JPS63243960A - 電子写真感光体 - Google Patents
電子写真感光体Info
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- JPS63243960A JPS63243960A JP62076201A JP7620187A JPS63243960A JP S63243960 A JPS63243960 A JP S63243960A JP 62076201 A JP62076201 A JP 62076201A JP 7620187 A JP7620187 A JP 7620187A JP S63243960 A JPS63243960 A JP S63243960A
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- Japan
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- layer
- electrophotographic photoreceptor
- gas
- amorphous
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-
- 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 or 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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- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
- Light Receiving Elements (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】
[発明の目的]
(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
−8i :Hと略す)は、近年、光電変換材料として
注目されており、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。
−8i :Hと略す)は、近年、光電変換材料として
注目されており、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、Zn0,3e、若しクハ5e−Te等の無機
材料又はポリ−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。
、CdS、Zn0,3e、若しクハ5e−Te等の無機
材料又はポリ−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−8i:Hはこれらの無機材料又は有
様材料に比して、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M摩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−8i:H
l、を電子写真プロセスの感光体として注目されている
。
様材料に比して、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M摩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−8i:H
l、を電子写真プロセスの感光体として注目されている
。
このa−s+ :Hは、カールン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される。
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される。
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、先導′R層と導電性支持体との
間に障壁層を設け、かつ光導l!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り、このような要
求を満足させている。
ことが困難であるため、先導′R層と導電性支持体との
間に障壁層を設け、かつ光導l!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り、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−3i: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り形成されるが、この際に、
a−8i :Hl中に水素が取り込まれ、水素量の差
により電気的及び光学的特性が大きく変動する。即ち、
a−8i :HI!lに侵入する水素の量が多くなる
と、光学的バンドギャップが大きくなり、a−8iHの
抵抗が轟くなるが、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−8i 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
る場合がある。そうすると、ボイドが増加し、シリコン
ダングリングボンドが増加するため、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−
8i :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り、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どなる。
したグロー放電分解法により形成されるが、この際に、
a−8i :Hl中に水素が取り込まれ、水素量の差
により電気的及び光学的特性が大きく変動する。即ち、
a−8i :HI!lに侵入する水素の量が多くなる
と、光学的バンドギャップが大きくなり、a−8iHの
抵抗が轟くなるが、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−8i 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
る場合がある。そうすると、ボイドが増加し、シリコン
ダングリングボンドが増加するため、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−
8i :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り、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どなる。
