JPH0474699B2 - - Google Patents
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- JPH0474699B2 JPH0474699B2 JP56208494A JP20849481A JPH0474699B2 JP H0474699 B2 JPH0474699 B2 JP H0474699B2 JP 56208494 A JP56208494 A JP 56208494A JP 20849481 A JP20849481 A JP 20849481A JP H0474699 B2 JPH0474699 B2 JP H0474699B2
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- G03G5/04—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
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Description
[産業上の利用分野]
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)
の様な電磁波に感受性のある光導電部材に関す
る。
[従来の技術]
固体撮像装置、或いは像形成分野に於ける電子
写真用像形成部材や原稿読取装置に於ける光導電
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)/暗電流(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、使用時に於い
て人体に対して無公害であること、更には固体撮
像装置に於いては、残像を所定時間内に容易に処
理することが出来ること等の特性が要求される。
殊に、事務機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、上記の使用時に於ける無公害性は重要な
点である。
この様な点に立脚して、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)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
成部材として、独国公開第2933411号公報には光
電変換読取装置への応用が記載されている。
[発明が解決しようとする課題]
而乍ら、従来のa−Siで構成された光導電層を
有する光導電部材は暗抵抗値、光感度、光応答性
等の電気的、光学的、光導電的特性、及び繰返し
特性の点、使用環境特性の点、更には経時的安定
性や耐久性の点に於いて、各々、個々には特性の
向上が計られているが、総合的な特性向上を計る
上で更に改良される余地が存する。
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計ろうとす
ると、従来においては、その使用時に於いて残留
電位が残る場合が度々観測され、この種の光導電
部材は長時間繰返し使用し続けると、繰返し使用
による疲労の蓄積が起つて、残像が生ずる所謂ゴ
ースト現象を生ずる様になる等の不都合な点が少
なくなかつた。
又、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計るため
に、水素原子或いは弗素原子や塩素原子等のハロ
ゲン原子、及び電気電動型の制御のために硼素原
子や燐原子等が、或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仕方如
何によつては、形成した層の電気的、光学的或い
は光導電的特性、使用環境特性、電気的耐圧性に
問題が生ずる場合がある。
即ち、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、或いは転写紙に転写された画像
に俗に「白ヌケ」と呼ばれる、局所的な放電破壊
現象によると思われる画像欠陥や、例えばクリー
ニングに、ブレードを様いるとその摺擦によると
思われる俗に「白スジ」と云われている所謂欠陥
が生じたりしていた。又、多湿雰囲気中で使用し
たり、或いは多湿雰囲気中に長時間放置した直後
に使用すると俗に云う画像のボケが生ずる場合が
少なくなかつた。
従つて、a−Si材料そのものの特性改良が計ら
れる一方で光導電部材を設計する際に、上記した
様な問題の総てが解決される様に工夫される必要
がある。
[課題を解決するための手段]
本発明は上記の諸点に鑑み成されたもので、a
−Siに就いて電子写真用象形成部材や固体撮像装
置、読取装置等に使用される光導電部材としての
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、シリコン原子を母体と
し、水素原子(H)及びハロゲン原子(X)のいずれか一
方を少なくとも含有するアモルフアス材料、所謂
水素化アモルフアスシリコン、ハロゲン化アモル
フアスシリコン、或いはハロゲン含有水素化アモ
ルフアスシリコン[以後これ等の総称的表記とし
て「a−Si(H、X)」を使用する]から構成され
る光導電層を有する光導電部材の層構成を以後に
説明される様に特定化する様に設計されて作成さ
れた光導電部材は実用上著しく優れた特性を示す
ばかりでなく、従来の光導電部材と較べてみても
多くの点において凌駕していること、殊に電子写
真用の光導電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いている。
本発明は電気的、光学的、光導電的特性が使用
環境に殆んど依存なく実質的に常時安定してお
り、耐光疲労に著しく長け、繰返し使用に際して
も劣化現象を起さず耐久性、耐湿性に優れ、残留
電位が全く又は殆んど観測されない光導電部材及
びそれを用いる像形成方法を提供することを主た
る目的とする。
本発明の他の目的は、電子写真用象形成部材と
して適用させた場合、静電象形成のための帯電処
理の際の電荷保持能が充分であり、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
特性を有する光導電部材及びそれを用いる像形成
方法を提供することである。
本発明の更に他の目的は、長期の使用に於いて
画像欠陥や画像のボケが全くない、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
品質画像を得ることが容易に出来る電子写真用の
光導電部材及びそれを用いる像形成方法を提供す
ることである。
本発明の更にもう1つの目的は、高光感度性、
高SN比特性及び高耐圧性を有する光導電部材及
びそれを用いる像形成方法を提供することでもあ
る。
本発明における第1の発明は、光導電部材用の
支持体と、該支持体上に設けられ、シリコン原子
を母体とし、水素原子及びハロゲン原子の少なく
ともいずれか一方を構成要素とする非晶質材料で
構成された光導電性を示す第1の層領域と、シリ
コン原子と炭素原子と水素原子とを構成要素とす
る非晶質材料で構成されている第2の層領域と、
を支持体側から順に有する非晶質層とを有し、前
記第1の層領域には構成原子として周期律表第
族に属する原子をその分布濃度が該層厚方向に連
続的でかつ前記支持体側の方に高くされた部分を
有し第2の層領域側においては該支持体側に較べ
て可成り低くされた部分を有する分布状態で含有
し且つ前記2の層領域に於いて炭素原子が60原子
%まで含有されている事を特徴とする光導電部材
である。
また、本発明における第2の発明は、光導電部
材用の支持体と、該支持体上に設けられ、シリコ
ン原子を母体とし、水素原子及びハロゲン原子の
少なくともいずれか一方を構成要素とする非結質
材料で構成された光導電性を示す第1の層領域
と、シリコン原子と炭素原子と水素原子とを構成
要素とする非晶質材料で構成されている第2の層
領域と、を支持体側から順に有する非晶質層とを
有し、前記第1の層領域には構成原子として周期
律表第族に属する原子をその分布濃度が該層厚
方向に連続的でかつ前記支持体側の方に高くされ
た部分を有し第2の層領域側においては該支持体
側に較べて可成り低くされた部分を有する分布状
態で含有し且つ前記第2の層領域に於いて炭素原
子が60原子%まで含有されている光導電部材を用
い、前記光導電部材に帯電を行い、構造を照射し
て潜像を形成し、該潜像を現像剤によつて現像し
て現像像を形成し、該現像像を記録部材に転写
し、転写画像を形成した後、前記光導電部材の表
面のクリーニングを行なう像形成方法である。
以下、図面に従つて、本発明の光導電部材に就
いて詳細に説明する。
第1図は、本発明の光導電部材の層構成を説明
する為に模式的に湿した模式的構成図である。
第1図に示す光導電部材100は、光導電部材
用としての支持体101の上に、非晶質層102
が設けられており、該非晶質層102はa−Si
(H、X)から成り、光導電性を有する第1の層
領域103と、シリコン原子と炭素原子と水素原
子とを構成要素とする非晶質材料で構成され、前
記炭素原子が上限として30原子%まで、下限とし
ては通常1×10-3原子%の量、すなわち、C/
(C+Si+H)の値が%表示で1×10-3原子%か
ら30原子%未満となる量範囲で炭素原子が含有さ
れている第2の層領域104とから成る層構造を
有する。
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
を導電処理され、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。
例えば、ガラスであれば、その表面にNi、Cr、
Al、Cr、Mo、Au、Ir、Nb、Ta、V、Ti、Pt、
Pd、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た、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、円筒状、
ベルト状、板状等任意の形状とし得、所望によつ
て、その形状は形成されるが、例えば、第1図の
光導電部材100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、所望通りの光導電部材が形成される
様に適宜決定されるが、光導電部材として可撓性
が要求される場合には、支持体としての機能が充
分発揮される範囲内であれば可能な限り薄くされ
る。而乍ら、この様な場合支持体の製造上及び取
扱い上、機械的強度等の点から、通常は、10μ以
上とされる。
本発明に於いて、その目的を効果的に達成する
為に、支持体101上に形成され、非晶質層10
2の一部を構成する第1の層領域103は下記に
示す半導体特性を有し、照射される光に対して光
導電性を示すa−Si(H、X)で構成される。
p型a−Si(H、X)…アクセプターのみを
含むもの。或いは、ドナーとアクセプターとの
両方を含み、アクセプターの相対的濃度が高い
もの。
p-型a−Si(H、X)…のタイプに於いて
アクセプターの濃度(Na)が低いか又はアク
セプターの相対的濃度が低いもの。
n型a−Si(H、X)…ドナーのみを含むも
の。或いはドナーとアクセプターの両方を含
み、ドナーの相対的濃度が高いもの。
n-型a−Si(H、X)…のタイプに於いて
ドナーの濃度(Na)が低いか、又はアクセプ
ターの相対的濃度が低いもの。
i型a−Si(H、X)…NaNdOのもの、
又はNaNdのもの。
本発明に於いて、第1の層領域103中の含有
されるハロゲン原子(X)として好適なのはF、Cl、
Br、Iであり、殊にF、Clが望ましいのである。
本発明においてa−Si(H、X)で構成される
第1の層領域103を形成するには例えばグロー
放電法、スパツタリング法、或いはイオンプレー
テイング法等の放電現象を利用する真空堆積法が
採用される。例えば、グロー放電法によつて、a
−Si(H、X)で構成される第1の層領域103
を形成するには、基本的にはシリコン原子(Si)
を供給し得るSi供給用の原料ガスと共に、水素原
子(H)導入用の又は/及びハロゲン原子(X)導入用の
原料ガスを内部が減圧にし得る堆積室内に導入し
て、該堆積室内にグロー放電を生起させ、予め所
定位置に設定されてある所定の支持体表面上にa
−Si(H、X)からなる層を形成すれば良い。又、
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)又
は/及びハロゲン原子(X)導入用のガスをスパツタ
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硅素(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。
本発明において使用され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
合物が挙げられ、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。
又、更には、シリコン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し得る、ハロ
ゲン原子を含む硅素化合物を有効なものとして本
発明においては挙げることが出来る。
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、
ヨウ素のハロゲンガス、BrF、ClF、ClF3、
BrF5、BrF3、IF3、IF7、ICl、IBr等のハロゲン
間化合物を挙げる事が出来る。
ハロゲン原子を含む硅素化合物、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
的には例えばSiF4、Si2F6、SiCl4、SiBr4等のハ
