JPH0943884A - 電子写真感光体の形成方法 - Google Patents

電子写真感光体の形成方法

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JPH0943884A
JPH0943884A JP19839495A JP19839495A JPH0943884A JP H0943884 A JPH0943884 A JP H0943884A JP 19839495 A JP19839495 A JP 19839495A JP 19839495 A JP19839495 A JP 19839495A JP H0943884 A JPH0943884 A JP H0943884A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 帯電性能に優れ画像濃度が濃く、製造時間が
短く低コストであり、高温、高湿度の環境で用いても画
像品質が低下せず、更に製造工程で多少の条件変動があ
っても膜剥がれ等のトラブルが発生しない、安定で、再
現性が良く、工程管理が容易な電子写真感光体の製造方
法を提供する。 【解決手段】 少なくともシリコン原子を母材とする非
結晶質材料から成り、発振周波数が20MHz未満の高
周波電力により励起されたグロー放電により堆積される
層と、発振周波数が50MHz以上、450MHz以下
の高周波電力により励起されたグロー放電により堆積さ
れる層とが混在するように電子写真感光体を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体デバイスとし
ての電子写真用感光体デバイス、画像入力用ラインセン
サー、撮像デバイス、光起電力デバイスなどに有用な結
晶質、非単結晶質の機能性堆積膜を良好に形成し得るプ
ラズマCVD装置、半導体デバイスや、光学素子として
の絶縁膜、金属配線などを好適に形成し得るスパッタリ
ング装置、あるいは半導体デバイスなどのエッチング装
置などのプラズマ処理装置及びその処理方法に関し、更
に詳しくは、特にプラズマを励起源として用い基体に積
層処理を行うプラズマ処理方法であって、特に450M
Hz以下の高周波を使用するプラズマ処理方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体の製造に使用されているプラズマ
処理にはそれぞれの用途に応じてさまざまな装置および
方法が適用される。例えばプラズマCVD装置やプラズ
マCVD法を用いた酸化膜、窒化膜、アモルファスシリ
コン系の半導体膜の形成、スパッタリング装置やスパッ
タリング法を用いた金属配線膜の形成、エッチング装置
やエッチング方法を用いた微細加工などさまざまな技術
にその特徴を生かす装置、方法が使用されている。更
に、近年膜質及び処理能力向上に対する要望も強くなっ
ており、さまざまな工夫も検討されている。特に高周波
電力を用いたプラズマプロセスは放電の安定性が高く、
酸化膜や窒化膜などの絶縁性の材料形成にも使用できる
など、さまざまな利点があるため広く使用されている。
【0003】従来、プラズマCVDなどのプラズマプロ
セスでは、放電用高周波電源の発振周波数は20MHz
以下、一般的に13.56MHzが用いられている。
【0004】この従来の堆積膜形成に一般的に用いられ
ているプラズマCVD装置の一例を図3に示す。この図
に示されるプラズマCVD装置は円筒状の電子写真感光
体用基体上にアモルファスシリコン膜(以下、a−Si
膜と記す)を形成する場合に好適な成膜装置である。以
下、この装置を用いたa−Si膜の形成方法を説明す
る。
【0005】減圧可能な堆積室301の内壁を兼ねる円
筒状の第2の電極306および対向電極として被成膜基
体(電子写真感光体用基体)を兼ねる第1の電極302
が配置されている。第1の電極302には補助基体30
7が取りつけられており、第1の電極の一部を成してい
る。第2の電極306の円筒軸方向の寸法は第1の電極
302及び補助基体307の円筒軸方向の長さと同程度
に設定するのが一般的である。第1の電極302は内部
の加熱ヒーター303により内側より加熱される。高周
波電源312は整合回路311を介して第2の電極30
6に接続されている。315は排気口、304はメイン
バルブ、310は圧力ゲージ、305はガス放出パイ
プ、309は原料ガス導入バルブである。
【0006】堆積室301内に第1の電極を兼ねる被成
膜基体302を設置し、メインバルブ304を開き、排
気口315を介して堆積室301を一旦排気する。その
後原料ガス導入口309を開き、不活性ガスを導入し、
所定の圧力になるように流量を調整する。加熱用ヒータ
ー303に通電し、被成膜基体を100〜400℃の所
望の温度に加熱する。その後、原料ガス導入バルブ30
9を介して成膜用の原料ガス、例えばシランガス、ジシ
ランガス、メタンガス、エタンガスなどの材料ガスを、
またジボランガス、ホスフィンガスなどのドーピングガ
スを導入し、数100mTorrから数Torrの圧力
に維持するよう排気速度を調整する。
【0007】高周波電源312より13.56MHzの
高周波電力を整合回路311を介して第2の電極306
に供給して、第2の電極306と第1の電極302との
間にプラズマ放電を発生させ原料ガスを分解することに
より、第1の電極を兼ねた被成膜基体302上にa−S
i膜を堆積する。この間、第1の電極は加熱ヒーター3
03により100〜400℃程度に維持される。必要に
応じて不図示の回転機構により被成膜基体を回転させ、
周方向の膜厚分布を改善しても良い。
【0008】現在の電子写真感光体を用いる複写機はよ
り高性能、高機能が追求されている。このような追求さ
れる性能の目標の一つとしてコピースピードの向上があ
る。コピースピードが高まれば高まるほど帯電に割くこ
とのできる時間が短くなり、感光体の帯電電位が下がる
傾向がある。また、高機能化の1つとして多色コピーが
挙げられるが、この場合、複写機に複数の現像器を搭載
する必要があるので帯電器から現像器までの距離が遠く
なる傾向があり、その間に感光体の表面電位が減衰し
て、現像器における感光体の帯電電位が下がる傾向があ
る。以上のように、a−Si膜を使用した電子写真感光
体では更なる帯電能力向上が望まれている。
【0009】従来の成膜方法で電子写真感光体の性能を
満足させるa−Si膜を得るための堆積速度は、例えば
1時間当たり0.5〜6μm程度であり、それ以上に堆
積速度を上げると、感光体がその特性を得ることができ
ない場合がある。一般に電子写真感光体としてa−Si
膜を利用する場合、その誘電率の大きさの関係で、充分
な帯電能を得るために少なくとも20〜30μmの膜厚
が必要である。したがって電子写真感光体を製造するに
は長時間を要し製造コストを押し上げる一因となってい
た。このため、感光体としての特性を落とさずに製造時
間を短縮する技術が切望されていた。
【0010】更に、カールソン方式の電子写真プロセス
では電子写真感光体を帯電する工程が必要であるが、特
にa−Si膜を用いた電子写真感光体では、比較的高速
の複写機に多用されるためにコロナ放電による帯電プロ
セスを用いることが多い。この場合、帯電の際に生成し
たコロナ生成物が感光体表面に付着することがある。こ
れらの付着物は吸湿しやすく、高温、高湿の環境におい
てはコロナ生成物が吸湿して、感光体表面が低抵抗化
し、帯電キャリアが横流れして画像の細線がぼける現像
(いわゆる画像流れ)が発生することがあった。
【0011】また、先に述べたように電子写真用感光体
としてa−Si膜を利用する場合には帯電能を得るため
に少なくとも20〜30μmの膜厚が必要であり、この
ような厚膜を成膜する場合には膜中に応力が溜まりやす
くなる。それゆえa−Si膜と基板の間に厚膜の内部に
溜まった応力に打ち勝つだけの密着性が要求されるが、
僅かでも成膜条件がずれるとこのバランスが崩れ、膜剥
がれが発生することがあった。このため、a−Si膜を
用いた電子写真感光体の製造において工程を厳密に管理
しなければ良品率が低下してしまう場合があった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第1の目的
は、上述のような従来の技術の問題点を克服し、従来の
