JPH0210370A - 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−９ｌ
という’）Ｔｉ電子写真感光体、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／ｍｌ１１″と非常にＱＪ　イ等、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　−Ｓ　ｌ感光体は、−船釣には、特開昭５４＝７８
１３５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　−Ｓ　ｉを主体とする感光層を堆積させるプラズ
マＣＶＤ法、あるいは特開昭５４−８Ｇ３４１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、Ｈ，及びＡ
ｒ、ｔｌｅ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　−Ｓ　ｉ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ａＳｉ感光体を製膜する場合
、 ■　製膜速度が遅い。

■　原料ガス利用効率が悪い。

■　副産物として非常に多くの粉状の５ｉ−Ｈ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を加熱する
必要がある。

という欠点があり、製造コストが高くなり、歩留まりか
悪かった。　また、光感度を充分に有するａ　−Ｓ　ｉ
では暗比抵抗のｆ−’ｉが、不純物を含有しない場合、
１０’″１０Ｓ／Ｃ１！１程度であって、ホウ素を添加
した場合、ｔｏ−”　〜ｔｏ″″”Ｓ／ｅｍ程度である
。そのため、電子写真用感光体として使用した場合、電
荷保持率が充分で有るとはいえない。

この点を改良する意味で、特開昭５４−１４５５３９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乙のの、光導
電性の低下をまねき、電子写真感光体と；２て使用する
のは錐；７い。

また　、最近では、製脱方法の検討、使用ずろガスの選
択とうにより、良好な光導電性を有する炭素原子を含ｔ
ｊシたアモルファスシリコン（以下ａ−Ｓ［Ｃという）
、酸素原子含（「のアモルファスシリコン（以下ａ−Ｓ
ｉＯ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、電子写真感光体を形成Ｉまた場合製
造原価が高くなるという種々の問題をｆｆシている。即
ちプラズマＣＶＤ法においては、暗比抵抗の値が小さく
、かっ、充分な光感度を有する膜を高速に製膜ずろこと
はなされていない。

〈発明が解決しようとする問題点〉 電子写真感光体の光導７Ｉｔ層として用いられその膜中
１１　ｆｆｌを１〜４０　ａＬｏｍｉｃ％であると厳に
限定されていた従来のａ−９ＥＯは、その中の酸素量を
規定することによって感光体として使用可能な光感度（
ημτとして１０　’−＠〜ｔ　Ｏ−？ａｍ’　／　Ｖ
　）を有し、かつ、周期律表第１ｎ族（たとえば、ボロ
ン等）をドープすることによって、暗比抵抗値も１０Ｉ
３Ωｃａｎ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せて得られた帯７［を電位に
比べて、露光あるいは光除電を経て改めて電荷を乗Ｕ°
て得られた帯電電位は、初期の値の２０％以」二低下し
た値であった。つまり、その膜”Ｉ”　１１　！＋１を
ｌ　〜４０　ａｔｏｍｉｃ％であると厳に限定されてい
た従来のａ−３ＪＯ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、非常に帯電能の低いしのであ
り、実用化には、適さないしのであった。この理由とし
ては、Ｏを含むことによってＳｌのダングリング・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
面の電荷用に比べてイｆり余る数の、露光・光除電によ
って励起された電荷が、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７ しかも、従来のａ　−Ｓ　Ｉ感光体は、　プラズマＣＶ
Ｄ法・スフパター法により作成されるためどうしてｂｓ
＋−■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。また、充
分な光感度を得ろためには約２００〜３００℃のノル板
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、Ｉ！及び／又はハ〔Ｊゲン
を４０　ａｔｏｍｉｃ％以上含むａ−９ｔＯを光導電層
としたことを特徴としている。

又、先導ｍ層のａ−８ｉＯ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特徴と（７て
いる。

く作　　用〉 本発明の電子写真感光体によれば、■及び／又はハロゲ
ンを４０　ａＬｏｍｉｃ％以」二含むａ−８ＬＯを光導
電層として構成しており、　その比抵抗が＋９１３００
１ｍと非常に高く、かつ、充分の光感度も有する。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−９ｌＯを電子写真感光体の先導７ｕ層として
用いることにより、充分な光感度を有し、特に繰り返し
時の帯電保持能力に浸れたものとなる。

