JPS6357784B2

JPS6357784B2 -

Info

Publication number: JPS6357784B2
Application number: JP54079392A
Authority: JP
Inventors: Takao Kawamura; Kazuo Oota
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1979-06-22
Filing date: 1979-06-22
Publication date: 1988-11-14
Also published as: JPS564150A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はグロー放電分解法により生成されるア
モルフアスシリコン光導電体層を有するＰ−Ｎ接
合型の電子写真感光体に関する。電子写真感光体としては既に様々な形態のもの
が提案されているが、この中でも広く実用化され
ているものとして導電性基板上にセレンまたはセ
レン合金を真空蒸着法により数10ミクロン厚に或
いは酸化亜鉛や硫化カドミウムを樹脂バインダー
とともに数10ミクロン厚に塗布により形成した単
層感光体がある。これら感光体は何れも電子写真
特性全般に渡つて比較的優れた性質を有している
が、その反面、環境汚染性、耐熱性、表面硬度及
び摩耗性等の点において問題があるという欠点を
有する。つまりセレン或いはセレン合金を光導電
体層とする感光体では複写機内の温度が上昇する
と結晶化が促進しこの熱的不安定性に起因して使
用不能な状態にまで劣化するばかりか、セレンは
人体への毒性が強く上記の如くセレンがその表面
に露出した感光体では環境汚染面からその取り扱
いには細心の注意を要する。また酸化亜鉛や硫化
カドミウムを樹脂と結合してなる光導電体層を使
用する感光体においても有害性が問題でありしか
もこの種の感光体は製造工程がきわめて複雑であ
るという欠点を有する。更に加えてセレンや酸化
亜鉛は表面硬度、摩耗性の点において充分でなく
残留トナー除去手段としてフアーブラシや弾性ブ
レードを使用する複写機では長期にわたる反復使
用ができない。ところで上述の様にセレン或いはセレン合金を
光導電体層とする単層構造の感光体ではその使用
形態に応じて充分な表面電位にまで帯電されない
こと、換言すれば、電荷保持力及び暗減衰特性が
充分でないという欠点がある。このため光導電体
層の多数キヤリアである電荷とは反対極性の電荷
を多数キヤリアとする中間層を導電性基板と光導
電体層との間に形成した所謂Ｐ−Ｎ接合型の感光
体が電荷保持力及び暗減衰特性の向上に有効であ
ることが考えられる。これは米国特許第3041166
号明細書に示される通り、光導電体層としてＰ型
物質を選択すれば、中間層としてＮ型を使用し負
極性帯電し、またＮ型光導電体層に対してはＰ型
中間層を使用し正極性帯電するもので、これによ
り帯電及び暗減衰特性の改善を図つている。しか
しながらこの種のＰ−Ｎ接合型の感光体において
もＰ型物質としては純粋なセレンを、またＮ型物
質としてはセレンとTe、As、As₂S₃等の混合を
使用するため、結果的には環境汚染性、耐熱性、
表面硬度、摩耗性等の点については何ら改善され
ていないこととなる。本発明は以上の事実に鑑みて成されたもので、
環境汚染性、耐熱性、表面硬度等に優れ且つ帯電
及び暗減衰特性にも著しく優れた電子写真感光体
を提供することを目的とし、具体的にはグロー放
電分解法により生成され不純物の添加によりＰ型
ともＮ型ともなるアモルフアスシリコンを光導電
体層及び中間層とする電子写真感光体を提供する
ことを目的とする。上記目的を達成するために、本発明に係る電子
写真感光体は、厚さが10乃至100ミクロンで硼素
を含有しないかまたは真性半導体となるまでの量
の硼素を含有するアモルフアスシリコンを母体と
するＮ型の光導電体層と導電性基板との間に、該
光導電体層とは逆極性の電荷を多数キヤリアとす
る厚さが0.2乃至５ミクロンのアモルフアスシリ
コン中間層を設けたことを特徴とするものであ
り、また、厚さが10乃至100ミクロンでＰ型とな
