon-based comprising three or four silicon-based layers
    • GPHYSICS
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    • G03G5/00Recording-members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat or to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
    • G03G5/14Inert intermediate or cover layers for charge-receiving layers
    • G03G5/142Inert intermediate layers
    • G03G5/144Inert intermediate layers comprising inorganic material

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電子写真感光体の改良に関するもの
である。
従来のアモルフアス・シリコン(以下a−Siと
略記する)電子写真感光体につき第1図を参照し
て説明する。第1図において、1はアルミニウム
合金またはガラス基板上にNiCrあるいはインジ
ユムすずオキサイド(ITO)を蒸着して形成され
た導電性の支持体、2はこの支持体1上に形成さ
れたp型またはn型のa−Si、窒化シリコン、酸
化シリコン、酸化アルミニウム、a−Siカーバイ
トからなる電荷注入阻止層、3はこの電荷注入阻
止層2上に形成されたa−Siまたはa−Siにボロ
ンを添加した層からなる感光層である。
前述のように構成された電子写真感光体が十分
な帯電能を有するためには、電荷注入阻止層はコ
ロナ帯電および暗減衰時に支持体側からの電荷注
入を十分に阻止し、感光体表面に帯電した電荷が
保持されなければならない。
一方、電荷注入阻止層が十分であつても、上記
感光層3の暗抵抗率が小さいと、感光層3内の熱
励起によるキヤリヤが表面電荷を中和するように
流れ、十分な帯電能が得られない。
上記のa−Siの場合には、数10ppm程度の少量
のボロンを添加することにより、その暗抵抗率を
1011〜1012Ωcmにすることができるので、第1図
の構造で20〜40V/μmと十分な帯電能をもつた
電子写真感光体が得られる。
ここで、上記の電子写真感光体においては、そ
の表面電位はa−Si層の厚みにほぼ比例して大き
くなる。つまり上記感光層3は、電子写真感光体
の帯電能をきめるという意味で帯電層であると共
に、光照射によりこの層内で光キヤリヤが発生し
表面に帯電された電荷を消去すると言う意味で感
光層でもあり、感光層兼帯電層を云う。
しかし、上述のa−Siを感光層兼帯電層3とし
た電子写真感光体は、その光感度ピークが630〜
700nmであり、この範囲より長波長側では光感度
が急激に低下する。
近年、半導体レーザを光源としたレーザビーム
プリンタ用の感光体として800nm付近までの長波
長に良好な光感度を有する電子写真感光体が要求
されている。
a−Siにゲルマニウム(Ge)を添加すると容
易にa−Siゲルマニウム(a−Si1-xGex)が得ら
れ、これの光学的バンドギヤツプはGeの添加量
を増すことで、a−Siの1.7eVからGeの1.1eV程
度まで減少させることができる。したがつて、a
−Si1-xGex8を感光層兼帯電層3とする電子写真
感光体が実現できれば、光感度の長波長化が可能
である。
しかし、a−Si1-xGexを感光層兼帯電層3とす
る第1図に示す構造に電子写真感光体を形成した
場合には次の問題が生じる。
一般に、a−Si1-xGexの暗抵抗率は、Geの添
加量の増加と共に減少する。このため、熱励起キ
ヤリヤによる表面電荷のち中和が起り易くなり、
Ge量の増加により帯電能が減少する。
また、a−Si1-xGexの光導電率もGe量の増加
により減少する。感光体の光感度を決定する重要
な因子として光キヤリヤの走行距離がある。走行
距離LはL=μτV/dで表わされる。ここで、μ
は光キヤリヤの易動度、τはその寿命、Vは感光
層兼帯電層にかかつている電圧、dは感光層兼帯
電層の厚さである。前記式L>dでなければ、良
好な光感度は得られない。a−Siを感光層兼帯電
層とする正帯電用感光体の光減衰特性から求めら
れた正孔のμτ値は10-8cm2/V程度であり、この値
は光導電率から求められたμτ値が10-6cm2/V程度
であるのに比べて2桁小さい。一方、a−Si1-x
GexではGeが50%程度添加されると、a−Siに比
べて光導電率が1〜2桁小さくなる。このとき、
正孔のμτ値は10-9〜10-10cm2/V程度となると考
えられ、V=600V,d=200μmのときLは3〜
0.3μm程度となる。したがつて、xが0.5程度の
a−Si1-xGexを感光層兼帯電層とした正帯電用感
光体の場合には、感光層兼帯電層の厚さは数μm
以下でなければならず、このため、第1図の構造
では実用的な感光体を実現することはできない。
さらに、感光体として実用的に600V以上の帯
電電圧を得るには、感光層兼帯電層の厚さを20μ
