JPH07117764B2 - 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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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、電子写真法を用いてなる画像形成装置に使用
される電子写真感光体を製造する方法に関する。
〈従来技術〉 最近、電子写真法を用いて画像形成を行う画像形成装置
に使用される電子写真感光体として、導電性基体上に形
成される光導電層をアモルファスシリコン(a-Si)から
構成した感光体が提案されている。このa-Si感光体は以
下に示す利点によりその実用化が望まれるようになっ
た。
長寿命である。
人体に対して無害である。
感度が高い。
この様なa-Si感光体としては、特公昭60-35059号公報に
述べられている通りであり、光導電層のa-Si層を形成す
るのに、プラズマCVD法、スパッター法が用いられ、し
かも水素の量としては10〜40atomic%にすることが明記
されている。
〈発明が解決しようとする問題点〉 従来のa-Si感光体は、a-Si層の膜中水素量は、上述の通
り10〜40atomic%とすることが厳に規定されている。そ
のため、電子写真感光体にとって充分な光感度を保持し
ようとすると、その比抵抗が109Ωcmとなってしまい、
ボロン(B)をドープしても1011Ωcmと小さい。従っ
て、既存のセレンやOPC感光体に比べて、帯電保持能力
に劣っていた。
しかも、従来のa-Si感光体はプラズマCVD法・スッパタ
ー法により作成されるためどうしても(SiH2)nなるポリ
マー粉が発生してしまい、これが製膜中に感光体の基板
に付着し正常な膜成長を妨げ、その感光体を不良品とし
てしまっていた。更に、従来の製法では、製膜速度が非
常に小さく感光体の作成に長い時間が必要でありコスト
を下げることが出来なかった。
〈問題を解決するための手段〉 上述の問題点を解決するために、本発明の電子写真感光
体の製造方法は、導電層基体上に、40atomic%以上で65
atomic%以下の水素及び/又はハロゲンを含むアモルフ
ァスシリコンの光導電層をエレクトロン・サイクロトロ
ン・レゾナンス法にて形成することを特徴とする。
〈作用〉 エレクトロン・サイクロトロン・レゾナンス法によりア
モルファスシリコンからなる光導電層を形成している。
この場合、40atomic%以上で65atomic%以下の範囲に水
素及び/又はハロゲンをアモルファスシリコンに含有さ
せるようにしており、その製膜時に(SiH2)nのポリマー
粉の影響を受けることがないため、良品率の高い、かつ
製膜速度を高めることができ、よって感光体としてのコ
スト低減を達成できる。
特に、上述した水素等の含有量に設定することで、光感
度に優れた高い電荷保持能力を有する電子写真用として
は充分に優れた特性を有する感光体を得ることができ
る。
〈実施例〉 第1図は本発明による電子写真感光体の層構造を示す断
面図、第2図は第1図に示す如き電子写真感光体を作成
するためのエレクトロン・サイクロトロン・レゾナンス
法による製膜装置を示す断面図である。
まず、第2図において、製膜装置は、例えば水素プラズ
マを発生させるプラズマ室11と、a-Si層を堆積させる堆
積室12とを有している。プラズマ室11と堆積室12とはプ
ラズマ引出窓13で通じており、図示しない油拡散ポン
プ,油回転ポンプにより真空排気される。
プラズマ室11は空胴共振器構成となっており、導波管14
から2.45GHzのマイクロ波が導入される。なお、マイク
ロ波導入窓15はマイクロ波が通過できる石英ガラス板で
できている。プラズマ室11にはH2ガスが導入される。プ
ラズマ室11の周囲には磁気コイル16,17が配置されてい
る。磁気コイル16はプラズマ発生磁界(875G)を発生さ
せ、磁気コイル17はプラズマ室11で発生したプラズマを
堆積室12に引き出すための発散磁界を形成する。
堆積室12にはアルミ(A1)からなる導電性基体18が設置