る量より1000ppmまでの硼素を含有するアモルフ
アスシリコンを母体とするＰ型の光導電体層と導
電性基板との間に、該光導電体層とは逆極性の電
荷を多数キヤリアとする厚さが0.2乃至５ミクロ
ンのアモルフアスシリコン中間層を設けたことを
特徴とするものである。以下、本発明を説明すると、本願発明者はまず
上記環境汚染性、耐熱性、表面硬度等に優れた感
光材料を探索した結果、半導体分野でその研究開
発が進められつつあるグロー放電分解法により生
成されるアモルフアスシリコン（amorphous
silicon、以下ａ−Siと略す）に着目し、電子写真
感光体分野への応用を研究してきた。グロー放電分解法で生成されるａ−Siはエネル
ギーギヤツプ内の欠陥準位密度が低く、一般のア
モルフアスは半導体としてはむしろ例外的な電気
特性を示すことに加えて、比較的低コストで大面
積の膜が製作可能な製造面での有用性をも合わせ
有する為、従来結晶シリコンを主体に進められて
きた太陽電池、フオトセル等の半導体応用技術分
野では、このａ−Siを使用した技術開発が急速に
進められつつある。このように半導体応用技術分野でその有用性が
認められつつあるａ−Siを電子写真用感光材料、
特に光導電体としての応用を研究した結果、従来
の感光体が欠如していた無公害性、耐熱性、表面
硬度、摩耗性に対し理想的な特性を有することを
見い出した。ａ−Siは後に詳述する通りグロー放電分解法に
より基板上に膜状に形成されるのであるが、不純
物を含有しない純粋なａ−Si膜はその構造欠陥が
ドナーレベルを形成し通常はＮ型半導体として作
用し、また分光感度の点から見れば後述する通り
比視感度に近い約5700オングストローム程度でピ
ークを持ちその光導電性は極めて優れている。従
つてこのａ−Siを導電性基板上に数10ミクロンの
厚さに形成して所謂単層感光体として使用するこ
とが考えられるが、ａ−Si自体は一般にその体積
抵抗が低く通常のコロナ帯電では十分な表面電位
にまで帯電できず、また暗減衰速度も早いため良
好な画像コントラストを得にくい難点を有してい
る。ところがこのａ−Siはそれ自体に硼素（化学記
号Ｂ）を添加することによつて元来Ｎ型半導体で
ある性質が真性半導体に近づき、より多量の硼素
を添化することによつてＰ型半導体となる。また
これとは逆に燐（化学記号Ｐ）を添加することに
よつてよりＮ型となり、夫々の添加量に応じてａ
−Siの体積抵抗値が変化する。この事実はW.E.
SpearとP.G.Le Comberとにより1976年発行の
Philosophical Magazine（Vol.33、No.６）の第
935頁乃至第949頁に“Electronic properties of
substitutionally doped amorphous Si and Ge”
の題名の下に研究発表されている。更にａ−Siの
体積抵抗はグロー放電分解法における製造条件の
設定、特にａ−Si膜が形成される基板の設定温度
によつても変化する。従つて硼素の様な不純物を
適量添加し基板温度を適度に設定すれば比較的高
抵抗のａ−Si膜を得られることが期待できる。そ
して現実的に後述する実施例より明らかな如く最
大10¹³Ω・cm程度の体積抵抗を有するａ−Si膜が
得られ単層構造の感光体としてカールソン方式に
充分使用できるものである。しかしながらこのま
まではａ−Siの電子写真への応用は著しく制約さ
れることとなる。なぜなら単層感光体として必要
な高抵抗性をａ−Siに持たせるためには上述の通
り不純物の添加量と基板温度の設定が限定される
からである。しかるに不純物を含有しないａ−Si
はもとより上記添加量以外の硼素または燐を含有
するａ−Siは電子写真感光体に使用し得ないこと
になる。またａ−Siが充分に高抵抗であつて、例
えば500乃至600ボルトの表面電位にまで帯電する
ことができたとしても、使用する複写機によつて
はそれ以上の高電位に帯電されることを要求され
る場合がある。本発明はａ−Siが持つ無公害性、耐熱性等に対
する優れた利点に加えて、ａ−Siが硼素や燐の添
加により容易にその性質がＰ型、Ｎ型に変化する