ロゲン化硅素が好ましいものとして挙げることが
出来る。
この様なハロゲン原子を含む硅素化合物を採用
してグロー放電法によつて本発明の特徴的な光導
電部材を形成する場合には、Siを供給し得る原料
ガスとしての水素化硅素ガスを使用しなくとも、
所定の支持体上にハロゲン原子を構成要素として
含むa−Siから成る層を形成する事が出来る。
グロー放電法に従つて、ハロゲン原子を含む層
を製造する場合、基本的には、Si供給用の原料ガ
スであるハロゲン化硅素ガスとAr、H2、He等の
ガス等を所定の混合比とガス流量になる様にして
第1の層領域を形成する堆積室内に導入し、グロ
ー放電を生起して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、所定の支持体上に第1
の層領域を形成し得るものであるが、水素原子の
導入を計る為にこれ等のガスに更に水素原子を含
む硅素化合物のガスも所定量混合して層形成して
も良い。
又、各ガスは単独種のみでなく所定の混合比で
複数種混合して使用しても差支えないものであ
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ボー
トに収容し、このシリコン蒸発源を抵抗加熱法、
或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事で行う事が出来る。
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ハロゲ
ン原子を導入するには、前記のハロゲン化合物又
は前記のハロゲン原子を含む硅素化合物のガスを
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。
又、水素原子を導入する場合には、水素原子導
入用の原料ガス、例えば、H2、或いは前記した
シラ類等のガスをスパツタリ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。
本発明においては、ハロゲン原子導入用の原料
ガスとして上記させたハロゲン化合物或いはハロ
ゲンを含む硅素化合物が有効なものして使用され
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
ン置換水素化硅素、等々のガス状態の或いはガス
化し得る、水素原子を構成要素の1つとするハロ
ゲン化物も有効な第1の層領域形成用の出発物質
として挙げる事が出来る。
これ等の水素原子を含むハロゲン化物は、層形
成の際に層中にハロゲン原子の導入と同時に電気
的或いは光電的特性の制御に極めて有効な水素原
子も導入されるので、本発明においては好適なハ
ロゲン導入用の原料として使用される。
水素原子を層中に構造的に導入するには、上記
の他に、H2或はSiH4、Si2H6、Si3H8、Si4H10等
の水素化硅素のガスをSiを供給する為のシリコン
化合物と堆積室中に共存させて放電を生起させる
事でも行う事が出来る。
例えば、反応スパツタリング法の場合には、Si
ターゲツトを使用し、ハロゲン原子導入用のガス
及びH2ガスを必要に応じてHe、Ar等の不活性ガ
スも含めて堆積室内に導入してプラズマ雰囲気を
形成し、前記Siターゲツトをスパツタリングする
ことによつて、基板上にa−Si(H、X)から成
る層が形成される。
更には、不純物のドーピングも兼ねてB2H6等
のガスを導入してやることも出来る。
本発明において、形成される光導電部材の第1
の層領域中に含有される水素原子(H)の量又はハロ
ゲン原子(X)の量又は水素原子とハロゲン原子の量
の和は通常の場合1〜40原子%、好適には5〜30
原子%とされるのが望ましい。
層中に含有される水素原子(H)又は/及びハロゲ
ン原子(X)の量を制御するには、例えば支持体温度
又は/及び水素原子(H)、或いはハロゲン原子(X)を
含有させる為に使用される出発物質の堆積装置系
内へ導入する量、放電々力等を制御してやれば良
い。
本発明に於いて、第1の層領域をグロー放電法
又はスパツターリング法で形成する際に使用され
る稀釈ガスとしては、所謂稀ガス、例えばHe、
Ne、Ar等が好適なもとして挙げることが出来
る。
第1の層領域103の半導体特性を〜の中
の所望のものとするには、該層形成の際に、n型
不純物、又はp型不純物、或いは両不純物を形成
される層中にその量を制御し乍らドーピングして
やる事によつて成される。その様な不純物として
は、p型不純物として周期律表第族に属する原
子、例えば、B、Al、Ga、In、Tl等が好適なも
のとして挙げられ、n型不純物としては、周期律
表第族に属する原子、例えば、N、P、As、
Sb、Bi等が好適なものとして挙げられるが、殊
にB、Ga、P、Sb等が最適である。
本発明に於いて所望の伝導型を有する為に第1
の層領域103中にドーピングされる不純物の量
は、所望される電気的、光学的特性に応じて適宜
決定されるが、周期律表第族の不純物の場合は
3×104原子ppm以下の量範囲でドーピングして
やれば良く、周期律表第族の不純物の場合には
5×103原子ppm以下の量範囲でドーピングして
やれば良い。
第1の層領域103中に不純物をドーピングす
るには、層形成の際に不純物導入用の原料物質を
ガス状態で堆積室中に第1の層領域103を形成
する主原料物質と共に導入してやれば良い。この
様な不純物導入様の原料物質としては、常温常圧
でガス状の又は、少なくとも層形成条件下で容易
にガス化し得るものが採用されるのが望ましい。
その様な不純物導入用の出発物質として具体的に
は、PH3、P2H4、PF3、PF5、PCl3、AsH3、
AsF3、AsF5、AsCl3、SbH3、SbF3、SbF5、
BiH3、BF3、BCl3、BBr3、B2H6、B4H10、
B5H9、B5H11、B6H10、B6H12、B6H14、AlCl3、
GaCl3、InCl3、TlCl3等を挙げることが出来る。
第1の層領域103の層厚は、所望のスペクト
ル特性を有する光の照射によつて発生されるフオ
トキヤリアが効率良く輸送される様に所望に従つ
て適宜決められ、通常は、1〜100μ、好適には、
2〜50μとされる。
本発明に於いて伝導型や暗抵抗値の制御の為に
第1の層領域103中に不純物として含有される
周期律表第族に属する原子(以後「第族原
子」と記す)や周期律表第族に属する原子(以
後「第属原子」と記す)は、上記層領域103
の層厚方向に実質的に垂直な面(支持体101の
表面に平行な面)内に於いては、実質的に均一に
分布されるが、層厚方向に対してはその分布状態
は不均一とされる。
さらに、形成される非晶室層102全体として
の暗抵抗の増大と電気的耐圧特性の向上をより効
果的に達成するには、上記の不純物は、支持体1
01側の方に多く分布した不均一分布状態が形成
される様に第1の層領域103中に含有されるの
が望ましい。殊に電子写真用として適用させる場
合には、第族原子としては、殊に硼素(B)やガリ
ウム(Ga)を、第族原子としては、殊に隣
(P)を夫々上記の様に不均一分布させて含有さ
せるのが好ましい。又、第1の層領域103中に
含有される前記の不純物は、該層領域103の層
厚方向の全領域に連続的に含有されても良いし、
又、層厚方向に於いて部分的に含有させても良
い。
次に本発明に於いて、第1の層領域104中に
前記の不純物が層厚方向に不均一な分布状態で含
有される典型例に就て説明する。
尚、説明の簡便さを計る為に、不純物としては
第族原子で説明し、又、図面化され層領域とし
ては、第族原子の含有されている層領域の部分
のみを示す様にした。即ち、以下の不純物の分布
状態の説明用としての図面に示されている層領域
()は、第1の層領域103の全領域に等しく
ても良いし、又、第1の層領域103の一部とさ
れても良いのである。、而乍ら、第1の層領域1
03へ含有される不純物は層領域()が第1の
層領域103の支持体101側の端部層領域を含
む様に含有されるの好適である。
第2図乃至第10図には、本発明における光導
電部材の第1の層領域103を構成する層領域
()中に含有される第族原子の層厚方向の分
布状態の典型的例が示される。
第2図乃至第10図において、横軸は第族原
子の含有量Cを、縦軸は第族原子の含有されて
いる層領域()の層厚を示し、tBは支持体側の
界面の位置を、tTは支持体側とは反対側の界面の
位置を示す。即ち、第族原子の含有されている
層領域()はtB側よりtT側に向つて層形成がな
される。
本発明においては、第族原子の含有される層
領域()は、a−Si(H、X)から成り、光導
電性を示す第1の層領域103の全層領域を占め
ても良いし、又、その一部を占めても良い。
本発明において、前記層領域()が第1の層
領域103の一部の層領域を占める場合には、第
1図の例で示せば支持体101側との界面を含ん
で第1の層領域103の下部層領域に設けられる
のが好ましいものである。
第2図には、層領域()中に含有される第
族原子の層厚方向の分布状態の第1の典型例が示
される。
第2図に示される例では、第族原子の含有さ
れる層領域が形成される表面と該層領域の表面と
が接する界面位置tBよりt1の位置までは、第族
原子の含有濃度CがC1なる一定の値を取り乍ら
第族原子が形成される層領域に含有され、位置
t1よりは濃度C2より界面位置tTに到るまで徐々に
連続的に減少されている。界面位置tTにおいては
第族原子の含有濃度CはC3とされる。
第3図に示される例においては、含有される第
族原子の含有濃度Cは位置tBより位置tTに到る
まで濃度C4から徐々に連続的に減少して位置tTに
おいて濃度C5となる様な分布状態を形成してい
る。
第4図の場合には、位置tBより位置t2までは第
族原子の含有濃度Cは濃度C6と一定値とされ、
位置t2と位置tTとの間において、徐々に連続的に
減少され、位置tTにおいて、含有濃度Cは実質的
に零とされている。
第5図の場合には、第族原子は位置tBより位
置tTに到るまで、含有濃度C8より連続的に徐々に
減少され、位置tTにおいて実質的に零とされてい
る。
第6図に示す零においては、第族原子の含有
濃度Cは、位置tBと位置t3間においては、濃度C9
と一定値であり、位置tTにおいては濃度C10とさ
れる。位置t3と位置tTとの間では、含有濃度Cは
一次関数的に位置t3より位置tTに到るまで減少さ
れている。
第7図に示される零においては、位置tBより位
置t4までは濃度C11の一定値を取り、位置t4より位
置tTまでは濃度C12より濃度C13まで一次関数的に
減少する分布状態とされている。
第8図に示す例においては、位置tBより位置tT
に到るまで、第族原子の含有濃度Cは濃度C14
より零に到る様に一次関数的に減少している。
第9図においては、位置tBより位置t5に到るま
では第族原子の含有濃度Cは、濃度C15より濃
度C16まで一次関数的に減少され、位置t5と位置tT
との間においては、濃度C16の一定値とされた例
が示されている。
第10図に示される例においては、第族原子
の含有濃度Cは位置tBにおいて濃度C17であり、
位置t6に到るまではこの濃度C17より初めてはゆ
つくりと減少され、t6の位置付近においては、急
激に減少されて位置t6では濃度C18とされる。
位置t6と位置t7との間においては、初め急激に
減少されて、その後は、緩かに徐々に減少されて
位置t7で濃度C19となり、位置t7と位置t8との間で
は、極めてゆつくりと徐々に減少されて位置t8に
おいて、濃度C20に到る。位置t8と位置tTの間にお
いては、濃度C20より実質的に零になる様に図に
示す如き形状の曲線に従つて減少されている。
以上、第2図乃至第10図により、層領域
()中に含有される第族原子の層厚方向の分
布状態の典型零の幾つかを説明した様に、本発明
においては、支持体側において、第族原子の含
有濃度Cの高い部分を有し、界面tT側において
は、前記含有濃度Cは支持体側に較べて可成り低
くされた部分を有する第族原子の分布状態が形
成された層領域()が第1の層領域103に設
けられるのが好ましい。
本発明のより好ましい実施態様においては、非
晶質層を構成する第族原子の含有される層領域
()は、上記した様に支持体側の方に第族原
子が比較的高濃度で含有されている局在領域Aを
有する。
局在領域Aは、第2図乃至第10図に示す記号
を用いて説明すれば、界面位置tBより5μ以内に設
けられるのが望ましい。
本発明においては、上記局在領域Aは、界面位
置tBより5μ厚までの全層領域LTとされる場合もあ
るし、又、層領域LTの一部とされる場合もある。
局在領域Aを層領域LTの一部とするか又は全
部とするかは、形成される非晶質層に要求される
特性に従つて適宜決められる。
局在領域Aはその中に含有される第族原子の
層厚方向の分布状態として第族原子の含有量分
布値(濃度分布値)の最大Cmaxがシリコン原子
に対して通常は50原子ppm以上、好適には80原子
ppm以上、最適には100原子ppm以上とされる様
な分布状態となり得る様に層形成されるのが望ま
しい。
即ち、本発明の好ましい実施態様例において
は、第族原子の含有される層領域()は、支
持体側からの層厚で5μ以内(tBから5μ厚の層領
域)に含有量分布の最大値Cmaxが存在する様に
形成される。
本発明において、第族原子の含有される前記
の層領域()中に含有される第族原子の含有
量としては、本発明の目的が効果的に達成される
様に所望に従つて適宜決められるが、前記の第1
の層領域103を構成するシリコン原子の量に対
して、通常は1〜3×104原子ppm、好ましくは
2〜500原子ppm、最適には3〜200原子ppmとさ
れるのが望ましいものである。
第族原子の場合には、Cmaxとしてはシリコ
ン原子に対して、通常は50原子ppm以上、好適に
は80原子ppm以上、最適には100原子ppm以上と
される様な分布状態となり得る様に層形成される
のが望ましい。
