JPH1039531A - 電子写真感光体の製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低欠陥で高品質の感光体材料を高速で成膜す
る電子写真感光体の製造装置を提供する。 【解決手段】 線状の部分を有する梯子状電極１３に高
周波電圧を供給することにより円筒状基体１２との間で
なされるキャパシタンス型結合にインダクション型結合
も付加して梯子状電極１３と円筒状基体１２との間に供
給した原料ガスをプラズマ化して感光体を円筒状基体１
２に被着させるようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真感光体の製
造方法及びその装置に関し、特に複写機及びレーザプリ
ンタ等に使用されるａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）
感光体の製造に用いて有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術に係る電子写真感光体の製造装
置は殆んどが図６（ａ），（ｂ）に示すように、中心部
に配設した円柱状のヒータ１とこれに同心状に配設した
ドラム状基体２及びドラム状の電極３との間に高周波電
圧を印加するように構成してある。ここで、電極３には
その内周面に多数の孔が設けてあり、原料ガス導入管４
を介して供給する原料ガスをドラム状基体２の外周面に
向けて噴射するように構成してある。また、電極３とド
ラム状基体２との間にはマッチングボックス５を介して
高周波電源７で高周波電圧を印加するように構成してあ
る。

【０００３】かくして、ドラム状基体２と電極３との間
に導入された原料ガスをプラズマ状に分解し、ドラム状
基体２の表面に感光体材料を被着させている（例えば特
開平１−２５２７７７号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】原料ガスの導入方法に
関しては種々の提案があるが、上述の如くドラム状の電
極３に設けた細孔から原料ガスを噴射させる方法が最も
感光体膜の均一性が良いとされている。

【０００５】しかし、電子写真用の感光体は最低４００
Ｖ程度の帯電電位が要求されるため膜厚を厚くする必要
がある。

【０００６】ａ−Ｓｉ感光体の成膜に一般に用いられる
ＲＦプラズマＣＶＤ装置は装置価格が高く、主な原料ガ
スであるＳｉＨ₄ （シラン）も高価であるため装置の償
却費や原料ガス代等を考慮すると原料ガスの利用効率を
上げ、高速で感光体を成膜することが肝要である。感光
体ドラムの価格が非常に高くなってしまい、長寿命とい
う利点を勘案しても、他の感光体に対する優位性が保て
ないからである。

【０００７】ところが、高速成膜を行うと欠陥が大幅に
増大するという問題がある。このため現状では感光体特
性を若干犠牲にして、高速成膜によりコスト低減を図ろ
うとしているが、それでも他の感光体に比べると、１０
倍程度高い市場価格となっている。

【０００８】また、図６に示すように、ガス噴射口を電
極３に設けた装置では、プラズマがガス噴出口にまで及
ぶため、成膜速度を上げた場合には、発生したシリコン
粉によるガス噴出口の目づまりや、たまったシリコン粉
がガスと共に吹き出して感光体表面に付着し、感光体特
性が大幅に劣化して不良品となり、歩留りの低下、ひい
てはコスト上昇につながるといった問題もある。

【０００９】本発明は、上記従来技術に鑑み、高感度、
高帯電能の感光体ドラムを低価格で提供すべく低欠陥で
高品質の感光体材料を高速で成膜する電子写真感光体の
製造方法及びその装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は次の点を特徴とする。

【００１１】１） 電極を介して投入する電力により原
料ガスをプラズマ化し基体の導電性表面に感光体を被着
させて得る電子写真感光体の製造方法において、上記基
体に相対向する線状の部分を有する電極に高周波電圧を
印加するとともに、この電極と上記基体との間に原料ガ
スを供給して上記基体との間でなされるキャパシタンス
型結合にインダクション型結合も付加して原料ガスをプ
ラズマ化すること。