点に注目し、ａ−SiをＰ−Ｎ接合型の感光体とし
て使用することにより帯電及び暗減衰特性の向上
を図つたものである。即ち、本発明に係るＰ−Ｎ接合型電子写真感光
体は第１図に示す通り、導電性基板１上にグロー
放電分解法により生成され厚さが約0.2乃至５ミ
クロンのＰ型またはＮ型アモルフアスシリコン中
間層２と、その上に同様にグロー放電分解法によ
り生成され厚さが約10乃至100ミクロンで該中間
層２の多数キヤリアの電荷とは反対極性の電荷を
多数キヤリアとするＰ型またはＮ型アモルフアス
シリコン光導電体層３を順次積層して構成され
る。そして光導電体層３としてＰ型ａ−Siを選択
する場合は中間層２としてＮ型の性質を有するａ
−Siを使用し、作像工程においては負極性帯電す
る。一方、Ｎ型の性質を有するａ−Siを光導電体
層３とするときは中間層２としてＰ型ａ−Siを使
用し、正極性帯電する。以上の構成において、Ｎ型光導電体層３及びＰ
型中間層２を有する感光体を例にとつてその作用
を説明すると、暗状態で正極コロナ帯電すること
により光導電体層は正極に荷電され、他方導電性
基板１には負極性の電荷が誘導される。このとき
光導電体層３と中間層２の界面接合部において電
場がかかり、これにより夫々逆極の多数キヤリア
が反対方向へと移動する。つまりＮ型光導電体層
３においては電子がその表面方向へ、Ｐ型中間層
２では正孔が基板１側へと移動し両層内では電
子、正孔が存在しない状態、つまり空乏状態とな
りこれが帯電及び暗減衰特性を著しく向上する。
また別の見方をすれば導電性基板１に誘導される
電荷は常に中間層２の多数キヤリアとする電荷と
は反対極性であるので、基板からの電荷の注入が
確実に抑制されるため帯電及び暗減衰特性が向上
する。光導電体層及び中間層が上記とは夫々逆型
である場合はその作用は単に逆となるだけで同様
に優れたＰ−Ｎ効果を奏する。ところでここで上記の如くして高電位に帯電さ
れた感光体に対して画像露光した場合について考
えると、本発明ではＮ型光導電体層に対しては正
極帯電、Ｐ型光導電体層に対しては負極性帯電と
所謂逆バイアス帯電によるため、露光により発生
する正孔と電子のうち多数キヤリアである電荷の
方が帯電された電荷との中和のため光導電体層の
表面側へ、そして少数キヤリアが基板側へと移動
する。しかしながら少数キヤリアはその寿命が短
く余り移動できないのが通常である。つまり、例
えばＮ型光導電体層の表面近傍で露光により発生
する正孔と電子のうち、電子は多数キヤリアであ
るが故に容易に表面側へ移動するものの正孔は実
質移動できず結果として良好な画像が得られない
ことになる。このことは光導電体層の持つＮ型ま
たはＰ型傾向が強ければ強い程顕著となり、逆に
弱くなる程、少数キヤリアの寿命が延びる。つま
り真性半導体の近い領域にあるＰ型またはＮ型半
導体では正孔、電子ともほぼ同程度に移動でき、
Ｐ型またはＮ型傾向が強くなるにしたがつて少数
キヤリアの寿命が低下する。従つて、本発明にお
けるＮ型またはＰ型光導電体層３は夫々Ｎ型また
はＰ型傾向が比較的弱いものであること、換言す
れば本発明の光導電体層は少数キヤリアがその層
を移動するに充分な程度の寿命を有することがで
きるＰ型またはＮ型ａ−Siである必要がある。ところでグロー放電分解法により生成されるａ
−Siは上述した通り元来Ｎ型半導体である性質に
加え、硼素を添加することによつて除々にＮ型傾
向が弱まり真性半導体となり、更に硼素添加量を
増大することによりＰ型半導体となる。またこれ
とは逆に燐を添加することによつてより強いＮ型
となる。そしてこれら硼素、燐の添加はａ−Si自
体の体積抵抗を変化せしめるとともにグロー放電
法における基板温度の条件も体積抵抗に大きな影
響を与える。即ち、後述する実施例からも理解で
きるようにａ−Siは基板温度を約50℃乃至250℃
の範囲に設定することにより不純物を一切含有し
ない場合においても基板温度の低下に従つてその
体積抵抗が約10⁸Ω・cmから10¹¹Ω・cm近くまで
向上すること、ａ−Siに燐を添加することにより
体積抵抗は低下し約50ppmの燐含有で10⁵Ω・cm
程度となり強いＮ型半導体となること、逆に硼素
