JPS6029755A - 光導電部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は電子写真感光体などに適用される光導電部材に
、関するものである。

［発明の技術卿背甲とその問題点］ 電子写真感光体１．一固体Ｗ１ａ素子などに適用される
光導電部材に関しては、長野命感光波長域がセレンなど
と比較して長波長まで延び、しかも無公害で回収不要で
あって大面積化が容易である非晶質シリコン（以下アモ
ルファスシリコン又はａ　−８ｉとも称する）が注目さ
れている。

ａ−８ｉはシリコン多結晶をターゲットに用いてのスパ
ッタリングでも製造することができるが、通常はＳｉ　
Ｈａなどの、シリコン原子を含む原料ガスをグロー放電
分解するグロー放電法により製造されている。このよう
にして製造されたアモルファスシリコンはシリコンネッ
トワーク中に多量の水素を含み、この水素がシリコンの
未結合手（ｄｕｎｇｌｉｎｇ　ｂｏｎｄ）を補償するの
に役立っている。しかし、それでも？Ｉｉ償しきれなか
ったり或いは５ＩＨ２等の結合の存在などによってバン
ドギャップ（ｂａｎｄ　ｇａｐ）中にかなり密度が高く
単位が存在しているので、暗中での比抵抗が小さい。す
なわち、伝導帯（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｂａｎｃｌ）
中に熱的に励起された電子が多く存在する。このような
ものを電子写真感光体などに適用して使用した場合には
、コロナｆｉ電などによって帯電された表面の電荷は上
記の励起された電子によって相殺されて現像まで保持さ
れないという問題がありｋ。

このため従来にあっては、導電性基体から光導電性口た
るアモルファスシリコン厄への電子あるいは正孔の注入
を防ぐためにブロッキング唐を両者間に設けていた。こ
のブロッキング店は非常に高抵抗であり、電荷の流れを
抑止するもの、又はＰ型、ｎ型といわれる半導体すなわ
ちギャップ中に多くのアクセプタ単位、ドナー準位を有
しここで電子又は正孔を捕１７Ｍ　（ｔｒａｐ）するも
のによって形成されている。さらに光導電性層の安定化
のためにその表面には表面被覆層が段けられている。

この表面被ＴＲ層は比抵抗が高く光の透過率の高い材質
が良いが、浮くすると電荷の扱けが悪くなったり、光を
吸収してしまうなどの理由により残留電位が高くなった
り光感度が低くなるため、表面Ｐ１覆層の厚さは通常数
百ｈ〜数千Ａ程度とされていた。

ところで前記グロー放電法によって製造されるａ−３ｉ
は心電性基体表面の凹凸、序などによって異常成長し、
光導電性層の表面には半球状の突起ができてしまう。し
かしながらこの突起は通常０．５μＩＩｌ〜５μ蒙程度
であり、前記表面被覆層のｎ厚はこれよりも酵い。この
ため、光導電性層は均一に？ｌ！！ｉされず繰返し使用
に対して感光特性が劣化し、しかも表面被覆層の欠陥部
分には余分な現像剤が付着して現像剤のフィルミング現
象を生じ易くなるという問題があった。

［発明の目的］ 本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、その
目的とするところは、繰返し使用に対する感光特性の劣
化を防止することができるとともに、現像剤のフィルミ
ング現象が容易に生じてしまうことを防止することので
きる光導電部材を提供することである。

［発明の概要］ 本発明は上記目的を達成するために、導電性基体上に設
けられかつこの導電性基体からの電荷の注入を防止する
ブロッキングｎと、シリコン原子を母体として水素を含
み表面が平滑化された光導電性層と、表面被覆層とを順
次積層して光導電部材を借成したものである。

