JP2595591B2 - 電子写真感光体 - Google Patents

電子写真感光体

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JP2595591B2 JP62315161A JP31516187A JP2595591B2 JP 2595591 B2 JP2595591 B2 JP 2595591B2 JP 62315161 A JP62315161 A JP 62315161A JP 31516187 A JP31516187 A JP 31516187A JP 2595591 B2 JP2595591 B2 JP 2595591B2
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    • G03G5/00Recording members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat, to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
    • G03G5/02Charge-receiving layers
    • G03G5/04Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
    • G03G5/043Photoconductive layers characterised by having two or more layers or characterised by their composite structure
    • G03G5/0433Photoconductive layers characterised by having two or more layers or characterised by their composite structure all layers being inorganic

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、酸化アルミニウムよりなる電荷輸送層を有
する電子写真感光体に関する。
従来の技術 近年、感光層として、非晶質ケイ素を主体とする層を
有するいわゆるアモルファスシリコン系電子写真感光体
が注目されている。これは、アモルファスシリコン材料
自身、従来の電子写真感光体の寿命要因を根本的に改善
できる可能性を有しており、電子写真感光体に応用する
ことにより、電気的に安定な繰返特性を有し、高硬度か
つ熱的に安定で長寿命の電子写真感光体を得る可能性を
有するためであり、従来これらの点に着目して種々のア
モルファスシリコン系電子写真感光体が提案されてい
る。
中でも、感光層として、光照射により電荷キャリアを
発生させる電荷発生層と、電荷発生層で生じた電荷キャ
リアを効率よく注入でき、かつ効率的に移動可能な電荷
輸送層とに分離した、いわゆる機能分離型感光層を有す
るアモルファスシリコン電子写真感光体が優れたものと
して提案されている。この様な機能分離型アモルファス
シリコン電子写真感光体における電荷輸送層としては、
例えば、シラン、ジシラン等のシラン化合物のガスと、
炭素、酸素又は窒素含有ガス及び微量の第III族或いは
第V族元素含有ガス(例えば、ホスフィンあるいはジボ
ラン等)の混合ガスをグロー放電分解して、上記元素を
含んだアモルファスシリコン膜を5〜100μm程度の膜
厚に形成したものが用いられている。
発明が解決しようとする問題点 一般に、電荷輸送層と電荷発生層と機能分離された電
子写真感光体において、その帯電性には、感光層中で最
も膜厚の大きい電荷輸送層自体の特性が寄与するが、上
に例示したようなシラン化合物のグロー放電分解によっ
て得られる水素化アモルファスシリコン膜の電荷輸送層
を用いた電子写真感光体の帯電性は、略30V/μm程度或
いはそれ以下であり、未だ十分とはいえない。又、その
暗減衰率は、使用条件によって異なるが、一般的には少
なくとも20%/sec程度で、極めて高い。この為、その様
なアモルファスシリコン系電荷輸送層を用いた電子写真
感光体は、用途が比較的に高速なシステムに限定された
り、或いは十分な帯電電位が得られないため、特定の現
像系を必要とした。帯電電位を増加させるためには、電
荷輸送層を膜厚にすればよいが、その為には製造時間を
増大させねばならず、さらには通常の製造法では、膜厚
作成に伴う膜欠陥発生確率の増大による得率の低下が引
き起こされ、感光体は極めて高コストとなる。
本発明者等は、上記の従来の技術における欠点を解決
すべく、先に、電荷輸送層として酸化アルミニウム膜を
用いた電子写真感光体を提案したが、この電子写真感光
体においては、形成された電荷輸送層にクラックが発生
する場合があることが分かった。電荷輸送層にクラック
が発生すると電子写真感光体の帯電性が不均一になり、
良好な画質の画像が得られなくなる。そこで更に検討を
進めた結果、酸化アルミニウム膜を特定の支持体上に形
