JPH0554673B2 - - Google Patents

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JPH0554673B2
JPH0554673B2 JP58220435A JP22043583A JPH0554673B2 JP H0554673 B2 JPH0554673 B2 JP H0554673B2 JP 58220435 A JP58220435 A JP 58220435A JP 22043583 A JP22043583 A JP 22043583A JP H0554673 B2 JPH0554673 B2 JP H0554673B2
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photoreceptor
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Toshiba Intelligent Technology 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

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は光(紫外から可視、赤外、X線、γ線
などの電磁波)に感受性をもつ光導電部材に関す
る。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
固体撮像素子、電子写真観光体等の光導電性層
を構成する光導電性材料は、その使用上の目的か
ら暗所での比抵抗が高く(通常1013Ωcm以上)、
かつ光照射により比抵抗が小さくなる性質を有す
ることが必要である。
電子写真を例にしてその原理を説明すると、ま
ず感光体表面にコロナ放電により電荷を付与して
帯電させる。つづいて、感光体に光を照射すると
電子と正孔の対ができ、そのいずれか一方により
表面の電荷が中和される。例えば、正に帯電させ
た場合は光照射により生じた対のうち電子によつ
て中和され、感光体表面に正電荷の潜像が形成さ
れる。次いで、感光体表面の電荷と逆極性に帯電
したトナーを感光体表面にクーロン力によつて吸
引させることにより可視化がなされる。この時、
電荷がなくとも、トナーの電荷で感光体に引きつ
けられるのを回避するために、感光体と現像器の
間に電荷による電場と逆方向の電場が生じるよう
に現像器の電位を高くする、いわゆる現像バイア
スの処理がなされる。
上述した電子写真においては、その感光体とし
て次のような条件を満足することが要求される。
即ち、第1にコロナ放電により帯電した電荷が光
照射まで保持されること、第2に光照射により生
成した電子と正孔の対が再結合することなく、一
方が表面の電荷を中和し、更に他方が感光体の支
持体まで瞬時に達すること、等が要求される。
ところで、従来、光導電性材料としては非晶質
カルコゲナイド系のものが用いられている。非晶
質カルコゲナイドは大面積化が容易であり、かつ
光導電性が優れる等の特徴を有する。しかしなが
ら、かかる非晶質カルコゲナイドは光の吸収帯が
可視から紫外に近い所にあり、実用上、可視域の
先に対する感度が低く、しかも硬度が低く、電子
写真に対応した場合、寿命が短い等の種々の問題
があつた。
このようなことから、最近、光導電性材料とし
てアモルフアスシリコン(以下、a−Siと称す)
を用いることが注目されている。a−Siは吸収波
長域が広く、パンクロマテイツクであり、感度も
高い。また、硬度も高く、電子写真感光体に応用
した場合は従来のものより10倍以上の寿命をもつ
ことが期待されている。更に、人体に無害であ
り、単結晶シリコンと比較した場合、安価で容易
に大面積のものが得られる等多くの利点を有す
る。しかしながら、a−Siは暗所での比抵抗(以
下、暗抵抗と称す)が低く、通常108Ωcm〜1010Ω
cm程度で、電子写真感光体のような静電潜像を形
成するものでは、表面に帯電させた電荷を保持す
ることができない。
そこで、a−Siを電子写真に応用した例では、
感光層と支持体との間にN、C、Oなどを添加し
た比抵抗の高いa−Si層或いはp型、n型のa−
Si層を設け、支持体からのキヤリアの注入を阻止
することが試みられている。但し、後者のa−Si
層を用いる際は、正帯電の場合には電子をブロツ
クし、正孔を通過させうるp型のa−Si層を、負
帯電の場合にはn型のa−Si層を、使用する。こ
うした構造の感光体では帯電能力を高くすること
が可能である。しかしながら、前者の構造では
N、C、Oを添加したa−Si層を厚くすると、感
光層から支持体へ流れるキヤリアの通過をも阻止
し、その結果、残留電位が高くなるという問題が
