Способ изготовления электрофотографического носителя

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОФОТОГРАФИЧЕСКОГО НОСИТЕЛЯ, включающий последовательное вакуумное нанесение на металлическую подложку слоев селена с различными структурными модификациями и формирование приповерхностного слоя, легированного кислородом, отличающийся тем, что, с целью повышения качества носителя путем создания равномерного распределения кислорода в приповерхностном слое, формирование приповерхностного слоя осуществляют напылением селена в атмocфejpe кислорода с давлением 10 - 5-10 мм рт.ст. в течение 1-3 мин при температуре испаряемого селена I95-270°С.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦ)ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4

tg

4 ! Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCKGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3716542/28-12 (22) 12.01.84 (46) 15.11.85. Бюл. Р 42 (72) Б.А. Тазенков, E ° С. Артоболевская, Е.Г. Качанов, А.Н. Евстропов, И.В. Анфилов, И.А. Ляхов, И.Б. Шнейдман, В.В. Враницкий и В.М. Котов (53) 772.03(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 777633,кл.G 03 G 5/04, 1978. (54)(57).СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОФОТОГРАФИЧЕСКОГО НОСИТЕЛЯ, включающий последовательное вакуумное нанесение на металлическую подлож„„Я0„„1191878 A ку слоев селена с различными структурными модификациями и формирование приповерхностного слоя, легиро» ванного кислородом, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения качества носителя путем создания равномерного распределения кислорода в приповерхностном слое, формирование приповерхностного слоя осуществляют напылением селена в атмосфере кислорода с давлением 10

М

5 ° 10 мм рт.ст. в течение 1-3 мин при температуре испаряемого селена

195-270 С.

1191878

Изобретение относится к электрофотографии,а именно к технологии изготовления фотоприемников, например, на основе селена для копировальномножительных аппаратов. 5

- Целью .изобретения является повышение качества носителя путем создания равномерного распределения кис лорода в приповерхностном слое.

Сущность изобретения заключается в том, что легирование осуществляют в процессе нанесения слоистого фоточувствительного материала путем введения газа или пара легирующего компонента в испаряемый материал и конденсации летучих продуктов реакции на поверхности фоточувствительного материала до получения определенной толщины легированного слоя.

Это позволяет увеличить и регулировать концентрацию легирующего компонента в поверхностном слое фотоприемника, а также толщину этого слоя.

Концентрацию легирующего компонента изменяют регулированием давления газа или пара легирующего компонента в вакуумной камере, а также регулированием температуры испаряемого материала. При испарении .фотоп1- водникового материала разру- 30 шаются межатомные и межмолекулярные связи с образованием радикалов на поверхности испаряемого материала, вследствие чего увеличивается вероятность химической реакции при стол- З кновениях молекул легирующего компонента с поверхностью испаряемого материала. Указанная реакция сопровождается образованием летучего продукта, например SeO> ° 40

Способ изготовления фотоприемника, например селенового, осуществляют следующим образом.

На подогретую металлическую подложку в вакууме наносят селеновый 45 слой толщиной 40-150 мкм. На заключительной стадии нанес. ения в вакуумную камеру вводят кислород в составе воздуха или его соединения в газообразной или паровой фазе с обеспече- Sp иием контакта с поверхностью испаряемого селена.

При контакте молекул кислорода с горячей поверхностью селена образуется летучее соединение - селеновый анд гидрид. Молекулы ангидрида возгоняются и конденсируются на поверхности селенового слоя с образованием поперечных молекулярных связей. Легирование ведут до получения легированного слоя 2-6 мкм в течение 13 мин при температуре испаряемого селена 195-270 С и давлении в вакуумной камере 1.10 4 — 5 "10" мм рт.ст.

Указанные пределы толщины легированного слоя, времени легирования, температуры испаряемого селена и давления кислорода являются оптимальными и обусловлены след„-ющими причинами.

