JPH0772802B2 - 電子写真感光体の製造法 - Google Patents

電子写真感光体の製造法

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JPH0772802B2 JP60000844A JP84485A JPH0772802B2 JP H0772802 B2 JPH0772802 B2 JP H0772802B2 JP 60000844 A JP60000844 A JP 60000844A JP 84485 A JP84485 A JP 84485A JP H0772802 B2 JPH0772802 B2 JP H0772802B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、新規な電子写真感光体に係り、特に表面を局
在準位密度の少ない絶縁膜とした、レーザビームプリン
タ及び複写機等に好適な電子写真感光体の製造法に関す
る。
〔発明の背景〕
水素を含むアモルフアスシリコンを用いた電子写真感光
体は、セレン感光体と異なり、毒性が無く取り扱いが容
易である上に、光感度、光応答性、暗抵抗等の点に関し
ても、セレン感光体に較べ遜色の無いものであう。更に
アモルフアスシリコンは、セレンに比較し硬度が高いの
で、長寿命な感光体が期待できるが、耐湿性,耐コロナ
性が悪く、光劣化も受け易いため、長寿命な感光体を得
ることができなかつた。
一方、レーザビームプリンタや複写機に用いる電子写真
プロセスは、例えば「電子写真」(R.M.Schaffert著、
井上英一監訳、共立出版、1973年発行)に示すように、
表面を高電位に保つた後、露光により発生したキヤリア
で表面電荷を散逸させるので、感光体は表面電位を保つ
よう、高抵抗な構造を持たなければならない。しかし、
グロー放電で作製したアモルフアスシリコンは109〜10
10Ωcm程度の暗抵抗値しか得ることができないため、炭
素や窒素、酸素を添加した高抵抗なアモルフアスシリコ
ンを表面層や障壁層として用いた感光体が発表されてい
る。
ところが、単に炭素や窒素、酸素を添加したアモルフア
スシリコン高抵抗膜は、局在準位密度が多く、アモルフ
アスシリコン同様、劣化が生じ易かつた。又、アモルフ
アスシリコン層や基板であるアルミニウムとの密着性も
悪く剥れ易いものであつた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、局在準位密度を減少させた絶縁膜を障
壁層と表面保護層として用いることにより劣化が少な
く、密着性が高い長寿命の電子写真感光体の製造法を提
供するにある。
〔発明の概要〕
本発明は、支持体の上に、水素を含むアモルファス炭化
珪素からなる障壁層,アモルファスシリコンよりなる光
導電層及び水素を含むアモルファス炭化珪素からなる表
面保護層を順次形成する電子写真感光体の製造法におい
て、前記障壁層及び表面保護層の各々をその形成の都度
前記障壁層及び表面保護層の形成時のシリコン源の発生
をストップさせた雰囲気中で250〜400℃でアンニーリン
グし、前記障壁層及び表面保護層の局在準位密度及び暗
抵抗値を各々5×1017cm-3以下及び5×1013Ωcm以上に
することを特徴とする電子写真感光体の製造法にある。
電子写真感光体は、無機物,有機物を問わないが、表面
高抵抗膜に、炭素又は窒素、酸素を添加したアモルフア
スシリコン若しくは水素買アモルフアスシリコンを用い
る場合、例えば、シランと窒素を用いてグロー放電を利
用して形成した膜はそのままでは局在準位密度が多く、
劣化し易く、アモルフアスシリコンとの密着性が悪いた
め剥れ易い。
局在準位密度が多いと構造的に不安定であると共に化学
的に活性であるので、経時変化を起したり、空気や光の
外部因子の影響を受け易くなり、劣化を起こし易い。ま
た、局在準位密度が多いと粗い膜となり、基板や層間の
密着性が悪くなる。そこで、本願発明者は局在準位密度
の少ない絶縁膜を表面保護層として用いることにより、
劣化の少ない感光体を得ることを企図した。
本願発明に係る感光体の構造は例えば、アルミニウム等
の支持体の上に光導電層、表面保護層をこの順に積層
し、更に支持体と光導電層の間に障壁層を設けたもので
あり、光導電層と接着する表面保護層および障壁層はア
モルフアス炭化珪素、光導電層はアモルフアスシリコン
