JPS62200361A - 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】 〈産業上の利用分野〉 未発明は、アモルファスシリコンを主体とした電子写真
感光体の製造方法の改良に関するものである。

〈従来の技術〉 現在実用化されてｈる電子写真感光体は、アモルファス
セレン（ａ−５ｅ）やアモルファスセレンひ素（ａ−Ａ
ｓ２Ｓｅ３）等のセレン系材料、硫化カドミウム粉末を
樹脂中に分散したＣｄＳ系材料、および有機系材料を用
いたものに大別できる。これらの内、セレン系材料およ
びＣｄＳ系材料を用いた感光体は、耐熱性、保存安定性
に問題がありまた毒性を有するため簡単に廃棄すること
ができず、回収しなければならないという制約がある。

また、有機系材料を用いた感光体は保存安定性および毒
性に関しては問題が少なめ反面、耐久性におｒて他の材
料を用いた感光体より劣っている。

一方、アモルファスシリコンを主体とした電子写真感光
体ｃ以下ａ　　Ｓｉ感光体と略記する】は、優れた光感
度、耐久性、耐熱性、保存安定性、無公害性など電子写
真感光体として理想的な特性を兼ね備えているため、最
も重要な感光体の一つとして注目されている。しかしな
がらａ−５ｉ悪感光し は、＼レン系、ＣｄＳ系、有機系等の感光体には見られ
なかった新たな問題点を有しており、その実用化に当っ
て大きな障害となっている。

この問題点の一つは、コピー上に現われる白斑である。

ａ−５ｉ悪感光以前のこれまでの電子写真感光体の場合
、コピー上の白斑は、通常絶縁破壊によるものと考えら
れる。しかしながら、アモルファスシリコンの場合、絶
縁破壊によるものの他に膜の異常成長が原因となった画
像白斑が存在しこの画像白斑が大勢を占めている。

通常、ａ−５ｉを主体とした電子写真感光体は、真空槽
内にモノシランガスあるいはジシランガス等の原料ガス
を導入し、高周波電圧印加によるグロー放電を行うこと
で、前記の原料ガスを分解し導電性支持体上にアモルフ
ァスシリコンを主体とする感光膜を堆積させる。いわゆ
るプラズマＣＶＤ法により製造されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 し７３＞しながら、このようなプラズマＣＶＤ法に方・ より作製したａ　−Ｓ　ｉ感光体には、通常、＼光膜全
域にわたって直径数μ肩〜１００μｍの導電性支持体上
の微小な異物が原因で発生したイボ状突起様の膜欠陥の
発生が見られる。このような膜欠陥は、感光体を電子写
真プロセスに適用した際に白斑、白抜は等の著しい画像
欠陥となって現れることがあり、特に、高湿雰囲気中に
おいては、２０μ講程度の微小な膜欠陥であっても大き
な画像欠陥をひきおこすため、重大な問題となっている
。したがって、上記の膜欠陥の発生を極力抑えることが
強く望まれており、現状では、膜の異常成長を少なくす
るために、支持体表面の清浄化及び成膜反応室内の清浄
化を行い、極力異常成長の原因となる異物を除去するこ
とで、対策をとっている。しかしながら、このような方
法には限界があり、清浄化のみで完壁に異常成長の原因
となる異物を除去することは不可能である。

未発明は、上記の点に鑑みて創案されたものであり、画
像白斑の原因となる膜欠陥のない、信頼性の向上を図っ
た新規な電子写真感光体の製造方法を提供することを目
的としている。

く問題点を解決するための手段及び作用〉上記の目的を
達成するため、本発明は、アモルファスシリコンを主体
とした電子写真感光体の製造方法において、真空槽内に
少なくとも炭素（Ｃ）とフッ素（Ｆ）とを含むフッ化炭
素系ガスを導入し高周波電界を印加することにより得ら
れるグロー放電プラズマ中に導電性支持体をさらす工程
と、真空反応槽内に酸素（Ｏ□）ガスを導入し、高周波
電界を印加することにより得られる酸素（Ｏ２）ガスグ
ロー放電プラズマ中に上記導電性支持体をさらす工程と
、真空反応槽内に水素（Ｈ２）ガスを導入し、高周波電
界を印加することにより得られる水素〔Ｈ２〕ガスグロ
ー放電プラズマ中に上記導電性支持体をさらす工程と、
上記各工程を経た後、上記導電性支持体上にアモルファ
スシリコンを主体とした層を堆積する工程とを含むよう
に構成している。