Уменьшение толщины легированного слоя ниже 2 мкм приводит к снижению фоточувствительности и ресурса фотоприемника. Увеличение толщины сверх

6 мкм также приводит к заметному снижению фоточувствительности фотоприемника в наиболее фотоактивной спектральной (синей, зеленой }области види" мого света из-за сильного поглощения этих лучей в селене. Легированный слой содержит высокую концентрацию глубоких дырочных ловушек, наличие которых необходимо для обеспечения достаточно большого времени темнового полуспада потенциала и высокой фоточувствительности фотоприемника.

Однако при слишком большой толщине легированного слоя активный (сильнопоглощаемый ) свет почти полностью поглощается в.области, экранированной от электрического поля дырками, застрявшими на глубоких ловушках вдали от освещаемой поверхности, вследствие чего фоточувствительность фотоприемника падает до малых значений.Время легирования, температура подложки и давление кислорода в процессе легирования зависят от конструкции устройства для нанесения селена на подложки, скорости нанесения селена и других условий.

Например, при нанесении селена на цилиндрическую подложку сублимацией твердого селена в промышленной установке типа ВУС скорость нанесения селена имеет достаточно большое значение (около 5 мкм/мин ) при сравнительно низкой температуре селена (около 210 С ). Это достигается блао годаря очень большой площади поверхности селена. Однако уменьшение темо пературы селена ниже 190 С недопустимо, так как это приводит к резкому уменьшению скорости сублимации селена °

1191878

3 4

При нанесении селена на подложки Партия 1 (способ-аналог ). В те"путем испарения жидкого селена из чение последних 20 мин нанесения се" лодочек температура расплавленного лена температуру подложки поддержиселена составляет около 240-270 С, вают равной 86 С, затем резистивный что необходимо для получения доста- g нагреватель плоского тигля выключают точно большой скорости нанесения при и за 3 мин температуру тигля снижают относительно малой площади поверх- с 210 до !80 С, при этом возгонка ности испаряемого селена. Увеличе- селена практически прекращаетс 3 ается. а ние скорости нанесения селена сверх 1 мин температуру изготовленного фо5 мкм/мин нежелательно, так как при !0 топриемника снижают до 40ОС после этом ухудшаются однородность и внеш- чего в вакуум-камеру впускают атмосний вид наносимого слоя (резко уве- ферный воздух и фотоприемник вынималичивается количество мелких крате- ют из камеры. ров, вкраплений и других видимых не- Партия 2 (базовый способ-прототип ). По окончании нанесения селеноП

1О ри давлении кислорода меньше вого слоя требуемой толщины. олщины. при тем1О мм рт.ст. для обеспечения необ- пературе подложки 70 С резистивный ходимои концентрации кислорода в ле- нагреватель плоского тигля выключают, гированном слое требуется более вы- После охлаждения тигля с 215 до 180 С сокая температура расплавленного 20 осуществляют легирование нанесенного селена (более 270 С ), скорост. скис- селективно селенового слоя. Для этоления селена резко увеличивается с го в вакуум-камеру вйу ф у вйускают атмосферростом температуры селена, что, как ный воздух а температу мпературу подложки показано выше, нежелательно. Увели- устанавливают и подде поддерживают равной чение давления кислорода сверх

5 10-2

25 86 С в течение 15 3 мин. атем темпера5 1О мм рт.ст. недопустимо, так как туру подложки снижают до 40 С за при этом уменьшается скорость нане- . 1 мин и фотоприемник вынимают из касения селена на подложку и увеличи- меры. ваются потери селена за счет диффузионного рассеяния селенового пара. З0 течение последн 4 л них мин нанесения сеП и м е 1 В р р . лабораторных лена на подложку температуру подложусловиях изготавливают три партии ки поддерживают р 87 С т равнои при по(по 20 шт.) селеновых фотоприемни- степенном увели е в ичении давления возду ков на плоских подложках-пластинах ха в вакуум-камере от 5 -10 до из сплава Д!6 с размером 50 х 50 х 50 мм 5-10 мм рт.ст. При этом температуру

