DE3853988T2

DE3853988T2 - Elektrophotographisches Element.

Info

Publication number: DE3853988T2
Application number: DE19883853988
Authority: DE
Inventors: Yuzuru Fukuda; Susumu Honma; Ken-Ichi Karakida; Masayuki Nishikawa; Shigeru Yagi
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1988-01-13
Filing date: 1988-01-13
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2008-01-14
Also published as: DE3853988D1; EP0324039B1; EP0324039A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrophotographischen Photorezeptor und insbesondere einen elektrophotographischen Photorezeptor vom amorphen Siliziumtyp.
Vor kurzem haben elektrophotographische Photorezeptoren mit einer lichtempfindlichen Schicht, die im wesentlichen aus amorphem Silizium, sogenannte elektrophotographische Photorezeptoren vom amorphen Siliziumtyp (im folgenden a-Si-Photorezeptoren bezeichnet) Beachtung gefunden, da amorphes Silizium als solches die Beständigkeit von herkömmlichen elektrophotographischen Photorezeptoren wesentlich verbessern kann und vielversprechend für die Erzielung eines langlebigen elektrophotographischen Photorezeptors mit elektrisch stabiler Wiederholgenauigkeit, hoher Härte und thermischer Stabilität ist. Unter Berücksichtigung dieser Vorteile wurden verschiedene a- Si-Photorezeptoren vorgeschlagen, wie sie in der JP-A-78135/79 und JP-A-86341/79 beschrieben worden sind.
Unter anderem wurden a-Si-Photorezeptoren mit einer lichtempfindlichen Schicht vom sogenannten getrennten Funktionstyp als ausgezeichnet angesehen, wobei die lichtempfindliche Schicht aus einer ladungserzeugenden Schicht, die bei Bestrahlung mit Licht Ladungsträger erzeugt, und einer ladungstransportierenden Schicht (Ladungstransportschicht) zusammengesetzt ist, in die der Ladungsträger, der in der ladungserzeugenden Schicht erzeugt worden ist, eingeführt und wirksam weitergeleitet werden kann. Für solche a-Si-Photorezeptoren vom getrennten Funktionstyp sind verschiedene ladungstransportierende Schichten bekannt, wie sie z.B. in JP-A-172,650/83 und 219,561/83 beschrieben worden sind. üblicherweise werden sie durch Zersetzung eines Gasgemisches mittels Glühentladung gebildet, das eine gasförmige Silanverbindung, z.B. Silan, Disilan usw. ein Kohlenstoff, Sauerstoff oder Stickstoff enthaltendes Gas und ein Gas enthält das Spuren eines Elements der Gruppe III oder Gruppe V, z.B. Phosphin, Diboran usw. enthält, wobei eine Schicht bis zu einer Dicke von etwa 5 bis 100 um erhalten wird, die die vorstehenden Elemente enthält.
Die US-A 4,403,026 beschreibt ein photoleitfähiges Element, das zwischen einem Träger und einer photoleitenden Schicht eine Zwischenschicht enthält, die aus einem elektrisch isolierenden anorganischen Oxid besteht, wobei Al&sub2;O&sub3;, Ta&sub2;O&sub5; und ZrO&sub2; in der Aufführung geeigneter anorganischer Oxide genannt sind. Diese Schicht muß eine Dicke innerhalb eines Bereichs von 30 bis 1000 Å (3 bis 100 nm) aufweisen. In dieser Schrift wird zum Ausdruck gebracht. daß eine Dicke, die den zuvorgenannten Bereich übersteigt, keine Lösung der erfindungsgemäßen Aufgaben, die dieser Schrift zugrundeliegen, ermöglicht.
Bei den elektrophotographischen Photorezeptoren vom getrennten Funktionstyp tragen die Eigenschaften der ladungstransportierenden Schicht, die die größte Dicke in der lichtempfindlichen Schicht aufweist, allgemein zu den Ladungseigenschaften des Photorezeptors bei. Elektrophotographische Photorezeptoren. deren ladungstransportierende Schicht aus hydriertem amorphen Silizium besteht (im folgenden a-Si:H bezeichnet), die mittels der zuvorgenannten Glühentladungszersetzung von Silanverbindungen erhalten werden, zeigen unzureichende Ladungseigenschaften, indem die höchste Ladungskapazität bei etwa 30 V/um liegt. Zudem weisen sie im allgemeinen eine extrem hohe Dunkelzerfallsrate von wenigstens etwa 20 %/s auf, die abhängig von den Anwendungsbedingungen etwas variieren kann. Deshalb ist die Anwendung dieser