JPS58154850A - Recording member - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain an electrophotographic photoconductive film having photosensitivity to light up to 770nm long wavelengths and superior abrasion resistance, by laminating amorphous silicon-carbon-germanium (a-Si-C-Ge) contg. a large amt. of hydrogen. CONSTITUTION:An N type amorphous Si1-s-tCsGet layer 3 contg. 3-50atom% H where 0.3>s>=0, 1>t>=0; an amorphous P type or N type Si1-u-vCuGv layer 2 contg. 5-30atom% H, where 0.3>u>=0, 1>v>=0; and an amorphous Si1-x-yCxGey layer 1 contg. 5-30atom% H, where 0.3>x>=0, 1>y>=0, are laminated on a substrate electrode 4 made of metal or semiconductor to form a recording member having 3-layer structure photoconductive film. In addition, the layer 1 and the layer 3 may be of P type and N type, respectively.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーザ・プリンタや電子写真装置において電荷
潜像形成、現像、転写を行なうために使・用する光導電
膜に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a photoconductive film used for forming, developing, and transferring latent charge images in laser printers and electrophotographic devices.

レーザ・プリンタや電子写真装置において、電荷潜像形
成、現像、転写を行なうために使用する記録用部品は金
属、半導体等からなる基体電極の表面に光導電膜を被着
させたものである。従来、この光４電膜用材料として、
有機系材料ではＰＶＫ−Ｔ　Ｎ　Ｉ”やビラリゾンーン
アニン色素系、銅フタロ７アニノ系などが、無機系材料
では非晶質セレン系、多結晶硫化カドミウム系などが用
いられている。In laser printers and electrophotographic devices, recording parts used for forming, developing, and transferring latent charge images are made by coating a photoconductive film on the surface of a base electrode made of metal, semiconductor, or the like. Conventionally, as materials for this photovoltaic film,
Organic materials such as PVK-T N I'', bilarizonanine dyes, and copper phthalo-7 anino are used, and inorganic materials include amorphous selenium and polycrystalline cadmium sulfide.

しかし、有機系材料は一般に耐摩擦性に劣ると共に光感
度が低く、とくに波長が６５００ｍ以上の光に対しては
急激に感度が低下する。また、無機材料におい゛ても、
非晶質セレン系材料では波長５５０旧ｎ以上、多結晶硫
化カドミウム材料でも波長７０００ｍ以上で急激に感度
が低下するほか、最近の高速化された機器においては耐
摩擦性が問題となっている。However, organic materials generally have poor abrasion resistance and low photosensitivity, and in particular, the sensitivity rapidly decreases to light with a wavelength of 6500 m or more. Also, in inorganic materials,
Sensitivity of amorphous selenium-based materials decreases rapidly at wavelengths of 550 m or more, and sensitivity of polycrystalline cadmium sulfide materials decreases rapidly at wavelengths of 7,000 m or more, and friction resistance has become a problem in recent high-speed equipment.

一方、小型、高効率、直接高速変調可能などの特徴を有
する半導体レーザの出現により、光導電材料についても
、長波長（〜７７０１ｍ　’）まで光感度を有し、かつ
耐摩擦性に優れた新しい光導電膜の出現が望まれている
。On the other hand, with the advent of semiconductor lasers with features such as small size, high efficiency, and direct high-speed modulation, new photoconductive materials have been developed that have photosensitivity up to long wavelengths (~7701 m') and excellent friction resistance. The emergence of photoconductive films is desired.