プラズマプロセスでは達成できなかった、帯電時の帯電
電位が高く、濃度の濃い画像が得られる電子写真感光体
を製造するのに最適な方法を提供することである。本発
明の第2の目的は、製造時間が短く、再現性に優れた低
コストの電子写真感光体を製造するのに最適な方法を提
供することである。本発明の第3の目的は、耐環境性が
高く、高温、高湿度の環境で用いても画像品質が低下せ
ず、濃度が濃く、白地にかぶりのない鮮明な画像が得ら
れる電子写真感光体を提供することである。本発明の第
4の目的は、製造工程で多少の条件変動があっても膜剥
がれ等のトラブルが発生しない、安定で再現性が良く、
工程管理が容易な電子写真感光体の製造方法を提供する
ことである。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、排気手段と原料ガス供給手段を備えた真空気密可
能な堆積室内に導電性の円筒状基体を設置し、少なくと
もシリコン原子を含んだガス状の原料を高周波電力によ
り分解し、この円筒状基体上に少なくともシリコン原子
を母材とする非結晶質材料を堆積させて電子写真感光体
を製造する製造方法において、基体上の堆積層が発振周
波数が20MHz未満の高周波電力により励起されたグ
ロー放電により堆積される層と、発振周波数が50MH
z以上、450MHz以下の高周波電力により励起され
たグロー放電により堆積される層とが混在するように形
成されることを特徴とする電子写真感光体の形成方法で
ある。
【0014】
【発明の実施の形態】高周波電力として20MHz以下
の高周波を使う成膜方法であるRFプラズマCVD法
は、堆積される膜が緻密で硬く、また、電子写真感光体
のように大面積のデバイスを作成する際にも膜厚や膜質
のムラが生じにくいという特徴があり、電子写真感光体
の製造方法として比較的適している。しかし、その一方
で帯電性能が充分でないこと、堆積速度が小さく、成膜
時間が長いこと等に対する改良のほか耐環境性の更なる
向上、製造時の膜剥がれ等のトラブルの防止が大きなテ
ーマとなっている。
【0015】近年、平行平板型のプラズマCVD装置を
用い50MHz以上の高周波電源を用いたプラズマCV
D法の報告があり(Plasma Chemistry
and Plasma Processing,Vo
l.7,No.3,(1987)p267−273)、
放電周波数を従来の13.56MHzより高くすること
により堆積膜の性能を落とさずに堆積速度を向上させる
可能性が示されており、注目されている。この放電周波
数を高くする報告はスパッタリングなどでもなされ、近
年広くその優位性が検討されている。
【0016】これらの50MHz以上の高周波電力を用
いるプラズマCVD成膜では高エネルギーのプラズマを
容易に発生できるために高品質の堆積膜が得られやす
く、同様の理由により堆積速度を容易に向上させること
ができる。更にイオン衝撃を減少させることができるた
めに膜応力が低減でき、膜の密着性を向上させることが
できるという特徴がある。
【0017】本発明者らは、この改良されたプラズマC
VD法と従来のRFプラズマCVD法を組みあわせるこ
とによって前記の問題点を解決することができることを
見い出した。
【0018】すなわち、電子写真感光体の堆積層のある
層を50MHzから450MHzの高周波電力で成膜
し、他の層を従来の20MHz以下の高周波電力で成膜
することによりこれまでにない優れた特性を発揮する感
光体が得られることを見い出した。具体的には次の各種
プロセスがある。 (1)基体と接する層領域に50MHz以上の高周波電
力によって作成した膜を適用し、他の層については20
MHz以下の例えば13.56MHzの高周波電力によ
って膜堆積させる。この方法によって、帯電能ムラのな
い、均一な品質であってかつ製造時の膜剥がれの発生し
ない電子写真感光体を製造することができる。 (2)最表面の層に50MHz以上の高周波電力によっ
て作成した膜を適用し、最表面以外の層については20
MHz以下の例えば13.56MHzの高周波電力によ
って膜堆積させる。この方法によって、緻密で撥水性の
高い膜が最表面を覆うことになり、高温高湿環境におい
て画像流れが発生しにくくなる。 (3)光導電層に50MHz以上の高周波電力によって
作成した膜を適用し、光導電層以外の層については20
MHz以下の例えば13.56MHzの高周波電力によ
って膜堆積させる。この方法では堆積速度が大で成膜時
間を短縮することができ、製造コストを短縮することが
できる。 (4)基体と接する層と最表面の層に50MHz以上の
高周波電力によって作成した膜を適用し、中間の層につ
いては20MHz以下の例えば13.56MHzの高周
波電力によって膜堆積させる。この方法によって、帯電
能ムラのない、均一な品質であってかつ製造時の膜剥が
れの発生せず、かつ撥水性の高い膜が最表面を覆うこと
になり、高温高湿環境において画像流れが発生しにくい
電子写真感光体を製造することができる。 以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
【0019】図1は本発明の方法を行うための装置の一
例を模式的に示したものであり、電子写真感光体の円筒
状の基体の回りを囲むように第2の電極を設置する、い
わゆる同軸タイプの堆積膜形成装置である。
【0020】図において101は堆積膜を形成するため
の堆積室であり、排気口115はメインバルブ104を
介して排気装置108に接続されている。排気装置10
8は例えばメカニカルブースターポンプとロータリーポ
ンプを組み合わせたものや、拡散ポンプ及びロータリー
ポンプを組み合わせたものなどが好適に用いられる。こ
れらの排気装置には必要に応じて可変コンダクタンスバ
ルブなどが取りつけられても良い。109は原料ガスを
堆積室に導入するための原料ガス導入バルブであり、不
図示のガス供給系から原料ガスを堆積室内に導入する。
原料ガスは堆積室内に立てられたガス放出パイプ105
から放電空間に放出される。原料ガスを導入した際の堆
積室内の圧力は圧力ゲージ110でモニターすることが
できる。20MHz未満の周波数でのプラズマCVD法
と50MHz以上450MHz以下の周波数でのプラズ
マCVD法では最適な真空度が異なる場合があるが、こ
の場合は前述の排気装置108の不図示のメカニカルブ
ースターポンプの駆動周波数を調整したり、別途可変コ
ンダクタンスバルブを用いることにより各々適切な真空
度を調整すれば良い。102はアースに接続された被成
膜基体を兼ねる第1の電極であり、被成膜基体の上下に
は補助基体107が設けてある。103は基体を所定の
温度に加熱するための加熱用ヒーターである。又、被成
膜基体は、本模式図においては固定となっているが、必
要に応じて回転機構により回転し、周方向の膜厚の更な
る均一化を図ることもできる。112は50MHz〜4
50MHz、あるいは20MHz以下の高周波を発生す
る高周波電源であり、高周波出力は111の整合回路を
介して第2の電極106に印加されるように配線されて
いる。なお図に示したように第2の電極106は堆積室
101の内壁を兼ねていてももちろん良い。
【0021】第2の電極106は20MHz以下の周波
数でも50MHz以上450MHz以下の周波数におい
ても効率的に電力を堆積室101に導入できるように軸
方向の長さを適宜調整し最適な装置形態とすることがで
きる。本模式図においては絶縁材113によって電気的
に絶縁された内壁114を使用して第2の電極106が
第1の電極102及び補助基体107を合わせた長さよ
りもやや短くした例を示している。
【0022】実際の成膜において周波数を切り替えるに
は高周波電源112と整合回路111の両方を取り替え
たり、または、整合範囲の広い整合回路であれば整合回
路111は固定とし、高周波電源のみを周波数の異なる
ものと交換することにより本発明は達成することができ
る。また、整合範囲の広い整合回路と20MHz以下か
ら50MHz以上まで周波数を可変可能な高周波電源で
あれば整合回路111と高周波電源112を取り替える
ことなく本発明の方法を達成することができて好都合で
ある。
【0023】図2は本発明の方法を行うための別の装置
の一例を模式的に示したものであり、電子写真用感光体
のような円筒状の基体が同心円上に設置され、基体に囲
