JPH0344474A - アモルファスシリコン感光体製造装置 - 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〕 本発明は電子写真感光体、特にアモルファスシリコン感
光体の製造方法に関する。

〔従来技術〕

従来、電子写真感光体として、Ｓｅ又はＳｅにＡｓ、Ｔ
ｅ、Ｓｂ等をドープした感光体、ＺｎＯゃＣｄＳを樹脂
バインダに分散させた感光体等が知られている。しかし
ながらこれらの感光体は、環境汚染性、熱的安定性、機
械的強度の点で問題があ−る。

一方、アモルファスシリコン（ａ−３ｉ）を母材として
用いた電子写真感光体が近年になって提案されている、
ａ−３ｉは、５ｉ−３ｉの結合手が切れたいわゆるダン
グリングボンドを有しており、この欠陥に起因してエネ
ルギーギャップ内に多くの局在準位が存在する。このた
めに、熱励起担体のホッピング伝導が生じて暗抵抗が小
さく、また光励起担体が局在準位にトラップされて光導
電性が悪くなっている。そこで、上記欠陥を水素原子、
弗素原子で補償してＳｉにＨ，Ｆを結合させることによ
って、ダングリングボンドを埋めることが行われる。

また表面改質層等の研究、或は硼素、燐等にょる付活が
行われ、性能の改良の実が上って来ている。

このようにして、ａ−ｓｉを光導電層とした電子写真感
光体が実用化されて来ており、その優れた耐摩耗性、耐
熱性、光感度特性及び無公害性等々によって急速に市場
に浸透しつつある。

この電子写真感光体はグロー放電分解法によって形成さ
れるが、その感光体はドラム形状であり、そのためにド
ラム周面に亘って均質なａ−３ｉ層を形成するのが難し
く、これにより、感光体ドラムの周面全体に亘って電子
写真特性が均等にならず、画像形成して得られた画面に
は品質上むらが生じるという問題がある。

これらの問題に対処して多くの提案がされている。

例えば２重円筒内でプラズマを発生させ、プラズマガス
を多数の噴出口から噴出させ基体円筒を包むプラズマガ
ス雰囲気を均一にする（特開昭５８−１１８１１１号）
、プラズマ室に設けられたプラズマガス噴出口に螺子螺
着可能とし螺子に大小の通気口を設け、更に螺着する噴
出口の数を調節する（特開昭５９−３８３７５号）、更
にプラズマ室を設けることなく原料ガス別に導入口配列
を割当てプラズマ化する（特開昭５９−３８３７７号）
、プラズマガスを開口率０．０９％未満に設けた噴出口
から感光体円筒へ非法線方向に噴出させる（特開昭６３
−２１３６７５号）或はａ−３ｉを堆積させる際の原料
ガスの平均滞留時間を規制して堆積密度を制御する（特
願昭６３−１０７２２２号）等の提案がある。

しかしながら回転する基体円筒とこれを嵌挿した円筒の
作る円筒層内のガス体の流れ、ａ−３ｉの析出速度及び
析出に伴うガスの発生もしくは消滅等、基体円筒を囲繞
するガス密度のパターンは複雑であり、未だに基体上に
微小シリコンの凝析したパイル状突起もしくは山脈状突
起、塊状脱落や粉粒の発生があり、画像欠陥を依然とし
て解消することができない。

〔発明の目的〕

前記した実情に対処し本発明の目的は、ａＳｉ感光体の
全面に亘って、画像欠陥の原因となるパイル状突起、粉
体発生の抑制されたａ−５ｉ悪感光の製造装置を提供す
ることにある。

〔発明の構成〕

前記した本発明の目的は、感光体基体円筒を円筒電極と
して回転自在に同心円位置に挿入、設置した対向円筒電
極の円筒壁面に原料ガスを導入する多数の噴出口を設け
、前記両円筒電極の作る空隙円筒層中でプラズマガスを
生成し、回転する感光体基体円筒上にアモルファスシリ
コンを気相堆積するプラズマＣＶＤ装置において、前記
円筒壁面に設けられた噴出口が螺旋状に配列されること
を特徴とするアモルファスシ、リコン感光体製造装置に
よって遠戚される。

次に、本発明の感光体（ドラム状）の製造装置即ちプラ
ズマＣＶＤ装置（グロー放電装置）を第１因によって説
明する。

この装置５１の真空槽５２内ではドラム状の基体４１が
垂直に回転可能にセットされ、ヒータ５５で基体４１を
内側から所定温度に加熱し得るようになっている。基体
円筒電極４１に対向してその周囲に、ガス噴出口５３付
きの対向円筒高周波電極５７が配され、基体円筒電極４
１との間に高周波電源５６によりグロー放電、が生ぜし
められる。なお、図中の６２はＳｉＨ，又はガス状シリ
コン化合物の供給源、６３はＣＨ，等の炭化水素ガスの
供給源、６４はＮ２等の窒素化合物ガスの供給源、６５
は０２等の酸素化合物ガスの供給源、６６はＡｒ等のキ
ャリアガス供給源、６７は不純物ガス（例えばＢ２Ｈ６
）供給源であり、これらの原料ガスは原料ガス室５４に
導かれ、噴出口５３から噴出させられる。６８は各流量
計である。

