JPH05232732A - アモルファス・シリコン感光体作製装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ｎ₂ガス利用ａ−ＳｉＮ：Ｈ膜を利用して耐
久性および電子写真特性の向上を可能とする。 【構成】 ａ−Ｓｉを堆積させる導電性の支持体１、こ
の支持体１を装着し、その電位が接地電位と同電位の支
持体ホルダ２、支持体１との間に放電させるように支持
体１の周囲に設置された高周波電極３、これら支持体
１、支持体ホルダ２、高周波電極３をその内部に密封す
る反応炉４を備え、反応炉４内に導入する原料ガス導入
系を２系統とし、Ｎ₂ガス導入口を他のガスの導入口よ
りも支持体近くに設置する。 【効果】 主原料ガスＳｉＨ₄の最適解離条件が乱され
なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アモルファス・シリコ
ン（以下、ａ−Ｓｉと称す）感光体作製装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】最近、ＳｉＨ₄或はＳｉＦ₄ガスを用い高
周波グロー放電分解法やその他様々なプラズマＣＶＤ法
を利用して作製されるａ−Ｓｉ膜が、電子写真用感光体
として注目されている。このａ−Ｓｉ感光体は内部に水
素やフッ素が取り込まれており基板との密着性、光伝導
性、耐熱性、表面硬度の優れた電子写真用感光体として
急速に開発が進み、実用化されている。このａ−Ｓｉ感
光体は従来のＳｅ、Ｔｅ、ＣｄＳ等と異なって人体に無
害であるので、今後大きく発展することが期待されてい
る状況にある。

【０００３】しかし、現実にａ−Ｓｉを感光体として利
用した時には、失望することが多い。それはａ−Ｓｉ感
光体は製造コストが高く非常に高価であるにもかかわら
ず、予想外に湿気に弱く僅か数日の使用の後ドラム表面
には水分が吸湿し、表面電位は低下し、印字像は不鮮明
にぼけてしまい、ついには感光体は使用不能となってし
まう。この対策としては、特開昭６０−０９５４６７号
公報や特開昭６０−０９５５５１号公報に記載のように
感光体をヒータ等により加熱し、吸湿した水分をドラム
表面から放散しなければならなかった。

【０００４】この原因は通常ａ−Ｓｉの構造の乱れに伴
うネットワークの切断、ダングリングボンド（不飽和結
合）の出現、およびダングリングボンドの不活性化に要
する水素の添加によるものと考えられている。すなわち
水素の添加は、半導体特性、特にＰ−Ｎ接合を作るため
には不可欠であるが、ネットワークの切断を補強するも
のではない。これは本質的に水素の結合は一配位のため
である。通常のグロー放電法のａ−Ｓｉ：Ｈ膜では２０
〜３０原子％の水素を含み、この時の膜の重量密度
（ρ）は、結晶シリコンのρ＝２．３ｇ／ｃｍ³から約
１．９ｇ／ｃｍ³と約８５％に減少する。また、ａ−Ｓ
ｉ感光体に多用されている炭素系ａ−ＳｉＣ：Ｈ膜（ａ
−Ｓｉ_1-XＣ_X：Ｈ）では、Ｘ＝０．３においてρ＝１．
３８ｇ／ｃｍ³と約６０％に減少する。特に、後者では
その原因が詳細に検討されており、それは直径１０オン
グストローム前後のマイクロボイドが膜内に３０％前後
存在するためと究明されている（Ｄ．Ｌ．Ｗｉｌｌｉａ
ｍｓｏｎ ｅｔａｌ．：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ
５５（´８９）７８３）。

【０００５】このような背景から、ａ−Ｓｉ感光体の劣
化の原因は、膜内のネットワークの乱れであり、マイク
ロボイドが多数存在するためと考えられ、従って低密度
で粗な膜を感光体に利用しているためといえる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】窒素系のａ−ＳｉＮ：
Ｈ膜は炭素系ａ−ＳｉＣ：Ｈ膜に比べ不純物の拡散係数
が小さく、酸化速度も小さいことが知られている。ま
た、結晶シリコンより大きな密度を持つことが報告され
ている（Ｓ．Ｆｕｊｉｉｔａ ｅｔａｌ：Ｊ．Ｊ．Ａ．
Ｐ．２２（´８３）Ｌ１００）。

【０００７】ａ−ＳｉＮ：Ｈ膜の作製にはＮＨ₃を原料
ガスとして利用する製法と、Ｎ₂ガスを利用する方法に
大別しうる。ＮＨ₃を利用する方法はＮ₂の利用に比較し
て膜内の水素量が多く、密度は小さくなるものの、特性
は良好で多用されている。これはＮＨ₃がプラズマグロ
ー放電のもとでより容易に分解するためである。

【０００８】更に、耐久性の観点からは、高密度から容
易に推測可能なように、ＢＨＦ（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ Ｈ
Ｆ）エッチング等において、ＮＨ₃利用のａ−ＳｉＮ：
Ｈ膜よりもＮ₂利用のａ−ＳｉＮ：Ｈ膜は、はるかに強
い耐久性を有している。