即ち、本発明の特徴は、主としてプラズマＣＶＤ法によ
り導電性支持体上にアモルファスシリコンを主体とする
電子写真感光体を作製する場合の電子写真感光体の製造
方法におｈで、アモルファスシリコンを主体とする電子
写真感光体を導電性支持体上に堆積する直前に、前記の
導電性支持体をフッ化炭素系ガスによるグロー放電プラ
ズマ、酸素ガスによるグロー放電プラズマ及び水素ガス
によるグロー放電プラズマのそれぞれに順次にさらす点
にある。

なお、本発明は、プラズマＣＶＤ法以外に、スパッタ法
、蒸着法等の真空槽内でアモルファスシリコンを主体と
する電子写真感光体を作製する場合にも適用可能である
。

前述のように、画像白斑になる膜欠陥の原因は導電性支
持体上の付着異物であるが、この付着異物は、導電性支
持体（通常アルミドラム）の切削、洗浄、真空反応槽内
装着、真空槽排気、支持体の加熱等の製造の各工程にお
いて、付着する可能性があり、各工程で付着した異物は
、その物性において異なった性質を有する可能性がある
。未発明者らが各工程における異物の発生状況を調べ、
付着異物を分析した結果、主にシリコン系化合物及び炭
素系化合物であることが判明した。

半導体プラズマプロセスの技術において、単結晶シリコ
ン、ポリシリコン、酸化シリコン、窒化シリコン等はハ
ロゲン化炭素ガスＣ（Ｆａ、ＣｚＦａ、　Ｃ３Ｆａ　、
　ＣＨＦ３　、　ＣＨ２Ｆ２　、　ＣＨ３Ｆ　、　ＣＣ
ｌ３　Ｆ　。

ＣＣ１，Ｆ、。ＣＣＩ　Ｆｓ　、　ＣＣｌｒ）でプラズ
マエツチングが可能であることが知られている。本発明
においては、これを適用し、導電性支持体上の付着異物
を除去した後、良好な特性を有するアモルファスシリコ
ンを主体とする電子写真感光体が作製されうることを見
い出し、更にハロゲン化炭素ガスプラズマエツチングに
よって生じた弊害に対する対策も付は加えるようにした
ものである。

通常、導電性支持体は構成主元素がアルミニウムであり
、付着異物を除去するためにグロー放電プラズマを発生
させると、付着異物だけでなく導電性支持体（例えばド
ラム）も放電にさらされ、エツチングガスによるエツチ
ングを受ける。へロゲイ化炭素ガスを使用したところ、
シリコン系化合物のみならず、炭素系化合物も除去され
清浄なドラム表面を得ることができることが判明した。

しかしながら新友な問題点として、例えば、塩素系炭素
ガスを使用した場合は、アルミニウムドラム表面の荒れ
が著しく、その上にアモルファスシリコンを主体とする
電子写真感光体を作製した場合、かえってその荒れが原
因の膜欠陥が発生し、例え、どのようなエツチング条件
を選んでも、その問題を回避することが極めて困難であ
ることが判明した。フッ化系炭素ガスを用いた場合は、
グロー放電プラズマを発生させる供給電力及びプラズマ
にさらす時間を最適化することによって、アルミニウム
ドラム表面の荒れを問題の生じない範囲まで少なくする
ことができることが判明した。