このグロー放電装置において、まず支持体である例えば
ＡＱ基体４１の表面を清浄化した後に真空槽５２内に配
置し、真空槽５２内のガス圧が１０””Ｔｏｒｒとなる
ように調節して排気し、かつ基体４１を所定温度、特に
１００〜３５０°Ｃ（望ましくは１５０〜３００°Ｃ）
に加熱保持する。次いで、高純度の不活性ガス又はＮ２
をキャリアガスとして、ＳｉＨ，又はガス状シリコン化
合物、ＣＨいＮ２、ＮＨ，、ＣＯ２，０２等を適宜真空
槽５２内に導入し、例えば０．０１−１゜Ｔｏｒｒの反
応圧下で高周波電源５６により高周波電圧（例えば１３
．５６ＭＨｚ）を印加する。これに、よって、上記各反
応ガスを対向円筒電極５７と基体円筒電極４１との間で
グロー放電分解し、ａ−３ｉＣ：Ｈ。

ａ−３ｉＣ：Ｈ：Ｆ、ａ−５ｉ　：Ｈ及びａ−Ｃ：Ｈ：
Ｆ等を基体上に連続的に堆積させる。

〔発明の作用効果〕

前記プラズマＣＶＤ装置において、本発明の特徴は対向
円筒電極５７の内側円筒壁に設ける噴出口の配列条件に
ある。

第２図に内側円筒壁の展開図を示し、噴出口螺旋配列の
例として菱形格子（間隔ｄ１ピッチｐ）及び菱形面心格
子を挙げている。

図において、Ｌは対向円筒電極の軸長、Ｒはその半径（
内側円周２πＲ）、ｐは螺旋のピッチ、ｄは噴出口間隔
であり、Ｑ　＝ｍｐｓ２ｙｒＲ−ｎｄ（ｍ、ｎ共に整数
）、ｔａｎθ＝　ｐ　／　２　ｗ　Ｒである。

同図（ａ）は菱形格子点に噴出口を等間隔に設ける螺旋
−本の例であり、同図（ｂ）は更に菱形面心に噴出口を
等間隔に追加した螺旋二本の例である。

螺旋の本数は工作工数が許せば何本設けてもよい。この
場合、各螺旋上の噴出口線密度即ち間隔ｄは必ずしも同
じである必要°はない。

尚螺、旋本数は、噴出口の大きさ、数、両円筒電極間隔
及びａ−３ｉの析出速度を勘案し、最適化して定められ
る。

ａ−３ｉ悪感光を作成する際、回転する基体円筒の同一
円周に向って、原料ガスを連続して噴出させるど、径１
−１０μｍのパイル状突起が群発することがあり、更に
パイル状突起が山脈もしくは連珠状を呈する脈条を形成
することがあり、或は個々に発達して３０〜５０μｍに
達し明かに画像欠陥を与え、甚だしい場合には剥離して
殆ど１ｍｍに達するａ−５ｉの欠如斑或は欠如脈条を生
ずることがある。

しかしながら本発明のように、噴出口を螺旋状に配列す
ることによって同一円周に向って、局在的な原料ガスの
噴出がなく基体円筒面に均等に供給される結果となり、
前記パイル状突起及び該突起にまつわる膜欠陥を生ずる
ことがない。

本発明において、噴出口５３は、対向円筒電極５７の内
側表面面積Ａに対して、噴出口５３の１個の孔面積ａ１
その設置孔数をｎとすれば、その開口率りは、 ｈ　−−Ｘ　１００　（％） で定義される。

前記りはいづれの単位面積をとっても作ＦＲ精度内で一
定（即ち実質上均一）であることが好ましい。

本発明においては開口率りは、０．１０≦ｈ≦２．０（
％）であることが好ましく、更に好ましくは０．１５≦
ｈ≦１．８（％）である。

開口率りが０．１０％未満では一般にガスの噴出流速が
犬となり、ガス流量、反応真空度によっては膜欠陥の発
生が多くなる。またｈが２．０％を超えると、ガス導入
管からの距離によって原料ガス室内の静圧が異り、ガス
の噴出流速、噴出量が不均一となり従ってａ−３ｉ膜厚
及び感光体特性に場所的むらを生じ、また膜欠陥を発生
する。

