JPH0752305B2 - 電子写真感光体の製造方法 - Google Patents

電子写真感光体の製造方法

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JPH0752305B2
JPH0752305B2 JP60277003A JP27700385A JPH0752305B2 JP H0752305 B2 JPH0752305 B2 JP H0752305B2 JP 60277003 A JP60277003 A JP 60277003A JP 27700385 A JP27700385 A JP 27700385A JP H0752305 B2 JPH0752305 B2 JP H0752305B2
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    • G03G5/00Recording members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat, to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
    • G03G5/02Charge-receiving layers
    • G03G5/04Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
    • G03G5/08Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic
    • G03G5/082Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic and not being incorporated in a bonding material, e.g. vacuum deposited
    • G03G5/08214Silicon-based
    • G03G5/08278Depositing methods

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、電子写真感光体の製造方法に関する。
〔従来技術の説明〕
従来、電子写真感光体として、基体上に、シリコン原子
を母体とする非晶質材料、いわゆるアモルファスシリコ
ン(以後「a−Si」と表記する。)で構成された光受容
層を有するものが知られている。
こうした電子写真感光体の光受容層を構成するa−Si膜
の形成方法についていくつか提案されており、真空蒸着
法、イオンプレーティング法、反応性スパッタリング
法、熱CVD法、プラズマCVD法、光CVD法等があり、中で
もプラズマCVD法は至適なものとして実用に付され、一
般に広く知られている。
ところで、従来のa−Siで構成される光受容層は、例え
ばプラズマCVD法により得られるものは特性発現性に富
み一応満足のゆくものとされてはいるものの、それであ
っても、確固たる当該製品の成立に要求される、電気
的、光学的、光導電的特性、繰返し使用についての耐疲
労特性、使用環境特性の点、経時的安定性および耐久性
の点、そして更に均質性の点の全ての点を総じて満足せ
しめる、という課題を解決するには未だ問題のある状態
のものである。その原因は、目的とするa−Siで構成さ
れる光受容層が、使用する材料もさることながら、単純
な層堆積操作で得られるという類のものではなく、就中
の工程操作に熟練的工夫が必要とされるところが大き
い。
因みに、例えば、いわゆる熱CVD法の場合、ケイ素系気
体材料を希釈した後いわゆる不純物を混入し、ついで50
0〜650℃といった高温で熱分解することから、所望のa
−Si膜を形成するについては緻密な工程操作と制御が要
求され、装置も複雑となって可成りコスト高のものとな
るが、そうしたところで均質にして前述したような所望
の特性を具有するa−Siで構成される光受容層を定常的
に得ることは極めてむずかしく、したがって工業的規模
には採用し難いものである。
また、前述したところの、至適な方法として一般に広く
用いられているプラズマCVD法であっても、工程操作上
のいくつかの問題、そしてまたは設備投資上の問題が存
在する。工程操作については、その条件は前述の熱CVD
法よりも更に複雑であり、一般化するには至難のもので
ある。即ち、例えば、基体温度、導入ガスの流量並びに
流量比、層形成時の圧力、高周波電力、電極構造、反応
容器の構造、排気速度、プラズマ発生方式の相互関係の
パラメーターをとってみても既に多くのパラメーターが
存在し、この他にもパラメーターが存在するわけであっ
て、所望の製品を得るについては厳密なパラメーターの
選択が必要とされ、そして厳密に選択されたパラメータ
ーであるが故に、その中の1つの構成因子、とりわけそ
れがプラズマであって、不安定な状態になったりでもす
ると形成される膜は著しい悪影響を受けて製品として成
立し得ないものとなる。そして装置については、上述し
たように厳密なパラメーターの選択が必要となされるこ
とから、構造はおのずと複雑なものとなり、装置規模、
種類が変れば個々に厳選されたパラメーターに対応し得
るように設計しなければならない。こうしたことから、
プラズマCVD法については、それが今のところ至適な方
法とされているものの、上述したことから、所望のa−
Si膜を量産するとなれば装置に多大の設備投資が必要と
なり、そうたところで尚量産のための工程管理項目は多
く且つ複数であり、工程管理許容幅は狭く、そしてまた
装置調整が微妙であることから、結局は製品をかなりコ
スト高のものにしてしまう等の問題がある。
また一方には、電子写真感光体は多様化してきており、
前述の各種特性等の要件を総じて満足すると共に、適用
対象、用途に相応し、そして場合によってはそれが大面
積化されたものである、安定なa−Siから構成される光
受容層を有する電子写真感光体を、低コストで定常的に
供給されることが社会的要求としてあり、この要求を満
たす方法、装置の開発が切望されている状況がある。
これらのことは、他の層、例えば酸素原子、炭素原子及
び窒素原子の中から選ばれる少なくとも1種を含有する
a−Si(H,X)からなる層においてもまた然りである。
〔発明の目的〕
本発明は、上述した従来の熱CVD法及びプラズマCVD法に
