JPH087448B2 - 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を形成するための画像
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、ブラズマ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
が最適であると明記されている。
〈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(H)量
は、上述の通り10〜40atomic%とすることが厳に規定さ
れている。また10〜40atomic%の水素を含有するa−Si
膜において、赤外線吸収スペクトルのSiH2結合に由来す
る2100cm-1付近における吸収の吸収係数α(SiH2)と、
SiH結合に由来する2000cm-1付近において吸収の吸収係
数α(SiH)との比α(SiH2)/α(SiH)が約0.2乃至
1.7とすることが、特開昭57-158650号公報に開示されて
いる。このような、a−Siによる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10
9Ωcmとなってしまい、ボロン(B)をドープしても10
11Ωcm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。
あるいは、帯電保持能力を向上させようとすると、従
来のa−Si感光体では、上述の吸収係数比α(SiH2)/
α(SiH)を大きくする必要となる。そこで、プラズマC
VD法やスパッター法では、成膜時の高周波電力を大きく
する必要がでてくる。しかしながら、プラズマCVD法・
スパッター法では、成膜時の高周波電力を大きくするこ
とによって原料ガスの気相中での反応を活発にし(Si
H2)nなるポリマー粉が多量に発生してしまい、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
方法では、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、導電性基体上に、赤外吸収スペクト
ルのSiH2結合に由来する2100cm-1付近に現れる吸収の吸
収係数α(SiH2)と、SiH結合に由来する2000cm-1付近
に現れる吸収の吸収係数α(SiH)との比α(SiH2)/
α(SiH)を、1.3〜2.5となるように、かつ水素が40ato
mic%以上で60atomic%以下の範囲に含有されるアモル
ファスシリコンからなる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。この製膜時に(SiH2)nのポリマー粉の発生の心配
がなく、この粉による影響を受けることがない。そのた
め、良品率の高い、かつ製膜速度を高めることができ、
よってこの製造方法によれば感光体のコスト低減を達成
できる。
また、本発明の感光体によれば、水素を40atomic%以
上で60atomic%以下含有させ、かつ赤外吸収スペクトル
のSiH2結合に由来する2100cm-1付近に現れる吸収の吸収
係数α(SiH2)と、SiH結合に由来する2000cm-1付近に
現れる吸収の吸収係数α(SiH)との比α(SiH2)/α
(SiH)を、1.3〜2.5とすること、ボロンやリン等をド
ープしないにもかかわらず非常に高い暗比抵抗を示す。
これを電子写真用の感光体として用いることで、充分な
光感度を有し、かつ電荷保持能力にも優れているため、
より鮮明な画像を形成することが可能になる。
〈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
ンプあるいはターボ・モレキュラー・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は空洞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ガスが導入管17を通
して導入される。プラズマ室11の周囲には磁気コイル16
が配置されている。磁気コイル16はプラズマを発生さ
せ、プラズマ室11で発生したプラズマを堆積室12に引き
出すための発散磁場を形成する。
堆積室12にはアルミ(Al)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、原料ガスが導入管19を通して導入される。こ
の原料ガスとしては、例えばSiH4,Si2H6など水素(H)
を含むケイ素化合物、あるいはそれらを混合したガスで
ある。図中20は、マイクロ波発信器、21は導電性基体18
の加熱用ランプである。
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には導入管17を
介してH2ガスを、また堆積室12には導入管19を介して上
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に発振器20からの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、発散磁場により導電性基体18へと導
かれ、その表面にa−Siが堆積することとなる。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、大きさを調製す
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a−Si膜
のSiH2及びSiHの結合における吸収係数比α(SiH2)/
α(SiH)・明導電率(ημτ)・暗比抵抗率(ρd)
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、吸収係数比α(SiH2)/α
(SiH)の値を1.3〜2.5にすることにより、暗比抵抗が1
012Ωcm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10
12Ωcm以上となり、しかも暗導電率が高い(光感度が高
い)a−Si膜は、従来の膜中H量が40atomic%以下で、
α(SiH2)/α(SiH)値が0.2〜1.7のa−Si膜では達
成することができないものであった。
更に鋭意実験を重ねた結果、a−Si膜のα(SiH2)/
α(SiH)の値を、1.3〜2.5とし、しかもその膜中の水
素量を40atomic%以上にすると、本発明における効果
が、より一層助長されることになる。ただし、a−Si膜
中のH量を65atomic%以上にすると、その膜の光学的バ
ンドキ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量は、好適には
40〜60atomic%、最も好ましくは40〜55atomic%という
値である。
第2図に示す如き、本発明にかかる製膜によれば、エ
レクトロン・サイクロトロン・レゾナンス法により作成
しており、(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。
また、本発明によるa−Si膜は、電子写真感光体の光
導電層、イメージ・センサーの感光部、液晶と積層され
た光情報の記憶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量を40atomic%以上含有
するa−Si膜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上に中間層3、光導電性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として水素を含み、赤外吸収スペク
トルの2100cm-1と2000cm-1における吸収係数比α(Si
H2)/α(SiH)が2.15であり、しかも、少量のボロン
(B)がドープされ、エレクトロン・サイクロトロン・
レゾナンス法によりa−Si膜を、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(B)をドープするためのガスとしては、B
2H6,BH3などボロンと水素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。製膜
時に(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、従来のa−Si感光体に比べて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
出しを行ったところ、良好な画を得た。また、この実施
例に述べたa−Si膜中に含まれるH量を測定したところ
48atomic%であった。
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感光体
特性の結果を表2に示す。
上記表2に記した通り、ガス圧を選び吸収係数の比α
(SiH4)/α(SiH)の値を1.3〜2.5(第3図参照)と
した時に、良好な結果を得ている。
尚、各サンプル(感光体)の光導電層に含まれるH含
有量を測定した結果、ガス圧が2.8〜3.4mtorrでは、45
〜52atomic%であって、3.8〜5.0mtorrでは20〜30atomi
c%という値であった。
(実施例3) 光導電層4としてH量を46atomic%含有し、しかも、
少量のリン(P)がドープされてなるエレクトロン・サ
イクロトロン・レゾナンス法により作成されたa−Si
膜、更には表面被覆膜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3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などリンと
水素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,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・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出しを行ったところ良好な画を
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。
〈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a−Si層
よりなる光導電層に、水素を40atomic%乃至60atomic%
の範囲内に含有させ、その時の赤外吸収比率α(SiH2
/α(SiH)を1.3〜2.5にすることから、感光体の製造
時、(SiH2)nなるポリマー粉の発生がなく、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、この製法による感光体によれば、上記の(Si
H2)nなる粉の発生がなく、製膜速度を速く、ガス利用
率とも従来法に比べてかなり高い値を示し、よって良品
率を高め、安価に製造できる。
【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図はガス圧に対する膜
中のα(SiH2)/α(SiH)値、明導電率(ημτ)及
び暗比抵抗率(ρd)を示す特性図である。 1:a−Si感光体導電性基体 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59−159167(JP,A) 特開 昭63−81361(JP,A) 特開 昭57−158650(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を成
    分とした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、 上記導電性基体上に赤外吸収スペクトルのSiH2結合に由
    来する2100cm-1付近に現れる吸収の吸収係数α(SiH2
    と、SiH結合に由来する2000cm-1付近に現れる吸収の吸
    収係数α(SiH)との比α(SiH2)/α(SiH)を、1.3
    〜2.5となるように、かつ水素が40atomic%以上で60ato
    mic%以下の範囲に含有されるアモルファスシリコンか
    らなる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。
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