まれた内部で放電が励起されるタイプの堆積膜形成装置
である。図において201は堆積膜を形成するための堆
積室であり、第1の電極を兼ねた円筒状基体202が第
2の電極206を囲んだ形態を示している。堆積室20
1には排気口215があり不図示の排気装置に接続され
ている。排気装置は例えばメカニカルブースターポンプ
とロータリーポンプを組み合わせたものや、拡散ポンプ
及びロータリーポンプを組み合わせたものなどが好適に
用いられる。排気口215には必要に応じて可変コンダ
クタンスバルブなどが取りつけられても良い。
【0024】209は原料ガスを堆積室に導入するため
の原料ガス導入バルブであり、不図示のガス供給系から
原料ガスを堆積室内に導入する。原料ガスは堆積室内に
ガス放出パイプ205から放電空間に放出される。原料
ガスを導入した際の堆積室内の圧力は圧力ゲージ210
でモニターすることができる。20MHz未満の周波数
でのプラズマCVD法と50MHz以上450MHz以
下の周波数でのプラズマCVD法では最適な真空度が異
なる場合があるが、この場合は前述の排気装置のメカニ
カルブースターポンプの駆動周波数を調整したり、別途
可変コンダクタンスバルブを用いることにより各々適切
な真空度に調整すれば良い。
【0025】202はアースに接続された被成膜基体を
兼ねる第1の電極であり、被成膜基体の上下には補助基
体207が設けてある。203は基体を所定の温度に加
熱するための加熱用ヒーターである。被成膜基体202
は回転機構により回転し、周方向の膜厚の均一化を図る
ことができるようになっている。212は50MHz〜
450MHz、または20MHz以下の高周波を発生す
る高周波電源であり、高周波出力は211の整合回路を
介して第2の電極206に印加されるように配線されて
いる。
【0026】第2の電極206は20MHz以下の周波
数でも50MHz以上450MHz以下の周波数におい
ても効率的に電力を堆積室201に導入できるように軸
方向の長さを適宜調整することにより最適な装置形態と
することができる。
【0027】実際の成膜において周波数を切り替えるに
は高周波電源212と整合回路211の両方を取り替え
たり、または、整合範囲の広い整合回路であれば整合回
路211は固定とし、高周波電源のみを周波数の異なる
ものと交換することにより本発明は達成することができ
る。また、整合範囲の広い整合回路と20MHz以下か
ら50MHz以上まで周波数を可変高周波電源であれば
整合回路211と高周波電源112を取り替えることな
く本発明の方法を達成することができて好都合である。
【0028】使用される高周波電源は、20MHz未満
の周波数を発生する電源、及び50MHzから450M
Hzまでを発生する電源であれば何でも使用することが
できる。発振周波数を変化できるタイプの高周波電源
で、特に20MHz以下の周波数から50MHz以上の
周波数まで可変にできるものは好適に本発明の方法に適
用される。出力は10Wから5000W以上まで、装置
および処方に適した電力を発生することができればいか
なる出力のものでも好適に使用できる。
【0029】更に、高周波電源の出力変動率はいかなる
値であっても本発明の効果を得ることができる。
【0030】使用される整合回路は高周波電源と負荷の
整合を取ることができるものであればいかなる構成のも
のでも好適に使用できる。整合を取る方法としては、自
動的に調整されるものが製造時の煩雑さを避けるために
好適であるが、手動で調整されるものであっても本発明
の効果に全く影響はない。又、整合回路が配置される位
置に関しては整合が取れる範囲においてどこに設置して
もなんら問題はないが、整合回路から第2の電極間の配
線のインダクタンスをできるだけ小さくするような配置
とする方が広い負荷条件で整合を取ることが可能になる
ため望ましい。
【0031】図1の堆積膜形成装置を用いた本発明の堆
積膜の形成方法の一例は次の手順のように行われる。ま
ず、表面を例えば旋盤を用いて鏡面加工を施した被成膜
基体(第1電極を兼ねる)102に補助基体107を取
りつけ、堆積室101内の加熱用ヒーター103に被成
膜基体に107を挿入する。
【0032】次に、原料ガス導入バルブ109を閉と
し、メインバルブ104を開として排気口115より堆
積室内を一旦排気した後、原料ガス導入バルブ109を
開として加熱用の不活性ガス、一例としてアルゴンを原
料ガス放出パイプ105より堆積室内に導入し、堆積室
内が所望の圧力になるように圧力ゲージ110を監視し
ながら加熱用不活性ガスの流量を調整する。その後、不
図示の温度コントローラーを作動させて基体102を加
熱用ヒーター103により加熱し、基体102が所望の
温度に加熱されたところで原料ガス導入バルブ109を
閉じ、堆積室内へのガス流入を止める。
【0033】堆積膜の形成は原料ガス導入バルブ109
を開として原料ガス導入口105から所定の原料ガス、
例えばシランガス、ジシランガス、メタンガス、エタン
ガスなどの材料ガスを、またジボランガス、ホスフィン
ガスなどのドーピングガスを堆積室101内に導入し、
数mTorrから数Torrの所望の圧力に維持するよ
う排気速度を調整する。調整の方法としては、メインバ
ルブ104の開度を適宜調整する方法、あるいは不図示
のコンダクタンス調整バルブを用いて調整する方法、さ
らには排気系にメカニカルブースターポンプとロータリ
ーポンプを組み合わせて使用している場合にはメカニカ
ルブースターポンプの回転周波数を調整する方法などが
ある。圧力が安定した後、高周波電源112の電源を入
れてグロー放電を生起させる。
【0034】このとき、ある層形成時においては発振周
波数が20MHz未満の高周波電力を投入し、また、別
の層形成時においては、発振周波数が50MHz以上、
450MHz以下の高周波電力を投入する。どの層形成
時において、20MHz未満の高周波電力を投入する
か、50MHz以上、450MHz以下の高周波電力を
投入するかは適宜選択される。
【0035】いずれの場合も整合回路111を調整し、
反射波が最小となるように調整する。高周波の入射電力
から反射電力を差し引いた値を所望の値に調整し、所望
の膜厚を形成したところでグロー放電を止め、原料ガス
導入バルブ109を閉じて原料ガスの堆積室101への
流入を止め、堆積室内を一旦高真空にもどした後に層の
形成を終える。この手順を所望の回数繰り返し、種々の
機能を有する堆積膜を積層した電子写真感光体が作成さ
れる。
【0036】図2の堆積膜形成装置を用いた本発明の堆
積膜の形成方法の一例は次の手順のように行われる。ま
ず、表面を例えば旋盤を用いて鏡面加工を施した被成膜
基体(第1電極を兼ねる)202に補助基体207を取
りつけ、堆積室201内の加熱用ヒーター203に被成
膜基体202及び補助基体207を挿入する。
【0037】次に、原料ガス導入バルブ209を閉と
し、排気口215より堆積室内を一旦排気した後、原料
ガス導入バルブ209を開として加熱用の不活性ガス、
例えばアルゴンを原料ガス放出パイプ205より堆積室
内に導入し、堆積室内が所望の圧力になるように圧力ゲ
ージ210を監視しながら加熱用不活性ガスの流量を調
整する。その後、不図示の温度コントローラーを作動さ
せて基体202を加熱用ヒーター203により加熱し、
基体202が所望の温度に加熱されたところで原料ガス
導入バルブ209を閉じ、堆積室内への不活性ガスの流
入を止める。
【0038】堆積膜の形成は原料ガス導入バルブ109
を開として原料ガス導入口205から所定の原料ガス、
例えばシランガス、ジシランガス、メタンガス、エタン
ガスなどの材料ガスを、またジボランガス、ホスフィン
ガスなどのドーピングガスを堆積室101内に導入し、
数mTorrから数Torrの所望の圧力に維持するよ
う排気速度を調整する。調整の方法としては、不図示の
メインバルブの開度を適宜調整する方法、あるいは不図
示のコンダクタンス調整バルブを用いて調整する方法、
更には不図示の排気系にメカニカルブースターポンプと
ロータリーポンプを組み合わせて使用している場合には
メカニカルブースターポンプの回転周波数を調整する方
法などがある。圧力が安定した後、高周波電源212の
電源を入れてグロー放電を生起させる。
【0039】このとき、ある層形成時においては発振周
波数が20MHz未満の高周波電力を投入し、また、別
