JPH023985B2 - - Google Patents
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- JPH023985B2 JPH023985B2 JP58052033A JP5203383A JPH023985B2 JP H023985 B2 JPH023985 B2 JP H023985B2 JP 58052033 A JP58052033 A JP 58052033A JP 5203383 A JP5203383 A JP 5203383A JP H023985 B2 JPH023985 B2 JP H023985B2
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- G03G5/04—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
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Description
本発明は、光(ここでは広義の光で、紫外光
線、可視光線、赤外光線、X線、γ線等を示す)
のような電磁波に感受性のある電子写真用光導電
部材に関する。
固体撮像装置、あるいは像形成分野における電
子写真用像形成部材や原稿読取装置における光導
電層を形成する光導電材料としては、高感度で、
SN比[光電流(Ip)/(Id)]が高く、照射する
電磁波のスペクトル特性にマツチングした吸収ス
ペクトル特性を有すること、光応答性が速く、所
望の暗抵抗値を有すること、使用時において人体
に対して無公害であること、更には固定撮像装置
においては、残像を所定時間内に容易に処理する
ことができること等の特性が要求される。殊に、
事務器としてオフイスで使用される電子写真装置
内に組込まれる電子写真用像形成部材の場合に
は、上記の使用時における無公害性は重要な点で
ある。
このような観点に立脚して、最近注目されてい
る光導電材料にアモルフアスシリコン(以後a―
Siと表記する)があり、例えば独国公開第
2746967号公報、同第2855718号公報には電子写真
用像形成部材への応用が、また、独国公開第
2933411号公報には光電変換読取装置への応用が
それぞれ記載されている。
しかしながら、従来のa―Siで構成された光導
電層を有する像形成部材は、暗抵抗値、光感度、
光応答性等の電気的、光学的、光導電的特性、及
び耐湿性等の使用環境特性の点、更には経時的安
定性の点において、総合的な特性向上を図る必要
があるという更に改善されるべき問題点があるの
が実情である。
例えば、電子写真用像形成部材に適用した場合
に、高光感度化、高暗抵抗化を同時に図ろうとす
ると、従来においてはその使用時において残留電
位が残る場合が度々観測され、この種の像形成部
材は長時間繰り返し使用し続けると、繰り返し使
用による疲労の蓄積が起つて、残像が生ずる所謂
ゴースト現象を発するようになる等の不都合な点
が少なくなかつた。
また、例えば本発明者等の多くの実験によれ
ば、電子写真用像形成部材の光導電層を構成する
材料としてのa―Siは、従来のSe、CdS、ZnO等
の無機光導電材料あるいはPVCzやTNF等の有
機光導電材料に較べて、数多くの利点を有する
が、従来の太陽電池用として使用するための特性
が付与されたa―Siから成る単層構成の光導電層
を有する電子写真用像形成部材の上記光導電層に
対して、静電像形成のための帯電処理を施こして
も暗減衰(dark decay)が著しく速く、通常の
電子写真法が仲々適用され難いこと、加えて多湿
雰囲気下においては上記傾向が著しく、場合によ
つては現象時間まで帯電電荷を殆ど保持し得ない
ことが生じたりする等、解決されるべき点が多々
存在していることが判明している。
更に、a―Si材料で光導電層を構成する場合に
は、その電気的、光導電的特性の改良を図るため
に、水素原子あるいはフツ素原子や塩素原子等の
ハロゲン原子、及び電気伝導型の制御のためにホ
ウ素原子やリン原子等が、あるいはその他の特性
改良のために他の原子が、各々構成原子として光
導電層中に含有されるが、これ等の構成原子の含
有の様相いかんによつては、形成した層の電気
的、光導電的特性に問題が生ずる場合がある。
殊に、相接する層界面においては、含有原子の
含有量、分布状態等によつて、製造プロセス上ダ
ングリングボンドができやすく、また、エネルギ
ーバンドの複雑なベンデイングが生じやすい。こ
のために種々変化する電荷の挙動や、構造安定性
の問題がとりわけ重要となり、像形成部材に目的
通りの機能を発揮させるためには、この部分のコ
ントロールが、成否の鍵を握つている場合が少な
くない。
また、a―Si像形成部材が一般に公知の手法で
作られた場合には、例えば形成した光導電層中に
光照射によつて発生したフオトキヤリアの該層中
での寿命が十分でないことに基づき十分な画像濃
度が得られなかつたり、あるいは画像露光量が大
きい場合に、光導電層表面近傍に生成した過剰な
光キヤリアが横方向に流れることに基づくため
か、画像が不鮮明になりやすかつたり、更には、
支持体側からの電荷の注入の阻止が十分でないこ
とに基づく問題等を生ずる場合が多い。従つて、
a―Si材料そのものの特性の改良が図られる一方
で、像形成部材を設計する際に、上記したような
所望の電気的及び光学的特性が得られるよう工夫
される必要がある。
本発明は上記の諸点に鑑み成されたもので、a
―Siに関し電子写真用像形成部材や固体撮像装
置、読取装置等に使用される像形成部材としての
適用性とその応用性という観点から総括的に鋭意
研究検討を続けた結果、a―Si、殊にケイ素原子
を母体とし、水素原子(H)及びハロゲン原子(X)
の少なくともそのいずれか一方を含有するアモル
フアス材料、すなわち所謂水素化a―Si、ハロゲ
ン化a―Siあるいはハロゲン含有水素化a―Si
(以後これ等を総称的にa―Si(H、X)と表記す
る)を含有する光導電層を有する像形成部材に於
いて、その層構造を特定化するように設計されて
作成された像形成部材は、実用上著しく優れた特
性を示すばかりでなく、従来の像形成部材と較べ
てみてもあらゆる点において凌駕していること、
殊に電子写真用の像形成部材として著しく優れた
特性を有していることを見出した点に基づくもの
である。
本発明は、濃度が高く、ハーフトーンが鮮明に
出て且つ解像度が高く、画像欠陥、画像流れの生
じない高品質画像を得ることが容易にできる電子
写真用の像形成部材を提供することを目的とす
る。
本発明の他の目的は、電気的、光学的、光導電
的特性が殆ど使用環境の影響を受けず常時安定し
ている全環境型であり、耐光疲労特性に著しく長
け、繰り返し使用に際しても劣化現象を起さず耐
久性に優れ、残留電位が全く又は殆ど観測されな
い電子写真用像形成部材を提供することを目的と
する。
本発明のもう一つの目的は、電子写真用像形成
部材として適用させた場合、静電像形成のための
帯電処理の際の電荷保持能が充分あり、通常の電
子写真法が極めて有効に適用され得る優れた電子
写真特性を有する電子写真用像形成部材を提供す
ることである。
本発明の更にもう一つの目的は、高光感度性、
高SN比特性及び積層された層間に良好な電子接
触性を有する電子写真用像形成部材を提供するこ
とでもある。
すなわち本発明の電子写真用像形成部材(以下
「像形成部材」と略称する。)は、支持体と、この
支持体上に設けられ、ケイ素原子を母体とする非
晶質材料を含む光導電層と、を有する電子写真用
像形成部材において、前記光導電層が、該層の層
厚方向に関し前記支持体側から、平均濃度30〜5
×104 atomic ppmの濃度で且つ不均一の場合に
は最大濃度80〜1×105 atomic ppmの濃度で周
期律表第族原子を含有する20Å〜20μmの領域
Aと0.01〜1×103 atomic ppmの濃度であつて
且つ前記領域Aの最小濃度より低い濃度で周期律
表第族原子を含有する1〜100μm厚の領域Bと
を有する下部層と、窒素原子及び0.01〜1×104
atomic ppmの濃度で層厚方向にほぼ均一に周期
律表第族原子を含有する20Å〜15μm厚の上部
層とを有することを特徴とする。
上記したような光導電層構造を取るようにして
構成された本発明の像形成部材は、前記した諸問
題の総てを解決し得、極めて優れた電気的、光学
的、光導電的特性及び使用環境特性を示す。
殊に、電子写真用像形成部材として適用させた