又、第族原子の含有される層領域()[前
述の層領域()に相当]中に含有される第族
原子の含有量としては、本発明の目的が効果的に
達成される様に所望に従つて適宜決められるが、
前記の第1の層領域103を構成するシリコン原
子の量に対して、通常は1〜5×103原子ppm、
好ましくは1〜300原子ppm、最適には1〜200原
子ppmとされるのが望ましいものである。
以上説明した第1の層領域の層構成例の多く
は、第族原子又は第族原子の濃度分布が層厚
方向に緩かに変化する領域を有する。このこと
は、層の機械的強度繰返し使用特性を高める点に
於いて殊に顕著な効果が示される。
第1図に示される光導電部材100に於いては
第1の層領域103上に形成される第2の層領域
104は、自由表面105を有し、殊に耐湿性、
連続繰返し使用特性、耐圧性、使用環境特性、耐
久性に於いて本発明の目的を達成する為に設けら
れる。
又、本発明に於いては、非結晶質層102を構
成する第1の層領域103と第2の層領域104
とを形成する非晶質材料の各々がシリコン原子と
いう共通の構成要素を有しているので、積層界面
に於いて化学的な安定性の確保が充分成されてい
る。
第2の層領域104は、シリコン原子と炭素原
子と水素原子とで構成される非晶質材料〔a−
(SixC1-x)yH1-y、但し0.5≦x≦0.99999、0.6≦y
≦0.99〕で形成される。
a−(SixC1-x)y:H1-yで構成される第2の層領
域104の形成はグロー放電法、スパツターリグ
法、イオンインプランテーシヨン法、イオンプレ
ーテイング法、エレクトロンビーム法等によつて
成される。これ等の製造法は、製造条件、設備資
本投下の負荷程度、製造規模、作成される光導電
部材に所望される特性等の要因によつて適宜選択
されて採用されるが、所望する特性を有する光導
電部材を製造する為の作成条件の制御が比較的容
易である、シリコン原子と共に炭素原子及び水素
原子を作製する第2の層領域中に導入するのが容
易に行える等の利点からグロー放電法或いはスパ
ツターリング法が好適に採用される。
更に、本発明に於いては、グロー放電法とスパ
ツターリング法とを同一装置系内で併用して第2
の層領域104を形成しても良い。
グロー放電法によつて第2の層領域104を形
成するには、a−(SixC1-x)y:H1-y形成用の原料
ガスを、必要に応じて稀釈ガスと所定量の混合比
で混合して、支持体101の設置してある真空堆
積用の堆積質に導入し、導入されたガスを、グロ
ー放電を生起させることでガラスプラズマ化して
前記支持体101上に既に形成されてある第1の
層領域103上にa−(SixC1-x)y:H1-yを堆積さ
せれば良い。
本発明に於いて、a−(SixC1-x)y:H1-y形成用
の原料ガスとしては、Si、C、Xの中の少なくと
も1つを構成原子とするガス状の物質又はガス化
し得る物質をガス化したものの中の大概のものが
使用され得る。
Si、C、Xの中の1つとしてSiを構成原子とす
る原料ガスを使用する場合は、例えばSiを構成原
子とする原料ガスと、Cを構成原子とする原料ガ
スと、Xを構成原子とする原料ガスとを所望の混
合比で混合して使用するか、又は、Siを構成原子
とする原子ガスト、C及びXを構成原子とする原
料ガスとを、これも又所望の混合比で混合する
か、或いは、Siを構成原子とする原料ガスと、
Si、C及びXの3つを構成原子とする原料ガスと
を混合して使用することが出来る。
又、別には、SiとXとを構成原子とする原料ガ
スにCを構成原子とする原料ガスを混合して使用
しても良い。
本発明に於いて第2の層領域104形成用の原
料ガスとして有効に使用されるのは、SiとHとを
構成原子とするSiH4、Si2H6、Si3H8、Si4H10等
のシラン(Silane)類等の水素化硅素ガス、Cと
Hとを構成原子とする、例えば炭素数1〜4の飽
和炭化水素、炭素数2〜4のエチレン系炭化水
素、炭素数2〜3のアセチレン系炭化水素等が挙
げられる。
具体的には、飽和炭化水素としてはメタン
(CH4)、エタン(C2H6)、プロパン(C3H8)、n
−ブタン(n−C4H1O)、ペンタン(C5H12)、エ
チレン系炭化水素としては、エチレン(C2H4)、
プロピレン(C3H6)、ブテン−1(C4H8)、ブテ
ン−2(C4H8)、イソブチレン(C4H8)、ペンテ
ン(C5H1O)、アセチレン系炭化水素としては、
アセチレン(C2H2)、メチルアセチン(C3H4)
ブチン(C4H6)等が挙げられる。
SiとCとHとを構成原子とする原料ガスとして
は、Si(CH3)、Si(C2H5)4等のケイ化アルキルを
挙げることが出来る。これ等の原料ガスの他、H
導入用の原料ガスとしては勿論H2も有効なもの
として使用される。
スパツターリング法によつて第2の層領域10
4を形成するには、単結晶又は多結晶のSiウエー
ハー又はCウエーハー、又はSiとCが混合されて
含有されているウエーハーをターゲツトとして、
これ等を種々のガス雰囲気中でスパツターリング
することによつて行えば良い。
例えば、Siウエーハーをターゲツトとして使用
すれば、CとHを導入する為の原料ガスを、必要
に応じて稀釈ガスで稀釈して、スパツター用の堆
積室中に導入し、これ等のガスのガスプラズマを
形成して前記Siウエーハーをスパツターリングす
れば良い。
又、別には、SiとCとは別々のターゲツトとし
て、又はSiとCの混合した一枚のターゲツトを使
用することによつて、少なくとも水素原子を含有
するガス雰囲気中でスパツタリングすることによ
つて使用される。
C又はH導入用の原料ガスとしては、先述した
グロー放電の例で示した原料ガスが、スパツター
リングの場合にも有効なガスとして使用され得
る。
本発明に於いて、第2の層領域104をグロー
放電法又はスパツターリング法で形成する際に使
用される希釈ガスとしては、所謂・希ガス、例え
ばHe、Ne、Ar等が好適なものとして挙げるこ
とが出来る。
本発明に於ける第2の層領域104は、その要
求される特性が所望通りに与えられる様に注意深
く形成される。
即ち、Si、C及びHを構成原子とする物質は、
その作成条件によつて構造的には結晶からアモル
フアスまでの形態を取り、電気物性的には導電性
から半導体性、絶縁性までの間の性質を、又光導
電的性質から非光導電的性質までの間の性質を、
各々示すので、本発明に於いては、目的に応じた
所望の特性を有するa−SixC1-xが形成される様
に、所望に従つてその作成条件の選択が厳密に成
される。
例えば、電気的耐厚性の向上を主な目的として
第2の層領域104を設けるにはa−(SixC1-x)y
H1-yは使用環境に於いて電気絶縁性的挙導の顕
著な非晶質材料として作成される。
又、連続繰返し使用特性や使用環境特性の向上
を主たる目的として第2の層領域104が設けら
れる場合には、上記の電気絶縁性の度合はある程
度緩和され、照射される光に対してある程度の感
度を有する非晶質材料としてa−SixC1-xが作成
される。
第1図の層領域103の表面にa−(SixC1-x)y
H1-yから成る第2の層領域104を形成する際、
層形成中の支持体温度は、形成される層の構造及
び特性を左右する重要な因子であつて、本発明に
於いては、目的とする特性を有するa−(Six
C1-x)yH1-yが所望通りに作成され得る様に層作成
時の支持体温度が厳密に制御されるのが望まし
い。
本発明に於ける目的が効果的に達成される為の
第2の層領域104を形成する際の支持体温度と
しては、第2の層領域104の形成法に併せて適
宜最適範囲が選択されて、第2の層領域104の
形成が実行されるが、通常の場合、100℃〜300
℃、好適には150℃〜250℃とされるのが望ましい
ものである。第2の層領域104の形成には、層
を構成する原子の組成比の微妙な制御や層厚の制
御が他の方法に較べて比較的容易である事等の為
に、グロー放電法やスパツターリング法の採用が
有利であるが、これ等の層形成法で第2の層領域
104を形成する場合には、前記の支持体温度と
同様に層形成の際の放電パワー、ガス圧が作成さ
れるa−(SixC1-x)y;H1-yの特性を左右する重要
な因子の1つである。
本発明に於ける目的が達成される為の特性を有
するa−(SixC1-x)y;H1-yが生産性良く効果的に
作成される為の放電パワー条件としては、通常、
10〜300W、好適には20〜200Wとされるのが望ま
しい。堆積室内のガス圧は、通常0.01〜1Torr、
好適には0.1〜0.5Torr程度とされるのが望まし
い。
本発明に於いては、第2の層領域104を作成
する為の支持体温度、放電パワーの望ましい数値
範囲として前記した範囲の値が挙げられるが、こ
れ等の層作成フアクターは独立的に別々に決めら
れるものではなく、所望特性のa−SixC1-xから
成る第2の層領域104が形成される様に相互的
有機的関連性に基づいて各層作成フアクターの最
適値が決められるのが望ましい。
本発明の光導電部材に於ける第2の層領域10
4に含有される炭素原子及び水素原子の量は、第
2の層領域104の作成条件と同様、本発明の目
的を達成する所望の特性が得られる第2の層領域
104が形成される重要な因子である。
本発明に於ける第2の層領域104に含有され
る炭素原子の量は、通常は先の数値とされるが、
通常は1×10-5原子%〜30原子%、好ましくは1
〜30原子%、最適には10〜30原子%とされるのが
望ましいものである。水素原子の含有量として
は、通常の場合1〜40原子%、好適には、2〜35
原子%、最適には5〜30原子%とされるのが望ま
しく、これ等の範囲に水素含有量がある場合に形
成される光導電部材は、実際面に於いて優れたも
として充分適用させ得るものである。
即ち、先のa−(SixC1-x)y:H1-yの表示で行え
ばxが通常は0.5〜0.99999、好適には0.5〜0.99、
最適には0.5〜0.9、yが通常0.6〜0.99、好適には
0.65〜0.98、最適には0.7〜0.95であるのが望まし
い。
本発明に於ける第2の層領域104の層厚の数
値範囲は、本発明の目的を効果的に構成する様に
初期の目的に応じて適宜所望に従つて決められ
る。
又、第2の層領域104の層厚は、第1の層領域
103の層厚との関係に於いても、各々の層領域
に要求される特性に応じた有機的な関連性の下に
所望に従つて適宜決定される必要がある。更に加
え得るに、生産性や量産性を加味した経済性の点
に於いても考慮されるのが望ましい。
本発明に於ける第2の層領域104の層厚とし
ては、通常0.01〜10μ、好適には0.02〜5μ、最適
には0.04〜5μとされるのが望ましいものである。
本発明に於ける光導電層部材100の非晶質層
の層厚としては、読取装置、撮像装置或いは電子
写真用像形成部材等に適用するものの目的に適合
させて所望に従つて適宜決定される。
本発明に於いては、非晶質層102の層厚とし
ては、非晶質層102を構成する第1の層領域1
03と第2の層領域104に付与される特性が
各々有効に活されて本発明の目的が効果的に達成
される様に第1の層領域102と第2の層領域1
03との層厚関係に於いて適宜所望に従つて決め
られるものであり、好ましくは第2の層領域10
4の層厚に対して第1の層領域102の層厚が数
百〜数千倍以上となる様にされるの好ましいもの
である。
非晶質層102の層厚の具体的な値としては、
通常3〜100μ、好適には5〜70μ、最適には5〜
50μの範囲とされるのが望ましい。
次にグロー放電分解法によつて形成される光導
電部材の製造方法について説明する。
第11図にグロー放電分解法による光導電部材
の製造装置を示す。
図中の1102,1103,1104,110
5,1106のガスボンベには、本発明の夫々の
層を形成するための原料ガスが密封されており、
その1例として、たとえ、1102はHeで稀釈
されたSiH4ガス(純度99.999%、以下SiH4/He
と略す。)ボンベ、1103はHeで稀釈された
B2H6ガス(純度99.999%、以下B2H6/Heと略
す。)ボンベ、1104はHeで稀釈されたSi2H6
ガス(純度99.99%、以下Si2H6/Heと略す。)ボ
ンベ、1105はHeで稀釈されたSiF4ガス(純
度99.999%以下SiF4/Heと略す。)ボンベ、11
06はC2H4ガスボンベである。
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のバルブ112
2〜1126、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1112
〜1116、流出バルブ1117〜1121、補
助バルブ1132〜1133が開かれていること
を確認して、先ずメインバルブ1134を開いて
反応室1101、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、流出バ
ルブ1117〜1121を閉じる。
基本シリンダー1137上に第1の層領域を形
成する場合の一例をあげると、ガスボンベ110
2よりSiH4/Heガス、ガスボンベ1103より
B2H6/Heガス、バルブ1122,1123を開
いて、出口圧ゲージ1127,1128の圧を1
Kg/cm2に調節し、流入バルブ1112,1113
を徐々に開けて、マスフロコントローラ110
7,1108内に流入させる。引き続いて流出バ
ルブ1117,1118、補助バルブ1132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SiH4/Heガス流量、B2H6/
Heガス流量の比が所望の値になるように流出バ
ルブ1117,1118を調整し、
又、反応室1101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。そして基板シリ
ンダー1137の温度が加熱ヒーター1138に
