JPS63292145A - 電子写真感光体 - Google Patents
電子写真感光体Info
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- JPS63292145A JPS63292145A JP62127716A JP12771687A JPS63292145A JP S63292145 A JPS63292145 A JP S63292145A JP 62127716 A JP62127716 A JP 62127716A JP 12771687 A JP12771687 A JP 12771687A JP S63292145 A JPS63292145 A JP S63292145A
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- layer
- electrophotographic photoreceptor
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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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- Light Receiving Elements (AREA)
- Photoreceptors In Electrophotography (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、しかも正負両帯電が可能な電子写真感光
体に関する。
境性等が優れ、しかも正負両帯電が可能な電子写真感光
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
−3i: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。
−3i: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、znO9Se、若しくはS。
、CdS、znO9Se、若しくはS。
−To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(TN
F)等の有機材料が使用されていた。
(PVCz 若しくはトリニトロフルオレノン(TN
F)等の有機材料が使用されていた。
しかしながら、a−Sl:Hはこれらの無機材料又は有
機材料に比して、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耐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−3i:H
は電子写真プロセスの感光体として注目されている。
機材料に比して、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耐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−3i:H
は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−Sl:Hは、カールソ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。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、光導′r!1層と導電性支持体との
間に障壁層を設け、かつ光導電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。
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、光導′r!1層と導電性支持体との
間に障壁層を設け、かつ光導電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、従来、障壁層としては高抵抗の絶縁性単一層
が用いられているが、このような障壁層では、膜厚が厚
いと光導電層から支持体へ流れるキャリアが障壁層を通
過出来ず、その結果、残留電位が高くなってしまう。一
方、膜厚が薄いと現像バイアスにより絶縁破壊を生じて
しまう。また、障壁層としてp型又はn型の半導体を用
いた場合には、膜厚が厚いとダングリングボンド等の構
造欠陥にキャリアがトラップされ、残留電位が高くなり
、一方、膜厚が薄い場合には支持体からのキ・ヤリアを
ブロックできず、帯電能が低下してしまう。
が用いられているが、このような障壁層では、膜厚が厚
いと光導電層から支持体へ流れるキャリアが障壁層を通
過出来ず、その結果、残留電位が高くなってしまう。一
方、膜厚が薄いと現像バイアスにより絶縁破壊を生じて
しまう。また、障壁層としてp型又はn型の半導体を用
いた場合には、膜厚が厚いとダングリングボンド等の構
造欠陥にキャリアがトラップされ、残留電位が高くなり
、一方、膜厚が薄い場合には支持体からのキ・ヤリアを
ブロックできず、帯電能が低下してしまう。
一方、二色カラーコピーや、プリンタとコピーとの兼用
使用等の目的のため、正負両帯電が可能な感光体が望ま
れている。このような感光体を非晶質シリコンで形成す
る場合、非晶質シリコンに酸素を添加することや、光導
電層と支持体との間に絶縁層をもうけることが考えられ
る。しかし、前者の場合には、酸素の添加により膜の欠
陥が増大し、感度、残留電位等が悪化してしまう。また
、後者の場合には、絶縁層が厚いとキャリアがトラップ
されて残留電位が上昇してしまい、逆に薄いと画像の現
像時に絶縁破壊を生じ、好ましくない。
使用等の目的のため、正負両帯電が可能な感光体が望ま
れている。このような感光体を非晶質シリコンで形成す
る場合、非晶質シリコンに酸素を添加することや、光導
電層と支持体との間に絶縁層をもうけることが考えられ
る。しかし、前者の場合には、酸素の添加により膜の欠
陥が増大し、感度、残留電位等が悪化してしまう。また
、後者の場合には、絶縁層が厚いとキャリアがトラップ
されて残留電位が上昇してしまい、逆に薄いと画像の現
像時に絶縁破壊を生じ、好ましくない。
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
の広い波長領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、かつ正負両帯電ともに良好な帯
電能を有する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
の広い波長領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、かつ正負両帯電ともに良好な帯
電能を有する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
の障壁層として超格子構造を用いることにより、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。
の障壁層として超格子構造を用いることにより、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
電層と障壁層とを具備する電子写真感光体であって、前
記障壁層は、伝導型を支配する原子を含む半導体薄膜と
真性半導体薄膜とを交互に積層してなる積層体と、この
積層体上に形成され前記半導体薄膜とは異なる伝導型の