よる電子写真感光体の問題点を排除した新規な電子写真
感光体を提供することを主たる目的とする。
本発明の他の目的は、プラズマ反応を介することなくし
て成膜空間において形成したものであって、優れた電子
写真特性を奏する新規な電子写真感光体を提供すること
にある。
本発明の更に他の目的は、成膜空間においてプラズマ反
応を介することなくして、形成される膜の特性を保持
し、堆積速度の向上を図りながら、膜形成条件の管理の
簡素化、膜の量産化を容易に達成できるようにした、優
れた電子写真特性を奏する新規な電子写真感光体を製造
する方法を提供とすることにある。
〔発明の構成〕
本発明者らは、従来の電子写真感光体についての前述の
諸問題を克服して、上述の目的を達成すべく鋭意研究を
重ねた結果、電子写真感光体用の基体上に光受容層を形
成する為の成膜空間に、光受容層形成用の気体状原料物
質と、該気体状原料物質に酸化作用する(相手の原子、
イオンあるいは分子が電子を失う、即ち酸化数を増加さ
せる)性質を有する気体状酸化剤とを各々別の経路より
導入し、両者を科学的に接触させることにより、プラズ
マ反応を介することなく前記基体上に光受容層を形成し
うるという知見を得た。
即ち、本発明は、該知見に基づいて完成せしめたもので
ある。本発明は電子写真感光体の製造方法に関するもの
であり、該製造方法は、光受容層形成用の気体状原料物
質と、該気体状原料物質に酸化作用する性質を有する気
体状酸化剤とを、各々別の経路で成膜空間に導入し、両
者をプラズマ反応を介することなくして夫々が混合衝突
することで化学的接触をさせて励起状態の前駆体を含む
複数種の前駆体を生成せしめ、これ等前駆体のうち少な
くとも一種の前駆体を前記光受容層の製造要素の供給源
として前記成膜空間内に配置されている室温から450℃
の範囲の温度とされた電子写真感光体用の基体上に水素
原子またはハロゲン原子あるいは水素原子とハロゲン原
子を1〜40atomic%量含有する光受容層を形成せしめる
ことを特徴とする。
本発明の電子写真感光体は、光受容層形成用の原料ガス
にプラズマなどの放電エネルギーを作用させる従来の方
法に代えて、プラズマ反応を介することなく光受容層を
形成せしめるものであり、形成される光受容層が、成膜
中にエッチングあるいはその他の例えば異常放電作用な
どによる悪影響をうけることが極めて少なく、優れた電
子写真特性を有するものである。
また、本発明の電子写真感光体の製造方法は、プラズマ
反応を介することなく、成膜空間に光受容層形成用の気
体状原料物質と、該気体状原料物質に酸化作用する特性
を有する気体状酸化剤とを導入するだけで光受容層を形
成せしめるものであるため、省エネルギー化と同時に大
面積化、膜厚および膜品質の均一性等を達成するととも
に、管理の簡素化と量産化が可能となり、さらに本発明
の方法を実施するための装置は多大な設備投資が不必要
となり、装置の管理、調整も簡単となるものである。
本発明の電子写真感光体の製造方法において用いられる
光受容層形成用の気体状原料物質(以下「原料物質
(A)」と称す。)は、そのままの状態ではほとんど乃
至全く堆積膜を形成するところとはならない物質である
が、気体状酸化剤との化学的接触により酸化作用をうけ
て励起状態の前駆体を含む複数の前駆体を生成するもの
であり、目的とする光受容層の種類、特性、用途等によ
って適宜選択される。そして、本発明の原料物質(A)
は、気体状酸化剤と化学的に接触する際に気体状となっ
ているものであればよく、通常の場合、気体であって
も、液体であってもあるいは固体であってもよい。原料
物質(A)が液体又は固体である場合には、Ar、He、
N2、H2等のキャリアーガスを用い、必要に応じては熱を
加えながらバブリングを行なって、成膜空間内に気体状
原料物質(A)として導入せしめる。
また、本発明の電子写真感光体及びその製造方法に用い
る気体状酸化剤は、前述の気体状原料物質(A)に化学
的に接触するだけで、効率的に酸化作用による励起化を
おこす性質を有するものであり、空気、酸素、オゾン等
の酸素類、N2O4,N2O3,N2O等の酸素又は窒素の化合物、H
2O2等の過酸化物、F2,Cl2,Br2,I2等のハロゲンガス、発
生期状態の弗素、塩素、臭素等が有用なものとしてあげ
られる。そして、本発明に用いる気体状酸化剤は、前述
の気体状原料物質(A)と化学的に接触する際に気体状
となっているものであればよく、通常の場合、気体であ
っても、液体であっても、あるいは固体であってもよ
い。酸化剤が液体又は固体である場合には、前記原料物
質(A)が液体又は固体である場合と同様にして、Ar,H
e,N2,H2等のキャリアーガスを使用し、必要に応じて加
熱しながらバブリングを行ない、成膜空間内に気体状の
酸化剤として導入せしめる。
前述の気体状原料物質(A)と、前述の気体状酸化剤と
は、夫々所望の流量及び供給圧から与えられて成膜空間
内に導入され、夫々が混合衝突することで化学的接触を
し、気体状酸化剤が、気体状原料物質に酸化作用を施
し、それにより励起状態の前駆体を含む複数種の前駆体
が効率的に生成され、それらのうちの少なくとも一種が
供給源となって光受容層が堆積形成されるところとな
る。即ち、生成された励起状態の前駆体は、分解又は反
応して別の前駆体又は別の励起状態にある前駆体となる
か、あるいは、必要に応じてエネルギーを放出するがそ
のままの形態で、成膜空間に配置された電子写真感光体
用の基体表面に触れることにより、該基体上に三次元ネ
ットワーク構造の膜が堆積される。なおこの系にあっ
て、気体状酸化剤との化学的接触により生成される励起
状の前駆体のエネルギーレベルは、該励起状態の前駆体
がより近いエネルギーレベルにエネルギー遷移するか、
又は別の化学種に変化する過程において発光を伴うよう
なものであることが好ましい。かかるエネルギーの遷移
に発光を伴う励起状態の前駆体を含めた複数種の前駆体
が形成されることにより、本発明の電子写真感光体の光
受容層の形成プロセスは、より効率的に、かつよう省エ
ネルギーで進行し、光受容層全面にわたって均一で、よ
り良好な電子写真特性を有する光受容層を形成すること
ができる。
以下、本発明の電子写真感光体及びその製造方法につい
て、より詳細に説明する。
本発明の電子写真感光体は、第1図(A)乃至(F)に
図示される典型例により代表されるものである。