の層形成時においては、発振周波数が50MHz以上、
450MHz以下の高周波電力を投入する。どの層形成
時において、20MHz未満の高周波電力を投入する
か、50MHz以上、450MHz以下の高周波電力を
投入するかは適宜選択される。
【0040】いずれの場合も整合回路211を調整し、
反射波が最小となるように調整する。高周波の入射電力
から反射電力を差し引いた値を所望の値に調整し、所望
の膜厚を形成したところでグロー放電を止め、原料ガス
導入バルブ209を閉じて、原料ガスの堆積室201へ
の流入を止め、堆積室内を一旦高真空にもどした後に層
の形成を終える。この手順を所望の回数繰り返し、種々
の機能を有する堆積膜を積層した電子写真感光体が作成
される。
【0041】図1、図2のいずれの装置においても、各
層の間に組成等を連続的に変化させた変化層を設ける場
合、例えば光導電層と表面層の間に中間層を設ける場合
には、上記の操作により光導電層を形成した後、高周波
電力の供給を止めずに、原料ガスの流量条件を光導電層
形成時の条件から、表面層形成時の条件に徐々に、かつ
連続的に変化させる等の方法をとることができる。この
ときには高周波電源112、212は発振周波数を可変
可能なものを用い、また、整合器111、211も該当
する周波数帯域をカバーできるものを用いる必要があ
る。原料ガスの流量を変化させると同時に、高周波電源
112、212の発振周波数を変化させ、かつ、同時に
変化層形成時の所望の条件が得られるように、高周波電
源112、212の出力及び、メインバルブ104等を
必要に応じて調整する。また原料ガスの流量を変化させ
るに際して、ガスの突出等による極端な圧力変化が起き
ないように十分配慮することは言うまでもない。この変
化領域の層の厚さは上記のように、光導電層と表面層の
間に実質的に界面を形成する程度の厚さであれば良い。
【0042】それぞれの層を形成する際には必要なガス
以外の流出バルブはすべて閉じられていることは言うま
でもなく、また、それぞれのガスが堆積室内およびガス
供給系の配管内に残留することを避けるために一旦高真
空に排気する操作を必要に応じて行う。また上述のガス
種およびバルブ操作は各々の層の作成条件にしたがって
変更が加えられることは言うまでもない。
【0043】第2の電極の材質としては銅、アルミニュ
ーム、金、銀、白金、鉛、ニッケル、コバルト、鉄、ク
ロム、モリブデン、チタン、ステンレス、およびこれら
の材料の中の2種以上の複合材料などが好適に用いられ
る。形状は円筒形が好ましいが、必要に応じて楕円形、
多角形を用いても良い。第2の電極は必要に応じて冷却
手段を設けても良い。具体的な冷却手段としては、水、
空気、液体チッ素、ベルチェ素子などによる冷却が適用
される。
【0044】第1の電極は被成膜基体としての役割があ
り、使用目的に応じた材質や形状などを有するものであ
れば良い。形状に関しては、電子写真感光体に供する場
合には円筒状が望ましいが、必要に応じて、平板状や、
その他の形状であっても良い。材質においては銅、アル
ミニューム、金、銀、白金、鉛、ニッケル、コバルト、
鉄、クロム、モリブデン、チタン、ステンレス、および
これらの材料の中の2種以上の複合材料、更にはポリエ
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、ガラス、セラミックス、
紙などの絶縁材料に導電性材料を被覆したものなどが使
用できる。
【0045】円筒状基体の中央付近の基体温度は一般に
100℃以上400℃以下、好ましくは150℃以上3
50℃以下、より好ましくは200℃以上350℃以下
にすることが、膜中のダングリングボンドを低減し、緻
密な膜になるために望ましい。
【0046】基体加熱ヒーターを構成する発熱体は、真
空仕様であればよく、より具体的にはシース状ヒータ
ー、板状ヒーター、セラミックヒーター、カーボンヒー
ター等の電気抵抗発熱体、液体、気体等を温媒とし熱交
換手段による発熱体等が挙げられる。ハロゲンランプ、
赤外線ランプ等の熱放射ランプ発熱体も本発明の基体加
熱ヒーターとして好適に用いることができるが、この場
合には中央に設置するランプよりヒーターの端部に電力
の大きいランプを設置することにより温度勾配が形成さ
れるようにする必要がある。加熱手段の表面材料には、
ステンレス、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属類、
セラミックス、耐熱性高分子樹脂等を使用することがで
きる。
【0047】本発明において使用される基体材料として
は、導電性でも電気絶縁性であってもよい。導電性材料
としては、Al,Cr,Mo,Au,In,Nb,T
e,V,Ti,Pt,Pd,Fe等の金属、およびこれ
らの合金、例えばステンレス等が挙げられる。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、ポリスチ
レン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルムまたはシー
ト、ガラス、セラミック等の電気絶縁性材料の場合は少
なくとも光受容層を形成する側の表面を導電処理して使
用する。
【0048】本発明において使用される基体の形状は平
滑表面あるいは凹凸表面の円筒状または板状無端ベルト
状であることができ、その厚さは、所望の電子写真用光
受容部材を形成し得るように適宜決定するが、電子写真
用光受容部材としての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でき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、基体は製造上およ
び取り扱い上、機械的強度等の点から通常は10μm以
上が好ましい。
【0049】特にレーザー光などの可干渉性光を用いて
像記録を行う場合には、可視画像において現われる、い
わゆる干渉縞模様による画像不良をより効果的に解消す
るために、基体の表面に凹凸を設けてもよい。基体の表
面に設けられる凹凸は、特開昭60−168156号公
報、同60−178457号公報、同60−22585
4号公報等に記載された公知の方法により作成される。
【0050】レーザー光などの可干渉光を用いた場合の
干渉縞模様による画像不良をより効果的に解消する別の
方法として、基体の表面に複数の球状痕跡窪みによる凹
凸形状を設けてもよい。すなわち、基体の表面が電子写
真用光受容部材に要求される解像力よりも微少な凹凸を
有し、しかもこの凹凸は、複数の球状痕跡窪みによるも
のである。基体の表面に設けられる複数の球状痕跡窪み
による凹凸は、特開昭61−231561号公報に記載
された公知の方法により作成される。
【0051】本発明の製造装置で製造するのに適してい
る阻止型の電子写真感光体の電荷注入阻止層は、光受容
層が一定極性の帯電処理をその自由表面に受けた際、基
体側より光導電層側に電荷が注入されるのを阻止する機
能を有し、逆の極性の帯電処理を受けた際にはそのよう
な機能は発揮されない、いわゆる極性依存性を有してい
る。そのような機能を付与するために、電荷注入阻止層
には伝導性を制御する原子を光導電層に比べ比較的多く
含有させる。この層に含有される伝導性を制御する原子
は、層中に万偏なく均一に分布されても良いし、あるい
は層厚方向には万偏なく含有されてはいるが、不均一に
分布する状態で含有している部分があってもよい。分布
濃度が不均一な場合には、基体側に多く分布するように
含有させるのが好適である。しかしながら、いずれの場
合にも基体の表面と平行面内方向においては、均一な分
布で万偏なく含有されることが面内方向における特性の
均一化をはかる点からも必要である。
【0052】電荷注入阻止層に含有される伝導性を制御
する原子としては、半導体分野におけるいわゆる不純物
を挙げることができ、p型伝導特性を与える周期律表第
IIIb族に属する原子(以後「第III b族原子」と略記
する)またはn型伝導特性を与える周期律表第Vb族に
属する原子(以後「第Vb族原子」と略記する)を用い
ることができる。第IIIb族原子としては、具体的には、
B(ホウ素)、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウ
ム)、In(インジウム)、Ta(タリウム)等があ
り、特にB,Al,Gaが好適である。第Vb族原子と
しては、具体的にはP(リン)、As(砒素)、Sb
(アンチモン)、Bi(ビスマス)等があり、特にP,
Asが好適である。
【0053】電荷注入阻止層中に含有される伝導性を制
御する原子の含有量としては、本発明の目的が効果的に
達成できるように所望にしたがって適宜決定されるが、
好ましくは10〜1×104 原子ppm、より好適には
50〜5×103 原子ppm、最適には1×102 〜1
×103 原子ppmとされるのが望ましい。
【0054】さらに、電荷注入阻止層には、炭素原子、
窒素原子及び酸素原子の少なくとも一種を含有させるこ
とによって、該電荷注入阻止層に直接接触して設けられ
る他の層との間の密着性の向上をよりいっそう図ること
ができる。電荷注入阻止層に含有される炭素原子、窒素
原子およびまたは酸素原子は該層中に万偏なく均一に分
布されても良いし、あるいは層厚方向には万偏なく含有
されてはいるが、不均一に分布する状態で含有している
部分があってもよい。しかしながら、いずれの場合にも
基体の表面と平行な面においては、均一な分布で万偏な
く含有されることが面内方向における特性の均一化をは
かる点からも必要である。
【0055】電荷注入阻止層の全層領域に含有される炭
素原子および/または窒素原子および/または酸素原子
の含有量は、本発明の目的が効果的に達成されるように
適宜決定されるが、一種の場合はその量として、二種以
上の場合はその総和として、好ましくは1×10-3〜5
0原子%、より好適には5×10-3〜30原子%、最適
には1×10-2〜10原子%が望ましい。
【0056】電荷注入阻止層に水素原子および/または
ハロゲン原子を含有させると、層内に存在する未結合手
を補償し膜質の向上に効果を奏する。電荷注入阻止層中
の水素原子またはハロゲン原子あるいは水素原子とハロ
ゲン原子の和の含有量は、好適には1〜50原子%、よ
り好適には5〜40原子%、最適には10〜30原子%
とするのが望ましい。
【0057】電荷注入阻止層の層厚は所望の電子写真特
性が得られること、および経済的効果等の点から好まし
くは0.1〜5μm、最適には1〜4μmが望ましい。
【0058】本発明の目的を達成し得る特性を有する電
荷注入阻止層を形成するには、Si供給用のガスと希釈
ガスとの混合比、反応容器内のガス圧、放電電力ならび
に基体の温度を適宜設定することが必要である。
【0059】希釈ガスであるH2 および/またはHeの
流量は、層設計にしたがって適宜最適範囲が選択される
が、Si供給用ガスに対しH2 を、通常の場合1〜20
倍、好ましくは3〜15倍、最適には5〜10倍の範囲
に制御することが望ましい。
【0060】反応容器内のガス圧も同様に層設計にした
がって適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合1×1
-4〜10Torr、好ましくは5×10-4〜5Tor
r、最適には1×10-3〜1Torrとするのが好まし
い。
【0061】放電電力もまた同様に層設計にしたがって
適宜最適範囲が選択されるが、Si供給用のガスの流量
に対する放電電力を、通常の場合0.5〜7倍、好まし
くは1〜6倍、最適には1.5〜5倍の範囲に設定する
ことが望ましい。
【0062】基体の温度もまた同様に層設計に従って適
宜最適範囲が選択されるが、通常100℃〜400℃、
好ましくは150℃〜350℃、最適には200℃〜3
50℃の範囲に設定することが望ましい。
【0063】本発明の製造装置で製造するのに適してい
る電子写真感光体の光導電層中には水素原子または/お
よびハロゲン原子が含有されることが必要であるが、こ
れはシリコン原子の未結合手を補償し、層品質の向上、
特に光導電性および電荷保持特性を向上させるために必
須不可欠であるからである。
【0064】水素原子またはハロゲン原子の含有量、ま
たは水素原子とハロゲン原子の和の量はシリコン原子と
水素原子または/およびハロゲン原子の和に対して10
〜30原子%、より好ましくは15〜25原子%が望ま
しい。
【0065】本発明において使用されるSi供給用ガス
となり得る物質としては、SiH4,Si26 ,Si3
8 ,Si410等のガス状態の、またはガス化し得
る水素化珪素(シラン類)が有効に使用されるものとし
て挙げられ、更に層形成時の取り扱い易さ、Si供給効
率の良さ等の点でSiH4 ,Si26 が好ましいもの
として挙げられる。そして、形成される光導電層中に水
素原子を構造的に導入し、水素原子の導入割合の制御を
いっそう容易になるようにはかり、本発明の目的を達成
する膜特性を得るために、これらのガスに更に水素ある
いは水素原子を含む珪素化合物のガスを所望量混合して
層形成することが必要である。また、各ガスは単独種の
みでなく所定の混合比で複数種混合しても差し支えない
ものである。
【0066】また本発明において使用されるハロゲン原
子供給用の原料ガスとして有効なのは、たとえばハロゲ
ンガス、ハロゲン化物、ハロゲンをふくむハロゲン間化
合物、ハロゲンで置換されたシラン誘導体等のガス状の
またはガス化し得るハロゲン化合物が好ましく挙げられ
る。さらにシリコン原子とハロゲン原子とを構成要素と
するガス状のまたはガス化し得る、ハロゲン原子を含む
水素化珪素化合物も有効なものとして挙げることができ
る。本発明において好適に使用し得るハロゲン化合物と
しては、具体的には弗素ガス(F2 ),BrF,Cl
F,ClF3 ,BrF3 ,BrF5 ,IF3 ,IF7
のハロゲン間化合物を挙げることができる。ハロゲン原
子を含む珪素化合物、いわゆるハロゲン原子で置換され
たシラン誘導体としては、具体的には、たとえばSi2
4 ,Si26 等の弗化珪素が好ましいものとして挙
げることができる。
【0067】光導電層中に含有される水素原子または/
およびハロゲン原子の量を制御するには、例えば基体の
温度、水素原子または/およびハロゲン原子を含有させ
るために使用される原料物質の堆積室内へ導入する量、
放電電力等を制御すればよい。
【0068】本発明においては、光導電層には必要に応
じて伝導性を制御する原子を含有させることが好まし
い。伝導性を制御する原子は、光導電層中に万偏なく均
一に分布した状態で含有されても良いし、あるいは層厚
方向には不均一な分布状態で含有している部分があって
もよい。
【0069】前記伝導性を制御する原子としては、半導
体分野におけるいわゆる不純物を挙げることができ、p
型伝導特性を与える第III b族原子またはn型伝導特性
を与える第Vb族原子を用いることができる。
【0070】第III b族原子としては、具体的には、硼
素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、
インジウム(In)、タリウム(Tl)等があり、特に
B,Al,Gaが好適である。第Vb族原子としては、
具体的には燐(P)、砒素(As)、アンチモン(S
b)、ビスマス(Bi)等があり、特にP,Asが好適
である。
【0071】光導電層に含有される伝導性を制御する原
子の含有量としては、好ましくは1×10-2〜1×10
4 原子ppm、より好ましくは5×10-2〜5×103
原子ppm、最適には1×10-1〜1×103 原子pp
mとされるのが望ましい。
【0072】伝導性を制御する原子、たとえば、第III
b族原子あるいは第Vb族原子を構造的に導入するに
は、層形成の際に、第III b族原子導入用の原料物質あ
るいは第Vb族原子導入用の原料物質をガス状態で反応
容器中に、光導電層を形成するための他のガスとともに
導入すればよい。第III b族原子導入用の原料物質ある
いは第Vb族原子導入用の原料物質となり得るものとし
ては、常温常圧でガス状のまたは、少なくとも層形成条
件下で容易にガス化し得るものが採用されるのが望まし
い。
【0073】第III b族原子導入用の原料物質として具
体的には、B26 ,B410,B 59 ,B511
610,B612,B1014等の水素化硼素、BF
3 ,BCl3 ,BBr3 等のハロゲン化硼素、AlCl
3 ,GaCl3 ,Ga(CH33 ,InCl3 ,Tl
Cl3 等を挙げることができる。