の添加によつて体積抵抗は向上し、次第にＮ型傾
向が弱くなり一定量、例えば約90乃至160ppmの
硼素含有でａ−Siは実質真性半導体となりもつと
も高抵抗となること、そしてそれ以上の硼素含有
でａ−SiはＰ型半導体となるとともに体積抵抗は
低下し、1000ppmの硼素含有で約10⁹Ω・cm、
10000ppm余りで10⁵Ω・cm程度まで低下し強いＰ
型となる。尚、硼素、燐の添加による体積抵抗の
変化は製造条件に応じて多少誤差があり、この
点、ａ−Siが真性半導体となる一定の硼素含有量
も多少の巾を見なければならない。一方、帯電及び暗減衰特性からみて、光導電体
層３は前述した通り比較的弱いＰ型またはＮ型で
あることが必要であるが、これ以外にも帯電時に
おける横方向へのリークを避けるためある程度の
体積抵抗を有している必要がある。これは後述す
る実験からも裏付けられる通り、約10⁹Ω・cmの
体積抵抗があればよくまたこの程度の抵抗までを
有するａ−Siは少数キヤリアの寿命も充分であ
る。これに対し中間層は強いＰ型またはＮ型でも
よくその体積抵抗も10⁵Ω・cm程度まで使用可能
である。これら事実より、本発明においては、光導電体
層３としてＮ型ａ−Siを選ぶ場合は、不純物を一
切含有しないａ−Siまたは真性半導体となるまで
の量の硼素を含有したａ−Siを使用できる。ここ
で多少の製造誤差はあるものの本発明に係る実施
例によれば約90乃至160ppmの硼素含有のある一
点でａ−Siが真性半導体となることからみて、０
から約90乃至160ppmまでの硼素を含有するａ−
Siが使用できる。そしてこのＮ型光導電体層３と
隣接するＰ型中間層２には最低限真性半導体より
Ｐ型となる量であつて、最大約10000ppmまでの
硼素を含有するａ−Siが使用できる。換言すれば
約90乃至160ppmの硼素含有のある一点で真性半
導体となるのでそれ以上乃至10000ppmまでの硼
素を含有するａ−Siを使用する。一方、光導電体
層３としてＰ型ａ−Siを選択する場合はＰ型とな
る量より1000ppmまでの硼素を含有するａ−Siを
使用し、これに対してＮ型中間層としては０から
真性半導体となるまでの量の硼素を含有するａ−
Si、不純物を一切含有しないａ−Siまたは約
50ppmまでの燐を含有するａ−Siが使用できる。これら硼素、燐の添加量はａ−Siの体積抵抗に
影響を与えるものであるから、別の見方をすれば
Ｐ型またはＮ型半導体層としてはその組成に関係
なく約10⁹Ω・cm以上の体積抵抗を有するａ−Si
を、またＰ型またはＮ型中間層としては約10⁵
Ω・cm以上の体積抵抗を有するａ−Siが使用でき
る。ここでグロー放電分解法により生成されるＰ
型、Ｎ型ａ−Siの製造方法について説明する。第２図はａ−Siを生成するためのグロー放電分
解装置を示し、図中の第１、第２、第３ポンプ
４，５，６には夫々SiH₄、PH₃、B₂H₆ガスが密
封されている。これらガスは対応する第１、第
２、第３調整弁７，８，９を開放することにより
放出され、その流量がメータリングバルブ１０，
１１，１２により規制され主管１３へと送られ
る。尚、１４，１５，１６は流量計、１７は止め
弁である。主管１３を通じて流れるガスは反応管
１８へと送り込まれるが、この反応管の周囲には
共振振動コイル１９が巻回されておりそれ自体の
共振振動パワーは例えば100〜300Wattsが適当で
ある。反応管１８内部にはその上にａ−Si膜が形
成される、例えばアルミニウムやNESAガラスの
ような基板２０がモータ２１により回動可能であ
るターンテーブル２２上に載置されており、該基
板２０自体は適当な加熱手段により約50乃至250
℃の温度に加熱されている。また反応管１８内部
はａ−Si膜形成時に高度の真空状態（ガス圧：
0.5乃至2.0Torr）を必要とすることにより回転ポ
ンプ２３と拡散ポンプ２４に連結されている。以上の構成のグロー放電分解装置において、純
粋なａ−Si膜を基板２０上に形成するときは第１
調整弁７を開放して第１ポンプ４よりSiH₄ガス
を、また燐あるいは硼素を含有するときは第２ま
たは第３調整弁８，９をも開放して第２、第３ポ