［発明の実施例］ 以下図面を参照しながら本発明の実施例について説明す
る。

第１図は本発明の第１の実施例である光導電部材を示す
断面図である。図において１で示すものは６９１１性基
体であり、例えばアルミニウム製の平板やアルミニウム
製のドラムなどによって形成されている。そしてこの導
電性基体１の表面にはこの１ｓ電性基体１からの電荷の
注入を防止するためのブロッキング！！！２が設けられ
、例えばＢ２Ｈｅガスと５ｉＨｉガスとを混合した原料
ガスがグロー放電分解されることにより又はｙ９電性基
体１が酸化されること（よって形成されている。さらに
ブロッキング居２の表面にはシリコン原子を母体として
水素を含み表面が平滑化された光導電＠層３が設けられ
、例えばＢ２１−１６ガスと、５ｉＨａガスとを混合し
た原料ガスがグロー放電分解されることによって形成さ
れた第１光尋電性Ｆ？３’Ａと少なくともフッ素原子を
含む原料ガスとしてＳｉＨ４ガスと８１　Ｆ４ガスとを
混合した原料ガスがグロー放電分解されることによって
前記第１光導電性口３Ａに積層形成された第２光亦電性
１１！４３Ｂとによって形成されている。またこの光導
電性層３の表面には例えば透光性の表面被覆層４が設け
られ、例えば５ｉＨａガスとＣＨａガスとを混合した原
料ガスがグロー放電分解されることによって形成されて
いる。

上記光導電部材は例えば第２図に示す製造装置によって
製造することができる。この製造装置は、反応容器１２
とガス供給部１４と図示しない排気装置とを有する。反
応容器１２内には、導電性基体１（例えば鏡面研摩した
１　５０＋ｎｍｘ　２００ｍｍのアルミニウム板）を装
着することができると共に前記導電性基体１を所定温度
たとえＧ；Ｉ”　１００〜４００℃に加熱するためのヒ
ータ１８を有する支持体２０が設けられ、また、支持体
２０の上方にこれと対向配置されると共に多数のガス吹
出孔２２を有する電極２４が設けられている。電極２４
と支持体２０とには、これら両者の間に高周波電界を生
ずることができるように、自助整合装膜２６を介して高
周波電源２８（たとえば１３．５６ＭＨ２）が電気的に
接続されている。また、電極２４は、全体としてガス吹
出装置ともなっていて、ガス供給部１４より供給される
ガスを電極２４と導電性基体１との間に吹き出すことが
できる。したがって、？！！極２極上４ガスを吹き出し
ながら電極２４と導電性基体１との間に高周波電界を印
加すると、グロー放電により励起されてなるプラズマガ
スを発生させることができる。なお、電極２４は、反応
容器１２およびガス供給部１４に対し、絶縁体３０．３
２により電気的に絶縁されている。

また、反応容器１２は、反応容１１２内より排気するガ
スの流量を１ｇ節する流百円Ｓ装匠３３を介して図示し
ない排気装置を結合する。ガス供給部１４は、たとえば
少なくともシリコン原子を母体として水素を含むガス例
えばＳｉ　Ｈｅガス（又は５ｉ２１−１ｓガス）が充電
された５ｉＨａガスボンベ３４と、Ｂｚ　Ｈｅガスが充
填されたＢ２　Ｈ６ガスボンベ３５と、ＣＨｅガスが充
填されたＣＨｅガスボンベ３６と、少なくともフッ素原
子を含むガス例えば５ｉＦａガスが充填された３ｉ　Ｆ
４ガスボンベ３７と、同様に少なくともフッ素原子を含
むガス例えばＣＦ４ガスが充填されたＣＦ４ガスボンベ
３８と、各ガスボンベに取付けられたバルブ３９などを
有し、各種ガスを任意に反応容器１２内に供給すること
ができるように１成されている。

そして第２図に示す製造装置を使用して第１図に示す光
ｗｊ電部材を製造するときには、先ず流量ｎ節装訂３３
と図示しない排気装置とを使用して前記反応容器１２内
を１０゛３〜１０−’　ｔｏｒｒの真空にし、かつ前記
導電性基体１の温度を前記ヒータ１８により１００〜４
００℃に保持する。モしてＢｚ　Ｈｅガスボンベ３５内
のＢ２　Ｈｅガスを８１Ｈ４ガスボンベ３４内の５ｉＨ
ａガスに対して流指比で１０−４〜１０′２程度混合し
て反応容器１２内に供給し、ｎ厚０．２〜２．５μＩ１
１程度のブロッキング門をグロー放電分解によって形成
する。

