JPH0210369A - 電子写真感光体 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、電子写真法をもち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に関し、例えば静電
転写型複写機等の感光体として利用される。

〈従来技術〉 最近、電子写真法をもちいて画像形成を行う画像形成装
置等に使用されるアモルファスシリコン（以下ａ　−Ｓ
　Ｉという）電子写真感光体は、従来セレン、硫化カド
ミウム等の光導電材料と異なり、無公害かつ高い光感度
を有し、さらにビッカーズ硬度が１５００〜２０００ｋ
ｇ／ａｓ”と非常に硬い等、多くの優れた特性を有して
いるため理想的な感光材料と考えられている。

ａ−Ｓ１感光体は、−船釣には、特開昭５４−７８１３
５号公報に記載されている様に、真空槽内にモノシラン
ガスあるいは高次シランガス（ジシラン、トリシランな
ど）等の原料ガスを導入し、高周波電力印加によるグロ
ー放電を行うことで、上・記原料ガスを分解し基体上に
ａ−９ｌを主体とする感光層を堆積させるプラズマＣＶ
Ｄ法、あるいは特開昭５４−８（ｉ３４１号公報に記載
されている様に、前記シリコンを含有するガスの代わり
にシリコンウェハーをターゲットとし、■、及びＡｒ、
Ｈｅ等の希ガスを導入して高周波電力印加による放電を
行いシリコンターゲットをスパッタすることによってａ
−９ｌを主体とする感光層を得る反応性スパッタリング
法により製造される。

しかし、上記の様な方法でａ−８Ｌ感光体を製膜する場
合、 ■　製膜速度が遅い。

■　原料ガスｉｌｌ用効率が悪い。

■　副産物として非常に多くの粉状の５ｌ−１４ポリマ
ーが発生ずる。

■　充分な光感度を有する膜を得るには基板全加熱する
必要がある。

という欠点があり、製造コストか高くなり、歩留まりが
悪かった。　また、光感度を充分にａするａ−９ｔでは
暗比抵抗の値が、不純物を含有しない場合、Ｉ　Ｏ−”
　Ｓ　／ｃｔａ程度であって、ホウ素を添加した場合、
ＩＱ−１１〜Ｉ　Ｏ’−”　Ｓ／ｃｍ程度でる。そのた
め、電子グＩ真用感光体として使用した場合、電荷保持
率が充分でａるとはいえない。

この点を改良する愈味で、特ｒｊ［昭５４−１’４５５
３９号公報や、特開昭５４−１４５５４０号公報には、
炭素、酸素、窒素の不純物を添加する試みがなされてい
るが、この場合確かに暗比抵抗の値は小さくなる６のの
、光導電性の低下をまねき、電子写真感光体と１２で使
用するのは短しい。

また、最近では、製膜方法の検討、使用するガスの選択
とうにより良好な光導電性をｒＴする炭素含有のアモル
ファスシリコン（以下ａ−５ｉＣという）、酸素含ｆ丁
のアモルファスシリコン（以下ａ−ＳｉＯという）が作
製されたという報告がなされているが、製膜速度が遅く
、電’Ｉ”ｆ；　Ｌ’Ｌ感光体を形成した場合、製造原
価が高くなるという種々の問題をｆ丁している。即ちプ
ラズマＣＶ　ｌ）法においては、暗比抵抗の値が小さく
、かつ、充分な光感度を有する較を高速に製膜すること
はなされていない。

〈発明が解決しようとする問題点〉 １子写真感光体の光導電層として用いられその模中１！
ｆｆｔをｌ〜４０　ａｔｏｍｉｃ％であると厳に限定さ
右２ていた従来のａ−ｓｉｃ　は、その中の炭素量を規
定することによって感光体として使用可能な光感度（η
μτとして１０−’〜１０″″’ｅｍ”／Ｖ）を有し、
かつ、周期律表第■族（たとえば、ボロン等）をドープ
することにとって、暗比延抗値も１Ｑ１３ΩＣ１程度と
感光体として充分使用可能な特性を示していた。

