JPH01177555A - 電子写真感光体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
る電子写真感光体の製造方法に関する。

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■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５〜１００１１ｍ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課題 一般に、電荷輸送層と電荷発生層とに機能分離された電
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／１ＩＩ
ｒｉ程度或いはそれ以下でおり、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、−
膜内には少なくとも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、電荷輸送層を厚膜にすればよいが、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、厚膜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
トになる。

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、電荷輸送層にクラックが発生する場合があ
ることが分った。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。そこでざらに検討を進めた結果
、酸化アルミニウム膜を特定の製造法によって形成した
場合には、酸化アルミニウム膜にクラックが発生するこ
とがなく、さらに好ましい結果が得られることを見出だ
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を製造するにざい
し、電荷輸送層にクランクの発生が生じないような製造
方法を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明は、支持体上に、酸化アルミニウムよりなる電荷
輸送層を形成し、次いで非晶質ケイ素を主体とする電荷
発生層を形成するか、又は、非晶質ケイ素を主体とする
電荷発生層を形成し、次いで酸化アルミニウムよりなる
電荷輸送層を形成する工程を含む電子写真感光体の製造
方法において、電荷輸送層をイオン・アシステッド・デ
ポジション法によって形成することを特徴とする。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明において、支持体としては、導電性、絶縁性のど
ちらのものでも用いることができる。導電性支持体とし
ては、ステンレススチール、アルミニウムなどの金属或
いは合金が用いられる。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、ポリスチレ
ン、ポリアミド等の合成樹脂フィルムまたはシート、ガ
ラス、セラミック、紙等があげられるが、絶縁性支持体
の場合には、少なくとも他の層と接触する面が導電処理
されていることが必要である。これらの導電処理は、導
電性支持体に用いられる金属を蒸着、スパッタリング、
ラミネートなどの処理によって行うことができる。支持
体は、円筒状、ベルト状、板状等、任意の形状を取り得
る。また、支持体は、多層構造のものであってもよい。

支持体の厚さは、必要とされる電子写真感光体に応じて
、適宜選択されるが、通常１０灰以上のものが適してい
る。

支持体上には、電荷輸送層及び電荷発生層よりなる感光
層を形成させるが、そのどちらを最初に形成させてもよ
い。

本発明における電荷輸送層は、酸化アルミニウムを構成
成分として構成されるが、可視光領域において、実質的
に光感度を有しない。ここでいう光感度とは、可視光領
域の波長の光の照射によって、正孔−電子対からなる電
荷キャリアを発生しないことを意味しており、従来提案
されているｚｎｏ、Ｔ　ｒ　ｏ２を増感色素と共に樹脂
バインダ中に分散した電子写真感光層や、Ｓｅ、Ｓｅ・
Ｔｅ、Ｓ等のカルコゲン化合物の蒸着膜とａ　−３ｉ膜
を積層したような電子写真感光層とは全く構成を異にす
るものである。本発明における電荷輸送層は、紫外光に
対しては光感度を有してもよい。

本発明における電荷輸送層は、イオン・アシステッド・
デポジション（Ｉｏｎ　Ａｓ５ｉｓｔｅｄ　Ｄｅｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ）法によって形成される。イオン・アシステ
ッド・デポジション（以下、ＩＡＤという）法について
第１図によって説明すると、第１図は、ＩＡＤ法に用い
るＩＡＤ装置の概略の構成図であって、真空槽１内部に
は、るつぼ２、電子銃３、シャッター４、イオンガン５
が配置されており、又、上方には、基板６が取り付けら
れるようになっている。

電子銃、イオンガン及び基板にはそれぞれ所定の電圧が
印加されるように電源に接続されている。

又、真空槽は、所定の真空度に維持されるように排気系
に連通している。るつぼ２内に粒状或いは塊状酸化アル
ミニウムを挿入し、電子銃３に加速電圧を印加すると電
子ビームが打ち出される。るつぼ内の酸化アルミニウム
は、打ち出された電子ビームによって溶融、蒸発し、イ
オンガン５からの酸素或いはアルゴン等のイオンビーム
の照射を受けながら、基板６上に堆積する。