elektrophotographischen Photorezeptoren, für die eine solche a-Si-Ladungstransportschicht verwendet wird, aufgrund des erhaltenen unzureichenden Ladungspotentials auf relative Hochgeschwindigkeitssysteme beschränkt oder bedarf eines spezifischen Entwicklungssystems. Das Ladungspotential kann durch Steigerung der Dicke der Ladungstransportschicht erhöht werden. Jedoch beinhaltet dies eine Erhöhung der zur Filmbildung erforderlichen Zeit und bewirkt eine Verringerung der Ausbeute bei Anwendung in üblicherweise verwendeten Herstellungsverfahren. die einem Anstieg der Schichtdefekte zugeschrieben wird, der die Bildung einer dicken Schicht begleitet, so daß Endprodukte lediglich unter extrem hohen Kosten erhalten werden.
Daher war es eine erfindungsgemäße Aufgabe, einen elektrophotographischen Photorezeptor zur Verfügung zu stellen, der eine Ladungstransportschicht hat. die zufriedenstellende Ladungseigenschaften und eine niedrige Dunkelzerfallsrate hat.
Eine weitere erfindungsgemäße Aufgabe ist es, einen elektrophotographischen Photorezeptor zur Verfügung zu stellen, der hohe Empfindlichkeit hat und mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann.
Es ist bekannt, ein Metalloxid, z.B. SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, ZrO&sub2;, TiO&sub2; usw. als dünne Schicht (z.B. mit weniger als 0,1 um Dicke) zwischen einer lichtempfindlichen Schicht und einem Träger eines elektrophotographischen Photorezeptors auszubilden, die als ladungshemmende Schicht (Ladungshemmschicht) (Schicht zur Verhinderung von Ladungsinjektion) dient, wie es in JP-A 67,936/82 und 60,747/83 beschrieben ist. Im Gegensatz dazu haben die Erfinder herausgefunden, daß eine Schicht aus einem Oxid von wenigstens einem Metall ausgewählt unter Aluminium, Zirkonium und Tantalum in ausreichender Weise als Ladungstransportschicht eines elektrophotographischen Photorezeptors wirkt. Die vorliegende Erfindung ist basierend auf dieser Erkenntnis vervollständigt worden.
Das heißt, die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrophotographischen Photorezeptor. der einen Träger enthält, auf den eine ladungserzeugende Schicht, die als Hauptbestandteil Silizium enthält, und eine Ladungstransportschicht aufgetragen ist, die als Hauptbestandteil ein Oxid von wenigstens einem Metall ausgewählt unter Aluminium, Zirkonium und Tantal enthält, wobei die ladungserzeugende Schicht und die Ladungstransportschicht einander benachbart sind und der Photorezeptor dadurch gekennzeichnet ist, daß die ladungserzeugende Schicht eine Dicke von etwa 0,1 bis 30 um und die Ladungstransportschicht eine Dicke von 2 bis 100 um hat.
Die erfindungsgemäße Ladungstransportschicht enthält 1 oder mehr Metalloxide als Hauptbestandteile wobei Al&sub2;O&sub3; besonders bevorzugt ist.
Der Ausdruck "Hauptbestandteil", wie er hier verwendet wird, bezeichnet einen Bestandteil, der in der größten Menge in der Schicht enthalten ist. Im allgemeinen ist das Metalloxid in einer Menge von etwa 90 bis 100 Atom%, vorzugsweise von etwa 95 bis 100 Atom% und insbesondere bevorzugt von etwa 99 bis 100 Atom% enthalten, bezogen auf das Atomverhältnis der Gesamtanzahl der Atome, aus denen das Metalloxid/die Metalloxide bestehen, die in der Ladungstransportschicht vorhanden sind, zu der Gesamtanzahl der Atome aus der die Ladungstransportschicht besteht.
Die Ladungstransportschicht kann zudem ein Wasserstoffatom und/oder ein Element der Gruppe IV oder V wie C, N, P, Si, Sn und Pb in einer Menge von weniger als etwa 10 Atom%, vorzugsweise weniger als etwa 5 Atom% und insbesondere bevorzugt weniger als 1 Atom% enthalten.
