JPS6029756A - 光導電部材 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は電子写真感光体などに適用される光導電部材に
関するものである。

［発明の技術的１ｖ朔とその問題点］ 電子写真感光体、固体搬他素子などに適用される光導電
部材に間しては、長寿命感−光波長域がセレンな２と比
較して長波長まで延び、しかも無公害で回収不要であっ
て、六面梢化が容易である非晶質シリコン（以下アモル
ファスシリコン又はａ−８ｉども称する）が注目されて
いる。

ａ−５１はシリコン多結晶をターゲットに用いてのスパ
ッタリングでも製造することができるが、通常は５ＩＨ
ａ等のシリコン原子を含む原料ガスをグロー放電分解す
るグロー放電法により製造されている。このようにして
製造された７モルフ１スシリコンはシリコンネットワー
ク中に多量の水素を含み、この水素がシリコンの未結合
手（ｄＬｌｎ（ｌｙｌｉｎｇｂｏｎｄ）を補償するのに
役立っている。しかし、それでも補償しきれなかったり
或いはＳ＋８２などの結合の存在などによってバンドギ
ャップ（ｂａｎｄ　ａａｏ　）中にかなり密度が高く準
位が存在しているので、暗中での比抵抗が小さい。すな
わち、伝導帯（ｃｏｎｄｕｃＮｏｎ　ｂａｎｄ）中に熱
的に励起された電子が多く存在する。このようなものを
電子写真感光体などに適用して使用した場合には、コロ
ナ放電などによって帯電された表面の電荷は上記の励起
された電子によって相殺されて現代まで保持されないと
いう問題があった。

このため従来にあっては、導電性基体から光導電性層た
るアモルファスシリコン層への電子あるいは正孔の注入
を防ぐためにブロッキング層を両者間に設けていた。こ
のブロッキング層は非常に高抵抗であり、電荷の流れを
抑止するもの、又はＰ型、ｎ型といわれる半導体すなわ
ちギャップ中に多くのアクセプタ単位、ドナー準位を有
しここで電子又は正孔を捕獲（ｔｒａｐ）　するものに
よって形成されている。さらに光導電性層の安定化のた
めにその表面には表面波ＷｉＢが設けられている。

この表面？！！！覆厄は比抵抗が高く光の透過率の高い
材質が良いが、浮くすると電荷の抜けが悪くなったり、
光を吸収してしまうなどの理由により残留電位が高くな
ったり光感度が低くなるため、表面被晋門のｌさは通常
数百＾〜敗千＾程度とされＣいた。

ところで前記グロー放電法によって製造されるａ−３ｉ
は心電性基体表面の凹凸、塵などによって異常成長し、
光導電性層の表面には半球状の突起ができ、この突起は
通常０．５μＩｌｌ〜５μｍ程度であり、前記表面被覆
層の膜厚が薄いことを考直すると、このような突起は安
定した表面の被覆を妨げ、桿返し特性に劣化を生じさせ
たり、また、表面被覆層の欠陥部分には余分な現像剤が
付着して現像剤のフィルミング現象を生じ易くなるとい
う問題があった。

［発明の目的］ 本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、その
目的とするところは、杼返し使用に対する感光特性の劣
化を防止することができるとともに、現像剤のフィルミ
ング現飽が容易に生じてしまうことを防止することので
きる光％５電部材を提供することを目的とするものであ
る。

［発明の概要］ 本発明は上記目的を達成するために、導電性基体上に設
けられ、かつこの０電性基体からの電荷の注入を防止す
るとともに平面が平滑化されたブロッキング層と、シリ
コン原子を母体として水素を含む光導電性層と、表面波
ａ層とを順次偵門して光＞３電部材を恰成したものであ
る。