【0074】第Vb族原子導入用の原料物質として有効
に使用されるのは、燐原子導入用としては、PH3 、P
24 等の水素化燐、PH4 I,PF3 ,PF5 ,PC
3,PCl5 ,PBr3 ,PBr5 ,PI3 等のハロ
ゲン化燐が挙げられる。この他、AsH3 ,AsF3
AsCl3 ,AsBr3 ,AsF5 ,SbH3 ,SbF
3 ,SbF5 ,SbCl3 ,SbCl5 ,BiH3 ,B
iCl3 ,BiBr3等も第Vb族原子導入用の出発物
質の有効なものとして挙げることができる。また、これ
らの伝導性を制御する原子導入用の原料物質を必要に応
じてH2 および/またはHeにより希釈して使用しても
よい。
【0075】本発明において、光導電層の層厚は所望の
電子写真特性および経済的効果等の点から適宜決定さ
れ、好ましくは20〜50μm、より好ましくは23〜
45μm、最適には25〜40μmである。
【0076】本発明の目的を達成し、所望の膜特性を有
する光導電層を形成するには、Si供給用のガスと希釈
ガスとの混合比、堆積室内のガス圧、放電電力ならびに
基体温度を適宜設定することが必要である。希釈ガスと
して使用するH2 および/またはHeの流量は、層設計
にしたがって適宜最適範囲が選択されるが、Si供給用
ガスに対し希釈ガスを、通常の場合3〜20倍、好まし
くは4〜15倍、最適には5〜10倍の範囲に制御する
ことが望ましい。
【0077】堆積室内のガス圧も同様に層設計にしたが
って適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合1×10
-4〜10Torr、好ましくは5×10-4〜5Tor
r、最適には1×10-3〜1Torrとするのが好まし
い。
【0078】放電電力もまた同様に層設計にしたがって
適宜最適範囲が選択されるが、Si供給用のガスの流量
に対する放電電力を、通常の場合0.5〜7倍、好まし
くは1〜6倍、最適には1.5〜5倍の範囲に設定する
ことが望ましい。
【0079】基体の温度もまた同様に層設計に従って適
宜最適範囲が選択されるが、通常100℃〜400℃、
好ましくは150℃〜350℃、最適には200℃〜3
50℃の範囲に設定することが望ましい。
【0080】本発明においては、光導電層を形成するた
めの基体温度、ガス圧の望ましい数値範囲として前記し
た範囲が挙げられるが、条件は通常は独立的に別々に決
められるものではなく、所望の特性を有する光受容部材
を形成すべく相互的且つ有機的関連性に基づいて最適値
を決めるのが望ましい。
【0081】本発明の製造装置で製造するのに適してい
る電子写真感光体は、光導電層の上に更にアモルファス
シリコン系の表面層を形成することが好ましい。この表
面層は自由表面を有し、主に耐湿性、連続繰り返し使用
特性、電気的耐圧性、使用環境特性、耐久性において本
発明の目的を達成するために設けられる。本発明におい
ては、光受容層を構成する光導電層と表面層とを形成す
る非晶質材料の各々がシリコン原子という共通の構成要
素を有しているので、積層界面において化学的な安定性
の確保が十分成されている。
【0082】表面層は、アモルファスシリコン系の材料
であればいずれの材質でも可能であるが、例えば、水素
原子(H)及び/またはハロゲン原子(X)を含有し、
更に炭素原子を含有するアモルファスシリコン(以下
「a−SiC:H,X」と記す)、水素原子(H)およ
び/またはハロゲン原子(X)を含有し、更に酸素原子
を含有するアモルファスシリコン(以下「a−SiO:
H,X」と記す)、水素原子(H)および/またはハロ
ゲン原子(X)を含有し、更に窒素原子を含有するアモ
ルファスシリコン(以下「a−SiN:H,X」と記
す)、水素原子(H)および/またはハロゲン原子
(X)を含有し、更に炭素原子、酸素原子、窒素原子の
少なくとも一つを含有するアモルファスシリコン(以下
「a−SiCON:H,X」と記す)等の材料が好適に
用いられる。
【0083】本発明に用いる表面層の材料としてはシリ
コンを含有するアモルファス材料ならば何れでも良い
が、炭素、窒素、酸素より選ばれた元素を少なくとも1
つ含むシリコン原子との化合物が好ましく、特にa−S
iCを主成分としたものが好ましい。表面層をa−Si
Cを主成分として構成する場合の炭素量は、シリコン原
子と炭素原子の和に対して30%から90%の範囲が好
ましい。
【0084】本発明において表面層中に水素原子または
/およびハロゲン原子が含有されることが必要である
が、これはシリコン原子の未結合手を補償し、層品質の
向上、特に光導電性特性および電荷保持特性を向上させ
るために必須不可欠である。水素含有量は、構成原子の
総量に対して通常の場合30〜70原子%、好適には3
5〜65原子%、最適には40〜60原子%とするのが
望ましい。また、弗素原子の含有量として、通常の場合
は0.01〜15原子%、好適には0.1〜10原子
%、最適には0.6〜4原子%が望ましい。
【0085】本発明の表面層の形成において使用される
シリコン(Si)供給用ガスとなり得る物質としては、
SiH4 ,Si26 ,Si38 ,Si410等のガ
ス状態の、またはガス化し得る水素化珪素(シラン類)
が挙げられ、特に層形成時の取り扱い易さ、Si供給効
率の良さ等の点でSiH4 ,Si26 が好ましい。ま
た、これらのSi供給用の原料ガスを必要に応じてH
2 ,He,Ar,Ne等のガスにより希釈して使用して
もよい。
【0086】炭素供給用ガスとなり得る物質としては、
CH4 ,C26 ,C38 ,C410等のガス状態
の、またはガス化し得る炭化水素が挙げられ、更に層形
成時の取り扱い易さ、Si供給効率の良さ等の点でCH
4 ,C26 が好ましい。また、これらの炭素供給用の
原料ガスを必要に応じてH2 ,He,Ar,Ne等のガ
スにより希釈して使用してもよい。
【0087】窒素または酸素供給用ガスとなり得る物質
としては、NH3 ,NO,N2 O,NO2 ,O2 ,C
O,CO2 ,N2 等のガス状態の化合物が挙げられる。
また、これらの窒素、酸素供給用の原料ガスを必要に応
じてH2 ,He ,Ar ,Ne 等のガスにより希釈して使
用してもよい。
【0088】また、形成される表面層中に導入される水
素原子の導入割合の制御をさらに容易にするために、こ
れらのガスに更に水素ガスまたは水素原子を含む珪素化
合物のガスも所望量混合して層形成することが好まし
い。また、各ガスは単独種のみでなく所定の混合比で複
数種混合しても差し支えない。
【0089】ハロゲン原子供給用の原料ガスとして有効
なのは、たとえばハロゲンガス、ハロゲン化物、ハロゲ
ンを含むハロゲン間化合物、ハロゲンで置換されたシラ
ン誘導体等のガス状のまたはガス化し得るハロゲン化合
物が挙げられる。また、さらにはシリコン原子とハロゲ
ン原子とを構成要素とするガス状のまたはガス化し得る
ハロゲン原子を含む水素化珪素化合物も有効なものとし
て挙げることができる。本発明において好適に使用し得
るハロゲン化合物としては、具体的には弗素ガス(F
2 ),BrF,ClF,ClF3 ,BrF3 ,BrF
5 ,IF3 ,IF7等のハロゲン間化合物を挙げること
ができる。ハロゲン原子を含む珪素化合物、いわゆるハ
ロゲン原子で置換されたシラン誘導体としては、具体的
には、たとえばSiF4 ,Si26 等の弗化珪素が好
ましい。
【0090】表面層中に含有される水素原子または/お
よびハロゲン原子の量を制御するには、例えば基体の温
度、水素原子または/およびハロゲン原子を含有させる
ために使用される原料物質の堆積室内への導入する量、
放電電力等を制御すればよい。
【0091】炭素原子および/または酸素原子および/
または窒素原子は、表面層中に万偏なく均一に含有され
ても良いし、表面層の層厚方向に含有量が変化するよう
な不均一な分布をもたせた部分があっても良い。
【0092】本発明における表面層の層厚としては、通
常0.01〜3μm、好適には0.05〜2μm、最適
には0.1〜1μmが望ましい。層厚が0.01μmよ
りも薄いと感光体を使用中に摩耗等の理由により表面層
が失われてしまい、層厚が3μmを超えると残留電位の
増大等の電子写真特性の低下がみられる。
【0093】堆積室内のガス圧も同様に層設計にしたが
って適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合、好まし