Die erfindungsgemäße Ladungstransportschicht ist im wesentlichen lichtunempfindlich im sichtbaren Lichtbereich, d.h., es werden keine Ladungsträger, die ein positives Loch und ein Elektron enthalten, in der Schicht durch Bestrahlung mit Licht im sichtbaren Bereich erzeugt. Die Struktur der Ladungstransportschicht unterscheidet sich daher vollkommen von der herkömmlichen elektrophotographischen lichtempfindlichen Schicht, die ein Harzbindemittel enthält, in dem ZnO oder TiO&sub2; und ein Sensibilisierungsfarbstoff enthalten sind, oder der elektrophotographischen lichtempfindlichen Schicht, die aus einer abgeschiedenen Schicht einer Chalcogen-Verbindung, z.B. Se, Se.Te, S usw. und einer a-Si-Schicht besteht. Die erfindungsgemäße Ladungstransportschicht kann für ultraviolettes Licht empfindlich sein.
Rohmaterialien für die Ladungstransportschicht umfassen Aluminium, Zirkonium und Tantal und eine große Anzahl von Verbindungen, die diese Elemente beinhalten, wie Al&sub2;O&sub3;, ZrO&sub2; und Ta&sub2;O&sub5; können in Abhängigkeit von dem Schichtbildungsverfahren eingesetzt werden.
Die Ladungstransportschicht kann durch verschiedene Verfahren wie Ionenplating Elektronenstrahlabscheidung anodische Oxidation Heißsprühen einer organischen Metallverbindung, CVD und Hydrolyse gebildet werden, wie sie in Y. Kawashimo et al., Journal of The Vacuum Society of Japan 27, 489 (1984), der JP-A 138,916/81, M. Nagayama et al., The Journal of The Metal Finishing Society of Japan 30, 438 (1979), der JP-A 14,818/72, L.A. Ryabova, Curr. Top. Mater. Sci. 7, 587 (1981) bzw. H. Dislich et al., Thin Solid Films 77, 129 (1981) beschrieben sind. Davon sind das Ionenplating-Verfahren und das Elektronenstrahlabscheidungs- Verfahren vorteilhaft in Hinblick auf den Wirkungsgrad und das Ionenplating-Verfahren ist besonders bevorzugt. Am Beispiel des Ionenplating-Verfahrens wird das Verfahren zur Herstellung der Ladungstransportschicht im Detail erläutert.
Ein Rohmaterial wird in einen sauerstoffreien Kupfertiegel gegeben, der in einer Vakuumkammer plaziert ist und mit Wasser gekühlt werden kann. Ionenplating kann unter den Bedingungen eines Vakuums von etwa 1,33 10&supmin;³ bis 1,33 10&supmin;&sup7; mbar (10&supmin;² bis 10&supmin;&sup7; Torr), einer Spannung von etwa 1 bis +500 V, die an die Ionisierungselektrode angelegt wird, eines Biasdruckes von 0 bis etwa -2.000 V, der an ein Substrat angelegt ist, einer Elektronenkanonenspannung von etwa 0,5 bis 20 kV, eines Elektronenkanonenstroms von etwa 1 bis 1.000 mA und einer Substrattemperatur von etwa 20 bis 1.000ºC, vorzugsweise etwa 50ºC oder höher, bevorzugter von etwa 100 bis 500ºC und am meisten bevorzugt von etwa 250 bis 300ºC durchgeführt werden.
Je höher die Substrattemperatur ist, umso höher ist die Härte der erhaltenen Schicht. Vorzugsweise wird Ionenplating durchgeführt indem ein Sauerstoffgas direkt in die Vakuumkammer eingeleitet wird, da eine transparente Schicht erhalten werden kann, was aufgrund der minimalen Streuung oder Absorption des Lichts und da die Schicht kaum bricht, wenn sie aus dem Vakuum genommen wird und gekühlt wird, besonders vorteilhaft ist, wenn die Schicht als obere Schicht auf der ladungserzeugenden Schicht gebildet wird. fn diesem Fall ist der Sauerpartialdruck in der Vakuumkammer vorzugsweise etwa 1,33 10&supmin;&sup6; bis 1,33 10² mbar (10&supmin;&sup6; bis 10² Torr) und bevorzugter von etwa 1,33 10&supmin;&sup4; bis 1,33 10&supmin;¹ mbar (10&supmin;&sup4; bis 10&supmin;¹ Torr). Die Abscheidungsrate ist im allgemeinen etwa 0,5 bis 50 nm/s (5 bis 500 Å/s), und vorzugsweise etwa 1 bis 20 nm/s (10 bis 200 Å/s). Die Dicke der Oxidschicht kann in geeigneter Weise durch Kontrolle der Ionenplating-Zeit eingestellt werden. Übiicherweise liegt die Dicke der Ladungstransportschicht in einem Bereich von etwa 2 bis 100 um und vorzugsweise von etwa 3 bis 30 um.