より例えば50〜400℃の温度に設定されているこ
とを確認された御、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
せ基体シリンダー1137上に第1の層領域を形
成する。
第1の層領域にハロゲン原子を含有させる場合
には上記のガスに例えばSiF4/Heを更に付加し
て反応室内に送り込む。
夫々の層を形成する際に必要なガス以外の流出
バルブは全て閉じることは言うまでもなく、又、
夫々の層を形成する際、前層の形成に使用したガ
スが反応室1101内、流出バルブ1117〜1
121を閉じ補助バルブ1132,1133を開
らいてメインバルブ1134を全開して系内を一
旦高真空に排気する操作を必要に応じて行う。
又、層形成を行つている間は層形成の均一化を
計るため基体シリンダー1137は、モータ11
39により一定速度で回転させる。
以下、実施例について説明する。
実施例 1
第11図に示した製造装置により、ドラム状ア
ルミニウム基板上に、以下の条件で層形成を行つ
た。
[Industrial Application Field] The present invention is directed to light (here, light in a broad sense, including ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, X-rays, γ-rays, etc.)
It relates to photoconductive members sensitive to electromagnetic waves such as. [Prior Art] 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,
Must have a high signal-to-noise ratio [photocurrent (Ip)/dark current (Id)], have absorption spectral characteristics that match the spectral characteristics of the irradiated electromagnetic waves, have fast photoresponsiveness, and have the desired dark resistance value. At times, solid-state 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.
Particularly in the case of an electrophotographic image forming member incorporated into an electrophotographic apparatus used in an office as a business machine, the pollution-free nature during use is an important point. Based on these points, amorphous silicon (hereinafter a-Si) is a photoconductive material that has recently attracted attention.
For example, German Publication No. 2746967
German Publication No. 2,855,718 describes its application as an image forming member for electrophotography, and German Publication No. 2,933,411 describes its application to a photoelectric conversion/reading device. [Problems to be Solved by the Invention] However, conventional photoconductive members having a photoconductive layer composed of a-Si have poor electrical, optical, and optical properties such as dark resistance, photosensitivity, and photoresponsivity. Individual improvements have been made in terms of conductive properties, cyclic properties, use environment properties, stability over time, and durability, but the overall properties There is room for further improvement. 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. When a photoconductive member is used repeatedly for a long period of time, fatigue due to repeated use may accumulate, resulting in a so-called ghost phenomenon in which an afterimage occurs. In addition, when the photoconductive layer is composed of a-Si material, in order to improve its electrical and photoconductive properties, hydrogen atoms, halogen atoms such as fluorine atoms and chlorine atoms, and electromotive type Boron atoms, phosphorus atoms, etc. are contained in the photoconductive layer as constituent atoms for control purposes, or other atoms for the purpose of improving other properties, but how these constituent atoms are contained is determined. As a result, problems may arise in the electrical, optical or photoconductive properties, use environment properties, and electrical voltage resistance of the formed layer. That is, for example, the lifespan of photocarriers generated in the photoconductive layer formed by light irradiation may not be sufficient, or the image transferred to the transfer paper may have localized areas commonly called "white spots". For example, during cleaning, there were image defects that were thought to be due to discharge breakdown phenomena, and so-called "white streaks" that were thought to be caused by the rubbing of the blade during cleaning. Furthermore, when used in a humid atmosphere or immediately after being left in a humid atmosphere for a long time, so-called blurring of the image often occurs. Therefore, while efforts are being made to improve the properties of the a-Si material itself, it is necessary to take measures to solve all of the above-mentioned problems when designing photoconductive members. [Means for Solving the Problems] The present invention has been made in view of the above points, and includes a
-As a result of intensive research and study on Si from the viewpoint of its applicability as a photoconductive member used in electrophotographic image forming members, solid-state imaging devices, reading devices, etc., we found that silicon atoms An amorphous material containing at least one of a hydrogen atom (H) and a halogen atom (X), so-called hydrogenated amorphous silicon, halogenated amorphous silicon, or halogen-containing hydrogenated amorphous silicon [hereinafter referred to as "hydrogenated amorphous silicon"] "a-Si(H,X)" is used as a generic notation for The photoconductive material produced by this method not only exhibits extremely excellent properties in practical use, but also exceeds conventional photoconductive materials in many respects, especially as a photoconductive material for electrophotography. This is based on the discovery that it has extremely excellent properties. The electrical, optical, and photoconductive properties of the present invention are virtually always stable regardless of the environment in which it is used, and it is extremely resistant to light fatigue and does not deteriorate even after repeated use, making it durable. The main object of the present invention is to provide a photoconductive member with excellent moisture resistance and no or almost no residual potential observed, and an image forming method using the same. Another object of the present invention is that when applied as an image forming member for electrophotography, it has sufficient charge retention ability during charging treatment for electrostatic image formation, and ordinary electrophotographic methods can be applied extremely effectively. An object of the present invention is to provide a photoconductive member having excellent electrophotographic properties and an image forming method using the same. Still another object of the present invention is to provide high density images with no image defects or blurring during long-term use.