生じる。一方、該a−Si層を薄くすると、現像バ
イアスによる絶縁破壊を招く。後者の構造ではp
型、n型のa−Si層を厚くしても前者のような問
題を生じないが、帯電能がかならずしも十分に満
足するものでなかつた。
更に、上述したa−Si層の両方を組合せた構造
の光導電部材も提案されている。即ち、この光導
電部材は支持体上にp型又はn型のa−Si層(第
1ブロツキング層)及びN、C、Oなどを添加し
た絶縁性のa−Si層(第2ブロツキング層)を順
次積層し、更にその上に感光層を積層したもので
ある。しかしながら、かかる光導電部材にあつて
は、第2ブロツキング層により感光層から支持体
へ流れるキヤリアが阻止され、やはり残留電位が
高くなるという問題が生じる。
〔発明の目的〕
本発明は光照射後の残留電位を解消すると共に
帯電能の優れた長寿命の光導電部材を提供しよう
とするものである。
〔発明の概要〕
本発明は支持体上に第1ブロツキング層と、第
2ブロツキング層と、光導電性層とを順次積層し
てなる光導電部材であつて、前記第1及び第2ブ
ロツキング層は、いずれもアモルフアスシリコン
からなり、かつC、N及びOの少なくとも1種を
含み、前記第1ブロツキング層は、第a族又は
第Va族の元素を含むp型又はn型の半導体から
なり、前記第2ブロツキング層は、前記第1ブロ
ツキング層よりも少量の第a族又は第Va族の
元素を含むか又は全く含有せず、かつ暗抵抗/明
抵抗比が103以上であることを特徴とする光導電
部材を提供する。こうした本発明によれば第2ブ
ロツキング層として比抵抗が高いものの光導電性
を持たせることにより、光照射時に光導電性層か
ら支持体にキヤリアを通過でき、同時に第1ブロ
ツキング層と支持体からのキヤリアの注入を防止
でき、ひいては既述の如く残留電位がなく帯電能
の優れた長寿命の光導電部材を得ることができ
る。なお、光導電性とは暗抵抗と光抵抗の比が
103以上のものである。
次に、本発明の光導電部材の一製造方法を第1
図のCVD装置を参照して説明する。
まず、真空反応容器1内の固定部材2上に導電
性の支持体3を設置した後、バルブ4を介装した
排気管5に取付けたメカニカルブースターポンプ
と油拡散ポンプ(いずれも図示せず)を作動して
反応容器1内を10-3〜10-4torrの真空にする。同
時に、固定部材2に取付けたヒータ6により支持
体3を100〜400℃の温度に昇温する。つづいて、
ガス供給装置よりSi原子を含むガス(例えば
SiH4、Si2H6、SiF4等のガス)、第a族又は第
Va族を含むドーピングガス、Cを含むガス(例
えばCH4、C2H6、C3H8等のガス)、Nを含むガ
ス(例えばNH3、N2等のガス)、Oを含むガス
(例えばO2、N2O等のガス)等を、目的とする混
合比率でバルブ8が介装されたガス導入管9から
反応容器1内に導入し、0.1〜1torr程度の圧力に
なるように排気系の排気速度を調整し、定常状態
になるまで待つ。ひきつづき、反応容器1内の電
極10と支持体3の間に高周波電源11から
13.56MHzの高周波電力を印加して支持体上に第
1ブロツキング層を成膜する。
次いで、一旦高周波電力の印加を停止し、ガス
供給装置より前述したガスから選ばれた所定の
ガスを反応容器1内に導入し、再度、高周波電力
を印加して第1ブロツキング層上に第2ブロツキ
ング層を成膜する。
次いで、以下、同様な操作により第2ブロツキ
ング層上に光導電性層、更にその上に表面被覆層
を成膜することにより第2図に示す光導電部材を
造る。なお、第2図中の21は導電性の支持体、
22は第1ブロツキング層、23は光導電性を有
する第2ブロツキング層、24は光導電性層、2
5は表面被覆層である。なお、ドーピングガスを
マイクロ波等の電磁波で予め励起することにより
ドーピング効率の向上、成膜速度の向上を達成で
きる。
〔発明の実施例〕
次に、本発明の実施例を説明する。
実施例 1 まず、Al製の導電性支持体を真空反応容器に
入れ、反応容器内をメカニカルブースターポンプ
と油回転ポンプにより10-3〜10-4torrの真空にす
ると共に、支持体をヒータにより300℃に昇温し
た。つづいて、反応容器にSiH4を150SCCM、
B2H6をB2H6/SiH4=1×10-3の割合で、CH4
15SCCMとなるように導入し、反応圧が0.5torr
となるように排気系の排気速度を調整した。ひき
つづき、反応圧が定常状態になつたら、反応容器
の電極と支持体間に13.56MHzの高周波電力100W
を投入し、この状態を20分間保持して支持体上に
厚さ1.5μmの第一ブロツキング層を成膜した。
次いで、同一高周波電力、同一反応圧の状態で
SiH4を150SCCM、B2H6をB2H6/SiH4=1×
10-6の割合で、CH4を15SCCM、200SCCM、