ンプ５，６よりPH₃ガス、B₂H₆ガスを放出する。
放出量はメータリングバルブ１０，１１，１２に
より規制され、SiH₄ガスあるいはSiH₄ガスと
PH₃またはB₂H₆ガスとの混合ガスが反応管１８
へと送られる。そして反応管１８内部が0.5乃至
2.0Torr程度のガス圧、基板温度50乃至250℃、
また共振振動コイルのパワーが100乃至300watts
と設定されていることと相俟つてグロー放電が起
こり、送り込まれたガスがSiH₄のみのときは
SiH₄→Si＋2H₂の反応により純粋なａ−Si膜が、
混合ガスのときは２（SiH₄＋PH₃）→2Si＋7H₂ま
たはSiH₄＋B₂H₆→Si＋B₂＋5H₂の反応により燐
または硼素を含有したａ−Si膜が約0.1乃至0.5ミ
クロン／分の早さで基板２０上に形成される。こ
の様にしてＰ型、Ｎ型のａ−Si膜が形成されるこ
とより、本発明の感光体ではまず厚さ0.2乃至５
ミクロンのａ−Si中間層を形成し、次いでその中
間層の多数キヤリアとは逆極性の電荷を多数キヤ
リアとするａ−Si光導電体層を厚さ10乃至100ミ
クロンに形成するものである。以上において、上
記基板温度の設定は得られるａ−Si膜の体積抵抗
に大きな影響を与え、基板温度の上昇にほぼ比例
して体積抵抗が低下する傾向を示す。このことに
より本発明においては基板温度は約50乃至250℃
とするのが望ましい。以下、実施例について説明する。実施例１上述した第２図に示すグロー放電分解装置によ
り、SiH₄を分解し、アルミニウム基板上に、厚
さ１ミクロンの純粋なａ−Si膜を形成した。尚、
製作条件として、ガス圧を0.5Torr、アルミニウ
ム基板温度を200℃、共振振動パワーを100watts
膜形成速度を１分当り0.1ミクロンに設定した。次に同一条件の下でSiH₄に対し、B₂H₆を
各々、50、200、500、800、1000、1500、2000、
5000、10000、20000、100000ppm含有せしめた混
合ガスをグロー放電法により分解し、各々５、
20、50、80、100、150、200、500、1000、2000、
10000ppmの硼素を含有する厚さが１ミクロンの
ａ−Si膜をアルミニウム基板上に形成した。尚、
硼素の含有量は日立イオンマイクロアナライザー
を使用して測定した。同様にSiH₄に対し、PH₃を各々適量に含有せ
しめた混合ガスをグロー放電分解して、5ppm、
10ppmと50ppmの燐を含有する厚さ１ミクロンの
ａ−Si膜を形成した。次にこれらａ−Si膜と体積抵抗値（導電率）と
の関係を調べたところ第３図の実線Ａで示される
様な結果が得られた。尚、図において硼素及び燐
の含有量は夫々B₂H₆／SiH₄、PH₃／SiH₄のモル
比で示し括弧内にppm含有量を示す。つまり、
B₂H₆／SiH₄が10^-6は2ppmの硼素が、10^-5は
20ppm、10^-4は200ppm、10^-3は2000ppm、10^-2
は20000ppmの硼素が含有されており、PH₃／
SiH₄が10^-6は1ppmの燐が、10^-5は10ppm、10^-4
は100ppm、10^-3は1000ppmの燐が含有されてい
ることを示す。第２図の実線Ａの結果は前述した
W.E.SpearとP.G.LeComberとが示すところの結
果とほぼ対応している。これとは別に、アルミニウム基板温度を120℃
とした以外は全て同一条件の下で、厚さが夫々１
ミクロンの純粋なａ−Si膜、５、20、50、80、
150、200、500、1000、2000、10000ppmの硼素を
含有するａ−Si膜、更に各々５、10、50ppmの燐
を含有するａ−Si膜を形成した。そしてこれらａ
−Si膜と体積抵抗との関係を測定したところ第３
図の点線カーブＢで示す結果が得られた。第３図の結果より、まず基板温度200℃の下で
形成した不純物を一切含有しない純粋なａ−Si膜
は体積抵抗が約８×10⁸Ω・cm程度で、また基板
温度120℃の下では約10¹⁰Ω・cmであり、共にＮ
型半導体に属することが理解できる。また基板温
度200℃の条件の下に生成された5ppmの硼素を含
有するａ−Siはその体積抵抗が約２×10⁹Ω・cm、
