JPH0234863A

JPH0234863A - 電子写真感光体の製造方法

Info

Publication number: JPH0234863A
Application number: JP63169216A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Hayakawa; 尚志早川; Shiro Narukawa; 成川　志郎; Kunio Ohashi; 邦夫大橋
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1988-04-04
Filing date: 1988-07-07
Publication date: 1990-02-05
Anticipated expiration: 2010-12-18
Also published as: JPH07117764B2

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、電子写真法を用いてなる画像形成装置に使用
される電子写真感光体に関する。

〈従来技術〉最近、電子写真法を用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−５ｉ）
から構成した感光体が提案されている。このａ−８ｉ悪
感光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６０−３５０
５９号公報に述べられている通りであり、光導電層のａ
−３ｉ層を形成するのに、プラズマＣＶＤ法、スパッタ
ー法が用いられ、しかも水素の量としては１０〜４０ａ
ｔｏｍｉｃ％にすることが明記されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉従来のａ−５ｉ感光体は、ａ−５ｉ層の膜中水素量は、
上述の通り１０〜４０ａｔｏｍｉｃ％とすることが厳に
規定されている。そのため、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１０９
０αとなってしまい、ボロン（Ｂ）をドープしても■０
　ΩＧ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。

しかも、従来のａ−５ｉ感光体はプラズマＣＶＤ法・ス
フパター法により作成されるためどうしても（ＳｉＨ２
）。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。

く問題を解決するだめの手段〉本発明の電子写真感光体は、導電性基体上に４０ａｔｏ
ｍｉｃ％以上の水素及び／又はハロゲンを含むアモルフ
ァスシリコンからなる光導電層を形成したことを特徴と
するものである。

また本発明は上記光導電層をエレクトロン・サイクロト
ロン・レゾナンス法により作成している。

く作用〉水素及び／又はノ・ロダンを４０　ａｔｏｍｉ　ｃ％以
上含むａ−５ｉ層は、比抵抗が１０　Ωαと非常に高く
、これを電子写真感光体の光導電層として用いることに
より、充分な光感度を有し、特に帯電保持能力に優れた
感光体を創出できる。

しかも、これをエレクトロン・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良品率、及び、製膜速
度を高くすることができコストの低減を達成できる。

〈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
するだめのエレクトロン・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−５ｉ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で通じ
ており、図示しない油拡散ポンプ、油回転ポンプにより
真空排気される。

プラズマ室１１は空胴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ＩＩにはＨ２ガ
スが導入される。プラズマ室１１の周囲には磁気コイル
１６．１７が配置されている。磁気コイル１６はプラズ
マ発生磁界（８７５Ｇ）を発生させ、磁気コイル１７は
プラズマ室１１で発生したプラズマを堆積室１２に弓き
出すだめの発散磁界を形成する。

堆積室１２にはアルミ（Ａ１）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１
８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、原料ガスとして、例えばＳｉＨ４，
Ｓｉ２Ｈ６，５ｉＦ４．５ｉＣ１４゜５ｉＨＣ１３，５
ｉＨ２ＣＩ２など水素を含む化合物、あるいはハロゲン
を含むケイ素化合物あるいは、それらを混入して導入す
る。

このような構成により、まず排気系によりプラズマ室１
１及び堆積室１２を排気し、プラズマ室１１にはＨ２ガ
スを、また堆積室１２には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　　ｔｏｒｒ〜ｌｏ　
　ｔｏｒｒに設定される。ここで、プラズマ室１１にマ
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Ｈ量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
−３ｉが堆積されることとなる。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、大きさを調整することで、ａ−
５ｉ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。

この場合、導電性基体１８を加熱することなく、基体１
８上にａ−５ｉ膜を形成した。このａ−３ｉ膜の、膜中
水素（Ｈ）量・明導電率（ημτ）・暗比抵抗率（ρｄ
）のＳｉＨ４ガス流量をパラメーターにした際のガス圧
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、Ｈ量を４０ａｔｏｍｉｃ％以
上にすることにより、ボロンをドープすることなしに、
初めて暗比抵抗が１００−以上となり、しかも明導電率
が高い（光感度が高い）ａ−３ｉ膜が作成出来た。この
ように暗比抵抗が１０　ΩＣ以上となり、しかも明導電
率が高い（光感度が高い）ａ−３ｉ膜は、従来の膜中Ｈ
量が４０チ以下のａ−５ｉ膜では達成することができな
いものであった。