くは1×10-4〜10Torr、より好ましくは5×1
-4〜5Torr、最適には1×10-3〜1Torrで
ある。
【0094】基体の温度もまた同様に層設計に従って適
宜最適範囲が選択されるが、通常100℃〜400℃、
好ましくは150℃〜350℃、最適には200℃〜3
50℃の範囲に設定することが望ましい。
【0095】本発明の装置で製造された電子写真感光体
は、電子写真複写機に利用するのみならず、レーザービ
ームプリンター、CRTプリンター、LEDプリンタ
ー、液晶プリンター、レーザー製版機などの電子写真応
用分野にも広く用いることができる。
【0096】
【実施例】以下、本発明を実施例を用いて具体的に説明
するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものでは
ない。 実施例1 図1に示した堆積膜形成装置においてアルミニューム製
の円筒状基体にa−Si膜を形成し、電子写真用感光体
を作成した。放電以外の製造条件は表1に示した。発振
周波数105MHzの高周波電源を使用して下部阻止層
の成膜を行った後、一旦放電を切り、高周波電源を1
3.56MHzのものに置き換えて従来と同じ手順で光
導電層、および表面保護層を成膜した。
【0097】
【表1】 表 1 電子写真用感光体の製造条件 下部阻止層… SiH4 300sccm H2 500sccm NO 8sccm B26 2000ppm パワー 400W 内圧 0.02Torr(105MHzの時) 0.3Torr(13.56MHzの時) 膜厚 1μm 基体温度 250℃ 光導電層… SiH4 500sccm H2 500sccm パワー 600W 内圧 0.03Torr(105MHzの時) 0.5Torr(13.56MHzの時) 膜厚 20μm 基体温度 250℃ 表面保護層… SiH4 50sccm CH4 500sccm パワー 100W 内圧 0.03Torr(105MHzの時) 0.5Torr(13.56MHzの時) 膜厚 1μm 基体温度 250℃ 得られた電子写真感光体は次の方法で評価した。
【0098】各々の感光体について電子写真装置(キヤ
ノン社製NP6060を実験用に改造したもの)にセッ
トして、初期の帯電能、残留電位等の電子写真特性を次
のように評価した。
【0099】帯電能 …電子写真用感光体を実験装置に
設置し、帯電器に+6kVの高電圧を印加しコロナ帯電
を行ない、表面電位計により電子写真感光体の暗部表面
電位を測定する。
【0100】帯電ムラ…電子写真感光体を電子写真装置
に設置し、帯電器に+6kVの高電圧を印加しコロナ帯
電を行ない、表面電位計により電子写真感光体の暗部表
面電位を現像位置で測定する。電子写真感光体の軸方向
に5点測定し、このときの電位ムラを評価する。
【0101】感度ムラ…電子写真感光体を、一定の暗部
表面電位に帯電させる。そして直ちにフィルターを用い
て600nm以上の波長域の光を除いたハロゲンランプ
光を照射し、電子写真感光体の明部表面電位が所定の値
になるように光量を調整する。このときに必要な光量を
ハロゲンランプ光源の点灯電圧から換算する。この手順
で電子写真感光体の軸方向に5点感度を測定し、このと
きの感度ムラを評価する。
【0102】残留電位…電子写真感光体を、一定の暗部
表面電位に帯電させる。そして直ちに一定光量の比較的
強い光を照射する。光像はハロゲンランプ光源を用い、
フィルターを用いて600nm以上の波長域の光を除い
た光を照射した。この時表面電位計により電子写真感光
体の明部表面電位を測定する。
【0103】濃度ムラ…電子写真感光体の表面電位を現
像位置において所定の暗部表面電位に帯電させる。そし
て直ちにハロゲンランプを光源とし、フィルターを用い
て600nm以上の波長域の光を除いた光を照射し、表
面電位が50Vになる時の光量を測定する。次に前記と
同様に所定の表面電位に帯電させた後に前記光量の1/
2光量を照射し、現像器により現像を行う。この時の画
像濃度を電子写真感光体の軸方向に5点測定し、評価し
た。但し、画像濃度の測定は、画像濃度計:Macbe
th RD914を用いた。
【0104】画像流れ…高温高湿環境(気温:30℃、
湿度:80%)下で、画像形成時の原稿として、図4に
示す黒色部と白色部とが一定の幅aで並んだテストチャ
ートを用意し、線幅aを狭めていった時に、複写画像上
において再現し解像し得る最小の線幅aにより評価を行
った。すなわち、テストチャートにおける線幅aを小さ
くしていった時に、ある線幅a以下になると、画像上の
隣り合う黒色部の輪郭の画像流れによる微小なボケが重
なり合い、事実上解像不可となってしまう。そのときの
線幅aの数値を、画像流れ程度を表すものとして評価し
た。
【0105】白ポチ …キヤノン製全面黒チャート(部
品番号:FY9−9073)を原稿台に置きコピーした
ときに得られたコピー画像の同一面積内にある直径0.
2mm以上の白ポチの数によって評価した。評価の表示
区分は次のとおり。 それぞれについて、 ◎ 非常に良好 〇 良好 △ 従来レベルで実用上問題無し × 実用上問題有り 膜の密着性試験…100gの鉄球を50cmの高さから
落下させて電子写真感光体に衝突させた。このとき生じ
た打痕を詳細に観察し、a−Si膜と基体の密着性を評
価した。
【0106】 ◎ 打痕の回りの膜に全くひび割や膜剥がれはなく、非
常に良好 〇 僅かにひび割れはあるが膜剥がれはなく、良好 △ ひび割れはあるが膜剥がれはなく、実用上問題無し × 打痕の回りの膜に膜剥がれが発生し、実用上問題有
り 成膜時間…比較例1のトータルの成膜時間を基準とした
時の成膜時間を評価した。
【0107】 ◎ 比較例1より成膜時間が10%以上短い 〇 比較例1より成膜時間が10%程度短い △ 比較例1とほぼ同等の時間 × 比較例1より成膜時間が長い 以上の評価結果を、同様の方法で評価した後述する実施
例2〜6および比較例1〜2の結果とともに、表2にま
とめて示す。 実施例2 使用発振周波数を変えた以外は実施例1と同様にして、
電子写真用感光体を作成した。下部阻止層〜光導電層を
発振周波数13.56MHzの高周波電源を使用して成
膜を行った後、一旦放電を切り、高周波電源を105M
Hzのものに置き換えて表面保護層を成膜した。 実施例3 使用発振周波数を変えた以外は実施例1と同様にして、
電子写真用感光体を作成した。下部阻止層では発振周波
数13.56MHzの高周波電源を使用して成膜を行っ
た後、一旦放電を切り、高周波電源を105MHzのも
のに置き換えて光導電層を成膜した。更に光導電層の成
膜終了後に一旦放電を切り、再び電源を13.56MH
zに戻して表面保護層を成膜した。 実施例4 使用発振周波数を変えた以外は実施例1と同様にして、
電子写真用感光体を作成した。下部阻止層では発振周波
数105MHzの高周波電源を使用して成膜を行った
後、一旦放電を切り、高周波電源を13.56MHzの
ものに置き換えて光導電層を成膜した。更に光導電層の
成膜終了後に一旦放電を切り、再び電源を105MHz
に戻して表面保護層を成膜した。 実施例5 図2に示した堆積膜形成装置においてアルミニューム製
の円筒状基体の表1の製造条件(内圧を除く)に従って
a−Si膜を形成し、電子写真用感光体を作成した。本
実施例では下部阻止層〜光導電層を発振周波数で使用す
る高周波電源の発振周波数は80MHzとし、内圧を
0.05Torrで成膜し、その他の層領域では10M
Hzの高周波電源を用いて内圧0.5Torrで成膜を
行った。 実施例6 使用発振周波数を変えた以外は実施例5と同様にして、
電子写真用感光体を作成した。光導電層〜表面層で使用
する高周波電源の発振周波数は60MHzとし、内圧を
0.04Torrで成膜し、下部阻止層では15MHz
の高周波電源を用いて内圧0.45Torrで成膜を行
った。 比較例1 図1に示した堆積膜形成装置において発振周波数13.
56MHzの高周波電源を設置し、アルミニューム製の
円筒状基体にa−Si膜を形成し、電子写真用感光体を
作成した。本比較例では表1の製造条件に従って、下部
阻止層、光導電層、および表面保護層すべてを発振周波
数13.56MHzの高周波電源で成膜を行った。 比較例2 図2に示した堆積膜形成装置において発振周波数13.