Der Träger, der erfindungsgemäß verwendet werden kann, kann entweder elektrisch leitend oder isolierend sein. Der leitende Träger umfaßt Metalle und Legierungen, wie rostfreien Stahl und Aluminium. Der isolierende Träger umfaßt synthetische Harzschichten oder Folien, wie Polyester, Polyethylen, Polycarbonat, Polystyrol, Polyamid usw., Glas, Keramiken, Papier usw.. Wird ein isolierender Träger verwendet, sollte wenigstens die Oberfläche, auf der die ladungserzeugende Schicht und die Ladungstransportschicht gebildet werden, durch z.B. Vakuumverdampfung, Bedampfung oder Laminierung eines Metalls, das als leitender Träger geeignet ist, elektrisch leitend gemacht werden. Der Träger kann eine beliebige Gestalt wie die einer Röhre, eines Bandes, einer Platte etc. haben. Zudem kann der Träger eine Mehrschichtenstruktur haben. Die Dicke des Trägers wird in geeigneter Weise in Abhängigkeit des erwünschten Photorezeptors bestimmt und beträgt üblicherweise 10 um oder mehr.
Die erfindungsgemäße ladungserzeugende Schicht enthält als Hauptbestandteil Silizium, das polykristallin, mikrokristallin oder amorph in der kristallinen Form sein kann. Kristallines Silizium kann erhalten werden, indem amorphes Silizium erhitzt wird oder indem eine Siliziumschicht bei hoher Temperatur gebildet wird. Erfindungsgemäß wird davon amorphes Silizium (a- Si) bevorzugt. Hier wird die ladungserzeugende Schicht unter Bezugnahme auf a-Si als Beispiel für den Siliziumbestandteil erläutert.
Der Siliziumgehalt in der ladungserzeugenden Schicht kann 100 Atom%, bezogen auf die Gesamtanzahl der Atome, betragen, aus denen die Schicht besteht, vorzugsweise beträgt er jedoch etwa 95 bis 50 Atom% und noch bevorzugter etwa 90 bis 60 Atom%. In dem Fall einer a-Si-Schicht ist im allgemeinen Wasserstoff in einer Menge von weniger als etwa 20 Atom% enthalten. Die ladungserzeugende Schicht kann zudem weniger als 50 Atom% eines Halogenatoms. C. O, N, Ge und Sn und Spurenmengen von B und P enthalten.
Die ladungserzeugende Schicht kann durch verschiedene Verfahren wie Glühentladung, Abscheidung, Ionenplating und Vakuumverdampfung gebildet werden, wie sie in JP-A 78,135/79, 62,778/80, 78,414/81 bzw. 70,234/83 beschrieben sind. Vorzugsweise wird die ladungserzeugende Schicht durch Glühentladungszersetzung von Silan (SiH&sub4; ) oder eines Gases auf Silanbasis gemäß einem Plasma-CVD-Verfahren gebildet, wie es in JP-A 78135/79 beschrieben ist. Eine Schicht, die durch diese Technik gebildet worden ist, enthält eine adäquate Menge an Wasserstoff und zeigt vorteilhafte Eigenschaften als ladungserzeugende Schicht, d.h. einen relativ hohen Dunkelwiderstand und hohe Lichtempfindlichkeit.
Das Plasma-CVD-Verfahren ist nachstehend erläutert. Rohmaterialien zur Bildung einer ladungserzeugenden Schicht umfassen Silanverbindungen wie Monosilan und Disilan. Falls erwünscht kann ein Trägergas z.B. Wasserstoff, Helium, Argon, Neon usw. bei der Bildung der ladungserzeugenden Schicht verwendet werden. Die Menge an einzuleitendem Trägergas beträgt im allgemeinen 0 bis etwa 90 Volumenteile, vorzugsweise 0 bis etwa 60 Volumenteile pro Volumenteil der Silanverbindung. Zur Kontrolle des Dunkelwiderstandes oder der Ladungspolarität der ladungserzeugenden Schicht kann eine Verunreinigung, z.B. Bor oder Phosphor, in die Schicht mittels Zugabe eines Dotiergases, z.B. Diboran (B&sub2;H&sub6;), Phosphin (PH&sub3;) usw. zu dem zuvorgenannten Gas eingeführt werden. Beispielsweise betragen die Mengen an Diboran und Phosphin im allgemeinen 0 bis etwa 300 ppm bzw. 0 bis etwa 200 ppm, vorzugsweise 0 bis etwa 30 ppm bzw. 0 bis etwa 20 ppm pro Volumenteil SiH&sub4;. Zur Erhöhung des Dunkelwiderstandes, der Lichtempfindlichkeit oder der Ladungskapazität (Ladungskapazität oder Ladungspotential pro Schichtdickeneinheit) kann die ladungserzeugende Schicht zudem ein Halogenatom, Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff usw. in einer Menge von 0 bis etwa 50 Atom% und vorzugsweise 0 bis etwa 20 Atom% bezogen auf die Gesamtzahl der Atome, aus denen die ladungserzeugende Schicht besteht, enthalten. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit in dem längeren Wellenlängenbereich kann Germanium, Zinn oder andere Elemente in einer Menge von etwa 1 bis 50 Atom% und vorzugsweise von etwa 1 bis 30 Atom% bezogen auf die Gesamtzahl der Atome, aus denen die ladungserzeugende Schicht besteht, zugesetzt werden. Insbesondere enthält die ladungserzeugende Schicht vorzugsweise Silizium als Hauptbestandteil und etwa 1 bis 40 Atom%, vorzugsweise etwa 5 bis 20 Atom%, Wasserstoff, bezogen auf die Gesamtzahl der Atome, aus denen die ladungserzeugende Schicht besteht.