されている。この実施例の場合は、導電性基体18はドラ
ム状であるため、支持体に支持され回転される。堆積室
12には、原料ガスとして、例えばSiH4,Si2H6,SiF4,SiCl
4,SiHCl3,SiH2Cl2など水素を含む化合物、あるいはハロ
ゲンを含むケイ素化合物あるいは、それらを混入して導
入する。
このような構成により、まず排気系によりプラズマ室11
及び堆積室12を排気し、プラズマ室11にはH2ガスを、ま
た堆積室12には上述した原料ガスをそれぞれ導入する。
この時のガス圧は10-3torr〜10-4torrに設定される。こ
こで、プラズマ室11にマイクロ波を導入するとともに、
磁界をも印加しプラズマを励起する。プラズマ化された
H2および原料ガスは発散磁場により、プラズマ引出窓13
を介して堆積室12内の導電性基体18へと導かれ、その表
面にa-Siが堆積されることとなる。支持体は回転される
ため、導電性基体18上に均一に製膜される。さらにプラ
ズマ引き出し窓の位置、大きさを調整することで、a-Si
膜の均一性を向上することが可能である。
このような製膜装置にて、原料ガスとしてSiH4ガスを用
い、ガス圧を振って製膜実験を行った。この場合、導電
性基体18を加熱することなく、基体18上にa-Si膜を形成
した。このa-Si膜の、膜中水素(H)量・明導電率(η
μτ)・暗比抵抗率(ρd)のSiH4ガス流量をパラメー
ターにした際のガス圧依存性を第3図、第4図及び第5
図にグラフにしてそれぞれ示す。
これらに示されたとおり、H量を40atomic%以上にする
ことにより、ボロンをドープすることなしに、初めて暗
比抵抗が1012Ωcm以上となり、しかも明導電率が高い
(光感度が高い)a-Si膜が作成出来た。このように暗比
抵抗が1012Ωcm以上となり、しかも明導電率が高い(光
感度が高い)a-Si膜は、従来の膜中H量が40%以下のa
−Si膜では達成することができないものであった。
H量を40atomic%以上することにより、上述のような特
性の優れたa−Si膜を作製できた理由としては、充分な
Hを膜中に含ませることにより、Si原子のダングリグ・
ボンドを減少させことができたこと、あるいは光学的バ
ンドギャップをやや大きくすることにより熱励起キャリ
ヤーを減少することが可能になったためと考えられる。
また、本発明では、エレクトロン・サイクロトロン・レ
ゾナンス法にてa−Si膜を作成することで(SiH2)nなる
粉は全く発生せず、しかも、製膜速度・ガス利用効率と
もガス圧に大きく依存し、ガス圧を選ぶことにより、従
来法に比べて6〜10倍とかなり高い値を得た。
更に好ましいことには、H量を40atomic%以上含有する
ようにガス圧を設定することで、暗比抵抗が1012Ωcm以
上のa−Si膜を形成できる。しかも、明導電率が高い
(光感度が高い)a-Si膜を作製することができるガス圧
(2〜3.5mtorr)において、製膜速度及びガス利用効率
とも高い値を示すことが判明した。
これに対して従来法により作製されたHの含有量を40at
omic%以下としたa-Si膜では、一般に製膜速度が大きく
なる領域において、光感度が劣化してしまうという傾向
があった。この点からしても、従来法にない本発明の優
位な点が存在することが判明した。
原料ガスとしてハロゲンを含むケイ素化合物が導入され
る場合には、膜中H量及びハロゲン量の合計が40atomic
%以上である必要があることは言うまでもない。更に鋭
意実験を重ねた結果、膜中のH量及び/又はハロゲン量
を65atomic%以上にすると、その膜の光学的バンド・ギ
ャップが大きくなり過ぎて、可視光に対する光感度を必
要とする電子写真感光体の光導電層としては適さないこ
とが判明した。つまり、膜中のH量及び/又はハロゲン
量は好適には40〜65atomic%、最も好ましくは40〜55at
omic%という値である。
本発明によるa-Si膜は、電子写真感光体の光導電層だけ
でなく、イメージ・センサーの感光部、液晶と積層され
た表示素子の感光部等といった外部からの光情報を電気
信号に変換するデバイスの感光部に最も適している。更
には、太陽電池・薄膜トランジスターといったデバイス