本発明は、水素を多量に含有する非晶質のンリコ７−カ
ーボン−ケルマニウム（１−Ｌ　下、ａ　−Ｓｉ〜Ｃ−
Ｇｅと略記する。）系材料が （１）ドーピングおよび生成条件の制御により導電型お
よび比抵抗値を大幅に変えることができること、 （２）　　ａ−８ｉ　−Ｃ−Ｇｅ（Ｄ組成を変えるコ、
！−ニヨリ、バンドギャップが可変であり、容易にヘテ
ロ接合が形成できること（第１図参照）、（３）強い共
有性結合をもつ、耐摩擦性の高い材料であること、 ０６点に着目し、この材料系を用いたヘテロ接合を有す
る膜構造を形成することにより、上記の問題点のない新
しい光導電膜を提供するものである。The present invention is directed to amorphous carbon-7-carbon-kermanium (1-L, a-Si to C-
It is abbreviated as Ge. ) system materials: (1) conductivity type and specific resistance value can be changed significantly by controlling doping and formation conditions; (2) a-8i -C-Ge (D composition change);
! - Focusing on point 06, the bandgap is variable and heterojunctions can be easily formed (see Figure 1); (3) the material has strong covalent bonds and is highly friction resistant; By forming a film structure having a heterojunction using this material system, a new photoconductive film free from the above-mentioned problems is provided.

以下に、本発明を実施例により詳細に説明する。The present invention will be explained in detail below using examples.

実施例　１ 第２図は本発明の一つの実施例の断面図であり、１はｐ
形のａ−８ｉ　　　　ＣＱｃ　膜（０，３＞Ｘ≧０．１
−ｘ　−ｙ　　ｘ　　　ｙ １）Ｙ≧０、比抵抗１０１４Ω−ｃｍ、厚さｆ　μｍ、
ボロン・トープ）、２はｐ形またはｎ形のａ　　Ｓ　ｉ
　１〜ｕ−ｖＣｕＧｅｖ膜（０，３＞０≧０．１〉■≧
０、ただし、ｖ　）　ｙ、比抵抗１０　　Ω・ｃｍ、厚
さｇ　μｍ　）、６はｎ形の；ｊ−８ｉ１−３．ＣｓＧ
ｅ１膜（０，３＞Ｓ２Ｏ、ｉ＞ｔ≧０、ただし、ｖ　）
　ｔ　、比抵抗１０　　Ω・ｃｍ、厚さ１１７ｔ＋ｎ、
□燐ドープ）、４は金属又は半導体からなる基体電極で
ある。Embodiment 1 FIG. 2 is a cross-sectional view of one embodiment of the present invention, where 1 is p
a-8i CQc film (0,3>X≧0.1
-x -y x y 1) Y≧0, specific resistance 1014Ω-cm, thickness f μm,
boron taupe), 2 is p-type or n-type a Si
1~u-vCuGev membrane (0,3>0≧0.1>■≧
0, however, v) y, specific resistance 10 Ω·cm, thickness g μm), 6 is n-type; j-8i1-3. CsG
e1 film (0,3>S2O, i>t≧0, where v)
t, specific resistance 10 Ω・cm, thickness 117t+n,
□Phosphorus doped), 4 is a base electrode made of metal or semiconductor.

ここで、ｘ＝ｙ＝０、ｆ＝５Ｑｐｍ、ｕ＝Ｑ、ｖ−０，
４、ｇ＝ｉμｍ％　５＝＝ｔ＝Ｑ、ｈ＝−９μｍとし、
コロナ放電により層１の表面が負で、表面と電極４との
電位差６００Ｖに帯電させる。これに、層１の表面から
、波長７７００ｍの半導体レーザー光を照射すると、層
１は通過し、層２で吸収される。そして、ここに正孔・
電子対が発生するが、正孔は表面へ、電子は電極４へ電
界により引き出され、上記の帯電を中和する。電位差が
６０チまで減少するに要した光照射値は光照射時間０．
１μｓ〜０．１秒の範囲で照射時間によらず、約１ｆ３
ｍＪ／ｃｍ　である。Here, x=y=0, f=5Qpm, u=Q, v-0,
4, g=iμm% 5==t=Q, h=-9μm,
The surface of the layer 1 is negatively charged by corona discharge, and the potential difference between the surface and the electrode 4 is 600 V. When this is irradiated with semiconductor laser light with a wavelength of 7700 m from the surface of layer 1, it passes through layer 1 and is absorbed by layer 2. And here is the hole
Pairs of electrons are generated, but the holes are drawn to the surface and the electrons are drawn to the electrode 4 by the electric field, thereby neutralizing the above-mentioned electrification. The light irradiation value required for the potential difference to decrease to 60 cm is the light irradiation time of 0.
Approximately 1 f3 regardless of the irradiation time in the range of 1 μs to 0.1 seconds
mJ/cm.

