JPH065390B2 - 電子写真感光体の製造方法 - Google Patents

電子写真感光体の製造方法

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JPH065390B2
JPH065390B2 JP59000438A JP43884A JPH065390B2 JP H065390 B2 JPH065390 B2 JP H065390B2 JP 59000438 A JP59000438 A JP 59000438A JP 43884 A JP43884 A JP 43884A JP H065390 B2 JPH065390 B2 JP H065390B2
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恵 成瀬
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    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G5/00Recording-members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat or 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

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、寿命の長い電子写真感光体の製造方法に係
り、特に、レーザ・ビーム・プリンタおよび複写機等に
用いられる高感度なアモルファス・シリコンから成る電
子写真感光体の製造方法に関する。
〔発明の背景〕
従来、電子写真感光体として用いられている光導電性材
料として、Se,CdS,As2Se3,ZnO等の無機
物やポリビニールカルバゾール(PVK)に代表される
有機物がある。これらの光導電性材料は優れた光導電性
をもっているが、硬度が低いために、使用中に表面に傷
が生じ易いという欠点があった。そのため、高速で印刷
することを得意とするレーザ・ビーム・プリンタに用い
る場合に、短時間で感光体部品を新品に交換せしめざる
を得なかった。この欠点を改善する対策としては、高品
位の画像及び長寿命の感光体を提供する目的で水素化ア
モルファス・シリコン(以下、a−Si:Hと称す。)
を感光体の材料として用いることが提案されている(特
開昭54-78135号)。このa−Si:Hから成る感光体は
分光感度が、400〜700nmの可視波長域にあるた
め、He〜Cd(波長441nm),Ar(551n
m),He−Ne(633nm)等のガスレーザ及び波
長683nm近傍の可視半導体レーザを光源とするレー
ザ・ビーム・プリンタあるいは複写機に用いる感光体と
して最適である。このような、感光体は導電性基板上に
a−Si:Hを蒸着法あるいはグロー放電法で積層して
形成されている。
しかし、このような形成したa−Si:H膜は表面抵抗
が1011〜1013Ωと低い。そのため、高湿の条件下で
はa−Si:H膜上に水分が吸着され表面抵抗を108
〜1010Ωに低下される。これはコロナ帯電によりa−
Si:H膜の表面に電荷を蓄える感光体としては表面の
抵抗値が低いため表面に蓄えられた電荷が膜表面に沿っ
て流れるので画像ぼけの原因となるという致命的な欠点
を有している。
この画像ぼけを防止する従来の方法としては、表面抵抗
を高める目的でa−Si:H膜の表面上にSiO2ある
いはSiC等をオーバコートする方法がある。a−S
i:Hは可視光全域で高感度を有するが、耐湿性を向上
するためにオーバーコートしたSiO2,SiCおよびS
iNx等を主成分とする高抵抗の薄膜はいずれも感光体に
おける価電子帯と伝導帯の間に形成されるバンドギャッ
プ(禁止帯ともいう)が広く短波長光を吸収する傾向に
ある。そのため、a−Si:H膜での光の吸収が低下す
る。更に、これらのSiO2等の薄膜は結晶中に不純度
を含有するか、その他の構造上の欠陥によりバンドギャ
ップ中に電子や正孔のトラップ準位を多く持つようにな
り、この薄膜の近傍に発生した電子や正孔をトラップ
し、価電子帯より伝導帯への電子の遷移を阻止して光導
電性を劣化する。
したがって、従来の電子写真感光体でSiO2等の薄膜
の表面に吸収される短波長の範囲で感光が低下するとい
う問題点を有していた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、a−Si:Hのもつ優れた光導電性を
損うことなく短波長での感度の低下しない高耐湿性のa
−Si:Hからなる電子写真感光体の製造方法を提供す
ることにある。
〔発明の概要〕
本発明は、導電性基板上に積層したアモルファス・シリ
コン(a−Si:H)層の表面にフッ素を含むアモルフ
ァス・シリコン(a−Si:F)層を形成する電子写真
感光体を製造方法において、前記a−Si:F層を、高
純度のフッ素ガスをイオンガスにより真空中でイオン化
