JPS63101852A - 静電潜像担持体 - 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】 （イ）　産業上の利用分野 本発明は、アモルファスシリコンを主成分とする静電潜
像担持体に関する。

（ロ）　従来の技術 アモルファスシリコンを主成分とする静電潜像担持体は
、ＳｅやＣｄＳを主成分とするものに比較して、光導電
率が大きく、耐熱性や耐摩耗性に富み、その上、無公害
である等の長所を有している。

斯るアモルファスシリコン光導電膜を静電潜像担持体と
して用いる場合、膜自体の高抵抗化を図るとともに、現
像プロセスに必要なだけの帯電量を得るために十分な膜
厚に堆積する必要がある。

また、その際、支持体から上記光導電層に流れ込む注入
電荷を阻止する目的で阻止層が、付与された表面電荷が
担持体表面から光導電層へ注入することを防止する目的
で表面層が設けられる。

従来表面層としては、特開昭６０−１６９８５４号公報
に開示された如く、アモルファスシリコンヲ母材として
窒素、炭素あるいは酸素を含有させた材料を用いること
により、上述の機能を持たせている。

その際、表面層の上記元素の含有量を多くする程、また
膜厚を厚くする程、表面電荷保持能力の増大並びに表面
硬度の増大が図れるものの、それに伴なって表面層中で
の電磁波照射エネルギの吸収が増し、光感度の低下、特
に短波長感度の低下及び残留電位の増大が著しくなり、
電子写真プロセスにおいて使用に供するには不十分なも
のであった。

逆に、表面層を可及的に薄く例えば膜厚を５０人とする
と照射された電送波の表面層中での吸収は最小限に抑え
られ光感度も十分となる。ところが、この場合、表面層
が薄膜であるために、作製時に外観ムラが発生しやすく
、また担持体作製面での歩留まりも低く、更に膜厚制御
が困難なために電子写真的特性面での再現性も不十分な
ものとなる。

このように、表面層の作成の容易さと、光感度の向上と
の間には二律背反の関係がある。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 本発明は上述のように、表面層にアモルファスシリコン
を母材としアモルファスシリコンと結合して絶縁物を形
成する元素を含有する材料を用いた場合、付与きれた表
面電荷の保持能力は十分に有するが、を磁波照射によっ
て光４寛層中で発生した光キャリアの表面層中での輸送
能が不十分な点を解決しようとするものである。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するために、光導電層及び表
面層の各々はアモルファスシリコンと結合して絶縁物を
形成する元素を含有すると共に、上記表面層は更にその
少なくとも、一部分に導電型決定不純物が膜面方向にほ
ぼ均一に分布する領域を有することを特徴とする。

（ホ）　作用 上述の如く表面層はその少なくとも一部分に導電型決定
不純物が膜面方向にほぼ均一に分布する領域を有するこ
とによって、付与された表面電荷を十分に保持し、且つ
電磁波照射により発生したキャリアを光導電層側へ効率
的に輸送する。

（へ）実施例 第１図は本発明静を潜像担持体の基本構成及び動作を説
明するための概念図である。同図に於いて、（１）はア
ルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等の金属材
料やガラス、耐熱性プラスチック等の絶縁材料の表面に
導電コーティングが施され導電性表面が付与された支持
体、（２）は該支持体（１）の導電性表面に形成された
アモルファスシリコンを主性分とする阻止層、（３）は
該阻止層（２）表面に形成された同じくアモルファスシ
リコンを主成分とする光導電層、（４）は該光導電層（
３）表面に形成された同じくアモルファスシリコンを主
成分とし帯電時（木実施例では正帯電）に付与きれた表
面電荷を十分に保持する表面層で、該表面層（４）は選
択的な電磁波照射によって膜中で発生した電子ｅ及び正
孔■の光キャリア及び当該表面層（４〉の光学的禁制帯
幅より小さなエネルギを有する電磁波、即ち表面層く４
）中での光キヤリア発生に関与しない１磁波を力率よく
且つ効朱的に次の光導電層（３）側へ輸送すべくアモル
ファスシリコンと結合して絶縁物を形成する元素を含有
すると共に、その少なくとも一部分に導電型決定不純物
層を膜面方向に均一に含有する領域を有する。

上記アモルファスシリコンと結合して絶縁物を形成する
元素を含有し、且つ、導電型不純物を含有する領域を有
する表面層（４）を得るためには、アモルファスシリコ
ンと結合して絶縁物を形成する元素として窒素および炭
素から選択され、当該元素の濃度は窒素を用いた場合１
（１’　〜６０ａｔｏｍｉｃ９≦、好ましくは１〇−斗
〜５７ａｔｏｍｉｃ％に設定され、炭素を用いた場合１
０′１〜５１ａｔｏｍｉｃ％、好ましくは１０→〜５０
ａｔｏｍｉｃ％に設定される。アモルファスシリコンと
結合して絶縁物を形成する元素を唯一含有してもよいし
、また複数個含有してもよい、その時の当該元素の濃度
は上述の濃度と同様に設定される。

次に、本発明の特徴である導電型決定不純物層を含有す
る表面層（４）を得るためには、ｐ型の材料を得るため
にポロン（Ｂ）に代表きれる周期律表第■族元素が膜中
にドープされ、またｎ型の材料を得るためにはリン（Ｐ
）に代表される周期律表第Ｖ族が膜中にドープきれる。