し力１しながら、他の問題として清浄化されたドラム表
面に炭素系の残渣が生じ、その上にアモルファスシリコ
ンを主体とする電子写真感光体を作製した場合、感光体
膜のハクリ及び電気的特性の劣化が生じることが判明し
た。その残渣を除去するために酸素（Ｏ２）ガスによる
グロー放電プラズマにドラム表面をさらしたところ、残
渣は完壁に除去され念が、酸化と推測されるドラム表面
の変質が生じ、その上にアモルファスシリコンを主体と
する電子写真感光体を作製したところ、頻繁に電気的特
性の劣化が生じることが判明した。この劣化はドラム表
面の酸化によるものと考えられるため、還元の意味で酸
素（Ｏ２）ガス・プラズマ処理後に水素（Ｈ２）ガスプ
ラズマにドラム表面をさらしその上にアモルファスシリ
コンを主体とする電子写真感光体を作製したところ、良
好な電子写真時、性及び画像特性を有する感光体が得ら
れ、信頼性の向上した感光体が得られた。

〈実施例〉 次に具体的に実施例をあげて本発明を説明する。

先ず、本発明により作製されるアモルファスシリコンを
主体とする電子写真感光体の構造例について説明する。

第」図は、一般的なａ−８ｉ悪感光の構造例を示す模式
図である。第１図において、ｌは基板（導電性支持体）
、２は基板側の電気的ブロッキング層、３は光導電層、
４は表面の電気的ブロッキング層であり、この表面ブロ
ッキング層４は表面保護の機能を持ち、アモルファスシ
リコンに窒素又は炭素を添加したバンドギャップの大き
い膜で構成しており、その膜厚は０．００５〜０．３μ
ｍである。基板側ブロッキング層２は、基板ｌからの電
荷の注入を阻止するためにアモルファスシリコンにホウ
素又はリンを添加した１〜５μｍの層で構成する場合と
、バンドギャップの大きいアモルファス窒化シリコン又
はアモルファス炭化シリコンの層で構成する場合があり
、後者の場合の膜厚は０．００５〜０．８μ隅である。

光導電層３は、実施例１ 通常、アモルファスシリコンを主体とする電子写真感光
体を作製する場合、導電性支持体としてはアルミニウム
ドラムを使用する。このアルミニウムドラムを表面粗度
０．３〜０．０５μｍｌこ切削し洗浄工程を経て、プラ
ズマＣＶＤ装置内に装着する。プラズマＣＶＤ装置は容
量結合型を用い、十分に清浄された装置である。又洗浄
装置及びプラズマＣＶＤ装置はクラス１００のクリーン
ルーム内に設置されている。ドラムを装着した後、真空
反応槽を例えば１０−’　ｔｏｒｒに真空排気し、導電
性支持体の予備加熱（２００〜ｂ う。その後（Ｆ４　ガスを真空反応槽に導入し、高周波
電界を印加し’Ｃ’　Ｆ　４プラズマを発生させ、ドラ
ム上に付着した異物のエツチングを行う。

エツチング条件は、（Ｆ　ａ　ガス流量−２００５ｃａ
ｎ反応ガス圧＝　１．５　ｔｏｒｒ　、基板温度＝２５
０℃とし、ＲＦパワー密度及び１、ツチング時間をパラ
メータとし付着異物が十分除去され、かつ膜欠陥の原因
となる荒れが生じない条件を調べた結果、表１のように
なり、適正条件範囲が存在した。なお、表１中において
、○は付着異物が充分除去され、かつ荒れのない良好な
条件を示しており、×は付着異物が除去されない、ある
いは荒れが出る不良条件を示している。

表Ｉ　　（Ｆ４エツチング条件 この（Ｆ、ガスによるエツチング工程は、支持体加熱工
程の前あるいは途中に行ってもよい。又反応ガス圧が０
．１〜２．０ｔｏｒｒの範囲、及び基板温度が２０〜３
００℃の範囲で同様な良好な結果が得られた。また、エ
ツチングガスについても（Ｆ、以外にＣｚＦｓ、Ｃ３Ｆ
ｇ等のフッ化炭素ガスを用いても同様の良好な結果が得
られた。

次に、表１中のＩＷ／（至）２．１分間の（Ｆ、ガスプ
ラズマにさらした支持体について、０２ガスヲ真空反応
槽に導入し、高周波電界を印加し、グロー放電プラズマ
を発生させ、支持体を０□プラズマに１分間さらした。