【０００９】従って、耐久性は膜の高密度と密接に関係
し、それはまた緻密で均質な膜は強いと云うことができ
る。しかし、従来の感光体作製装置と同様の装置でＮ₂
を原料ガスに利用し作製したａ−ＳｉＮ：Ｈ膜は、予想
に反し、十分な耐久性を得ることができない。これはａ
−ＳｉＮ：Ｈ膜中のＮ含有比（Ｎ／Ｓｉ）が、原料ガス
混合比（Ｎ₂／ＳｉＨ₄）に対し非常に小さく、密度も小
さいためである。この原因はＮ₂の解離エネルギーがＳ
ｉＨ₄に比べ非常に大きいことおよびＮラジカルの寿命
時間がＳｉＨ、ＳｉＨ₃ラジカルに比べ短いことにあ
る。

【００１０】このＮ₂の分解に十分な大きい高周波電力
を用いて成膜を行った場合、Ｎラジカルの発生量は増大
し、Ｎ含有比の大きいａ−ＳｉＮ：Ｈ膜が得られるが、
光感度や暗減衰率等の電子写真特性が著しく低下する。
これは印加電力の増大に伴い膜質を低下させると云われ
ているＳｉＨ₂ラジカルも多く膜中に取り込まれるため
と考えられる。

【００１１】本発明は以上の点に鑑みなされてものであ
り、Ｎ₂ガス利用ａ−ＳｉＮ：Ｈ膜を利用して耐久性お
よび電子写真特性の向上を可能としたａ−Ｓｉ感光体作
製装置を提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、反応炉内に
導入する原料ガス導入系を２系統とし、Ｎ₂ガス導入口
が他のガスの導入口よりも支持体の近くに設置されるよ
うにすることにより達成される。そしてこの場合、両方
のガス導入口の電位は同電位とする。ガス導入口が接地
電位である場合、ガス導入口表面への膜付着量が多くな
り、長時間成膜時にはこのガス導入口から剥離した膜は
浮遊フレークとして感光体特性を低下させる原因とな
る。

【００１３】また、Ｎ₂ガス導入口と他のガスの導入口
の設置位置を支持体−Ｎ₂ガス導入口間距離をＸ、支持
体−他のガスの導入口間距離を１−Ｘとした時、Ｘの値
が０．２５≦Ｘ≦０．５となるようにした。これは、Ｎ
₂ガス導入口と支持体間の間隔が他のガスの導入口と支
持体の間隔よりも著しく小さい時、すなわち０．２５≧
ＸではＮ₂ガス導入口と支持体間で異常放電が起こり易
く、感光体にピンホールが生じる危険があるためであ
る。また、Ｎ₂ガス導入口と支持体間の間隔が高周波電
極と支持体の間隔よりも著しく大きい時、すなわち０．
５≦ＸではＮの添加率が低減してしまい、耐久性に優れ
た感光体が得られないからである。

【００１４】更に、両方のガス導入口からのガス噴出方
向は支持体に対し角度：０〜８０°に調整した。これは
ガス噴出方向が支持体に対し８０°以上の角度を持つ場
合はＮの添加率が低減してしまい、耐久性に優れた感光
体が得られないためである。

【００１５】Ｎ₂ガス導入口からのガス噴出速度は０〜
５ｓｃｃｍ／個、他のガスの導入口からのガス噴出流速
は０．０２〜２．５ｓｃｃｍ／個に調節し成膜を行っ
た。これは、Ｎ₂ガス導入口からのガス噴出流速が５ｓ
ｃｃｍ／個以上、または他のガスの導入口からのガス噴
出流速が０．０２ｓｃｃｍ／個以下では成膜速度が著し
く低下してしまうためである。また、他のガスの導入口
からのガス噴出流速が２．５ｓｃｃｍ／個以上の場合で
は含有Ｈ量が多い低密度のａ−ＳｉＮ：Ｈ膜となり、耐
久性に優れた感光体が得られない。

【００１６】

【作用】上記手段を設けたので、原料ガスで解離エネル
ギーの大きいＮ₂ガスとＳｉＨ₄、Ｈ₂、Ｂ₂Ｈ₆とは別系
統から供給されるようになって、主原料ガスのＳｉＨ₄
の最適解離条件が乱されなくなる。

【００１７】すなわち窒素系ａ−Ｓｉ感光体は、緻密で
優れた耐久性が期待されている。しかし実際にはａ−Ｓ
ｉＮ：Ｈ膜を感光体に利用した場合、予想に反して耐久
性が悪く、連続使用により画像の白抜け現象や光感度の
低下が生じる危険がある。この白抜け現象とはａ−Ｓｉ
感光体表面のＳｉ−Ｈ結合が酸化し膜表面に親水性のＳ
ｉＯ₂が生成され、表面電位が低下する現象である。こ
の窒素系ａ−Ｓｉ感光体の白抜け現象も発生の原因は、
表面保護層であるａ−ＳｉＮ：Ｈ膜の膜中Ｎ／Ｓｉ比が
低いため、結果として酸化され易いＳｉ−Ｈ結合割合が
大きくなってしまったためと考えられる。