It is an object of the present invention to provide a photoconductive member for electrophotography that can easily produce high-quality images with clear halftones and high resolution, and an image forming method using the same. Yet another object of the present invention is high photosensitivity,
Another object of the present invention is to provide a photoconductive member having high signal-to-noise ratio characteristics and high voltage resistance, and an image forming method using the same. A first aspect of the present invention is to provide a support for a photoconductive member, and an amorphous material provided on the support and having silicon atoms as a matrix and at least one of hydrogen atoms and halogen atoms as a constituent element. a first layer region that exhibits photoconductivity and is made of a material; a second layer region that is made of an amorphous material whose constituent elements are silicon atoms, carbon atoms, and hydrogen atoms;
an amorphous layer having in order from the support side, the first layer region has atoms belonging to group 3 of the periodic table as constituent atoms whose distribution concentration is continuous in the layer thickness direction and the support Carbon atoms are contained in a distribution state in which a portion is raised toward the body side and a portion is considerably lower on the second layer region side than on the support side, and carbon atoms are contained in the second layer region. It is a photoconductive material characterized by containing up to 60 atomic percent. Further, a second aspect of the present invention provides a support for a photoconductive member, and a non-containing material provided on the support that has a silicon atom as a matrix and at least one of a hydrogen atom and a halogen atom as a constituent element. A first layer region showing photoconductivity made of a crystalline material, and a second layer region made of an amorphous material whose constituent elements are silicon atoms, carbon atoms, and hydrogen atoms. an amorphous layer having an amorphous layer in order from the support side, and the first layer region has atoms belonging to Group Group of the Periodic Table as constituent atoms whose distribution concentration is continuous in the layer thickness direction and the first layer region has an amorphous layer having an amorphous layer in order from the support side. The carbon atoms are contained in a distribution state in which the carbon atoms have a higher portion on the side of the second layer region and a portion that is considerably lower on the second layer region side than on the support side, and the carbon atoms are contained in the second layer region. Using a photoconductive member containing up to 60 atomic percent, the photoconductive member is charged, the structure is irradiated to form a latent image, and the latent image is developed with a developer to form a developed image. In this image forming method, the developed image is transferred to a recording member to form a transferred image, and then the surface of the photoconductive member is cleaned. Hereinafter, the photoconductive member of the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a photoconductive member according to the present invention. A photoconductive member 100 shown in FIG. 1 has an amorphous layer 102 on a support 101 for photoconductive member.
is provided, and the amorphous layer 102 is a-Si
(H, up to atomic %, with a lower limit usually of 1×10 -3 atomic %, i.e. C/
It has a layer structure consisting of a second layer region 104 containing carbon atoms in an amount range such that the value of (C+Si+H) is from 1×10 -3 atomic % to less than 30 atomic % in %. 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. For example, if it is glass, Ni, Cr,
Al, Cr, Mo, Au, Ir, Nb, Ta, V, Ti, Pt,
Conductivity can be imparted by providing a thin film made of Pd, In 2 O 3 , SnO 2 , ITO (In 2 O 3 +SnO 2 ), etc., or if it is a synthetic resin film such as polyester film, NiCr, Al , Ag, Pb, Zn, Ni,
A thin film of metal such as Au, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, Ti, Pt, etc. is provided on the surface by vacuum evaporation, electron beam evaporation, sputtering, etc., or the surface is laminated with the above metal. , imparts conductivity to its surface. The shape of the support body is cylindrical,
The photoconductive member 100 shown in FIG. 1 may be used as an image forming member for electrophotography, for example, if the photoconductive member 100 of FIG. 1 is used as an electrophotographic image forming member. In the case of copying, it is desirable to have an endless belt shape or a cylindrical shape. The thickness of the support is determined appropriately so that a desired photoconductive member is formed, but if flexibility is required as a photoconductive member, the support can sufficiently function as a support. It is made as thin as possible within this range. However, in such cases, the thickness is usually 10μ or more in view of manufacturing and handling of the support, mechanical strength, etc. In the present invention, in order to effectively achieve the purpose, an amorphous layer 10 is formed on a support 101.
The first layer region 103 constituting a part of the semiconductor device 2 has the semiconductor properties shown below and is composed of a-Si (H, p-type a-Si(H,X)...Contains only acceptor. Alternatively, one that contains both a donor and an acceptor and has a high relative concentration of acceptor. p - type a-Si(H,X)... type with low acceptor concentration (Na) or low acceptor relative concentration. n-type a-Si(H,X)...Contains only a donor. Or one that contains both donor and acceptor and has a high relative concentration of donor. n - type a-Si(H,X)... type with low donor concentration (Na) or low relative acceptor concentration. i-type a-Si(H,X)...NaNdO,
Or NaNd ones. In the present invention, the halogen atoms (X) contained in the first layer region 103 are preferably F, Cl,
Br and I, with F and Cl being particularly desirable. In the present invention, to form the first layer region 103 composed of a-Si (H, Adopted. For example, by the glow discharge method, a
-First layer region 103 composed of Si (H, X)
Basically silicon atoms (Si) to form
A source gas for introducing hydrogen atoms (H) and/or a source gas for introducing halogen atoms (X) is introduced into a deposition chamber whose interior can be reduced in pressure, along with a source gas for supplying Si that can supply Si. A glow discharge is generated, and a
A layer consisting of -Si(H,X) may be formed. or,
For example, when forming by sputtering method,
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, it is necessary to introduce hydrogen atoms (H) and/or halogen atoms (X). The gas may be introduced into a deposition chamber for sputtering. As the raw material gas for supplying Si used in the present invention, silicon hydride (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 is effective. Among them, SiH 4 and Si 2 H 6 are particularly preferred in terms of ease of layer preparation work and good Si supply efficiency. Effective raw material gases for introducing halogen atoms used in the present invention include many halogen compounds, such as halogen gases, halides, interhalogen compounds, halogen-substituted silane derivatives, etc. Preferred examples include halogen compounds that can be converted into Furthermore, silicon compounds containing halogen atoms, which are in a gaseous state or can be made into a gas, and which have silicon atoms and halogen atoms as constituent elements can be cited as effective in the present invention. Specifically, halogen compounds that can be suitably used in the present invention include fluorine, chlorine, bromine,
Iodine halogen gas, BrF, ClF, ClF 3 ,
Examples include interhalogen compounds such as BrF 5 , BrF 3 , 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 . I can do it. When forming the characteristic photoconductive member of the present invention by a glow discharge method using such a silicon compound containing a halogen atom, silicon hydride gas is used as a raw material gas capable of supplying Si. Even if you don't,
A layer made of a-Si containing halogen atoms as a constituent element can be formed on a predetermined support. When manufacturing a layer containing halogen atoms according to the glow discharge method, basically, silicon halide gas, which is the raw material gas for supplying Si, and gases such as Ar, H 2 , He, etc. are mixed at a predetermined mixing ratio. These gases are introduced into the deposition chamber forming the first layer region at a flow rate of 1
However, in order to introduce hydrogen atoms, a predetermined amount of a silicon compound gas containing hydrogen atoms may be mixed with these gases to form a layer. Moreover, each gas may be used not only as a single species but also as a mixture of multiple species at a predetermined mixing ratio. To form a layer made of a-Si (H, Sputtering in a plasma atmosphere,
In the case of the ion plating method, polycrystalline silicon or single crystal silicon is housed in a deposition boat as an evaporation source, and this silicon evaporation source is subjected to resistance heating,
Alternatively, it can be carried out by heating and evaporating by an electron beam method (EB method) or the like and passing the flying evaporated material through a predetermined gas plasma atmosphere. At this time, in order to introduce halogen atoms into the layer formed by either the sputtering method or the ion plating method, a gas of the above-mentioned halogen compound or a silicon compound containing the above-mentioned halogen atoms is introduced into the deposition chamber. It is sufficient to introduce the gas to form a plasma atmosphere of the gas. In addition, when introducing hydrogen atoms, a raw material gas for introducing hydrogen atoms, for example, H 2 or a gas such as the above-mentioned silica, is introduced into a deposition chamber for sputtering to form a plasma atmosphere of the gas. Just do it. In the present invention, the above-mentioned halogen compounds or halogen-containing silicon compounds are effectively used as the raw material gas for introducing halogen atoms, but in addition, HF, HCl, HBr,
Hydrogen halides such as HI, SiH 2 F 2 , SiH 2 I 2 ,
Halogenated halogenated silicon hydrides such as SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiH 2 Br 2 , SiHBr 3 and the like, which are in a gaseous state or can be gasified and have a hydrogen atom as one of their constituents, are also effective as the first material. Mention may be made as starting materials for forming the layer region. These halides containing hydrogen atoms are suitable in the present invention because hydrogen atoms, which are extremely effective in controlling electrical or photoelectric properties, are also introduced into the layer at the same time as halogen atoms are introduced into the layer during layer formation. It is used as a raw material for introducing halogen. In order to structurally introduce hydrogen atoms into the layer, in addition to the above, silicon hydride gas such as H 2 or SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , Si 4 H 10 , etc. can be added to Si. This can also be carried out by causing discharge to occur by coexisting in the deposition chamber with a silicon compound for supply. For example, in the case of the reactive sputtering method, Si
Using a target, a gas for introducing halogen atoms and H 2 gas, including inert gases such as He and Ar as necessary, are introduced into the deposition chamber to form a plasma atmosphere, and the Si target is sputtered. As a result, a layer made of a-Si(H,X) is formed on the substrate. Furthermore, a gas such as B 2 H 6 can also be introduced for doping with impurities. In the present invention, the first photoconductive member to be formed
The amount of hydrogen atoms (H) or the amount of halogen atoms (X) or the sum of the amounts of hydrogen atoms and halogen atoms contained in the layer region is usually 1 to 40 at%, preferably 5 to 30
Preferably, it is expressed as atomic percent. In order to control the amount of hydrogen atoms (H) and/or halogen atoms (X) contained in the layer, for example, the support temperature or/and the amount of hydrogen atoms (H) or halogen atoms (X) can be controlled. What is necessary is to control the amount of starting materials used in the deposition system introduced into the deposition system, the discharge force, etc. In the present invention, a so-called rare gas, such as He,
Suitable examples include Ne and Ar. In order to achieve the desired semiconductor properties of the first layer region 103, the amount of n-type impurity, p-type impurity, or both impurities is added to the formed layer during the formation of the layer. This is achieved by controlling and doping. Suitable examples of such impurities include atoms belonging to the periodic table group as p-type impurities, such as B, Al, Ga, In, Tl, etc., and as n-type impurities, atoms belonging to the periodic table group are listed. Atoms belonging to the group, such as N, P, As,
Preferred examples include Sb, Bi, etc., and B, Ga, P, Sb, etc. are particularly suitable. In the present invention, in order to have the desired conductivity type, the first
The amount of impurities to be doped into the layer region 103 is appropriately determined depending on the desired electrical and optical properties, but in the case of impurities belonging to Group 3 of the periodic table, the amount of impurities doped is 3×10 4 atomic ppm or less. Doping may be carried out within a range of amounts, and in the case of impurities belonging to Group 3 of the periodic table, doping may be carried out within a range of 5×10 3 atomic ppm or less. In order to dope impurities into the first layer region 103, a raw material for impurity introduction is introduced in a gaseous state into the deposition chamber together with the main raw material for forming the first layer region 103 during layer formation. good. As the raw material for introducing such impurities, it is desirable to employ a material that is gaseous at room temperature and pressure, or that can be easily gasified at least under layer-forming conditions.