m程度にする必要があるが、この感光層兼帯電層
の形成にはグロー放電法を用いる場合にはGeの
原料ガスであるGeH4はSiの原料ガスであるSiH4
に比べて約60倍の価格であり、a−Siを感光層兼
帯電層とする場合に比べてa−Si1-xGexを感光層
兼帯電層にすると非常に高価になる欠点もある。
即ち、これらの従来例では、a−Si層を感光層
兼帯電層とする場合には長波長での感度が得られ
ず、a−Si1-xGex層を感光層兼帯電層とする場合
には、長波長での感度はえられるものの充分な表
面電位が得られず、また高価なものとなつてしま
うという欠点をもつていた。これらの欠点は、感
光と帯電の2つの機能を1つの層に担わせている
ことに起因して生じている。
この発明は、かかる従来の欠点を除去しようと
するものであつて、電荷注入阻止層と感光層であ
るa−Si1-xGexとの間に別の帯電層としてa−Si
またはボロンを添加したa−Si層を設けることに
より、耐久性にすぐれ、長波長域まで高感度であ
る電子写真感光体を提供することを目的としてい
る。
この構造をとることで帯電能はa−Siまたはボ
ロンを添加したa−Si層からなる帯電層によつて
決まり、感光する波長範囲はa−Si1-xGexからな
る感光層により決まる機能分解型の電子写真感光
体が実現する。
以下、この発明の一実施例を図を参照して説明
する。
第2図はこの発明の一実施例を示す。第2図に
おいて、4はアルミニウム合金からなる支持体、
5は支持体4の表面に形成されたp型のa−Siか
らなる電荷注入阻止層、6は電荷注入層5の表面
に形成されかつボロンを添加したa−Siからなる
帯電層、7は帯電層6の上に形成されたa−
Si1-xGexからなる感光層である。
また、第3図は前述した第2図に示す構造の電
子写真感光体を製造するために用いられる装置を
示す。第3図において、8は真空ポンプで、スト
ツプ・バルブ9を介して反応室10に連通されて
いる。11は高周波電源で、反応室10内に設け
たカソード電極12に接続され、この電極12と
対向してアノード電極13が加熱用ヒータ14と
共に反応室10内に設けられている。また、反応
室10はストツプ・バルブ15を介して3つのガ
ス流量コントローラ16,17,18に連通さ
れ、これらは減圧弁19,20,21を介して
SiH4ガスボンベ22、GeH4ガスボンベ23、B2
H6ガスボンベ24にそれぞれ連通されている。
25はアノード電極13上に載置された支持体で
あるアルミニウム基板である。
この第3図に示す装置で第2図に示す構造の電
子写真感光体を製造する場合について説明する。
まず、真空ポンプ8で反応室10内を10-3〜10-6
torrまで排気した後、SiH4とB2H6をこれらのガ
スボンベ22と24からB2H6/SiH4の比が数
100ppmとなるようにガスコントローラ16、
100ppmとなるようにガスコントローラ16,1
8で調整してガスを反応室10内に導入する。そ
して、電極12,13間に高周波電力を印加し、
そして、電極12,13間に高周波電力を印加
し、グロー放電を発生させることにより、予め加
熱ヒータ14で200〜300℃に加熱された基板25
上にボロンがドープされたp型のa−Si膜を電荷
注入阻止層として形成する。この膜厚が数1000Å
の所要値になると、一時グロー放電を停止する。
そして、帯電層を形成するために、B2H6/SiH4
の比が数〜数10ppmとなるようにガス流量を調整
した後、グロー放電を再び発生させることによ
り、数〜数10μmのボロンドープa−Si膜を帯電
層として形する。次に、SiH4とGeH6をこれらの
流量比が予め決められた値になるように調整して
a−Si1-xGexからなる感光層を形成する。
このようにして製造された電子写真感光体の動
作について説明する。この構造の感光体は正帯電
用として用いられる。帯電時には電荷注入阻止層
5と帯電層6で形成される接合が逆バイアス状態
となり、支持体4側からの電荷注入による表面電
荷の中和が阻止される。また、帯電層6であるボ
ロンドープのa−Siはボロンドープ量を調整する
ことで暗抵抗率を1011〜1013Ωcmと大きくするこ
とができるので、帯電層6の中で熱励起により発
生するキヤリヤによる表面電荷の中和の作用が小
さい。このため、この構造の感光体は20〜40V/
μm程度の十分な帯電能をもち、実用上十分に長
い10〜20sec程度の暗減衰半減時間をもつ。
次に、十分な表面電位に帯電された感光体に光
照射を行なつた場合を考える。感光層7がない場
合でも、この実施例の感光体は約650nmに光感度
ピークをもつ良好な光感度特性をもつている。a
−Siの光学的バンドギヤツプは1.8〜1.7eVであ
り、光感度ピークの光のエネルギと光学的バンド
ギヤツプの値が比例する場合にはa−Si1-xGex
感光層とし、その光学的バンドギヤツプを1.5eV
とすると光感度のピークは約780nm程度の値とな
り、光感度の大巾な長波長感化がはかれる。そし
て、光学的バンドギヤツプを1.5eVとするために
はGeの添加量を40〜50%にする必要がある。一
般にa−Si1-xGexではGeの添加量が多くなると、
μτ値が大巾に減少し、光キヤリアとくに正孔の
走行距離は数μm以下となる恐れがある。しか