第1図(A)乃至(F)において、101は電子写真感光
体の基体、102は光受容層、103〜107は光受容層を構成
する層を各々示している。
本発明の電子写真感光体に用いる基体101は、導電性の
ものであっても、また電気絶縁性のものであってもよ
い。導電性基体としては、例えば、NiCr、ステンレス、
Al、Cr、Mo、Au、Nb、Ta、V、Ti、Pt、Pb等の金属又は
これ等の合金が挙げられる。
電気絶縁性基体としては、ポリエステル、ポリエチレ
ン、ポリカーボネート、セルロース、アセテート、ポリ
プロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポ
リスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフイルム又はシ
ート、ガラス、セラミック、紙等が挙げられる。これ等
の電気絶縁性基体は、好適には少なくともその一方の表
面を導電処理し、該導電処理された表面側に光受容層を
設けるのが望ましい。
例えば、ガラスであれば、その表面に、NiCr、Al、Cr、
Mo、Au、Ir、Nb、Ta、V、Ti、Pt、Pd、In2O2、SnO2、I
TO(In2O3+SnO2)等から成る薄膜を設けることによって
導電性を付与し、或いはポリエステルフイルム等の合成
樹脂フイルムであれば、NiCr、Al、Ag、Pb、Zn、Ni、A
u、Cr、Mo、Ir、Nb、Ta、V、Tl、Pt等の金属の薄膜を
真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング等でその表
面に設け、又は前記金属でその表面をラミネート処理し
て、その表面に導電性を付与する。基体の形状は、円筒
状、ベルト状、板状等任意の形状であることができる
が、用途、所望によって、その形状は適宜に決めること
のできるものである。例えば、電子写真感光体が連続高
速複写用の場合には、無端ベルト状又は円筒状とするの
が望ましい。基体の厚さは、所望通りの電子写真感光体
を形成しうる様に適宜決定するが、電子写真感光体とし
て可撓性が要求される場合には、基体としての機能が充
分発揮される範囲内で可能な限り薄くすることができ
る。しかしながら、基体の構造上及び取扱い上、機械的
強度の点から、通常は10μ以上とされる。
本発明の電子写真感光体の光受容層は、第1(A)図に
示すごとき単層構造の層であっても、あるいは、第1
(B)乃至(F)図に示すごとき多層構成の層であって
もよい。
即ち、第1(A)図に示すように、基体上に単層構成の
光受容層102を設ける場合、該光受容層は、a−Si、好
ましくは水素原子(H)又はハロゲン原子(X)の少な
くともいずれか一方を含有するa−Si(以後、「a−Si
(H,X)」と表記する。)で構成されており、感光性を
有しているものである。
このようなハロゲン原子としては、具体的にはフッ素、
塩素、臭素、ヨウ素があげられ、特にフッ素、塩素を好
適なものとして挙げることができる。そして第一の層10
2中に含有せしめる水素原子(H)の量又はハロゲン原
子(X)の量、あるいは水素原子とハロゲン原子の量の
和(H+X)は、1〜40atomic%、好ましくは5〜30at
omic%とするのが望ましい。
該光受容層102には、さらにゲルマニウム原子(Ge)又
はスズ原子(Sn)の少なくともいずれか一方を含有せし
めることができる。光受容層をゲルマニウム原子(Ge)
又ははスズ原子(Sn)の少なくともいずれか一方を含有
するa−Si(H,X)(以後、「a−Si(Ge,Sn)(H,
X)」と表記する。)により構成した場合には、光受容
層の長波長側における吸収スペクトル特性を向上せしめ
ることができる。即ち、光受容層102中にゲルマニウム
原子又はスズ原子の少なくともいずれか一方を含有せし
めることにより、特に可視光領域をふくむ比較的短波長
から比較的長波長迄の全領域の波長の光に対して光感度
が優れ、光応答性の速い電子写真感光体を得ることがで
き、このことは、半導体レーザーを光源として用いた場
合に特に顕著である。光受容層102に含有せしめるゲル
マニウム原子又は/及びスズ原子の量は、1〜6×105a
tomic ppm、好ましくは10〜3×105atomis ppm、より好
ましくは1×102〜2×105atomic ppmとするのが望まし
い。
更に、本発明の電子写真感光体の光受容層102には、伝
導性を制御する物質を含有せしめることができる。前記
伝導性を制御する物質としては、半導体分野においてい
ういわゆる不純物を挙げることができ、P型伝導性を与
える周期律表第III族に属する原子(以下単に「第III族
原子」と称す。)、又は、n型伝導性を与える周期律表
第V族に属する端子(以下単に「第V族原子」と称
す。)が使用される。具体的には、第III族原子として
は、B(硼素)、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウ
ム)、In(インジウム)、Tl(タリウム)等を挙げるこ
とができるが、特に好ましいものは、B、Gaである。ま
た第V族原子としては、P(燐)、As(砒素)、Sb(ア
ンチモン)、Bi(ビスマン)等を挙げることができる
が、特に好ましいものは、P、Sbである。
該光受容層102に、第III族原子又は第V族原子を含有せ
しめることにより、光受容層102の伝導型又は/及び伝
導率を制御することができ、この場合、第III族原子又
は第V族原子の含有量は、1×10-3〜1〜103atomic pp
m、好ましくは5×10-2〜5×102atomic ppm、最適には
1×10-1〜2×102atomic ppmとするのが望ましい。
第1(B)乃至(F)図に示す例は、本発明の電子写真
感光体の光受容層102が多層構成である場合の典型例の
いくつかを示すものである。そして、光受容層102が多
層構成である場合、第1(B)乃至(F)図に示すごと
く感光層103を構成層の1つとして有することが必要で
あり、該感光層103を形成する層は、前述の第1(A)
図における光受容層を構成する層と同様のものであり、
即ち、a−Si(H,X)又はa−Si(Ge,Sn)(H,X)で構
成されるものであり、必要に応じて伝導性を制御する物
質を含有せしめることができる。
以下、第1(B)乃至(F)図で表わされる典型例につ