しかし、上記感光体の繰り返し特性を測定してみると最
初に感光体表面に電荷を乗仕て得られた帯ｍ電位に比べ
て、露光あるいは光除電を経て改めて電荷を乗りで得ら
れた帯電電位は、初期の値の２０％以上低下した６’、
（であった。つまり、その膜中■ｉ量を１〜４０　ａｔ
ｏｍｉｃ％であると厳に限定されていた従来のａ−８ｉ
Ｃを光導電層として用いられた感光体は、実用段階にお
いては、非常に帯？ｌｉ能の低いしのであり、実用化に
は、適さないものであった。この理由としては、Ｃを含
むことによってＳＩのグングリング・ボンドを初めとし
たギャップ・ステイトが増加し、感光体表面の電荷屯に
比べて仔り余る数の、露光・光除電によって励起された
７１！Ｊが、そのギャップ・ステイトにトラップされ、
次の帯電により印加される電界により再び励起され表面
電荷を打ち消すためと考える− しかも、従来のａ−ＳＩＣ感光体は、プラズマＣＶＤ法
・スッパクー法により作成されるため、どうしても５ｉ
−ｏ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りた。また、充分
な光感度を得るためには約２００〜３００℃の基板加熱
を行う必要があった。

く問題を解決するための手段〉 本発明の電子写真感光体は、１１及び／又はハロゲンを
４０　ａｔｏｍｉｃ％以」二含むａ　−Ｓ　ｉＣを光導
電層としたことを特徴とするものである。

又、光導電層のａ−９ｉＣをエレクトロン・ザイクロト
ロン・レゾナンス法により形成することを時機としてい
る。

く作　　用〉 本発明の電子写真感光体ｊこよれば、Ｊｌ及び／又はハ
ロゲンを４０　ａｔｏｍｉｃ％以上含むａ−９ｉＣを光
導電層として構成しており、　その比抵抗がｌＯＬ！Ω
ｃｒａと非常に高く、かつ、充分な光感度も有する。ま
た、励起された電荷のトラップ・センターとして働くギ
ャップ・ステイトを少なくすることが可能である。そこ
で、このａ−９ＩＣを電子写真感光体の光導電層として
用いることにより、充分な光感度を何し、特に繰り返し
時の帯電保持能力に優れた感光体を創出できる。

しかむ、ａ−Ｓ　ｌｃ　の光導電層をエレクトロン・サ
インＣ１トロン・レゾナンス法により作成することＩこ
より良品率、及び、製膜速度を高くすることができ、更
にコストの低減を達成できる。

〈実施例〉 第１図に本発明にかかる電子写真感光体の積層構造につ
いて示す。ＡＩ等からなる導電性支持体ｌ上に支持体側
からの電荷の注入を阻止するための中間層２、炭素を含
むａ−９ｉからなる光導電層３、表面を保護し帯電能を
向」ニさせるための表面被覆層４を順次積層して電子写
真感光体とする。

ただし、中間層２及び表面被覆層４は必要に応じて設け
れば良く、特に設ける必要はない。

第２図は、エレクトロン・サイクロトロン・レゾナンス
（以下ＥＣＲという）法にて、光導電層のａ−５ＩＧを
、導電性基板上に作成する製膜装置を示す。図に示す製
膜装置において、プラズマ室１１は空胴共振機構成とな
っており、　導波管Ｉ４を通して２．４５ＧＩＩｚのマ
イクロ波が導入されろ。尚、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で形成されている。プ
ラズマ室Ｉｔには、！！、が導入される。また、このプ
ラズマ室の回りには磁気コイル１６が設置されており、
ここで発生したプラズマを引き出すための８７５　Ｇａ
ｕｓｓの発散磁場が印加されている。堆積室１２にはＡ
１等からなる導電性基板１８が設置されており、この実
施例の場合はドラム状であるため支持体に支持され回転
される。

上記堆積室１２には、原料ガスとして、例えば５ｉ１１
．・Ｓｌ、Ｈ，・ＳＩＦ、・５ＩＣ１，・５ｉｌｌＣＩ
３φＳＩＨ＊ＣＬなど！！あるいはハロゲンを含むケイ
素化合物あるいは、それらを混合して導入管１９より導
入する。　また、Ｃを供給するガスとしては、ＣＨ３・
ＣＣｌ４・ＣＯＩといったガスも導入管１９より導入さ
れる。更に、Ｈｅ、Ａｒ等の不活性ガスは、導入管１７
より導入される。

まず、プラズマ室！！・堆積室１２が排気され、それぞ
れの室にＩＩｔ、原料ガスが導入される。この時のガス
圧はＩ　Ｏ−’ｔｏｒｒ−１０−’ｔｏｒｒに設定され
る。ここで、プラズマ室１■二マイクロ波電源２０によ
り発生したマイクロ波を矩型導波管Ｉ４を通して導入す
るととらに、磁界をも印加しプラズマを励起する。　プ
ラズマ化された夏■、および原料ガスは、発散磁場によ
り基板１８へと導かれａ−９ｊＣが堆積することとなる
。　導ｍ性基板１８を支持する支持体は、回転されるた
め導電性基板１８上には、光導電性が均一に製膜される
。