【００１２】２） 感光体を被着させる導電性表面を有
する基体と、基体と所定間隔を介して相対向するととも
に、高周波電圧が印加される電極と、上記基体と上記電
極との間に原料ガスを供給する原料ガス供給手段とを有
する電子写真感光体の製造装置において、上記電極が線
状の部分を有し、上記基体との間でなされるキャパシタ
ンス型結合にインダクション型結合も付加して原料ガス
をプラズマ化すること。

【００１３】３） 感光体を被着させる導電性表面を有
する基体と、基体と所定間隔を介して相対向するととも
に、高周波電圧が印加される電極と、上記基体と上記電
極との間に原料ガスを供給する原料ガス供給手段とを有
する電子写真感光体の製造装置において、導電性表面を
有する円筒形のドラム状基体と、上記ドラム状基体と同
心円状に配された梯子状電極とを有し、上記ドラム状基
体と上記梯子状電極との間に上記梯子状電極の外側に配
された原料ガス導入管より導入された原料ガスを高周波
電源より投入された電力によりプラズマ化し、上記ドラ
ム状基体表面に感光体材料を被着させること。

【００１４】４） ３）において、閉グループを形成し
ない上記梯子状電極の両端の間に高周波電源による電圧
を印加すると共に上記ドラム状基体が０Ｖを含む一定電
位に保持されていること。

【００１５】５） ３）において、閉ループを形成しな
い上記梯子状電極の一方の端を開放端にし、他方の端に
高周波電源による電圧を印加すると共に、上記ドラム状
基体が０Ｖを含む一定電位に保持されていること。

【００１６】６） ３）〜５）の何れか一つにおいて、
上記梯子状電極が全て導電体で形成されていること。

【００１７】７） ３）〜５）の何れか一つにおいて、
上記梯子状電極の上下の円環状枠の円周方向に千鳥状に
非導電性の部分を形成することにより矩形波状の導電経
路が形成したこと。

【００１８】８） ２）〜７）の何れか一つにおいて、
上記原料ガスが水素化シリコンガスを主原料とするこ
と。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。なお、従来技術と同一部分には
同一番号を付し、重複する説明は省略する。

【００２０】図１は本発明の実施の形態に係る電子写真
感光体の製造装置の主要部を示す図で、（ａ）は平面
図、（ｂ）は正面図である。同図に示すように、梯子状
電極１３は、上下両端部に水平に配設し、閉ループを構
成することなく両端部が開口している円環状枠１３ａ，
１３ｂと、これら円環状枠１３ａ，１３ｂ間に周方向に
亘り等間隔に配設した多数の垂直方向のポール１３ｃと
で全体に円形の梯子状に形成したもので、接地されたド
ラム状基体２の外側に所定間隔を隔てて同心円状に配設
してある。

【００２１】原料ガス導入管１４は梯子状電極１３の外
側で螺旋状に卷回してあり、当該梯子状電極１３の外側
から隣接するポール１３ｃの間の空間を介して梯子状電
極１３とドラム状基体２との間の空間に原料ガスを噴射
するように構成してある。また、図中６はスイッチであ
る。

【００２２】図２は当該電子写真感光体の製造装置の全
体を概念的に示す説明図である。同図に示すように、図
１に示すシーズヒータ１、ドラム状基体２、梯子状電極
１３、原料ガス導入管１４はその全体が真空槽１５内に
収納してある。

【００２３】原料ガスは、原料ガスボンベ１７に貯留さ
れており、マスタフローコントローラ１６を介して原料
ガス導入管１４に導入するように構成してある。真空槽
１５内はロータリポンプ１９及びディフュージョンポン
プ２０で真空に引くように構成してある。

【００２４】なお、図中、１８はメカニカルブースタポ
ンプ、２１，２２，２３，２４はバルブである。

【００２５】図６に示すような従来技術に係る装置はキ
ャパシタンス型といわれ、ドラム状基体２と電極３とで
形成されるコンデンサ部に高周波電圧が加わり、そこに
ある原料ガスをプラズマ化し、感光体材料をドラム状基
体２上に被着させる。