いて記載する。
第1(B)図に示す例は、基体上101に伝導性を制御す
る物質を含有する層104と感光層103とからなる光受容層
102が設けられている。該例において、伝導性を制御す
る物質、即ち、第III族原子又は第V族原子を比較的高
濃度に含有する層104は、電荷注入阻止層として機能す
るところとなる。即ち、第III族原子を含有せしめた場
合には、光受容層の自由表面が極性の帯電処理を受け
た際に、基体側から光受容層中へ注入される電子の移動
をより効率的に阻止することができ、又、第V族原子を
含有せしめた場合には、光受容層の自由表面が極性に
帯電処理を受けた際に、基体側から光受容層中へ注入さ
れる正孔の移動をより効率的に阻止することができる。
そして、こうした場合の第III族原子又は第V族原子の
含有量は比較的多量であって、具体的には、30〜5×10
4atomic ppm、好ましくは50〜1×104atomic ppm、最適
には1×102〜5×105atomic ppmとするのが望ましい。
さらに、該電荷注入層としての効果を効率的に奏するた
めには、第III族原子又は第V族原子を含有する層104の
層厚をtとし、光受容層102の層厚をTとした場合、t/T
≦0.4の関係が成立することが望ましく、より好ましく
は該関係式の値が0.35以下、最適には0.3以下となるよ
うにするのが望ましい。また、該層104の層厚tは、3
×10-3〜10μ、好ましくは4×10-3〜8μ、最適には5
×10-3〜5μとするのが望ましい。
感光層103中には、電荷注入阻止層104中に含有せしめた
伝導性を制御する物質の極性とは別の極性の伝導性を制
御する物質を含有せしめてもよく、あるいは、同極性の
伝導性を制御する物質を、電荷注入阻止層104に含有さ
れる量よりも一段と少ない量にして含有せしめてもよ
い。
第1(C)図に示す例は、基体101上に、酸素原子、炭
素原子及び窒素原子の中から選ばれる少なくとも一種を
含有する中間層105と感光層103とからなる光受容層102
が設けられている。
該例において、中間層105は酸素原子、炭素原子及び窒
素原子の中から選ばれる少なくとも一種を含有するa−
Si層(以後、「a−Si(O,C,N)(H,X)」と表記す
る。)で構成されており、該中間層105に酸素原子、炭
素原子及び窒素原子の中から選ばれる少なくとも一種を
含有せしめることにより基体101と感光層103との密着性
を向上せしめることができるとともに、該中間層105の
暗抵抗を高め、基体101の側から感光層103中へのキャリ
アの流入を効率的に阻止するとともに、感光層103中に
生じ基体側へ向って移動するフォトキャリアの感光層の
側から基体側への通過を容易にする機能、即ち、障壁層
としての機能を中間層105に付与することができるもの
である。そして、こうした場合における中間層105に含
有せしめる酸素原子、炭素原子及び窒素原子の中から選
ばれる少なくとも一種の量は、支持体との密着性の向上
を確実にするため、比較的多量にする。具体的には、0.
001〜50atomic%,好ましくは0.002〜40atomic%、最適
には0.003〜30atomic%とするのが望ましい。また、中
間層105の層厚は5μ以下とすることが好ましい。
更に中間層105中には、伝導性を制御する物質、即ち、
第III族原子又は第V族原子を含有せしめることによ
り、電荷注入阻止層としての機能を付与することもでき
る。
第1(D)図に示す例は、基体101上に、感光層103と表
面層106とからなる光受容層102を設けたものである。該
例において、表面層106は、酸素原子、炭素原子又は窒
素原子のうちの少なくともいずれか1つを均一な分布状
態で含有するアルモファスシリコン〔以下、「a−Si
(0,C,N)(H,X)」と表記する」で構成されている。表
面層106を設ける目的は、耐湿性、連続繰返し使用特
性、電気的耐圧性、使用環境特性、および耐久性等を向
上させることにあり、これらの目的は、表面層106を構
成するアルモファス材料に、酸素原子、炭素原子又は窒
素原子のうちの少なくともいずれか1種を含有せしめる
ことにより達成される。
表面層106に含有せしめるこれらの原子の量は、含有せ
しめる量の増加に伴って、前述の諸特性は向上するが、
多すぎると層品質が低下し、電気的および機械的特性も
低下する。こうしたことから、これらの原子の含有量
は、0.001〜90atomic%、好ましくは1〜90atomic%、
最適には10〜80atomic%とするのが望ましい。
表面層106は、所望通りの特性が得られるように注意深
く形成する必要がある。即ち、シリコン原子、および酸
素原子、炭素原子及び窒素原子の中から選ばれる少なく
とも一種、あるいはさらに、水素原子又は/及びハロゲ
ン原子を構成原子とする物質は、各構成原子の含有量や
その他の作成条件によって、形態は結晶状態から非晶質
状態までをとり、電気的物性は導電性から、半導電性、
絶縁性までを、さらに光電的性質は光導電的性質から非
光導電的性質までを、各々示すため、目的に応じた所望
の特性を有する表面層106を形成しうるように、各構成
原子の含有量や作成条件等を選ぶことが重要である。
例えば、表面層106を電気的耐圧性の向上を主たる目的
として設ける場合には、表面層106を構成する非晶質材
料は、使用条件下において電気絶縁的挙動の顕著なもの
として形成する。又、表面層106を連続繰返し使用特性
や使用環境特性の向上を主たる目的として設ける場合に
は、表面層106を構成する非晶質材料は、前述の電気的
絶縁性の度合にある程度緩和するが、照射する光に対し
てある程度の感度を有するものとして形成する。
また、表面層の層厚も本発明の目的を効率的に達成する
ための重要な要因の1つであり、所期の目的に応じて適
宜決定されるものであるが、該層に含有せしめる酸素原
子、炭素原子、窒素原子、ハロゲン原子、水素原子の
量、あるいは表面層に要求される特性に応じて相互的か
つ有機的関連性の下に決定する必要がある。更に、生産
性や量産性をも加味した経済性の点においても考慮する
必要もある。こうしたことから、表面層の層厚は、3×
10-3〜30μ、好ましくは4×10-3〜20μ、特に好ましく
は5×10-3〜10μとするのが望ましい。
第1(E)図に示す例は、基体101上に、電荷注入阻止