にも適用可能である。
次に、この発明による膜中H量及び/またはハロゲン量
を40atomic%以上含有するa-Siを電子写真感光体の光導
電層として用いた実施例を示す。
(実施例1) 第1図に示す如き構造の正帯電用の電子写真感光体1を
得るために、導電性基体2(18)上に中間層3、光導電
層4及び表面被覆層5をこの順に形成した。
即ち、光導電層4としてSiH4流量を120SCCMとすること
で水素量を48atomic%含有し、しかも、少量のボロン
(B)がドープされ、更には表面被覆層5としてエレク
トロン・サイクロトロン・レゾナンス法により作成され
たa-SiC膜、及び、中間層3として同方法により作成さ
れボロンが多量にドープされたa-Si膜を具備した正帯電
用感光体を作成した。このときの作成条件を下記表1に
まとめておく。
ボロンをドープするためのガスとしては、B2H6以外に、
BCl3やBH3などボロンと水素あるいはハロゲンとの化合
物が好ましい。また、ボロンと同じ働きをもった原子と
しては例えばアルミ・ガリュウム・インジュウムなどが
適している。このとき(SiH2)nなる粉は全く発生せず、
しかも、製膜速度・ガス利用効率とも従来法に比べて6
〜10倍とかなり高い値を得た。更に作成された感光体の
特性を測定したところ、特に帯電特性に優れていた。ま
た、これを市販の正帯電用複写機に搭載し画像形成を行
ったところ、良好な画像を得た。
尚、表面被覆層5としてエレクトロン・サイクロトロン
・レゾナンス法により作成されたa-SiN膜あるいはa-SiO
膜を用いた場合でも良好な結果が得られている。
(実施例2) 光導電層作成時のガス圧のみを変化させ、その他の条件
は全く(実施例1)と同じにした場合のそれぞれの結果
を表2に示す。
上記表2に記した通り、ガス圧を選び水素量を40atomic
%(第3図参照)以上含んだとき、良好な結果を得てい
る。
(実施例3) 光導電層4として、SiH4流量を90sccmとした場合にその
膜中にH量が53atomic%含有し、しかも少量のボロンが
ドープされ、更には表面被覆層5としてエレクトロン・
サイクロトロン・レゾナンス法により作成されたa-SiC
膜、及び中間層3として同寸法により作成されボロンが
多量にドープされたa-Si膜を具備した正帯電用感光体を
作成した。このときの作成条件を表3にまとめておく。
ボロンをドープするためのガスとしては、B2H6,以外に
(実施例1)に明記している通り、BCl3やBH3などボロ
ンとHあるいはハロゲンとの化合物が好ましい。また、
ボロンと同じ働きをもった原子としては例えばアルミや
ガリュウム・インジュムなどが適している。このとき(S
iH2)nなる粉は全く発生せず、しかも、製膜速度やガス
利用効率とも従来法に比べて6〜10倍となり高い値を得
た。更に作成された感光体の特性を測定したところ、特
に帯電特性に優れていた。また、これを市販の正帯電用
複写機に搭載し、画像を形成したところ、良好な画像を
得た。
尚、表面被覆層としてエレクトロン・サイクロトロン・
レゾナンス法により作成されたa-SiN膜あるいはa-SiO膜
を用いた場合でも良好な結果が得られている。
(実施例4) 光導電層作成時のガス圧のみを変化させ、その他の条件
は全く(実施例3)と同じにした場合、それぞれの結果
を表4に示す。この表に示されている通り、ガス圧を選
びH量を40atomic%以上含んだとき、良好な結果を得て
いる。
(実施例5) 光導電層4としてSiH4流量を120sccmにし、H量を48ato
mic%含有し、しかも、少量のリン(P)がドープさ
れ、更には表面被覆層5としてエレクトロン・サイクロ
トロン・レゾナンス法により作成されたa-SiC膜、及
び、中間層3として同方法により作成されリン(P)が
多量にドープされたa-Si膜を具備した負帯電用感光体を
作成した。このときの作成条件を表5にまとめておく。
リンをドープするためのガスとしてはPH3以外に、PCl3
やPCl5などリンと水素あるいはハロゲンとの化合物が適
している。また、リンと同じ働きをもった原子としては
窒素,アンチモンや酸素などが適している。