Specifically, starting materials for introducing such impurities include PH 3 , P 2 H 4 , PF 3 , PF 5 , PCl 3 , AsH 3 ,
AsF 3 , AsF 5 , AsCl 3 , SbH 3 , SbF 3 , SbF 5 ,
BiH3 , BF3 , BCl3 , BBr3 , B2H6 , B4H10 ,
B5H9 , B5H11 , B6H10 , B6H12 , B6H14 , AlCl3 ,
Examples include GaCl 3 , InCl 3 , TlCl 3 and the like. The layer thickness of the first layer region 103 is appropriately determined as desired so that photocarriers generated by irradiation with light having desired spectral characteristics are efficiently transported, and is usually 1 to 100 μm. , preferably,
It is said to be 2 to 50μ. In the present invention, atoms belonging to a group of the periodic table (hereinafter referred to as "group atoms") contained as impurities in the first layer region 103 in order to control the conductivity type and dark resistance value Atoms belonging to the table group (hereinafter referred to as "group atoms") are in the layer region 103.
is distributed substantially uniformly in a plane substantially perpendicular to the layer thickness direction (plane parallel to the surface of the support 101), but the distribution state is uneven in the layer thickness direction. It is considered uniform. Furthermore, in order to more effectively increase the dark resistance and improve the electric withstand voltage characteristics of the amorphous chamber layer 102 as a whole, the above-mentioned impurities are added to the support 102.
It is desirable that the material be contained in the first layer region 103 so as to form a non-uniform distribution state in which the material is distributed more toward the 01 side. Particularly when applied to electrophotography, the group atoms include boron (B) and gallium (Ga), and the group atoms include especially the neighboring atoms (P), as mentioned above. It is preferable to contain it in a uniform distribution. Further, the impurity contained in the first layer region 103 may be continuously contained in the entire region in the layer thickness direction of the layer region 103,
Further, it may be contained partially in the layer thickness direction. Next, in the present invention, a typical example in which the impurity is contained in the first layer region 104 in a non-uniform distribution state in the layer thickness direction will be explained. In order to simplify the explanation, the impurities are explained using group atoms, and the layer regions shown in the drawings are only the layer regions containing the group atoms. That is, the layer region ( ) shown in the drawing for explaining the distribution state of impurities below may be equal to the entire region of the first layer region 103 , or may be equal to the entire region of the first layer region 103 . It may be considered a part of it. , however, first layer region 1
The impurities contained in 03 are preferably contained in such a way that the layer region ( ) includes the end layer region of the first layer region 103 on the side of the support 101 . 2 to 10 show typical examples of the distribution state of group group atoms in the layer thickness direction contained in the layer region ( ) constituting the first layer region 103 of the photoconductive member in the present invention. shown. In Figures 2 to 10, the horizontal axis represents the content C of group atoms, the vertical axis represents the layer thickness of the layer region () containing group atoms, and tB represents the interface on the support side. t T indicates the position of the interface on the opposite side from the support side. That is, in the layer region () containing group atoms, the layer is formed from the t B side toward the t T side. In the present invention, the layer region ( ) containing group atoms may be made of a-Si (H, X) and occupy the entire layer region of the first layer region 103 exhibiting photoconductivity. , or may occupy a part of it. In the present invention, when the layer region () occupies a part of the layer region of the first layer region 103, as shown in the example of FIG. Preferably, it is provided in the lower layer region of region 103. FIG. 2 shows a first typical example of the distribution state of group atoms contained in the layer region ( ) in the layer thickness direction. In the example shown in FIG. 2, the content concentration of group atoms is from the interface position t B to the position t 1 where the surface where the layer region containing group atoms is formed and the surface of the layer region contact. While C takes a constant value of C1 , it is contained in the layer region where group atoms are formed, and the position
From t 1 onwards, the concentration C 2 is gradually and continuously reduced until reaching the interface position t T . At the interface position tT , the concentration C of group atoms is C3 . In the example shown in FIG. 3, the concentration C of the group atoms contained gradually and continuously decreases from the concentration C 4 from position t B to position t T , and at position t T the concentration C A distribution state of 5 is formed. In the case of Fig. 4, the concentration C of group atoms is constant at the concentration C 6 from position t B to position t 2 ;
Between the position t 2 and the position t T , the content concentration C is gradually and continuously decreased, and at the position t T , the content concentration C is substantially zero. In the case of FIG. 5, the concentration of group atoms is gradually reduced from the concentration C 8 from position t B to position t T , and is substantially zero at position t T. At zero shown in FIG. 6, the concentration C of group atoms is between the position t B and the position t 3 , the concentration C 9
is a constant value, and the concentration is C10 at position tT . Between the position t 3 and the position t T , the content concentration C is linearly decreased from the position t 3 to the position t T . At zero shown in Figure 7, from position t B to position t 4 , the concentration C takes a constant value of C 11 , and from position t 4 to position t T , the concentration decreases linearly from C 12 to C 13 . It is said that the distribution state is as follows. In the example shown in FIG. 8, from position t B to position t T
Until , the concentration C of group atoms is the concentration C 14
It decreases in a linear manner as it approaches zero. In FIG. 9, from position t B to position t 5 , the concentration C of group atoms is linearly decreased from concentration C 15 to concentration C 16 , and from position t 5 to position t T
An example is shown in which the concentration C 16 is set to a constant value. In the example shown in FIG. 10, the concentration C of group atoms is C 17 at position t B ;
Until reaching position t 6 , the concentration is first slowly decreased from this concentration C 17 , and around the position t 6 , it is rapidly decreased to the concentration C 18 at position t 6 . Between position t 6 and position t 7 , the concentration is decreased rapidly at first, then slowly and gradually decreased to reach C 19 at position t 7 , and then between position t 7 and position t 8 Then, the concentration decreases very slowly and reaches the concentration C 20 at position t 8 . Between position t8 and position tT , the concentration is reduced from C20 to substantially zero according to a curve shaped as shown in the figure. As described above with reference to FIGS. 2 to 10, some typical zeros of the distribution state of group atoms contained in the layer region ( ) in the layer thickness direction, in the present invention, on the support side , a distribution state of group atoms was formed, which had a part where the content concentration C of group atoms was high, and had a part where the content concentration C was considerably lower on the interface tT side than on the support side. Preferably, a layer region ( ) is provided in the first layer region 103 . In a more preferred embodiment of the present invention, the layer region ( ) containing group atoms constituting the amorphous layer contains group atoms at a relatively high concentration toward the support side, as described above. It has a localized region A. If the localized region A is explained using the symbols shown in FIGS. 2 to 10, it is preferable that the localized region A be provided within 5 μm from the interface position t B. In the present invention, the localized region A may be the entire layer region L T up to 5 μm thick from the interface position t B , or may be a part of the layer region L T. Whether the localized region A is a part or all of the layer region L T is determined as appropriate depending on the characteristics required of the amorphous layer to be formed. Localized region A is a distribution state of group atoms contained therein in the layer thickness direction, and the maximum Cmax of the content distribution value (concentration distribution value) of group atoms is usually 50 atomic ppm or more with respect to silicon atoms. , preferably 80 atoms
It is desirable that the layer be formed in such a manner that a distribution state of at least ppm, optimally at least 100 atomic ppm, can be achieved. That is, in a preferred embodiment of the present invention, the layer region () containing group atoms has the maximum content distribution within 5 μm of layer thickness from the support side (layer region of 5 μm thickness from t B ). is formed such that there is a value Cmax. In the present invention, the content of group atoms contained in the layer region () containing group atoms is appropriately determined as desired so that the object of the present invention is effectively achieved. However, the first
The amount of silicon atoms constituting the layer region 103 is usually 1 to 3×10 4 atomic ppm, preferably 2 to 500 atomic ppm, and optimally 3 to 200 atomic ppm. be. In the case of group atoms, the distribution state can be such that Cmax is usually 50 atomic ppm or more, preferably 80 atomic ppm or more, and optimally 100 atomic ppm or more relative to silicon atoms. Preferably, it is layered. In addition, the content of group atoms contained in the layer region ( ) [corresponding to the layer region () described above] containing group atoms should be set such that the purpose of the present invention can be effectively achieved. It can be determined as appropriate according to your wishes, but
The amount of silicon atoms constituting the first layer region 103 is usually 1 to 5×10 3 atoms ppm,
The content is preferably 1 to 300 atomic ppm, most preferably 1 to 200 atomic ppm. Most of the layer configuration examples of the first layer region described above have a region in which group atoms or the concentration distribution of group atoms gradually changes in the layer thickness direction. This is particularly effective in increasing the mechanical strength and repeated use characteristics of the layer. In the photoconductive member 100 shown in FIG. 1, a second layer region 104 formed on the first layer region 103 has a free surface 105 and is particularly moisture resistant.