原子を含む半導体薄膜と真性半導体薄膜とを交互に積層
してなる積層体とからなることを特徴とする、正負両帯
電可能な電子写真感光体を提供するものである。
電層と障壁層とを具備する電子写真感光体であって、前
記障壁層は、伝導型を支配する原子を含む半導体薄膜と
真性半導体薄膜とを交互に積層してなる積層体と、この
積層体上に形成され前記半導体薄膜とは異なる伝導型の
原子を含む半導体薄膜と真性半導体薄膜とを交互に積層
してなる積層体とからなることを特徴とする、正負両帯
電可能な電子写真感光体を提供するものである。
本発明の電子写真感光体において、障壁層を構成する半
導体膜に含まれる伝導型を支配する元素とは、例えば周
期律表第■族又は第V族に属する元素である。これら元
素の含有量は、好ましくは10−3〜1原子%、より好
ましくは10′2〜10−1原子%である。
導体膜に含まれる伝導型を支配する元素とは、例えば周
期律表第■族又は第V族に属する元素である。これら元
素の含有量は、好ましくは10−3〜1原子%、より好
ましくは10′2〜10−1原子%である。
本発明における半導体薄膜は、a−81または微結晶シ
リコン(μc−8i)により構成することが出来る。
リコン(μc−8i)により構成することが出来る。
微結晶シリコン(μc−3i)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。
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−3tから明確に区別される。第二に、μc−
Siの暗抵抗は1010Ω・備以上に調整することがで
き、暗抵抗が105Ω・印のポリクリスタリンシリコン
からも明確に区別される。
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−3tから明確に区別される。第二に、μc−
Siの暗抵抗は1010Ω・備以上に調整することがで
き、暗抵抗が105Ω・印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−81の光学的ノ(ンドギャッ
プ(Eg”)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Egeを得るため夫々に所定量の水素を添
加し、μc−Si: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。
プ(Eg”)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Egeを得るため夫々に所定量の水素を添
加し、μc−Si: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、障壁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。
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。
こうして障壁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長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。
たキャリアの寿命が長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。
(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、その上に光導1i層3が形
成されている。また、光導電層3の上に表面層4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、その上に光導1i層3が形
成されている。また、光導電層3の上に表面層4が形成
されている。
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。
障壁層2は、二種の半導体薄膜の超格子構造5と、この
上に形成された他の二種の半導体薄膜の超格子構造6と
から構成される。一方の超格子構造5を構成する二種の
半導体薄膜の一方は、伝導型を支配する原子、例えば周
期律表第■族又は第V族に属する原子を含んでいる。周
期律表第■族に属する元素としては、例えば硼素B、ア
ルミニウムAi、ガリウムGa、インジウムIns及び
タリウムTI等がある。また、周期律表第V族に属する
元素としては、例えば窒素、燐P1砒素Assアンチモ
ンSb1及びビスマスB1等がある。他方の超格子構造
6を構成する二種の半導体薄膜のうちの一方は、前記半
導体薄膜とは異なる導電型の原子を含んでいる。障壁層
を構成する半導体薄膜は、μc−3l又はa−Slによ
り構成することが出来ミこれらは水素が添加されたもの
(μc−Sl :H,a−Si :H)とすること
が出来る。障壁層2の膜厚は100人〜10μmが好ま
しい。
上に形成された他の二種の半導体薄膜の超格子構造6と
から構成される。一方の超格子構造5を構成する二種の
半導体薄膜の一方は、伝導型を支配する原子、例えば周
期律表第■族又は第V族に属する原子を含んでいる。周
期律表第■族に属する元素としては、例えば硼素B、ア
ルミニウムAi、ガリウムGa、インジウムIns及び
タリウムTI等がある。また、周期律表第V族に属する
元素としては、例えば窒素、燐P1砒素Assアンチモ
ンSb1及びビスマスB1等がある。他方の超格子構造
6を構成する二種の半導体薄膜のうちの一方は、前記半
導体薄膜とは異なる導電型の原子を含んでいる。障壁層
を構成する半導体薄膜は、μc−3l又はa−Slによ
り構成することが出来ミこれらは水素が添加されたもの
(μc−Sl :H,a−Si :H)とすること
が出来る。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と光導電層3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、障壁層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
が光導電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層2をN型とし、表面電荷を中和
するホールが光導電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光導電層3内
に発生するキャリアに対してノイズとなるから、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。
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、障壁層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
が光導電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層2をN型とし、表面電荷を中和
するホールが光導電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光導電層3内
に発生するキャリアに対してノイズとなるから、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。
光導電層3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層3内を走行して導電性