【００１８】この表面保護層中のＮ／Ｓｉ比を高めるに
は、通常、原料ガス混合比Ｎ₂／ＳｉＨ₄を大きくするこ
とで達成される。しかし、Ｎ₂ガスを利用したａ−Ｓｉ
Ｎ：Ｈ膜の場合、原料ガスのＮ₂とＳｉＨ₄解離エネルギ
ーが大き異なり（Ｎ₂はＳｉＨ₄に比べ３倍以上大き
い）、更に生成ラジカルの寿命もＳｉＨ、ＳｉＨ₃＞Ｎ
であるため、原料ガス混合比の制御のみでは膜中Ｎ／Ｓ
ｉ比の大幅な向上は望めない。

【００１９】また、Ｎ₂ガスの分解効率を上げるため、
印加高周波電力→大、支持体加熱温度→大、高周波電極
−支持体間距離→小等の対策を行うと膜中Ｎ／Ｓｉ比は
増大するが、主原料ガスであるＳｉＨ₄の最適解離条件
から外れてしまい、結果として感光体の電子写真特性を
低下させてしまう（原因はａ−Ｓｉネットワークを乱す
と云われる短寿命ラジカルＳｉＨ₂が膜中に大量に含ま
れてしまうためと考えられる）。

【００２０】そこで本発明ではａ−Ｓｉ感光体の原料ガ
スＳｉＨ₄、Ｈ₂、Ｂ₂Ｈ₆とＮ₂とのガス導入系を別系統
とし、解離エネルギーが大きいＮ₂ガスは支持体表面近
傍に設置したガス導入口から放出することで、主原料ガ
スであるＳｉＨ₄の最適解離条件を乱すことなく、Ｎ／
Ｓｉ比の大きいａ−ＳｉＮ：Ｈ膜を作製することを可能
としたものである。

【００２１】また実験結果に基づき、Ｎ₂ガス導入口と
ＳｉＨ₄等の導入口の設置位置を支持体−Ｎ₂ガス導入口
間距離をＸ、支持体−ＳｉＨ₄等の導入口間距離を１−
Ｘとした時Ｘの値が０．２５≦Ｘ≦０．５となるように
した。更に両方のガス導入口からのガス噴出方向は支持
体に対し角度：０〜８０°とし、Ｎ₂ガス導入口からの
ガス噴出流速は０〜５ｓｃｃｍ／個、ＳｉＨ₄等の導入
口からのガス噴出流速は０．０２〜２．５ｓｃｃｍ／個
としたので、耐酸化性に優れたａ−ＳｉＮ：Ｈ表面保護
膜を感光体の電子写真特性を低下させることなく作製す
ることを可能としたものである。

【００２２】

【実施例】次に本発明を実施例により具体的に説明す
る。図１には本発明の作製装置の実施例が示されてい
る。同図に示されているようにａ−Ｓｉを堆積させる導
電性の支持体１と、この支持体１を装着し、その電位が
接地電位と同電位な支持体ホルダ２と、支持体１と放電
させるように支持体１の周囲に設置した高周波電極３
と、これら支持体１、支持体ホルダ２および高周波電極
３をその内部に密封した反応炉４とを備えたａ−Ｓｉ感
光体作製装置において、本実施例では反応炉４内に導入
する原料ガス導入系が、高周波電極３の壁面部（ガス吹
出口）５と、支持体１と高周波電極３との間の空間に設
置されたガス導入口６との２系統を持つようにした。こ
のようにすることにより、原料ガスで解離エネルギーの
大きいＮ₂ガスとＳｉＨ₄、Ｈ₂、Ｂ₂Ｈ₆とは別系統から
供給されるようになって、主原料ガスのＳｉＨ₄の最適
解離条件が乱されなくなり、Ｎ₂ガス利用ａ−ＳｉＮ：
Ｈ膜を利用して耐久性および電子写真特性の向上を可能
としたａ−Ｓｉ感光体作製装置を得ることができる。

【００２３】図１で真空ポンプ（図示せず）により排気
バルブ７を介して排気され、例えば１×１０のマイナス
４乗Ｐａの高真空状態に維持される反応炉４内に高周波
電極３、ガス導入口６、ａ−Ｓｉが堆積される導電性の
支持体１が設置されている。

【００２４】高周波電極３は高周波電源８に接続され、
支持体１との間に高周波グロー放電を起こし、ガス導入
口６および高周波電極３の内壁面のガス吹出口５から導
入される各種原料ガスをプラズマ化して、これらを支持
体１上に堆積させてａ−Ｓｉ膜を作製するものである。