Die Schichtdicke der ladungserzeugenden Schicht liegt im allgemeinen in dem Bereich von etwa 0,1 bis 30 um und vorzugsweise von etwa 0,2 bis 5 um. Die ladungserzeugende Schicht kann auf oder unterhalb der Ladungstransportschicht vorgesehen sein.
Falls erwünscht, kann der erfindungsgemäße elektrophotographische Photorezeptor weiter zusätzliche Schichten in Kontakt mit einer oberen oder unteren Schicht der Kombination aus der ladungserzeugenden Schicht und der Ladungstransportschicht enthalten. Solche zusätzlichen Schichten umfassen eine Ladungshemmschicht, die eine p-Typ- oder n-Typ-Halbleiterschicht, die aus amorphem Silizium besteht, das ein Element der Gruppe III oder V darin enthält, und eine Isolierschicht umfaßt, die aus Siliziumnitrid, Siliziumcarbid, Siliziumoxid, amorphem Kohlenstoff usw. besteht, eine Haftschicht, die aus amorphem Silizium besteht, das darin Stickstoff, Kohlenstoff, Sauerstoff usw. enthält, eine Schicht, die sowohl ein Element der Gruppe III und ein Element der Gruppe V enthält, eine Schicht zur Kontrolle der elektrischen Eigenschaften und der Bildqualität eines Photorezeptors usw.. Jede dieser zusätzlichen Schichten kann eine je nach Bedarf bestimmte Dicke haben, die üblicherweise in einem Bereich von etwa 0,01 bis 10 um liegt. Derartige zusätzliche Schichten sind in JP-A 78,135/79, 52,159/82, 125,881/81, 63,545/82 und 136,042/83 beschrieben.
Zur Verhinderung des Einfließens von Ladung aus der Oberfläche des Photorezeptors und/oder der Oberfläche des Trägers in die Ladungstransportschicht oder die ladungserzeugende Schicht, um so ausreichende Ladungskapazität und einen niedrigen Dunkelzerfall sicherzustellen, ist vorzugsweise eine Ladungshemmschicht zwischen dem Träger und der ladungserzeugenden Schicht oder der Ladungstransportschicht und/oder der Oberfläche des Photorezeptors vorgesehen.
Zusätzlich kann eine Oberflächenschutzschicht vorgesehen sein, um die Oberfläche des Photorezeptors vor Denaturierung durch Glimmentladungsionen zu schützen, wie es in JP-A115,551/82 und 275,852/86 beschrieben ist.
Die ladungserzeugende Schicht und die zusätzlichen Schichten können mittels einem Plasma-CVD-Verfahren gebildet werden. Wie in bezug auf die ladungserzeugende Schicht erläutert, wird in dem Fall, daß diesen Schichten eine Verunreinigung zugesetzt werden soll eine gasförmige Verbindung, die eine solche Verunreinigung enthält, dem Apparat für Plasma-CVD zusammen mit einem Silangas zugeführt, um Glühentladungszersetzung zu bewirken. Die Schichtbildung kann effekt entweder mittels Wechselstromentladung oder Gleichstromentladung durchgeführt werden. Die Bedingungen für die Schichtbildung im Fall von Wechselstromentladung betragen üblicherweise für die Frequenz etwa 0,1 bis 30 MHz und vorzugsweise etwa 5 bis 20 MHz, für den Druck etwa 0,1 bis 5 Torr (etwa 13,3 bis 66,7 Pa) zur Zeit der Entladung und in Hinblick auf die Substrattemperatur 100 bis 400ºC.
Bis jetzt konnte nicht geklärt werden, warum die Schicht aus einem Oxid von wenigstens einem Element ausgewählt unter Aluminium, Zirkonium und Tantal als Ladungstransportschicht wirkt. Es wird angenommen, daß die Ladungsträger, die in der dazu benachbarten ladungserzeugenden Schicht erzeugt werden, effektiv transportiert werden, ohne daß sie an der dazwischenliegenden Grenzfläche eingefangen werden, und daß gleichzeitig die Ladungstransportschicht das Zufließen unnötiger Ladung aus der Trägerseite verhindert. Daher hat der erfindungsgemäße elektrophotographische Photorezeptor eine Ladungskapazität von annähernd 50 V/um oder mehr und eine so geringe Dunkelzerfallsrate wie 15 %/s oder weniger.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele erläutert, jedoch sind diese Beispiele keine Beschränkung der Erfindung.

