JPH0778642B2 - 電子写真感光体 - Google Patents

電子写真感光体

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JPH0778642B2
JPH0778642B2 JP60219651A JP21965185A JPH0778642B2 JP H0778642 B2 JPH0778642 B2 JP H0778642B2 JP 60219651 A JP60219651 A JP 60219651A JP 21965185 A JP21965185 A JP 21965185A JP H0778642 B2 JPH0778642 B2 JP H0778642B2
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • 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
    • G03G5/08Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic
    • G03G5/082Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic and not being incorporated in a bonding material, e.g. vacuum deposited
    • G03G5/08214Silicon-based
    • G03G5/08278Depositing methods

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は表面保護層にシリコンカーバイド層を形成した
電子写真感光体の改良に係り、高硬度特性を達成した電
子写真用感光体に関する。
〔従来技術及びその問題点〕 近年、電子写真技術の進歩は目覚ましく、超高速複写機
やレーザービームプリンタなどの開発が活発に進められ
ており、これらの機器に用いられる感光体は長期間、高
速で使用されるため、動作の安定性及び耐久性が要求さ
れている。現在、Se、CdS、ZnO等の光電材料が一般的に
使用されているが、アモルファスシリコンは耐熱性、耐
摩耗性、無公害性、光感度特性等に優れているという理
由から、アモルファスシリコン(以下、a−Siと略す)
の電子写真感光体への応用が注目されている。
かかるa−Si感光体は、第1図に示す通り積層型が最も
感光体特性上優れていることが判っている。
即ち、第1図によれば、アルミニウムやNESAガラスなど
の導電性の基板(1)上にキャリア注入阻止層(2)、
光導電層(3)及び表面保護層(4)を順次積層してい
る。そして、キャリア注入阻止層(2)を形成して基板
(1)からのキャリアの注入を阻止したり、残留電位を
低下せしめるようにしており、表面保護層(4)につい
ては感光体の耐久性を高めるために高硬度特性を得るよ
うにすることが第1の目的であり、他に対コロナ性、化
学的安定性、反射防止という機能も要求されている。
この表面保護層(4)には上記諸特性を満たすためにシ
リコンカーバイド層をグロー放電分解法にて形成するこ
とが提案されている。
しかしながら、感光体の耐久性を決定する表面保護層の
硬度特性に対して原料ガスの選択や成膜条件などを決め
た報告は未だ発表されていない。
〔発明の目的〕
従って、本発明の目的は高硬度特性を有するシリコンカ
ーバイド層を得んがために製造条件を見い出して一層優
れた高硬度表面保護層を形成し、これにより優れた耐久
性及び長寿命の電子写真感光体を提供することにある。
〔問題を解決するための手段〕
本発明によれば、シリコンカーバイド生成用ガスを用い
てグロー放電分解法によりシリコンカーバイド表面保護
層を形成した電子写真感光体において、前記ガスとして
シランガスとメタンガスとを用いて反応容器内部のガス
圧力を0.2乃至0.4Torrに設定したグロー放電により、シ
リコン原子とカーボン原子との原子比率がSi(1-x) Cx
と表して0.2≦x≦0.6の範囲にある高硬度のシリコンカ
ーバイド表面保護層が形成されてなることを特徴とする
電子写真感光体が提供される。
本発明の電子写真感光体に係る表面保護層を形成するに
際してシリコンカーバイド生成用ガスにシリコン元素供
給ガスとしてシランガス(SiH4)を用いてグロー放電分
解するという点では従来のものと軌を一にしているが、
カーボン元素供給ガスのうちでもメタンガス(CH4)を
選択してグロー放電分解に供し、またそのグロー放電分
解における反応容器内部ガス圧力を所定範囲に設定し、
更に表面保護層のシリコン原子とカーボン原子の原子比
