JPS6022132A - 積層感光体およびその製造方法 - Google Patents

積層感光体およびその製造方法

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JPS6022132A
JPS6022132A JP12940283A JP12940283A JPS6022132A JP S6022132 A JPS6022132 A JP S6022132A JP 12940283 A JP12940283 A JP 12940283A JP 12940283 A JP12940283 A JP 12940283A JP S6022132 A JPS6022132 A JP S6022132A
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JP
Japan
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layer
hydrogen
amorphous silicon
charge
laminated photoreceptor
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JP12940283A
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English (en)
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Katsuya Mitsuoka
光岡 勝也
Kunihiro Tamahashi
邦裕 玉橋
Shigeharu Konuma
重春 小沼
Masatoshi Wakagi
政利 若木
Shinichi Hara
真一 原
Masaaki Sano
雅章 佐野
Shinji Narushige
成重 真治
Tadashi Sato
忠 佐藤
Masanobu Hanazono
雅信 華園
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • 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
    • G03G5/14Inert intermediate or cover layers for charge-receiving layers
    • G03G5/147Cover layers
    • G03G5/14704Cover layers comprising inorganic material
    • GPHYSICS
    • 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
    • G03G5/08235Silicon-based comprising three or four silicon-based layers

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は複写機、V−ザプリンタ等に用いられる感光体
に係り、特に耐環境性を改良した長寿命の非晶質シリコ
ン感光体に関する。
〔発明の背景〕
従来、電子写真感光体として用いられる光導電性材料は
se、cas、znoなどの無機物やポリビニールカル
バゾール系の有機物である。これらの材料は感度は良好
であるが表面硬度が十分でないため使用中に表面に傷が
つき印刷物の画像を悪化させるという欠点がある。この
欠点を改良するために極めて硬い、水素を含む非晶質シ
リコンを感光体として用いることが提案された(清水:
27回応用物理連合会講演予稿集P409(1979)
)。この感光体は400〜7QQmmに感度を有するた
め、複写機又はHe−Cd。
1(e −N e等のレーザを光源とする光7ヤンタゾ
リンタ(例えば液晶シャッタ、薄膜磁性ガーネツトシャ
ツタ)等に用いられている。
プリンタ用感光体として使用する場合、帯電の際表面に
所望の電、Mt−帯電させる電荷搬送層と基板からの電
荷の注入を阻止し、表面電荷の減衰を防ぐ電荷注入阻止
層および露光の際光照射で効率よく正孔、電子を生成さ
せる電荷発生階から構成される。水素を含む非晶質シリ
コンは電荷発生層および電荷搬送層に用いられるがそれ
ぞれの目的に応じてその特性も異なる。即ち電荷発生層
は高感度膜でなけれはならないし、電荷搬送層は高抵抗
膜でなけれはならない。そのため非晶質シリコン中の水
素量を変えることが必要でめった。しかし、必要な特性
をえるための水素量は明確でなかった。
又これらのプリンタは従来9調された部屋で使用される
のが常であったが、顧客の多様化に伴い一般の空調され
ない部屋でも使用されるようになってきた。従って、プ
リンタには幅広い環境下での使用に耐えられることが要
請される。このことを感光体にあてはめると高温、高湿
という悪条件でも十分機能することが必要となってきた
。ところで高硬度であるため長寿命と考えられている非
晶質シリコン感光体も高湿下では必ずしも十分機能する
とは言えない(例えは、清水、工業材料30.5 (1
982)P241゜従りて、上記感光体を真に長寿命感
光体とするためには耐湿性を改良しなければならない。
本改良方法として、有機物をシーバーコードする方法が
あるが、オーバーコートと水素を含んだ非晶質シリコン
