JPS6123760A - 電子写真感光体の製造方法 - 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】 （１）技術分野 本発明は、シリコン原子を含む堆積膜、例えばシリコン
原子を主成分とする非晶質材料（以下、ａ−３ｉと略す
）等の堆積膜を担体上に形成する装置に関する。

（２）従来技術 以下、ａ−３ｉを電子写真感光体に使用する場合を例と
して、この種の技術について説明する。

一般に電子写真感光体は、円筒状等の所望の形状をした
担体上に、光導電層、電荷注入防止層、保護層等の各種
機能層が積層されて構成される。

このような電子写真感光体の中で、ａ−Ｓ　ｉを上記の
ような機能層に用いる電子写真感光体は、ａ−５ｉが持
っているさまざまな利点、例えば光感度が良い、経時変
化が少ない、環境汚染性がない、表面硬度が高い等の事
由により、非晶質セレンを用いる従来の電子写真感光体
に代るものとして注目を浴びている。

第２図は、このようなａ−Ｓｉを用いる電子写真感光体
の代表的な例の概略構成図である。

第２図において、１′は担体であり、通常はＡＩドラム
とされる。２′は、担体ｌ′から光導電層３′への電荷
の注入を防止するための電荷注入防止層であり、担体１
′上に積層される。例えば感光体の帯電を・±１極性の
コロナ帯電で行なう場合には、・ミ・電荷が電荷注入防
止層２′から光導電層３′に注入されるのを防止する必
要がある０通常、電荷注入防止層２′はＢ等の３価の原
子価を有する元素がドープされｋａ−３ｉ　（Ｐ”−ａ
−Ｓｉ層）で構成され、該元素により電子の飛程が小さ
くされ電荷の注入防止が行なわれる。

電荷注入防止層２′の上には光導電層３′が積層される
が、これは通常ノンドープのａ−Ｓｉ（ｎｏｎ−ｄｏｐ
ｅｄ　ａ−Ｓｉ層）で構成される。この光導電層３′の
上に更に保護層４′が積層されて、電子写真感光体が構
成される。保護層４′は耐久性の更なる向上のために設
けられ、これは通常Ｃ原子を含有させたバンドギャップ
の広いａ−９ｉ　（ａ−ＳｉＣ層）で構成される。すな
わち電子写真感光体の構成は、Ａｌ／　Ｐ”　−ａ−５
ｉ　／ｎｏｎ−ｄｏｐｅｄ　ａ−３ｉ／ａ−ＳｉＣの４
層構成とされるのが一般的である。

通常このような感光体の各機能層は、グロー放電を利用
したプラズマ分解法によって作成するのが一般的である
。しかしながらプラズマ分解法には以下に述べるような
問題があり、特に膜厚が２０鱗程度以上を必要とするｎ
ｏｎ−ｄｏｐｅｄ　ａ−Ｓｉの如く膜厚の厚いものを作
成する場合にこのような問題が顕著である。

すなわち、１）原料ガスとして使用されるＳｉＨ４、Ｓ
ｉ２Ｈ６等のガスが自然発火性の強いものであり、膜作
成時に危険゛が伴なうとともに廃ガス処理が困難である
。２）膜堆積速度を増大させるためには原料ガスの分解
効率を高くする必要があるが、このためには印加電力を
高くしなければならない。しかしながら、印加電力を高
めると原料ガスの分解によって生じるラジカルやイオン
の種類の増加が避けられず、膜特性に悪影響を及ぼすも
のも増加する。３　）　Ｂ’Ｊ特性を均一にするために
は放電を均一にする必要があるが、電子写真感光体のよ
うな大面積のものではこのような放電の制御が困難であ
る等である。