場合には、帯電処理の際の電荷保持能に長け、画
像形成への残留電位の影響が全くなく、その電気
的特性が安定しており高感度で、高SN比を有す
るものであつて、画像濃度が高く、ハーフトーン
が鮮明に出て、且つ解像度の高い、高品質の可視
画像を得ることができ、耐光疲労、繰り返し使用
特性、殊に多湿雰囲気下での繰り返し使用特性に
長けている。
以下、図面に従つて、本発明の像形成部材につ
いて詳細に説明する。
第1図及び第2a乃至2i図は、本発明の像形
成部材の構成の実施態様例を説明するために層構
造を模式的に示した図である。
本発明の像形成部材100は、第1図に示され
るように像形成部材用の支持体101上に、a―
Si、好ましくはa―Si(H、X)を主成分として
含有する光導電層102が形成されて構成され、
該光導電層102は該層102の層厚方向に関
し、その構成原子組成の違いにより前記支持体側
から下部層103と上部層104とに区分され
る。
下部層103中にドープ(含有)される周期律
表第族原子は、該下部層内において、支持体面
に平行な方向に関してはほぼ均一な濃度分布状態
をとるが、層厚方向に関しては第2a乃至2i図
(縦軸は支持体からの距離、横軸は原子濃度を示
し、周期律表第族原子をホウ素で代表させて図
示している)に示されるように、その濃度分布が
不均一にされる。下層部103は、周期律表第
族原子が比較的高濃度で含有される支持体側に位
置する領域Aと、該領域Aよりは周期律表第族
原子が低い濃度で含有される上部層側に位置する
領域Bとで構成されるのが好適な実施態様例とさ
れる。領域A及び領域B内に於いては、周期律表
第族原子の濃度分布は均一であつてもよいし、
不均一であつてもよい。あるいは、これらいずれ
の領域に於いても、上部層に向かつてその濃度が
減少するような分布を有してもよい。
領域Aの層厚方向の厚みは、好ましくは20Å〜
20μm、より好ましくは30Å〜15μm、最適には40
Å〜10μmとされる。また、該領域A内の周期律
表第族原子の含有量は、好ましくは30〜5×
104 atomic ppm、より好ましくは50〜5×104
atomic ppm、最適には100〜5×103
atomicppmとされる。周期律表第族原子が領
域A内において不均一な濃度分布状態をとるよう
に含有される場合には、該領域内の周期律表第
族原子の最大濃度は、好ましくは80〜1×105
atomic ppm、より好ましくは100〜5×105
atomic ppm、最適には150〜1×105 atomic
ppmとされる。
領域Bの層厚方向の厚みは、好ましくは1〜
100μm、より好ましくは1〜80μm、最適には2
〜50μmとされる。該領域B中にドープされる周
期律表第族原子は、通常は支持体面に平行な方
向及び層厚方向に関してほぼ均一な濃度分布状態
をとるのが望ましい。該領域Bの層厚方向の厚み
は、好ましくは1〜100μm、より好ましくは1〜
80μm、最適には2〜50μmとされる。該領域B内
の周期律表第族原子の含有濃度は、領域A中の
該原子の含有濃度より低い濃度で含有されるのが
望ましい。また、上部層104中の該原子の含有
濃度に比べても低い濃度で含有されるのが望まし
く、好ましくは0.01〜1×103 atomic ppm、よ
り好ましくは0.5〜3×102 atomic ppm、最適に
は1〜100 atomic ppmとされる。
上部層104中にドープされる周期律表第族
原子は、支持体面に平行な方向及び層厚方向に関
してほぼ均一な濃度分布状態をとる。該上部層の
層厚方向の厚みは、好ましくは20Å〜15μm、よ
り好ましくは30Å〜10μm、最適には40Å〜5μm
とされる。該上部層内の周期律表第族原子の含
有濃度は、通常は0.01〜1×104 atomic ppm、
好ましくは0.5〜5×103 atomic ppm、最適には
1〜1×103 atomic ppmとされる。
一方、上部層104中に含有される窒素原子
は、該層内において、支持体面に平行な方向に関
してはほぼ均一な濃度分布状態をとるが、層厚方
向に関しては、均一な濃度分布状態をとつてもよ
いしあるいは表面に向かつてその原子濃度が増加
するような濃度分布状態をとつてもよく、表面に
向かつての原子濃度の増加の様式についても、第
2a乃至2i図(横軸の原子濃度スケールはホウ
素原子の場合と同一ではない)に示されるよう
に、連続的であつても階段状に変化していてもさ
しつかえない。また、表面近傍の最大の窒素原子
濃度を有する部分は、第2c図に代表して示され
るように層厚方向にある長さを有していてもよい
し、第2a図のようにただ一点であつてもさしつ
かえない。上部層内に窒素原子が不均一な分布状
態で含有される場合、該上部層内の窒素原子の濃
度は、その濃度が極大の部分、すなわち光導電層
の表面において、好ましくは0.1〜57atomic%、
より好ましくは1〜57atomic%、最適には5〜
57atomic%とされ、その濃度が極小の部分、す
なわち下部層との境界部分においては、好ましく
は0〜35atomic%、より好ましくは0〜
30atomic%、最適には0〜25atomic%とされる。
このように窒素原子及び周期律表第族原子の
濃度が層厚に対し上述したような原子含有濃度分
布を有するよう形成されてなる光導電層を有する
本発明の像形成部材が、電子写真用の像形成部材
として使用された場合に、特に画像濃度が高く、
画像露光量が高い場合にも画像流れが起らず、ハ
ーフトーンが鮮明に出て、且つ解像度の高い、高
品質の可視画像を得ることができる理由は、窒素
原子ドープによる光導電層の高抵抗化効果と、光
導電層表面の窒素原子濃度が高いことによる該部
分のエネルギーバンドのワイドギヤツプ化とによ
り極めて良好な電荷受容能が達成されること、並
びに周期律表第族原子ドープによる支持体側か
らの電荷の注入防止効果及び光導電層の高抵抗化
効果とに基づくものと推定される。すなわち、光
導電層の上層部分に界面が存在すると、ここでの
過剰の生成キヤリアは電界がかかつているとどこ
にでも動いて行きダーク部分の電荷を打ち消す作
用を起し、その結果画像流れが生ずるものと解さ
れるが、本発明の光導電層においては上述したワ
イドキヤツプ化により、たとえ層界面においてエ
ネルギーバンドの複雑なベンデイングが生じてい
てもキヤリア生成のための活性化エネルギーが大
きくなり、容易にキヤリア生成が生じない。下部
層中の領域B内に周期律表第族原子を低濃度で
含有させる理由は、領域Bを高抵抗化することに
よる電荷受容能が向上し、ひいては画像の高濃度
化が期待でき、更に正孔の移動度が増加すること
に基づき高感度化も期待されるためである。な
お、上部層内に周期律表第族原子を含有させる
理由は、該領域内の窒素原子の濃度に従つてドナ
ー的にドープされる窒素原子も増加するため、こ
れを補償するために加えられるものである。更に
未確認ではあるが、添加濃度は異なるが光導電層
全体に周期律表第族原子が含有されることによ
る光導電層の整合性も期待でき、これも画像流れ
の防止に対して有効に働いているものと推定され
る。
本発明において光導電層中に含有されてもよい
ハロゲン原子(X)としては、具体的にはフツ
素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられるが、特に塩
素、とりわけフツ素を好適なものとして挙げるこ
とができる。
光導電層中にドープされる周期律表第族原子
としては、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、イ
ンジウム、タリウム等が挙げられるが、特にホウ
素を好適なものとして挙げることができる。
本発明において使用される支持体としては、導
電性でも電気絶縁性であつても良い。導電性支持
体としては、例えば、NiCr、ステンレス、Al、
Cr、Mo、Au、Nb、Ta、V、Ti、Pt、Pd等の
金属又はこれ等の合金が挙げられる。
電気絶縁性支持体としては、ポリエステル、ポ
リエチレン、ポリカーボネート、セルローズアセ
テート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ
塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド等の
合成樹脂のフイルム又はシート、ガラス、セラミ
ツク、紙等が通常使用される。これ等の電気絶縁
性支持体は、好適には少なくともその一方の表面
が導電処理され、該導電処理された表面側に他の