成すると上記問題点が解決できることを見出だし、本発
明を完成するに至った。
したがって、本発明の目的は、電荷輸送層として酸化
アルミニウム膜を用いた電子写真感光体において、クラ
ックの発生のない電荷輸送層を有するものを提供するこ
とにある。
問題点を解決するための手段及び作用 本発明の電子写真感光体は、ステンレス鋼よりなる支
持体上に、イオンプレーティング法または電子ビーム蒸
着法により設けた酸化アルミニウムよりなる電荷輸送層
と、この電荷輸送層上に設けた非晶質ケイ素を主体とす
る電荷発生層とを有することを特徴とする。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において、支持体は、ステンレス鋼よりなるこ
とが必要である。ステンレス鋼としては、どのようなも
のを使用してもよい。例えばSUS304、SUS316のごときオ
ーステナイト系のもの、SUS430のごときフェライト系の
もの、SUS403のごときマルテンサイト系のものなどがあ
げられる。
本発明におちて、上記の支持体上に設けられる電荷輸
送層は、イオンプレーティング法または電子ビーム蒸着
法により形成される。これらの方法は、膜形成の効率の
点で有利である。ここでは、イオンプレーティング法に
よる場合を例にとり、具体的に説明する。
真空槽内に設けられた水冷可能な無酸素銅るつぼ内
に、原料物質の酸化アルミニウムを挿入する。この場
合、必要によって、更に別に酸素ガスを真空槽内に直接
導入してもよい。成膜時の条件は、真空槽内の真空度10
-2〜10-7Torr、イオン化電極への印加電圧+1〜+500
V、基板へのバイアス印加電圧0〜−2000V、電子銃電圧
0.5〜20KV、電子銃電流0.5〜10000mAである。又、基板
温度は20〜1000℃である。酸化アルミニウム膜の膜厚
は、イオンプレーティング時間の調整により適宜設定す
ることができるが、本発明においては、膜厚1μm以上
の場合に特に顕著な効果が得られるので好ましい。より
好ましい膜厚は、1〜30μmである。
電荷輸送層の上に設けられる電荷発生層は、ケイ素を
主成分として構成されるが、その形成は、周知の方法に
よって行うことができる。例えばグロー放電法、スパッ
タリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法等に
よって形成することができる。これらの膜形成方法は、
目的に応じて適宜選択されるが、プラズマCVD法により
シラン(SiH4)あるいはシラン系ガスをグロー放電分解
する方法が好ましく、この方法によれば、膜中に適量の
水素を含有した比較的暗抵抗が高く、かつ光感度も高い
膜が形成され、電荷発生層として好適な特性を得ること
ができる。
以下、プラズマCVD法を例にあげて説明する。
ケイ素を主成分とする電荷発生層を作製するための原
料としては、シラン又はシラン誘導体があげられ、例え
ば、SiH4、Si2H6、SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、Si(CH3
、Si3H8、Si4H10などを例示することができる。又、
電荷発生層を形成する際、必要に応じて、例えば、水
素、ヘリウム、アルゴン、ネオン等のキャリヤガスを用
いることも可能である。又、電荷発生層の暗抵抗の制
御、あるいは帯電極性の制御を目的として、上記のガス
中に更にジボラン(B2H6)ガス、ホスフィン(PH3)ガ
ス等のドーパントガスを混入させ、膜中へのホウ素
(B)あるいはリン(P)等の不純物元素の添加を行な
うこともできる。又、さらには、暗抵抗の増加、光感度
の増加、あるいは帯電能(単位膜厚当りの帯電能力ある
いは帯電電位)の増加を目的として、電荷発生層中にハ
ロゲン原子、炭素原子、酸素原子、窒素原子などを含有
させてもよい。さらに又、長波長域感度の増加を目的と
して、ゲルマニウム(Ge)、錫等の元素を添加すること
も可能である。特に電荷発生層は、ケイ素を主成分と
し、1〜40原子%好ましくは5〜20原子%の水素を含ん
だものが望ましい。膜厚としては、0.1μm〜30μmの
範囲で用いられ、特に、0.2μm〜5μmのものが好ま
しい。
本発明の電子写真感光体は、必要に応じて表面保護層
を設けてもよい。表面保護層は感光体表面のコロナイオ
ンによる変質を防止する役割を有すると共に、感光体表
面から電荷発生層への電荷注入を抑え、より十分な帯電
能と低い暗減衰を得るための役割を有するものである。
表面保護層としては、例えば、窒素ケイ素、炭化ケイ
素、酸化ケイ素、非晶質炭素等の絶縁層が用いられる。
これ等の層の膜厚は任意に決定できるが、通常0.01μ
m〜10μmに設定して用いられる。
上記の諸層は、プラズマCVD法により形成することが
できる。電荷発生層の場合に説明したように第2元素を
添加する場合は、それ等第2元素を含む物質のガス化物
をシランガスと共にプラズマCVD装置内に導入しグロー
放電分解を行う。各層の膜形成手段としては、交流放電
及び直流放電のいずれをも、有効に採用することができ
るが、交流放電の場合を例にとると、膜形成条件は次の
