JPH03242653A - 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】 （ａ）産業上の利用分野 この発明はアモルファスシリコン（以下、ａ−５ｉと示
す。）からなる光導電層を有する電子写真用の感光体に
関する。

（ｂ）従来の技術 近年、高い光転導度、高硬度、無公害などの点で優れた
特性を持つａ−５ｉより構成される電子写真感光体が注
目されている。ａ−５ｉ悪感光は一般には真空槽内にモ
ノシラン（ＳｉＨ４）あるいはジシラン（ＳｉＪｉ　）
等の原料ガスを導入し、高周波電力を印加することによ
ってグロー放電を形成し、前記原料ガスを分解して基体
上にａ−５ｉを主体とする感光層を堆積させるプラズマ
ＣＶＤ法、あるいは前記のケイ素を含有する原料ガスの
代わりにＳｉウェハーをターゲットとし、Ｈ，、Ｈｅ、
＾ｒ等のガスを導入し、高周波電力を印加してグロー放
電を形成しターゲットをスパツクすることで基体上にａ
−５ｉを主体とする感光層を得る反応性スパッタリング
法により作製されている。

このようにして形成されたａ−５ｉは通常１０〜３０ａ
ｔ％の水素を含んでおり、伝導型制御材料（例えば第■
族のＢ（ホウ素）、第Ｖ族のＰ（リン）等）を添加しな
い、すなわち無添加の状態では弱いｎ型を示している。

キャリアの走行能としてはホールよりも電子の方が優れ
ており、高い光転導度を示すものの、暗転導度は１０−
９〜１０−”　Ｓ７ｃｍと比較的大きな値を示している
。このような特性を有するａ−５ｉを電子写真感光体に
用いようとした場合、負帯電用となるが、前述したよう
に喧伝導度が比較的大きな値を有するため帯電能、電荷
保持率に劣るものとなる。

そこで従来は、 ■　Ｂ等の第■族元素を添加することによってホールの
走行能の改善を図り、かつ、喧伝導度が極小となる付近
の組成を採用し、正帯電用として用でいる。

一方、負帯電用としては、 ■　Ｃ，Ｎ、Ｏ等の不純物を添加して喧伝導度を下げる
。

■　機能分離型構成を採用し、キャリア生成層を無添加
のａ−５ｉ、かつキャリア輸送層をＣ，Ｎ。

０等を添加したａ−５ｉで各々構成するか、または両者
をａ−５ｉ　Ｃで構成する。

等の方法を用いてａ−５ｉは感光体として使用されてい
た。

ＩＣ）発明が解決しようとする課題 しかしながら上記の方法においては、 ■　Ｂ等の第■族の不純物を添加することにより喧伝導
度を小さくしまたホールの走行能を改善することは可能
であるが、その場合でもホールの走行能は無添加のａ−
５ｉの電子の走行能より低下しておりキャリアの走行能
は良好とはいい難い。

■および■　Ｃ，Ｎ、Ｏ等の不純物を添加することによ
り感光体を構成する層の喧伝導度を下げることができる
がそれに伴って光転導度も低下してしまう。

という問題があり、何れにせよ従来のａ−５ｉ悪感光に
おいては、無添加のａ−５ｉの伝導重度が良いという優
れた特性が活かされていなかった。

また従来の成膜方法においては、 ■　成膜速度が遅い。

■　原料ガスの利用効率が悪い。

■　反応種が２次反応を起こして粉状の５ｉ−Ｈポリマ
ーを生成し、これが基体表面に付着して成膜欠陥となる
。

■　成膜時に基体を加熱する必要がある。

という欠点があり、コスト高、生産性の低下という問題
が生じていた。

この発明の目的は、不純物添加のないａ−５ｉを光導電
層として直接用いて像形成を行うことができ、また、上
述したような成膜上の問題を解消して製造することので
きる電子写真感光体を提供することにある。

（ｄ）課題を解決するための手段 この発明は、障壁層、伝導型制御材料が添加されない光
導電層２表面層がこの順に積層され、かつ前記光導電層
がほぼ４０ａｔ％以上の水素および、まタハハロゲンを
含有するアモルファスシリコンからなることを特徴とす
る。

前記ａ−５ｉの光導電層は電子サイクロトロン共鳴法（
以下、ＥＣＲ法という。）の成膜装置によって形成する
ことが可能である。

（ｅ）作用 一般に、プラズマＣＶＤ法１反応性スパッタリング法等
の従来の方法によって形成されるａ−５ｉにおいて膜中
に含有される水素、ハロゲン量は通常１０〜３０ａｔ％
程度であるが、ＥＣＲ法を用いて成膜を行えば６０ａｔ
％程度の量を含有させることも可能である。