との密着性の問題および水素を含んだ非晶質シリコンが
本来もっている高硬度という最大のメリツ)1−低減さ
せる欠点があった。
〔発明の目的〕
従って本発明の目的は膜中のシリコンと水素の組成比を
制御した非晶質シリコン感光層上に無機絶縁物層を積層
して針術性を改良し、長寿命化を計った機能分離型のプ
リンタ用積層感光体を提供することにある。
〔発明の概要〕
従来、非晶質シリコンはSiH4ガスの分解によるグロ
ー放°鴫法、水素を含む雰囲気中におけるシリコンのス
パッタ法或いはイオンブレーティング法により作製され
ている。上記方法で作製された膜の共通する特徴はいず
れも多量の水素を含んでいることである。この膜中の水
素がシリコンの未結合ボンドを終端し、シリコンのバン
ドギャップ内の局在準位数を低減させ、光導電性を良好
にしている。前述したように、プリンタ用感光体として
使用する場合、光導電性の優れた非晶質シリコンだけで
は適用しきれない。そのため機能分離型の4層構造の積
層感光体が必要となる。即ち、先ず金属電極上に厚さ0
.1μm程度の電荷注入阻止層を設けることにより金属
電極から感光層への電子流入を防ぐ。第2層としてコピ
ーに使う場合、第3図で印字濃度1.1以上必要である
。そのため300ボルト以上の表[1電位を得るために
第4図より101″Ωcm以上の萬暗抵抗を有する水素
を含んだ非晶質シリコン層が電荷搬送層として必要とな
る。そこで、第5図、第7図から判るように膜中の水素
量t−10m以上としなければならないことが判る。又
、上記水素を含む非晶質シリコン層は厚さ1μm当たり
30から60Vの帯電性があるので電荷搬送層の厚さは
10μm以上としなけれはならない。第3層には、電荷
搬送層の水素量とは異なる非晶質シリコン層を設け、1
01丁当たり0.4m” の高感度を有する電荷発生層
を設ける。高感度特性金有するためには、第6.7図よ
り膜中の水素量を6から9−の範囲内としなければなら
ないことが判る。又、゛1衝発生層の厚さとしては、プ
リンタに使用するV−ザ光の吸収係数が105から10
’cm−1であるので吸収深さよりまり、0.4から1
μmとしなけれはならない。
第4鳩としては、表面′電荷の横流れおよび下層への電
荷流入を防止するため比抵抗値が10I30−〇lr1
以上の特性を有する保護層が必要である。さらに保護層
としては別の機能もなければならない。
保護層のない水素を含んだ非晶質シリコンを感光体とし
て常温、低湿(例えば20C,60%RH)で印写を行
なうと高品質の画質が得られるが、高温、高湿(例えは
35℃、801RH)で冥験丁ると解像度が極度に低下
する。これは、高湿下では水素を含む非晶質シリコン表
面上に水分が吸着し、表面抵抗が低下し、表面に蓄えら
れたコロナ帯電電荷が沿面上に流れるためと考えられる
。水との飾れ性を表わす水との接触角を他の感光体と比
較すると以下のようになる。即ち、高湿下でも解像度が
低下しないBe感光体は69°l A 89 S e 
lは73°、有機光導゛電体は78°である。他方、水
素を含む非晶質シリコン感光体は42° と前記感光体
に比べ低く、水に非常に滴れ易い。そのためにも感光体
六面に水との接触角が45°以上の大きい材料を被覆し
て耐湿性の改善を計った。
第1図は、本発明の製造に用いるスパッタ装置の構成の
一例を示す。真空槽内に二つのスパッタ源、即ちイオン
源1と高速スパッタ源2を有する。
膜厚の薄い電荷注入阻止層、電荷発生層および保護層は
イオン源により、又膜の厚い電荷搬送層は高速スパッタ
源により感光体音簡単に製造できる。
イオン源によりスパッタリングではターゲットを4種類
とりつけられ、回転によりターゲット交換が可能となる
。従って真!2を破らずに、積層感光体の製造が簡単に
できる。又、躾への水素のドーピングはスパッタ源1.
2にマス・フローコントローラ3.4を通し1混合ガス
によるスパッタリングにより、又イオン源5より水素ガ
スtS人しでイオンビームを発生させることにより行な
う。
〔発明の実施例〕
実施例 第1図における基板8にはヒータ9により最大800℃
まで基板を加熱できる。
第4.5,6,8.9図は下lビスバッタリング条件下
で膜形成した厚さ5μmの水素を含んだ非晶質シリコン
膜の緒特性を示す。
1葡注入阻止1−1亀荷発生層および保賎層は第1図の
スパッタリンク用イオン源1により膜作製した。ターゲ
ット7はそれぞれの目的に応じ49類つけている。
ターゲット sio□Sr、ht、o、、sN到達X窒
度 5xxo−”rarr 以下基板 At板、鏡面仕
上は 加速゛電圧 600ボルト 基板温度 200℃ 基板−ターゲント間距離 5QInm 基板ホルダー回転 5PPM プレスパツタ時間 30分 シリコン膜への水素のドーピングL混合ガスにより膜作
製中に行なったり、ドーピング用イオン詠2を使用して
行なっている。この時の加速電圧は600Vである。又
、電荷搬送層の場合膜が厚いので高速スパッタ源2によ
り膜作製した。
ターゲット シリコン 入力パワー 500W プレスパツタ時間 1時間 この時も膜への水素のドーピングは前記手段で行なった
又、第7図には水嵩m度とArガスと水素ガス比との関
係を示す。第6.7図の結果より、水素濃度が7sの時
光導電率は最も大きくio−’Ω−1cm”となり電荷
発生層に適することが判る。この際、水素は非晶質シリ
コンの構造で未結合のシリコンと結合し、5i−H結合
を作っていることは別途確認してめる゛。そのことより
