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JPH0762763B2 - 電子写真感光体 - Google Patents
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JPH0762763B2 - 電子写真感光体 - Google Patents

電子写真感光体

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JPH0762763B2
JPH0762763B2 JP60114568A JP11456885A JPH0762763B2 JP H0762763 B2 JPH0762763 B2 JP H0762763B2 JP 60114568 A JP60114568 A JP 60114568A JP 11456885 A JP11456885 A JP 11456885A JP H0762763 B2 JPH0762763 B2 JP H0762763B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は光導電性材料としてアモルファスシリコンを用
いた電子写真感光体に関する。
従来技術 従来、電子写真用像形成部材における光導電材料として
はSe、ZnOなどの無機材料やポリ−N−ビニルカルバゾ
ール、トリニトロフルオレノンなどの有機材料が用いら
れてきたが、最近になって、アモルファスシリコン(以
降「a-Si」と称する)が注目されはじめている。これ
は、a-Siを光導電層とした電子写真感光体が従来のそれ
と比較して同様もしくはそれ以上の特性を有する他、人
および環境に体しても無害であり、耐久性が著しく大き
い等の長所を有しているからである。
しかしながら、これまでのa-Si系電子写真感光体におい
ては、支持体上にa-Si層を形成する際の層歪が大きく、
また支持体とa-Si層との密着成が不十分なため、支持体
表面からのa-Si層の浮きや剥離、亀裂などが生ずるとい
った大きな問題点が残されている。その解決策として従
来より(1)〜(3)の方法等が行なわれてきた。すな
わち、 (1)支持体とa-Si層との間に結晶性シリコン層を設け
て光導電層を構成し、この結晶性シリコン層により支持
体とa-Si層との密着性を向上させる(特開昭57-44154号
公報); (2)支持体表面を化学構造的に水を含む酸化アルミニ
ウム(AI2O3・nH2O;n=1、3)として、支持体とa-Si
層との密着性を向上させる(特開昭57-104938号公
報); (3)支持体とa-Si層との間に窒素原子を構成原子とし
て含有するa-Si層の補助層を設け、この補助層により支
持体とa-Si層との密着性を向上させる(特開昭58-14905
6号公報); しかしながら、上記(1)〜(3)の方法によるもいま
だ、下記の如き問題点を有するものであった。すなわ
ち、 (1)の方法による場合、支持体上に前記結晶性シリコ
ン層を形成する際に、支持体温度を高温にする必要があ
り、そのため支持体の損傷が大きくさらに支持体の構成
原子が結晶性シリコン層へ拡散し、電子写真感光体とし
ての特性が劣化する; (2)の方法による場合、水の構成要素であるOH基、酸
素原子がa-Si層中へ拡散し、長時間にわたっては電子写
真感光体としての特性劣化をきたす; (3)の方法による場合、補助層自体が硬く、補助層と
支持体との密着性も良好とはいえないため、補助層と支
持体との間で剥離、浮き等の問題が解消し得ないもので
あった。
目的 本発明は電子写真感光体としての特性を劣化させずにa-
Si層と支持体との密着性を向上させて、a-Si層の浮きや
剥離、亀裂の発生を防止し、繰り返し安定性、経時安定
性を有する電子写真感光体を提供することを目的とす
る。
構成 本発明は、支持体上にシリコン原子を母体とし、水素原
子またはハロゲン原子のうち少なくとも一つを含む非晶
質層を有する電子写真感光体に於て、前記支持体と前記
非晶質層の間に多孔質酸化アルミニウム層を有し、多孔
質酸化アルミニウム層の封孔処理の際、封孔処理材料と
してシリサイドから成る材料を用いることを特徴とする
電子写真感光体である。
本発明者らはa-Si系電子写真感光体についての研究を行
なってきたが、支持体とa-Si層との間に多孔質酸化アル
ミニウム層を設け、かつ前記多孔質酸化アルミニウム層
の孔をシリサイドから成る材料により封孔処理させるこ
とによって、長時間にわたって望ましい特性が維持され
ることを確めた。本発明はかかる知見に基づいて完成さ
れたものである。
以下に本発明を図面に基づいて更に詳細に説明する。第