【００２５】支持体１は接地された支持体ホルダ２によ
って支持され、この支持体１の内側には支持体加熱ヒー
タ９が設けられている。支持体１および支持体ホルダ２
は回転導入器１０により低速回転される。また、ガス導
入口６と高周波電極３は同電位とし、その設置位置はガ
ス導入口６−支持体１間隔が１５ｍｍ、高周波電極３−
支持体１間隔が６０ｍｍとした（Ｘ＝０．２５）。ま
た、ガス導入口６からのガス噴出方向は支持体１に対し
角度：３５°とした。更に、高周波電極３内壁のガス吹
出口５の穴数は約８０００個、ガス導入口６に設置され
た放出口の穴数は約２４０個とした。

【００２６】以下、本実施例の感光体作製装置によって
ａ−Ｓｉ感光体を作製し、この作製した感光体の電子写
真特性の評価を行った結果について図１および図２を用
いて説明する。

【００２７】〔実施例 １〕図１、図２に基づいて説明
する。まず、厚さ６ｍｍ、φ２６２×Ｌ４３０ｍｍ円筒
形アルミニウム管（材質：Ａ３００３Ｈ２４材）からな
る支持体１を、非鉄金属用脱脂洗剤（和光純薬工業
（株）製ケミコートＮＯ．１５５：濃度３％液温５０
℃、Ｐｈ９．５）によって表面洗浄し、更に十分水洗い
し、乾燥させて表面を清浄化した後、この清浄化した支
持体１を支持体ホルダ２に固定した。その際、支持体１
も接地電位と同電位であることを確認した。

【００２８】次に支持体加熱ヒータ９によって支持体１
を所定温度（３３０℃）に均一に加熱すると共に、排気
バルブ７を開き、反応炉４を高真空（１×１０のマイナ
ス４乗Ｐａ）に排気する。反応炉４内の高真空が実現さ
れた後、ガスボンベ元栓１１、流出バルブ１２、ガス導
入バルブ１８を開き、Ｈ₂ガスを高周波電極３の内壁面
ガス吹出口５により反応炉４内に流入させる。このＨ₂
ガスは高純度１００％Ｈ₂を使用した。Ｈ₂ガス流量をマ
スフロ・コントローラ１３で１０００ｓｃｃｍとし、反
応炉４内の真空度を６０Ｐａとした状態で高周波電源８
をオンし、高周波電極３と支持体１との間に１３．５６
ＭＨｚの高周波電力を１２００Ｗａｔｔ印加し、高周波
電極３と支持体１との間にＨ₂ガスによるグロー放電を
３０分実施した。この放電は、水素による還元反応を利
用し、高周波電極３内壁面や支持体１表面の酸化物を除
去するために行った。

【００２９】この３０分間のＨ₂放電を実施した後、高
周波電源８をオフしグロー放電を停止させた。引き続
き、マスフロ・コントローラ１３の調整およびガスボン
ベ元栓１１、流出バルブ１２を閉じてＨ₂ガスの反応炉
４内への供給を停止させた。反応炉４内の残留Ｈ₂ガス
を排気した後、ガスボンベ元栓１４、１５、流出バルブ
１６、１７、ガス導入バルブ１８を開き、主原料ガスで
あるＳｉＨ₄（水素希釈ＳｉＨ₄：６０％）とＢ₂Ｈ
₆（イ）（水素希釈Ｂ₂Ｈ₆：２０００ｐｐｍ）を高周波
電極３の内壁面ガス吹出口５より反応炉４内に流入させ
た。引き続き、ガスボンベ元栓１９、流出バルブ２０、
ガス導入バルブ２１を開き、原料ガスであるＮ₂（高純
度１００％Ｎ₂）をガス導入口６から反応炉４内に流入
させた。

【００３０】各々のガス流量制御はマスフロ・コントロ
ーラ２２、２３、２４で行った。反応炉４内の真空度を
６０Ｐａ、ガス流量をＳｉＨ₄：２００ｓｃｃｍ、Ｂ₂Ｈ
₆（イ）：７００ｓｃｃｍ（ガス噴出流速：０．１１ｓ
ｃｃｍ／個）、Ｎ₂：７５０ｓｃｃｍ（ガス噴出流速：
３．１ｓｃｃｍ／個）とした状態で、高周波電源８を再
びオンし、高周波電極３と支持体１との間に１３．５６
ＭＨｚの高周波電力を１２００Ｗａｔｔ印加した。

【００３１】基板温度を３３０℃に維持した状態で上記
条件のもとで３０分間のグロー放電を実施し、支持体１
上に障壁層１ａの成膜を行った。この障壁層１ａはアル
ミニウムである支持体１からの電子の感光体への流出を
防止するものである。

【００３２】障壁層１ａの作製終了後、基板温度を２６
０℃に降温し、放電を中断することなく、流出バルブ１
７、２０閉、ガス導入バルブ２１閉により、Ｎ₂、Ｂ₂Ｈ
₆（イ）の供給を停止する。