It is provided in order to achieve the objectives of the present invention in terms of continuous repeated use characteristics, pressure resistance, usage environment characteristics, and durability. Further, in the present invention, the first layer region 103 and the second layer region 104 constituting the amorphous layer 102
Since each of the amorphous materials forming the two has a common constituent element of silicon atoms, chemical stability is sufficiently ensured at the laminated interface. The second layer region 104 is made of an amorphous material [a-
(Si x C 1-x ) y H 1-y , however, 0.5≦x≦0.99999, 0.6≦y
≦0.99]. The second layer region 104 composed of a-(Si x C 1-x ) y :H 1-y can be formed by glow discharge method, sputter rig method, ion implantation method, ion plating method, or electron beam method. This is accomplished by law, etc. These manufacturing methods are selected and adopted as appropriate depending on factors such as manufacturing conditions, the level of equipment capital investment, manufacturing scale, and the desired characteristics of the photoconductive member to be produced. It is relatively easy to control the production conditions for producing a photoconductive member having a photoconductive member, and it is easy to introduce carbon atoms and hydrogen atoms together with silicon atoms into the second layer region to be produced. A discharge method or a sputtering method is preferably employed. Furthermore, in the present invention, the glow discharge method and the sputtering method are used together in the same equipment system to achieve the second
The layer region 104 may be formed. To form the second layer region 104 by the glow discharge method, a source gas for forming a-(Si x C 1-x ) y :H 1-y is mixed with a dilution gas in a predetermined amount as necessary. The gas is mixed at a mixing ratio of 1,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000. A-(Si x C 1-x ) y :H 1-y may be deposited on the first layer region 103 that has been formed. In the present invention, the raw material gas for forming a-(Si x C 1-x ) y :H 1-y is a gaseous substance containing at least one of Si, C, and X as a constituent atom. Alternatively, most gasified substances can be used. When using a raw material gas containing Si as one of Si, C, and X, for example, a raw material gas containing Si as a constituent atom, a raw material gas containing C as a constituent atom, and a raw material gas containing Alternatively, an atomic gas containing Si as a constituent atom and a raw material gas containing C and X as constituent atoms may be mixed at a desired mixing ratio. or a raw material gas containing Si as a constituent atom,
It is possible to use a mixture of a raw material gas whose constituent atoms are Si, C, and X. Alternatively, a raw material gas containing Si and X as constituent atoms may be mixed with a raw material gas containing C as constituent atoms. In the present invention, gases effectively used as raw material gases for forming the second layer region 104 include SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , and Si 4 H whose constituent atoms are Si and H. Silicon hydride gas such as silanes such as No. 10 , saturated hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms, such as saturated hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms, ethylene hydrocarbons having 2 to 4 carbon atoms, and 2 to 4 carbon atoms. -3 acetylenic hydrocarbons and the like. Specifically, saturated hydrocarbons include methane (CH 4 ), ethane (C 2 H 6 ), propane (C 3 H 8 ), n
-Butane (n - C4H1O ) , pentane ( C5H12 ), ethylene hydrocarbons include ethylene ( C2H4 ),
As propylene (C 3 H 6 ), 1-butene (C 4 H 8 ), 2-butene (C 4 H 8 ), isobutylene (C 4 H 8 ), pentene (C 5 H 1 O), acetylenic hydrocarbons teeth,
Acetylene (C 2 H 2 ), Methylacetin (C 3 H 4 )
Examples include butyne (C 4 H 6 ). Examples of the source gas containing Si, C, and H as constituent atoms include alkyl silicides such as Si(CH 3 ) and Si(C 2 H 5 ) 4 . In addition to these raw material gases, H
Of course, H 2 is also effectively used as the raw material gas for introduction. The second layer region 10 is formed by a sputtering method.
4, target a single crystal or polycrystalline Si wafer or C wafer, or a wafer containing a mixture of Si and C.
These may be performed by sputtering in various gas atmospheres. For example, if a Si wafer is used as a target, the raw material gases for introducing C and H are diluted with diluting gas as necessary and introduced into a deposition chamber for sputtering. The Si wafer may be sputtered by forming plasma. Alternatively, Si and C may be used as separate targets, or by using a single mixed target of Si and C, or by sputtering in a gas atmosphere containing at least hydrogen atoms. used. As the raw material gas for introducing C or H, the raw material gas shown in the glow discharge example described above can be used as an effective gas also in the case of sputtering. In the present invention, so-called rare gases such as He, Ne, Ar, etc. are preferable as the diluent gas used when forming the second layer region 104 by the glow discharge method or the sputtering method. It can be mentioned as. The second layer region 104 in the present invention is carefully formed to provide the desired properties. That is, a substance whose constituent atoms are Si, C, and H is
Depending on the manufacturing conditions, the structure can range from crystalline to amorphous, and the electrical properties can vary from conductive to semiconductive to insulating, and from photoconductive to non-photoconductive. The properties between
Accordingly, in the present invention, the preparation conditions are strictly selected according to the needs so that a-Si x C 1-x having the desired characteristics depending on the purpose is formed. . For example, to provide the second layer region 104 with the main purpose of improving electrical thickness resistance, a-(Si x C 1-x ) y
H 1-y is created as an amorphous material with remarkable electrically insulating behavior in the environment of use. In addition, when the second layer region 104 is provided with the main purpose of improving the characteristics of continuous repeated use and the characteristics of the usage environment, the degree of electrical insulation is relaxed to a certain extent, and it has a certain degree of resistance to the irradiated light. A-Si x C 1-x is created as a sensitive amorphous material. a−(Si x C 1-x ) y on the surface of the layer region 103 in FIG.
When forming the second layer region 104 consisting of H 1-y ,
The temperature of the support during layer formation is an important factor that influences the structure and properties of the formed layer, and in the present invention, a-(Si x
It is desirable that the temperature of the support during layer formation be strictly controlled so that C 1-x ) y H 1-y can be formed as desired. In order to effectively achieve the purpose of the present invention, the optimum range of the support temperature when forming the second layer region 104 is selected as appropriate in accordance with the method of forming the second layer region 104. The second layer region 104 is formed at a temperature of 100°C to 300°C.
The temperature is preferably 150°C to 250°C. The second layer region 104 can be formed using the glow discharge method because it is relatively easy to finely control the composition ratio of atoms constituting the layer and control the layer thickness compared to other methods. Adoption of the sputtering method is advantageous, but when forming the second layer region 104 using these layer forming methods, the discharge power and gas pressure during layer formation as well as the support temperature described above must be adjusted. is one of the important factors that influences the characteristics of a-(Si x C 1-x ) y ; H 1-y that is created. The discharge power conditions for effectively producing a-(Si x C 1-x ) y ; H 1-y with good productivity are usually ,
It is desirable that the power be 10 to 300W, preferably 20 to 200W. The gas pressure inside the deposition chamber is usually 0.01 to 1 Torr,
Preferably, it is about 0.1 to 0.5 Torr. In the present invention, the values of the support temperature and discharge power for forming the second layer region 104 are preferably within the ranges described above, but these layer forming factors are independently and separately determined. The optimum value of each layer formation factor is determined based on the mutual organic relationship so that the second layer region 104 consisting of a-Si x C 1-x with desired characteristics is formed. is desirable. Second layer region 10 in the photoconductive member of the present invention
Similar to the conditions for forming the second layer region 104, the amounts of carbon atoms and hydrogen atoms contained in the second layer region 104 are important to ensure that the second layer region 104 has the desired characteristics that achieve the object of the present invention. This is a significant factor. The amount of carbon atoms contained in the second layer region 104 in the present invention is usually the above numerical value, but
Usually 1×10 -5 atomic% to 30 atomic%, preferably 1
It is desirable that the content be ~30 at%, optimally 10 to 30 at%. The content of hydrogen atoms is usually 1 to 40 at%, preferably 2 to 35
It is desirable that the hydrogen content be in the range of 5 to 30 atomic %, and the photoconductive member formed when the hydrogen content is in this range is considered to be excellent in practical applications. It's something you get. That is, if expressed as a-(Si x C 1-x ) y :H 1-y above, x is usually 0.5 to 0.99999, preferably 0.5 to 0.99,
Optimally 0.5-0.9, y typically 0.6-0.99, preferably
It is desirable that it be between 0.65 and 0.98, most preferably between 0.7 and 0.95. The numerical range of the layer thickness of the second layer region 104 in the present invention is appropriately determined according to the initial purpose so as to effectively achieve the purpose of the present invention. Furthermore, the layer thickness of the second layer region 104 is also determined based on the organic relationship according to the characteristics required for each layer region in relation to the layer thickness of the first layer region 103. It needs to be determined as appropriate according to desire. In addition, it is desirable to take into consideration economic efficiency, which takes into account productivity and mass production. In the present invention, the layer thickness of the second layer region 104 is usually 0.01 to 10μ, preferably 0.02 to 5μ, and most preferably 0.04 to 5μ. The layer thickness of the amorphous layer of the photoconductive layer member 100 in the present invention is appropriately determined according to the purpose of application to a reading device, an imaging device, an electrophotographic image forming member, etc. Ru. In the present invention, the layer thickness of the amorphous layer 102 is as follows:
The first layer region 102 and the second layer region 1 are arranged so that the characteristics imparted to the first layer region 102 and the second layer region 104 are effectively utilized and the object of the present invention is effectively achieved.
03, and is preferably determined as desired in relation to the layer thickness of the second layer region 10.
It is preferable that the layer thickness of the first layer region 102 is several hundred to several thousand times greater than the layer thickness of No. 4. The specific value of the layer thickness of the amorphous layer 102 is as follows:
Usually 3~100μ, preferably 5~70μ, optimally 5~
It is desirable that it be in the range of 50μ. Next, a method for manufacturing a photoconductive member formed by a glow discharge decomposition method will be described. FIG. 11 shows an apparatus for manufacturing photoconductive members using the glow discharge decomposition method. 1102, 1103, 1104, 110 in the diagram
The raw material gas for forming each layer of the present invention is sealed in the gas cylinder No. 5,1106,
As an example, 1102 is SiH 4 gas diluted with He (purity 99.999%, hereinafter referred to as SiH 4 /He
It is abbreviated as ) cylinder, 1103 diluted with He
B 2 H 6 gas (purity 99.999%, hereinafter abbreviated as B 2 H 6 /He) cylinder, 1104 is Si 2 H 6 diluted with He
Gas (purity 99.99%, hereinafter abbreviated as Si 2 H 6 /He) cylinder, 1105, SiF 4 gas diluted with He (purity 99.999% or less, abbreviated as SiF 4 /He) cylinder, 11
06 is a C 2 H 4 gas cylinder. In order to flow these gases into the reaction chamber 1101, valves 112 of gas cylinders 1102 to 1106 are used.
2-1126, make sure the leak valve 1135 is closed, and also check that the inlet valve 1112
~1116, confirming that the outflow valves 1117~1121 and auxiliary valves 1132~1133 are open, first open the main valve 1134 to exhaust the reaction chamber 1101 and gas piping. Next, when the reading on the vacuum gauge 1136 reaches approximately 5×10 −6 Torr, the auxiliary valves 1132 to 1133 and the outflow valves 1117 to 1121 are closed. To give an example of forming the first layer region on the basic cylinder 1137, the gas cylinder 110
SiH 4 /He gas from 2, from gas cylinder 1103
B 2 H 6 /He gas, open valves 1122, 1123, and reduce the pressure of outlet pressure gauges 1127, 1128 to 1
Adjust to Kg/cm 2 , inflow valve 1112, 1113
Gradually open the mass flow controller 110.