1図は本発明に係る電子写真感光体の基本的な層構成を
示す断面図であり、1は導電性支持際、2はシリサイド
材料により封孔処理した多孔質酸化アルミニウム層、
2′はシリサイド材料、3はa-Si層である。
ここで本発明における多孔質酸化アルミニウム層の生成
とその構造について簡単に触れることにする。
アルミニウムを陽極にしてある種の電解浴中で電気分解
すると、アルミニウム上に酸化皮膜が形成されるが、電
解浴の種類のちがいにより、バリヤー型皮膜と多孔質型
皮膜(アルマイト)とご形成される。前者は酸化アルミ
ニウムを化学的に溶解する力が小さい酸性の電解浴例え
ば硼酸/硼酸ナトリウム水溶液中で形成し、後者は酸化
アルミニウムを化学的に溶解する力が大きい酸性の電解
浴例えば硫酸水溶液中で形成する。多孔質型皮膜(アル
マイト)の酸化皮膜構造としては「6角柱モデル」が提
案されており、これのポアサイズ(pore size)は表−
1のとおりである[F.keller,M.S.Hunter and D.L.Robi
nson;J.Electrochem.Soc.,100,411(1953)]。
なお、多孔質側皮膜(アルマイト皮膜)を水蒸気又は沸
騰水により封孔処理すれば、皮膜表面及びポア壁面に下
記反応式により水和物が生成し、ポアの外側の口が塞が
れる。この水和物はベーマイトと称せられ80℃以上で生
成する。
Al2O3+H2O→Al2O3・H2O(ベーマイト) 本発明においては、このような多孔質酸化アルミニウム
層2を支持体1上に設け、封孔材料としてシリサイド材
料2′を用いて多孔質酸化アルミニウム層の孔を封孔処
理し、支持体表面を露呈させるために、必要に応じてエ
ッチングなどにより、シリサイドを除去し、その上にさ
らにa-Si層3を堆積させるものである。
このようにして形成した電子写真感光体は、従来の封孔
処理した酸化アルミニウム層を用いた電子写真感光体に
比較して次のごとき有利さが認められる。
イ)酸化アルミニウム層2中に化学構造的に含まれてい
るH2Oはポア壁内だけに存在するので、その含有量は極
めて微量である。このため、H2OがOH基、酸素原子とな
ってa-Si層3へと拡散する量はほどんど無視しうるの
で、電子写真感光体としての特性は長時間にわたって安
定である。また、酸化アルミニウム層2からのH2Oの離
脱は高温においても非常に少ない(600℃以下なら安
定)ので、歪みによるピンホール、クラック等の発生が
ない。
ロ)未封孔なのでポアの中にもシリサイド材料が入り込
み、アンカー効果により、支持体1とシリサイド材料と
の間の密着性は著しく向上したものとなる。単位面積当
りのポアの数は表1から推察できるように非常に多いの
でアンカー効果は顕著である。
さらにシリサイド材料を形成する際に用いる金属にアル
ミニウムを採用し、AlSiなるシリサイドとした場合、酸
化アルミニウム層とシリサイド材料の間にはアルミニウ
ムという共通の原子が存在するために化学的な結合力が
生じ、酸化アルミニウム層とシリサイド材料との間の密
着性が向上する。
ハ)多孔質酸化アルミニウム層の孔をシリサイド材料を
用いて封孔処理を施しさらにその上にa-Si層を堆積させ
ると、シリサイドは構造的にはシリコンと金属の合金で
あるという点から、シリサイド材料とa-Si層との間には
共通の構成原子、すなわちSi原子が存在する。このこと
によりシリサイド材料とa-Si層の間の密着性が向上する
とともに界面における格子定数の整合性が良好になると
いう作用が生じ、構造的、電気的な密着性が著しく向上
するため、従来から問題となっているa-Si層と支持体界
面でのフォトキャリアに対するトラップ密度が減少し、
電子写真特性が向上する。
ニ)シリサイドに使用する金属と支持体表面を構成する
金属を適宜選択することによって種々の効果が期待され
る。例えば、支持体表面の金属がAl、Cr、MoまたはTiな
どの場合、シリサイドを形成する際にPtなどを用いれ
ば、その接合界面でのコンタクト抵抗が、オーム性のコ
ンタクトとなるため、電子写真特性における光感度が向
上する。
また支持体がアルミニウムまたはアルミニウム合金の場
合、シリサイド材料にアルミニウムを用いれば、支持体
とシリサイド材料との密着性が向上することはすでに述
べたが、シリサイドは本来その電気的特性として、半導
体的なバンドギャップを有しているため、周期律表第II
I族に属するAlをシリサイドとして使用すれば、Alがア
クセプターとして作用し、シリサイドはP型となる。そ
のため、シリサイド材料によって封孔処理された酸化ア
ルミニウム層は、支持体1からのフリーキャリアの注入
を防止するブロッキング層としても作用するので、電子
写真感光体として考えた場合、最高表面電位が増加した