層が設けられるのが望ましい。
すなわち、例えばガラスであれば、その表面
に、NiCr、Al、Cr、Mo、Au、Ir、Nd、Ta、
V、Ti、Pt、In2O3、SnO2、ITO(In2O3+SnO2)
等から成る薄膜を設けることによつて導電性が付
与され、或いはポリエステルフイルム等の合成樹
脂フイルムであれば、NiCr、Al、Ag、Pb、Zn、
Ni、Au、Cr、Mo、Ir、Nb、Ta、V、Ti、Pt
等の金属の薄膜を真空蒸着、電子ビーム蒸着、ス
パツタリング等でその表面に設け、又は前記金属
でその表面をラミネート処理して、その表面に導
電性が付与される。
支持体の形状としては、所望によつて、その形
状は決定されるが、例えば第1図の像形成部材1
00を電子写真用像形成部材として使用するので
あれば、連続高速複写の場合には、無端ベルト状
又は円筒状とするのが望ましい。支持体の厚さ
は、所望通りの像形成部材が形成される様に適宜
決定されるが、像形成部材として可撓性が要求さ
れる場合には、支持体としての機能が十分発揮さ
れる範囲内であれば可能な限り薄くされる。しか
しながら、このような場合支持体の製造上及び取
扱い上、更には機械的強度等の点から、通常は、
10μm以上とされる。
本発明において、a―Si(H、X)で構成され
る光導電層を形成するには、例えばグロー放電
法、スパツタリング法、あるいはイオンプレーテ
イング法等の放電現象を利用する真空堆積法が適
用される。
例えばグロー放電法によつて、a―Si(H、X)
で構成される光導電層を形成するには、基本的に
はケイ素原子(Si)を供給し得るSi供給用の原料
ガスと共に、水素原子(H)導入用の原料ガス及び/
又はハロゲン原子(X)導入用の原料ガス、並び
に形成領域の構成原子組成に応じて窒素原子
(N)導入用の原料ガス及び周期律表第族原子
導入用の原料ガスを、所望によりAr、He等の不
活性のガスと共に、その内部を減圧にし得る堆積
室内に所定の混合比とガス流量になるようにして
導入して、該堆積室内にグロー放電を生起させこ
れ等のガスのプラズマ雰囲気を形成することによ
つて、予め所定位置に設置されている支持体表面
上にa―Si(H、X)からなる層を形成する。
また、スパツタリング法で形成する場合には、
例えばAr、He等の不活性ガス又はこれ等のガス
をベースとした混合ガスの雰囲気中でSiで構成さ
れたターゲツトをスパツタリングする際、水素原
子(H)及び/又はハロゲン原子(X)導入用のガス
並びに形成領域の構成原子組成に応じて窒素原子
(N)導入用の原料ガス及び周期律表第族原子
導入用の原料ガスをスパツタリング用の堆積室に
導入してやれば良い。
本発明において使用されるSi供給用の原料ガス
としては、SiH4、Si2H6、Si3H8、Si4H10等のガ
ス状態の又はガス化し得る水素化ケイ素(シラン
類)が有効に使用されるものとして挙げられ、殊
に、層作成作業の扱い易さ、Si供給効率の良さ等
の点でSiH4、Si2H6が好ましいものとして挙げら
れる。
本発明において水素原子を光導電層中に導入す
るには、主にH2、あるいは前記のSiH4、Si2H6、
Si3H8、Si4H10等の水素化ケイ素のガスを堆積室
中に供給し、放電を生起させて実施される。
本発明において使用できるハロゲン原子導入用
の原料ガスとして有効なのは、多くのハロゲン化
物が挙げられ、例えばハロゲンガス、ハロゲン化
物、ハロゲン間化合物、ハロゲンで置換されたシ
ラン誘導体等のガス状態の又はガス化し得るハロ
ゲン化合物が好ましく挙げられる。更には、ケイ
素原子とハロゲン原子とを構成要素とするガス状
態の又はガス化し得る、ハロゲン原子を含むケイ
素化合物も有効なものとして挙げることができ
る。
本発明において好適に使用し得るハロゲン化合
物としては、具体的には、フツ素、塩素、臭素、
ヨウ素等のハロゲンガス、BrF、ClF、ClF3、
BrF3、BrF5、IF3、IF7、ICl、IBr等ハロゲン間
化合物を挙げることができる。
ハロゲン原子を含むケイ素化合物、所謂、ハロ
ゲン原子で置換されたシラン誘導体としては、具
体的にはSiF4、Si2F6、SiCl4、SiBr4等のハロゲ
ン化ケイ素が好ましいものとして挙げられること
ができる。
光導電層中にハロゲン原子を導入する際の原料
ガスとしては、上記されたハロゲン化合物あるい
はハロゲンを含むケイ素化合物が有効なものとし
て使用されるものであるが、その他にHF、HCl、
HBr、HI等のハロゲン化水素、SiH2F2、
SiH2I2、SiH2Cl2、SiHCl3、SiH2Br2、SiHBr3等
のハロゲン置換水素化ケイ素、等々のガス状態の
あるいはガス化し得る、水素原子を構成要素の一
つとするハロゲン化物も有効な光導電層形成用の
出発物質として挙げることができる。
これ等の水素原子を含むハロゲン化物は、光導
電層形成の際に層中に、電気的あるいは光電的特
性の制御に極めて有効な成分としての水素原子の
導入と同時に、ハロゲン原子も導入することがで
きるので、本発明においては好適なハロゲン原子
導入用の原料として使用される。
本発明において使用される窒素原子供給用の原
料ガスとしては、Nを構成原子とする、例えば窒
素(N2)、アンモニア(NH3)、ヒドラジン
(H2NNH2)、アジ化水素(HN3)、アジ化アンモ
ニウム(NH4N3)等のガス状の又はガス化し得
る窒素、窒化物、アジ化物等の窒素化合物を挙げ
ることができる。この他に、窒素原子の導入に加
えてハロゲン原子の導入もできるという点から、
三フツ化窒素(F3N)、四フツ化窒素(F4N2)等
のハロゲン化窒素化合物を挙げることができる。
本発明において使用される周期律表第族原子
供給用の原料ガスとしては、B2H6、B4H10、
B5H9、B5H11、B6H10、GaCl3、AlCl3、BF3、
BCl3、BBr3、BI3等を挙げることができる。
反応スパツタリング法或いはイオンプレーテイ
ング法に依つてa―Si(H、X)から成る光導電
層を形成するには、例えばスパツタリング法の場
合にはSiから成るターゲツトを使用して、これを
所定のガスプラズマ雰囲気中でスパツタリング
し、イオンプレーテイング法の場合には、多結晶
シリコン又は単結晶シリコンを蒸発源として蒸着
ポートに収容し、このシリコン蒸発源を抵抗加熱
法、あるいはエレクトロンビーム法(EB法)等
によつて加熱蒸発させ飛翔蒸発物を所定のガスプ
ラズマ雰囲気中を通過させることによつて実施で
きる。
この際、スパツタリング法、イオンプレーテイ
ング法の何れの場合にも、形成される層中に所定
の原子を導入するには、水素原子(H)及び/又はハ
ロゲン原子(X)導入用のガス並びに形成領域の
構成原子組成に応じて窒素原子(N)導入用の原
料ガス及び周期律表第族原子導入用の原料ガス
を、必要に応じてHe、Ar等の不活性ガスも含め
てスパツタリング、イオンプレーテイング用の堆
積室中に導入して、該ガスのプラズマ雰囲気を形
成してやれば良いものである。
光導電層中に含有される水素原子、ハロゲン原
子、窒素原子、周期律表第族原子の量を制御す
るには、例えば水素原子(H)、ハロゲン原子(X)
窒素原子(N)、周期律表第族原子を含有させ
るために使用される出発物質の堆積装置系内へ導
入する量、支持体温度、放電電力等の一種以上を
制御してやれば良い。
本発明において、光導電層をグロー放電法又は
スパツタリング法で形成する際に使用される稀釈
用ガスとしては、所謂稀ガス、例えばHe、Ne、
Ar等を好適なものとして挙げることができる。
次にグロー放電分解法によつて生成される像形
成部材の製造方法の例について説明する。
第3図にグロー放電分解法による像形成部材の
製造装置を示す。
図中の1102〜1106のガスボンベには、
本発明の像形成部材の光導電層を形成するための
原料ガスが密封されており、その一例として、例
えば1102は、SiH4ガス(純度99.99%)ボン
ベ、1103はH2で希釈されたB2H6ガス(純度
99.99%、以下B2H6/H2ガスと略す)ボンベ、1
104はNH3ガス(純度99.99%)ボンベ、11
05はCH4ガス(純度99.99%)ボンベ、110
6はSiF4ガス(純度99.99%)ボンベである。図
示されていないがこれら以外に、必要に応じて所
望のガス種のボンベを増設することが可能であ
る。
これらのガスを反応室1101に流入させるに
は、ガスボンベ1102〜1106の各バルブ1
122〜1126及びリークバルブ1135が閉
じられていることを確認し、また、流入バルブ1
112〜1116、流出バルブ1117〜112