【００２６】これに対し、上述の如き本形態に係る装置
においては、高周波電圧が印加された梯子状電極１３
と、０Ｖを含む一定電位に保持されたドラム状基体２の
間でキャパシタンス型結合がなされているだけでなく、
梯子状電極１３に高周波電流が流れることにより発生す
る磁界の作用によるインダクション型結合も付加される
ため、投入電力が効率よく原料ガスに吸収され、プラズ
マ密度、ひいては中性ラジカル密度も大幅に増大して成
膜速度が向上すると共に原料ガスの利用効率も向上す
る。また、プラズマのイオンは梯子状電極１３の近傍に
比較的多く束縛されるため、ドラム状基体２の近傍では
成膜に不要なイオン密度は低く、成膜に寄与する中性ラ
ジカル密度が高くなるため、欠陥の少ない高品質の感光
体材料が高速で被着できる。

【００２７】また、原料ガス導入管１４が梯子状電極１
３の外側のプラズマが及ばない位置に配されているの
で、シリコン粉による原料ガス噴出口の目づまりや、感
光体材料中へのシリコン粉の混入による感光体特性の大
幅劣化といった問題は回避できる。

【００２８】図３及び図４は二種類の梯子状電極１３，
２３を抽出して示す拡大図である。両図に示すように、
両梯子状電極１３，２３は同様に閉ループを構成するこ
となく両端部が開口している円環状枠１３ａ，１３ｂ，
２３ａ，２３ｂ及びポール１３ｃ，２３ｃを有してお
り、両外形形状は同様であるが、梯子状電極１３は全体
が導電体であるのに対し、梯子状電極２３の円環状枠２
３ａ，２３ｂはその一部が非導電性部材２３ｄで形成し
てあり、ポール２３ｃも含め、全体として矩形波状の導
電経路を構成している。

【００２９】また、梯子状電極１３，２３は、それぞれ
の両端間に高周波電圧を印加する場合の他、一方の端が
開放端で他方の端に高周波電圧を印加する場合がある。
すなわち、次の４態様が考えられる。

【００３０】 梯子状電極１３において、両端間に高
周波電圧を印加する場合。 梯子状電極１３において、一方の端は開放端で、他
方の端に高周波電圧を印加する場合。 梯子状電極２３において、両端間に高周波電圧を印
加する場合。 梯子状電極２３において、一方の端は開放端で、他
方の端に高周波電圧を印加する場合。

【００３１】ここで、一方が開放端である及びの場
合も梯子状電極１３が一種のアンテナとなりインダクシ
ョン型に近い作用をする。また、実質的な電極長の長い
，の方がインダクション型結合によるプラズマへの
寄与が大きく、成膜速度や原料ガス利用効率の向上が期
待できる。

【００３２】また、電極の形状は梯子状に限定する必要
はない。図５に示すように、ジグザグ状電極３３でも良
い。要は線状の部分を有していれば良い。

【００３３】原料ガス導入管１４は螺旋状に形成した
が、これに限定されるものではなく、梯子状電極１３の
開口部に原料ガスを均一に噴射できるものであればどの
ような形状のものでも良い。

【００３４】＜実施例＞ここで本発明のさらに具体的な
実施例について説明しておく。

【００３５】ドラム状基体２としてはφ１８０ｍｍ×３
７２ｍｍのＡl ドラムを用いた。梯子状電極１３は図３
に示すような形状のステンレス製の電極で、断面７ｍｍ
×７ｍｍ、直径φ２５０ｍｍの上下の円環状枠１３ａ，
１３ｂに、直径φ７ｍｍ、長さ３７２ｍｍのポール１３
ｃが上下方向に取り付けられている。ポール１３ｃ間の
距離は３５ｍｍである。

【００３６】原料ガス導入管１４は梯子状電極１３の外
側のφ３００ｍｍの位置で螺旋状に巻いてあり、梯子状
電極１３の開口部に対応する位置に２個ずつ、ドラム状
基体２の方向にφ０．５ｍｍの孔が開いており、この孔
を介して原料ガスが噴出される。Ａl ドラムの内側には
シーズヒータ１が挿入されており、Ａl ドラムを所定温
度に保持できるようになっている。