しかも、ａ−９ｉＯの光導電層をエレクトロン・ザイク
Ｃｌ１−　ｃｚン・レゾナンス法により作成することに
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。Ａ１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、酸素を含
むａ　−Ｓ　ｉからなる光導電層３、表面を保護し帯電
能を向上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・ザイクロトロン・レゾナンス
（以下１”、　Ｃｌ？という）法にて先導電層であるａ
−ＳｉＯを導電性基板−１−に形成する製膜装置を示す
。図に示ず製膜装置において、プラズマ室１１は、空胴
共振機構成となっており、導波管１４を通して２．４５
ＧＩｌｚのマイクロ波が導入される。尚、マイクロ波導
入窓１５はマイクロ波が通過でさる石英ガラスで形成さ
れている。プラズマｍｌｌには１１．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　Ｇａｕｓｓの発散磁場が印加されている。堆積
室１２には、Ａ１等からなる導電性基板１８か設置され
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
．壷Ｓｉ、Ｉ−１゜・ＳｉＦ４・Ｓ　ｉＣ１，・５ｉｌ
ｌＣ１ａ・５ＩＩＩ＊ＣＩ！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、０を供給するガスとしてはＣ
ｏ１・ＮＯ・０．といったガスも導入管１９より導入さ
れる。また、ＩＩｅ、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ｌｆｔ、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１１にマイクロ波電源２０によ
り発生したマイクロ波を矩型導波管１４を通して導入す
るととしに、磁界をも印加しプラズマを励起ずろ。　プ
ラズマ化されたＨｅおよび原料ガスは、発散磁場により
基板１８へと導かれａ−９ＩＯが堆積することとなる。

導電性基板１８を支持する支持体は、回転されるため導
電性基板Ｉ８上には均一に製膜される。さらにプラズマ
引き出し窓Ｉ３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。

ＥＣＲ法の特徴、は以下のとおりである。

■　比較的低い圧力（１０−８〜１０−’Ｔｏｒｒ）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過熱なしで良質の膜を
製膜することができる。

従って、プラズマＣＶＤ法の欠点は、Ｅ　ＣＲ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光導電層の製膜方法に
ついて以下に述べる。

上述したＥ　ＣＲ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、圧
力２．７〜５．０ｍＴｏｒｒに変化させて、８個のサン
プルを作製し、それぞれの水素含有量、暗比抵抗、明導
電率を測定した。その結果を、第３図に示す。

水素含有量が４０　ａｔｏｍｉｃ％以上の膜において明
導電率（ημτ）が１０″″７〜ｌＯ″″＠Ｃ１１！／
Ｖの値を示し、また、暗比抵抗の値は１０　””　”　
Ｓ／　ｃｍ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、酸素原子を含Ｎｔ　７１ａ、−Ｓ　ｔを上
述したＥ　Ｃｌ’？法により作製した。製造条件は、マ
イクロ波電力２．５ｔ（ｖ、原料ガス５ｉ１１．・０１
、圧力３．０　ｍＴｏｒｒで、５ｉ１１４とＯｏのガス
流量比を変えて７　（ＩＩＪのザンブルを作製し、それ
ぞれのＳｆ原子とＯ原子の組成比、引導電率（ημτ）
、暗比抵抗を測定１７た。　その結果を第４図に示す。

膜中の酸素原子が増加するにつれて、　引導電率（ηｌ
ｌτ）のｆｐ’ｉとも低下する傾向を示すが、酸素濃度
（０原子／（Ｓｉ＋Ｏ原子））（以下組成比Ｘという）
が０．２以下の領域においては、引導電率（ημτ）は
約１００−７ａ’／　Ｖと電子写真感光体として使用１
．得ろ値を維持しており、膜質の低下が少ない。また、
水素の含ａｆｆｌを走風したところずべて４０　ａｔｏ
ｍｉｃ％以」二であることが確認された。水素含有量が
６０　　ａｔｏｍｉｃ％以上になると、水素はほとんど
ポリマーの状態で存在し、光導電性の低下を引き起こす
。ｊ７たがって、水素含有量は４０〜６０　　ａｔｏｍ
ｉｃ％であることが好ましい。

また、第４図から示唆されるように、組成比Ｘが０．２
　以上の膜においては、引導電率（ημτ）が１０”以
下となり、光感度の著しい低下が見られ先導？１ｉ材料
として使用するのは困難である。

方、酸素含有量が少ない領域においては、暗比抵抗は大
きく変わらず、従って、良好な光導電材料。

となりえる。　具体的には、組成比Ｘを　０．０５〜０
．２　とするのが好ましい。

］二記と同じ酸素濃度の範囲内にて水素含有量が４０　
ａｔｏｍｉｃ％以下のａ−９ｉＯ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ｊ２得るしのは
得られなかった。