ＥＣＲ法は磁場中の電子とマイクロ波との共鳴現象によ
りプラズマを生成して成膜を行う方法であり、以下のよ
うな特徴を有している。

■　電子のエネルギーが高く、従来のＩ’ｆｃＢ’ｉ！
方法と比較して原料ガスの分解、励起、イオン化が著し
く向上して成膜速度が速くなり、かつ原料ガスの利用効
率が良くなる。

■　比較的低い圧力（１０−５〜１０−”Ｔｏｒｒ）で
安定にプラズマを生成することができ、反応種の２次反
応によるＳ　ｉ　−Ｈポリマーの発生を抑えることがで
きる。

■　適度なイオン衝撃により基板加熱を行わなくても良
質の膜を生成することができる。

そして、このようなＥＣＲ法の成膜装置によって得られ
たａ−Ｓｉ膜は以下のような特徴を有している。

■　前述したように多量の水素、ハロゲンを含有させる
ことが可能である。

■　光学的ハンドギャップは１．８〜２．２　ｅＶ程度
である。

■　第■族元素等の伝導型を左右する不純物を添加しな
いａ−５ｉで暗伝導度が１０−”　〜１０−”Ｓ　／　
ｃｍと従来の成膜装置で形成した膜に比べて小さく、特
に４０ａｔ％以上の水素および、またはハロゲンを含有
する膜においては光伝導度が１０−７〜ＩＱ−６ｃｔ／
Ｖとなって、明暗比を大きく取ることができる。

そこで、不純物を添加せず、かつ水素および、またはハ
ロゲンを４０ａｔ％以上含有するａ−Ｓｉにより光導電
層を構成すればａ−５ｉ本来の優れた光導電性を損なう
ことなく、良好な帯電能、電荷保持能を有する電子写真
感光体を提供することができる０）実施例 第４図はＥＣＲ法による成膜装置の構成を示した図であ
る。

この成膜装置はプラズマを発生させるプラズマ室１１と
、成膜が行われる堆積室１２を有している。プラズマ室
１１．堆積室１２は図外のターボ分子ポンプ、油回転ポ
ンプにより真空排気されるプラズマ室１１は空洞共振器
構成となっており、導波管１４を通して２．４５Ｇ）ｌ
ｚのマイクロ波が導入される。なおマイクロ波導入窓１
５はマイクロ波が通過できる石英ガラスで構成されてい
る。プラズマ室１１にはガス導入管１７からＨｔ＋Ｈｅ
＋Ｎｔ＋＾ｒ等の不活性ガスが導入される。また、プラ
ズマ室１１の周囲には磁気コイル１６が配置され、プラ
ズマ室１１内の適当な領域でＥＣＲ条件を充たす磁界を
発生させるとともに、堆積室１２内にプラズマを引き出
す発散磁界を形成している。なおプラズマはプラズマ引
き出し窓１３を通じて堆積室１２に引き出される。堆積
室１２には感光体の基体１８が装着される。基体１８は
導電性材、例えばＡＡでなり、この実施例ではドラム状
のものを用いている。ドラム状の基体１８は表面に均一
に成膜が行われるように、図示しない支持機構により回
転可能に支持されている。堆積室１２にはＳｉＨ４等の
原料ガスを導入する原料ガス導入管１９が設けられてい
る。

この装置での成膜処理は以下のように行われる。まずプ
ラズマ室１１および堆積室１２内が排気され、続いてプ
ラズマ室１１にはＨ２，Ｈｅ、Ｎ、、Ａｒ等の不活性ガ
スが、堆積室１２には原料ガスがそれぞれ導入される。

原料ガスとしては例えば５ｉＨ４ＳｉＪ６．ＳｉＦ４．
５ｉＣ１ａ　、５ｉＨ２ＣＩ□等の水素またはハロゲン
を含むシリコン化合物が用いられる。このときの圧力は
１０−３〜１０−’Ｔｏｒｒ程度に設定される。そして
磁気コイル１６に電流を印加して磁場を形成し、プラズ
マ室１１にマイクロ波を導入してプラズマの１戒を行う
。このようにして形成されたプラズマはプラズマ引き出
し窓１３を介して堆積室１２内に輸送され基体１８上に
て膜の形成が威される。このとき基体１８は回転される
ので均一な成膜が行われる。また、プラズマ引き出し窓
１３の形状およびプラズマ引き出し窓１３から基体１８
までの距離を変えることにより膜の均一化を向上させる
ことができる。