【００３７】感光体ドラムは図２に示す装置で、以下の
手順で製造した。すなわち、ロータリポンプ１９とディ
フュージョンポンプ２０により真空槽１５の内部を１０
^-6Torrの真空度にまで引くと共にシーズヒータ１によ
り、Ａl ドラムを２５０℃まで昇温する。

【００３８】真空度及びＡl ドラム温度が安定してか
ら、真空排気系をメカニカルブースタポンプ１８とロー
タリポンプ１９に切り換え、マスフローコントローラ１
６で所定量に制御された原料ガスを原料ガス導入管１４
から、Ａl ドラムと梯子状電極１３の間の領域に噴射す
る。その後、ガス圧を０．２Torrに調節し、梯子状電極
１３に、高周波電源７より２００ＷのＲＦ電力を投入す
る。

【００３９】かくして、Ａl ドラムと梯子状電極１３の
間にプラズマを発生させ、Ａl ドラム上に感光体層を成
膜した。流量を表１に示す値に設定し、表１の所定膜厚
になるまで成膜を行う。Ａl ドラム上に電荷注入阻止
層、光導電層、表面層の順に積層した。全層の成膜が完
了すると、ＲＦ電源、原料ガス供給、シーズヒータ１の
加熱１を停止し、充分排気した後、感光体ドラム温度が
充分に下がってから、感光体ドラムを取り出した。感光
体ドラムの外にａ−Ｓｉ：Ｈ光導電層のみを同じ条件で
成膜したａ−Ｓｉドラムも成膜速度及び欠陥密度評価の
ため製造した。梯子状電極１３については上述の電極の
外に上述の４態様（段落［００３０］参照）のうちの他
の３種類の電極も用いてａ−Ｓｉ感光体ドラムを製造し
た。その評価結果を表２に記す。

【００４０】

【表１】

【００４１】表２に示す４方式はいずれも従来方式より
成膜速度が大幅に増大しているのに、欠陥密度は大幅に
低減されている。しかも、ガス噴出口がプラズマ領域の
外側にあるので、ガス噴出口の目詰まりや、それに伴な
うトラブルの心配がない。

【００４２】表２の，の方式は、電極の製造が従来
法や、，の方式より容易でありながら、従来法より
高速で低欠陥のａ−Ｓｉ膜が製造できる。，の方式
は、，の方式より電極の製造は難しくなるが、，
の方式より、更に高速で低欠陥のａ−Ｓｉ膜が製造で
きる。

【００４３】また、電極の両端にＲＦ電源を接続した
，の方式が片端にＲＦ電源を接続した，の方式
よりインダクション型結合によるプラズマ化への寄与が
大きい分、成膜速度は向上し、欠陥密度は低減してい
る。しかし、まだ成膜条件を最適化した訳ではないの
で、，の方式も、ドラム状基体と電極の距離を狭め
る等条件最適化を図れば、，の方式と同等の効果が
得られる可能性は充分にある。

【００４４】表２においての電極形状が最も良好な特
性が得られているが、これは高周波電流の流れる経路が
最も長くインダクション型結合によるプラズマ化への寄
与が最も大きいためと考えられる。

【００４５】

【表２】

【００４６】電子写真印刷機に装置し、印刷試験も行っ
たが全く問題のない良質な画像が得られている。但し、
装置の関係で２５４ｍｍ／Ｓの速度でしか実験を行って
いないが、市販の感光体より感度が向上しているので更
なる高速化にも応用できるものと考えられる。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、低欠陥密度の高品質感
光体材料が原料ガスの利用効率も高く高速で被着できる
ので、高感度高帯電能の高性能感光体ドラムが低コスト
で製造できることになる。更に、シリコン粉が感光体中
に取り込まれ不良品となる確率が低いので、歩留り向上
により更なる低コスト化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る電子写真感光体の製
造装置の主要部を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は
正面図である。