し、この実施例の感光体の構造ではa−Si1-xGex
からなる感光層を数μm以下に抑えることがで
き、光励起された正孔は感光層中を障害なく走行
し、帯電層に注入される。帯電層であるボロンド
ープのa−Si中での正孔μτ値が十分大きく、注入
された正孔は障害なく走行し支持体に到達する。
したがつて、この実施例の感光体は長波長でも良
好な光感度を示す。
この発明によつて第2図に示す構造の感光体を
製造した。支持体はアルミニウム、電荷注入阻止
層はB2H6/SiH4の比を200ppmとして形成した
a−Siの厚さ約1000Åの膜、帯電層はB2H6
SiH4の比を10ppmとして形成したa−Siの厚さ
5μmの膜、感光層はSiH4/(GeH4+Si4)の比
を0.85として形成したa−Si1-xGex(×約0.5)の
厚さ2μmの膜とした。この感光体を+7KVのコ
ロナ電圧により帯電させたところ、帯電能は約
30V/μm、光減衰における半減露光量は450〜
750nmの光に対して約0.5μW/cm2であり、800nm
の光に対しても0.8μW/cm2の良好な光感度を示し
た。
以上説明したように、この実施例では、感光層
と帯電層を分離し、帯電層としてμτ値が大きく、
また暗抵抗率が高いボロンドープのa−Siを用
い、感光層として光学的エネルギギヤツプの小さ
なa−Si1-xGexを用いた構造であるために、帯電
能と感光波長域を独立に制御でき、帯電能が大き
くまた長波長域に光感度が良好な感光帯特性を有
する電子写真感光体を実現できるという利点があ
る。
この発明において、前述の実施例では電荷注入
阻止層としてp型のa−Siを用いたが、これに代
えてn型のa−Siを用いれば負帯電用の感光体が
実現でき、またシリコン窒化膜、シリコン酸化
膜、アルミニウム酸化膜、あるいはa−Siカーバ
イト膜を用しれば正または負帯電用感光体が実現
でき、前述の実施例と同様の効果が得られる。
また、この発明において帯電層はa−Si膜にし
てもよい。
そして、この発明は、前述した実施例の構造の
感光体表面にa−Siまたはボロンドープのa−Si
を形成してもよい。この構造の感光体について以
下に説明する。
前述した実施例では、a−Si1-xGexからなる感
光層が数μmと薄いため、感光体を繰返使用した
場合、摩耗により感光層の厚さが減少し、感光感
度の減少が生じる恐れがある。そこで、感光層表
面にa−Siまたはボロンドープのa−Siを表面保
護層として形成することで、感光体の長寿命化が
はかれる。a−Siはこれ自身700nm以下の短波長
で良好な光感度をもち、光励起された電子、正孔
の走行を阻害しないので、表面保護層の厚さを
10μm程度に厚くしても、感光体の光感度に問題
が生じない。また、この実施例で、電荷注入阻止
層をn型a−Si、シリコン窒化膜、シリコン酸化
膜、アルミニウム酸化膜、a−Siカーバイトとし
た場合にも同様の効果が得られる。
さらに、この発明は、前述した表面保護層の表
面にa−Siカーバイト層を設けると、a−Siカー
バイトはa−Siに比べて機械的摩耗に強いため
に、より長寿命の感光体を実現できる。
前述したように、この発明の電子写真感光体
は、感光層と帯電層を分離し、感光層として長波
長に光感度のあるa−Si1-xGexを用いたので、長
寿命で大きな帯電能をもち、長波長で高い光感度
を有するという効果があり、半導体レーザを用い
たレーザ・プリンタ用感光体に利用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電子写真感光体の断面図、第2
図はこの発明の一実施例による電子写真感光体の
断面図、第3図はこの発明の一実施例による電子
写真感光体の製造装置を示す概略構成説明図であ
る。 1……支持体、2……電荷注入阻止層、3……
感光層兼帯電層、4……支持体、5……p型のa
−Si導電層、6……ボロンドープa−Si層、7…
…a−Si1-xGexからなる感光層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 支持体と、この支持体の表面に形成されたn
    型またはp型のアモルフアス・シリコン、アモル
    フアス・シリコンカーバイト、シリコン窒化膜、
    シリコン酸化膜、あるいはアルミニウム酸化膜か
    らなる電荷注入阻止層と、この電荷注入阻止層の
    表面に形成されたアモルフアス・シリコンまたは
    ボロンを添加したアモルフアス・シリコンからな
    る暗抵抗率1011Ωcm以上の帯電層と、この層の上
    に形成されたアモルフアスシリコンゲルマニウム
    からなるa−Si1-xGex(0.4<X)感光層とを備え
    たことを特徴とする電子写真感光体。
JP57073313A 1982-05-04 1982-05-04 電子写真感光体 Granted JPS58190955A (ja)

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JPS58190955A JPS58190955A (ja) 1983-11-08
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