これは光導電キャリアの発生効率６０％に相当する。This corresponds to a photoconductive carrier generation efficiency of 60%.

なお、光を照射しない時の帯電電位の減衰（暗減衰）率
は、電位が１０％低下するに要する時間が１１秒という
割合である。Note that the decay (dark decay) rate of the charged potential when no light is irradiated is such that the time required for the potential to decrease by 10% is 11 seconds.

■の値は、１＞Ｖ＞０の間で変えることができる。■の
値を増すと、より長波長まで感光波長が伸びるか、上記
暗減衰率は増加するので、０．１〜０．８の範囲内がよ
り好ましい。The value of (2) can be changed between 1>V>0. If the value of (2) is increased, the sensitive wavelength will be extended to a longer wavelength or the dark decay rate will increase, so it is more preferably within the range of 0.1 to 0.8.

また、Ｘと５の値は、０から約０．３程度まで増すこと
ができ、照射光の透過性、膜の安定性、耐摩擦性の向上
がみられる。Further, the values of X and 5 can be increased from 0 to about 0.3, and improvements in irradiation light transmittance, film stability, and abrasion resistance can be seen.

層１の導電型をｎ形、層６の導電型をｐ形としても良い
。この場合には、層１の表面は正に帯電させて光を照射
することにより、前記と同様の特性を得ることができる
。The conductivity type of layer 1 may be n-type, and the conductivity type of layer 6 may be p-type. In this case, the same characteristics as described above can be obtained by positively charging the surface of layer 1 and irradiating it with light.

層１の厚さｆと層６の厚さｈは、その和が電子写真ＶＣ
おけるトナーを吸引するに要する帯電電位差（約６００
〜８００Ｖ）に対して、光導電膜がブレークダウンしな
い厚さく約６０μｍ以上）に選んであれは良く、各々の
層の厚さは上記の例に限定されない。The sum of the thickness f of layer 1 and the thickness h of layer 6 is the electrophotographic VC.
The charging potential difference required to attract the toner (approximately 600
~800V), the thickness may be selected to be approximately 60 μm or more so that the photoconductive film does not break down, and the thickness of each layer is not limited to the above example.

実施例　２ 第６図は、帯電電位差に対する耐圧をａ−８ｉ　−Ｃ−
Ｏｃ以外の層の助けをかりて得るようにしだ本発明の変
形例である。第６図において、層１５はｐ形弁晶質Ｓｅ
層（比抵抗１０１４Ω・ｃｍ、厚さ５０μｍ）、層１１
はｐ形ａ−Ｓｉ層（比抵抗１０１３Ω−ｃｍ、厚さ１μ
ｍ　）、層１２はｐ形又はｎ形ノａ　　、Ｓ　＋　ｏ、
ｂＧｅ　ｏ、ａ層（厚さｉμｍ）、層１６はｎ形ａ−８
ｉＪｉｉ（比抵抗１０　　Ω−Ｃ１ｎ、厚さ１μｍ）、
層１６はｎ形弁晶質Ｓｅ層（比抵抗１０１４Ω−ｃｍ、
厚さ１μｍ）、１４は電極である。々お、非晶質Ｓｅ層
は結晶化を防止するために、一般に少量のＡｓ　、　Ｔ
ｅ　、　ｓｂなどが添加されている。この光導電膜の動
作、機能特性は第２図のものと同様である。Example 2 Figure 6 shows the withstand voltage for charging potential difference a-8i -C-
This is a modification of the present invention in which it is obtained with the help of layers other than Oc. In FIG. 6, layer 15 is p-type crystalline Se.
layer (specific resistance 1014 Ω cm, thickness 50 μm), layer 11
is a p-type a-Si layer (specific resistance 1013Ω-cm, thickness 1μ
m ), layer 12 is p-type or n-type no a , S + o,
bGe o, a layer (thickness i μm), layer 16 is n-type a-8
iJii (specific resistance 10 Ω-C1n, thickness 1 μm),
Layer 16 is an n-type crystalline Se layer (specific resistance 1014 Ω-cm,
(thickness: 1 μm), and 14 is an electrode. In order to prevent crystallization, the amorphous Se layer generally contains a small amount of As, T.
e, sb, etc. are added. The operation and functional characteristics of this photoconductive film are similar to those shown in FIG.