を材質としている。障壁層、表面保護層は支持体もしく
は感光体表面から光導電層へのキヤリアの注入を抑制
し、帯電能を向上させる役割を持つ。
表面保護層に用いられる絶縁膜は光導電層で発生したキ
ヤリアをブロツクする役目を有するので中間の光導電層
よりも高抵抗であることが必要とされる障壁層にも用い
ることができる。具体的にはアモルフアスシリコン膜で
は暗中で必要とされる500V以上の高い表面電位を保つた
めには暗抵抗率1012〜5×1013Ωcm必要とされる。従つ
て、光導電層より高抵抗であることが要求される表面保
護層や障壁層に用いる絶縁膜としては暗抵抗値5×1013
Ωcm以上とする。これに対し、局在準位密度は、好適に
は5×1017cm-3以下、最適には1017cm-3以下であること
を本願発明者は発見した。
局在準位密度を減少させる方法として本願発明では、成
膜後膜をアニールする方法によって行った。アニーリン
グ法は、原子の拡散により、表面層とアモルフアスシリ
コン層との密着性をより高めるので用いている。アニー
リングを行う方法として、成膜中の雰囲気中のまま行う
方法や不活性気体中で行う方法などがあるが、何れでも
良い。又、高温でアニーリングを行つた場合、水素等が
膜から放出されるので、その水素を補償するように、水
素分圧を高めた雰囲気で行つても良い。温度は絶縁膜の
組成によつて異なるが、低温で行なうと原子の拡散によ
る構造緩和が十分でないので250〜400℃とする。一方、
400℃を越える高温で行うと、膜を形成している原子が
多量に気体分子となつて抜け出し、逆に局在準位が増加
するので望ましくない。
成膜方法としては、シランに、炭化水素、窒化物、酸化
物の何れか一つ以上を加えたCVD法を用いても良いし、
シリコンターゲツトを、炭化水素、窒化物、酸化物の含
んだ雰囲気中でスパツタリングしても良い。スパツタリ
ング法に用いるターゲツトが炭化シリコン等の化合物で
あつても良い。
第1図は本発明におけるアモルフアスシリコン感光体の
作製装置を示し、基板ホルダー3を取り換えることによ
り、ドラム状基板及び板状基板の何れをも使用できる装
置である。操作は基本的に次のように行う。導電性基板
上へアモルフアスシリコン膜を作製するため、第1図に
おける反応槽1を4×10-7Torrに排気すると共に、反応
槽1は外部ヒータにより200℃まで、基板2は内部とヒ
ータにより400℃まで加熱して脱ガスを行う。その後、
反応槽1は自然冷却、基板2は250℃まで冷却し保温す
る。また、反応ガスの調整法は次のように行う。アルゴ
ン及び水素はボンベ9,10からそれぞれマスフローコント
ローラ6,7を介して所定流量に調整し、ガス混合器5へ
送る。メタンは、ボンベ11からマスフローコントローラ
8を通して所定流量に調整する。次に、アルゴン、水
素、メタンはニードルバルブ12により反応槽内が1×10
-3Torrになるようにした後、メインバルブ13により5×
10-3Torrに調整する。尚、シリコンターゲツト4は99.9
9%以上の純度のものを使用する。スパツタリングは高
周波を源電14より供給して開始するが、基板2をスパツ
タリングする前にシヤツター15を閉じてプレスパツタリ
ングを20分間行う。その後、シヤツター15を開いてスパ
ツタリングを開始する。スパツタリング中は、基板温度
が一定となるよう調整し、所定の膜厚に達した後、電源
14を止め、次いでニードルバルブ12を止め、反応槽1を
廃棄し、基板2を室温まで自然冷却する。
〔発明の実施例〕
実施例1 第1図に示す反応性スパツタリング装置に、板状アルミ
ニウム基板を取り付け、上記のようにこのスパツタリン
グを行つた。アルミニウム基板は、250℃に温度制御し
た。流す気体は、アルゴン18sccm,水素12sccmとし、メ
タンは、0,1,2,3,4,5sccmの何れかとした。スパツタリ
ング時の圧力は、5mTorrにし、水素を含むアモルファス
炭化珪素からなる表面保護層を形成した。この試料をa,
b,c,d,e,fと名付けた。この実施例におけるメタンの流
量と抵抗及び局在準位密度の関係を第2図,第3図に示
す。局在準位密度は、電子スピン共鳴(ESR)装置を用
いて決定した。
実施例2 実施例1と同様にスパツタリングを行つた。但メタンの
流量は5sccmとし、スパツタリングを行い所定の膜厚の
水素を含むアモルファス炭化珪素からなる表面保護層を