-а толщиной 2 мм и 12-м классом шерохо" плоского тигля поддерживают равной ватости одной из поверхностей, 215 С. По окончании нанесения селеНанесение селена (99,9987 чисто- нового слоя ового слоя, легированного кислороты) осуществляют термической возО м м, резистивныи нагреватель плоскогонкой в вак ме 5 .1О м пиТ=21 о и

УУ О мм рт.ст.. 40 го тигля выключают и температ туру под" при = 5 С из плоского тигля, ложки за 1 мин снижают до 40 С. Посустановленного на расстоянии 120 мм ле этого в вакуу э ого в вакуум-камеру впускают.атот подложки. Конструкция вакуумной установки позволяет оперативно pery- нимают и ают из камеры. лировать температуру подложки в про- 45 Усредненные параметры селеновых фоцессе нанесения селена.

Н топриемников каждой партии приведеепосредственно перед нанесением ны в табл. 1. селена подложку дегазируют в вакууме о

П р 2 Н и м е р . а промьппленной при 150 С в течение 20 мин. В про- вакуумной установке типа ВУС изготавцессе дегазации поток молекул селе- 50 ливают две о ытн (3 ) ю две опытные партии (по з шт) на Йа подложку перекрывают заслон- цилиндричес и н рических селеновых фотоприем кой. н иков для сериино выпускаемых электрофотографических ротационных копиПосле дегазации температуру под- ровальных аппаратов ЭР-300К2 (внеш ложки снижают до 70 С за 1 мин, за- 5> ний диаметр подложки 195 мм, длина слонку убирают и наносят селен на 360 мм ). Используют химически оксипбдложку со скоростью мкм/мин до дированные подло подложки из сплава алюми- . получения требуемой толщины слоя. ния Д16 10-12я с — -м классом шерохова1191878

50 тости внешней цилиндрической поверх-. ности.

Нанесение селена (99,9987 чистоты) на подложку осуществляют сублимацией селена из кольцевых лодо- 5 чек, концентрично охватывающих подложку. Температура селена в лодочках 2)О С, скорость нанесения селена на подложку 4-5 мкм/мин.

Партия 1 (базовый способ-прототип). Температуру подложки в процессе нанесения селена монотоннно увеличивают с 50 до 75 С в течение

15 мин, после чего резистивный нагреватель кольцевых лодочек выключают и температуру лодочек снижают с

210 до 183 С за 4 мин. По достижении указанной температуры лодочек нанесение селена на подложку практически прекращают из эа резкого уменьшения скорости сублимации селена.

После этого осуществляют легирование нанесенного селенового слоя кислородом воздуха. Для этого температуру подложки увеличивают до 85 С о 25 за 3 мин и поддерживают на этом уров« не при постепенном увеличении давления воздуха в вакуумкамере от

2 "10 до 5"10 мм рт.ст. в течение ф -2

10 мин. После этого температуру подо ложки снижают до 50 С за 1,5 мин, в вакуум-камеру впускают атмосферный воздух и фотоприемник вынимают из камеры.

Партия 2 (предлагаемый способ). 35

В процессе нанесения селена температуру подложки монотонно увеличивают с 50 до 87 С в течение 16 мин. На.несение легированного слоя осуществляют в течение последних двух минут 40 при постепенном увеличении давления воздуха в вакуум-камере от 2-10 + до

5 ° ÈÃ мм.рт.ст, при этом температуру лодочек поддерживают постоянной (210 C). Oo окончании нанесения се- 45 ленового слоя, легированного кис,лородом, температуру подложки снижа.ют до 50 С за 1,5 мин, в вакуум-камеру впускают атмосферный воздух и фотоприемник BblHHMBIQT из камеры.