率をSi(1-x) Cxと表して0.2≦x≦0.6の範囲になるよ
うに成膜条件を設定することが、従来の技術に対する顕
著な特徴である。
シリコンカーバイド生成用ガスにはシリコン元素供給ガ
スとして従来周知の通り、シランガスがあり、他方カー
バイド供給ガスとして一般にCH4,C2H4がコスト及び成
膜時の分解効率の点から選択されている。
本発明者はこのカーバイド供給ガスとしてCH4ガスを選
択すれば、他のC2H4ガスに比べて顕著な高硬度特性を示
すことを知見した。
更に本発明においては、このシリコンカーバイド生成用
ガスの選択に加えてシリコン原子とカーボン原子の原子
比率をSi(1-x) Cxと表して0.2≦x≦0.6の範囲から成
る表面保護層とすれば、この高硬度特性が顕著になり、
好適には0.3≦x≦0.5の範囲に設定すればよい。
更にまた本発明によれば、グロー放電分解装置の内部圧
力も最も重要な要因であることも見い出した。
即ち、上述した通りの高硬度特性を得るためにグロー放
電分解装置の反応容器内部ガス圧力を0.1乃至0.6Torrに
設定するのが望ましい。0.1Torr未満であると蒸着速度
が小さく実用性に欠け、0.6Torrを超えると硬度特性が
小さくなる。また後述するように、好適には反応容器内
部ガス圧力を0.2乃至0.4Torrに設定すればよく、それに
より硬度がさらに向上する。
次に、a−Si層を生成するための容量結合型グロー放電
分解装置を第2図に基づいて説明する。
図中の第1,第2,第3,第4タンク(5)(6)(7)
(8)には、それぞれSiH4,CH4又はC2H4,B2H6,NOガス
が密封されている。またSiH4,CH4又はC2H4,B2H6ガス
何れもキャリアーガスは水素である。これらのガスは対
応する第1,第2,第3及び第4調整弁(9)(10)(11)
(12)を開放することにより放出され、その流量がマス
フローコントローラ(13)(14)(15)(16)により規
制され、第1,第2及び第3タンク(5)(6)(7)か
らのガスは第1主管(17)へ、また第4タンク(8)か
らのNOガスは第2主管(18)へ送られる。尚、(19)
(20)は止め弁である。第1,第2主管(17)(18)を通
じて流れるガスは反応管(21)へと送り込まれるが、こ
の反応管内部の基盤の周囲には容量結合型放電用電極
(22)が設置されており、それ自体の高周波電力は50Wa
tts乃至3kilowattsが、また周波数は1MHz乃至数10MHzが
適当である。反応管(21)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(23)がモーター(24)により回転可能である試
料保持台(25)上に載置されており、該基板(23)自体
は適当な加熱手段により、約50乃至400℃好ましくは約1
50乃至300℃の温度に均一加熱されている。また、反応
管(21)の内部はa−Si膜形成時に高度の真空状態(放
電圧0.1乃至2.0Torr)を必要とすることにより回転ポン
プ(26)と拡散ポンプ(27)に連結されている。
以上のように構成されたグロー放電分解装置において、
例えばNOを含有するa−Si膜を基板(23)上に形成する
ときは、第1及び第4調整弁(9)(12)を開放して第
1タンク(5)よりSiH4ガスを、第4タンク(8)より
NOガスを、また硼素も含有させるときは第3調整弁(1
1)をも開放して、第3タンク(7)よりB2H6ガスを放
出する。放出量はマスフローコントローラ(13)(15)
(16)により規制され、SiH4ガス或いは、それにB2H6
スが混合されたガスが第1主管(17)を介して、また、
それとともにSiH4に対し一定のモル比にあるNOガスが第
2主管(18)を介して反応管(21)へと送り込まれる。
そして反応管(21)内部が0.1乃至2.0Torr程度の真空状
態、基板温度が50乃至400℃、容量型放電用電極(22)
の高周波電力が10Watts乃至3Kilowatts、また周波数が
1乃至10MHzに設定されていることに相俟って、グロー
放電が起こり、ガスが分解して、基板上に酸素及び水素
を含有したa−Si膜、或いはそれに加えて適量の硼素を
含有したa−Si膜が約10乃至2500Å/分の成膜速度で形
成される。
〔実施例〕
次に実施例を述べる。
(例1) ダイヤモンドバイドを用いた超精密旋盤により鏡面に仕
上げた基板用アルミニウム製ドラムをアルカリ洗剤を用
いた洗浄、水洗、乾燥を行って清浄にし、第2図に示し
た容量結合型グロー放電分解装置の反応室(21)内に設
置した。
第1タンク(5)よりSiH4ガスを、第3タンク(7)よ
りB2H6ガスを、第4タンク(8)よりNOガスをそれぞれ