層104、感光層102および表面層106からなる光受容層102
を形成したものである。
第1(F)図に示す例は、基体101上に、ゲルマニウム
原子又はスズ原子の少なくともいずれか一方を含有する
第一の層107とゲルマニウム原子およびスズ原子のいず
れも含有しない第二の層108とからなる光受容層102を形
成せしめたものである。即ち、第一の層107は、a−Si
(Ge,Sn)(H,X)で構成される層であり、第二の層108
は、a−Si(H,X)で構成される層である。該例におい
て、第一の層107にゲルマニウム原子又はスズ原子の少
なくともいずれか一方を比較的多量に含有せしめること
により、半導体レーザ等の長波長の光源を用いた場合
に、層108においては殆んど吸収しきれない長波長の光
を、層107において実質的に完全に吸収することがで
き、支持体表面からの反射光による干渉が防止されるよ
うになる。
第一の層107中に含有せしめるゲルマニウム原子又は/
及びスズ原子の量は、本発明の目的を効果的に達成しう
る様に所望に従って適宜決める必要があり、1〜6×10
5atomic ppm、好ましくは10〜3×105atomic ppm、より
好ましくは1×102〜2×105atomic ppmとするのが望ま
しい。
以上、本発明の電子写真感光体の典型的な例を記載した
が、本発明はこれらによって限定されるものではない。
本発明の電子写真感光体の光受容層、あるいは光受容層
を構成する各層を基体上に形成せしめるについては、前
述の気体状原料物質(A)と気体状酸化剤の種類と組み
合わせを適宜選択して用いることにより、目的に応じた
各主の光受容層を形成することができる。
即ち、a−Si(H,X)で構成される層を形成するについ
ては、気体状原料物質(A)として、SiとHとを構成原
子とするSiH4、Si2H6、Si3H8、Si4H10等のシラン、ある
いはSiH3Cl、SiH3F、SiH3Br等の水素の多いハロゲン化
シラン等を用い、前述の気体状酸化剤としては、F2、Cl
2、Br2,I2等のハロゲンガスあるいは発生期状態の弗
素、塩素、臭素等のハロゲン系酸化剤を用いればよく、
特に好ましくは気体状酸化剤としてF2ガス、Cl2ガスを
用いるのがよい。又、a−Si(Ge,Sn)(H,X)で構成さ
れる光受容層を形成せしめるについては、気体状原料物
質(A)として、SiH4、Si2H6、Si3H8、Si4H10等のシラ
ンガスあるいはSiH3Cl、SiH3F、SiH3Br等のハロゲン化
シランガスに加えて、ゲルマニウム原子導入用の原料物
質又は/及びスズ原子導入用の原料物質を用いればよ
く、該ゲルマニウム原子導入用の原料物質としては、Ge
H4、Ge2H6、Ge3H8、Ge4H10、Ge5H12等の直鎖状ゲルマニ
ウム化合物があげられ、該スズ原子導入用の原料物質と
してはSnH4等の水素化スズがあげられる。また、気体状
酸化剤としては前述と同様のハロゲン系酸化剤、特に好
ましくはF2ガス、Cl2ガスを用いればよい。
更に、第III族原子又は第V族原子を含有するa−Si
(H,X)で構成される層あるいは第III族原子又は第V族
原子を含有するa−Si(Ge,Sn)(H,X)で構成される層
を形成せしめるについては、前述のa−Si(H,X)で構
成される層又はa−Si(Ge,Sn)(H,X)で構成される層
を形成せしめる場合において用いる気体状原料物質
(A)(即ち、SiH4、Si2H6等のシラン、GeH4、Ge2H6
のゲルマニウム化合物、SnH4等の水素化スズ等)に加え
て、第III族原子又は第V族原子を構成要素として含む
気体状物質を用い、気体状酸化剤としてはa−Si(H,
X)又はa−Si(Ge,Sn)(H,X)で構成される層を形成
する場合に用いるのと同様のハロゲン系酸化剤を用いれ
ばよい。具体的には、第III族原子を構造要素として含
む気体状原料物質としては、B2H6、B4H10、B5H9、B
5H11、B6H10、B6H12、Al(CH3)3、Al(C2H3)3、Ga(C
H3)3、In(CH3)3等があるが、中でもB2H6が望ましい。
又、第V族原子を構成要素として含む気体状原料物質と
しては、PH3、P2H4、AsH3、SbH3、BiH3等をあげること
ができるが、中でもPH3が好ましい。
第III族原子又は第V族原子を構成要素として含む気体
状物質は、SiH4、Si2H6等の気体状原料物質(A)と混
合するか、あるいは単独で成膜空間に導入され、気体状
酸化剤と化学的に接触し、該気体状酸化剤が、SiH4、Si
2H6等の気体状原料物質(A)と第III族原子又は第V族
原子を構成要素として含む気体状物質とを酸化作用によ
って活性化せしめ、励起状態の前駆体を含む複数種の前
駆体を生成せしめるものである。
また更に、a−Si(O,C,N)(H,X)で構成される層を形
成するについては、前述のa−Si(H,X)からなる層を
形成する場合に気体状原料物質(A)として用いたSiH4
やSi2H6等のシラン、SiH3Cl、SiH3F、SiH3Br等のハロゲ
ン化シラン等に加えて、NとHとを構成原子とする、例
えば窒素(N2)、アンモニア(NH3)、ヒドラジン(H2N
NH2)、アジ化水素(HN3)、アジ化アンモニウム(NH4N
3)等のガス状の又はガス化しうる窒素、窒素物及びア
ジ化物等の窒素化合物、CとHを構成原子とする、例え
ば炭素数1〜5の飽和炭化水素、炭素数2〜5のエチレ
ン系炭化水素、炭素数2〜4のアセチレン系炭化水素
等、具体的にはメタン(CH4)、エタン(C2H6)、プロ
パン(C3H8)、n−ブタン(n−C4H10)、ペンタン(C
5H12)、エチレン(C2H4)、プロピレン(C3H6)、ブテ
ン−1(C4H8)ブテン−2(C4H8)イソブチレン(C
4H8)、ペンテン(C5H10)、アセチレン(C2H2)、メチ
ルアセチレン(C3H4)、ブチン(C4H6)等を用い、一
方、気体状酸化剤として、空気、酸素、オゾン等の酸素
類、N2O4、N2O3、N2O等の窒素酸化物、H2O2等の過酸化
物(以上の酸化剤を「酸素系、窒素系酸化剤」と称
す。)、及びハロゲンガス、発生期のハロゲン等のハロ
ゲン系酸化剤の中から選ばれる少なくとも一種を用いれ
ばよい。
更にまた、第III族原子又は第V族原子を含有するa−S
i(O,C,N)H,X)で構成される層を形成する場合には、