さらにプラズマ引き出し窓１３の位置、大きさを調整す
ることにより膜の均一性を向上することが可能である。

ＥＣｒｔ法の特徴は、以下の通りである。

■　比較的低い圧力（Ｉ　Ｏ−’　〜ｌ　Ｏ−’Ｔｏｒ
ｒ）で安定にプラズマ生成することができる。従って、
反応種の２次反応を抑えることができる。言いかえれば
、５ｌ−１１ポリマーの発生を抑制できる。

■　電子のエネルギーが高く、　従来のプラズマＣＶＤ
と比較して導入ガスの分解、励起、イオン化が著しく向
上する。

■　適当なイオン衝撃により基板加熱なしでＱ質の膜を
製膜することができる。

従って、プラズマＣＶＤ法の欠点は、ＥＣＩＩ法を用い
ることによって解決することができる。

次に、具体的な電子写真感光体のａ−ＳＩＧの製膜方法
について以下に述べる。

上述したＥＣＲ法により、ＡＩ基板上に、マイクロ波電
力２．５Ｋｗ、原料ガス５ｉｌｌ、の製造条件で１圧力
２．７　′５．０ｍ’ｒｏｒｒに変化さＵ・て、８個の
サンプルを作製し、それぞれの水素含有ｍ。

暗比抵抗、明導電率を測定した。その結果を、第３図に
示す。

水素含有ｍが４０　ａｔｏｍｉｃ％以上の膜において明
導電率（ημτ）かＩ　Ｏ−７〜Ｉ　Ｏ−’ｃ＋ａ”／
Ｖ　（７）値を示し、また、暗比抵抗の値は、１０　”
””Ｓ／ａｓオーダーと非常に光感度の良好な膜が得ら
れていることがわかる。

同様にして、炭素原子を含有するａ−ＳｉＣを」二連し
たＥＣＩｔ法により作製した。製造条件は、７４　りｒ
ｒ波電力　２．５に＊、Ｊｊｉ料ガス５ｌｌ１４−Ｃ１
１４、圧力３　、　ＯｍＴｏｒｒで、Ｓ８１．とＣ１１
，のガス流量比を変えて７（１，’４のサンプルを作製
り、それぞれのＳ　ｉ　Ｊ３７ｄ子とＣ原子の組成比、
引導電率（ημτ）、暗比抵抗を測定した。その結果を
第４図に示す。膜中の炭素原子が増加するにつれて引導
電率（ημτ）の値とら低下する傾向を示すが、炭素濃
度（Ｃ原子／（ｓ＋＋、Ｃ原子））（以下組成比Ｘとい
う）が０．３以下の領域においては、引導電率（ημτ
）は約１０’ｅｓ″／Ｖと電子写真感光体として使用し
得る値を維持しており、ｖｉ質の低下が少ない。また、
水素の含有１を定石したところすべて４０　ａｔｏｍｉ
ｃ％以上であることが確認された。水素含有ｍが６０　
ａｔｏｍｉｃ％以」−になると、水素はほとんどポリマ
ーの状態で存在し、光導電性の低下をｉ′ｊ１き起こす
。　従って、水素含ＹＴｍは４０〜６０　ａｔｏｍｉｃ
％であることが好ましい。

また、第４図から示唆されろ１にうに、組成比Ｘｈ＜ａ
。３以上の模においては、引導電率（ημτ）が１０−
”ｃｍ／　Ｖ以下となり、光感度の著しい低下が見られ
先導ｆｆｔ材料として使用するのは困難である。一方、
炭素含ａｍが少ない領域においては、暗比抵抗は大きく
変わらず、そのため、良好な光導電材料となりえる。　
１体的には、組成比×を０．０５〜０．３　とするのが
好ましい。

上記と同じ炭素濃度の範（ｉＨ内にて水素含Ｇ量が４０
　ａｔｏｓｉｅ％以下のａ−９ｉＣを作製し、暗比抵抗
を測定したが、電子写真感光体として満足１２１するも
のは得られなかった。