実施例　６ 第４図は、耐擦性向上のために、第６図と同じ構造にお
いて、層５の非晶質Ｓｅ層の表面に、厚さ１μｍのｐ形
ａ−８Ｉ　ｏ、　７　Ｃｏ、　３の層１７を形成したも
のである。Example 6 FIG. 4 shows a layer of p-type a-8Io, 7Co, 1 μm thick, on the surface of the amorphous Se layer of layer 5 in the same structure as FIG. In this example, a layer 17 of No. 3 is formed.

第６図、第４図において、層１５又は１６の厚さを両者
の和と同一にすれば、いずれか一方を省いても良い。ま
だ、層１５．１６の両方又は一方は、ポリビニールカル
バゾール系やピラゾリン系などの有機層であっても良い
。In FIGS. 6 and 4, one of the layers 15 or 16 may be omitted as long as the thickness of the layers 15 or 16 is the same as the sum of the two layers. However, both or one of layers 15, 16 may be organic layers such as polyvinyl carbazole-based or pyrazoline-based.

要するに、水素を多量（５〜６０チ）に含む非晶質のＳ
ｉ　−Ｃ−Ｇｃ系からなる材料の異種接合層を光導電層
として含むことを特徴とする本発明による光導電膜は、
禁止帯幅及び比抵抗を大幅に制御できるため、長波長域
まで高い感度を有し、かつ暗減衰の少ない耐擦性に優れ
た電子写真用光導電膜として応用することができる。In short, amorphous S containing a large amount of hydrogen (5 to 60%)
The photoconductive film according to the present invention is characterized in that it includes a heterojunction layer of i-C-Gc-based materials as a photoconductive layer,
Since the bandgap and specific resistance can be controlled significantly, it can be applied as a photoconductive film for electrophotography that has high sensitivity up to long wavelengths, low dark decay, and excellent abrasion resistance.

なお、本発明で使用する非晶質の（Ｓｉ、（゛、（’ｒ
ｅ）膜は、リアクティブ・スパッタリング法、グロー放
電法などで形成することができる。例えば、リアクティ
ブ・スパッタリング法では次の様にして作製することが
できる。Note that the amorphous (Si, (゛, ('r
e) The film can be formed by a reactive sputtering method, a glow discharge method, or the like. For example, using a reactive sputtering method, it can be manufactured as follows.