20ppmの硼素含有で約３×10¹⁰Ω・cm、50ppm含
有で、約６×10¹⁰Ω・cm、80ppm含有で約10¹¹
Ω・cm、100ppmで４×10¹¹Ω・cmとなりＮ型か
ら真性半導体に近ずく。そして150ppmで８×
10¹¹Ω・cmまで向上し真性半導体を通りこしてＰ
型となる。ところがこれを境に体積抵抗は急激に
低下し、200ppmの硼素含有で５×10¹⁰Ω・cm、
500ppm含有で10⁸Ω・cm、1000ppmで６×10⁶
Ω・cm、2000ppmで２×10⁵Ω・cm、そして
10000ppmで10⁵Ω・cm以下となり所謂Ｐ型の傾向
が強くなる。尚、燐を含有するａ−Siはその添加
量の増大に応じてＮ型傾向が強くなるが、その反
面体積抵抗は次第に低下していき5ppmの燐含有
で約９×10⁷Ω・cm、10ppmで５×10⁶Ω・cm、
50ppmで10⁵Ω・cmの体積抵抗を示した。一方、基板温度120℃の下で生成された硼素を
含有するａ−Si膜は200℃の場合と比して大体に
おいて10倍から100倍程度体積抵抗が増大してい
る。即ち、基板温度120℃の下で生成された5ppm
の硼素を含有するａ−Si膜はその体積抵抗が約２
×10¹⁰Ω・cm、20ppmの硼素含有で４×10¹¹Ω・
cm、50ppm含有で９×10¹¹Ω・cm100ppmで９×
10¹²Ω・cmとなりＮ型から真性に近ずき、
150ppmで体積抵抗が８×10¹²Ω・cmのＰ型半導
体となる。そしてそれ以上の硼素含有でａ−Siの
Ｐ型傾向が強まるとともにその体積抵抗は低下す
る。つまり200ppmの硼素含有で体積抵抗は２×
10¹¹Ω・cm、500ppmで約10¹⁰Ω・cm、1000ppm
で10⁹Ω・cm、2000ppmで３×10⁷Ω・cm、そして
10000ppmで６×10⁵Ω・cmとなる。これに対し燐
を含有するａ−Siは基板温度200℃の場合とほぼ
同じ体積抵抗値を示した。以上の測定結果より、元来Ｎ型半導体であるａ
−Siは硼素を含有することによりその体積抵抗は
次第に増大するとともにＮ型傾向が弱まり、約
100乃至150ppm、多少の製造誤差を勘案して約90
乃至160ppmの硼素含有のある一点で真性半導体
となることが分かる。このことよりＮ型光導電体
層としては一定量までの硼素つまり真性半導体と
なるまでの硼素を含有したａ−Siが使用でき、他
方、Ｐ型光導電体層としてはそれぞれ以上の硼素
を含有するａ−Siであつて、つまり最低限真性半
導体よりＰ型となる量以上の硼素を含有するａ−
Siを使用できる。しかしながら、Ｎ型、Ｐ型光導
電体層は夫々少数キヤリアである正孔、電子に対
してある程度の寿命を持たせる必要があり、この
点Ｐ型、Ｎ型の度合いが強すぎてもいけない。そ
して後述する光減衰特性の実験からみて、Ｎ型光
導電体層の下限としては硼素を一切含有しないａ
−Siまでが使用でき、またＰ型光導電体層として
は約1000ppmまでの硼素を含有するａ−Siが使用
可能であることが確認された。これは第３図との
関係でａ−Siの体積抵抗が約10⁹Ω・cm以上であ
ることをさしている。Ｐ型、Ｎ型中間層としては
これも後述する実験より理解できるように約10⁵
Ω・cm以上の体積抵抗を有するａ−Siが使用でき
ることより、Ｐ型としては最低限Ｐ型となる量で
あつて最大約10000ppmまでの硼素を含有するａ
−Siが、またＮ型としては約50ppmまでの燐を含
有するａ−Si、純粋なａ−Siあるいは真性半導体
となるまでの量の硼素を含有するａ−Siが使用で
きる。実施例２この実施例においてはａ−Siの分光感度特性を
調べた。まず実施例１で示したグロー放電分解法
により基板温度120℃の下でアルミニウム基板上
に厚さ30ミクロンの純粋なａ−Si膜を形成した。
この感光体試料を(C)とする。次いでこの感光体を
コロナ帯電により約100ボルトの表面電位に荷電
し光照射した。照射光はフイルターを使用して波
長域4000乃至8000オングストローム間を順次可変
していき光電流との関係を測定した。この結果は
第４図のカーブＣによつて示される通りで、これ
より明らかな様にａ−Siは比視感度に近い約5700
オングストロームでピークを持ち優れた分光感度