1及び補助バルブ1132,1133が開かれて
いることを確認して、先づメインバルブ1134
を開いて反応室1101及びガス配管内を排気す
る。次に真空計1136の読みが約5×10-6torr
になつた時点で補助バルブ1132,1133及
び流出バルブ1117〜1121を閉じる。続い
てガスボンベ1102よりSiH4ガス、ガスボン
ベ1103よりB2H6/H2ガス、ガスボンベ11
04よりNH3ガス、ガスボンベ1105より
CH4ガス、ガスボンベ1106よりSiF4ガスをそ
れぞれバルブ1122〜1126を開いて出口圧
ゲージ1127〜1131の圧を1Kg/cm2に調整
し、流入バルブ1112〜1116を徐々に開け
て、マスフロコントローラ1107〜1111内
に流入させる。引き続いて流出バルブ1117〜
1121及び補助バルブ1132、1133を
徐々に開いて夫々のガスを反応室1101に流入
させる。このときのこれら各ガス流量の比が所望
の値になるように流出バルブ1117〜1121
を調整し、また、反応室内の圧力が所望の値にな
るように真空計1136の読みを見ながらメイン
バルブ1134の開口を調整する。そして気体シ
リンダー1137の温度が熱ヒーター1138に
より50〜400℃の温度に設定されていることを確
認した後、電源1140を所望の電力に設定して
反応室1101内にグロー放電を生起させる。
同時にあらかじめ設計されたホウ素原子含有量
曲線が得られるように、B2H6/H2ガス流量を適
宜変化させ、それに応じて変化するプラズマ状態
を補正する意味で、必要に応じ放電パワー、基板
温度等を制御して光導電層の下部層を構成する領
域Aを形成する。
また、層形成を行つている間は、層形成の均一
化を計るために基体シリンダー1137をモータ
1139により一定速度で回転させる。
次に使用した全てのガス操作系バルブを閉じ、
反応室1101を一旦高真空まで排気する。真空
計1136の読みが約5×10-6torrになつたら上
記の場合と同様な操作の繰り返しを行い、SiH4、
SiF4、B2H6/H2の操作系バルブを開け、各原料
ガスの流量が所望の値となるようコントロール
し、上記と同様にしてグロー放電を生起させ、光
導電層の下部層を構成する領域Bを形成する。
光導電層を構成する上部層についても、上述と
同様な操作の繰り返しにより、あらかじめ設計さ
れた窒素原子及びホウ素原子の含有量分布曲線を
有するものが形成される。
以下、実施例について説明する。
実施例 1
第3図に示した像形成部材の製造装置を用い、
先に詳述したグロー放電分解法によりAl製のシ
リンダー上に第1表に示した製造条件に従い光導
電層を形成した。得られたドラム状の像形成部材
の一部を切り取り、二次イオン質量分析装置を使
用して層厚方向のホウ素原子及び窒素原子濃度の
定量を実施し、第4図に示した濃度分布結果を得
た。また、像形成部材ドラムの残りの部分を電子
写真装置にセツトして帯電コロナ電圧+6KV、
画像露光0.8〜1.51ux・secにより潜像を形成し、
引き続き現像、転写、定着の各プロセスを周知の
方法で実施し、画像評価を行なつた。画像評価は
通常の環境下でA4サイズの用紙を用い、通算10
万枚相当の画像出しを実施し、高温高湿環境下で
更に10万枚相当の画像出しを実施し、一方枚毎の
サンプルにつき各画像の[濃度][解像性][階調
再現性][画像欠陥]等の優劣をもつて評価した
が、環境条件、耐久枚数によらず、上記全ての項
目について極めて良好な評価が得られた。特に、
[濃度]の項目については特筆すべきものがあり、
極めて高濃度のものが得られることが確認され
た。これは電位測定の結果からも裏付けられてお
り、例えば光導電層表面に何らの処理を程こして
いないものと比較すると、1.4〜1.7倍程度受容電
位が向上していることが判明し、窒素原子ドープ
による表面からの電荷注入防止効果及びホウ素原
子微量ドープ効果が、十分に効を奏していること
が推察された。この電荷受容能の向上は単に画像
濃度のみにとどまらず、広いコロナ条件のラテイ
チユードが得られ、画質の選択範囲が拡大される
という大きな利点を有する。
また、更に特筆すべき項目として[解像性]が
挙げられ、今回の一連の試験ではいかなる環境条
件のもとでも極めて鮮明な画像が維持できること
が解つた。これは光導電層の上部層に第4図のよ
うな窒素原子濃度分布をもたせた効果とみられ、
このような窒素原子濃度分布をもたないものと
は、高湿条件下で歴然たる差が現われた。
実施例2,3及び比較例1,2
実施例1において、第3層目(上部層)の層厚
を堆積時間を変えることにより種々変更したこと
を除いては、実施例1と同様な方法でドラム状像
形成部材を作製した。この像形成部材について実
施例1と同様な画像評価を実施したところ、第2
表の結果を得た。
実施例4,5及び比較例3〜5
第3層目(上部層)の形成において、アンモニ
アガスの流量を種々変更したことを除いては、実
施例3と同様な条件、方法でドラム状像形成部材
を作製した。この像形成部材について実施例1と
同様な画像評価を実施したところ、第3表の結果
を得た。
実施例6及び7
第4及び5表に示した製造条件に従い、それぞ
れ実施例1と同様な方法でドラム状像形成部材を
作製した。得られた像形成部材の窒素原子及びホ
ウ素原子の濃度分布形態は、それぞれ第5及び6
図のようなものであつた。これらの像形成部材に
ついて実施例1と全く同様な画像評価を実施した
結果、いずれも実施例1とほぼ同等の良好な結果
が得られた。
The present invention relates to light (here, light in a broad sense, including ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, X-rays, γ-rays, etc.)
The present invention relates to photoconductive members for electrophotography that are sensitive to electromagnetic waves such as. As a photoconductive material for forming a photoconductive layer in a solid-state imaging device, an electrophotographic image forming member in the image forming field, or a document reading device, it is highly sensitive,
It has a high signal-to-noise ratio [photocurrent (Ip)/(Id)], has absorption spectrum characteristics that match the spectrum characteristics of the electromagnetic wave to be irradiated, has fast photoresponsiveness, has the desired dark resistance value, and when used. Fixed imaging devices are required to have characteristics such as being non-polluting to the human body and being able to easily process afterimages within a predetermined time. Especially,
In the case of an electrophotographic image forming member incorporated into an electrophotographic apparatus used in an office as a business machine, the above-mentioned non-polluting property during use is an important point. Based on this perspective, amorphous silicon (hereinafter a-
Si), for example, the German publication No.