次に実際１子η真感光体を製造し、画質特性の評価を行
った。

まず、アルミ（Δ１）からなる円筒状の導電性基１１（
１８）Ｊ−に、マイク〔１波電力２．５Ｋｗ、ガス圧力
２　、７　ｍＴｏｒｒ、原料ガスＳ　ｉｌｌ　４（１２
０ｓｅｃｍ）　−ＢＪｌ　、（２２ｓｃｅｍ目１　ｅで
３０００　ｐｐｍ希釈）−ＮＯ（１２ｓａｃＩｌｌ）の
製造条件で層厚２　、５７ｚ　ｒａのａ　　ＳＩからな
る中間層２をＥＣＩｔ法により作製１．た。

続いて、上述のよにして形成された中間層２の」二に、
マイクロ波電力２．５Ｋｗ、圧力２　、７５Ｔｏｒｒ。

原料ガス５ｉｌ１４（１２０ｓｅｃｍ）　・０ｔ（２５
ｓｅｃｍ　）・ＩＩＪ［ｓ　（４０ＳＣＣＩＩＩ　：Ｌ
Ｉｔで３０ｐｐｍに希釈）の製造条件で層厚的２８μｍ
のａ−９ＩＯからなる先導電層３をＥＣ１ｔ法により作
製（また。

さらに、ｊ−述の光導電層３の−１−に、マイクロ波電
力１．５Ｋｗ、圧力０　、８　ｎ＋Ｔｏｒｒ、原料ガス
５ｉＨ４（１０ｓｅｃｍ）・ＣＩＯ，（１８ｓｅｃｍ）
の製造条件で層Ｊワ約０，３Ｉｚｍのａ−ＳｉＯからな
る表面被覆層４を作製し電子写真感光体を得た。また、
製造時、基板は加熱していない。また、この時の製膜速
度は約２３μｍ／時間であった。

このにうにして作製された電子写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」ニし、光感度
がよく、残留１１１位ら少なかった。さらに、この電子
写真感光体を市販の１干すＲ複写機に搭載して画像を形
成したところカブリのない良好な画像が得られた。また
、エレクトロン・サイクロトロン・レゾナンス法ににつ
てａＳ！を作成するごとに、Ｊ−リ５ｉ−Ｉ！なるポリ
マー粉は全く発生しなっかた。しかも、この時、製膜速
度・ガス利用効率とも従来法（プラズマＣＶ　Ｄ法）に
比べて６〜１０倍とかなり高い値の製膜速度・ガス利用
効率を得た。

また、伝導型の制御はｒ）型にするにはｒ３ｔ［Ｉｏ等
の周期律表第■族に属する元素を含むガスを、またＮ型
にするにはＰＩ［、等の第■族に属する元素を含（了す
るガスを導入することで達成できる。

本発明によるａ−Ｓｉ、Ｏは７（ｉ子写真感光体の光導
電層と１２でだけでなく、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材料に
最ら適１７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６適用することができる。

〈発明の効果〉 本発明の電子写真感光体によれば、膜中のＩｌｒｉｌ及
び／またはハロゲン量が４０　ａｔｏｍｉｃ％以上であ
るａ−８ｉＯ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ｌ１ｆｆｔ及び／またはハロゲン量が
４０　ａｔｏＩＩｌｉｃ％以上であるａ−Ｓ１０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優
れたらのとなる。

また、電子ｎ真感光体の光導電層をエレクトロン・ザイ
ク「ノドロン・レゾナンス法により作成することにより
５ｉ−ＩＩなるポリマー粉は全く発生せず、しかし、製
膜速度・ガス利用効率とも従来のプラズマＣＶ　Ｉ）法
に比べてかなり高い値を得、その結果安価な？Ｕ電子写
真感光体作成できる。

【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−ＳＩＯ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　−Ｓｌの明導電率と暗比抵抗
の水素含有量にかかる特性図、第４図はａ−８ｉＯの明
導電率と暗比抵抗の酸素濃度にかかる特性図である。 １：導電性基体　２：中間層　３：先導ｆｔｉ層４層表
：表面被 覆層人

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、さらに酸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、上記光導電層をエレクトロン・サイクロトロン・レ
   ゾナンス法にて形成したこと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。