光導電率が大きくなるのは未結合のシリコンが5i−H
結合に置換されているものと予想される。
ところが、電荷発生層を犀くしていくと感度が低下し、
正孔、 ’に子の生成が劣化する。それを調べたのが第
8図である。ここで、Arガスと水素ガス比ft0.2
とし、水素濃度は7チになるようにした。感度として、
高ければ^い程良好である。
この結果より、電荷発生層の厚さは最大感度の90−以
上である0、4から1.0ミクロンの範囲が適している
ことが判る。
次に電荷搬送層について検討した。前記スパッタリング
条件下でAtガスと水素ガス比を0.4即ち水素濃匿會
121として堆積させた膜について表面電位と厚さとの
関係を調べたのが第9図である。ここで、水素は非晶質
シリコンで未結合のシリコンと結合し5i−H,結合を
作り高暗抵抗となっていると思われる。この結果より、
コピーするのに必要な300ボルト以上の表面電位を得
るには10ミクロン以上の厚さを要する。
次に、保護層の有無による印字実験をした。印字実験は
コロナ電圧−5,5KVt”かけてコロナ帯電させ白色
光による露光により行なった。又、保護層の有無に関係
のある環境条件として20℃。
50チRHおよび350℃、80チ几H金用いた。
水素を含んだ非晶質シリコン層では350℃。
80チ几Hの高湿下で解像度の低下が著しかった。
そのため、保護層として種々の酸化物、電化物。
炭化物を検討した。予備検討として、ガラス基板上に上
記絶縁物全堆積し、水との接触角をめた。
その結果を表1に示す。この結果より非晶質シリコンよ
り水との接触角の大きい材料であるA40s 。
5i3N、、BN、s icを選択し、保護層として上
記絶縁膜を0.1μm積層し印字実験を行なった。
保護層を設けた感光体では、電荷発生層の感度がいく分
低下するため白地がかぶるが、高湿度下での解像度の低
下は防止できた。
表1 〔発明の効果〕 本発明によれば、水素とシリコンの組成比を制御した非
晶質シリコンの高密度膜を堆積でき、さらに保護層によ
り耐湿性に優れた感光体を作製できるので超高速でしか
も環境を選ばないプリンタに対処できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の製造方法に使用されるスパッタリング
装置の一例を示す構成図、第2図は機能分離型積層感光
体の断面図、第3図はコピーの印字濃度と表面電位との
関係を示す線図、第4図は膜抵抗とその膜が厚さ10μ
m時での表面電位との関係を示す線図、第5図は水素を
含んだ非晶質シリコンの抵抗と水素濃度との関係を示す
線図、第6図は水素を含んだ非晶質シリコンの光導電率
と膜作製時のArガスと水素ガス比との関係を示す線図
、第7図は水素濃度とArガスと水素ガス比との関係を
示す線図、第8図は感度と水素7係を含んだ非晶質シリ
コン層の犀さとの関係を示す線図、第9図は表面電位と
水素12チを含んた非晶質シリコン層の厚さとの関係を
示す線図である。 1・・・スパッタリング用イオン源、2・・・高速スパ
ッタ源、3・・・マスフローを通してのAtガスと水素
ガスの混合ガス、4・・・基板を回転するモータ、5・
・・ドーピング用イオン源、6・・・ターゲットホルダ
、7・・・ターゲット、8・・・基板、9・・・ヒータ
、10・・・基板ホルダ、20・・・感光ドラム、21
・・・金属電極、22・・・電荷注入阻止層、23・・
・電荷搬送層、24・・・電荷発生層、25・・・保護
層。 代理人 弁理士 尚橋明夫 拓20 姪 旨 第30 表面室イL(v ’) 第40 心lop重峙つ表面電値(V) 裾50 Ar力パスヒ7に素力゛′ス七巳 第60 AYがχと7に素力゛ス[ヒ Hx/(A台t%)拓q
国 Ayガ又と氷、fがス比 HシぐA、+H2)第80 電荷発生層の4さ (P′In) 垢q口 電荷撤1層の4発 (声1) 日立市幸町3丁目1番1号株式 %式% 日立市幸町3丁目1番1号株式 会社日立製作所日立研究所内 0発 明 者 華園雅信 日立市幸町3丁目1番1号株式 %式%

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、スパッタリング法による積層感光体の製造方法にお
    いて、水素を含む非晶質シリコン感光層全形成する工程
    と同−Jl真空槽内で無機絶縁物層を形成する工程と全
    含み、金属電極上に電荷注入阻止層、電荷搬送層、電荷
    発生層および保護層よりなることを特徴とする積層感光
    体の製造方法。 2、水素を含む非晶質シリコン感光層において、ドーピ
    ング水素量が6から9%の範囲内で厚さが0.4から1
    ミクロンの電荷発生層とドーピング水素量が10係以上
    の範囲で厚さが10ミクロン以上の電荷搬送層からなる
    こと全特徴とする積層感光体。 3、無機絶縁物層において水との接触角が45゜以上の
    保護層であること金%徴とする特許請求の範囲第2項記
    載の積層感光体。− 4、保護層はA−L*Os + 5jBN4 、 BN
    およびSiCのうち少なくとも一つよりなることを特徴
    とする特許請求の範囲第3項記載の積層感光体。
JP12940283A 1983-07-18 1983-07-18 積層感光体およびその製造方法 Pending JPS6022132A (ja)

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