特性を有する。次に同一の条件の下でアルミニウム基板上に
20ppmの硼素を含有する厚さ30ミクロンのａ−Si
膜を形成し、同様の方法で分光感度を測定した。
その結果は第４図のカーブＤによつて示される通
りで、ピークは約6000オングストロームとこれも
良好な分光感度特性を有する。従つてａ−Siは感
度特性の点から見て感光体に良好に使用し得るこ
とが裏付けられた。実施例３第２図のグロー放電分解装置でもつて第１表に
示すように計16種類のＰ−Ｎ接合型の感光体試料
を作成した。まず試料(E)及至(I)は基板温度200℃
の下で生成されたもので何れもアルミニウム基板
上にＰ型ａ−Si中間層が、そしてその上にＮ型ａ
−Si光導電体層が形成されてなるもので、第１表
から読みとれるよう例えば(E)はＰ型中間層として
200ppmの硼素を含有するａ−Siからなり、Ｎ型
光導電体層としては純粋なａ−Siからなる試料を
意味し、また試料(F)はＰ型中間層として500ppm
の硼素を含有するａ−Si、Ｎ型光導電体層として
50ppmの硼素を含有するａ−Siからなることを示
す。試料(J)乃至（Ｎ）はやはりＰ型中間層とＮ型
光導電体層からなるものであるが何れも基板温度
が120℃の下で作成されたものである。これらと
は異なり試料（Ｏ）乃至（Ｔ）はＰ型光導電体層
とＮ型中間層からなるもので、このうち試料
（Ｏ）乃至（Ｑ）は基板温度200℃の下に、試料
（Ｒ）乃至（Ｔ）は120℃の下に生成されたもので
ある。尚、各試料とも基板としてアルミニウムを
使用し、中間層の厚さは１ミクロンに、光導電体
層の厚さは30ミクロンとした。尚、比較試料とし
て厚さ30ミクロンの純粋なａ−Siから単層構造の
感光体を基板温度120℃の下に作成した。これを
試料（Ｕ）とする。

【表】次にこれら各試料(E)乃至（Ｔ）並びに比較試料
（Ｕ）について帯電能と暗減衰特性の実験を行つ
た。まず帯電能特性の実験は5.5KVの高電圧源に
接続されたコロナ帯電器でもつて夫々の試料を暗
所で帯電しその表面電位を測定することにより行
つた。そして暗減衰速度の特性は帯電された各試
料を暗所に放置し表面電位の減衰を測定すること
により行つた。これら測定結果は第５図乃至第７
図に示す通りで第５図には試料(E)〜(I)の、第６図
には試料(J)〜（Ｎ）の、そして第７図には試料
（Ｏ）〜（Ｔ）の結果を示す。尚、比較試料（Ｕ）
の測定結果のみについては本発明との対比を容易
にするため第５図と第６図の両方に示す。まず試料(E)乃至(I)の特性が示される第５図を見
ると、試料(I)を除いては何れも優れた帯電及び暗
減衰特性を有しており、特に試料(G)が最も高電位
（約790ボルト）に帯電され、その暗減衰速度も非
常に優れている。また光導電体層として体積抵抗
が10⁹Ω・cmたらずしかない純粋なａ−Siを用い
る試料(E)においても中間層との積層により600ボ
ルト以上に帯電され、しかも暗減衰速度も極めて
良好である。これは基板温度120℃の下で生成さ
れた体積抵抗が約10¹⁰Ω・cmの純粋なａ−Siを単
層構造とする試料（Ｕ）と比較するとその差は顕
著である。つまり、試料（Ｕ）は点線カーブで示
される通りその帯電電位は400ボルトに満たず暗
減衰速度も早い。試料(I)はＰ−Ｎ接合型であるに
もかかわらずその帯電及び暗減衰特性は悪いがこ
れはＮ型光導電体層の体積抵抗が約９×10⁷Ω・
cmと低いためで結果として感光体横方向へのリー
クが生じるためであると認められる。次に試料(J)乃至（Ｎ）の測定結果が示される第
６図から明らかな様に何れも優れた帯電、暗減衰
特性を有している。試料（Ｍ）を除いては何れの
試料も第５図に示した試料(E)乃至(H)と比して帯電
及び暗減衰特性とも向上している。これは光導電
体層及び中間層とも基板温度120℃の下に生成さ
れたものでその体積抵抗が増大しているためであ
ると考えられる。尚、試料（Ｍ）は他の試料と比
してその特性は劣つているが、これは中間層の体
積抵抗が約６×10⁵Ω・cmと低いためである。し
かし500ボルト近くまで帯電され、その暗減衰速
度も比較的良好であるので充分に感光体として使