支持体1に到達する。
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層3内を走行して導電性
支持体1に到達する。
光導電層3は、pc−5i : H%a−81: H
により構成することが出来る。また、光導電層3は、周
期律表第■族又は第V族に属する原子を含んでいてもよ
い。更に、光導電層3は、炭素、酸素および窒素から選
ばれた少なくとも1種が含まれていてもよい。
により構成することが出来る。また、光導電層3は、周
期律表第■族又は第V族に属する原子を含んでいてもよ
い。更に、光導電層3は、炭素、酸素および窒素から選
ばれた少なくとも1種が含まれていてもよい。
障壁層2および光導電層3を構成するa−81:Hおよ
びμc−Sl:Hにおける水素の含有量は、0、O1〜
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。
びμc−Sl:Hにおける水素の含有量は、0、O1〜
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−51:H層をグロー放電分解法により成膜するには
、原料としてSiH4及び512H6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、SiF4ガス及びSl
ci4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−8i: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膜を形成することが
できる。
、原料としてSiH4及び512H6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、SiF4ガス及びSl
ci4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−8i: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膜を形成することが
できる。
μc−81層も、a−5t:H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、支持体の温度をa−8t;
Hを形成する場合よりも高く設定し、高周波電力もa−
Sl:Hの場合よりも高く設定すると、μc−Sl: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SiH4及びSi
2H6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−5i :Hを一層高効率で
形成することができる。
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、支持体の温度をa−8t;
Hを形成する場合よりも高く設定し、高周波電力もa−
Sl:Hの場合よりも高く設定すると、μc−Sl: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SiH4及びSi
2H6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−5i :Hを一層高効率で
形成することができる。
μc−8i:H及びa−8i:HIp型にするためには
、周期律表の第1族に属する元素、例えば、ホウ素B1
アルミニウムAI、ガリウムG a sインジウムIn
、及びタリウムTI等をドーピングすることが好ましく
、μc−8l:H及びa−8i:H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N1
リンP1ヒ素AssアンチモンSb1及びビスマスB1
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、μc−8
1:H及びa−3i:H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。
、周期律表の第1族に属する元素、例えば、ホウ素B1
アルミニウムAI、ガリウムG a sインジウムIn
、及びタリウムTI等をドーピングすることが好ましく
、μc−8l:H及びa−8i:H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N1
リンP1ヒ素AssアンチモンSb1及びビスマスB1
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、μc−8
1:H及びa−3i:H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。
光導電層3の上に表面層4が設けられている。
光導電層3を構成するμc−St: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、光導電層に
吸収される光量の割合いが低下し、光損失が太き(なる
。このため、表面層4を設けて反射を防止することが好
ましい。また、表面層4を設けることにより、光導電層
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−8I N:
H,a−3I O:H,及びa−3IC:H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。
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、光導電層に
吸収される光量の割合いが低下し、光損失が太き(なる
。このため、表面層4を設けて反射を防止することが好
ましい。また、表面層4を設けることにより、光導電層
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−8I N:
H,a−3I O:H,及びa−3IC:H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、光導電層3において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、従来の高抵抗の
絶縁性単一層からなる障壁層を用いると、前述のように
、膜厚が厚いと光導電層がら支持体へ流れるキャリアが
障壁層を通過出来ず、その結果、残留電位が高くなって
しまう。一方、膜厚が薄いと現像バイアスにより絶縁破
壊を生じてしまう。また、障壁層としてp型又はn型の
半導体を用いた場合には、膜厚が厚いとダングリングボ
ンド等の構造欠陥にキャリアがトラップされ、残留電位
が高くなり、一方、膜厚が薄い場合には支持体がらのキ
ャリアをブロックできず、帯電能が低下してしまう。こ
れに対し、本発明の感光体のように、障壁層を超格子構
造とすると、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様であり、キャリア
の走行性が優れている。
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、光導電層3において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、従来の高抵抗の
絶縁性単一層からなる障壁層を用いると、前述のように
、膜厚が厚いと光導電層がら支持体へ流れるキャリアが