次に８２　Ｈ１ｌガスボンベ３５内のＢ２　Ｈｅガスを
５ＩＨａガスボンベ３４内のＳｉ　Ｈｅガスに対して流
青比で１０４〜１０−２程度混合して反応容器１２内に
供給しながらグロー放電□分解し、」Ｉ２μｍ程度の第
１光導電性層３八を形成する。尚ａ−３ｉから成るこの
第１の光導電性ｆｆ１３Ａは導電性基体１などの表面の
凹凸、聾などによって異常成長し、その第１光導電性ｌ
Ｎ５Ａの表面には半球状の突起が生ずることになる。そ
のｌ５ｉＦａガスボンベ３７内のＳｉ　ＦａガスをＳｔ
　Ｈｅガスボンベ３４内の５ｉＨａガスに対して１０％
混合して反応容器１２内に供給しながら５〜１０分程度
グロー放電分解し、！！厚が０．５〜１．０μｍ程度の
ｊｆｆ２光導電性ｎ３Ｂを形成する。この第２光専電性
ＷＪ３Ｂが形成されるときには、前記第１光心電性門３
Ａの表面が凹凸であっても逐次その上にａ−８ｉが堆積
されると同時にＨＩ稍されたａ−８１の表面の突起がエ
ツチングされるので、第２光轡電性鼎３Ｂの表面は平滑
化され、第１光尋電性１ｆｆｉ３Ａと第２光ｓｔｉ性ｆ
ｆ１３Ｂとから成る光導電性Ｗ３３の表面は結果的に平
滑化されることになる。このような表面平滑化のメカニ
ズムは、一般にａ−３ｉの堆積メカニズムは成膜された
貌の表面近傍にあるシリコンと結合する水素をグロー放
電によって生じた水素ラジカルがはぎとり次の堆積が起
るということであるので、水素ラジカルよけもはるかに
活性なフッ素ラジカルが存在すればこの反応はさらに促
進され、かつフッ素ラジカルはシリコンをもエツチング
することがらａ　−８ｉの成膜時には堆積とエツチング
とが同時に生ずるというものである。したがって５ｉＨ
ａガス（又は３１２８ｓガス）にフッ素を含むガスを混
入して成膜した場合には堆積したｉ表面の突起がエツチ
ングされるとともにエツチングされた表面にはさらにａ
−８ｉが堆積し、結果的には表面の平滑性に骨れた光導
電性βが得られることになる。なおこの第２光導電性層
３ＢのＩｌ！厚は前述のごとく０．５〜１．０μｍ程度
が最も良好であり、浮過ぎると感光特性が悪化すること
になる。このようにして光導電性１！Ｊ３が形成された
後には３ｉ　Ｈａガスボンベ３４内の５ｉＨａガスに対
してＣＨａガスボンベ３６内のＣＦ−Ｉｔガスをその３
倍混合して反応容器１２内に供恰しながらグロー放電分
解し、ａ／！ｉＩが数百へ〜数千へ程度の表面？！！！
覆屈４を形成する。この表面波ｍ　Ｆｆｆ　４は炭素を
含むａ−８ｉ口となる。なお、上記ブロッキング唐２、
光導電住居３及び表面波Ｉ？ＪＦｌ！１４を反応容器１
２内で形成するときには、反応容器１２内の圧力を０．
１〜１．０ｔｏｒｒ程度になるように排気系の排気速度
を調整して定常状態を保持しておいた。

このようにして製造された光導電部材は上述のごとく光
導電性豹３の表面が平滑であるので、その上に形成され
る表面？ＬＭｌｆｆｉ　４は感光特性を良好に保持する
ことのできる数百へ〜数千へ程度の膜厚であってもその
表面は均一である。

このような平滑化処理が行われた光導電部材を用いて帯
電、露光、現像のサイクルを春返しその特性の変化を調
べた結果、平滑化処理を行わなかった光導電部材につい
ては初期帯電能力が０．４μＣ／ｃ１の電荷邑で５００
Ｖの表面電位が青られたものが５０回程度の桿返しでそ
の表面電位が３００Ｖ程度にまで減少してしまったのに
対し、平滑化処理を行った光導電部材については初ＷＪ
表面電位が５５０ｖとややＱれ、かつ１０万回の帯電、
露光、現像サイクルの緑返しにも感光特性の劣化は何ら
生じず、しかも現像剤のフィルミング現像も起こりにく
く１０万回のｉｉ！ｉｉ像形成後像形雨後の良好な画像
を得ることができた。