り、暗減衰が減少するなどの帯電電位特性が向上する。
本発明における電子写真感光体での導電性支持体1とし
てはアルミニウム、アルミニウム合金の使用が望まし
い。導電性支持体上に陽極酸化法等により、膜厚0.1〜
2μm程度の多孔質酸化アルミニウム層2を形成し、次
にスパッタリング法、合金反応法、CVD法などにより、
封孔材料としてシリサイド材料2′を用いて多孔質酸化
アルミニウム層の孔を封孔処理し、支持体表面を露呈さ
せるために、必要に応じて、エッチング等によりシリサ
イドを除去し、さらにグロー放電法、スパッタリング
法、イオンプレーティング法などの公知の手段によって
a-Si層3を通常1〜100μm、好ましくは2〜50μm程
度形成する。
次に実施例を示す。
実施例 下記の工程により電子写真感光体を作成した。
A3003アルミニウム(以下Alと称する)を材料とする円
筒形導電性支持体(以下「Alドラム」と称する)の表面
を研磨後、十分に洗浄し、室温のもと10%NaOH水溶液に
浸漬し、続いて30%HNO3水溶液に浸漬し、Alドラムの表
面を脱脂処理した。
第2図に示す様に、浴槽4に入った電解液5に上記脱脂
処理したAlドラム6を浸漬する。電解液としては15wt%
H2SO4水溶液を用いた。
Alドラム6の外周側面と同等もしくはそれ以上の面積を
もった陰極板7を上記電解液5に、浸漬し、Alドラムの
向かい合うようにする。陰極板7としてPt板を用いた。
上記Alドラム6および陰極板7が各々陽極および陰極に
なるように電源8を接続する。電源8としては直流電源
を用いた。
室温のもとで、Alドラム6を(数分間)陽極酸化した。
この時、電流密度が約10mA/cm2で一定となるように電流
計9の表示を見ながら電源8の電圧を調節する。なお、
アルミニウムの酸化反応によって発熱および気体の発生
を伴うので、電解液5の冷却および撹拌を行なった。こ
こでの撹拌は均一な皮膜を形成するためにも必要であ
る。
陽極酸化終了後、電解液5からAlドラムを引き上げ、流
純水で少なくとも10分間洗浄した。ポアの中に電解液が
残留すると、電子写真感光体の特性に悪影響を与えるの
で、洗浄は十分に行なう必要がある。
洗浄後、Alドラム表面に生成した多孔質陽極酸化アルミ
ニウム層(アルマイト層)を乾燥した。アルマイト層の
膜厚は約0.5μmであった。
ついで第3図に示すように多孔質陽極酸化アルミニウム
層(アルマイト層)を形成したAlドラム10をチャンバー
11内の支持治具12に固定し、ドラム回転用モーター13に
より回転させる。
ヒーター14および温度調節器15により、ドラム表面温度
を250℃で一定に加熱する。
ガスボンベ元栓16、17及び18、メインバルブ19、バルブ
20を閉じ、粗引きバルブ21を開き、ロータリーポンプ22
によりチャンバー11内の空気を排気する。
チャンバー11内が所定の真空度に到達したことを確認し
たら、粗引きバルブ21を閉じ、バルブ20およびメインバ
ルブ19を開き、油拡散ポンプ23によりさらに排気する。
所定の真空度に到達したことを確認したら、メインバル
ブ19を閉じ、各ガスボンベ27の元栓16を開き、マスフロ
ーメーター24を見ながら各ガス成分を所定の流量に調整
しバルブ32を開けてチャンバー内に導入する。ここで用
いるガスの種類は、SiH4(Arベースで20%)である。
バルブ20を閉じ、バルブ21を開いて、真空度を1Torr、
ドラム表面温度を250℃に保ちながら、高周波電源30に
より高周波電力を電極31に印加し、Alドラム10表面に下
記表−2の条件でa-Si層(水素原子を含む)を堆積し
た。
約20秒間a-Si層を堆積させた後、反応容器11からa-Si層
を堆積させた支持体を取り出し、a-Si層の膜厚を測定し
たところ、約200Åであった。
これを支持体温度を300〜600℃に保ち、加熱処理を120
分行ない、シリサイド(AlSi)を形成した。支持体表面
を露呈させるために、必要に応じて表面のSi膜をエッチ
ングにより除去した後、その上に再び第3図に示すプラ
ズマCVD装置を用いて、次の操作によりa-Si層3を堆積
させた。
シリサイドにより封孔処理したAlドラム10をチャンバー
11内の支持治具12に固定しドラム回転用モータ13により
回転させる。
ヒーター14および温度調節器15により、ドラム表面温度
を200℃で一定に加熱する。
ガスボンベ元栓16、17及び18、メインバルブ19、バルブ
20を閉じ、粗引きバルブ21を開き、ロータリーポンプ22
によりチャンバー11内の空気を排気する。
チャンバー11内が所定の真空度に到達したことを確認し
たら、粗引きバルブ21を閉じ、バルブ20およびメインバ
ルブ19を開き、油拡散ポンプ23によりさらに排気する。