又、上記のＩＡＤ装置において、着膜の効率を増すため
、或いは膜質の向上をはかるために、第２図に示すよう
にイオン化電極７及び熱電子放射電極８を設けてもよい
。

電荷輸送層の形成について具体的に説明すると、真空槽
内に設けられた水冷可能な無酸素銅るつぼ内に、原料の
酸化アルミニウムを挿入する。一方、イオンソースとし
てイオンガンの中を経由して酸素又はアルゴン等のガス
を真空槽内に直接導入する。特に、イオンソースとして
酸素ガスを用いると、膜の透明性の増加、クラックの発
生の防止に対して多大の効果を有する。成膜時の条件は
、真空槽内の真空度１０−５〜１０’Ｔｏｒｒ、イオン
ガン加速電圧５〜１０００ｖ１イオンカン加速電流０．
５〜１０１００Ｏ，イオン引出し電圧−０，５〜−３０
０Ｖ　、電子銃電圧０．５〜２０ＫＶ、電子銃電流０．
５〜１０１００Ｏ，基板へのバイアス印加電圧Ｏ〜−２
０００Ｖでめる。又、基板温度は、５０℃以上、好まし
くは、１００〜５００℃、より好ましくは２００〜３０
０℃である。イオン化電極を設ける場合には、イオン化
電極への印加電圧は＋１〜＋５００Ｖである。酸化アル
ミニウム膜の膜厚は、ＩＡＤ時間の調整により適宜設定
することができる。本発明における電荷輸送層の膜厚は
、２〜１０ＯＩＩＩｒ＆、より好ましくは、３〜３０即
である。

一方、電荷発生層としては、ケイ素を主成分として構成
されているものが用いられる。この様なケイ素を主成分
として構成される電荷発生層は、グロー放電法、スパッ
タリング法、イオンプレーテング法、真空蒸着法等によ
り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、たとえ
ば、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＣｌ　４　、Ｓ　ｉ　
ＨＣｌ　３　、Ｓ　ｉ　Ｈ２ＣＩ　２　、Ｓ　＋（ＣＨ
３＞４　、Ｓ　！３　ＨＢ　、Ｓ　！４　Ｈｌｏ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おる。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（Ｂ２　Ｈ６
）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）
等の不一　　１０− 鈍物元素の添加を行なうこともできる。又、ざらには、
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。ざらに又、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、０．１ｐ〜３０１Ｍ１の範囲で用いられ０．２ｍ
〜５１１ｍのものが好ましい。

本発明の電子写真感光体は、必要に応じて電荷発生層及
び電荷輸送層よりなる感光層の上部あるいは下部に隣接
して、他の層を形成してもよい。

これらの層としては、例えば次ぎのちのがあげられる。

電荷注入阻止層として、例えばアモルファスシリコンに
元素周期律表第■族元素あるいはＶ族元素を添加してな
るｎ形半導体層、ｎ形半導体層、あるいは窒化ケイ素、
炭化ケイ素、酸化ケイ素、非晶質炭素等の絶縁層が、又
、接着層としてアモルファスシリコンに窒素、炭素、酸
素などを添加してなる層があげられる。その他、元素周
期律表第１Ｂ族元索、■族元素を同時に含む層等、感光
体の電気的及び画像的特性を制御できる層があげられる
。これら各層の膜厚は任意に決定できるが、通常０．０
１μｍ〜１０即の範囲に設定して用いられる。

更に、感光体表面のコロナイオンによる変質を防止する
ための表面保護層を設けてもよい。

これらの諸層は、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、不純物
元素を添加する場合は、それら不純物元素を含む物質の
ガス化物をシランガスと共にプラズマＣＶＤ装置内に導
入してグロー放電分解を行なう。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。すなわち、周波数は、通常０
．１〜３０Ｍ　ＨＺ　、好適には５〜２０ＭＨ７１放電
時の真空度は０．１〜５Ｔｏｒｒ　（１３，３〜８６７
Ｐａ　）、基板加熱温度は１００〜４００℃である。

本発明によって得られた電子写真感光体において、酸化
アルミニウム膜が、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、この酸化物の膜は
、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良く注入す
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／１１ｍ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、ＩＤＡ法によって酸化アルミ
ニウムよりなる電荷輸送層を形成するが、形成される電
荷輸送層は、クラックの発生がないものとなる。