No. 2746967 and No. 2855718 disclose applications to electrophotographic image forming members, and German Publication No.
No. 2933411 describes the application to a photoelectric conversion/reading device. However, conventional imaging members having a photoconductive layer composed of a-Si have low dark resistance, photosensitivity,
Further improvements require comprehensive improvements in electrical, optical, and photoconductive properties such as photoresponsivity, use environment properties such as moisture resistance, and stability over time. The reality is that there are issues that need to be addressed. For example, when applied to an electrophotographic image forming member, when trying to achieve high photosensitivity and high dark resistance at the same time, in the past, it has often been observed that residual potential remains during use, and this type of image forming member When a member is used repeatedly for a long period of time, fatigue due to repeated use may accumulate, resulting in a number of disadvantages such as a so-called ghost phenomenon in which an afterimage occurs. Furthermore, according to many experiments conducted by the present inventors, for example, a-Si as a material constituting the photoconductive layer of an electrophotographic image forming member can be used with conventional inorganic photoconductive materials such as Se, CdS, and ZnO. Although it has many advantages compared to organic photoconductive materials such as PVCz and TNF, it has a single-layer photoconductive layer made of a-Si that has properties suitable for use in conventional solar cells. Even if the photoconductive layer of the photographic image forming member is subjected to charging treatment for electrostatic image formation, dark decay is extremely fast, making it difficult to apply ordinary electrophotographic methods; In addition, it has been found that there are many issues that need to be resolved, such as the above-mentioned tendency being remarkable in a humid atmosphere, and in some cases, it may be impossible to hold the charged charge until the time of occurrence. ing. Furthermore, when forming a photoconductive layer with an a-Si material, hydrogen atoms, halogen atoms such as fluorine atoms, chlorine atoms, etc., and electrically conductive type Boron atoms, phosphorus atoms, etc. are contained in the photoconductive layer as constituent atoms for the purpose of controlling In some cases, problems may arise with the electrical and photoconductive properties of the formed layer. In particular, at the interface between adjacent layers, dangling bonds are likely to be formed due to the manufacturing process, and complex bending of energy bands is likely to occur, depending on the content and distribution of atoms contained therein. For this reason, the various changes in charge behavior and structural stability issues are particularly important, and control of these areas holds the key to success or failure in order for the image forming member to perform its intended function. There are quite a few. In addition, when an a-Si image forming member is made by a generally known method, for example, photocarriers generated in the formed photoconductive layer due to light irradiation may not have a sufficient lifespan in the layer. If sufficient image density cannot be obtained based on the image density, or if the image exposure amount is large, the image tends to become blurred and or even,
Problems often occur due to insufficient prevention of charge injection from the support side. Therefore,
While improvements are being made in the properties of the a-Si material itself, it is necessary to take measures to obtain the desired electrical and optical properties as described above when designing an imaging member. The present invention has been made in view of the above points, and includes a
-As a result of comprehensive research and consideration regarding Si from the viewpoint of applicability and applicability as an image forming member used in electrophotographic image forming members, solid-state imaging devices, reading devices, etc., we have found that a-Si, In particular, silicon atoms are used as the base material, hydrogen atoms (H) and halogen atoms (X)
Amorphous materials containing at least one of the above, i.e., so-called hydrogenated a-Si, halogenated a-Si, or halogen-containing hydrogenated a-Si
(hereinafter referred to generically as a-Si (H, The image forming member not only exhibits extremely superior properties in practical use, but also surpasses conventional image forming members in all respects;
This is based on the discovery that it has particularly excellent properties as an image forming member for electrophotography. An object of the present invention is to provide an image forming member for electrophotography that can easily obtain high-quality images with high density, clear halftones, high resolution, and no image defects or image deletion. purpose. Another object of the present invention is to provide an all-environment type product whose electrical, optical, and photoconductive properties are almost unaffected by the usage environment and are always stable, and which has excellent light fatigue resistance and does not deteriorate even after repeated use. An object of the present invention is to provide an electrophotographic image forming member that does not cause any phenomenon, has excellent durability, and has no or almost no residual potential observed. Another object of the present invention is that when applied as an electrophotographic image forming member, it has sufficient charge retention ability during charging processing for electrostatic image formation, and ordinary electrophotographic methods can be applied extremely effectively. An object of the present invention is to provide an electrophotographic imaging member having excellent electrophotographic properties that can be used in various applications. Yet another object of the present invention is high photosensitivity,
Another object of the present invention is to provide an electrophotographic imaging member having high signal-to-noise ratio characteristics and good electronic contact between laminated layers. That is, the electrophotographic image forming member (hereinafter referred to as "image forming member") of the present invention includes a support, a photoconductive material provided on the support, and containing an amorphous material having silicon atoms as a matrix. In the electrophotographic imaging member having a layer, the photoconductive layer has an average density of 30 to 5 from the support side in the layer thickness direction of the layer.
Region A of 20 Å to 20 μm containing periodic table group atoms at a concentration of ×10 4 atomic ppm and, in the case of non-uniformity, a maximum concentration of 80 to 1 × 10 5 atomic ppm and 0.01 to 1 × 10 3 a lower layer having a 1 to 100 μm thick region B containing periodic table group atoms at a concentration of atomic ppm and lower than the minimum concentration of the region A, nitrogen atoms and 0.01 to 1×10 4 .
It is characterized by having an upper layer having a thickness of 20 Å to 15 μm and containing atoms of Group Group of the periodic table almost uniformly in the layer thickness direction at a concentration of atomic ppm. The image forming member of the present invention configured to have the photoconductive layer structure as described above can solve all of the problems described above, and has extremely excellent electrical, optical, and photoconductive properties. Indicates usage environment characteristics. In particular, when applied as an electrophotographic image forming member, it has excellent charge retention ability during charging processing, has no influence of residual potential on image formation, and has stable and high electrical properties. It has high sensitivity and high signal-to-noise ratio, can obtain high-quality visible images with high image density, clear halftones, and high resolution, and has excellent light fatigue resistance, repeated use characteristics, and It has excellent characteristics for repeated use in humid atmospheres. Hereinafter, the image forming member of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 and FIGS. 2a to 2i are diagrams schematically showing the layer structure for explaining embodiments of the structure of the image forming member of the present invention. The imaging member 100 of the present invention comprises a-
A photoconductive layer 102 containing Si, preferably a-Si (H, X) as a main component is formed and configured,
The photoconductive layer 102 is divided into a lower layer 103 and an upper layer 104 from the support side in the thickness direction of the layer 102 due to differences in their constituent atomic compositions. The periodic table group atoms doped (contained) in the lower layer 103 have a substantially uniform concentration distribution state in the direction parallel to the support surface, but have a concentration distribution state of 2a in the layer thickness direction. As shown in figures 2i to 2i (the vertical axis shows the distance from the support, the horizontal axis shows the atomic concentration, and the periodic table group atoms are represented by boron), the concentration distribution is non-uniform. be made into The lower layer part 103 includes a region A located on the support side that contains atoms of group group of the periodic table at a relatively high concentration, and an upper layer side that contains atoms of group group of the periodic table at a lower concentration than the region A. In a preferred embodiment, the region B is located at . In region A and region B, the concentration distribution of atoms of group group of the periodic table may be uniform,
It may be non-uniform. Alternatively, any of these regions may have a distribution in which the concentration decreases toward the upper layer. The thickness of region A in the layer thickness direction is preferably 20 Å to
20μm, more preferably 30Å to 15μm, optimally 40
It is estimated to be Å~10μm. Further, the content of atoms of group group of the periodic table in the region A is preferably 30 to 5×
104 atomic ppm, more preferably 50 to 5× 104
atomic ppm, optimally 100 to 5×10 3
It is considered to be atomic ppm. When the periodic table group atoms are contained in a non-uniform concentration distribution state in region A, the maximum concentration of the periodic table group atoms in the region is preferably 80 to 1×10 Five
Atomic ppm, more preferably 100-5× 105
atomic ppm, optimally 150 to 1×10 5 atomic
Defined as ppm. The thickness of region B in the layer thickness direction is preferably 1 to 1.