このような問題点を解消し膜特性に優れた電子写真感光
体を作成する方法として提唱されているのが、熱分解に
よってラジカルを作成する所謂熱分解法である。この中
でも特に、 ５００℃ （ＣＨ３）３ｓｉｚＨ３（ＣＨ３）３ＳＩＨ＋　５ｉＨ
２（の熱分解反応を利用して光導電層であるｎｏｎ−ｄ
ｏｐｅｄ　ａ−Ｓｉ層を作成する方法は、（Ｃ：Ｈ３）
３ＳｉＨ、（ＣＨ３）３Ｓｉ２Ｈ３が発火性のないガス
であるため安全面に優れた方法であるとともに、プラズ
マ分解法とは異なり熱分解法では生成するラジカルが限
定されるため膜特性の制御がしやすく、膜堆積速度も高
いといった利点も有する。またＢ２Ｈ６等のドーピング
用ガスの熱分解反応を利用し、たＰ”−ａ−５ｉ層の作
成も可能であり、これら機能層の膜特性はプラズマ分解
法によるものよりも良質なものとなっている。

しかしながらａ−３１０層に関しては、熱分解によって
生じるＳｉＨ２とＣＨ２がともに挿入し合うことがない
ため、これを熱分解法で作成することは困難であった。

（３）発明の開示 本発明は上記の諸点に鑑み成されたものであって１本発
明の目的は、従来例における問題点を解消し、熱分解お
よび放電分解の双方を利用して堆積膜を形成することが
可能な新規な堆積膜形成装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、以下の本発明によって達成される
。

真空槽内にシリコン原子を含む原料ガスを導入し、該ガ
スを分解して担体上にシリ、フン原子を含む堆積膜を形
成するシリコン原子を含む堆積膜の形成装置において、
該ガスを放電により分解するための放電分解手段と該ガ
スを熱により分解するための熱分解手段を共に備えてい
ることを特徴とするシリコン原子を含む堆積膜の形成装
置。

（４）発明の実施態様 以下、第１図を参照しつつ本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の装置の一例であり、その概略構成図で
ある。

第１図に示される如く水側の装置は、１〜６に示す互い
に隣接し、それぞれが独立した室として機能する６個の
真空槽を備えている。各検量には不図示の機構により開
閉自由とされているゲートパルプ１２．２ゴ、２４．４
５．４６が設けられ、各槽内をそれぞれ互いに独立した
室として機能し得るようにしている。また、これら真空
槽の各々には、ロータリーポンプ、ディフュージョンポ
ンプ等で構成される排気系（不図示）が設けられ、槽内
の圧力をそれぞれ独立に所望の圧力に保持し得るように
なっている。

各種の機能は、３および５が膜形成を行なうための堆積
室として使用される真空槽であり、３は熱分解を利用し
て膜形成を行なう熱分解槽、５は放電を利用して膜形成
を行なう放電分解槽である。１．２．４．６は、熱分解
槽３および放電分解槽５への担体（本例では電子写真感
光体用のＡ１ドラムＧＯ）の搬出入等のために設けられ
た真空槽（以下、予備槽）であり、これら予備槽内では
Ｈり形成は行なわれない。

各拷問に設けられたゲートバルブは、真空槽を互いに隔
絶するための隔壁の役割と、各種へのドラムの搬出入の
際の出入口の役割をしているので、自動開閉が可能な形
式としておくのが好ましい。

以下、ドラム６０を予備槽１から装置内に搬入し、以後
予備槽２→熱分解槽３→予備槽２→、予備槽４→放電分
解槽５→予備槽４→予備槽６の順に移動させ、熱分解槽
３と放電分解槽５のそれぞれで堆積膜を作成する場合を
例として、各種の構成および機能について説明する。も
ちろんドラム移動はこの順に限定されるものではなく、
例えば予備槽６をドラム搬入用の予備槽としたり、積層
すべき膜の性状に応じて熱分解槽３４＋放電分解槽５間
で膜形成番繰り返す等のことが可能である。

予ｆｌ槽１内・＼のドラムの搬入は、開閉自由とされた
ドアー　１０１から行なわれる。ドラムの搬入にはホイ
スト等の不図示のドラム搬送手段が用いられる。系外か
ら搬入されるドラムは、ベルトコンベヤー　１０２」二
に置かれる。コンベヤー　１０２は予備槽１内でのドラ
ム移動と予備槽２へのドラム搬送のための搬送手段であ
り５回動可能とされている。ドラム搬入後、ドアー　１
０１とゲートバルブ＋０２を閉じた状態で予備槽ｌ内を
排気する。排気操作はドラム搬入の都度行なうが、予備
槽ｌ内の圧力が予備槽２内の圧力と同程度になったとこ
ろでドラム移動を行なう、予備槽２へのドラムの移動は
、排気終了後ゲートバルブ１２を開放し、コンベヤー　
１０２から予備槽２内に設けられた　１０２と同様のコ
ンベヤー２０１に移すことにより行なう。