ＨＡを４０ａｔｏｍｉｃ％以上することにより、上述の
ような特性の優れたａ−５ｉ膜を作製できた理由として
は、充分なＨを膜中に含ませることにより、Ｓｌ原子の
ダングリグ・ボンドを減少させことができたこと、ある
いは光学的バンドギャップをやや大きくすることにより
熱励起キャリヤーを減少することが可能になったためと
考えられる。

また、本発明では、エレクトロ・サイクロトロン・レゾ
ナンス法にてａ−５ｉ膜を作成することで（ＳｉＨ２）
ｎ　　なる粉は全く発生せず、しかも、製膜速度・ガス
利用効率ともガス圧に大きく依存し、ガス圧を選ぶこと
により、従来法に比べて６〜１０倍とかなり高い値を得
た。

更に好ましいことには、Ｈ量を４０ａｔｏｍｉｃ％以上
含有するようにガス圧を設定することで、暗比抵抗が１
０１２Ω備以上のａ−５ｉ膜を形成できる。しかも、明
導電率が高い（光感度が高い）ａ−５ｉ膜を作製するこ
とができるガス圧（２〜３５ｍｔｏｒｒ）において、製
膜速度及びガス利用効率とも高い値を示すことが判明し
た。

これに対して従来法により作製された１１の含有量を４
０ａｔｏｍｉｃ％以下としたａ−５ｉ膜では、一般に製
膜速度が大きくなる領域において、光感度が劣化してし
まうという傾向があった。この点からしても、従来法に
ない本発明の優位な点が存在することが判明した。

原料ガスとしてハロゲンを含むケイ素化合物が導入され
る場合には、膜中Ｈ量及びハロゲン量の合計が４０ａｔ
ＱｍｉＣ％以上である必要があることは言うまでもない
。更に鋭意実験を重ねた結果、膜中のＨ量及び／又はハ
ロゲン量を６５ａｔｏｍｉｃチ以上にすると、その膜の
光学的バンド・ギ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量及
ｙ又はハロゲン量は好適には４０〜６５ａｔｏｍｉｃ％
、最も好ましくは４０〜５５ａｔｏｍｉｃ％という値で
ある。

本発明によるａ−８ｉ膜は、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−１簿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、この本発明による膜中Ｈ量及び／またはハロゲン
量を４０ａｔｏｍｉｃ％以上含有するａ−５ｉ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Ｉ）第１図に示す如き構造の正帯ｉ月の電子写真感光体１を
得るために、導電性基体２（＋８）上に中間層３、光導
電層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ＳｉＨ４流量を１２０５ＣＣＭ
とすることで水素量を４８ｓｔｏｍｉｃ％含有し、しか
も、少量のボロン（Ｂ）がドープされ、更には表面被覆
層５としてエレクトロン書サイクロトロンーレゾナンス
法により作成され゛たａ−５ｉＣ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−３ｉ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衣１にまとめておく。

表１ボロンをドーグするだめのガスとしては、Ｂ２Ｈ６以外
に、ＢＣ／３やＢＨ３などボロンと水素あるいはハロゲ
ン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。このとき（ＳｉＨ２）。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。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、これを市販の正帯電用複写機に
搭載し画像形成を行ったところ、良好な画像を得た。

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−５ｉＮ膜あるいは
ａ−３ｉＯ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結果
を表２に示す。

表２上記表２に記した通り、ガス圧を選び水素量を４０ａｔ
ｏｍｉｃ％（第３図参照）以上含んだとき、良好な結果
を得ている。

（実施例３）光導電層４として、ＳｉＨ４流量を９０　ｓ　ｅ　ｃｍ
　とした場合にその膜中にＨ量が５３ａｔｏｍｉｃ％含
有し、しかも夕景のボロンがドープされ、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−３ｉＣ膜、及び中間層３とし
て同寸法により作成されボロンが多量にドープされたａ
−８ｉ膜を具備した正帯電用感光体を作成した。このと
きの作成条件を表３にまとめておく。

表３ボロンをドーグするだめのガスとしては、Ｂ２Ｈ６゜以
外に（実施例１）に明記している通り、ＢＣ１！３やＢ
Ｈ３などボロンとＨあるいはハロゲンとの化合物が好ま
しい。また、ボロンと同じ働きをもった原子としては例
えばアルミやガリュウム・インジュムなどが適している
。このとき（ＳｉＨ２）ｎなる粉は全く発生せず、しか
も、製膜速度やガス利用効率とも従来法に比べて６〜１
０倍となり高い値を得た。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、
これを市販の正帯電用複写機に搭載し、画像を形成した
ところ、良好な画像を得た。