Beispiel 1

Eine Aluminiumoxidschicht wurde um ein Aluminiumrohr mit einem Durchmesser von etwa 120 mm durch Ionenplating wie folgt erzeugt. Aluminiumoxid mit einer Reinheit von 99.99 % wurde in einen sauerstoffreien Kupfertiegel gegeben und unter Wasserkühlung in einer Vakuumkammer plaziert. Nachdem der Innendruck der Vakuumkammer auf 2,67 10&supmin;&sup5; mbar (2 x 10&supmin;&sup5; Torr) eingestellt worden war, wurde der Vakuumkammer Sauerstoffgas in einer kontrollierten Flußrate zugesetzt so daß der Vakuumgrad bei 2,67 10&supmin;&sup4; mbar (2 x 10&supmin;&sup4; Torr) gehalten wurde. An die Elektronenkanone wurde eine Spannung von 8,5 kV angelegt und die Stromquelle wurde auf einen elektrischen Strom von 240 mA eingestellt. Gleichzeitig wurde die Spannung der Ionisierungselektrode auf 80 V festgesetzt und an den Träger wurde eine Vorspannung von -500 V angelegt. Die Leistung des Elektronenstrahls wurde unter Verwendung eines Schichtdicken-Monitors mit einem Quarzoszillator, der in der Nähe der Trägers plaziert war, so kontrolliert, daß die Abscheidungsrate auf 3,4 nm/s (34 Å/s) festgesetzt wurde. Nach etwa 25 min Schichtbildung wurde die Probe aus dem Vakuumsystem genommen, wobei ein Aluminiumrohr erhalten wurde, das mit einer transparenten Schicht aus Aluminiumoxid in einer Dicke von etwa 5 um bedeckt war.
Anschließend wurde auf der Aluminiumoxidschicht eine a-Si:H- Schicht (nicht dotiert: H 17 Atom%) in einer Dicke von 1 um wie folgt gebildet. Silangas (SiH&sub4;) wurde einem Plasma-CVD-Apparat mit kapazitiver Kopplung in einer Rate von 200 ml/min zugeführt, und der Innendruck wurde auf 2,06 mbar (1,5 Torr) eingestellt. Die Temperatur des Trägers war 250ºC. Glühentladungszersetzung wurde mit einer Leistung von 300 W bei einer Hochfrequenz von 13,56 MHz 10 min lang durchgeführt.
Die so erhaltene Probe wurde mittels Glimmentladung geladen, wobei sie mit 40 U/min rotierte. Das Oberflächenpotential betrug 0,1 s nach der Glimmentladung etwa -260 V, wenn ein elektrischer Strom von -20 uA/cm in den Photorezeptor floß. Die Halbwertbestrahlung (half decay exposure) betrug 5,8 10&supmin;&sup7; J/cm² (5,8 erg/cm²) bei Bestrahlung mit monochromatischem Licht von 550 nm und das Restpotential zu dieser Zeit betrug - 30 V. Die Dunkelzerfallsrate war 15 %/s.

Beispiel 2

Eine 1 um dicke a-Si:H-Schicht wurde auf eine Aluminiumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 5 um auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 laminiert. Anschließend wurde darauf eine a- Si:N-Schicht (N-dotiert: Atomverhältnis N/Si=0,45/1) mit einer Dicke von 60 nm (600 Å) als Oberflächenschutzschicht in einem Plasma-CVD-Apparat laminiert.
Die Bedingungen für die a-Si:N-Schichtbildung waren wie folgt:
Silanflußrate: 50 ml/min
Ammoniakflußrate: 30 ml/min
Wasserstofflußrate: 200 ml/min
Innendruck des Reaktionsgefäßes: 0,7 Torr = 0,93 mbar
Entladungsleistung: 100 W
Entladungszeit: 6 min
Trägertemperatur: 250ºC
Wenn die so erzeugte Probe unter Rotation bei 40 U/min einer Glimmentladung ausgesetzt wurde, betrug das Oberflächenpotential 0,1 s nach der Glimmentladung etwa -360 V, wenn ein Strom von -20 uA/cm in den Photorezeptor floß, was eine Verbesserung der Ladungskapazität im Vergleich zu dem Photorezeptor gemäß Beispiel 1 anzeigte.
Die Halbwertbestrahlung betrug 8,0 10&supmin;&sup7; J/cm² (8,0 erg/cm² ) bei Bestrahlung mit monochromatischem Licht von 550 nm und das Restpotential zu dieser Zeit war etwa -65 V. Die Dunkelzerfallsrate betrug 14 %/s.

BEISPIEL 3

Eine a-Si:N-Schicht (Ladungshemmschicht) wurde auf ein Aluminiumrohr in einer Dicke von etwa 60 nm (600 Å) mit einem Plasma-CVD-Verfahren unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 gebildet. Weiter wurde darauf eine Aluminiumoxidschicht mit 5 um Dicke unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 gebildet. Anschließend wurden darauf eine 1 um dicke a-Si:H-Schicht (undotiert) und eine 600 um dicke a-Si:N- Schicht auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 laminiert.
Die erhaltene Probe wurde unter Rotation bei 40 U/min einer Glimmentladung ausgesetzt. Das Oberflächenpotential nach 0,1 s nach der Glimmentladung betrug -520 V, wenn ein Strom von -20 uA/cm in den Photorezeptor floß. Die Halbwertbestrahlung war 9,2 10&supmin;&sup7; J/cm² (9,2 erg/cm²) bei Bestrahlung mit monochromatischem Licht von 550 nm und das Restpotential zu dieser Zeit betrug -80 V. Die Dunkelzerfallsrate war 8 %/s.