気体状原料物質(A)、(即ち、SiH4、Si2H6等のシラ
ン、SiH3Cl、SiH3F、SiH3Br等のシランガス、N2、NH3
H2NNH2、HN3、NH4N3等の窒素化合物、CH4、C2H6、C
3H8、C2H4、C3H6、C4H6等の炭素化合物等)に加えて、
第III族原子又は第V族原子を構成要素として含む気体
状物質(即ち、B2H8ガス又はPH3ガス等)を用い、気体
状酸化剤として酸素、窒素系酸化剤(即ちO2、N2O、N2O
4等)及び/又はハロゲン系酸化剤(即ち、Cl2、F2等)
を用いればよい。
こうした気体状原料物質(A)、伝導性を制御する物質
を構成要素として含む気体状物質、及び気体状酸化剤の
混合比及び分圧は、これらの気体の蒸気圧あるいはキャ
リアーガスの流量を調整することにより設定することが
できる。
本発明の電子写真感光体の光受容層の形成においては、
成膜プロセスが円滑に進行し、高品質で所望の電子写真
特性を有するものが得られるべく、気体状原料物質
(A)、伝導性を制御する物質を構成要素として含む気
体状物質、及び気体状酸化剤の種類と組み合わせ、これ
等の混合比、混合時の圧力、流量、成膜空間内の圧力、
キャリアーガスの流量、成膜温度、ガスの流型等を所望
に応じて適宜選択する必要がある。そして、これらの成
膜における種々の因子は、有機的に関連するものであっ
て、単独で決定されるものではなく、相互関係を考慮し
て決定される必要があるが、気体状原料物質と気体状酸
化剤の量の割合は、導入流量比で、1/100〜100/1好まし
くは1/50〜50/1とするのが望ましい。また、伝導性を制
御する物質を構成要素として含む気体状物質と気体状原
料物質(A)の量の割合は、導入流量比で、1/1000000
〜1/10、より好ましくは1/100000〜1/20、最適には1/10
0000〜1/50とするのが望ましい。更に、気体状原料物質
(A)、伝導性を制御する物質を構成要素として含む気
体状物質及び気体状酸化剤の混合時の圧力は、化学的接
触の確立を高めるためにはより高い方が好ましいが、反
応性を考慮して決定するのが好ましく、1〜10-7気圧〜
10気圧、より好ましくは1×10-6気圧〜3気圧とするの
が望ましい。
成膜空間内の圧力、即ち、その表面に成膜される基体が
配設されている空気内の圧力は、反応空間に於いて生成
される励起状態の前駆体及び場合によって該前駆体より
派生的に生ずる前駆体が成膜プロセスに効果的に寄与す
る様に適宜所望に応じて設定される。
成膜空間の内圧力は、成膜空間が反応空間と開放的に連
続している場合には、気体状原料物質(A)と伝導性を
制御する物質を構成要素として含む気体状物質と気体状
酸化剤との反応空間での導入圧及び流量との関連に於い
て、例えば差動排気或いは、大型の排気装置の使用等の
工夫を加えて調整することができる。
或いは、反応空間と成膜空間の連結部のコンダクタンス
が小さい場合には、成膜空間に適当な排気装置を設け、
該装置の排気量を制御することで成膜空間の圧力を調整
することができる。
又、反応空間と成膜空間が一体的になっていて、反応位
置と成膜位置が空間的に異なるだけの場合には、前述の
様に差動排気するか或いは、排気能力の充分ある大型の
排気装置を設けてやればよい。
上記のようにして成膜空間内の圧力は、反応空間に導入
される気体状原料物質(A)と伝導性を制御する物質を
構成要素として含む気体状物質と、気体状酸化剤の導入
圧力との関係に於いて決められるが、好ましくは、0.00
1Torr〜100Torr、より好ましくは、0.01Torr〜30Torr、
最適には、0.05Torr〜10Torrとするのが望ましい。
ガスの流型に就いては、反応空間への気体状原料物質
(A)、伝導性を制御する物質を構成成分として含む気
体状物質及び気体状酸化剤の導入の際にこれ等が均一に
効率良く混合され、前記前駆体が効率的に生成され且つ
成膜が支障なく適切になされる様に、ガス導入口と基体
とガス排気口との幾可学的配置を考慮して設計される必
要がある。
成膜時の基体温度としては、使用されるガス種及び形成
される堆積膜の種類と要求される特性に応じて、個々に
適宜所定に従って設定されるが、非晶質の膜を得る場合
には好ましくは室温から450℃、より好ましくは50〜400
℃、最適には70〜350℃とするのが望ましい。
成膜空間の雰囲気温度としては、生成される前記前駆体
及び前記前駆体おより派生的に生ずる前駆体が成膜に不
適当なものに変化せず、且つ効率良く前記前駆体が生成
される様に基体温度との関連で適宜所望に応じて決めら
れる。
次に、本発明の電子写真感光体の製造方法を実施するた
めの製造装置について図面により説明する。
第2図は、本発明の電子写真感光体を製造するのに好適
な装置の典型的1例を示す模式図であり、(A)は横断
面図(B)は縦断面図、(C)は線X−Xにより切断し
た断面図である。
第2図に示す製造装置において、201は上壁、周囲壁及
び底壁で包囲密封形成されてなる成膜室Aを備えた反応
容器であり、202はガス導入管である。ガス導入管202
は、ガス放出用の穿孔203が多数設けられている気体状
酸化剤放出用壁204と、中心に位置する気体状原料物質
(A)放出パイプ205とから構成されており、該ガス導
入管202の一方の端は、成膜室に開口し、他方の端は気
体状原料物質(A)導入パイプ206および気体状酸化剤
導入パイプ207に連通している。
これらの気体状原料物質(A)導入パイプ206および気
体状酸化剤導入パイプ207には、夫々、バルブ208が設け
られており、各々のガス供給源(図示せず)より供給さ
れたガスを、ガス導入管202に導入する際に、各々のガ
スの流量を調整する働きをしている。209はバルブ208を
有するキャリアーガス導入用パイプであり、一端は前記
気体状原料物質導入用パイプに連通し、他端はキャリア
ーガス供給源(図示せず)に連通している。気体状原料
物質(A)に加えて、伝導生を制御する物質を構成要素
として含む気体状物質を用いる場合には、前記気体状原
料物質(A)とあらかじめ混合したものを、導入パイプ
206を介して、ガス導入管202に導入するか、あるいは、
別余導入パイプを設けて、直接ガス導入管202に導入す
る。
210は光受容層形成用のAlシリンダーであり、211は該Al
シリンダー210内に設置された加熱用ヒーターである。