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−５ｉＮ膜あるいはａ
−５ｉＯ膜を用いた場合でも良好な結果が得られている
。

（実施例４）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３）と同じにした場合、それぞれの結果
を表４に示す。この表に示されている通り、ガス圧を選
びＨ量を４０ａｔｏｍｉｃ％以上含んだとき、良好な結
果を得ている。

表４ガス圧（ｍｔｏｒｒ）２．６５．０帯電特性 ◎ ◎ ◎ × 画像 ◎ ◎ ◎ × （実施例５）光導電層４としてＳｉＨ４流量を１２０ｓｅｃｍ　　に
し、Ｈ量を４８ｓｔｏｍｉｃチ含有し、しかも、少量の
リン（Ｐ）がドープされ、更には表面被覆層５としてエ
レクトロン・サイクロトロン拳レゾナンス法により作成
されたａ−５ｉＣ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−５ｉ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５にまとめておく。

表５リンをドープするためのガスとしてはＰＨ３以外に、Ｐ
Ｃｌ３やＰＣＩ！５などリンと水素あるいはハロゲンと
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、アンチモンや酸素などが適している
。

このとき（ＳｉＨ２）。なる粉は全く発生せず、しかも
、製膜速度や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。まだ、これを市販の
負帯電用複写機に搭載し画像形成を行ったところ良好な
画像を得た。

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−５ｉＮ膜あるいはａ
−８ｉＯ膜を用いた場合でも良好な結果が得られている
。

（実施例６）光導電層４として、ＳｉＨ４流量を９０ｓｅｃｍにし、
その膜中に！（量を５３ａｔｏｍｉｃ％含有し、しかも
少量のリン（Ｐ）がドープされ、更には表面被覆層５と
してエレクトロン・サイクロトロン拳レゾナンス法によ
り作成されたａ−５ｉＣ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−３
ｉ膜を具備してなる負帯電用感光体１を作成した。この
ときの作成条件について表６にまとめておく。

表６リンをドープするだめのガスとしては、上述の表の如く
、ＰＨ３に限らず、ＰＣＩ！３やＰＣｌ５など、リンと
■１あるいはハロゲンと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
ンや酸素などが適している。

ここで、（ＳｉＨ２）。なる粉は全く発生せず、しかも
、製膜速度やガス利用効率とも、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、画像を形成したところ、
良好な画像を得ることができた。

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−８ｉＮ膜あるいは
ａ−５ｉＯ膜を用いた場合でも良好な結果が得られてい
る。

く効果〉この発明では、膜中の水素量及び／またはハロゲン量が
４０ａｔｏｍｉｃ％以上であるａ−９ｉ膜を電子写真感
光体の光導電層として用いており、この膜中の水素量及
び／またはハロゲン量が４０ａｔｏｍｉｃチ以上である
ａ−３ｉ膜は充分な光感度を有し、かつ、暗比抵抗が非
常に大きいため、特に帯電特性の優れた感光体を作成で
きる。

また、光導電層をエレクトロン・サイクロトロン・レゾ
ナンス法により作成することにより（ＳｉＨ２）。なる
粉は全く発生せず、しかも、製膜速度やガス利用効率と
も従来法に比べてかなり高い値を得、その結果安価なａ
−５ｉ悪感光を得ることができる。

【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（２）は本発明のａ−５ｉ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図はそれぞれ
ＳｉＨ４ガス流量をパラメーターとした際の膜中の水素
量、明導電率（ημτ）及び暗比抵抗率（ρｄ）のガス
依存性を示す特性図である。に感光体、２：導電性基体、３：中間層、４：光導電層
、５：表面被覆層。代理人　弁理士　杉　山　毅　至（他Ｉ名）ｙｆｘＦｘ
（ｍｔｏｒｒ）・：　ＳｉＨ４１２０５ｃｃｍ ■’　ＳｉＨ４ｑＯ５ｃｃｍ第３図

Claims

【特許請求の範囲】１、導電性基体と、該基体上に形成され４０ａｔｏｍｉ
ｃ％以上の水素及び／又はハロゲンを含むアモルファス
シリコンから構成された光導電層とを具備した電子写真
感光体。２、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。