BEISPIEL 4

Auf einem Aluminiumrohr wurde eine a-Si:N-Hemmschicht mit 60 nm Dicke (600 Å), eine a-Si:H-Schicht (nicht dotiert) mit 1 um Dicke und anschließend nach Herausnahme aus dem Vakuumsystem, eine Aluminiumoxidschicht mit 5 um Dicke auf dieselbe Weise wie Beispiel 3 auflaminiert, wobei die Anordnung der Aluminiumoxidschicht und der a-Si:H-Schicht umgekehrt war.
Die erhaltene Probe wurde mittels Glimmentladung während Rotation bei 40 U/min geladen, das Oberflächenpotential betrug 0,1 s nach der Glimmentladung etwa 350 V, wenn ein Strom vom +20 uA/cm in den Photorezeptor floß. Die Halbwertbestrahlung betrug 7,5 10&supmin;&sup7; J/cm² (7,5 erg/cm² ) bei Bestrahlung mit monochromatischem Licht von 550 nm und das Restpotential zu dieser Zeit war 70 V. Die Dunkelzerfallsrate betrug 14 %/s.

BEISPIEL 5

Auf die Probe gemäß Beispiel 4 wurde eine a-Si:N-Schicht, die eine Dicke von etwa 60 nm (600 Å) hatte, als Oberflächenschutzschicht mittels einem Plasma-CVD-Verfahren unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 auflaminiert.
Als die erhaltene Probe mittels Glimmentladung unter Rotation bei 40 U/min geladen wurde, betrug das Oberflächenpotential 0,1 s nach der Glimmentladung etwa 450 V, wenn ein Strom von 20 uA/cm in den Photorezeptor floß. Die Halbwertbestrahlung betrug 10,5 10&supmin;&sup7; J/cm² (10,5 erg/cm²) bei Bestrahlung mit monochromatischem Licht von 550 nm und das Restpotential zu dieser Zeit war etwa 90 V. Die Dunkelzerfallsrate war 9 %/s.
Wenn die Probe in einem Trockenpapierkopierer installiert wurde (Modell 3500, hergestellt von Fuji Xerox Co., Ltd.), um Kopieren durchzuführen, wurden klare Bilder ohne Schleier erhalten.

BEISPIEL 6

Eine Ta&sub2;O&sub5;-Schicht wurde auf einer 1 mm dicken rostfreien Stahlbasis mittels Ionenplating wie folgt gebildet. Ta&sub2;O&sub5; (Reinheit: 99,9 %) wurde in einen sauerstoffreien Kupfertiegel unter Wasserkühlung gegeben. Nachdem der Vakuumgrad bei 2,67 10&supmin;&sup5; mbar (2 x 10&supmin;&sup5; Torr) gehalten worden war, wurde Sauerstoffgas in die Vakuumkammer unter kontrollierter Flußrate eingeführt, so daß der Vakuumgrad bei 2,67 10&supmin;&sup4; mbar (2 x 10&supmin;&sup4; Torr) gehalten wurde. An die Elektronenkanone wurde eine Spannung von 8,5 kV angelegt und die Stromquelle wurde so eingestellt, daß ein elektrischer Strom von 250 mA erhalten wurde. Gleichzeitig wurde die Spannung der Ionisationselektrode auf 80 V festgesetzt und an die Basis wurde eine Vorspannung von -1.000 V angelegt. Die Leistung des Elektronenstrahls wurde so kontrolliert, daß eine konstante Abscheidungsrate von 3,5 nm/s (35 Å/s) erhalten wurde, wobei ein Schichtdickenmonitor mit einem Quarzoszillator verwendet wurde, der in die Nähe der Basis plaziert worden war. Nach etwa 25 min Schichtbildung wurde die rostfreie Stahlbasis aus dem Vakuumsystem herausgenommen, wobei eine Probe erhalten wurde, die mit einem transparenten Film von etwa 5,3 um Dicke versehen war. Auf diese so geformte Schicht wurde zudem eine a-Si:H-Schicht (nicht dotiert) mit einer Dicke von 1 um und eine a-Si:N-Schicht mit einer Dicke von 60 nm (600 Å) auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 auflaminiert.
Als die erhaltene Probe mittels Glimmentladung negativ geladen wurde, war das Oberflächenpotential 0,1 s nach der Glimmentladung etwa -300 V, wenn ein Strom von -20 uA/cm in den Photorezeptor floß. Die Halbwertbestrahlung war 16,8 10&supmin;&sup7; J/cm² (16,8 erg/cm²) bei Bestrahlung mit monochromatischem Licht von 550 nm und das Restpotential war etwa -110 V. Die Dunkelzerfallsrate war 15 %/s.