Усредненные параметры и ресурс фотоприемников приведены в табл. 2..

Пример 3. На опытной вакуумной установке (изготовленной на базе серийно выпускаемой промьпнленной установки УВМ с рабочим объемом, вакуум-камеры 1,5 м ) изготавливают две опытные партии по 3 и 5 шт, соответственно цилиндрических селеновых фотоприемников для серийно вьг, пускаемых электрофотографических ро-, тационных копировальных аппаратов типа ЭР-620 (внешний диаметр подложки 270 мм, длина 680 мм ). Используют химически оксидированные подложки с

l0-12-м классом шероховатости внешней цилиндрической поверхности.

Селен (99,998Х чистоты) испаряют из лодочки с перегородками, установленной параллельно оси подложки на расстоянии 120 мм от внешней цилиндрической поверхности подложки, при температуре раснлавленногоселена

260 С. При нанесении селена 2 мкм/мин подложку равномерно вращают вокруг ее оси с угловой скоростью 6об/мин.

Партия 1 (базовый способ-прототип). Температуру подложки при нанесении селена поддерживают равной

65 С. Через 40мин резистивный нагреватель лодочки выключают и температуру лодочки снижают c 260 до185 С за 1,5ìèí. после этого температуру подложки о увеличивают до 87 С за 1 мин и поддерживают на этом уровне в течение

10 мин при постепенном увеличении давления воздуха в вакуум-камере от

5 10 мм рт.ст. до атмосферного. После этого фотоприемник охлаждают до

40 С за 2 мин и вынимают из камеры.

Партия 2 (предлагаемый способ).

Нанесение селена на подложку ведут при температуре подложки 65 С в тео чение 35 мин, после чего наносят легированный селеновый слой. Для этого температуру подложки поднимают до

87 С за 1 мин и поддерживают на этом уровне 2 мин при постоянной температуре селена в лодочке 260 С и давлении воздуха в вакуум-камере

4-10 мм рт.ст. По окончании нанесения селенового слоя, легированного кислородом, резистивный нагреватель лодочки выключают и температуру о фотоприемника снижают до 40 С в течение 1 мин. В вакуум-камеру впускают атмосферный воздух и фотоприемник вынимают из камеры.

Усредненные параметры и данные о ресурсе изготовленных фотоприемников приведены в табл. 3.

Из приведенных данных видно, что качество селеновых фотоприемников изготовленных предлагаемым способом, вышее, чем селеновых фотоприемников, изготовленных базовым способом.

Таблица 1

1191878

Общая толщина селенового

80

78 слоя, мкм.Толщина легированного слоя, мкм

0,1

0,7 3,6

Начальный потенциал, В

1000 1000 . 1000

Время полуспада потенциала в темноте, с

174

58

Время полуспада потенциала при одинаковой экспозиции (монохроматический свет, 450 нм), с

Таблица 2

Общая толщина селенового слоя, мкм

76

Толщина легированного слоя, мкм

0,5

Начальный потенциал, В .

1000

l0C0

Время полуспада потенциала в темноте, с

190

Определяют с помощью металлографического микроскопа на отделенных от подложки пластинках селена.

II9I878

Продолжение табл.2

Фотоприемник партии

Параметры г

Время полуспада потенциала при экс; понировании светом (лампа накаливания при номинальном напряжении ) 2,2

Ресурс фотоприемника, количество копий

40000 500000

Т а б л и ц а 3

Общая толщина селенового

77 слоя, мкм

Толщина легированного слоя мкм

Начальный потенциал, В

1000

1000

Время полуспада потенциала в темноте, с

205

Время полуспада потенциала при экспонировании белым све2,1 том, с

Ресурс фотоприемника, количество копий

64000

35000

Составитель В. Аксенов

Редактор И. Рыбченко Техред С.Мигунова Корректор С.Черни

Заказ 7!55/44 . Тираж 447 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4