このような装置において実際に形成されたａ−５ｉの膜
質について述べる。まず、 マイクロ汲出カニ　２．５ＫＩ４ＣＥＨ波）原料ガス　
　　：　１２０ＳＣＣＭ 圧力　　　　　：２．７〜５．ＯＸｌ０−’Ｔｏｒｒ基
板加熱　　　：無し の条件で水素を含有するａ−Ｓｉ膜を形成した。第１図
はこのａ−Ｓｉ膜における水素含有量に対する光伝導度
および暗伝導度を示した図である。

図から分かるようにＥＣＲ法でａ−５ｉ膜を形成した場
合には従来の方法に比べて暗伝導度が小さくなる。すな
わち従来の方法では不純物元素を添加しない場合の暗伝
導度は１０−’〜１０−１０Ｓ　／ａｍであったものが
、この方法であると１０−”〜１Ｏ−１２・Ｓ　／　ｃ
ｒｓになる。また、この方法では光伝導度は膜中の水素
含有量が２０〜３０ａｔ％のときにはあまり良くないが
、４０ａｔ％を越えると１０−７〜１０−”ａＩｌ／Ｖ
と非常に良い状態となる。このような優れた特性を有す
る膜は従来の成膜方法では得られなかったものであり、
負帯電用の電子写真感光体の光導電層として充分使用し
得るものである。すなわち暗伝導度と光伝導度との差が
大きく、コントラストに優れた画像を形成することがで
きるようになる。

なお、ａ−５ｉ中の水素含有量がほぼ６０ａｔ％を越え
ると膜中において水素が５ｉＨｚポリマーの状態で存在
するようになり、光伝導度の低下を引き起こす。したが
って水素含有量はほぼ４０〜６０ａｔ％の範囲にするこ
とが望ましい。このような良好な暗転導度、光伝導度は
水素の他にハロゲンを含有させた場合にも見られた。

そこで具体的に電子写真感光体の製造を行った。第２図
は感光体の構成を示した図である。感光体はアルミニウ
ム等の導電性基体ｌ上に障壁層２、光導電層３、表面層
４を積層したものである。

これらの障壁層２、光導電層３、表面層４は全て上記成
膜装置により形成される。第３図はその成膜条件を示し
ている。このような条件で感光体を形成したところ、成
膜速度は２３μｍ／ｈｒ程度と従来の装置の成膜速度に
比べて速く、また５ｉ−Ｈポリマーも発生することもな
かった。得られた感光体の光導電層の水素含有量は４７
ａｔ％程度であった。

この感光体の負極性としての電子写真特性の測定を行っ
たところ、充分な帯電能、帯電保持率を有し、かつ従来
より優れた良好な光感度を示し残留電位が少ないという
結果が得られた。この感光体を市販されている複写機に
搭載して画像評価を行ったところ、カブリのない良好な
画像を得ることができた。

なお、光導電層中にハロゲンを含有させるには５ｉＨｚ
Ｃ１ｚ　、　　５ｉＣ１，、５ｉＦａ等を原料ガスとし
て用いることによって可能であり、ハロゲンを含有した
場合にも同様な結果を得ることができた。

ｔｇ＋発明の効果 以上のようにこの発明によれば、本来光伝導度に優れて
いるａ−５ｉを、例えばＢ添加等によって光伝導度を鈍
らせてしまうことなく用いることができる利点がある。

すなわちａ−５ｉ中に水素および、またはハロゲンを４
０ａｔ％以上含有させることによって暗伝導度を向上さ
せ、感光体として充分な帯電能、電荷保持率を持たせる
ことができる。

この水素、ハロゲンを４０ａｔ％以上含有し良好な特性
を有するａ−５ｉの感光体は従来法では作成不可能であ
りＥＣＲ法によって成膜される。このＥＣＲ法は従来の
成膜法における■成膜速度が遅い、■原料ガスの利用効
率が低い、■非常に多くの粉状のＳ　ｉ　−Ｈポリマー
が発生して成膜欠陥を起こさせる、等の問題を解消し、
また基板加熱を行うことなく良質のａ−５ｉ膜を得るこ
とができ、製造コストの低下、生産性の向上を図ること
ができる。

■−基体、２−１１壁層、３−光導電層、４−表面層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）障壁層、伝導型制御材料が添加されない光導電層
   、表面層がこの順に積層され、かつ前記光導電層がほぼ
   ４０ａｔ％以上の水素および、またはハロゲンを含有す
   るアモルファスシリコンからなることを特徴とする電子
   写真感光体。
2. （２）前記アモルファスシリコンの光導電層が、電子サ
   イクロトロン共鳴法の成膜装置によって形成されてなる
   請求項１記載の電子写真感光体。