そのプラズマ発生条件は０□ガス流量＝　１００　ｓｅ
ｃｍ　、反応ガス圧−１ｔｏｒｒ基板温度−２５０℃、
パワー密度−２Ｗ／−４１ｍ　　である。

次に、０□ガスを十分排気した後に、Ｈ２がスを真空反
応槽内に導入し、高周波電界を印加し、グロー放電プラ
ズマを発生させ、支持体ｔ’　Ｈｚプラズマに５分間さ
らした。そのプラズマ発生条件はＨ２ガス流量＝１００
ｓｅｃｍ、反応ガス圧＝０．１　ｔｏｒｒ　、基板温度
コ２５０℃、パワー密度−〇、　Ｉ　ｗ／ｊ２である。

その後アモルファスシリコンを主体とする電子写真感光
体作製用の種々の反応ガスを真空反応槽内に導入し、プ
ラズマＣＶＤ法により第１図に示すような構造の感光体
を従来公知の成膜条件にて作製した。

この感光体を複写機に実装し、実写試験を行ったところ
、７０万枚目のコピー上にも白斑が全くみられなかった
。また、他の電子写真特性も良好であった。また、表１
の良好（○印）なもの全てについて％０２プラズマ、Ｈ
２プラズマによる処理を行っ之ところ、同様の良好な結
果が得られた。

実施例２ 実施例１と同様なプロセスを経て（Ｆ４　ガスの代りに
ＣＨＦ３ガスを真空反応槽内に導入し、（Ｆ、ガスを用
いた場合と同様な処理を行った。

エツチング条件はＣＨＦ３　ガス流量＝　２００　ｓｅ
ｃｍ反応ガス圧−１，５ｔｏｒｒ、基板温度−２５０℃
とした場合の結果を表２に示す。

○・・・良好　　　×・・・不良 表２　　ＣＨＦ３エツチング条件 また、エツチング条件を反応ガス圧０．１〜２．　Ｏｔ
ｏｒｒの範囲、及び基板温度２０〜８００℃の範囲で変
化させても同様に良好な結果が得られ、更に尋人外 するガスとしてＣＨＦ３以ＸにＣＨ，Ｆ、、ＣＨ，Ｆ等
のガスを用りでも同様に良好な結果が得られた。

ただし、水素を含むフッ化炭素ガスは水素を含まないフ
ッ化炭素ガスに比べて良好な特性の得られる条件範囲が
狭い。

次に、表２で良好な特性の得られたものについて、実施
例１と同様な条件で０２プラズマ処理、続いてＨ２プラ
ズマ処理を行い、その後アモルファスにおめでも白斑が
全くなく、その他の電子写真特性も良好な結果が得なれ
た。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明によればフッ化炭素系ガスプラズ
マ、酸素プラズマ及び水素プラズマによって順次、導電
性支持体上の表面？処理することにより、その支持体上
に作製されるアモルファスシリコンを主体とする電子写
真感光体の画像白斑を減少させることが出来、その結果
として感光体の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はアモルファスシリコン感光体の構造例を示す模
式図である。 ｌ：導電性支持体、２；基板側ブロッキング層、３：光
導電層、４：表面ブロッキング層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アモルファスシリコンを主体とした電子写真感光体
   の製造工程において、 真空反応槽内に少なくとも炭素（Ｃ）とフッ素（Ｆ）と
   を含むフッ化炭素系ガスを導入し、高周波電界を印加す
   ることにより得られるグロー放電プラズマ中に導電性支
   持体をさらす工程と、真空反応槽内に酸素（Ｏ＿２）ガ
   スを導入し、高周波電界を印加することにより得られる
   酸素（Ｏ＿２）ガスグロー放電プラズマ中に上記導電性
   支持体をさらす工程と、 真空反応槽内に水素（Ｈ＿２）ガスを導入し、高周波電
   界を印加することにより得られる水素（Ｈ＿２）ガスグ
   ロー放電プラズマ中に上記導電性支持体をさらす工程と
   、 上記各工程を経た後、上記導電性支持体上にアモルファ
   スシリコンを主体とした層を堆積する工程と を含んでなることを特徴とする電子写真感光体の製造方
   法。