このとき(SiH2)nなる粉は全く発生せず、しかも、製膜
速度やガス利用効率とも従来法に比べてかなり高い値を
得た。更に作成された感光体の特性を測定したところ、
特に帯電特性に優れていた。また、これを市販の負帯電
用複写機に搭載し画像形成を行ったところ良好な画像を
得た。
尚、表面被覆層としてエレクトロン・サイクロトロン・
レゾナンス法により作成されたa-SiN膜あるいはa-SiO膜
を用いた場合でも良好な結果が得られている。
(実施例6) 光導電層4として、SiH4流量を90sccmにし、その膜中に
H量を53atomic%含有し、しかも少量のリン(P)がド
ープされ、更には表面被覆層5としてエレクトロン・サ
イクロトロン・レゾナンス法により作成されたa-SiC
膜、及び中間層3として同方法により作成されリン
(P)が多量にドープされたa-Si膜を具備してなる負帯
電用感光体1を作成した。このときの作成条件について
表6にまとめておく。
リンをドープするためのガスとしては、上述の表の如
く、PH3に限らず、PCl3やPCl5など、リンとHあるいは
ハロゲンとの化合物が適している。また、リンと同じ働
きをもった原子としては、窒素,アンチモンや酸素など
が適している。
ここで、(SiH2)nなる粉は全く発生せず、しかも、製膜
速度やガス利用効率とも、従来法に比べてかなり高い値
を得た。更に、作成された感光体の特性を測定したとこ
ろ、特に帯電特性に優れていた。また、これを市販の負
帯電用複写機に搭載し、画像を形成したところ、良好な
画像を得ることができた。
尚、表面被覆層として、エレクトロン・サイクロトロン
・レゾナンス法により作成されたa-SiN膜あるいはa-SiO
膜を用いた場合でも良好な結果が得られている。
〈効果〉 本発明の電子写真感光体の製造方法によれば、エレクト
ロン・サイクロトロン・レゾナンス法によりアモルファ
スシリコンによる光導電層として、水素及び/又はハロ
ゲンの含有量を40atomic%以上で65atomic%以下にして
いる。この製造時、(SiH2)nなるポリマー粉が発生する
心配がなく、電子写真用として重要となる暗比抵抗の大
きな、かつ光感度に優れた特性を有する感光体を得るこ
とができる。
また、上記粉の影響を受けることはなく、製膜速度が従
来法に比べて速くなり、良品率も高まり、安価なアモル
ファスシリコンよるなる感光体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる電子写真感光体の構造を示す断
面図、第2図は本発明のa-Si層を作成するエレクトロン
・サイクロトロン・レゾナンス法による製膜装置を示す
断面図、第3図、第4図及び第5図はそれぞれSiH4ガス
流量をパラメーターとした際の膜中の水素量、明導電率
(ημτ)及び暗比抵抗率(ρd)のガス依存性を示す
特性図である。 1:感光体、2:導電性基体、3:中間層、4:光導電層、5:表
面被覆層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−186748(JP,A) 特開 昭54−98588(JP,A) 特開 昭61−83544(JP,A) 特開 昭63−2067(JP,A) 特開 昭59−159167(JP,A) 特開 昭63−81361(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性基体上にアモルファスシリコンから
    なる光導電層を形成する電子写真感光体の製造方法にお
    いて、 上記導電層基体上に、40atomic%以上で65atomic%以下
    の水素及び/又はハロゲンを含むアモルファスシリコン
    の光導電層をエレクトロン・サイクロトロン・レゾナン
    ス法にて形成することを特徴とする電子写真感光体の製
    造方法。
JP63169216A 1988-04-04 1988-07-07 電子写真感光体の製造方法 Expired - Fee Related JPH07117764B2 (ja)

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