更に必然的にｎが大となり、噴出口作製に工数を要し、
この工数を噴出口を大きくすることで軽減しようとする
と放電異常を招き膜欠陥の原因となる。

開口率りの調整は孔面積ａ及び／又は孔数ｎで調整され
るが、ａを０．５〜４ｍｍ（ｕ）に選んで孔数ｎで調節
することが好ましい。

ａ２が０．５ｍｍ　ｌに満たぬときは、一般に噴出ガス
の流速が大となり、パイル状突起、粉体が生じ易く、ま
た作製に工数を要する。一方ａが４．０ｍｍ１を超える
と噴出口の裏側への放電の廻込みが原因と思われるａ−
３ｉ膜欠陥が多くなる。この場合の欠陥は数ｃｍ”の広
さに奈落をなす膜欠陥群となり易い。

〔実施例〕

以下、本発明を具体的な実施例について説明する。

以下実施例及び比較例において共通な製膜条件は、下記
の通りである。

基体円筒径　　　　　　１００ｍｍφ 対向円筒電極径　　　　１６０ｍｍ　ｌ電極長さ　　　
　　　　　５５ｃｍ 基体温度　　　　　　　２００°Ｃ 反応圧　　　　　　　　０．５Ｔｏｒｒ放電パワー密度
　　　　０．０４Ｗ／ｃｍ３ＳｉＨ，流量　　　　　　
１．５ＸｌＯ−’ｍｏｌ／５ｅａＣＨ４流量　　　　　
　　　　　　〃 Ａｒ流量　　　　　　　　　　〃 まず支持体である、例えば平滑な表面を持つドラム状Ａ
Ｉ２基体４１の表面を清浄化した後に、第１図の真空槽
５２内に配置し、真空槽５２内のガス圧が１０−’Ｔｏ
ｒｒとなるように調節して排気し、かつ基体４１を所定
温度、２００°Ｃに加熱保持する。

前記基体上に積層する感光体の層構成を第３図に示す。

まず、ＳｉＨ，とＣＨ，とＢ２Ｈ，とからなる反応ガス
を導入し、流量比１　：　ｌ　：　ｌ　：　（１，５Ｘ
１０弓）の（Ａｒ＋Ｓ　ｉＨ，＋ＣＨ４＋Ｂ２Ｈ，）混
合ガスをグロー放電分解することにより、電荷ブロッキ
ンク機能を担うＰ＋型のａ−３ｉＣ：Ｈ層４４を６ｐｍ
／ｈｒの堆積速度で所定厚さに製膜した。次いでＳｉＨ
，に対するＢ２Ｈ，の流量比を１　：　（６Ｘ　１０−
’）として電荷輸送層４２を６μｍ／ｈｒの堆積速度で
順次所定厚さに製膜した。引続き、Ｂ　２　Ｈａ及びＣ
Ｈ４を供給停止し、ＳｉＨ，を放電分解し、所定厚さの
ａ−５ｉ：８層４３を形成した。更に、流量比４０＋３
：９０の（Ａ　ｒ　：　Ｓ　ｉ　Ｈ，：　ＣＨａ）混合
ガスをグロー放電分解して表面改質層４５を更に設け、
電子写真感光体を完成させた。

実施例１ 対向円筒電極面に１６列の２ｍｍｄの原料ガス噴出口を
第２図（ａ）に示す菱形格子（ｄ　＝　３１．４ｍｍ、
　ｐ　＝２５ｍｍ、　ｔａｎθ＃　１／２００）に設け
、開口率ｈ−０，４０％とした。

前記のプラズマＣＶＤ装置及び前記製膜条件でえられた
感光体について、ａ−３ｉ表面の顕微鏡観察（ｘ　１２
８）によるパイル状突起密度をチエツクした。

比較例（１） 対向円筒電極面に１６列の２ｍｍ−の原料ガス噴出口を
矩形格子（ｄ　＝　３１．４ｍｍ、　ｐ　＝　２５ｍｍ
）に設け、開口率ｈ−０，４０％とした。実施例１と同
様のチエツクを行った。

以下余白 イ 感光体上膜欠陥密度 口、べた黒画像（Ａ３の大きさ）上の自ぽち数〔発明の
効果〕 本発明によれば膜欠陥及び画像の斑点欠陥を回避するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はグロー放電装置の概略断面図である。 第２図は対向円筒電極面の噴出口の螺旋配列の例である
。第３図は本発明に係る感光体の層構成を示す断面図で
ある。 ４１・・・支持体（基体円筒電極） ４２・・・電荷輸送層 ４３・・・電荷発生層 ４４・・・電荷ブロッキング層 ４５・・・表面改質層 ５■・・・プラズマＣＶＤ装置 ５２・・・真空槽 ５３・・・噴出口 ５４・・・原料ガス室 ５７・・・対向円筒電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 感光体基体円筒を円筒電極として回転自在に同心円位置
   に挿入、設置した対向円筒電極の円筒壁面に原料ガスを
   導入する多数の噴出口を設け、前記両円筒電極の作る空
   隙円筒層中でプラズマガスを生成し、回転する感光体基
   体円筒上にアモルファスシリコンを気相堆積するプラズ
   マＣＶＤ装置において、前記円筒壁面に設けられた噴出
   口が螺旋状に配列されることを特徴とするアモルファス
   シリコン感光体製造装置。