100μm, more preferably 1-80μm, optimally 2
It is estimated to be ~50μm. It is preferable that the atoms of Group Group of the periodic table doped in the region B have a substantially uniform concentration distribution in the direction parallel to the support surface and in the layer thickness direction. The thickness of the region B in the layer thickness direction is preferably 1 to 100 μm, more preferably 1 to 100 μm.
The thickness is 80 μm, optimally 2 to 50 μm. It is desirable that the concentration of the atoms of Group Group of the periodic table in the region B is lower than the concentration of the atoms in the region A. Further, it is desirable that the atoms be contained at a lower concentration than the concentration of the atoms in the upper layer 104, preferably 0.01 to 1×10 3 atomic ppm, more preferably 0.5 to 3×10 2 atomic ppm, optimally It is said to be 1 to 100 atomic ppm. The periodic table group atoms doped into the upper layer 104 have a substantially uniform concentration distribution in the direction parallel to the support surface and in the layer thickness direction. The thickness of the upper layer in the layer thickness direction is preferably 20 Å to 15 μm, more preferably 30 Å to 10 μm, and optimally 40 Å to 5 μm.
It is said that The concentration of atoms of Group Group of the periodic table in the upper layer is usually 0.01 to 1×10 4 atomic ppm,
It is preferably 0.5 to 5×10 3 atomic ppm, optimally 1 to 1×10 3 atomic ppm. On the other hand, the nitrogen atoms contained in the upper layer 104 have a substantially uniform concentration distribution in the direction parallel to the support surface, but have a uniform concentration distribution in the layer thickness direction. Alternatively, the concentration distribution state may be such that the atomic concentration increases toward the surface. The concentration scale is not the same as for boron atoms), so it can be continuous or stepwise. Further, the portion having the maximum nitrogen atom concentration near the surface may have a certain length in the layer thickness direction as shown in FIG. 2c, or it may have a single point as shown in FIG. 2a. It's okay if it is. When nitrogen atoms are contained in the upper layer in a non-uniform distribution, the concentration of nitrogen atoms in the upper layer is preferably 0.1 to 57 atomic % at the maximum concentration, that is, at the surface of the photoconductive layer. ,
More preferably 1 to 57 atomic%, optimally 5 to 57 atomic%
The concentration is preferably 0 to 35 atomic %, more preferably 0 to 35 atomic % in the lowest concentration area, that is, the boundary with the lower layer.
30 atomic%, optimally 0 to 25 atomic%. The image forming member of the present invention having a photoconductive layer formed in such a way that the concentration of nitrogen atoms and atoms of group group of the periodic table has the above-mentioned atomic concentration distribution with respect to the layer thickness is suitable for use in electrophotography. When used as an image forming member, the image density is particularly high;
The reason why it is possible to obtain high-quality visible images with clear halftones and high resolution without image blurring even when the image exposure amount is high is because the photoconductive layer is highly enhanced by doping with nitrogen atoms. Extremely good charge-accepting ability is achieved due to the resistance effect and the wide gap in the energy band of the photoconductive layer due to the high concentration of nitrogen atoms on the surface of the photoconductive layer, and the fact that the support side is doped with atoms from group 3 of the periodic table. It is presumed that this is based on the effect of preventing charge injection from the photoconductive layer and the effect of increasing the resistance of the photoconductive layer. In other words, if there is an interface in the upper layer of the photoconductive layer, the excess carriers generated here will move anywhere an electric field is applied and will cancel out the charge in the dark area, resulting in image blurring. However, in the photoconductive layer of the present invention, due to the wide cap described above, even if complex bending of energy bands occurs at the layer interface, the activation energy for carrier generation becomes large and it is easy to No carrier generation occurs. The reason for containing periodic table group atoms at a low concentration in region B in the lower layer is that by increasing the resistance of region B, the charge acceptance ability is improved, and as a result, higher density images can be expected. This is because higher sensitivity is also expected based on the increase in hole mobility. Note that the reason for containing atoms of group group of the periodic table in the upper layer is that the number of nitrogen atoms doped as donors increases according to the concentration of nitrogen atoms in the region, so the nitrogen atoms are added to compensate for this. It is something. Furthermore, although unconfirmed, it is expected that the photoconductive layer will be consistent due to the inclusion of Group Group atoms of the periodic table throughout the photoconductive layer, although the doping concentration is different, and this will also work effectively to prevent image blurring. It is assumed that the In the present invention, specific examples of the halogen atom (X) that may be contained in the photoconductive layer include fluorine, chlorine, bromine, and iodine, and chlorine, especially fluorine, is particularly preferred. be able to. The periodic table group atoms to be doped into the photoconductive layer include boron, aluminum, gallium, indium, thallium and the like, with boron being particularly preferred. The support used in the present invention may be electrically conductive or electrically insulating. Examples of the conductive support include NiCr, stainless steel, Al,
Examples include metals such as Cr, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pd, and alloys thereof. As the electrically insulating support, films or sheets of synthetic resins such as polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide, glass, ceramic, paper, etc. are usually used. . Preferably, at least one surface of these electrically insulating supports is conductively treated, and another layer is preferably provided on the conductively treated surface side. That is, for example, if it is glass, its surface may contain NiCr, Al, Cr, Mo, Au, Ir, Nd, Ta,
V, Ti, Pt, In 2 O 3 , SnO 2 , ITO (In 2 O 3 + SnO 2 )
Conductivity can be imparted by providing a thin film consisting of NiCr, Al, Ag, Pb, Zn, etc., or if it is a synthetic resin film such as polyester film.
Ni, Au, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, Ti, Pt
Conductivity is imparted to the surface by providing a thin film of a metal such as by vacuum evaporation, electron beam evaporation, sputtering, etc., or by laminating the surface with the metal. The shape of the support is determined depending on the need, but for example, the image forming member 1 shown in FIG.