し、該フッ素イオンを前記a−Si:H層に打ち込んで
形成することを特徴としている。
本発明によって製造される電子写真感光体はa−Si:
H層の表面に更に高純度のa−Si:F層を形成して高
抵抗で且つ耐湿性を高め、画像ぼけを防止することによ
り、高い光感度を得るところに特徴があり、a−Si:
F層の膜厚は所望の光感度を得るには0.1〜5μmの範
囲が好ましい。a−Si:F層の膜厚が0.1μm以下で
は、均一な膜を形成することが困難である一方、5μm
を越えると、かえって光感度が劣化し、所望の光感度を
満足するには膜厚を5μm以下に抑制する必要がある。
また、a−Si:F層は高純度で且つ構造上の欠陥の少
ない材料であるため、バンドギャップ中に発生するトラ
ップ準位の少ない構造を有している。このような高純度
で且つ構造上の欠陥の少ないa−Si:F層を本発明に
より得ることができる。
次に本発明に係る電子写真感光体の製造方法について説
明する。
まず、導電性基板上に水素を含むアモルファス・シリコ
ン(a−Si:H)を所定の厚さに積層する。次いで、
SiF4ガスは比較的に不純物を多く含有するため、高
純度のフッ素ガスを選んで、このフッ素ガスをイオンガ
ンによって真空中でイオン化し、該フッ素イオンをa−
Si:H層に打ち込んで所定の厚さたとえば0.5〜5μ
mのa−Si:F層を形成する。F(フッ素)はHに比
べてSiとの親和力が強いため、a−Si:H層に打ち
込んだFがSiと結合してSi−F結合を形成する。こ
のようにして、高品位のa−Si:F膜を作成すること
ができ、高耐湿性のa−Si:F膜に覆われた電子写真
感光体を得ることが可能となる。
従来のa−Si:Fはa−Si:Hに比べトラップ準位
が多く且つFが侵食性を有するため、成膜の条件を制御
することが困難であった。これはa−Si:Fを形成す
るに際し、不純物を比較的に多く含有するSiF4ガス
を用いためであり、膜の不純物および構造上の欠陥を有
する結晶が晶出し、バンドギャップ中のトラップ準位が
増加しているためである。本発明によれば、高純度のF
ガスをイオン化してa−Si:Hと置換結合してa−S
i:F膜するので、トラップ準位の少ない感光体を製造
することができる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を挙げて説明する。
〈実施例1〉 本発明の製造方法の実施例を図に基づいて説明する。
第1図は本発明の実施に用いられる製造装置の一例を示
す概要図である。
この製造装置は、真空チャンバ1内の上部に固定された
基板ホルダ2に基板3が保持され、基板ホルダ2内に内
蔵したヒータ4により基板3を加熱できるようになって
おり、この基板3に対向して真空チャンバ1内の上部に
固定されたカソード電極5上にシリコンターゲット6が
載置されている。さらに、真空チャンバ1内の両側には
図示しないマスフローコントローラ(MFC)を介して
Ar−H2ガスを導入する導入管7および基板3に向け
てF2イオンガス8がそれぞれ設けられて構成されてい
る。
このように構成した製造装置を用いて電子写真感光体を
製造するに際し、まず、真空チャンバ1内を1×10-6
Torrに排気した後、ヒータ4により基板3を200゜Cに
加熱する。次いて、マスフローコントローラ(MFC)
によりAr−50%H2の混合ガスを導入し、真空チャ
ンバ1内を5×10-3Torrに保持し、高周波電源9によ
り基板3とシリコンターゲット6との間に高電圧を印加
した。導入されたAr−50%H2の混合ガスはイオン
化してAr+およびH+となる。このAr+イオンはシリ
コンターゲット6にスパッタし、Siを蒸発させると共
にイオン化し、基板3上にa−Si:H膜を20μm堆
積させた。
その後、更にスパッタリングして約0.2μmのa−Si
膜を基板3上に形成しながら、F2イオンガン8による
Fイオンを注入してa−Si:F層をa−Si:H膜上
に被膜した。
このようにして得られた膜の電子写真特性を第1表に示
す評価条件で測定した。
第2図は、波長(nm)と電子写真感光体の感度(m2
mJ)との関係を示す線図である。ここで、感度とは表面
電位を半減させる必要な光のエネルギーの逆数で定義さ
れ、この値(m2/mJ)が大きい程高感度であることを示
す。
図から明らかなように、従来のa−Si:H膜上にSi
2を0.2μmオーバコートした感光体では放射状の感度
特性を示し、波長550nm以下で著しく感度が低下し
ている。一方、本発明によるa−Si:H膜上にa−S
i:Fを0.2μmオーバコートした感光体は、a−S
i:H膜上にオーバコートしない感光体の感度特性とほ
ぼ同等であり、特に短波長での感度の差がないことがわ
かる。したがって、本発明におけるa−Si:F膜が良
好なオーバーコート材であることが判明した。
〈実施例2〉 この実施例は感光体におけるa−Si:H膜の厚さを2
0μmと一定にし、a−Si:Fのオーバーコートの厚
さを0.1〜15μmの範囲で種々変えた膜を作成して、