コンベヤー２０１により予備槽２内に搬入されたドラム
は、熱分解槽３ヘトラムを搬出入させるためのドラム搬
送手段たるホイスト２０６に懸巣される。　２０２は該
ホイストに設けられたドラム懸架手段たる吊り下げ金具
である。熱分解槽３へのドラム移動は、ゲートバルブ１
２と２４を閉じた状態でゲートバルブ２３を開放するこ
とにより行なう。

予Ｗ！槽１内の排気操作は、ドラムが系外から予備槽ｌ
内に搬入されるため、ドラム搬入の都度行なう必要があ
るが、予備槽ｌから予備槽２へのドラム搬入は系内の圧
力を保持した状態で行なうので、予備槽２の真空状態を
保持した状態で予備槽２から予備槽３ヘトラムを移動さ
せることが可能である。したがって膜形成中に予備槽１
内に次のドラムを搬入し、槽１内の排気を行なっておけ
ば、膜形成後のドラムを移動させた後ただちに次のドラ
ムを熱分解槽３内に搬入することができ、長時間を要す
る排気操作を短縮し、生産性の向上をはかる等のことが
可能である。

熱分解槽３内に搬入されたドラムは、ドラム保持手段た
る不図示のヒートシンクドラムに密着するようにしてセ
・ントされる。ヒートシンクドラムには、ドラム冷却の
ための冷却水を流す冷却管と、ドラム加熱のためのヒー
ターが設けられ、該冷却管とヒーターによりドラム温度
の制御が行なわれる。原料ガスはガス導入パイプ３３に
より槽３内に導入される。ガス導入パイプ３３には不図
示のガス放出孔が設けられており、ドラムに均一にガス
が放出されるようになっている。ｔ４３内に放出された
原料ガスは、ガス加熱手段たる赤外線ランプ３１により
該ガスの分解温度以上の温度で加熱分解される。この加
熱分解ガスがドラムに付着し、ドラム上に該ガスを原料
とする堆積膜が形成される。３３は赤外線ランプ３１か
ら放出される赤外線を集光し、赤外線ランプの加熱効率
を向上させるための反射鏡であり、赤外線ランプと対に
なるように設けられている。これらガス導入パイプ３３
、赤外線ランプ３１、および反射鏡３２はそれぞれ１つ
ずつしか図示されていないが、実際には等間隔に各々４
個が設けられている。もちろんこれらの設置個数は、所
望に応じたものとすることができる。３４．３５はガス
導入パイプ３３に供給する原料ガスの流量を調整するた
めのマスフローコントローラーであり、ボンベ（不図示
）等で構成されるガス供給源３６．３７にそれぞれ接続
されている。図ではこれらマスフローコントローラーや
ボンベ等で構成される原料ガス供給系を２系統としであ
るが、所望に応じてｌ系統とすることもできるし、２系
統以上とすることも可能である。

熱分解槽３での膜形成を終了したドラムは、ホイスト２
０６に懸架され再度予備槽２に搬出される。予備槽２内
に搬入されたドラムは、予備槽２と４間のドラム移動の
ために設けられたベルトコンベヤー２０３上に置かれ、
予備槽ｌと２間のドラム移動の際と同様の操作を経て予
備槽４に搬出される。

予備槽４内の構成は予備槽２と同様とされており、予備
槽４内に搬入されたドラムは予備槽２におけると同様の
ボイス）　４０８に懸架され放電分解槽５に搬出される
。

放電分解槽５内に搬入されたドラムは、熱分解槽３と同
様のヒートシンクドラムにセットされる。熱分解槽３に
おいては説明しなかったが、これらヒートシンクドラム
は膜厚の均一化をはかる等の目的で、図に矢印で示す如
くに回動可能とされている。原料ガスは、熱分解槽３に
おけると同様のガス導入パイプ５２により槽５内に導入
される。ガス導入パイプ５２に原料ガスを供給するため
の原料ガス供給系も熱分解槽３におけると同様の構成と
されている。