If 00 is used as an electrophotographic image forming member, it is preferably in the form of an endless belt or a cylinder for continuous high-speed copying. The thickness of the support is determined appropriately so that the desired image forming member is formed, but when flexibility is required as an image forming member, the support function can be fully demonstrated. It is made as thin as possible within this range. However, in such cases, in terms of manufacturing and handling of the support, as well as mechanical strength, it is usually
It is considered to be 10μm or more. In the present invention, to form a photoconductive layer composed of a-Si (H, be done. For example, by glow discharge method, a-Si(H,X)
In order to form a photoconductive layer made up of
Alternatively, depending on the raw material gas for introducing halogen atoms (X) and the constituent atomic composition of the formation region, the raw material gas for introducing nitrogen atoms (N) and the raw material gas for introducing atoms of group 3 of the periodic table may be optionally mixed with Ar, A plasma atmosphere of these gases is created by introducing a predetermined mixing ratio and gas flow rate together with an inert gas such as He into a deposition chamber that can reduce the pressure inside the chamber to generate a glow discharge in the deposition chamber. By forming a layer of a-Si (H, In addition, when forming by sputtering method,
For example, for introducing hydrogen atoms (H) and/or halogen atoms (X) when sputtering a target composed of Si in an atmosphere of an inert gas such as Ar or He or a mixed gas based on these gases. A raw material gas for introducing nitrogen atoms (N) and a raw material gas for introducing atoms of group 3 of the periodic table may be introduced into the deposition chamber for sputtering according to the gas and the constituent atomic composition of the formation region. As the raw material gas for supplying Si used in the present invention, silicon hydrides (silanes) in a gaseous state or that can be gasified such as SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , Si 4 H 10 are effective. Among them, SiH 4 and Si 2 H 6 are particularly preferred from the viewpoint of ease of layer formation work and good Si supply efficiency. In the present invention, hydrogen atoms are mainly introduced into the photoconductive layer using H 2 or the above-mentioned SiH 4 , Si 2 H 6 ,
This is carried out by supplying a silicon hydride gas such as Si 3 H 8 or Si 4 H 10 into a deposition chamber to generate an electric discharge. Effective raw material gases for introducing halogen atoms that can be used in the present invention include many halides, such as gaseous or gasified halogen gases, halides, interhalogen compounds, and halogen-substituted silane derivatives. Preferred examples include the halogen compounds obtained. Furthermore, a silicon compound containing a halogen atom, which is in a gaseous state or can be gasified and whose constituent elements are a silicon atom and a halogen atom, can also be mentioned as an effective compound. Specifically, halogen compounds that can be suitably used in the present invention include fluorine, chlorine, bromine,
Halogen gas such as iodine, BrF, ClF, ClF 3 ,
Examples include interhalogen compounds such as BrF 3 , BrF 5 , IF 3 , IF 7 , ICl, and IBr. Preferred examples of silicon compounds containing halogen atoms, so-called silane derivatives substituted with halogen atoms, include silicon halides such as SiF 4 , Si 2 F 6 , SiCl 4 , and SiBr 4 . can. As the raw material gas for introducing halogen atoms into the photoconductive layer, the above-mentioned halogen compounds or halogen-containing silicon compounds are effectively used, but HF, HCl,
Hydrogen halides such as HBr and HI, SiH 2 F 2 ,
Halogen-substituted silicon hydrides such as SiH 2 I 2 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiH 2 Br 2 , SiHBr 3 , etc., and halides that have a hydrogen atom as one of their constituents in a gaseous state or can be gasified. It can be mentioned as an effective starting material for forming a photoconductive layer. These halides containing hydrogen atoms can be used to introduce halogen atoms into the photoconductive layer at the same time as hydrogen atoms, which are extremely effective components for controlling electrical or photoelectric properties, are introduced into the layer. Therefore, in the present invention, it is used as a suitable raw material for introducing halogen atoms. The raw material gas for supplying nitrogen atoms used in the present invention includes gases containing N as a constituent atom, such as nitrogen (N 2 ), ammonia (NH 3 ), hydrazine (H 2 NNH 2 ), and hydrogen azide (HN 3 ). ), gaseous or gasifiable nitrogen such as ammonium azide (NH 4 N 3 ), and nitrogen compounds such as nitrides and azides. In addition to this, in addition to introducing nitrogen atoms, it is also possible to introduce halogen atoms,
Examples include halogenated nitrogen compounds such as nitrogen trifluoride (F 3 N) and nitrogen tetrafluoride (F 4 N 2 ). The raw material gases used in the present invention for supplying atoms of Group Group of the Periodic Table include B 2 H 6 , B 4 H 10 ,
B5H9 , B5H11 , B6H10 , GaCl3 , AlCl3 , BF3 ,
BCl 3 , BBr 3 , BI 3 and the like can be mentioned. To form a photoconductive layer made of a-Si (H, In the case of sputtering in a gas plasma atmosphere and ion plating method, polycrystalline silicon or single crystal silicon is housed in the evaporation port as an evaporation source, and this silicon evaporation source is used by resistance heating method or electron beam method (EB method). ), etc., and the flying evaporates are passed through a predetermined gas plasma atmosphere. At this time, in both the sputtering method and the ion plating method, in order to introduce the specified atoms into the layer to be formed, a gas for introducing hydrogen atoms (H) and/or halogen atoms (X) and a Sputtering of raw material gas for introducing nitrogen atoms (N) and raw material gas for introducing periodic table group atoms according to the constituent atomic composition of the formation region, including inert gases such as He and Ar as necessary, It is sufficient to introduce the gas into a deposition chamber for ion plating to form a plasma atmosphere of the gas. In order to control the amount of hydrogen atoms, halogen atoms, nitrogen atoms, and atoms of group group of the periodic table contained in the photoconductive layer, for example, hydrogen atoms (H), halogen atoms (X)
One or more of the following may be controlled: the amount of the starting material used to contain nitrogen atoms (N) and atoms of group group of the periodic table introduced into the deposition system, the support temperature, and the discharge power. In the present invention, the diluting gas used when forming the photoconductive layer by the glow discharge method or sputtering method is a so-called rare gas, such as He, Ne,
Preferred examples include Ar. Next, an example of a method for manufacturing an image forming member produced by a glow discharge decomposition method will be described. FIG. 3 shows an apparatus for manufacturing an image forming member using a glow discharge decomposition method. Gas cylinders 1102 to 1106 in the diagram include
The raw material gas for forming the photoconductive layer of the image forming member of the present invention is sealed, for example, 1102 is a SiH 4 gas (99.99% purity) cylinder, and 1103 is B diluted with H 2. 2 H6 gas (purity
99.99%, hereinafter abbreviated as B 2 H 6 /H 2 gas) cylinder, 1
104 is NH 3 gas (99.99% purity) cylinder, 11
05 is CH 4 gas (99.99% purity) cylinder, 110
6 is a SiF 4 gas (purity 99.99%) cylinder. Although not shown in the drawings, it is possible to add cylinders of desired gas types in addition to these as needed. In order to flow these gases into the reaction chamber 1101, each valve 1 of the gas cylinders 1102 to 1106 is opened.
122 to 1126 and leak valve 1135 are closed, and inlet valve 1
112-1116, outflow valve 1117-112
1 and auxiliary valves 1132 and 1133 are open, first open the main valve 1134.
is opened to exhaust the reaction chamber 1101 and gas piping. Next, the reading on vacuum gauge 1136 is approximately 5×10 -6 torr.
When the temperature reaches 100, the auxiliary valves 1132, 1133 and the outflow valves 1117 to 1121 are closed. Next, SiH 4 gas from gas cylinder 1102, B 2 H 6 /H 2 gas from gas cylinder 1103, and gas cylinder 11.
NH 3 gas from 04, from gas cylinder 1105
Inject CH 4 gas and SiF 4 gas from gas cylinder 1106 by opening valves 1122 to 1126 to adjust the pressure of outlet pressure gauges 1127 to 1131 to 1 Kg/cm 2 , gradually opening inflow valves 1112 to 1116, and supplying SiF 4 gas to the mass flow controller. 1107 to 1111. Subsequently, the outflow valve 1117~
1121 and auxiliary valves 1132 and 1133 are gradually opened to allow the respective gases to flow into the reaction chamber 1101. At this time, the outflow valves 1117 to 1121
Also, while checking the reading on the vacuum gauge 1136, adjust the opening of the main valve 1134 so that the pressure inside the reaction chamber reaches the desired value. After confirming that the temperature of the gas cylinder 1137 is set at 50 to 400° C. by the thermal heater 1138, the power source 1140 is set to a desired power to generate glow discharge in the reaction chamber 1101. At the same time, in order to obtain a pre-designed boron atom content curve, the B 2 H 6 /H 2 gas flow rate is changed appropriately, and the discharge power and substrate are adjusted as necessary to compensate for the changing plasma state. Region A, which constitutes the lower layer of the photoconductive layer, is formed by controlling the temperature and the like. Further, during layer formation, the base cylinder 1137 is rotated at a constant speed by a motor 1139 in order to ensure uniform layer formation. Next, close all gas operation system valves used.
The reaction chamber 1101 is once evacuated to high vacuum. When the reading on the vacuum gauge 1136 reaches approximately 5×10 -6 torr, repeat the same operation as above to remove SiH 4 ,
Open the operation system valves for SiF 4 and B 2 H 6 /H 2 and control the flow rate of each raw material gas to the desired value, generate a glow discharge in the same manner as above, and remove the lower layer of the photoconductive layer. A constituent region B is formed. By repeating the same operations as described above, the upper layer constituting the photoconductive layer is formed to have a nitrogen atom and boron atom content distribution curve designed in advance. Examples will be described below. Example 1 Using the image forming member manufacturing apparatus shown in FIG.