実施例 次に、本発明を実施例によって説明する。

アルミニウム基体上に、ＩＡＤ法により酸化アルミニウ
ムの層を成膜した。すなわち、まず９９、９９％のアル
ミナを水冷無酸素銅るつぼに投入し、真空度を７Ｘ　１
０−６Ｔｏｒｒに保った後、酸素ガスをイオンガンから
導入して真空度をＩＸ　１Ｏ−４Ｔｏｒｒにした。アル
ミニウム基体を２５０℃に加熱し、電子銃に加速電圧６
．５ＫＶを印加して、電流１８０ｍＡなるように電源を
調整した。一方、イオンガンには加速電圧５００ｖを印
加し、イオンガン電流を２８０ｍＡとした。さらにイオ
ン引出し電圧−５０Ｖを印加した。更に、アルミニウム
基板自身には一５００Ｖのバイアス電圧を印加した。

このようにして、約１２０間成膜した後、真空を破って
試料を取り出し、透明膜を得た。この酸化アルミニウム
膜の厚さは約６．５μｍであった。得られた電荷輸送層
の表面にはクラックの発生が全く認められなかった。そ
の状態の顕微鏡写真（倍率：Ｘ４０倍）を第３図に示す
。

続いて、電荷輸送層の上に’ａ−８ｉ：Ｈ（ノンドープ
）膜を１ＮＩ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（Ｓ　ｉ　Ｈ４）ガス２５０ｃ
ｃ／ｍｉｎを導入し、圧力を１．０Ｔｏｒｒとした。

支持体温度は２５０℃であった。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４Ｏｒｐｍ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．
ｌ５ｅＣ後の表面電位が、約−４００Ｖであった。

半減衰露光量は５５０ｎｍの単色光露光時で７．９８ｒ
ｇ／ｃｒ／ｌ、またこの時の残留電位は約−７０Ｖであ
った。

ざらに暗減衰率は１２％／　Ｓｅｃであった。

また、この試料を富士ゼロックス社製３５００乾式普通
紙複唸機に挿入して画像を形成させたところ、かぶりの
ない鮮明な画像が得られた。

比較例 イオンガンを作動させない以外は、実施例１におけると
同様にして約６．５頗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：ｘ４０）を
第４図に示す。

この様なりラックの発生した酸化チルミニラム層表面に
ａ−３ｉ：）−１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ンクに基づく帯
電特性の不均一が生じ、コピー画像には画像欠陥があら
れれた。

発明の効果 本発明の電子写真感光体は、上記のように、酸化アルミ
ニウムよりなる電荷輸送層をＩＡＤ法により形成するか
ら、支持体として例えばアルミニウム基体を使用しても
、形成される電荷輸送層にはクランクの発生が全くなく
なる。したがって、本発明の電子写真感光体は、帯電特
性が均一でおって、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図は本発明に使用するＩＡＤ装置の一例の概略構成
図、第２図は、本発明に使用するＩＤＡ装置の他の一例
の概略構成図、第３図は、本発明の実施例の酸化アルミ
ニウム層の表面の金属組織を示す顕微鏡写真であり、第
４図は、比較例の酸化アルミニウム層の表面の金属組織
を示す顕微鏡写真である。 １・・・真空槽、２・・・るつぼ１．３・・・電子銃、
４・・・シャッター、５・・・イオンガン、６・・・基
板、７・・・イオン化電極、８・・・熱電子放射電極。 特許出願人　　富士ゼロックス株式会社代理人　　　　
弁理士　　液部　剛 ３　電子銃 第１図 第３図 ３亮９柚豊戸 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持体上に、酸化アルミニウムよりなる電荷輸送
   層を形成し、次いで非晶質ケイ素を主体とする電荷発生
   層を形成するか、又は、非晶質ケイ素を主体とする電荷
   発生層を形成し、次いで酸化アルミニウムよりなる電荷
   輸送層を形成する工程を含む電子写真感光体の製造方法
   において、電荷輸送層をイオン・アシステッド・デポジ
   ション法によって形成することを特徴とする電子写真感
   光体の製造方法。
2. （２）イオンソースとして酸素ガスを用いることを特徴
   とする請求項（１）記載の電子写真感光体の製造方法。