すなわち、膜を被着すべき基板（例えば、Ａｄのトラノ
、）と、スパッタ源となるターゲット電極材料（Ｓｉ、
　Ｃ，Ｇｅ　）とをスパッタ装置内に対向して設置し、
Ｉ　Ｘ　１０　　Ｔｏｒｒ以下に排気したのち、Ａ［お
よびｌＩ２ガスを導入して約５Ｘ１０　　Ｔｏｒｒの真
空度とし、ターゲット電極に高周波電力を入力すること
により、ターゲット電極材料が雰囲気ガス中のＩＩ２を
とり込んで基板上に付着し、水素を含む・しく　Ｓｉ、
　Ｃ，Ｇｅ　）膜が形成される。多層膜形成における各
層の厚さは、高周波電力および／またはスパッタリング
時間を調節することにより制御される。捷だ、各層の組
成比は、ターゲット電極において、Ｓｉ　、　Ｃ，Ｇｅ
の占める面積の比を変えることにより任意に制御するこ
とができる。That is, the substrate on which the film is to be deposited (for example, Ad) and the target electrode material (Si,
C, Ge ) are placed facing each other in a sputtering device,
After evacuating to below IX 10 Torr, A[ and II2 gas are introduced to create a vacuum of approximately 5X10 Torr, and by inputting high frequency power to the target electrode, the target electrode material takes in II2 in the atmospheric gas. Si adheres to the substrate and contains hydrogen.
C,Ge) film is formed. The thickness of each layer in multilayer film formation is controlled by adjusting the radio frequency power and/or sputtering time. However, the composition ratio of each layer is Si, C, Ge in the target electrode.
It can be arbitrarily controlled by changing the ratio of the area occupied by the area.

例えば、直径１５０ｍｍ、長さ５００　ｍｍのＡＩ！ト
ラム表面上に、厚さ１μｍのａ　　Ｓ　Ｉ　ｏ　、９　
Ｃｏ、　１、厚さ１μ口１のｉｌ　−Ｓ　ｊ　ｏ、９　
Ｇｅ　ｏ　、１、厚さ６０Ｉｎのａ　　Ｓ　Ｉ　ｏ、ｑ
　Ｃｏ、１からなる多層膜を形成するには、長さ５５０
　ｍｍ　。For example, an AI with a diameter of 150 mm and a length of 500 mm! On the tram surface, a 1 μm thick a S I o ,9
Co, 1, thickness 1 μ mouth 1 il - S j o, 9
Ge o, 1, thickness 60In a S I o,q
To form a multilayer film consisting of Co, 1, the length is 550 mm.
mm.

幅８Ｑｎｎｎのターゲット電極において、最初に８１、
”Ｃの面積比を７：６に選んで約４分間スパッタリング
を行ない、つきに、Ｓｌ、Ｇｅの面積比を９．４：０．
乙に選んで約４分間スパッタリングを行ない、最後に、
再びターゲット電極のＳｉ、Ｃの面積比を、７：３に選
んで約４分間スパッタリングを行なうことにより得られ
る。この場合における高周波入力電力は約１Ｑ　ｋＷで
、Ａｅ、ト′うｌ、は回転させなからスパッタリングを
行なう。ドラム上に形成される膜の組成比と、ターゲッ
ト電極上の各材料の面積比が異なるのは、拐料によりス
パッタされる速度が異なるためてあり、上記の面積比は
これを考慮して設定されている。In a target electrode with a width of 8Qnnn, first 81,
``Selecting the area ratio of C to 7:6, sputtering was performed for about 4 minutes, and at the same time, the area ratio of Sl to Ge was 9.4:0.
Sputtering was carried out for about 4 minutes with the selected one, and finally,
This can be obtained by again selecting the area ratio of Si and C of the target electrode to 7:3 and performing sputtering for about 4 minutes. In this case, the high-frequency input power is about 1Q kW, and sputtering is performed without rotating Ae and the tube. The composition ratio of the film formed on the drum and the area ratio of each material on the target electrode are different because the sputtering speed is different due to the sputtering material, and the above area ratio is set with this in mind. has been done.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は非晶質の５ｉ−Ｃ−Ｑｅの組成比とバシトギャ
ノプの関係を示す図、第２図〜第４図は本発明の実施例
を示す断面図である。 図において、 １−　ｐ形の非晶質ＳＩ　Ｉ　Ｘ　ｙ　Ｃｘ　Ｇｃ　ｙ
層２−　ｐ形又はｎ形の非晶質Ｓｔ　１−ｕｖ　（−ｕ
　Ｇｅｖ層３−　ｎ形の非晶質５ａ１−３Ｉ　Ｃｓ　Ｇ
ｅ１層４．１４・・金属又は半導体からなる基体電極１
１・・・ｐ形の非晶質Ｓｉ層 １２−ｐ形又はｎ形の非晶質Ｓ　ｊ　ｏ、ｂ　Ｇｅ　ｏ
、４層１５・・・ｎ形の非晶質Ｓｉ層 １５・・・ｐ形非晶質Ｓｅ層 １６・・・ｎ形の非晶質Ｓｅ層 １７・＝ｐ形の非晶質Ｓ１０．７ＣＯ，３層復代理人弁
理士　中村純之助FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the composition ratio of amorphous 5i-C-Qe and the bashtoganop, and FIGS. 2 to 4 are cross-sectional views showing examples of the present invention. In the figure, 1- p-type amorphous SI I X y Cx Gc y
Layer 2 - p-type or n-type amorphous St 1-uv (-u
Gev layer 3 - n-type amorphous 5a1-3I Cs G
e1 layer 4.14: Base electrode 1 made of metal or semiconductor
1...p-type amorphous Si layer 12-p-type or n-type amorphous S j o, b Ge o
, 4 layers 15...n-type amorphous Si layer 15...p-type amorphous Se layer 16...n-type amorphous Se layer 17=p-type amorphous S10.7CO , 3rd layer sub-agent patent attorney Junnosuke Nakamura