このように、電子写真感光体の光導電層を単一のa−8
i :HIHのみで構成したのでは、a−8i:8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。
i :HIHのみで構成したのでは、a−8i:8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、
帯電能が優れており、残留電位が低く、近赤外領域まで
の広い波長fEi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。
帯電能が優れており、残留電位が低く、近赤外領域まで
の広い波長fEi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り構成し、
電荷保持層を?!数の半導体膜の積層即ち超格子構造に
より構成し、それら半導体膜の界面近傍における炭素等
の濃度を連続して変化させることにより、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もの
である。
の光導電層を電荷保持層と電荷発生層とにより構成し、
電荷保持層を?!数の半導体膜の積層即ち超格子構造に
より構成し、それら半導体膜の界面近傍における炭素等
の濃度を連続して変化させることにより、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もの
である。
即ち、本発明の電子写真感光体は、導電性支持体と光導
電層とを具備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を有し、前&!電荷発生
層は、非晶質シリコン又は微結晶シリコンからなり、前
記電荷保持層は、微結晶シリコンFiJRと、炭素、酸
素、および窒素から選ばれた元素の少なくとも一種を含
む非晶質シリコン薄膜を交互に積層して構成され、かつ
前記元素の濃度が前記薄膜の界面近傍で連続的に変化し
ていることを特徴とする。
電層とを具備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を有し、前&!電荷発生
層は、非晶質シリコン又は微結晶シリコンからなり、前
記電荷保持層は、微結晶シリコンFiJRと、炭素、酸
素、および窒素から選ばれた元素の少なくとも一種を含
む非晶質シリコン薄膜を交互に積層して構成され、かつ
前記元素の濃度が前記薄膜の界面近傍で連続的に変化し
ていることを特徴とする。
前記非晶質シリコン薄膜中に含まれる炭素、酸素、窒素
の濃度は、好ましくは、0,1〜40原子%、より好ま
しくは0.5〜30原子%である。
の濃度は、好ましくは、0,1〜40原子%、より好ま
しくは0.5〜30原子%である。
本発明において用いる微結晶シリコン(μC−8i)は
、粒径が約数十オングストロームの微結晶シリコンと非
晶質シリコンとの混合相により形成されているものと考
えられ、以下のよう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−3iから明確に区別される。第二に、μc−3i
の暗抵抗は1010Ω・1以上に調整することができ、
暗抵抗が10+30・αのポリクリスタリンシリコンか
らも明確に区別される。
、粒径が約数十オングストロームの微結晶シリコンと非
晶質シリコンとの混合相により形成されているものと考
えられ、以下のよう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−3iから明確に区別される。第二に、μc−3i
の暗抵抗は1010Ω・1以上に調整することができ、
暗抵抗が10+30・α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−8iの光学的バンドギャップ
(Ey” )は、例えば1.55e V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E9”を得るため夫々に所定量の水素を添
加し、μc−8i: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ボンドが補償され、
暗抵抗と明抵抗の調和がとれ、光導電特性が向上する。
(Ey” )は、例えば1.55e V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E9”を得るため夫々に所定量の水素を添
加し、μc−8i: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ボンドが補償され、
暗抵抗と明抵抗の調和がとれ、光導電特性が向上する。
(作 用)
本発明の電子写真感光体では、電荷保持層に前記超格子
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。
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。
こうして電荷保持層でのキャリアの移動度が大きくなり
、またキャリアの寿命が良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良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、本発明においては、a−8iiil!に炭素、酸
素、窒素のうちの少なくとも一種を含有させているので
、前記のようにバンドギャップを調整するだけでなく、
光導電層の抵抗を増大して表面の′R荷保持能力を高め
ることができる。
素、窒素のうちの少なくとも一種を含有させているので
、前記のようにバンドギャップを調整するだけでなく、
光導電層の抵抗を増大して表面の′R荷保持能力を高め
ることができる。
(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は超格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
り詳細に説明する。
り詳細に説明する。
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M 2 G、t u c −S iやa−8t
: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
−3i : )(及びa−8h:Hに炭素C1窒素N
及び110から選択された元素の一種以上を含有させる
ことにより、高抵抗の絶縁性障WIWJを形成すること
ができる。障壁層2の膜厚は100人〜10μmが好ま