次に他の実施例について説明する。第３図は本発明の第
２の実施例である光導電部材を示す断面図である。第１
図に示すものと同一のものには同符号を付してその詳細
な説明を省略するつ異なる構成は前記ブロッキング門２
の表面に形成されていてシリコン原子を母体として水素
を含み表面が平滑化された光導電性５３を次のようにｂ
で構成したことである。即ち８２Ｆ−１ｓガスと５ＩＨ
ｔガスとを混合した原料ガスをグロー放電分ｍしてａ−
８１の門を形成し、その後Ｓｉ　Ｆａ又はＣＦｌなどの
ようにフッ素を含むガスを使用してグロー放電を起しａ
−３ｉの前の表面の突起をこのグロー放電で生じたフッ
素ラジカルによりエツチングして表面が平滑な一層から
成る光導電性唐３を構成したものである。

このような光り電部材も第２図に示す製造＠訂によって
製造することができ、光導電性−３の表面をエツチング
して平滑化する場合にはＳｉ　Ｆ！ガスタンク３７内の
Ｓｔ　Ｆａガス又はｃ　Ｆ　ａガスタンク３８内のＣＦ
＆ガスを使用することになる。

なお本実施例の１合には第１の実Ｍ例の場合と異なり、
Ｓｉ　Ｆ４ガス又はＣＦａＦ２ガス３ｉ）ｉｎガスを混
合しないのでａ−８ｉ表面の突起がエツチングされるだ
けで新たなａ−３ｉの堆積は生じない。

このようにして製造された光導電部材も光１７１７性１
！ｔ３が平滑化されているので、第１の実施例で説明し
た光導電部材と同様の実験結果を得ることができた。

なお上記実施例は一例であり本発明の要旨の範囲内にお
いて種々の変形実施ができること１ま言うまでもない。

例えば両実施例においてはプロ・ンキング廐、光尋電性
居及び表面被覆層をａ−３ｉをペニスにして構成したが
少な（とも光導ｍ牲層のみがＳｉ原子を母体としていれ
ばよい、また光導電性ｎ表面の平滑化は上記実施例で説
明したフッ素ラジカルによるエツチング作用によるもの
のみに限定されるものではなく、ラップ剤を使用したラ
ッピング仕上げ又はその個の秤々の研摩材を使用した研
摩仕上げなどのようにｎ械的研摩によって平滑化された
ものであっても良い。なお、放電加工は逆に表面が荒れ
てしまうので応用することはできない。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように本発明の光導電部材にあ
っては、表面が平滑な光導電性層上に表面７１覆層が積
府されているのでその外表面は平滑かつ均一であり、繰
返し使用に対する感光特性の劣化を防止することができ
、しかも現像剤のフィルミング現象が容易に生じてしま
うことを防止することができるなどの優れた効果を有Ｊ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例である光導電部材を示す断
面図、第２図は光導電部材の製造装置の一例を示す概略
説明図、第３図は本発明の第２の実施例である光導電部
材を示す断面図である。 １・・・・・・導電性基体、２・・・・・・１０ッキン
グ層、３・・・・・・光導電性層、４・・・・・・表面
被引り第１図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）導電性基体上に設けられかつこの導電性基体から
   の電荷の注入を防止するブロッキング層と、シリコン原
   子を母体として水素を含み表面が平滑化された光導電性
   層と、表面波Ｗ１ｎとが順次ｆｆ１ｌｉ（ されて成ることを特徴とする光導電部材。 （′２Ｊ　前記ブロッキング艷よ、シリコン原子を母体
   として水素を含む特許請求の範囲第１項に記載の光導電
   部材。 （３）前記表面被覆層は、シリコン原子を母体として水
   素を含む特許請求の範囲第１項又は第２項に（４）前記
   光導電性層は、光導電性ｎ形成途上において少なくとも
   フッ素原子を含む原料ガスがグロー放電分解されること
   によってその表面が平滑化されている特許請求の範囲第
   １項に記載の光導電部材。 （５）前記光導電性層は、表面被覆層積層前にその表面
   が機婢的研摩により平滑化されている特許請求の範囲第
   １項に記載の光導電部材。