４ｆＪ５内に導入された原料ガスは、ドラムとその外側
に同心同上に設置されている電極５１との間に生じる放
電によって分解され、ドラム上に堆積膜を形成する。、
５４は放電を生起させるための高周波　　　　　・１電
源であり、５３は安定な高周波を電極５１上に印加する
ためのマツチングボックスである。

放電分解槽５での膜形成を終了したドラムは、再度予備
槽４内に搬出される。次いで予備槽ｌと同様の構成とさ
れた予備槽６に移動され、予備槽６に設けられたドアー
６０１から系外に搬出される。

本例の如く熱分解槽と放電分解槽とを備えた装置によれ
ば、熱分解と放電分解それぞれを利用した堆積膜の形成
が可能である。したがって前述の如き電子写真感光体等
の大面積のデバイスを作成するに際し、このような大面
積の担体上に高堆積速度で良質の膜を形成することが可
能な熱分解を主体にして膜形成を行ない、熱分解では形
成困難であったａ−３ｉＣ等の膜は放電分解で形成する
等、形成すべき堆積膜の性状に応じた膜形成が可能とな
り、従来よりも優れた膜特性を有するデバイスの作成が
可能である。

上記例では熱分解槽と放電分解槽の他に予備槽を設は担
体移動を行なっているが、このような予備槽を設けたり
、熱分解槽と放電分解槽を独立の室として機能させるこ
とは必ずしも必要ではなく、例えば熱分解槽と放電分解
槽との間に前述の如きゲートバルブを設は担体移動を行
なう等の構成、あるいは熱分解槽と放電分解槽との間の
ゲートバルブを除き熱分解槽と放電分解槽とを１つの室
として機能させる等の構成でも本発明の目的を十分達成
することが可能である。もちろん生産性の向上をはかる
等、種々の目的に応じてこのような予備槽を設けること
は一向に差しつかえない。

また上記例では担体を電子写真感光体用のＡＩドラムと
しであるが、本発明では平板状、円筒状等の種々の形状
や材質の担体を使用することが可能であり、これら担体
上に堆積膜を形成するための熱分解槽および放電分解槽
の構成に関しても、上記例に限定されるものでないこと
は言うまでもない。すなわち熱分解槽に関しては、熱エ
ネルギーを利用して原料ガスを分解し膜形成を行なえる
ものであればよく、ガス放出方式、担体加熱方式等、従
来知られている種々の形式のものとすることができる。

一方、放電分解槽に関しても、放電エネルギーを利用し
て原料ガスを分解し膜形成を行なえるものであればよく
、ガス放出方式、電極設置方式等、従来知られている種
々の形式のものとすることができる。これら熱分解槽お
よび放電分解槽は所望に応じて、それぞれ１つ以上を設
けることが可能である。

このような本発明に使用される原料ガスとしては、例え
ば前述のＳｉＨ４、（ＣＨ３）３　Ｓ　ｉ２Ｈ３等シリ
コン原子を含むガスならば使用することが可能である。

もちろんこれらガスの他、Ｂ２Ｈ６、ＣＨ４等のドーピ
ングガスやＡｒ等の希釈ガス等を所望に応じて使用する
ことも可能である。

（５）実施例 以下に実施例を示し、本発明について更に詳細に説明す
る。

［実施例１］ 第１図の装置を用い、ＡＩトドラム上第２図に示したと
同様の３層構成の機能膜を有する電子写真感光体を作成
した。

ＡＩドラムを予備槽ｌ→予備槽２→熱分解槽３の順に移
動させ熱分解槽内にセットした。槽３内の圧力を０．３
Ｔｏｒｒ、ドラム温度を３０θ℃±ｌｏ℃とした後、（
Ｃ１（３）３ｓｉ２Ｈ３ガスを１００ｃｃ／分（マスク
ｏ−コｙ　トローラ−３４で流量調整）　、　Ｈ２ガス
で３０００ｐｐｍに希釈したＢ２Ｈ６ガス　（Ｂ２　Ｈ
６／　Ｈ２）を１０ｃｃ／分（マスフローコントローラ
ー３５で流量調整）の流量で５分間流してＡ１ドラム上
にＰ”−ａ−９ｉ層を形成した。