しい。
: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
−3i : )(及びa−8h:Hに炭素C1窒素N
及び110から選択された元素の一種以上を含有させる
ことにより、高抵抗の絶縁性障WIWJを形成すること
ができる。障壁層2の膜厚は100人〜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、¥8壁層2
をP型またはN型とする。即ち、感光体表面を正帯電さ
せる場合には障壁層2をP型とし、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、¥8壁層2
をP型またはN型とする。即ち、感光体表面を正帯電さ
せる場合には障壁層2をP型とし、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。
逆に表面を負帯電させる場合には障壁H2をN型とし、
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ズル
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−8i:H
やa−8i:HをP型にするためには、周期律表の第■
族に屈する元素、例えば硼素B1アルミニウム八2、ガ
リウムQa、インジウムIn、及びタリウムTR等をド
ーピングすることが好ましい。また、μc−3i :
Hやa−3i:@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P、砒素As、ア
ンチモンSb1及びビスマスBi等をドーピングするこ
とを好ましい。
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ズル
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−8i:H
やa−8i:HをP型にするためには、周期律表の第■
族に屈する元素、例えば硼素B1アルミニウム八2、ガ
リウムQa、インジウムIn、及びタリウムTR等をド
ーピングすることが好ましい。また、μc−3i :
Hやa−3i:@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P、砒素As、ア
ンチモンSb1及びビスマスBi等をドーピングするこ
とを好ましい。
電荷発生層6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、他方のものが電荷保持wJ5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wJ5内を走行して
導電性支持体1に到達する。
電荷保持層5は、微結晶シリコン薄膜と非晶質シリコン
薄膜を交互に積層して構成されている。
薄膜を交互に積層して構成されている。
非晶質シリコン薄膜には、炭素、酸素および窒素から選
ばれた少なくとも1種が含まれ、その濃度は界面近傍に
おいて連続して変化している。′4股の厚みは30〜5
00人の範囲にある。
ばれた少なくとも1種が含まれ、その濃度は界面近傍に
おいて連続して変化している。′4股の厚みは30〜5
00人の範囲にある。
電荷保持層5を構成する超格子構造は、理想的には第2
図に示すように、例えば光学的バンドギャップの異なる
薄膜が不連続な周期ポテンシャルを形成することが望ま
しい。
図に示すように、例えば光学的バンドギャップの異なる
薄膜が不連続な周期ポテンシャルを形成することが望ま
しい。
しかし、このような超格子構造を成膜するには、各薄膜
の成膜ごとに反応室内のガスをパージし、次の成膜の際
にi’1l13に不純物が混入しないようにする必要が
あるため、成膜時間が非常に長くなり、at産性に乏し
いという欠点がある。また、プラズマCVDにより成膜
する場合には、成膜面に絶えずイオンの衝突(イオンボ
ンバード)が生ずるため、それによって不純物が薄膜内
に拡散してしまい、第2図に示す不連続の周期ポテンシ
ャルは形成できない。
の成膜ごとに反応室内のガスをパージし、次の成膜の際
にi’1l13に不純物が混入しないようにする必要が
あるため、成膜時間が非常に長くなり、at産性に乏し
いという欠点がある。また、プラズマCVDにより成膜
する場合には、成膜面に絶えずイオンの衝突(イオンボ
ンバード)が生ずるため、それによって不純物が薄膜内
に拡散してしまい、第2図に示す不連続の周期ポテンシ
ャルは形成できない。
これに対し、本発明に係る超格子構造では、第3図に示
すように、各薄膜の界面近傍における元素濃度、即ち光
学的バンドギャップを連続的に変化させている。このよ
うな超格子構造は、イオンボンバードを弱めるために高
周波電力を若干下げ、H2ガスを多めに導入し、高周波
電力を一定にしたまま不純物等を含むガスの流量を適宜
変化させることによって、又はガス流量を一定にしたま
ま高周波電力を変化させることによって得ることが可能
である。このような方法で成膜することにより、イオン
ボンバードが弱められ、界面近傍の特性が連続的に変化
した第3図の示すような周期的ポテンシャルが得られる
。
すように、各薄膜の界面近傍における元素濃度、即ち光
学的バンドギャップを連続的に変化させている。このよ
うな超格子構造は、イオンボンバードを弱めるために高
周波電力を若干下げ、H2ガスを多めに導入し、高周波
電力を一定にしたまま不純物等を含むガスの流量を適宜
変化させることによって、又はガス流量を一定にしたま
ま高周波電力を変化させることによって得ることが可能
である。このような方法で成膜することにより、イオン
ボンバードが弱められ、界面近傍の特性が連続的に変化
した第3図の示すような周期的ポテンシャルが得られる
。
このように、薄膜の界面近傍において、炭素等の!1度
、従って光学的バンドギャップを連続的に変化させた超
格子構造を採用することにより、その成膜に際しては成
膜条件の安定を持たずに次々と成膜を行なうことができ
るため、成膜時間を茗しく短縮でき、l産性に優れた結
果となる。また、成膜の連続化の故に、各′aWA間の
密着性が良好となる。
、従って光学的バンドギャップを連続的に変化させた超
格子構造を採用することにより、その成膜に際しては成
膜条件の安定を持たずに次々と成膜を行なうことができ
るため、成膜時間を茗しく短縮でき、l産性に優れた結
果となる。また、成膜の連続化の故に、各′aWA間の
密着性が良好となる。
以上説明したように、光学的バンドギャップが相互に異
なる薄膜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りなく、光学的バンドギャップが小