加熱用ヒーター211は、Alシリンダー210を成膜時に適当
な温度に加熱したり、あるいは、成膜前にAlシリンダー
210を予備加熱したり、更には、成膜後、形成された膜
をアニールするために設けられている。212は、Alシリ
ンダー210を回転させるためのモーターである。213は、
反応容器210の底壁に設けられた排気口であり、成膜室
A内のガスを排気するために、排気用バルブ214を備え
た排気管を介して排気装置(図示せず)に接続してい
る。215はAlシリンダー210とモーター212を連結する軸
である。
第3図は、本発明の電子写真感光体を製造するための他
の実施例装置を示す、縦断面略図である。
第3図において、301は成膜室Aを備えた反応容器、30
2′、302″、302、は、ガス導入管であり、これらの
ガス導入管の構造は、前述の第2(A)乃至(C)図に
おけるガス導入管202と同様のものである。310はAlシリ
ンダー、311′はAlシリンダー加熱用の赤外線ランプ31
1″は赤外線ランプの反射鏡、312はAlシリンダーの回転
及び上下駆動用モーター、313は排気口、314は排気バル
ブである。315はAlシリンダー310とモーター312を連結
する軸である。
第3図に示す実施例装置においては、ガス導入管を3本
設置し、夫々、電荷注入阻止層形成用のガス導入管302
、感光層形成用のガス導入管302″および表面層形成
用のガス導入管302′とした点、及びAlシリンダー加熱
手段として赤外線ランプ311′及び赤外線ランプの反射
鏡311″を設けた点、及びAlシリンダーが上下駆動する
ようにした点で、前述の第2図に示す実施例装置と異な
っているが、その他の点はすべて第2図に示す実施例装
置と同様のものである。
以上、実施例装置の典型例について記載したが、本発明
は、これらによって限定されるものではない。
〔実施例〕
次に、各実施例装置を用いて本発明の電子写真感光体を
製造する方法について、実施例を用いてより具体的に説
明する。
実施例1 第1(E)図に示すごとき、基体上に、電荷注入阻止
層、感光層および表面層からなる光受容層を有する電子
写真感光体を、第3図に示す装置を用いて以下のごとく
製造した。なお、本実施例においては、気体状原料物質
(A)導入用パイプ205の先端の位置が、Alシリンダー2
10から約3cmのところになるように設置した。
まず、成膜室A内にAlシリンダー210を軸215を介してつ
り下げ、排気バルブ214を開いて、成膜室内の圧力が約1
0-5Torrとなるまで排気した。次にモーター212を回転さ
せ、加熱用ヒーター211を用いてAlシリンダー210の温度
が300℃になるまで加熱し、保持した。
こうしたところで、まず第一に、気体状ハロゲン系酸化
剤としてF2ガスを、気体状原料物質(A)としてSiH4
スを、さらに伝導性を制御する物質を構成要素とする気
体状物質としてB2H6ガスを用いて電荷注入阻止層を形成
した。即ち、F2ガス導入パイプ207に設けたバルブ208が
閉じられていることを確認した後、SiH4ガス(100%)1
00SCCMとHeで希釈したB2H6ガス(B2H6/He=3000ppm)10
0SCCMとの混合ガスを成膜室201内に導入した。該混合ガ
スの流量が安定してから、排気バルブ214を調整して成
膜室の内圧が約0.8Torrになるようにし、内圧が一定に
なったところで、前記F2ガス導入パイプ207に設けられ
たバルブ208を開け、F2ガス15SCCMを成膜室Aに導入し
た。
この時、SiH4ガスとB2H6/Heガスの混合ガスとF2ガスと
の合流点からAlシリンダー210まで青色の強い発光が観
察された。この状態で1時間保ち、硼素原子を含有する
a−Si:H:Fで構成された電荷注入阻止層を成膜室A内の
Alシリンダー210上に形成した。
次に、感光層を形成するため、一端、F2ガスの流入を止
めるとともにB2H6/Heガスの流入も止め、Heガスの流量
を100SCCMに、SiH4ガスの流量を200SCCMに変更した。流
量が安定してから、排気バルブ214を調節して、成膜室
A内の圧力が、0.8Torrになるようにし、内圧が一定と
なったところで、バルブを開いてF2ガス30SCCMを成膜室
A内に導入した。この状態で4時間30分保持し、電荷注
入阻止層の形成されたAlシリンダー上にa−Si:H:Fで構
成された感光層を形成した。該感光層の層厚は20μmで
あった。
次に、表面層を形成するため、一端、F2ガスの流入を止
めた後、前駆体生成用の気体状原料物質としてのCH4
スとSiH4ガスを導入した。即ち、Heガスの流量を100SCC
M、CH4ガスの流量を300SCCM、SiH4ガスの流量を50SCCM
として、夫々のガスを成膜室に導入し、流量が安定して
から、排気バルブ214により、成膜室Aの内圧が0.8Torr
となるように調節した。内圧が一定したところで、F2
ス15SCCMを導入し、このままの状態で30分保持し、電荷
注入阻止層及び感光層の形成されたAlシリンダー210上
に、a−SiC:H:Fで構成された表面層を形成した。表面
層の層厚は約5000Åであった。
すべてのガスの流入を止め、モーターの駆動及び加熱用
ヒーターを止め、排気バルブ214を開けて成膜室A内の
圧力を大気圧とした後、Alシリンダーを成膜室から取り
だし、得られた電子写真感光体の電子写真特性を検討し
たところ、実用に十分な良好な特性を有するものであっ
た。
また、Alシリンダー上に形成された光受容層の膜厚及び
膜質の均一性について検討したところ、いずれもすぐれ
た均一性を有するものであった。
実施例2 本例においては、第1(E)図に示すごとき層構成の電
子写真感光体を、第3図に示す装置を用いて形成した。
まず、成膜室A内の回転軸315にAlシリンダー310を取り
つけ、排気バルブを開いて、成膜室内の圧力が約10-5To
rrの真空度になるまで排気した。次に赤外線ランプ31
1′によりAlシリンダーの温度が290℃になるように設定
した。こうしたところで、Alシリンダー310を、ガス導
入管302の位置よりも下に下げ、次にガス導入管30
2′、302″および302に下記の第1表に示す条件で気
体状原料物質(A)及びキャリアーガスとしてのHeガス
を導入した。夫々のガスの流量が一定となったところ
で、排気バルブ314により、成膜室の内圧を約0.8Torrに
調整した。成膜室の内圧が一定となったところで、ガス