【００３３】次にマスフロ・コントローラ２２の調整に
より、放電条件を真空度６０Ｐａ、ガス流量がＳｉ
Ｈ₄：１０００ｓｃｃｍ（０．１３ｓｃｃｍ／個）、高
周波電力：６００Ｗａｔｔ印加に切替た。この条件で３
１５分間の成膜を行い障壁層１ａの上に光導電層１ｂを
堆積させた。この光導電層１ｂは光を効率よく吸収し光
キャリアを発生させるものである。

【００３４】次いで、放電を中断することなく、基板温
度を３５０℃に昇温した後、流出バルブ１７、２０開、
ガス導入バルブ２１開により、Ｎ₂、Ｂ₂Ｈ₆（イ）を再
び供給する。マスフロ・コントローラ２２、２３、２４
の調整により、放電条件を真空度６０Ｐａ、ガス流量が
ＳｉＨ₄：１５０ｓｃｃｍ、Ｂ₂Ｈ₆（イ）：８０ｓｃｃ
ｍ（０．０６ｓｃｃｍ／個）、Ｎ₂：９５０ｓｃｃｍ
（４ｓｃｃｍ／個）、高周波電力：１０００ｗａｔｔ印
加に切替え、１５分間の成膜を行い、光導電層１ｂの上
に表面保護層１ｃを堆積させた。この表面保護層１ｃは
湿気やオゾン等から光導電層１ｂを保護するものであ
る。

【００３５】これら障壁層１ａ、光導電層１ｂ、表面保
護層１ｃの計６時間のａ−Ｓｉ膜１ｄの成膜を行った
後、高周波電源８をオフしグロー放電を停止させた。引
き続いて、マスフロ・コントローラ２２、２３、２４の
調整およびガスボンベ元栓１４、１５、１９、流出バル
ブ１６、１７、２０の閉により、原料ガスであるＳｉＨ
₄、Ｎ₂、Ｂ₂Ｈ₆（イ）の反応炉４への供給を停止させ
た。

【００３６】その後、支持体加熱ヒータ９をオフとし、
支持体１の温度が１００℃になるのを待ってから、排気
バルブ７、原料ガス導入バルブ１８、２１、全マスフロ
・コントローラ１３、２２、２３、２４、全流出バルブ
１２、１６、１７、２０を全開して反応炉４内の真空度
を１×１０のマイナス２乗Ｐａ以下にした後、全流出バ
ルブ１２、１６、１７、２０と全マスフロ・コントロー
ラ１３、２２、２３、２４と排気バルブ７とを閉じる。
次に、ガスボンベ元栓１９、流出バルブ２０、ガス導入
バルブ２１を開し、流量をマスフロ・コントローラ２４
で制御しながら反応炉４内にＮ₂ガスを導入する。反応
炉４内の気圧がＮ₂ガスによって大気圧となったのを確
認した後、ａ−Ｓｉ膜１ｄを堆積させた支持体１を反応
炉４より取り出した。このようにして形成されたａ−Ｓ
ｉ膜１ｄの各層の膜厚は障壁層１ａ：約１．５μｍ、光
導電層１ｂ：３２μｍ、表面保護層１ｃ：約０．７μｍ
であった。

【００３７】このａ−Ｓｉ感光体を帯電露光実験装置に
設置し、＋７ｋＶで０．４ｓｅｃ間のコロナ帯電を行
い、直ちに露光した。光源は分光器を用い、２０μＷａ
ｔｔ／ｃｍ²の光量を照射した。その結果、電子写真特
性はオプテイカルギャップ：１．６〜１．７ｅＶのもと
で初期帯電電圧が７００Ｖ以上、光感度が波長５５０〜
７５０ｎｍのもと半減露光量０．３ｍ²／ｍＪ以上が得
られた。また、作製したａ−Ｓｉ膜表面の水との接触角
を測定したところ、平均接触角度：１００°が得られ
た。

【００３８】このような特性を有するａ−Ｓｉ感光体を
高速レーザビームプリンタに装着し画像測定を行った。
プリンタは印刷速度が１５×１１インチの連続紙で１６
０００行／分で、光源は光量が５ｍＷ／ｃｍ²のＨｅ−
Ｎｅレーザである。画像測定の結果、解像力に優れ、階
調再現性が良く、高濃度で鮮明な画像が得られた。

【００３９】更に、１００万頁の連続印刷を実施したと
ころ、従来のａ−Ｓｉ感光体では約２万頁の印刷でドラ
ム表面の結露による画像不良が発生するのに対し、本実
施例のａ−Ｓｉ感光体作製装置により作製した窒素系ａ
−Ｓｉ感光体では１００万頁の印刷でも画像不良は発生
せず、良好な印刷状態を維持できた。

【００４０】このように本実施例によれば、主原料ガス
のＳｉＨ₄とＮ₂とを別系統で供給し、かつＳｉＨ₄より
も解離エネルギーが大きく、生成ラジカルの寿命も短い
Ｎ₂を支持体近傍に供給することで、ａ−Ｓｉ膜中にＮ
の添加が安定になすことができた。その結果、従来の窒
素系ａ−Ｓｉ感光体に比べ、画像不良が生じにくく、耐
環境性に優れ、良質印刷が可能な高品質窒素系ａ−Ｓｉ
感光体を作製できるようになった。