さい膜を基準にして光学的バンドギャップが大きな膜が
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
ア薄膜が極めて薄いので、[におけるキャリアのトンネ
ル効果により、キャリアはバリアを通過して超格子構造
中を走行する。また、このような超格子構造においては
、光の入射により発生するキャリアの数が多い。従って
、光感度が高い。なお、超格子構造の薄膜のバンドギャ
ップとIll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。
なる薄膜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りなく、光学的バンドギャップが小
さい膜を基準にして光学的バンドギャップが大きな膜が
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
ア薄膜が極めて薄いので、[におけるキャリアのトンネ
ル効果により、キャリアはバリアを通過して超格子構造
中を走行する。また、このような超格子構造においては
、光の入射により発生するキャリアの数が多い。従って
、光感度が高い。なお、超格子構造の薄膜のバンドギャ
ップとIll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−s+
:Hおよびμc−8i :Hにおける水素の含有量
は、0.01〜30原子%が好ましく、1〜25原子%
がより好ましい。このような水素の含有量により、シリ
コンのダングリングボンドが補償され、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−8i :Hにおける水素の含有量
は、0.01〜30原子%が好ましく、1〜25原子%
がより好ましい。このような水素の含有量により、シリ
コンのダングリングボンドが補償され、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−s+ :tuiiをグロー放電分解法により成膜
するには、原料としてSiH+及び3i2Hs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
ることにより薄膜中に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
ウムガスを使用することができる。一方、S: F4ガ
ス及び5iCffi4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
とハロゲン化ケイ素ガスとの混合ガスで反応させても、
同様にHを含有するa−3i:@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膜を形
成することができる。
するには、原料としてSiH+及び3i2Hs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
ることにより薄膜中に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
ウムガスを使用することができる。一方、S: F4ガ
ス及び5iCffi4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
とハロゲン化ケイ素ガスとの混合ガスで反応させても、
同様にHを含有するa−3i:@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膜を形
成することができる。
μc−8iIiiも、a−8i:@と同様に、高周波グ
ロー放電分解法により、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、支持体の湿度をa−8
i:Hを形成する場合よりも高く設定し、高周波電力も
a−8i:Hの場合よりも高く設定すると、μc−3i
: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SiH+及び
5i2Hs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−8i:Hを一層高効率で
形成することができる。
ロー放電分解法により、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、支持体の湿度をa−8
i:Hを形成する場合よりも高く設定し、高周波電力も
a−8i:Hの場合よりも高く設定すると、μc−3i
: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SiH+及び
5i2Hs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−8i:Hを一層高効率で
形成することができる。
μC−8t :H及びa−8i:@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、ホウ素
B、アルミニウムA℃、ガリウムGa。
には、周期律表の第■族に属する元素、例えば、ホウ素
B、アルミニウムA℃、ガリウムGa。
インジウムIn、及びタリウムTI2等をドーピングす
ることが好ましく、μc−8t:H及びa −8i:H
をn型にするためには、周期律表の第V顔に属する元素
、例えば、窒素N1リンP1ヒ素AS、アンチモンSb
、及びビスマス3i等をドーピングすることが好ましい
。このn型不純物又はn型不純物のドーピングにより、
支持体側から先導N層へ電荷が移動することが防止され
る。一方、uc−8t : )(及びa−8t:@に
、炭素C1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り、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。
ることが好ましく、μc−8t:H及びa −8i:H
をn型にするためには、周期律表の第V顔に属する元素
、例えば、窒素N1リンP1ヒ素AS、アンチモンSb
、及びビスマス3i等をドーピングすることが好ましい
。このn型不純物又はn型不純物のドーピングにより、
支持体側から先導N層へ電荷が移動することが防止され
る。一方、uc−8t : )(及びa−8t:@に
、炭素C1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り、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。