82cc/min、0.12cc/min、2.5cc/minの流量で、更にH2
スを330cc/minの流量で放出し、グロー放電分解法によ
り厚み3μmのキャリア注入阻止層(2)を形成した。
次いで同様の操作にてSiH4ガス、B2H6ガス及びH2ガスを
それぞれ225cc/min、39×10-6cc/min及び240cc/minの流
量で放出し、グロー放電分解法により20μmの厚みで光
導電層(3)を形成した。然る後、SiH4ガスとCH4ガス
を全量で600SCCMとなるように設定して混合比を変えな
がらグロー放電分解法により表面保護層(4)を形成し
た。
この場合、基板温度は300℃、ガス圧力は0.35Torr又は
0.5Torr、高周波電力は0.2W/cm2(100W)又は0.4W/cm2
(250W)になるように設定し、成膜したSiとCの原子比
率はXMA法により分析を行った。
かくして得られた感光体について、この表面に加重をか
けたダイヤモンド針を膜上に移動させて引っかき傷の有
無によりその加重量を相対値として示すようにし、感光
体の硬度特性を確かめたところ、第3図に示す通りの結
果を得た。
図中、△印、○印、□印はそれぞれガス圧力を0.35Tor
r、高周波電力を0.4W/cm2に設定した場合、0.35Torr、
0.2W/cm2に設定した場合、0.5Torr、0.2W/cm2に設定し
た場合であり、A、B、Cはそれぞれの特性曲線であ
る。
比較例として▲印、●印、■印はCH4ガスに代えてC2H4
ガスを用いて同じ条件により作製したものであり、それ
ぞれガス圧力を0.35Torr、高周波電力を0.4W/cm2に設定
した場合、0.35Torr、0.2W/cm2に設定した場合、0.5Tor
r、0.2W/cm2に設定した場合であり、C、E、Fはそれ
ぞれの特性曲線である。
第3図に示す通り、C2H4ガスに比べてCH4ガスを用いる
とガス圧力及び電力が同一条件であれば顕著に硬度が向
上することが判る。
また、CH4ガスを用いてもガス圧力によって硬度が変わ
ることが判り、本発明者が繰り返し行った実験によれ
ば、0.1乃至0.6Torrに設定すればよいことが判明した。
中でも第3図に△印および○印で示した0.35Torrの場合
は、□印で示した0.5Torrの場合よりもさらに高硬度と
なることから、グロー放電分解装置の容器内部ガス圧力
を0.2乃至0.4Torrに設定することがより好適であること
も判明した。
尚、本発明による表面保護層はX線回折法より結晶ピー
クが検出されず、アモルファスであると推定される。
〔発明の効果〕
以上の通り、本発明の電子写真感光体によれば、より一
層の高硬度特性を有するシリコンカーバイド層を表面保
護層とすることができ、これにより耐久性及び長寿命が
達成でき、超高速複写機やレーザービームプリンタに好
適な高信頼性の電子写真感光体が提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に用いられる電子写真感光体の
断面図、第2図は本発明の実施例に用いられるグロー放
電分解装置の概略図、第3図は本発明の電子写真感光体
に係る表面保護層のシリコン原子とカーボン原子の原子
比率に対する相対的硬度を示す線図である。 1……基板、2……キャリア注入阻止層 3……光導電層、4……表面保護層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリコンカーバイド生成用ガスを用いてグ
    ロー放電分解法によりシリコンカーバイド表面保護層を
    形成した電子写真感光体において、前記ガスとしてシラ
    ンガスとメタンガスとを用いて反応容器内部のガス圧力
    を0.2乃至0.4Torrに設定したグロー放電により、シリコ
    ン原子とカーボン原子との原子比率がSi(1-x) Cxと表
    して0.2≦x≦0.6の範囲にある高硬度のシリコンカーバ
    イド表面保護層が形成されてなる電子写真感光体。
JP60219651A 1985-10-01 1985-10-01 電子写真感光体 Expired - Lifetime JPH0778642B2 (ja)

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JPS58192044A (ja) * 1982-05-06 1983-11-09 Konishiroku Photo Ind Co Ltd 感光体
JPS59119358A (ja) * 1982-12-27 1984-07-10 Toshiba Corp 電子写真感光体

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