導入管302′、302″および302に夫々、第1表に示す
条件で気体状酸化剤であるF2ガスを導入した。この時、
各ガス導入管のふき出し口から、Alシリンダー表面まで
青色の発光が観察された。このままの状態で、Alシリン
ダー310を回転させながら軸方向に1mm/分の速度で上方
へ引き上げた。ガス導入管302′、302″及び302から
導入される原料ガスによる膜の堆積速度は第1表に示す
とおりであった。このようにしてAlシリンダー310上
に、硼素原子を含有するa−Si:H:Fで構成された電荷注
入阻止層約2μm、a−Si:H:Fで構成された感光層約20
μm、およびa−SiC:H:Fで構成された表面層約0.5μm
を形成した。
夫々のガス導入管へのガスの導入を止めるとともに、赤
外線ランプ、モーターの駆動を中止し、成膜室内の圧力
を大気圧に戻したのち、Alシリンダーを成膜室から取り
出した。得られた電子写真感光体について検討したとこ
ろ、光受容層を構成する各層の膜厚及び膜の品質はいず
れも均一で、すぐれたものであり、電子写真特性を調べ
たところ、実用に十分な良好な特性を有するものであっ
た。
実施例3 実施例1と同様にして、Alシリンダー上に、各々下記の
第2表に示す条件により光受容層を形成した。
得られた電子写真感光体について検討したところ、光受
容層を構成する層はいずれも膜厚および膜質が均一であ
り、電子写真特性も実用に十分な優れたものであった。
実施例4 実施例2と同様にして、Alシリンダー上に、各々下記の
第3表に示す条件により光受容層を形成した。
得られた電子写真感光体について検討したところ、光受
容層を構成する層はいずれも膜厚および膜質が均一であ
り、電子写真特性も実用に十分な優れたものであった。
〔発明の効果の概要〕 本発明の製造方法によって得られる電子写真感光体の光
受容層は、気体状原料物質(A)と、該気体状原料物質
(A)に酸化作用する性質を有する気体状酸化剤とを、
各々別の経路より成膜空間に導入して両者を化学的に接
触させることにより、プラズマ反応を介することなく形
成された光受容層であって、すぐれた電子写真特性を有
するものである。そして、本発明の電子写真感光体の製
造方法は、形成される光受容層の特性を保持し、かつ、
層形成速度の向上を図りながら、層形成条件の管理の簡
素化及び量産化を達成しうるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による電子写真感光体の層構成の典型
例を示す模式図である。第2図は、本発明の電子写真感
光体を製造する装置の1例を模式的に示す断面略図であ
り、第2(A)図は横断面、第2(B)図は縦断面、第
2(C)図は(A)図におけるX−X線における断面を
各々示している。第3図は、本発明の電子写真感光体を
製造するための装置の他の例を模式的に示す断面図であ
る。 第1図について、101……基体、102……光受容層、103
……感光層、104……電荷注入阻止層、105……中間層、
106……表面層、107……第一の層、108……第二の層 第2,3図について、201,301……反応容器、202,302′,30
2″,303……ガス導入管、203……ガス放出用の穿孔、
204……気体状酸化剤放出用壁、205……光受容層形成用
の原料物質放出パイプ、206……気体状原料物質導入用
パイプ、207……気体状酸化剤導入パイプ、208……バル
ブ、209……キャリアーガス導入用パイプ、210,310……
Alシリンダー、211……加熱用ヒーター、311′……赤外
線ランプ、311″……反射鏡、212,312……駆動用モータ
ー、213,313……排出口、214,314……排出バルブ、215,
315……連結軸、A……成膜室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−179869(JP,A) 特開 昭62−96674(JP,A) 特開 昭62−99464(JP,A) 特開 昭62−99466(JP,A)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光受容層形成用の気体状原料物質と、該気
    体状原料物質に酸化作用する性質を有する気体状酸化剤
    とを、各々別の経路で成膜空間に導入し、両者をプラズ
    マ反応を介することなくして夫々が混合衝突することで
    化学的接触をさせて励起状態の前駆体を含む複数種の前
    駆体を生成せしめ、これ等前駆体のうち少なくとも一種
    の前駆体を前記光受容層の構成要素の供給源として前記
    成膜空間内に配置されている室温から450℃の範囲の温
    度とされた電子写真感光体用の基体上に水素原子または
    ハロゲン原子あるいは水素原子とハロゲン原子を1〜40
    atomic%の量含有する光受容層を形成せしめることを特
    徴とする電子写真感光体の製造方法。
  2. 【請求項2】更に前記成膜空間に周期律表第III族また
    は第V族に属する原子を含有する気体状物質を導入する
    特許請求の範囲第1項に記載の電子写真感光体の製造方
    法。
  3. 【請求項3】前記気体状原料物質が、シラン化合物であ
    る特許請求の範囲第1項に記載の電子写真感光体の製造
    方法。
  4. 【請求項4】前記気体状原料物質が、ゲルマニウム化合
    物または水素化スズを含有している特許請求の範囲第1
    項に記載の電子写真感光体の製造方法。
  5. 【請求項5】前記気体状原料物質が、炭化水素化化合物
    を含有している特許請求の範囲第1項に記載の電子写真
    感光体の製造方法。
  6. 【請求項6】前記気体状酸化剤が、ハロゲンガスまたは
    発生期状態のハロゲンから選ばれるハロゲン系酸化剤で
    ある特許請求の範囲第1項に記載の電子写真感光体の製
    造方法。
  7. 【請求項7】前記気体状酸化剤が、酸素化合物である特
    許請求の範囲第1項に記載の電子写真感光体の製造方
    法。
  8. 【請求項8】前記気体状酸化剤が、窒素化合物である特
    許請求の範囲第1項に記載の電子写真感光体の製造方
    法。
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