用し得るものである。しかし逆に中間層の最低体
積抵抗としては10⁵Ω・cm程度であることを物語
つておりこのことよりＰ型中間層としては硼素を
約10000ppmまで含有してなるａ−Siであること
が望ましい。第７図はＰ型光導電体層とＮ型中間層からなる
感光体試料（Ｏ）乃至（Ｔ）の測定結果を示す
が、試料（Ｔ）を除いては良好な特性を有するこ
とが分かる。試料（Ｔ）が感光体として使用し得
ないのは光導電体層として体積抵抗が３×10⁷
Ω・cmしかないためであると認められる。これに
対し体積抵抗が10⁹Ω・cmで硼素1000ppmを含有
するａ−Siを光導電体層とする資料（Ｓ）は帯電
特性が約500ボルトまで向上し実用可能である。
しかしこれがほぼ限度で光導電体層として約10⁹
Ω・cm以上の体積抵抗を有することを裏付けてい
る。又、資料（Ｑ）は暗減衰特性が劣るがこれは
中間層として体積抵抗が約10⁵Ω・cmの燐を含有
するａ−Siを使用している為で、このことからも
中間層として10⁵Ω・cm以上の体積抵抗を必要と
することを裏付けている。最後に上記の如くして帯電した試料のうち、
(E)・(I)・(K)・（Ｐ）・（Ｓ）・（Ｔ）について光減
衰
特性の実験を行つた。これは光導電体層としての
Ｐ型及びＮ型の許容度合いを調べるためである。
実験は帯電された試料を2800〓のタングステンラ
ンプで全面照射することにより行つた。当然のこ
とながら光導電体層の光減衰特性は少数キヤリア
の移動寿命に応じて左右されることとなる。第８図はその結果を示し、このなかで光導電体
層として真性半導体領域に近いａ−Siを使用する
試料(K)と（Ｐ）が最も優れた光減衰特性を示して
おり少数キヤリアの移動寿命が長いことを物語つ
ている。そして光減衰特性は光導電体層のＰ型ま
たはＮ型特性が強くなるにしたがつて低下してい
き、燐5ppmを含有するａ−Si及び硼素2000ppm
を含有するａ−Siを夫々光導電体層とする試料
(I)、（Ｔ）に至つては著しく低下しコントラスト
像を得ることができない。ところが純粋なａ−Si
及び1000ppmの硼素を含有するａ−Siを夫々光導
電体層とする試料(E)、（Ｓ）は許容できる光減衰
特性を示している。しかし良好な像を得るには試
料(E)、（Ｓ）の示す特性が限度で、この点からし
てＮ型光導電体層としては純粋なａ−Siまたは真
性半導体となるまでの量の硼素を含有するａ−Si
が使用でき、Ｐ型光導電体層としては最低限Ｐ型
となる量であつて約1000ppmまでの硼素を含有す
るａ−Siが使用できる。この結果を第３図の結果
と勘案すると体積抵抗にして約10⁹Ω・cm以上の
ａ−Siが光導電体層として使用できることを裏付
けている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電子写真感光体の構成
図、第２図はアモルフアスシリコンを生成するた
めのグロー放電分解装置の概略図、第３図はアモ
ルフアスシリコンに硼素及び燐を含有した場合の
体積抵抗の変化を示す図、第４図はアモルフアス
シリコン膜の分光感度特性を示す図、第５図乃至
第７図は本発明に係る電子写真感光体の帯電及び
暗減衰特性を示す図、第８図は光減衰特性を示す
図である。１……導電性基板、２……中間層、３……光導
電体層、４，５，６……第１、第２、第３ポン
プ、１３……主管、１８……反応管、１９……共
振振動コイル、２０……基板。

Claims

【特許請求の範囲】１厚さが10乃至100ミクロンで硼素を含有しな
いかまたは真性半導体となるまでの量の硼素を含
有するアモルフアスシリコンを母体とするＮ型の
光導電体層と導電性基板との間に、該光導電体層
とは逆極性の電荷を多数キヤリアとする厚さが
0.2乃至５ミクロンのアモルフアスシリコン中間
層を設けたことを特徴とする電子写真感光体。２厚さが10乃至100ミクロンでＰ型となる量よ
り1000ppmまでの硼素を含有するアモルフアスシ
リコンを母体とするＰ型の光導電体層と導電性基
板との間に、該光導電体層とは逆極性の電荷を多
数キヤリアとする厚さが0.2乃至５ミクロンのア
モルフアスシリコン中間層を設けたことを特徴と
する電子写真感光体。