形成した後、電源14を止め、そのままの雰囲気で一定温
度で1時間アニーリングを行なつた。アニーリング温度
は、250,300,400,500℃とした。この試料をg,h,i,jと名
付けた。この実施例におけるアニーリング温度と抵抗及
び局在準位密度の関係を第4図,第5図に示す。
実施例3 第1図に示すスパツタリング装置にドラム状アルミニウ
ム基板を取り付け、スパツタリングを行つた。まず、ア
ルゴン18sccm、水素12sccm、メタン5sccm流し、プレス
パツタリング後、30分間スパツタリングを行つた。次に
メタンと高周波電源14を止め、300℃で1時間アニーリ
ングし水素を含むアモルファス炭化珪素からなる障壁層
を形成した後、アモルフアスシリコン層を36時間スパツ
タリングし、再びメタンを流し、30分間スパツタリング
を行ない表面保護層を形成した。表面保護層として実施
例1のa〜fの試料ではアニーリングを行わず、g〜j
の試料では、実施例2のアニーリングを1時間行つた。
メタンの流量とアニーリング温度は、実施例1,2のa〜
jの条件で行つた。各感光体ドラムの1万枚印刷を行つ
た結果を第1表に示す。アニーリングにより、局在準位
密度が減少し、画質が向上している。
実施例4 第1図に示すスパツタリング装置にドラム状アルミニウ
ム基板を取り付け、スパツタリングを行つた。まず、ア
ルゴン18sccm、水素12sccm、メタン5sccm流し、プレス
パツタリング後、30分間スパツタリングを行い、アモル
ファス炭化珪素からなる障壁層を形成した。(a〜fの
試料ではアニーリングを行わず、g〜jの試料では高周
波電源14を止めてアニーリングを1時間行つた。)プレ
スパツタリングと障壁層形成時に流すメタンの流量及び
アニーリング温度は実施例1,2のa〜jの条件で行つ
た。次にメタンを止め、36時間スパツタリングを行つ
た。再びメタン5sccmを流し、30分間スパツタリングを
行つた後、高周波電源14を止めて300℃で1時間アニー
リングを行つた。各感光体ドラムの1万枚印刷を行つた
結果を第2表に示す。アニーリングにより、局在準位密
度が減少し、密着性が向上している。
〔発明の効果〕 局在準位密度の少ない絶縁膜を感光体に用いることによ
り、劣化を少なくし、密着性を高める効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の実施例に使用されるスパツタリング装
置を示す概略的構成図、第2図はメタン流量と暗抵抗の
関係図、第3図はメタン流量と局在準位密度の関係図、
第4図はアニーリング温度と暗抵抗の関係図、第5図は
アニーリング温度と局在準位密度の関係図である。 1……反応槽、2……基板、3……基板ホルダー、4…
…シリコンターゲツト、5……ガス混合器、6,7,8……
マスフローコントローラ、9……アルゴンボンベ、10…
…水素ボンベ、11……メタンボンベ、12……ニードルバ
ルブ、13……メインバルブ、14……高周波電源、15……
シヤツター。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 華園 雅信 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−215658(JP,A) 特開 昭59−62865(JP,A) 特開 昭56−104477(JP,A) 特開 昭61−254950(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】支持体の上に、水素を含むアモルファス炭
    化珪素からなる障壁層,アモルファスシリコンよりなる
    光導電層及び水素を含むアモルファス炭化珪素からなる
    表面保護層を順次形成する電子写真感光体の製造法にお
    いて、前記障壁層及び表面保護層の各々をその形成の都
    度前記障壁層及び表面保護層の形成時のシリコン源の発
    生をストップさせた雰囲気中で250〜400℃でアンニーリ
    ングし、前記障壁層及び表面保護層の局在準位密度及び
    暗抵抗値を各々5×1017cm-3以下及び5×1013Ωcm以上
    にすることを特徴とする電子写真感光体の製造法。
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