BEISPIEL 7

Es wurde eine Lösung hergestellt, die aus 10 Teilen (Masseteile, ebenso im folgenden) Zirkoniumtetrapropoxid, 100 Teilen Isopropylalkohol und 1 Teil einer wässrigen 1- Masse%igen Chlorwasserstoffsäurelösung bestand. Eine Aluminiumplatte wurde in diese Lösung getaucht, anschließend bei 250ºC 3 Stunden erhitzt, um eine transparente dünne Schicht mit einer Dicke von 3 um zu bilden, die hauptsächlich aus Zirkonium und Sauerstoff bestand.
Auf die so gebildete Schicht wurde eine 1 um dicke a-Si:H- Schicht und anschließend eine 60 nm dicke (600 Å) a-Si:N- Schicht als Oberflächenschicht auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 auflaminiert.
Wenn der erhaltene Photorezeptor mittels Glimmentladung negativ geladen wurde und monochromatischem Licht von 550 nm ausgesetzt wurde, betrug das Oberflächenpotential 0,1 s nach der Glimmentladung -200 V, wenn ein Strom von -20 uA/cm in den Photorezeptor floß, und das Restpotential nach der Bestrahlung war -50 V. Die Dunkelzerfallsrate war 5 %/s.

BEISPIEL 8

Eine Aluminiumbasis wurde in eine Lösung getaucht, die aus 10 Teilen Aluminiumisopropoxid, 200 Teilen Ethylalkohol und 10 Teilen einer wässrigen 1-Masse%igen Chlorwasserstoffsäurelösung bestand und bei 300ºC 3 Stunden lang getrocknet, wobei eine 5 um dicke transparente Schicht gebildet wurde, die hauptsächlich aus Aluminium und Sauerstoff bestand.
Auf die so gebildete Schicht wurde eine 1 um dicke a-Si:H- Schicht und als Oberflächenschicht eine 60 nm dicke (600 Å) a- Si-N-Schicht auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 auflaminiert.
Wenn der erhaltene Photorezeptor mittels Glimmentladung negativ geladen wurde und monochromatischem Licht von 550 nm ausgesetzt wurde, betrug das Oberflächenpotential 0,1 s der Glimmentladung -300 V, wenn ein Strom von -20 uA/cm in den Photorezeptor floß, und das Restpotential nach der Bestrahlung war -60 V. Die Dunkelzerfallsrate war 12 %/s.
Wie vorstehend beschrieben, zeigt der erfindungsgemäße elektrophotographische Photorezeptor zufriedenstellende Ladungseigenschaften und eine niedrige Dunkelzerfallsrate. Das heißt, der erfindungsgemäße Photorezeptor hat eine Ladungskapazität von etwa 50 V/um oder mehr, eine Dunkelzerfallsrate von 15 %/s oder weniger und eine hohe Empfindlichkeit.

Claims

1. Elektrophotographischer Photorezeptor enthaltend einen Träger, auf dem eine ladungserzeugende Schicht, die als Hauptbestandteil Silicium enthält, und eine ladungstranportierende Schicht, die als Hauptbestandteil ein Oxid von mindestens einem Element ausgewählt unter Aluminium, Zirkonium und Tantal enthält, vorgesehen ist, wobei die ladungserzeugende Schicht und die ladungstranportierende Schicht einander benachbart sind dadurch gekennzeichnet, daß die ladungserzeugende Schicht eine Dicke von etwa 0,1 bis 30 um und die ladungstranportierende Schicht eine Dicke von etwa 2 bis 100 um hat.

2. Elektrophotographischer Photorezeptor nach Anspruch 1, wobei die ladungstranportierende Schicht im wesentlichen im sichtbaren Lichtbereich nicht lichtempfindlich ist.

3. Elektrophotographischer Photorezeptor nach Anspruch 1, wobei der Photorezeptor zudem eine ladungshemmende Schicht zwischen dem Träger und einer unteren Schicht hat, die eine Kombination aus der ladungserzeugenden Schicht und der ladungstranportierenden Schicht ist.

4. Elektrophotographischer Photorezeptor nach Anspruch 1, wobei das Oxid in der ladungstranportierenden Schicht in einer Menge von etwa 90 bis 100 Atom-%, bezogen auf das Atomverhältnis der Gesamtanzahl an Atomen, aus denen das Oxid besteht, zu der Gesamtanzahl an Atomen, aus denen die ladungstranportierende Schicht besteht, enthalten ist.

5. Elektrophotographischer Photorezeptor nach Anspruch 1, wobei das Oxid in der ladungstranportierenden Schicht in einer Menge von etwa 95 bis 100 Atom-% enthalten ist.

6. Elektrophotographischer Photorezeptor nach Anspruch 1, wobei die ladungstranportierende Schicht eine Dicke von etwa 3 bis 30 um hat.

7. Elektrophotographischer Photorezeptor nach Anspruch 1, wobei die ladungserzeugende Schicht amorphes Silicium als einen Hauptbestandteil und etwa 1 bis 40 Atom-% Wasserstoffatome bezogen auf die Gesamtanzahl an Atomen, aus denen die ladungserzeugende Schicht besteht, enthält.

8. Elektrophotographischer Photorezeptor nach Anspruch 1, wobei die Menge an Wasserstoffatomen etwa 5 bis 20 Atom-% ist.

9. Elektrophotographischer Photorezeptor nach Anspruch 1, wobei die ladungserzeugende Schicht eine Dicke von etwa 0,2 bis 5 um hat.