次に実際電子写真感光体を製造し、画質特性の評価を行
った。まず、ＡＩからなる円筒状の導電性基、板１（１
Ｂ）Ｊ、に、マイクロ波電力を２．５Ｋｗ、ガス圧力を
２　、７５Ｔｏｒｒ、原料ガス５ｉ１１．　（１２０ｓ
ｅｃｍ）　　・ｌ１ｔｌｌａ　（２２ｓｃｅｍ：Ｉｌｔ
で３０００ｐｐｍ希釈）−Ｎｏｗ　（１２ｓｅｃｍ）の
製造条件で層厚２．５μ■のａ　−Ｓ　Ｉからなる中間
層２をＥＣｌ１法により作製した。

続いて、上述のようにして形成された中間層２の北に、
　マイクロ波電力２．５Ｋｖ１圧力２．７ｍＴｏｒｒ、
原料ガスＳＩＨ，（１２０ｓｅｃｍ）　・ＣｌＩ４　（
２５ｓｅｃｍ）　　・ｌ１ｄｌｓ　（４０ｓｅｃｓ：ｌ
ｉｔで３ｏｐｐＨこ希釈）の製造条件で層厚約２８μ電
のａ−ＳＩＧ　からなる光導電層３を＋ｚ　ｃ　ｎ法に
より作製した。

さらに、上記光導電層３の上に、マイクロ波電力１．５
Ｋｖ、圧力０　、８　ｍＴｏｒｒｘ　　原料ガスＳＩＨ
。

（１０ｓｃｅｍ）　　−ＣｌＩ４　（ｔ　８ｓｃｃｓ）
の製造条件で層厚０．３μｍのａ−８ｉＣからなる表面
被覆層を作製し電子写真感光体を得た。また、製造時、
基板は過熱していない。また、この時の製膜速度は約２
３μｍ／時間であった。

このようにして作製された電子７７真感光体の帯電特性
、光感度を測定したところ、帯電特性は向上し、光感度
かよく、残留電位ら少なかった。さらに、この電子写真
感光体を市販の電子写真複写機に＃ｉ５載して画像を形
成したところカブリのない良好なＩＴｊ像が得られた。

また、エレクトＣ１ン・サイクロトロン・レゾナンス法
によってａ−８ｉを作成することにより５ｌ−１１ポリ
マーなる粉は全く発生しなりかた。

しかし、この時、製膜速度・ガス利用効率とも従来法（
プラズマＣＶＤ法）に比べて６〜１０倍とかなり高い値
の製膜速度・ガス１＋１用効率を得た。

また、伝導型の制御は夏）型にＪ〜るには１３ｄＬ等の
周期律表第■族に鵬する元素を含むガスを、またＮ型に
するにはｐｌ！、等の第■族に属する元素を含有するガ
スを導入することで達成できろ。

本発明によるａ−ＳＩＣ膜は、本実施例に明記した電子
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。

〈発明の効果〉 本発明の１子写真感光体によれば、膜中のＩ１ｍ及び／
またはハロゲン量が４０　ａｔｏｍｉｃ％以上であるａ
−８ＩＣを電子写真感光体の光導電層として用いており
、この膜中のＩＩｍ及び／またはハロゲン量が４０　ａ
ｔｏｍｉｃ％以上であるａ−ＳＩＣは充分な光感度を有
し、かつ、暗比抵抗が非常に大きく、感度は言うまでも
なく特に繰り返し時の帯電特性が非常に浸れている。ま
た、エレクトロン・サイクロトロン・レゾナンス法によ
り作成することにより、５ｔ−Ｉ＋ポリマーなる粉は全
く発生せず、しかし、製膜速度・ガス利用効率とも従来
のプラズマＣＶＤ法に比べてかなり高い値を得、その結
果、安価な電子写真感光体を作成できる。

【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−９ｉＣ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図はａ　−Ｓ＋の引導７Ｉ！率と暗比
抵抗の水素含＊ｍにかかる特性図、第４図はａ−ＳＩＣ
の引導電率と暗比抵抗の炭素濃度にかかる特性図である
。 １：導電性↓ζ体　２：中１７１１層　３二光導７［２
層４：表面１ｌｔｒａ層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導電性基体と、４０ａｔｏｍｉｃ％以上の水素及び
   ／又はハロゲンを含み、さらに炭素を含むアモルファス
   ・シリコンからなる光導電層とを具備する電子写真感光
   体。 ２、上記光導電層がエレクトロン・サイクロトロン・レ
   ゾナンス法により作成された事を特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の電子写真感光体。