次いでＢＺ　Ｈ６／　Ｈ２ガスの流れを止め、（ＣＨ３
）３　Ｓ　ｉ２Ｈ３ガスの流量を２００ｃｃ／分に増量
し、この状態を３時間保ってＰ”−ａ−５ｉ層上にｎｏ
ｎ−ｄｏｐｅｄ　ａ−３ｉ層を積層した。

上記２層を形成したドラムを予備槽２→予備槽４→放電
分解槽５の順に移動させ放電分解槽内にセットした。槽
５内の圧力を０．２Ｔｏｒｒ、　　ドラム温度を３００
℃±ｌＯ℃とした後、ＣＨ４ガスを１００ｃｃ／分（マ
スフローコントローラー５５で流量調整）　、　Ｓ＋８
４ガスを１０ｃｃ／分（マスフローコントローラー５６
で流量調整）の流量で流し、高周波型　　　　　　　１
力　１００Ｗを印加した。この状態を１ｏ分間保ってｎ
ｏｎ−ｄｏｐｅｄ　ａ−８ｉ層上にａ−ＳｉＣ層を積層
した。

ａ−５ｉＣ層形成後、ドラムを予備槽４→予備槽６の順
に移動させ系外に取り出した。

取り出したドラム上には、　＾ｌ／　Ｐ”　−ａ−９ｉ
３０００Ａ／ｎｏｎ−ｄｏｐｅｄａ−９ｉ　　２０ｇ／
ａ−３ｉＣ０，２ｐの順に均一な膜が積層されていた。

尚、膜厚は各々その層だけを上記同様の条件で形成した
時の値である。

このドラムを複写機にセットし、＋＋）８ＫＶのコロナ
帯電、原稿露光、θトナーによる現像、紙への転写、定
着による画像評価を行なったところ、優れた画像を得た
。

この画像は、放電のみで上記３層を形成したドラムによ
って得られる画像に比し、ピンホールの極めて少ないも
のであった。

［実施例２］ 実施例１の放電分解層で形成するａ−３ｉＣ層の原料ガ
スをＣＨ４、ＳｉＨ４の代りに（ＣＨ３）３　Ｓ　ｉ　
２Ｈ３ガスとし、ガス流量を３０ｃｃ／分、印加電力６
０Ｗとする以外は実施例１と同様にして電子写真感光体
を作成した。

これを複写機にセットし、実施例１と同様の画像評価を
行なったところ、実施例１と同様の優れた画像が得られ
た。

（６）発明の効果 以上に説明した如く、本発明により、熱分解と放電分解
の双方を利用して堆積膜を形成することが可能となった
。したがって電子写真感光体等の大面積の担体上に各種
機能膜を形成する等の場合にも、形成すべき膜の性状に
応じ、例えばこのような担体上に高堆積速度で良質の膜
を形成することが可能な熱分解を主体にして膜形成を行
ない、熱分解では形成困難であったａ−３ｉＣ等の機能
膜は放電分解で形成する等のことが可能となり、従来よ
りも優れた膜特性を有するデバイスを作成することがで
きるようになった。また各種機能膜を作成するに際し、
熱分解と放電分解の双方を利用できるので、原料ガス分
選択範囲が広がるとともに、各機能層を最適条件下で形
成することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の装置の一例の概略構成図であり、第
２図は電子写真感光体の代表的な構成例を説明する図で
ある。 １、２．４．８−ｍ−予備槽 ３−ｍ−熱分解槽　　　４−ｍ＝放電分解槽３１−−−
赤外線ランプ ３２−ｍ−反射鏡　　　５１−ｍ−電極３３、５２−ｍ
−ガス導入パイプ １′−−−担体　　　　　２′−ｍ−電荷注入防止層３
′−−−光導電層　　　４′−ｍ−保護層”１Ｆｉ１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空槽内にシリコン原子を含む原料ガスを導入し、該ガ
   スを分解して担体上にシリコン原子を含む堆積膜を形成
   するシリコン原子を含む堆積膜の形成装置において、該
   ガスを放電により分解するための放電分解手段と該ガス
   を熱により分解するための熱分解手段を共に備えている
   ことを特徴とするシリコン原子を含む堆積膜の形成装置
   。