500SCCM、600SCCMに設定して30分間保持し、
第1ブロツキング層上に厚さ3μmの第2ブロツ
キング層を夫々成膜した。
次いで、同一高周波電力、同一反応圧の状態で
SiH4を150SCCM、B2H6をB2H6/SiH4=1×
10-6の割合に設定して4時間保持し、4つの第2
ブロツキング層上に厚さ15μmの光導電性層を
夫々成膜した。
次いで、同一高周波電力、同一反応圧の状態で
SiH4を150SCCM、CH4を450SCCMに設定して
1分間保持し、各光導電性層上に厚さ0.1μmの表
面被覆層を成膜して4種の感光体を製造した。
得られた4種の感光体はコロナ放電によるチヤ
ージヤーからドラム(支持体)への流入電流
0.4μC/cm2の条件ではいずれにおいても帯電能が
500V以上であつた。
また、各感光体について1万回の繰り返し使用
による残留電位を調べたところ、第3図に示す特
性図となつた。なお、第3図中のAは第2ブロツ
キング層の成膜時におけるCH4の流量が15SCCM
の感光体の特性線、Bは同CH4の流量が
200SCCMの感光体の特性線、Cは同CH4の流量
が500SCCMの感光体の特性線、Dは同CH4の流
量が600SCCMの特性線である。この第3図から
明らかなように第2ブロツキング層の成膜時にお
けるCH4の流量が500SCCM、600SCCMの感光体
(図中の特性線C,D)の場合は使用初期の残留
電位が高いばかりか、繰り返しの使用により残留
電位が著しく増加する。これに対し、第2ブロツ
キング層の成膜時におけるCH4の流量が
15SCCM、200SCCMの感光体(図中の特性線A,
B)の場合は使用初期での残留電位が著しく低
く、しかも繰り返しの使用においても残留電位は
増加せず、ほぼ一定であつた。こうしたことか
ら、ガラス基板上に第2ブロツキング層を前述し
た条件で夫々成膜し、更にNi−Crの電極を蒸着
して各第2ブロツキング層の暗抵抗と光抵抗を測
定したところ、CH4流量が15SCCMの第2ブロツ
キング層は夫々5×109Ωcm、8×1013Ωcm、CH4
流量が200SCCMの第2ブロツキング層は夫々7
×109Ωcm、4×1013Ωcm、CH4流量が500SCCM
の第2ブロツキング層は夫々3×1014Ωcm、6×
1014Ωcm、CH4流量が600SCCMの第2ブロツキン
グ層は夫々5×1014Ωcm、8×1014Ωcmであり、
CH4流量が15200SCCMの第2ブロツキング層は
暗抵抗、光抵抗の比が103以上と、光導電性を示
すことがわかつた。
更に、各感光体の1万回繰り返し使用による帯
電能を調べた。その結果、第2ブロツキング層の
成膜時におけるCH4流量が500SCCM、600SCCM
の感光体では初期値(500V)より150〜200V上
昇した。これに対し、第2ブロツキング層が光導
電性を有する感光体では(500V)とほぼ変化せ
ずに繰り返し使用できた。
実施例 2 第1ブロツキング層、表面被覆層の成膜に際
し、CH4の代りにNH3を用い、かつ第2ブロツ
キング層の成膜に際し、CH4の代りにNH4
15SCCM、75SCCM、500SCCM、600SCCMに設
定した以外、実施例1と同様な方法により4種の
感光体を製造した。
得られた各感光体について1万回の繰り返し使
用による残留電位を調べたところ、第4図に示す
特性図となつた。なお、第4図中のAは第2ブロ
ツキング層の成膜時におけるNH3流量が
15SCCMの感光体の特性線、Bは同NH3流量が
75SCCMの感光体の特性線、Cは同NH3流量が
500SCCMの感光体の特性線、Dは同NH3流量が
600SCCMの感光体の特性線、である。この第4
図から明らかなように第2ブロツキング層の成膜
時におけるNH3流量が500SCCM、600SCCMの
感光体(図中の特性線C,D)の場合は使用初期
の残留電位が高いばかりか繰り返しの使用により
残留電位が著しく増加する。これに対し、第2ブ
ロツキング層の成膜時におけるNH3流量が
15SCCM、75SCCMの感光体(図中の特性線A,
B)の場合は使用初期の残留電位が著しく低く、
しかも繰り返しの使用においても残留電位は増加
せず、ほぼ一定であつた。こうしたことから、実
施例1と同様な方法により各第2ブロツキング層
の暗抵抗と光抵抗を測定したところ、NH3流量
が15SCCMの第2ブロツキング層は夫々8×
109Ωcm、5×1013Ωcm、NH3流量が75SCCMの第
2ブロツキング層は夫々1×1010Ωcm、3×
1013Ωcm、NH3流量が500SCCMの第2ブロツキ
ング層は夫々5×1014Ωcm、9×1014Ωcm、NH3
流量が600SCCMの第2ブロツキング層は夫々5
×1014Ωcm、8×1014Ωcmであり、NH3流量が