A photoconductive layer was formed on an Al cylinder by the glow discharge decomposition method detailed above according to the manufacturing conditions shown in Table 1. A part of the obtained drum-shaped image forming member was cut out, and the concentration of boron atoms and nitrogen atoms in the layer thickness direction was determined using a secondary ion mass spectrometer, and the concentration distribution results shown in Figure 4 were obtained. I got it. Also, set the remaining part of the image forming member drum in the electrophotographic device and apply a charging corona voltage of +6KV.
A latent image is formed by image exposure 0.8~1.51ux・sec,
Subsequently, development, transfer, and fixing processes were carried out using well-known methods, and the images were evaluated. Image evaluation was performed using A4 size paper under normal conditions, and a total of 10 images were evaluated.
Images equivalent to 10,000 sheets were taken out, and images equivalent to 100,000 sheets were taken out under a high temperature and high humidity environment. ] [Image defects] etc., and extremely good evaluations were obtained for all of the above items, regardless of environmental conditions or number of durable sheets. especially,
There is something worth mentioning about the [Concentration] item.
It was confirmed that extremely high concentration could be obtained. This is also supported by the results of potential measurements; for example, when compared to a photoconductive layer without any treatment, it was found that the acceptance potential was improved by about 1.4 to 1.7 times. It was inferred that the effect of preventing charge injection from the surface due to atomic doping and the effect of doping a small amount of boron atoms were sufficiently effective. This improvement in charge acceptance ability not only improves image density but also has the great advantage that a wide latitude of corona conditions can be obtained and the range of image quality selection can be expanded. Another item worth mentioning is resolution, and this series of tests revealed that extremely clear images can be maintained under any environmental conditions. This appears to be the effect of providing the upper layer of the photoconductive layer with a nitrogen atom concentration distribution as shown in Figure 4.
There was a clear difference under high humidity conditions from those that did not have such a nitrogen atom concentration distribution. Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 and 2 The same method as in Example 1, except that in Example 1, the thickness of the third layer (upper layer) was variously changed by changing the deposition time. A drum-shaped imaging member was prepared. When the image forming member was subjected to the same image evaluation as in Example 1, it was found that
Obtained the results in the table. Examples 4 and 5 and Comparative Examples 3 to 5 A drum-shaped image was formed under the same conditions and method as in Example 3, except that the flow rate of ammonia gas was variously changed in forming the third layer (upper layer). A forming member was produced. When this image forming member was subjected to the same image evaluation as in Example 1, the results shown in Table 3 were obtained. Examples 6 and 7 Drum-shaped image forming members were produced in the same manner as in Example 1 according to the production conditions shown in Tables 4 and 5, respectively. The concentration distribution forms of nitrogen atoms and boron atoms in the obtained image forming member are 5th and 6th, respectively.
It was something like the picture. As a result of performing image evaluations on these image forming members in exactly the same manner as in Example 1, good results almost equivalent to those in Example 1 were obtained in all cases.
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
第1図は、本発明の像形成部材の構成の実施態
様例を説明するために層構造を模式的に示した図
である。第2a〜2i図は、本発明の像形成部材
の非晶質層中の窒素原子及び周期律表第族原子
濃度分布を模式的に示した図である。第3図は、
グロー放電分解法による像形成部材の製造装置を
示した図である。第4〜6図は、本発明の実施例
に於ける像形成部材の構成原子濃度分布の分析結
果を示した図である。
100…像形成部材、101…支持体、102…
光導電層、103…下層部、104…上部層、1
101…反応室、1102〜1106…ガスボン
ベ、1107〜1111…マスフロコントロー
ラ、1112〜1116…流入バルブ、1117
〜1121…流出バルブ、、1122〜1126
…バルブ、1127〜1131…圧力調整器、1
132…補助バルブ、1133…補助バルブ、1
134…メインバルブ、1135…リークバル
ブ、1136…真空計、1137…基体シリンダ
ー、1138…加熱ヒーター、1139…モー
タ、1140…高周波電源(マツチングボツク
ス)。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a layer structure for explaining an embodiment of the structure of an image forming member of the present invention. FIGS. 2a to 2i are diagrams schematically showing the concentration distribution of nitrogen atoms and atoms of group 3 of the periodic table in the amorphous layer of the image forming member of the present invention. Figure 3 shows
1 is a diagram showing an apparatus for manufacturing an image forming member using a glow discharge decomposition method. 4 to 6 are diagrams showing the analysis results of the constituent atomic concentration distribution of the image forming member in the example of the present invention. 100...Image forming member, 101...Support, 102...
Photoconductive layer, 103... lower layer part, 104... upper layer, 1
101...Reaction chamber, 1102-1106...Gas cylinder, 1107-1111...Mass flow controller, 1112-1116...Inflow valve, 1117
~1121...Outflow valve, 1122~1126
...Valve, 1127-1131...Pressure regulator, 1
132...Auxiliary valve, 1133...Auxiliary valve, 1
134... Main valve, 1135... Leak valve, 1136... Vacuum gauge, 1137... Base cylinder, 1138... Heater, 1139... Motor, 1140... High frequency power supply (matching box).
Claims (1)
原子を母体とする非晶質材料を含む光導電層と、
を有する電子写真用光導電部材において、前記光
導電層が、該層の層厚方向に関し前記支持体側か
ら、平均濃度30〜5×104 atomic ppmの濃度で
且つ不均一の場合には最大濃度80〜1×105
atomic ppmの濃度で周期律表第族原子を含有
する20Å〜20μm厚の領域Aと0.01〜1×103
atomic ppmの濃度であつて且つ前記領域Aの最
小濃度より低い濃度で周期律表第族原子を含有
する1〜100μm厚の領域Bとを有する下部層と、
窒素原子及び0.01〜1×104 atomic ppmの濃度
で層厚方向にほぼ均一に周期律表第族原子を含
有する20Å〜15μm厚の上部層と、を有すること
を特徴とする電子写真用光導電部材。1 a support, a photoconductive layer provided on the support and containing an amorphous material having silicon atoms as a matrix;
In the photoconductive member for electrophotography, the photoconductive layer has an average concentration of 30 to 5×10 4 atomic ppm from the support side in the layer thickness direction, and when the concentration is nonuniform, the maximum concentration 80~1× 105
20 Å to 20 μm thick region A containing periodic table group atoms at a concentration of atomic ppm and 0.01 to 1×10 3
a lower layer having a thickness of 1 to 100 μm containing periodic table group atoms at a concentration of atomic ppm and lower than the minimum concentration of the region A;
An upper layer having a thickness of 20 Å to 15 μm and containing nitrogen atoms and atoms of Group Group of the periodic table substantially uniformly in the layer thickness direction at a concentration of 0.01 to 1×10 4 atomic ppm. conductive member.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58052033A JPS59177561A (en) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | Photoconductive member |
| DE19843411475 DE3411475A1 (en) | 1983-03-28 | 1984-03-28 | LIGHT RECEIVING ELEMENT |
| US06/815,123 US4637972A (en) | 1983-03-28 | 1985-12-30 | Light receiving member having an amorphous silicon photoconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58052033A JPS59177561A (en) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | Photoconductive member |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59177561A JPS59177561A (en) | 1984-10-08 |
| JPH023985B2 true JPH023985B2 (en) | 1990-01-25 |
Family
ID=12903495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58052033A Granted JPS59177561A (en) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | Photoconductive member |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59177561A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0743543B2 (en) * | 1984-11-26 | 1995-05-15 | 株式会社東芝 | Photoconductive member |
-
1983
- 1983-03-28 JP JP58052033A patent/JPS59177561A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59177561A (en) | 1984-10-08 |