それぞれの電子写真特性を比較したものである。なお、
露光波長は400nmとして、各々の感度の膜厚依存性
を求めた。
第3図はa−Si:Fのオーバーコート層の厚さ(μ
m)と感度(m2/mJ)との関係を示す線図である。
図から明らかなように、感光体の感度はオーバーコート
の厚さが0.5μm以上となると低下する傾向を示し、従
来の電子写真感光体の感度と同等又はそれ以上の特性を
得るには0.1〜15μmの範囲の膜厚が必要であること
がわかる。
また、30゜C,80%の高湿条件で、従来のオーバーコ
ートなしの感光体および本発明により製造した感光体を
用いる複写機を用いて1万枚印刷して画像ぼけの発生状
況を調査した。その結果、従来の感光体では100枚の
印刷で画像ぼけが発生したのに対し、本発明により製造
した感光体では1万枚の印刷でも画像ぼけが発生しない
ことが判明した。
以上からa−Si:Fは高耐湿膜であることが示された
が、この膜は高抵抗であるため基板とa−Si:H膜間
にブロッキング層として用いると、MIS(Metal
−Insulator−Semiconductor)
構造をとり、より改良な感光体の特性向上になることが
推測される。
次に、a−Si:F膜をブロッキング層として用いた電
子写真感光体の実施例を示す。
〈実施例3〉 第4図は、ブロッキング層としてのa−Si:F膜を厚
さを0.1〜15μmと変えて作製したサンドイッチタイ
プ(A/a−Si:F/a−Si:H/a−Si:
F)の感光体の特性の一例を示す。なお、ここで、a−
Si:Hは20μm表面のオーバーコート層のa−S
i:F層は0.5μmである。
ブロッキング層の特性を判定するには、帯電後の表面電
位の暗減衰率(暗減衰率とは初期表面電位V0と5秒後
の表面電位V5とするとV5/V0で定義し、その値が大
きい程高性能である)及び露光後の表面電位(残留電位
といい、この値が小さい程高性能である)の変化を調べ
る必要がある。図に示すように、暗減衰はブロッキング
層の膜厚と共に向上する。一方、残留電位は膜厚が0.1
〜5μmでは10Vと一定であるが、これ以上の膜厚で
はしだいに高くなり、15μmでは200Vとなる。暗
減衰と残留電位のブロッキング層厚さの関係は相反する
が、厚さ0.1〜5μmに良好な範囲であることが判明さ
れた。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電子
写真感光体の製造方法を、高純度のフッ素ガスをイオン
ガスによって真空中でイオン化し、導電性基板上に形成
したa−Si:H膜表面に打ち込んで、置換結合により
a−Si:F膜を表面に形成するものとするので、トラ
ップ準位の少ない、短波長でも高感度を発揮し、高湿性
に優れた感光体を製造でき、従ってこの製造方法は効果
に大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の電子写真感光体の製造に用いる製造
装置の一例を示す概要図、第2図は波長と感光体の感度
との関係を示す線図、第3図は本発明の感光体のオーバ
ーコート層の厚さと感度との関係を示す線図、第4図は
本発明の感光体におけるブロッキング層の厚さと暗減衰
率および残留電位との関係を示す線図である。 1…真空チャンバー、3…基板、6…シリコンターゲッ
ト、8…イオンガン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/265 31/08 (72)発明者 成瀬 恵 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 大野 俊之 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 華園 雅信 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−102244(JP,A) 特開 昭57−36873(JP,A) 特開 昭54−128691(JP,A) 特開 昭57−52178(JP,A) 実開 昭56−153946(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性基板上に積層した水素を含むアモル
    ファス・シリコン(a−Si:H)層の表面にフッ素を
    含むアモルファス・シリコン(a−Si:F)層を形成
    した電子写真感光体を製造する方法において、前記a−
    Si:F層を、高純度のフッ素ガスをイオンガスにより
    真空中でイオン化し、該フッ素イオンを前記a−Si:
    H層に打ち込んで形成することを特徴とする電子写真感
    光体の製造方法。
JP59000438A 1984-01-05 1984-01-05 電子写真感光体の製造方法 Expired - Lifetime JPH065390B2 (ja)

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