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−8i: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、電荷発生層に吸収さ
れる光mの割合いが低下し、光損失が大きくなる。この
ため、表面14を設けて反射を防止することが好ましい
。また、表面114を設けることにより、電荷発生[1
6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−8iN:
H,a−8i O:H,及びa−8iC:H等の無礪化
合物並びにポリ塩化ビニル及びポリアミド等の有癲材料
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、電荷発生層に吸収さ
れる光mの割合いが低下し、光損失が大きくなる。この
ため、表面14を設けて反射を防止することが好ましい
。また、表面114を設けることにより、電荷発生[1
6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−8iN:
H,a−8i O:H,及びa−8iC:H等の無礪化
合物並びにポリ塩化ビニル及びポリアミド等の有癲材料
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
放電により約500Vの正電圧で帯電させると、ポテン
シャルバリアが形成される。この感光体に光(hν)が
入射すると、電荷発生Fm6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り
、表面層4側に向けて加速され、正孔は導電性支持体1
側に向けて加速される。この場合に、電荷保持層ではポ
テンシャルの井戸層において、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り、周期的なバリアFm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様であり、キャリアの走行性が優れ
ている。以上のごとく、光学的バンドギャップが相違す
る薄膜を積層した超格子構造によれば、^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。
放電により約500Vの正電圧で帯電させると、ポテン
シャルバリアが形成される。この感光体に光(hν)が
入射すると、電荷発生Fm6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り
、表面層4側に向けて加速され、正孔は導電性支持体1
側に向けて加速される。この場合に、電荷保持層ではポ
テンシャルの井戸層において、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り、周期的なバリアFm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様であり、キャリアの走行性が優れ
ている。以上のごとく、光学的バンドギャップが相違す
る薄膜を積層した超格子構造によれば、^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。
以下に第4図を参照し、上記実施例の電子写真感光体を
グロー放電法により製造する装置、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Si H4,82H6、H2、
CH4等の原料ガスが収容されている。これらガスボン
ベ内のガスは、流fill整用のバルブ26及び配管2
7を介して混合器28に供給されるようになっている。
グロー放電法により製造する装置、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Si H4,82H6、H2、
CH4等の原料ガスが収容されている。これらガスボン
ベ内のガスは、流fill整用のバルブ26及び配管2
7を介して混合器28に供給されるようになっている。
各ボンベには圧力計25が設置されており、該圧力計2
5を監視しつつバルブ26を調整することにより混合器
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
給される。反応容器29の底部31には、回転軸30が
鉛直方向の回りに回転可能に取付けられている。該回転
軸30の上端に、円板状の支持台32がその面を回転軸
30に垂直にして固定されている。反応容器29内には
、円筒状のN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。
5を監視しつつバルブ26を調整することにより混合器
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
給される。反応容器29の底部31には、回転軸30が
鉛直方向の回りに回転可能に取付けられている。該回転
軸30の上端に、円板状の支持台32がその面を回転軸
30に垂直にして固定されている。反応容器29内には
、円筒状のN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30の軸中心と一致させて載置されており、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3
5が配設されている。電極33とドラム基体34との間
には高周波用′a36が接続されており、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30はモータ38により回転駆動され
る。反応容器29内の圧力は圧力計37により監視され
、反応容器29はゲートバルブ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。
回転軸30の軸中心と一致させて載置されており、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3
5が配設されている。電極33とドラム基体34との間
には高周波用′a36が接続されており、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30はモータ38により回転駆動され
る。反応容器29内の圧力は圧力計37により監視され
、反応容器29はゲートバルブ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。
上記製造装置により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、ゲートバルブ