通りである。即ち、周波数は、通常0.1〜30MHz、好適に
は5〜20MHz、放電時の真空度は0.1〜5Torr(13.3〜667
Pa)、基板加熱温度は100〜400℃である。
作用 本発明の電子写真感光体においては、アルミニウムの
酸化物の膜が、いかなる理由により電荷輸送層としての
機能を有するかは不明であるが、上記酸化物の膜は、そ
れに接して設けられた電荷発生層で発生した電荷キャリ
アを界面にトラップすることなく効率よく注入すると共
に、基板側からの不要な電荷注入を阻止する機能を有す
ると考えられる。それにより、電子写真感光体として、
略50V/μm以上の帯電性と、5〜15%/sec程度の低い暗
減衰率を有するものとなる。
更に、本発明においては、支持体としてステンレス鋼
を用いているので、その理由は解明されていないが、そ
の上に形成される酸化アルミニウムよりなる電荷輸送層
には、クラックの発生が生じない。
実施例 次に、本発明を実施例によって説明する。
バフ研磨により鏡面に仕上げたステンレス鋼基板上
に、イオンプレーティング法により、酸化アルミニウム
の層を成膜した。まず99.9%のアルミナを水冷無酸素銅
るつぼに投入し、反応室の真空度を2×10-5Torrに保っ
た後、酸素ガスを導入して真空度が2×10-4Torrで一定
となるようにガス流量をコントロールした。電子銃に電
圧8.0KVを印加して、電流220mAとなるように電源を設定
した。この時、イオン化電極の電圧を80Vとし、ステン
レス鋼基板自身には−500Vのバイアス電圧を印加した。
基板付近に設置された水晶振動子膜厚モニタにより、付
着速度が34/secで一定となるよう電子ビームの出力を制
御した。このようにして、約35分間成膜した後、真空を
破って基板を取り出し、透明膜を得た。この酸化アルミ
ニウム膜の厚さは約6μmであり、クラックの発生はま
ったく認められなかた。その状態の顕微鏡写真(倍率:
×40)を第1図に示す。
その後、a−Si:H(ノンドープ)膜を上記酸化アルミ
ニウム膜上に1μmの膜厚で成膜した。即ち、容量結合
型プラズマCVD装置にシラン(SiH4)ガス200cc/minを導
入し、圧力を1.0Torrとした。支持体温度を250℃とし
て、13.56MHzの高周波出力300Wで10分間グロー放電分解
を行った。
このようにして得られた電子写真感光体を40rpmで回
転させながらコロナ帯電を行ったところ、−20μA/cmの
感光体流入電流時に、コロナ帯電から0.1sec後の表面電
位が、約−330Vであった。半減衰露光量は550nmの単色
光露光時で5.4erg/cm2、またこの時の残留電位は約−35
Vであった。さらに暗減衰率は16%/secであった。又、
得られたコピー画像には、画像欠陥のない優れた画質の
ものであった。
比較例 支持体としてステンレス鋼基板の代わりにアルミニウ
ム基板を用いた以外は、上記実施例と同様にして約6μ
mの酸化アルミニウムの層を形成した。これを反応室か
ら取り出したところ、形成された酸化アルミニウム層の
表面には、多数のクラックの発生が認められた。その状
態の顕微鏡写真(倍率:×40)を第2図に示す。
この様なクラックの発生した酸化アルミニウム層表面
にa−Si:H膜を形成したところ、得られた電子写真感光
体は、酸化アルミニウム層のクラックに基づく帯電特性
の不均一が生じ、コピー画像には画像欠陥があらわれ
た。
発明の効果 本発明の電子写真感光体は、上記のように、ステンレ
ス鋼よりなる支持体を用い、その上に、イオンプレーテ
ィング法または電子ビーム蒸着法により設けた酸化アル
ミニウムよりなる電荷輸送層及び非晶質ケイ素を主体と
する電荷発生層を設けてなるから、支持体上に形成され
る酸化アルミニウムよりなる電荷輸送層にはクラックの
発生がまったくなくなる。したがって、本発明の電子写
真感光体は、帯電特性が均一であって、形成されたコピ
ー画像は、画像欠陥のない優れた画質のものとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例の酸化アルミニウム層の金属
組織を示す顕微鏡写真であり、第2図は、比較例の酸化
アルミニウム層の金属組織を示す顕微鏡写真である。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ステンレス鋼よりなる支持体上に、イオン
    プレーティング法または電子ビーム蒸着法により設けた
    酸化アルミニウムよりなる電荷輸送層と、この電荷輸送
    層上に設けた非晶質ケイ素を主体とする電荷発生層とを
    有する電子写真感光体。
  2. 【請求項2】電荷発生層が膜厚1μm以上である特許請
    求の範囲第1項に記載の電子写真感光体。
  3. 【請求項3】表面保護層を設けたことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項に記載の電子写真感光体。
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