障壁層を通過出来ず、その結果、残留電位が高くなって
しまう。一方、膜厚が薄いと現像バイアスにより絶縁破
壊を生じてしまう。また、障壁層としてp型又はn型の
半導体を用いた場合には、膜厚が厚いとダングリングボ
ンド等の構造欠陥にキャリアがトラップされ、残留電位
が高くなり、一方、膜厚が薄い場合には支持体がらのキ
ャリアをブロックできず、帯電能が低下してしまう。こ
れに対し、本発明の感光体のように、障壁層を超格子構
造とすると、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、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。
積層した超格子構造によれば、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。
以下に第2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,B2 Is、H2
1CH4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、流量調整用のバルブ26及び配管27
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25
を監視しつつバルブ26を調整することにより混合器2
8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3
0に垂直にして固定されている。反応容器29内には、
円筒状の電極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。
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,B2 Is、H2
1CH4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、流量調整用のバルブ26及び配管27
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25
を監視しつつバルブ26を調整することにより混合器2
8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3
0に垂直にして固定されている。反応容器29内には、
円筒状の電極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
には高周波電源36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
には高周波電源36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0.1 orr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。
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0.1 orr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o、l乃至1.Oorr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−8l、:Hが堆積する。なお、原料ガス
中にN20.NH3、NO2、N2 、CHa *C2
Ha 、02ガス等を使用することにより、これらの元
素をa−Sl:H中に含有させることができる。
容器29内の圧力がo、l乃至1.Oorr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−8l、:Hが堆積する。なお、原料ガス
中にN20.NH3、NO2、N2 、CHa *C2
Ha 、02ガス等を使用することにより、これらの元
素をa−Sl:H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、酸処理、アルカリ処
理及びサンドブラスト処理を施した直径が8C1+m、
幅が350 am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、10rplで
自転させつつ、5iHzガスを500SCCMSH2ガ
スを500SCCM。
理及びサンドブラスト処理を施した直径が8C1+m、
幅が350 am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、10rplで
自転させつつ、5iHzガスを500SCCMSH2ガ
スを500SCCM。
PH,ガスを5IH4ガスに対する流量比で104とい
う流量で反応容器内に導入し、反応容器内の圧力を0.
8Torrに調節した。そして、13.5Ei M H
zの高周波電力を印加してプラズマを生起させ、ドラム
基体上に50人のn型a−Sl薄膜を形成した。次に、
PH3ガスの流量を0とし、50人のi型a−Si薄膜
を形成した。このような操作を繰返して、1500人の
超格子構造を形成した。次いで%B2H6ガスを5IH
4ガス流量に対して5xlO’という流量比で導入し、
50人のp型a−Si薄膜を形成した。次に、B2H,
ガスを0とし、50人のi型a−S!薄膜を形成した。
う流量で反応容器内に導入し、反応容器内の圧力を0.
8Torrに調節した。そして、13.5Ei M H
zの高周波電力を印加してプラズマを生起させ、ドラム
基体上に50人のn型a−Sl薄膜を形成した。次に、
PH3ガスの流量を0とし、50人のi型a−Si薄膜
を形成した。このような操作を繰返して、1500人の
超格子構造を形成した。次いで%B2H6ガスを5IH
4ガス流量に対して5xlO’という流量比で導入し、
50人のp型a−Si薄膜を形成した。次に、B2H,
ガスを0とし、50人のi型a−S!薄膜を形成した。
このような薄膜形成操作を繰返して、1500人の超格
子構造を形成した。その結果、障壁層が形成された。
子構造を形成した。その結果、障壁層が形成された。
次に、B2H6ガスを5IH4ガス流量に対して1 x
10’という流量比で導入し、30μmの光導電層を
形成した。
10’という流量比で導入し、30μmの光導電層を
形成した。
最後に、a−3tC:Hからなる0、5μmの表面層を
形成した。
形成した。
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、この光は光導電層で吸収さ
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、繰返し帯電させたところ、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、この光は光導電層で吸収さ
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、繰返し帯電させたところ、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
障壁層の最初の超格子構造を構成するn型a −8iH
膜の代わりにp型a−9l膜を形成し、かつ二番目の超
格子構造を構成するp型a−8IH膜の代わりにn型a
−81膜を形成したことを除いて、実施例1と同様にし
て電子写真感光体を形成した。
膜の代わりにp型a−9l膜を形成し、かつ二番目の超
格子構造を構成するp型a−8IH膜の代わりにn型a
−81膜を形成したことを除いて、実施例1と同様にし