39を開にして反応容器29内を約0、I Torrの
圧力以下に排気する。次いで、ボンベ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1.0T orr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を回転させ、ヒー
タ35によりドラム基体34を一定温度に加熱すると共
に、高周波電源36により電極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。これにより、ドラム基体34上にa−8i:H
が堆積する。なお、原料カス中にN20.NH3、NO
2、N2 。
器29内にドラム基体34を設置した後、ゲートバルブ
39を開にして反応容器29内を約0、I Torrの
圧力以下に排気する。次いで、ボンベ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1.0T orr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を回転させ、ヒー
タ35によりドラム基体34を一定温度に加熱すると共
に、高周波電源36により電極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。これにより、ドラム基体34上にa−8i:H
が堆積する。なお、原料カス中にN20.NH3、NO
2、N2 。
CH4、C2H4,02ガス等を使用することにより、
これらの元素をa−3i:@中に含有させることができ
る。
これらの元素をa−3i:@中に含有させることができ
る。
このように、この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。
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。
次に、この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。
真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、駿処理、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
350.w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、10rpmで自転さ
せつつ、SiH+ガスを500SCCM、82 Hsガ
スをSiH+ガスに対する流最比で10−3という流量
で反応容器内に導入し、反応容器内の圧力を1トルに調
節した。そして、13.56 M @ zの高周波電力
を印加してプラスマを生起させ、ドラム基体上にp型の
a−8i :H障壁層を形成した。
理及びサンドブラスト処理を施した直径が80m、幅が
350.w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、10rpmで自転さ
せつつ、SiH+ガスを500SCCM、82 Hsガ
スをSiH+ガスに対する流最比で10−3という流量
で反応容器内に導入し、反応容器内の圧力を1トルに調
節した。そして、13.56 M @ zの高周波電力
を印加してプラスマを生起させ、ドラム基体上にp型の
a−8i :H障壁層を形成した。
次に、SiH+ガスおよびH2ガスの流量をそれぞれ5
08CCMおよび750SCCMとし、600Wの高周
波電力を4分間印加した。次いで、高周波電力を印加し
たまま、流J!1l105ccのCH4ガスを4分間導
入した。このような操作を繰返して、界面近傍の炭素濃
度が連続的に変化するa−3i H1l! (炭素濃度
:3原子%)と、μc−5i:H薄膜とからなる20μ
mの電荷保持層を形成した。
08CCMおよび750SCCMとし、600Wの高周
波電力を4分間印加した。次いで、高周波電力を印加し
たまま、流J!1l105ccのCH4ガスを4分間導
入した。このような操作を繰返して、界面近傍の炭素濃
度が連続的に変化するa−3i H1l! (炭素濃度
:3原子%)と、μc−5i:H薄膜とからなる20μ
mの電荷保持層を形成した。
その後、SiH+ガスを500SCCM、H2ガスを3
00SCCM、B2 HaガスをSiH+ガス流量に対
する10−6の流は比で導入し、400Wの高周波電力
を印加し、a−8t :Hからな65μmの電荷発生
層を形成した。
00SCCM、B2 HaガスをSiH+ガス流量に対
する10−6の流は比で導入し、400Wの高周波電力
を印加し、a−8t :Hからな65μmの電荷発生
層を形成した。
最後に、a−3i:Hからなる0、5μmの表面層を形
成した。
成した。
このようにして形成した感光体表面を約500■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。これにより、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W!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あり、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。
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。これにより、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W!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あり、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。
試験例2
電荷保持層を構成するa−S+C:+薄膜の代わりにa
−8iN:)l簿膜(窒素濃度:3原子%)を形成した
ことを除き、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−8iN:HFa腹は、高周波電力を
印加したまま158CCMのN2ガスを4分間導入する
ことによって得られた。
−8iN:)l簿膜(窒素濃度:3原子%)を形成した
ことを除き、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−8iN:HFa腹は、高周波電力を
印加したまま158CCMのN2ガスを4分間導入する
ことによって得られた。
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。
以上、電荷保持層を2種類の薄膜により構成した試験例
について説明したが、それに限らず、3種類以上の薄膜