【００４１】〔実施例 ２〕図１、図２に基づいて説明
する。実施例１と同様な支持体１を実施例１と全く同様
な方法で洗浄した後、支持体ホルダ２に固定した。そし
てガス導入口６と高周波電極３との設置位置はガス導入
口６−支持体１間隔が３０ｍｍ、高周波電極３−支持体
１間隔が６０ｍｍとした（Ｘ＝０．５）。また、ガス導
入口６からのガス噴出方向は支持体１に対し角度：６０
°とし、高周波電極３内壁のガス吹出口５の穴数は約８
０００個、ガス導入口６のガス放出口の穴数は約４００
個とした。

【００４２】このようにした後、これまた実施例１と全
く同様にして高周波電極３内壁面や支持体１表面の酸化
物を除去するための処理を行った。

【００４３】この酸化物除去の処理を実施した後、これ
また実施例１と同様にして反応炉４内の残留Ｈ₂ガスの
排気、主原料ガスの反応炉４内への流入作業を行った。
そして、反応炉４内の真空度を６０Ｐａ、ガス流量はＳ
ｉＨ₄：３００ｓｃｃｍ、Ｂ₂Ｈ₆（イ）：７００ｓｃｃ
ｍ（０．１３ｓｃｃｍ／個）、Ｎ₂：６００ｓｃｃｍ
（１．５ｓｃｃｍ／個）とした状態で、高周波電極３と
支持体１との間に１３．５６ＭＨｚの高周波電力を１２
００Ｗａｔｔ印加し、基板温度を３３０℃に維持した状
態で３０分間のグロー放電を実施し、支持体１上に障壁
層１ａの成膜を行った。

【００４４】障壁層１ａの作製終了後、基板温度を２８
０℃に降温し、放電を中断することなく、流出バルブ１
７、２０閉、ガス導入バルブ２１閉により、Ｎ₂、Ｂ₂Ｈ
₆（イ）の供給を停止する。引き続き、ガス元栓２５、
流出バルブ２６を開してＢ₂Ｈ₆（ロ）（水素希釈Ｂ
₂Ｈ₆：１０ｐｐｍ）を供給する。

【００４５】マスフロ・コントローラ２２、２７の調整
により、放電条件を真空度６０Ｐａ、ガス流量がＳｉＨ
₄：１０００ｓｃｃｍ、Ｂ₂Ｈ₆（ロ）：８０ｓｃｃｍ
（０．１３ｓｃｃｍ／個）、高周波電力：６００Ｗａｔ
ｔ印加に切替た。この条件で３１５分間の成膜を行い、
障壁層１ａの上に光導電層１ｂを堆積させた。

【００４６】次いで実施例１と同様にしてＢ₂Ｈ₆（ロ）
を停止し、Ｎ₂、Ｂ₂Ｈ₆（イ）を再び供給する。そして
放電条件を真空度６０Ｐａ、ガス流量をＳｉＨ₄：２０
０ｓｃｃｍ、Ｂ₂Ｈ₆（イ）：５０ｓｃｃｍ（０．０５ｓ
ｃｃｍ／個）、Ｎ₂：１０００ｓｃｃｍ（２．５ｓｃｃ
ｍ／個）、高周波電力：１０００ｗａｔｔ印加に切替
え、１５分間の成膜を行い、光導電層１ｂの上に表面保
護層１ｃを堆積させた。

【００４７】これら障壁層１ａ、光導電層１ｂ、表面保
護層１ｃの計６時間のａ−Ｓｉ膜１ｄの成膜を行った
後、実施例１と同じ操作で原料ガスであるＳｉＨ₄、
Ｎ₂、Ｂ₂Ｈ₆（イ）の反応炉４への供給を停止させた。

【００４８】その後、実施例１と同じようにして反応炉
４内の気圧がＮ₂ガスによって大気圧となったのを確認
した後、ａ−Ｓｉ膜１ｄを堆積させた支持体１を反応炉
４より取り出した。このようにして形成されたａ−Ｓｉ
膜１ｄの各層の膜厚は障壁層１ａ：約１．５μｍ、光導
電層１ｂ：３０μｍ、表面保護層１ｃ：約０．７μｍで
あった。

【００４９】このようにして得られたａ−Ｓｉ感光体を
実施例１と全く同じ装置、条件で試験した結果、電子写
真特性はオプテイカルギャップ：１．６〜１．７ｅＶの
もとで初期帯電電圧が７００Ｖ以上、光感度が波長５５
０〜７５０ｎｍのもと半減露光量０．４ｍ²／ｍＪ以上
が得られた。また、作製したａ−Ｓｉ膜表面の水との接
触角を測定したところ、平均接触角度：１０５°が得ら
れた。