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）　　金属又は半導体からなる基体電極上に形成さ
れた５〜６０原子チの水素を含む口形（又はｐ形の非晶
質Ｓ１１−５−ｔ　Ｃｓ　００１層、その上の５〜３０
原子チの水素を含むｐ形（又はｐ形）又はｐ形（又はｐ
形）の非晶質５１１−ｕ−ｖＣｕＧｅｖ層、その上の５
〜６０原子チの水素を含むｐ形（又はｐ形）の非晶質５
１１ｘ　ｙ　Ｌ　Ｘ　Ｇｅ　ｙ層（ここで、０．３＞Ｘ
≧０．１〉ｙ層０．０．３＞Ｕ≧０．１＞ｙ層０．０．
５＞Ｓ２Ｏ，１’＞　ｔ≧Ｏ１ｖ＞ｙ、ｖ＞ｔ　）の三
層からなる光導電膜を有することを特徴とする記録用部
品。 （２、特許請求の範囲第１項記載の記録用部品において
、前記基体電極と前記ｐ形（又はｐ形）の非晶質５ａ１
−５−ｔＣ５ＧｅＨ層との間にｐ形（又はｐ形）の非晶
質８ｅ層、前記ｐ形（又はｐ形）の非晶質Ｓ　’　１　
ｘ　ｙ　Ｃｘ　Ｇ（−ｙ層の上゛にｐ形（又はｐ形）の
非晶質Ｓｅ層が設けられているか、もしくは、前記両Ｓ
ｅ層のいずれか一方が設けられていることを特徴とする
記録用部品。(1) An amorphous (or p-type amorphous S11-5-t Cs 001 layer containing 5 to 60 atoms of hydrogen formed on a base electrode made of a metal or a semiconductor, and a 5 to 30
p-type (or p-type) or p-type (or p-type) containing hydrogen atoms
amorphous 511-u-vCuGev layer of
p-type (or p-type) amorphous 5 containing ~60 atoms of hydrogen
11x y L X Ge y layer (where 0.3>X
≧0.1>y layer 0.0.3>U≧0.1>y layer 0.0.
5>S2O, 1'>t≧O1v>y, v>t) A recording component comprising a photoconductive film consisting of three layers. (2. In the recording component according to claim 1, the base electrode and the p-type (or p-type) amorphous 5a1
A p-type (or p-type) amorphous 8e layer between the -5-tC5GeH layer and the p-type (or p-type) amorphous S' 1
x y Cx G (a p-type (or p-type) amorphous Se layer is provided on top of the -y layer, or both of the S
A recording component characterized by being provided with either one of the e-layers.