し発明の実ハｅ！Ｉ］ 以Ｆ図面を参照しながら本発明の実施例につ（λて説明
する。

第１図は本発明の第１の実施例である光導電部材を示す
断面図である。図において１で示すものは５ｉｆｔ性基
体であり、例えばアルミニウム製の平板やアルミニウム
製のドラム等によって形成されている。そしてこの導電
性基体１の表面にはこのＳ電性基体１からの電荷の注入
を防止するとともに表面が平滑化されたブロッキング層
２が設けられ、例えば８２１−１ｓガスと３ｉ　Ｈａガ
スとを混合した原料ガスがグロー放雷分解されることに
よって形成された第１のブロッキング層２Ａと、少なく
ともフッ素原子を含む原料ガスとして３１１−１ｍガス
とＳｔ　Ｆ（ガスとを混合した原料ガスがグロー放電分
解されることによって前記第１ブロツキングＩＷ２Ａに
８１１府形成された第２ブロッキング層２Ｂとによって
形成されている。さらに、このブロッキング層２の表面
にはシリコン原子を母体として水素を含む光導電性層３
が設けられ、倶えばＢ２　Ｈｓガスと３ｉ　Ｈｈガスと
を混合した原料ガスがグロー放電分解されることによっ
て形成されている。また、この光導電性層３０表面には
例えば透光性の表面？ｌ！ｌ覆居４が設けられ、例えば
５＋ＨｔとＣＨ４ガスとを８合した原料ガスがグロー放
電分解されることによって形成されている。

上記ブロッキング層は例えば第２図に示す製造装置によ
って製造することができる。この製造具［は、反応容器
１２とガス供給部１４と図示しない排気装置とを有する
。反応容器１２内には、導電性基体１（例えば鏡面研摩
した１５０ｍｍＸ２００ＩＩｌｌｌＩのアルミニウム板
）を装置することができると共に前記導電性基体１を所
定温腹たとえば１００〜４００℃に加熱するためのヒー
タ１８を有する支持体２０が設けられ、また、支持体２
０の上方にこれと対向耐直されると共に多数のガス吹出
ＩＬ２２を有する電極２４が設けられている。電極２４
と支持体２０とには、これら両者の間に高周波電界を生
ずることができるように、自動整合装置２６を介して高
周波電源２８（たとえば１３゜５６ＭＨｚ　）が電気的
に接続されている。また、ｆｆｆｔｆｆ１２４は、全体
としてガス吹出Ｗ＝ｒＱともなっていて、ガス供給部１
４より供給されるガスを電極２４と導電性基体１との間
に吹き出すことができる。したがって、電極２４よりガ
スを吹き出しながらｍ１Ｍ２４と導電性基体１との間に
高周波電界を印加すると、グロー放電により励起され式
なるプラズマガスを発生させることができる。なお、Ｗ
ＩＦ！２４は、反応容器１２およびガス供給部１４に対
し、治縁体３０．３２により電気的に絶縁されている。

又、反応容器１２は、反応容器１２内より排気するガス
の流量を調節する流ｆｆ１円節装置３３を介して図示し
ない排気装置を結合する。ガス供給部１４は、例えば少
なくともシリコン原子を母体として水素を含むガス例え
ばＳｉ　Ｈａガス（又はＳｉｚＨｇガス）が充電された
５ｉＨｓガスボンベ３４と、Ｂ２　）１６ガスが充填さ
れたＢ２Ｈ６ガスボンベ３５と、ＣＨａガスが充填され
たＣＨａガスボンベ３６と、少なくともフッ素原子を含
むガス例えば５ｉＦａガスが充填された５ｔＦ４ガスボ
ンベ３７と、同様に少なくともフッ素原子を含むガス例
えばＣＦａガスが充填されたＣＦ４ガスボンベ３８と、
各ガスボンベに取付けられたバルブ３９などを有し、各
秤ガスを任意に反応容器１２内に供給することができる
ように栴成されている。