【００５０】このような特性を有するａ−Ｓｉ感光体を
実施例１と同様にして行った画像測定結果および１００
万頁の連続印刷を実施した結果は実施例１と全く同じ結
果で、優れたものであった。このように本実施例も実施
例１と同様な作用効果を奏することができる。

【００５１】〔実施例 ３〕図３には本発明の更に他の
実施例が示されている。本実施例をこの図３に示す平行
平板電極型ａ−Ｓｉ膜作製装置と図２に基づいて説明す
る。

【００５２】実施例１と全く同様な方法で洗浄した２０
×２０×ｔ３ｍｍの支持体１を支持体ホルダ２に固定し
たが、支持体１も接地電位と同電位であることを確認し
た。また、ガス導入口６と高周波電極３の設置位置はガ
ス導入口６−支持体１間隔が２０ｍｍ、高周波電極３−
支持体１間隔が６０ｍｍとした（Ｘ＝１／３）。そして
ガス導入口６のガス噴出方向は支持体１に対し角度：４
５°、高周波電極３内壁のガス吹出口５の穴数は約２０
０個、ガス導入口６のガス放出口の穴数は約４０個とし
た。

【００５３】次に実施例１と同じようにして反応炉４内
の高真空が実現された後、実施例１と同じ操作で高純度
１００％Ｈ₂ガスを高周波電極３の内壁面ガス吹出口５
により反応炉４内に流入させるが、Ｈ₂ガス流量をマス
フロ・コントローラ１３で２０ｓｃｃｍとし、反応炉４
内の真空度を６０Ｐａとした状態で実施例１と全く同じ
条件で、高周波電極３と支持体１との間にＨ₂ガスによ
るグロー放電を２０分間実施し、酸化物の除去を行っ
た。

【００５４】この２０分間のＨ₂放電を実施した後、実
施例１と同じようにして原料ガスのＳｉＨ₄（水素希釈
ＳｉＨ₄：６０％）、Ｎ₂、Ｂ₂Ｈ₆（イ）（水素希釈Ｂ₂
Ｈ₆：１０００ｐｐｍ）をガス吹出口５およびガス導入
口６より反応炉４内に流入させた。そして反応炉４内の
真空度を６０Ｐａ、ガス流量はＳｉＨ₄：１５ｓｃｃ
ｍ、Ｂ₂Ｈ₆（イ）：３０ｓｃｃｍ（０．２３ｓｃｃｍ／
個）、Ｎ₂：６０ｓｃｃｍ（１．５ｓｃｃｍ／個）とし
た状態で、高周波電極３と支持体１との間に１３．５６
ＭＨｚの高周波電力を１５０Ｗａｔｔ印加した。この条
件で３０分間のグロー放電を実施し、支持体１上に障壁
層１ａの成膜を行った。

【００５５】障壁層１ａの作製終了後、基板温度を２６
０℃に降温し、放電を中断することなく、Ｎ₂、Ｂ₂Ｈ₆
（イ）の供給を停止する。引き続き実施例（２）と同じ
操作でＢ₂Ｈ₆（ロ）（水素希釈Ｂ₂Ｈ₆：１０ｐｐｍ）を
供給する。

【００５６】そしてスフロ・コントローラ２２、２７の
調整により、放電条件を真空度６０Ｐａ、ガス流量がＳ
ｉＨ₄：６０ｓｃｃｍ、Ｂ₂Ｈ₆（ロ）：１５ｓｃｃｍ
（０．３６ｓｃｃｍ／個）、高周波電力：４０ｗａｔｔ
印加に切替え、この条件で３１５分間の成膜を行い、障
壁層１ａの上に光導電層１ｂを堆積させた。

【００５７】次いで放電を中断することなく、基板温度
を３３０℃に昇温した後、実施例（２）と同じ操作でＢ
₂Ｈ₆（ロ）を停止し、Ｎ₂、Ｂ₂Ｈ₆（イ）を再び供給す
る。マスフロ・コントローラ２２、２３、２４の調整に
より、放電条件を真空度６０Ｐａ、ガス流量がＳｉ
Ｈ₄：１５ｓｃｃｍ、Ｂ₂Ｈ₆（イ）：２ｓｃｃｍ（０．
１４ｓｃｃｍ／個）、Ｎ₂：１００ｓｃｃｍ（２．５ｓ
ｃｃｍ／個）、高周波電力：１５０ｗａｔｔ印加に切替
え、１５分間の成膜を行い、光導電層１ｂの上に表面保
護層１ｃを堆積させた。

【００５８】これら障壁層１ａ、光導電層１ｂ、表面保
護層１ｃの計６時間のａ−Ｓｉ膜１ｄの成膜を行った
後、実施例１と同じ操作で原料ガスであるＳｉＨ₄、
Ｎ₂、Ｂ₂Ｈ₆（イ）の反応炉４への供給を停止させた。