所定の真空度に到達したことを確認したら、メインバル
ブ19を閉じ、各ボンベ27、28、29の元栓16、17、18を開
き、マスフローメーター24、25、26を見ながら各ガス成
分を所定の流量に調整しバルブ32を開けてチャンバー内
に導入する。ここで用いるガスの種類は、表−3の通り
である。
バルブ20を閉じ、粗引きバルブ21を開いて、真空度を1T
orr、ドラム表面温度を200℃に保ちながら、高周波電源
30により高周波電力を電極31に印加し、Alドラム10表面
に下記表−4の条件でa-Si層(水素原子を含む)を堆積
した。
このa-Si層3の形成に於ては膜を高抵抗とするために必
要に応じて酸素原子またはホウ素原子などを添加せしめ
てもよい。本実施例では酸素ガスを流量2SCCMで添加し
て、a-Si層3を形成した。a-Si層3は約6時間にわたっ
て堆積させその膜厚は約20μmであった。
このようにしてつくった電子写真感光体を実装試験によ
りその特性を評価した、即ち、(a)暗中において電源
電圧6KVで正コロナ放電を施す、(b)95ルックスの光
量で画像露光を行ない静電像を形成する、更に(c)負
の電荷をもつトナーで現像し、転写紙(普通紙)上に転
写定着する、という画像形成プロセスを繰り返し施し
て、1枚目の転写紙上の画像と5万枚目の転写紙上の画
像とを比較した。
その結果、両者の間に濃度差はほとんど認められず、ま
た白ヌケ、ゴーストなどの異常画像の発生もみられなか
った。実装試験終了後の電子写真感光体を観察したとこ
ろ、a-Si層(水素原子を含む)の剥離や亀裂などの発生
もまったく認められなかった。
効果 本発明によって得られた電子写真感光体は、実施例の記
載から明らかなように、高品質、高耐久性を有する非常
に信頼性の高いものとなっている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る電子写真感光体の断面図、第2図
は本発明の電子写真感光体を製造する際のアルミニウム
ドラムのアルマイト処理を表わす図、第3図は本発明電
子写真感光体を製造するためのプラズマCVD装置を表わ
す図である。 1……支持体、2……酸化アルミニウム層、2′……シ
リサイド材料、3……a-Si層、4……浴槽、5……電解
液、6……Alドラム、7……陰極板、8……電源、9…
…電流計、10……アルマイト処理後のAlドラム、11……
チャンバー、12……支持治具、13……ドラム回転用モー
ター、14……ヒーター、15……温度調節器、16,17,18…
…ガスボンベ元栓、19……メインバルブ、20……バル
ブ、21……粗引きバルブ、22……ロータリーポンプ、23
……油拡散ポンプ、24,25,26……マスフロメーター、2
7,28,29……ガスボンベ、30……高周波電源、31……電
極、32……バルブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−58435(JP,A) 特開 昭59−28162(JP,A) 特開 昭59−87462(JP,A) 特開 昭57−88458(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】支持体上に、シリコン原子を母体とし、水
    素原子またはハロゲン原子のうち少なくとも一つを含む
    非晶質層を有する電子写真感光体に於て、前記支持体と
    前記非晶質層の間に多孔質酸化アルミニウム層を有し、
    多孔質酸化アルミニウム層の封孔処理の際、封孔処理材
    料としてシリサイドから成る材料を用いることを特徴と
    する電子写真感光体。
JP60114568A 1985-05-17 1985-05-28 電子写真感光体 Expired - Lifetime JPH0762763B2 (ja)

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JP60114568A JPH0762763B2 (ja) 1985-05-28 1985-05-28 電子写真感光体
DE19863616607 DE3616607A1 (de) 1985-05-17 1986-05-16 Lichtempfindliches material fuer die elektrophotographie
US07/142,286 US4792510A (en) 1985-05-17 1987-12-30 Electrophotographic element with silicide treated porous Al2 O3 sublayer

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