56MHzの高周波電源を設置し、アルミニューム製の
円筒状基体にa−Si膜を形成し、電子写真用感光体を
作成した。本比較例では表1の製造条件に従って、下部
阻止層、光導電層、および表面保護層すべてを発振周波
数13.56MHzの高周波電源で成膜を行った。
【0108】
【表2】 以上の結果、本発明の電子写真感光体は比較例1、2に
示した従来の感光体に比べてすべての評価において非常
に良好な特性を示すことが判明し、本発明の優位性が明
らかとなった。 実施例7 実施例1と同様の堆積膜形成装置および手順でアルミニ
ューム製の円筒状基体に表1の製造条件に従ってa−S
i膜を形成し、電子写真用感光体を作成した。但し、本
実施例では下部阻止層で使用する高周波の発振周波数を
105MHzから200MHzに変更した。成膜時の内
圧は実施例1と同様に0.02Torrである。こうし
て作成した電子写真用感光体を実施例1〜6と同様の手
順で評価を行ったところ、実施例1と同様の良好な結果
が得られた。 実施例8 実施例2と同様の堆積膜形成装置、および手順でアルミ
ニューム製の円筒状基体に表1の製造条件に従ってa−
Si膜を形成し、電子写真用感光体を作成した。但し、
本実施例では表面保護層で使用する高周波の発振周波数
を105MHzから300MHzに変更した。成膜時の
内圧は実施例2と同様に0.03Torrである。こう
して作成した電子写真用感光体を実施例1〜6と同様の
手順で評価を行ったところ、実施例2と同様の良好な結
果が得られた。 実施例9 実施例3と同様の堆積膜形成装置および手順でアルミニ
ューム製の円筒状基体に表1の製造条件に従ってa−S
i膜を形成し、電子写真用感光体を作成した。但し、本
実施例では光導電層で使用する高周波の発振周波数を1
05MHzから50MHzに変更した。成膜時の内圧は
実施例3と同様に0.03Torrである。こうして作
成した電子写真用感光体を実施例1〜6と同様の手順で
評価を行ったところ、実施例3と同様の良好な結果が得
られた。 実施例10 図1に示した堆積膜形成装置においてアルミニューム製
の円筒状基体にa−Si膜を形成し、電子写真用感光体
を作成した。本実施例では表3の製造条件に従い、電荷
輸送層を発振周波数を150MHzの高周波電源を使用
して成膜を行い、その他の層は高周波電源を13.56
MHzのものに置き換えて成膜を行った。こうして作成
した電子写真用感光体を実施例1〜6と同様の手順で評
価を行った。
【0109】
【表3】 表 3 電子写真用感光体の製造条件 電荷輸送層… SiH4 100sccm H2 300sccm CH4 200sccm B26 10ppm パワー 500W 内圧 0.02Torr(150MHzの時) 0.4Torr(13.56MHzの時) 膜厚 15μm 基体温度 300℃ 電荷発生層… SiH4 300sccm H2 500sccm パワー 400W 内圧 0.03Torr(150MHzの時) 0.5Torr(13.56MHzの時) 膜厚 2μm 基体温度 300℃ 表面保護層… SiH4 20sccm CH4 500sccm パワー 150W 内圧 0.03Torr(150MHzの時) 0.5Torr(13.56MHzの時) 膜厚 0.5μm 基体温度 300℃ 実施例11 図1に示した堆積膜形成装置においてアルミニューム製
の円筒状基体にa−Si膜を形成し、電子写真用感光体
を作成した。本実施例では表3の製造条件に従い、電荷
輸送層を発振周波数を150MHzの高周波電源を使用
して成膜を行い、表面層は高周波電源を13.56MH
zのものに置き換えて成膜を行った。こうして作成した
電子写真用感光体を実施例1〜6と同様の手順で評価を
行った。 実施例12 図1に示した堆積膜形成装置においてアルミニューム製
の円筒状基体にa−Si膜を形成し、電子写真用感光体
を作成した。本実施例では表3の製造条件に従い、電荷
輸送層〜電荷発生層を発振周波数を13.56MHzの
高周波電源を使用して成膜を行った後、一旦放電を切
り、高周波電源を150MHzのものに置き換えて表面
保護層を成膜した。こうして作成した電子写真用感光体
を実施例1〜6と同様の手順で評価を行った。 比較例3 図1に示した堆積膜形成装置においてアルミニューム製
の円筒状基体にa−Si膜を形成し、電子写真用感光体
を作成した。本比較例では表3の製造条件に従い、電荷
輸送層〜電荷発生層〜表面層を発振周波数を13.56
MHzの高周波電源を使用して成膜を行った。こうして
作成した電子写真用感光体を実施例1〜6と同様の手順
で評価を行った。
【0110】以上、実施例10、11、12及び比較例
3の結果を表4にまとめて示す。
【0111】
【表4】 表 4 実 施 例 比 較 例 実施例10 実施例11 実施例12 比較例3 帯電能 ○ ○ ○ △ 帯電能ムラ ○ ○ ◎ △ 感度ムラ ○ ◎ ◎ △ 残留電位 ○ ○ ○ △ 濃度ムラ ○ ◎ ◎ △ 画像流れ ○ ○ ◎ △ 白ポチ ○ ○ ○ △ 密着性 ◎ ○ ○ △ 成膜時間 ◎ △ △ △ 上表によれば本発明の製造方法は従来の感光体に比べて
特性が非常に良好な感光体が得られるすぐれた方法であ
ることが分かる。
【0112】
【発明の効果】以上詳細に説明したように少なくともシ
リコン原子を母材とする非結晶質材料から成る電子写真
感光体を製造する方法において、発振周波数が20MH
z未満の高周波電力により励起されたグロー放電により
堆積される層と、発振周波数が50MHz以上、450
MHz以下の高周波電力により励起されたグロー放電に
より堆積される層とが混在するように形成させることに
よって、高速の処理速度で比較的大面積の基体をプラズ
マ処理でき、帯電性能が高く、画像濃度が濃く、製造時
間が短く低コストであり、高温、高湿度の環境で用いて
も画像品質が低下せず、更に製造工程で多少の条件変動
があっても膜剥がれ等のトラブルが発生しない、安定
で、再現性が良く、製造工程管理が容易な電子写真感光
体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電子写真感光体の形成方法に使用する
装置の一例を示す模式図である。
【図2】本発明の電子写真感光体の形成方法に使用する
装置の他の例を示す模式図である。
【図3】従来の電子写真感光体の形成方法に使用する装
置の一例を示す模式図である。
【図4】本発明の電子写真感光体の画像流れ試験用チャ
ートの模式図である。
【符号の説明】
101、201、301 堆積室 102、202、302 被成膜基体を兼ねる第1の
電極 103、203、303 加熱用ヒーター 104、304 メインバルブ 105、205、305 原料ガス放出パイプ 106、206、306 第2の電極 107、207、307 補助基体 108、308 排気装置 109、209、309 原料ガス導入バルブ 110、210、310 圧力ゲージ 111、211、311 整合器 112、212、312 高周波電源 113、313 絶縁材 114、314 絶縁された炉壁 115、215、315 排気口

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気手段と原料ガス供給手段を備えた真
    空気密可能な堆積室内に導電性の円筒状基体を設置し、
    少なくともシリコン原子を含んだガス状原料を高周波電
    力により励起されたグロー放電により分解し、該円筒状
    基体上に少なくともシリコン原子を母材とする非結晶質
    材料を堆積させて電子写真感光体を製造する製造方法に
    おいて、 基体上の堆積層が、発振周波数が20MHz未満の高周
    波電力により励起されたグロー放電により堆積される層
    と、発振周波数が50MHz以上、450MHz以下の
    高周波電力により励起されたグロー放電により堆積され
    る層とが混在するように形成されることを特徴とする電
    子写真感光体の形成方法。
  2. 【請求項2】 電子写真感光体が阻止型であって基体上
    の堆積層が、少なくとも下部阻止層および光導電層から
    なり、下部阻止層を50MHz以上、450MHz以下
    の高周波電力を用いて形成し、下部阻止層以外の層を2
    0MHz未満の高周波電力を用いて形成する請求項1に
    記載の電子写真感光体の形成方法。
  3. 【請求項3】 電子写真感光体が阻止型であって基体上
    の堆積層が少なくとも下部阻止層および光導電層からな
    り、光導電層を50MHz以上、450MHz以下の高
    周波電力を用いて形成し、光導電層以外の層を20MH
    z未満の高周波電力を用いて形成する請求項1に記載の
    電子写真感光体の形成方法。
  4. 【請求項4】 基体上の堆積層が少なくとも表面保護層
    を有し、その表面保護層を50MHz以上、450MH
    z以下の高周波電力を使用して形成し、表面保護層以外
    の層を20MHz未満の高周波電力を用いて形成する請
    求項1に記載の電子写真感光体の形成方法。
  5. 【請求項5】 電子写真感光体が阻止型であって基体上
    の堆積層が少なくとも下部阻止層、光導電層、表面保護
    層からなり、下部阻止層および表面保護層を50MHz
    以上、450MHz以下の高周波電力を使用して形成
    し、下部阻止層および表面保護層以外の層を20MHz
    未満の高周波電力を用いて形成する請求項1に記載の電
    子写真感光体の形成方法。
  6. 【請求項6】 電子写真感光体が機能分離型であって基
    体上の堆積層が少なくとも電荷発生層および電荷輸送層
    からなり、電荷発生層を50MHz以上、450MHz
    以下の高周波電力を使用して形成し、電荷発生層以外の
    層を20MHz未満の高周波電力を用いて形成する請求
    項1に記載の電子写真感光体の形成方法。
  7. 【請求項7】 電子写真感光体が機能分離型であって基
    体上の堆積層が少なくとも電荷発生層および電荷輸送層
    からなり、電荷輸送層を50MHz以上、450MHz
    以下の高周波電力を使用して形成し、電荷輸送層以外の
    層を20MHz未満の高周波電力を用いて形成する請求
    項1に記載の電子写真感光体の形成方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008191166A (ja) * 2008-04-02 2008-08-21 Keio Gijuku グロー放電掘削装置及びグロー放電掘削方法

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