【図２】上記装置の全体を概念的に示す説明図である。

【図３】上記装置の梯子状電極の一例を抽出・拡大して
示す拡大図である。

【図４】上記装置の梯子状電極の他の例を抽出・拡大し
て示す拡大図である。

【図５】上記装置のジグザグ状電極を抽出・拡大して示
す拡大図である。

【図６】従来技術に係る電子写真感光体の製造装置の主
要部を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図であ
る。

【符号の説明】

２ ドラム状基体 １３ 梯子状電極 １３ａ，１３ｂ 円環状枠 １３ｃ ポール １４ 原料ガス導入管 ２３ 梯子状電極 ２３ａ，２３ｂ 円環状枠 ２３ｃ ポール ２３ｄ 非導電性部材 ３３ ジグザグ電極

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極を介して投入する電力により原料ガ
   スをプラズマ化し基体の導電性表面に感光体を被着させ
   て得る電子写真感光体の製造方法において、 上記基体に相対向する線状の部分を有する電極に高周波
   電圧を印加するとともに、この電極と上記基体との間に
   原料ガスを供給して上記基体との間でなされるキャパシ
   タンス型結合にインダクション型結合も付加して原料ガ
   スをプラズマ化することを特徴とする電子写真感光体の
   製造方法。
2. 【請求項２】 感光体を被着させる導電性表面を有する
   基体と、 基体と所定間隔を介して相対向するとともに、高周波電
   圧が印加される電極と、 上記基体と上記電極との間に原料ガスを供給する原料ガ
   ス供給手段とを有する電子写真感光体の製造装置におい
   て、 上記電極が線状の部分を有し、上記基体との間でなされ
   るキャパシタンス型結合にインダクション型結合も付加
   して原料ガスをプラズマ化することを特徴とする電子写
   真感光体の製造装置。
3. 【請求項３】 感光体を被着させる導電性表面を有する
   基体と、 基体と所定間隔を介して相対向するとともに、高周波電
   圧が印加される電極と、 上記基体と上記電極との間に原料ガスを供給する原料ガ
   ス供給手段とを有する電子写真感光体の製造装置におい
   て、 導電性表面を有する円筒形のドラム状基体と、上記ドラ
   ム状基体と同心円状に配された梯子状電極とを有し、 上記ドラム状基体と上記梯子状電極との間に上記梯子状
   電極の外側に配された原料ガス導入管より導入された原
   料ガスを高周波電源より投入された電力によりプラズマ
   化し、上記ドラム状基体表面に感光体材料を被着させる
   ことを特徴とする電子写真感光体の製造装置。
4. 【請求項４】 ［請求項３］において、閉グループを形
   成しない上記梯子状電極の両端の間に高周波電源による
   電圧を印加すると共に上記ドラム状基体が０Ｖを含む一
   定電位に保持されていることを特徴とする電子写真感光
   体の製造装置。
5. 【請求項５】 ［請求項３］において、閉ループを形成
   しない上記梯子状電極の一方の端を開放端にし、他方の
   端に高周波電源による電圧を印加すると共に、上記ドラ
   ム状基体が０Ｖを含む一定電位に保持されていることを
   特徴とする電子写真感光体の製造装置。
6. 【請求項６】 ［請求項３］〜［請求項５］の何れか一
   つにおいて、上記梯子状電極が全て導電体で形成されて
   いることを特徴とする電子写真感光体の製造装置。
7. 【請求項７】 ［請求項３］〜［請求項５］の何れか一
   つにおいて、上記梯子状電極の上下の円環状枠の円周方
   向に千鳥状に非導電性の部分を形成することにより矩形
   波状の導電経路を形成したことを特徴とする電子写真感
   光体の製造装置。
8. 【請求項８】 ［請求項２］〜［請求項７］の何れか一
   つにおいて、上記原料ガスが水素化シリコンガスを主原
   料とすることを特徴とする電子写真感光体の製造装置。