を積層してもよく、要するに、光学的バンドギャップが
相違する1lilの境界を形成すれば良い。
について説明したが、それに限らず、3種類以上の薄膜
を積層してもよく、要するに、光学的バンドギャップが
相違する1lilの境界を形成すれば良い。
[発明の効果]
本発明によれば、電荷保持層に、光学的バンドギャップ
が相互に異なる′a膜を積層して構成される超格子構造
を使用するため、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、薄膜の界面近傍における炭素等の濃度を′a
@的に変化させる構造を採用しているため、量産性に優
れ、また、成膜の連続化の故に、各薄膜間の密着性が良
好である。更に、本発明の電子写真感光体においては、
薄膜を形成する材料を適宜組み合わせることにより、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′a膜を積層して構成される超格子構造
を使用するため、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、薄膜の界面近傍における炭素等の濃度を′a
@的に変化させる構造を採用しているため、量産性に優
れ、また、成膜の連続化の故に、各薄膜間の密着性が良
好である。更に、本発明の電子写真感光体においては、
薄膜を形成する材料を適宜組み合わせることにより、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図はこの発明の実施例に係る電子写真感光体を示す
断面図、第2図および第3図は超格子構造のエネルギバ
ンドを示す図、第4図はこの発明の実施例に係る電子写
真感光体の製造装置を示す図である。 1:導電性支持体、2:障壁層、3:光導電層、4:表
面層、5:Ti荷保持層、6:電荷発生層。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 化1図 薄膜2図 第3図
断面図、第2図および第3図は超格子構造のエネルギバ
ンドを示す図、第4図はこの発明の実施例に係る電子写
真感光体の製造装置を示す図である。 1:導電性支持体、2:障壁層、3:光導電層、4:表
面層、5:Ti荷保持層、6:電荷発生層。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 化1図 薄膜2図 第3図
Claims (8)
- (1)導電性支持体と光導電層とを具備する電子写真感
光体において、前記光導電層は電荷発生層と電荷保持層
とを有し、前記電荷発生層は非晶質シリコン又は微結晶
シリコンからなり、前記電荷保持層は、微結晶シリコン
薄膜と、炭素、酸素、および窒素から選ばれた元素の少
なくとも一種を含む非晶質シリコン薄膜とを交互に積層
して構成され、かつ前記元素の濃度が前記薄膜の界面近
傍で連続的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、30〜500Å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族又は第V族に
属する元素から選択された少なくとも一種を含むことを
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)前記電荷発生層および電荷保持層の微結晶シリコ
ン領域は、炭素、酸素、および窒素から選ばれた元素の
少なくとも一種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)前記導電性支持体と光導電層との間に、非晶質材
料又は少なくとも一部が微結晶した半導体材料からなる
障壁層を有す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。 - (6)前記障壁層は、周期律表第III族又は第V族に属
する元素から選択された少なくとも一種を含むことを特
徴とする特許請求の範囲第5項記載の電子写真感光体。 - (7)前記障壁層は、炭素、酸素および窒素からなる群
から選択された元素の少なくとも一種を含むことを特徴
とする特許請求の範囲第5項記載の電子写真感光体。 - (8)前記光導電層の上に表面層を有することを特徴と
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 |
|---|---|---|---|
| JP62076201A JPS63243960A (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 電子写真感光体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62076201A JPS63243960A (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 電子写真感光体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63243960A true JPS63243960A (ja) | 1988-10-11 |
Family
ID=13598543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62076201A Pending JPS63243960A (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 電子写真感光体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63243960A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106802501A (zh) * | 2017-03-20 | 2017-06-06 | 信利(惠州)智能显示有限公司 | 显影液循环管理方法 |
-
1987
- 1987-03-31 JP JP62076201A patent/JPS63243960A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106802501A (zh) * | 2017-03-20 | 2017-06-06 | 信利(惠州)智能显示有限公司 | 显影液循环管理方法 |
| CN106802501B (zh) * | 2017-03-20 | 2020-07-21 | 信利(惠州)智能显示有限公司 | 显影液循环管理方法 |
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