【００５９】その後、支持体加熱ヒータ９をオフとし、
支持体１の温度が１００℃になるのを待ってから、実施
例（２）と同じ操作をして反応炉４内の気圧がＮ₂ガス
によって大気圧となったのを確認した後、ａ−Ｓｉ膜１
ｄを堆積させた支持体１を反応炉４より取り出した。こ
のようにして形成されたａ−Ｓｉ膜１ｄの各層の膜厚は
障壁層１ａ：約１．７μｍ、光導電層１ｂ：約２５μ
ｍ、表面保護層１ｃ：約０．５μｍであった。

【００６０】このようにして得られたａ−Ｓｉ感光体膜
を実施例１と全く同じ装置、条件で試験した結果、電子
写真特性はオプテイカルギャップ１．６〜１．７ｅＶの
もとで初期帯電電圧が６００Ｖ以上、光感度が波長５５
０〜７５０ｎｍのもと半減露光量０．３ｍ²／ｍＪ以上
が得られた。また、作製したａ−Ｓｉ膜表面の水との接
触角を測定したところ、平均接触角度：１００°が得ら
れた。

【００６１】このａ−Ｓｉ感光体膜を帯電露光実験装置
に設置して＋７ｋＶで０．４ｓｅｃ間のコロナ帯電を行
い、直ちに光像を照射した。光像は、光源に分光器を用
い２０μＷａｔｔ／ｃｍ²の光量を遷過型のテストチャ
ートを通して照射された。その後直ちにマイナス帯電性
の現像剤をａ−Ｓｉ感光体膜表面にカスケードしａ−Ｓ
ｉ感光体膜表面に良好なトナー画像を得た。ａ−Ｓｉ感
光体膜表面上のトナー画像を−５ｋＶのコロナ帯電で転
写紙上に転写したところ、解像力に優れ、階調再現性が
良く、高濃度で鮮明なが画像が得られた。更に、印刷を
繰返し実施したところ、１００万頁以上の印刷でも画像
不良は発生せず、良好な印刷状態を維持できた。

【００６２】

【発明の効果】上述のように本発明は、反応炉内に導入
する原料ガス導入系を２系統としたので、原料ガスで解
離エネルギーの大きいＮ₂ガスとＳｉＨ₄、Ｈ₂、Ｂ₂Ｈ₆
とは別系統から供給されるようになって、主原料ガスの
ＳｉＨ₄の最適解離条件が乱されなくなり、Ｎ₂ガス利用
ａ−ＳｉＮ：Ｈ膜を利用して耐久性および電子写真特性
の向上を可能としたａ−Ｓｉ感光体作製装置を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のａ−Ｓｉ感光体作製装置の一実施例お
よび他の実施例に適用される装置の一部断面正面図あ
る。

【図２】本発明のａ−Ｓｉ感光体作製装置の実施例によ
るａ−Ｓｉ感光体の構成を示す説明図である。

【図３】本発明のａ−Ｓｉ感光体作製装置の更に他の実
施例に適用される装置の一部断面正面である。

【符号の説明】

１…支持体、２…支持体ホルダ、３…高周波電極、４…
反応炉、５、６…ガス導入口。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料ガスにＳｉＨ₄、Ｈ₂、Ｎ₂、Ｂ₂Ｈ₆
   を使用してアモルファス・シリコンを堆積させる導電性
   の支持体と、この支持体を装着し、その電位が接地電位
   と同電位な支持体ホルダと、前記支持体と間で放電させ
   るように支持体の周囲に設置した高周波電極と、これら
   支持体、支持体ホルダおよび高周波電極をその内部に密
   封した反応炉とを備えたアモルファス・シリコン感光体
   作製装置において、 前記反応炉内に導入する原料ガス導入系を２系統とし、
   Ｎ₂ガス導入口が他のガスの導入口よりも支持体の近く
   に設置されていることを特徴とするアモルファス・シリ
   コン感光体作製装置。
2. 【請求項２】 前記Ｎ₂ガス導入口と他のガスの導入口
   の設置位置において、前記支持体−Ｎ₂ガス導入口間距
   離をＸ、支持体−他のガスの導入口間距離を１−Ｘとし
   た時、Ｘの値が０．２５≦Ｘ≦０．５であることを特徴
   とする請求項１記載のアモルファス・シリコン感光体作
   製装置。
3. 【請求項３】 前記Ｎ₂ガス導入口及び他のガスの導入
   口からのガス噴出方向が前記支持体に対し角度が０〜８
   ０°であることを特徴とする請求項１記載のアモルファ
   ス・シリコン感光体作製装置。
4. 【請求項４】 前記Ｎ₂ガス導入口及び他のガスの導入
   口との電位が同電位であることを特徴とする請求項１記
   載のアモルファス・シリコン感光体作製装置。
5. 【請求項５】 前記Ｎ₂ガス導入口からのガス噴出流速
   が０〜５ｓｃｃｍ／個であることを特徴とする請求項１
   記載のアモルファス・シリコン感光体作製装置。
6. 【請求項６】 前記他のガスの導入口からのガス噴出流
   速が０．０２〜２．５ｓｃｃｍ／個であることを特徴と
   する請求項１記載のアモルファス・シリコン感光体作製
   装置。