そして第２図に示す製造装置を使用して第１図に示す光
専電部材を製造するときには、先ず流量１’ｌ　Ｗｉ　
装置１３３と図示しない排気装置とを使用して前記反応
容器１２内を１０−”　〜１０−４　ｔｏｒｒ（Ｆ）真
空にし、かつ前記導電性基体１の温度を前記ヒータ１８
により１００〜４００℃に保持する。そしてＢ２Ｈａガ
スボンベ３５内の８２　Ｈ１ｌガスを５ＩＨ４ガスボン
ベ３４内のＳｉ　Ｈ４ガスに対して流ｍ比で１０−４〜
１０−２程度に混合して反応容器１２内に供給し、ｌ１
５Ｉ厚Ｑ、２〜２．５ｔ１ｍ程ｍ（１）１０ツキング后
２をグローＭｆｆ１分解によって形１ｆｔする。ブロッ
キング門２は第１及び第２のブロッキング１ｍ２Ａ、２
Ｂよりなり、第１のブロッキング１？ｆｆ１２Ａは導電
性基体１などの表面の凹凸、口などによって異常成長し
、その表面には半球状の突起が生ずることになる。その
後Ｓｉ　Ｆａガスボンベ３７内のＳｉｌ”ａガスをＳｉ
　Ｈ４ガスボンベ３４内の３ｉＨａガスに対して１０９
６１合して反応容器１２内に供給しながら５〜１０分程
度グロー放電分解し、ａ厚が０．５〜１．０μｍ捏度の
第２ブロツキング！！１２Ｂを形成する。この第２ブロ
ッキング層２Ｂが形成されるときには、前記第１ブロツ
キングｌ！！２Ａの表面が凹凸であっても逐次その上に
８−３ｉが堆積されると同時に堆積されたａ−８Ｉの表
面の突起がエツチングされるので、第２１０ツキング！
！２Ｂの表面は平滑化され、第１ブロツキングｆｆ１２
Ａと第２ブロツキングｆｆ１２Ｂとから成るブロッキン
グ豹２の表面は結果的に平滑化されることになる。この
ような表面平滑化のメカニズムは、一般にａ−８ｉのｌ
ｆｆ１メカニズムは成膜された膜の表面近傍にあるシリ
コンと結合する水素をグロー放電によって生じた水素ラ
ジカルがはぎとり次の堆積が起るということであるので
、水素ラジカルよりもはるかに活性なフッ素ラジカルが
存在すればこの反応はさらに促進され、かつフッ素ラジ
カルはシリコンをもエツチングすることからａ−８ｉの
放校時にはｆｆｔ　ｆｆｌとエツチングとが同時に生ず
るというものである。したがってＳＩＨ＊ガス（又Ｇ；
ｔｓｉｚＨｓガス）にフッ素を含むガスを混入して成膜
した場合には堆積した膜表面の突起がエツチングされる
とともにエッチングされた表面にはざらにａ−８ｉが１
１積し、結果的には表面の平滑性にＱれたブロッキング
層が１ｑられることになる。なお、この第２ブロツキン
グｌ１２Ｂの門浮は前述の如く０．５〜１．０μｍ程度
が最も良好であり、厚過ぎると感光特性が悪化すること
になる。次にＢ２　Ｈｅガスボンベ３５内のＢ２　Ｈｅ
ガスを５ｉＨａガスボンベ３４内の５ｉｔ−Ｉｔガスに
対して流ｎ比で１〇−餐〜１０−’程度混合して反応容
器１２内に供給しながらグロー放電分解し、膜厚１２μ
ｍ桿度の光導電性層３を形成する。このようにして光導
電性層３が形成された後には５ｉｆｔガスボンベ３４内
の５ｉＨａガスに対してＣＨａＨｅガスボンベ３６内Ｈ
ａＨｅガスの３倍混合して反応容器１２内に供給しなが
らグロー放電分解し、Ｌ！ｌＷ−が数百＾〜数千＾程度
の表面被覆層４を形成する。この表面被覆層４は炭素を
含むａ　−８ｔ　ｌｉ！ｆｆとなる。なお、上記ブロッ
キング層２、光導電性層３及び表面被覆層４を反応容器
１２内で形成するときには、反応容器１２内の圧力を０
．１〜１．０ｔｏｒｒ程度になるように排気系の排気速
度を調整して定常状態を保持しておいた。

このようにして製造された光導電部材は上述のごとく光
導電性１！３の表面が平滑であるので、その上に形成さ
れる表面被覆層４は感光特性を良好に保持することので
きる数百＾〜数千Ａ程度の膜厚であってもその表面は均
一である。

このような平滑化処理が行われた光導電部材を用いて帯
電、露光、現像のサイクルを絆返しその特性の変化を調
べた結果、平滑化処理を行わなかった光導電部材につい
ては初期帯電能力が０．４μＣ／ａｍ２の電荷量で５０
０ｖの表面電位が得られたものが５０回程度のｎ返しで
その表面電位が３００ｖ程度にまで減少してしまったの
に対し、平滑化処理を行った光導電部材については初期
表面電位が５５０■とやや優れ、かつ１〇万回の帯電、
露光、現像サイクルの杵返しにも感光特性の劣化は何ら
生じず、しかも現像剤のフィルミング現象も起こりにく
く１〇万回の画像形成後にも画質の良好な画像を得るこ
とができた。