15SCCM、75SCCMの第2ブロツキング層は光導
電性を示すことがわかつた。
また、各感光体の1万回繰り返し使用による帯
電能を調べたところ、第2ブロツキング層の成膜
時におけるNH3流量が500SCCM、600SCCMの
感光体では初期値(500V以上)より150〜200V
上昇したのに対し、NH3流量が15SCCM、
75SCCMの感光体では初期値(500V以上)とほ
ぼ変化せずに繰り返し使用できた。
実施例 3 第1ブロツキング層の成膜に際し、CH4の代り
にO2を10SCCMに設定し、かつ第2ブロツキン
グ層の成膜に際し、CH4の代りにO2を10SCCM、
40SCCM、180SCCM、220SCCMに設定した以
外、実施例1と同様な方法により4種の感光体を
製造した。
得られた各感光体について1万回の繰り返し使
用による残留電位を調べたところ、第5図に示す
特性図となつた。なお、第5図中のAは第2ブロ
ツキング層の成膜時におけるO2流量が10SCCM
の感光体の特性線、Bは同O2流量が20SCCMの
感光体の特性線、Cは同O2流量が180SCCMの感
光体の特性線、Dは同O2流量が220SCCMの感光
体の特性線、である。この第5図から明らかなよ
うに、第2ブロツキング層の成膜時におけるO2
流量が180SCCM、220SCCMの感光体(図中の特
性線C,D)の場合は、使用初期での残留電位が
高いばかりか、繰り返しの使用により残留電位が
著しく増加する。これに対し、第2ブロツキング
層の成膜時におけるO2流量が10SCCM、
40SCCMの感光体(図中の特性線A,B)の場合
は使用初期での残留電位が著しく低く、しかも繰
り返しの使用においても残留電位は増加せず、ほ
ぼ一定であつた。こうしたことから、実施例1と
同様な方法により各第2ブロツキング層の暗抵抗
と光抵抗を測定したところ、O2流量が10SCCM
の第2ブロツキング層は夫々6×109Ωcm、7×
1013Ωcm、O2流量が40SCCMの第2ブロツキング
層は夫々5×109Ωcm、8×1013Ωcm、O2流量が
180SCCMの第2ブロツキング層は夫々4×1014Ω
cm、7×1014Ωcm、O2流量が220SCCMの第2ブ
ロツキング層は夫々5×1014Ωcm、8×1014Ωcm
であり、O2流量が10SCCM、40SCCMの第2ブ
ロツキング層は光導電性を示すことがわかつた。
また、各感光体の1万回繰り返し使用による帯
電能を調べたところ、第2ブロツキング層の成膜
時におけるO2流量が180SCCM、220SCCMの感
光体では初期値(500V以上)より150〜200V上
昇したのに対し、O2流量が10SCCM、40SCCM
の感光体では初期値(500V以上)とほぼ変化せ
ず、繰り返し使用できた。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く、本発明によれば光照射後の
残留電位の発生を防止できると共に帯電能の優れ
た電子写真感光体等に好適な長寿命の光導電部材
を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光導電部材の製造に用いられ
るCVD装置の概略図、第2図は本発明の光導電
部材を示す概略断面図、第3図は本発明の実施例
1における各感光体の繰り返し使用回数と残留電
位との関係を示す特性図、第4図は本発明の実施
例2における各感光体の繰り返し使用回数と残留
電位との関係を示す特性図、第5図は本発明の実
施例3における各感光体の繰り返し使用回数と残
留電位との関係を示す特性図である。 1……真空反応容器、3……支持体、6……ヒ
ータ、……ガス供給装置、10……電極、11
……高周波電源。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 支持体上に第1ブロツキング層と、第2ブロ
    ツキング層と、光導電性層とを順次積層してなる
    光導電部材において、前記第1及び第2ブロツキ
    ング層は、いずれもアモルフアスシリコンからな
    り、かつC、N及びOの少なくとも1種を含み、
    前記第1ブロツキング層は、第a族又は第Va
    族の元素を含むp型又はn型の半導体からなり、
    前記第2ブロツキング層は、前記第1ブロツキン
    グ層よりも少量の第a族又は第Va族の元素を
    含むか又は全く含有せず、かつ暗抵抗/明抵抗比
    が103以上であることを特徴とする光導電部材。
JP58220435A 1983-11-22 1983-11-22 光導電部材 Granted JPS60112047A (ja)

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