7,1108. Subsequently, the outflow valves 1117 and 1118 and the auxiliary valve 1132 are gradually opened to allow the respective gases to flow into the reaction chamber 1101. SiH 4 /He gas flow rate at this time, B 2 H 6 /
Adjust the outflow valves 1117 and 1118 so that the He gas flow ratio becomes the desired value, and adjust the main valve 1134 while watching the reading on the vacuum gauge 1136 so that the pressure inside the reaction chamber 1101 becomes the desired value. Adjust the aperture. After confirming that the temperature of the substrate cylinder 1137 is set to, for example, 50 to 400°C by the heating heater 1138, the power source 1140 is set to the desired power to generate glow discharge in the reaction chamber 1101. A first layer region is formed on the base cylinder 1137. When the first layer region contains halogen atoms, for example, SiF 4 /He is further added to the above gas and the mixture is fed into the reaction chamber. Needless to say, all outflow valves for gases other than those required for forming each layer are closed, and
When forming each layer, the gas used to form the previous layer is released into the reaction chamber 1101 and through the outflow valves 1117 to 1.
121 is closed, auxiliary valves 1132 and 1133 are opened, and main valve 1134 is fully opened to temporarily evacuate the system to a high vacuum, as necessary. Also, during layer formation, the base cylinder 1137 is operated by the motor 11 in order to ensure uniform layer formation.
39 to rotate at a constant speed. Examples will be described below. Example 1 A layer was formed on a drum-shaped aluminum substrate using the manufacturing apparatus shown in FIG. 11 under the following conditions.
【表】
なお、基板温度は250℃、放電周波数は13.56M
Hz、第1の層領域形成時の反応室内圧は
0.5Torr、第2の層領域形成時の反応室内圧は
0.2Torrとして成膜を行つた。
こうして得られた感ドラムを複写装置に設置
し、5KVで0.2sec間コロナ帯電を行い、光像を
照射した。光源はタングステンランプを用い、光
量は1.0lux・secとした。潜像は荷電性の現像
剤(トナーとキヤリヤを含む)によつて現像さ
れ、通常の加味に転写されたが、転写画像は、極
めて良好なものであつた。転写されないで感光ド
ラム上に残つたトナーは、ゴムブレードによつて
クリーニングされ、次の複写工程に移る。このよ
うな工程を繰り返し10万回以上行つても、画像の
劣化は見られなかつた。
実施例 2
第2領域層の形成時、SiH4ガスとC2H4ガスの
流量比を変えて、第2領域層に於けるシリコン原
子とカーボン原子の含有量比を変化させる以外
は、実施例1と全く同様な方法によつて層形成を
行つた。その結果、下記の如き結果を得た。[Table] The substrate temperature is 250℃ and the discharge frequency is 13.56M.
Hz, the reaction chamber pressure during the formation of the first layer region is
0.5Torr, the pressure inside the reaction chamber when forming the second layer region is
Film formation was performed at 0.2 Torr. The thus obtained sensitive drum was placed in a copying machine, corona charged at 5 KV for 0.2 seconds, and a light image was irradiated. A tungsten lamp was used as the light source, and the light intensity was 1.0 lux·sec. The latent image was developed with a charged developer (containing toner and carrier) and transferred with the usual additions, but the transferred image was very good. Toner remaining on the photosensitive drum without being transferred is cleaned by a rubber blade, and the toner is moved to the next copying process. Even after repeating this process over 100,000 times, no image deterioration was observed. Example 2 When forming the second region layer, the flow rate ratio of SiH 4 gas and C 2 H 4 gas was changed to change the content ratio of silicon atoms and carbon atoms in the second region layer. Layer formation was carried out in exactly the same manner as in Example 1. As a result, the following results were obtained.
【表】
○ 極めて良好
△ やや画像欠陥が生じる場合がある
実施例 3
第2領域層の膜厚を下記の如く変える以外は、
実施例1と全く同様な方法によつて層形成を行つ
た。評価の結果は下表の如くである。[Table] ○ Very good △ Some image defects may occur Example 3 Except for changing the film thickness of the second region layer as shown below.
Layer formation was carried out in exactly the same manner as in Example 1. The results of the evaluation are shown in the table below.
【表】【table】
【表】
[発明の効果]
上記した様な層構成を取る様にして設計された
本発明の光導電部材は、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、耐久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、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耐光疲労、繰返し使
用特性、耐湿性、耐圧性に長ける為に、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、高品質の画像を安定して繰返し得る事が出来
る。[Table] [Effects of the Invention] The photoconductive member of the present invention designed to have the above-mentioned layer structure can solve all of the problems described above, and has extremely excellent electrical and optical properties. , photoconductive properties, durability and use environment properties. In particular, when applied as an electrophotographic image forming member, there is no influence of residual potential on image formation, its electrical characteristics are stable, and it is highly sensitive and has high
It has a high signal-to-noise ratio and is excellent in light fatigue resistance, repeated use characteristics, moisture resistance, and pressure resistance, so it can stably produce high-quality images with high density, clear halftones, and high resolution. can be repeated.
第1図は、本発明の光導電部材の好適な実施態
様例の一つの層構成を説明するめの模式的層構成
図、第2図乃至第10図は、夫々、非晶質層を構
成する。第族原子を含有する層領域中の第族
原子の分布状態を説明するための説明図、第11
図は本発明の光導電部材を製造するための装置の
模式的説明図である。
100……光導電部材、101……支持体、1
02……非晶質層、103……第1の層領域、1
04……第2の層領域、105……自由表面。
FIG. 1 is a schematic layer configuration diagram for explaining one layer configuration of a preferred embodiment of the photoconductive member of the present invention, and FIGS. 2 to 10 each constitute an amorphous layer. . Explanatory diagram for explaining the distribution state of group atoms in a layer region containing group atoms, No. 11
The figure is a schematic explanatory diagram of an apparatus for manufacturing the photoconductive member of the present invention. 100...Photoconductive member, 101...Support, 1
02...Amorphous layer, 103...First layer region, 1
04...Second layer region, 105...Free surface.
Claims (1)
られ、シリコン原子を母体とし、水素原子及びハ
ロゲン原子の少なくともいずれか一方を構成要素
とする非晶質材料で構成された光導電性を示す第
1の層領域と、シリコン原子と炭素原子と水素原
子とを構成要素とする非晶質材料で構成されてい
る第2の層領域と、を支持体側から順に有する非
晶質層とを有し、前記第1の層領域には構成原子
として周期律表第族に属する原子をその分布濃
度が該層厚方向に連続的でかつ前記支持体側の方
に高くされた部分を有し第2の層領域側において
は該支持体側に較べて可成り低くされた部分を有
する分布状態で含有し且つ前記2の層領域に於い
て炭素原子が60原子%まで含有されている事を特
徴とする光導電部材。 2 前記周期律表第族に属する原子は、B、
Al、Ga、In及びTlである特許請求の範囲第1項
に記載の光導電部材。 3 前記第2の層領域の層厚は0.01μ〜10μである
特許請求の範囲第1項に記載の光導電部材。 4 光導電部材用の支持体と、該支持体上に設け
られ、シリコン原子を母体とし、水素原子及びハ
ロゲン原子の少なくともいずれか一方を構成要素
とする非結質材料で構成された光導電性を示す第
1の層領域と、シリコン原子と炭素原子と水素原
子とを構成要素とする非晶質材料で構成されてい
る第2の層領域と、を支持体側から順に有する非
晶質層とを有し、前記第1の層領域には構成原子
として周期律表第族に属する原子をその分布濃
度が該層厚方向に連続的でかつ前記支持体側の方
に高くされた部分を有し第2の層領域側において
は該支持体側に較べて可成り低くされた部分を有
する分布状態で含有し且つ前記第2の層領域に於
いて炭素原子が60原子%まで含有されている光導
電部材を用い、前記光導電部材に帯電を行い、構
造を照射して潜像を形成し、該潜像を現像剤によ
つて現像して現像像を形成し、該現像像を記録部
材に転写し、転写画像を形成した後、前記光導電
部材の表面のクリーニングを行なう事を特徴とす
る像形成方法。[Scope of Claims] 1. A support for a photoconductive member, and an amorphous material provided on the support that has silicon atoms as a matrix and at least one of hydrogen atoms and halogen atoms as a constituent element. A first layer region exhibiting photoconductivity and a second layer region composed of an amorphous material containing silicon atoms, carbon atoms, and hydrogen atoms in order from the support side. the first layer region has atoms belonging to group 3 of the periodic table as constituent atoms whose distribution concentration is continuous in the layer thickness direction and is higher toward the support side. The carbon atoms are contained in a distribution state in which the second layer region side has a considerably lower portion than the support side, and the carbon atoms are contained up to 60 atom % in the second layer region. A photoconductive member characterized by: 2 The atoms belonging to Group 3 of the periodic table are B,
The photoconductive member according to claim 1, which is made of Al, Ga, In, and Tl. 3. The photoconductive member according to claim 1, wherein the second layer region has a layer thickness of 0.01μ to 10μ. 4. A support for a photoconductive member, and a photoconductive material provided on the support and made of a non-crystalline material having a silicon atom as a matrix and at least one of a hydrogen atom and a halogen atom as a constituent element. an amorphous layer having, in order from the support side, a first layer region having a first layer region and a second layer region made of an amorphous material having silicon atoms, carbon atoms, and hydrogen atoms as constituent elements The first layer region has a portion in which the distribution concentration of atoms belonging to Group 3 of the periodic table as constituent atoms is continuous in the layer thickness direction and is higher toward the support side. A photoconductive material containing carbon atoms in a distribution state with a portion that is considerably lower on the side of the second layer region than on the side of the support, and that carbon atoms are contained up to 60 at % in the second layer region. charging the photoconductive member using a member, irradiating the structure to form a latent image, developing the latent image with a developer to form a developed image, and transferring the developed image to a recording member. An image forming method characterized in that the surface of the photoconductive member is cleaned after forming the transferred image.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56208494A JPS58108543A (en) | 1981-12-22 | 1981-12-22 | Photoconductive member and image forming method using the same |
| US06/449,418 US4465750A (en) | 1981-12-22 | 1982-12-13 | Photoconductive member with a -Si having two layer regions |
| DE3247526A DE3247526C2 (en) | 1981-12-22 | 1982-12-22 | Photosensitive recording material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56208494A JPS58108543A (en) | 1981-12-22 | 1981-12-22 | Photoconductive member and image forming method using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58108543A JPS58108543A (en) | 1983-06-28 |
| JPH0474699B2 true JPH0474699B2 (en) | 1992-11-26 |
Family
ID=16557082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56208494A Granted JPS58108543A (en) | 1981-12-22 | 1981-12-22 | Photoconductive member and image forming method using the same |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JPS58108543A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0778638B2 (en) * | 1986-02-07 | 1995-08-23 | キヤノン株式会社 | Light receiving member |
-
1981
- 1981-12-22 JP JP56208494A patent/JPS58108543A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58108543A (en) | 1983-06-28 |