次に他の実施例について説明する。第３図は本発明の第
２の実施例である光導電部材を示す断面図である。第１
図に示すものと同一のものには同符号を付してその詳細
な説明を省略する。、異なる捨成は、前記導電性基体１
の表面に形成されていてシリコン原子を母体として水素
を含み表面が平滑化されたブロッキング層２を次のよう
にして惜成したことである。即ちＢｚ　Ｈｅガスと５ｉ
Ｈａガスとを混合した原料ガスをグロー放電分解してａ
−３ｉの膚を形成し、その後ｓ＋　Ｆｔ又はＣＦａなど
のようにフッ素を含むガスを使用′してグロー放電を起
しａ−３ｉの層の表面の突起をこのグロー放電で生じた
フッ素ラジカルによりエツチングして着面が平滑な一唐
から成るブロッキング層２を構成したものである。

このような光導電部材も第２図に示す製造装置によって
製造でることができ、ブロッキングＦ！２の右面をエツ
チングして平滑化する場合には５ＩＦ４ガスタンク３７
内のＳｉ　Ｆ４ガス又はＣＦａガスタンク３８内のＣ，
Ｆｔガスを使用することになる。尚本実茄例の場合には
第１の実施例の場合と異なり、５ｉＦｔガス又はＣＦｔ
ガスにはＳ。

Ｈ４ガスを混合しないのでａ−８１表面の突起がエツチ
ングされるだけで新たなａ−３ｉの堆積は生じない。

このようにして製造された光導電部材も光導電性層３が
平滑化されているので、第１の実施例で説明した光導電
部材と同様の実験結果を得ることができた。

尚上記実施例は一例であり本発明の要旨の範囲内におい
て種々の変形実施ができることは言うまでもない。例え
ば両実加例においてはブロッキング層、光Ｏ電性ｎ及び
表面？１！覆ｎをａ−５１をベースにして組成したがフ
ッ素ラジカルによるエツチング作用を利用して表面の平
沿化を行う場合には少なくとも光導電性層およびブロッ
キング層が８１原子を母体としていればよい。またブロ
ッキング層表面の平滑化は上記実施例で説明したフッ素
ラジカルによるエツチング作用によるもののみに限定さ
れるものではなく、ラップ剤を使用したラッピング仕上
げ又はその他の秤々の１ｉＩ１ｇ材を使用した研摩仕上
げなどのように四緘的研摩によって平滑化されたもので
あっても良い。特にブロッキングＦ１２を心電性基体の
酸化膜で形成した場合にはこの方法を使用することが有
効である。この場合にはブロッキング層をアモルファス
シリコンをベースに惜成する必要はない。なお、放電加
工は逆に表面が荒れてしまうので応用することはできな
い。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように本発明の光Ｆ３電部材に
あっては、表面が平滑なブロッキング１上に光導電性層
が積着されているのでその外表面は平滑かつ均一であり
、額返し使用に対する感光特性の劣化を防止することが
でき、しかも現像剤のフィルミング現象が容易に生じて
しまうことを防止することができるなどの告れた効果を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例である光Ｓ型部材を示す前
面図、第２図は光導電部材の製造装置の一例を示す概略
説明図、第３図は本発明の第２実飽例である光導電部材
を示す断面図である。 １・・・・・・導電性基板、２・・・・・・ブロッキン
グ層、３・・・・・・光導電性層、４・・・・・・表面
被覆層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）導電性基体上に設けられ、かつこの導電性基体か
   らの電荷め注入を防止するとともに平面が平滑化された
   ブロッキング層と、シリコン原子を母体として水素を含
   む光導電性唐と、表面被覆層とが順次り層されて成るこ
   とを特徴とする光導電部材。 （′２Ｊ　前記ブロッキング層は、シリコン原子を母体
   として水素を含む特許請求の範囲第１項に記載の光導電
   部材。 （３）前記ブロッキングｎは、ブロッキング層形成途上
   において、少なくともフッ素原子を含む原料ガスがグロ
   ー放電分解されることによって、その表面が平滑されて
   いる特許請求の範囲第１項に記載の光導電部材。 （４）　前記ブロッキング而は、光Ｓ電性ｎ積層前にそ
   の表面がｔ！ＩＩ！Ｉｉ的研摩により平溝化されている
   特許請求の範囲第１項に記載の光導電部材。 （５）前記表面波Ｗｉ唐は、シリコン原子を母体として
   水素を含む特許請求のｌＦｉ！Ｉ！Ｉ！第１項乃至第４
   項のいずれか１′項に記載の光導電部材。