て電子写真感光体を形成した。
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。
試験例3
障壁層を構成するi型a−Si薄膜の代わりにμc−S
l薄膜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。μc −81薄膜は、SiH
4ガスおよびH2ガスの流量をそれぞれ30SCCM、
600SCCMとし、反応容器内の圧力を1Torrと
し、1kWの高周波電力を印加することにより形成した
。
l薄膜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。μc −81薄膜は、SiH
4ガスおよびH2ガスの流量をそれぞれ30SCCM、
600SCCMとし、反応容器内の圧力を1Torrと
し、1kWの高周波電力を印加することにより形成した
。
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。
試験例4
障壁層を構成するp型a−Si薄膜の代わりにp型μc
−Sl薄膜を形成し、かつn型a−Si薄膜の代わりに
n型μc−9t薄膜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。p型μc−8t
薄膜は、5IH4ガスの流量を30SCCM%H2ガス
の流量を900SCCM、B2o3ガスの流量をSiH
4ガスの流量に対する流量比で10′2とし、1kWの
高周波電力を印加することにより形成した。また、n型
μc−81薄膜は、PH3ガスの流量を5IH4ガスの
流量に対する流量比で104とし、700Wの高周波電
力を印加することにより形成した。
−Sl薄膜を形成し、かつn型a−Si薄膜の代わりに
n型μc−9t薄膜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。p型μc−8t
薄膜は、5IH4ガスの流量を30SCCM%H2ガス
の流量を900SCCM、B2o3ガスの流量をSiH
4ガスの流量に対する流量比で10′2とし、1kWの
高周波電力を印加することにより形成した。また、n型
μc−81薄膜は、PH3ガスの流量を5IH4ガスの
流量に対する流量比で104とし、700Wの高周波電
力を印加することにより形成した。
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。
試験例5
試験例4に示すように、障壁層を構成するp型a−S+
薄膜の代わりにp型μc−31薄膜を形成し、かつn型
a−8l薄膜の代わりにn型μC−8f薄膜を形成し、
また、試験例3に示すように、i型a−Si薄膜の代わ
りにμc−Si薄膜を形成して電子写真感光体を製造し
た。
薄膜の代わりにp型μc−31薄膜を形成し、かつn型
a−8l薄膜の代わりにn型μC−8f薄膜を形成し、
また、試験例3に示すように、i型a−Si薄膜の代わ
りにμc−Si薄膜を形成して電子写真感光体を製造し
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、障壁層の超格子構造を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
ャップが相違する薄膜の境界を形成すれば良い。
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
ャップが相違する薄膜の境界を形成すれば良い。
[発明の効果コ
本発明によれば、障壁層に、光学的バンドギャップが相
互に異なる薄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、膜厚を厚く
してもキャリアの移動度や寿命が落ちることがない、正
負両帯電ともに良好な帯電能を有する感光体が得られる
。
互に異なる薄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、膜厚を厚く
してもキャリアの移動度や寿命が落ちることがない、正
負両帯電ともに良好な帯電能を有する感光体が得られる
。
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。
断面図、第2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。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)導電性支持体と光導電層と障壁層とを具備する電
子写真感光体において、前記障壁層は、伝導型を支配す
る原子を含む半導体薄膜と真性半導体薄膜とを交互に積
層してなる積層体と、この積層体上に形成され前記半導
体薄膜とは異なる伝導型の原子を含む半導体薄膜と真性
半導体薄膜とを交互に積層してなる積層体とからなるこ
とを特徴とする、正負両帯電可能な電子写真感光体。 (2)前記障壁層は、非晶質シリコンおよび/または少
なくとも一部が微結晶化した半導体からなることを特徴
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または2項記載の電子写
真感光体。 (4)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)前記光導電層は、非晶質材料および/または少な
くとも一部が微結晶した半導体材料からなることを特徴
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または5項記載の電子写
真感光体。(7)前記光導電層は、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1〜6項のうちの
いずれか1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 |
|---|---|---|---|
| JP62127716A JPS63292145A (ja) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | 電子写真感光体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62127716A JPS63292145A (ja) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | 電子写真感光体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63292145A true JPS63292145A (ja) | 1988-11-29 |
Family
ID=14966940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62127716A Pending JPS63292145A (ja) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | 電子写真感光体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63292145A (ja) |
-
1987
- 1987-05-25 JP JP62127716A patent/JPS63292145A/ja active Pending
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