斯る周期律表第■族元素から選択きれるｐ型決定不純物
層の濃度はＩＸ　１０−”　〜Ｉ　Ｘ　１０−”　ａｔ
ｏｍｉｃ％、好ましくは１０−２〜１０”　ａｔｏｍｉ
ｃ％、更に好ましくは１０−”　＝　１０−’　ａｔｏ
ｍｉｃ％に設定される。斯る周期律表第Ｖ族元素から選
択きれるｎ型決定不純物の濃度は１０−２〜１０−”　
ａｔｏｍＩＣ％、好ましくは１０１〜１０″’ａｔｏｍ
ｉｃ％、更に好ましくは１０−２〜１０→ａｔｏ■ｉｃ
％に設定される。

当該、導電型不純物層を微量含有する表面層（４）を得
る時、表面層（４）の形成材料は光導電性を損なわない
範囲で高抵抗であることが当然ヱましく、暗抵抗値とし
ては１０日Ω・舗以上、好ましくは１０１０Ω・ｃ以上
、更に好ましくは１０１２Ω・口以上の値をとるように
設定されろ、また上記表面層の膜厚は１００人〜１〇−
好ましくは５００人〜５ｕｙｍ。

更に好ましくは１０００人〜３−となるように設定され
る。

第２図乃至第６図は表面層（４）中に於ける導電型決定
不純物を含有する領域（５）の種々の形態を示すもので
ある。即ち、第２図の形態は、表面層（４）全域に導電
型決定不純物が膜面方向にはほぼ均一な分布をもって含
有せしめられている。第３図と第４図の形態は、表面層
（４）を二つの領域に分割し、その内の一方にのみ導電
型決定不純物が含有せしめられている。第３図の形態は
、光導電Ｒ（３）側に導電型決定不純物を含有した領域
（５）を配置した例であり、また第４図の形態は、自由
表面側にその領域（５）を設けた例である。Ｒ後に第５
図と第６図の形態は、表面層〈４）を三つの領域に分割
したもので、第５図では中間領域（５）に導電型決定不
純物が含有せしめられ、第６図はその逆の構成となって
いる。

また、斯る第２図乃至第６図の形態に於ける領域（５）
内の膜厚方向の導電型決定不純物濃度分布は、必ずしも
均一である必要はな（、膜厚方向に順次或いは階段状に
大若しくは小となるように設定されても良く、好ましく
は漸次或いは階段状に大となるように設定きれる。更に
、上記導電型決定不純物層を含有する領域（５）が表面
層（４）全体に占める割合は、０．０１以上、好ましく
は０．１以上、更に好ましくは０．３以上となるように
設定される。

次に、第７図に示された製造装置に基づいて本発明静電
潜像担持体の具体的実施例１〜実施例３について説明す
る。

（実施例１） 原料ガスが導入される密封容器（６）内に中空円筒状の
放電電極（７）を配置したプラズマＣＶＤ装置を利用し
、このＣＶＤ装置の放電電極（７）内部に外周表面が清
浄化された導電性の支持体（１）を同心的に回転自在に
内挿する。このように支持体＜１）を密封容器（６）内
に回転自在に装填した後、該密封容器（６）内をローク
リポンプ（８）及びメカニカルブースタ・ポンプ（９）
を稼動させて１×１０１気圧程度まで減圧排気する。そ
して、上記支持体（１）をモータを介して回転させつつ
支持体（１）の内部に挿入されているヒータ（図示せず
〉によって２００〜３００℃程度まで昇温加熱するとと
もに、密封容器内にＳ　ｉ　Ｈ４ガス及びＨ２ガスをベ
ースとするＢ２　Ｈ８ガス、更に希釈用ガスとしてＨ２
ガスを導入してガス圧をｌＸｌ０−３気圧程度に保持す
る。このときＢ２Ｈ６ガスのＳｉＨ＋ガスに対する混合
比を約数１１０００ｐｐ〜数１１００ｐｐ、　Ｈ２ガス
の希釈率（Ｓ　ｉ　Ｈ４／　（Ｓ　ｉ　Ｈ４＋　Ｈ２）
）を０．１以上にマスフロ・コントローラー（１０）に
より設定制御する。この状態にて周波数が１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波電力を高周波を源（１１）から放Ｉｔ極（
７）査高周波電位とし、支持体（１）をアース電位とし
た０、ＩＷ／ｃｍ２程度の高周波電力を印加して上記支
持体（１）と放電電極（７）との間にプラズマを生起さ
せ、上記ＳｉＨ＋ガス等の原料ガスを一定時間分解させ
、支持体（１）の表面に膜厚１〜５−の阻止層（２）が
形成される。

斯る阻止層（２）の形成後、該阻止層形成と同じく第７
図に示きれたプラズマＣＶＤ装置を用いて、光導電層（
３）の形成を行なう。

先ず、密封容器（６）内の残留ガスを排気すべく１０”
気圧程度まで減圧する。そして原料ガスとしてＳｉＨ今
ガス、Ｈ２ガス、０２ガス、Ｈ２ガスをベースとした８
２Ｈ８ガスを導入する。今回の反応に於いてはガス圧は
ｌＸ１０−３気圧程度に保持され、水素希釈率（Ｓ　ｉ
　Ｈ奉／（Ｓ　ｉ　Ｈ斗＋Ｈ２））は０．１以上、０２
ガス流量比（Ｏａ　／（Ｓ　ｉ　Ｈ４＋０２））は０．
００１％〜５％程度、好ましくは０．００１％〜３％程
度、更に好ましくは９．００１％〜２％に、Ｂ２Ｈ６ガ
ス流量比（Ｂｚ　Ｈｓｓ　／（Ｓ　ｉ　Ｈ４＋　ＢａＨ
６））は０．０１ｐ１）ｍ〜１１０００ｐｐ、好ましく
は０．０１ｐｐ■〜１１００ｐｐ、更に好ましくは０．
０ｉｐｐｍ　−１０ｐｐ■になるようにマスフロ・フン
トローラ−（ｌＯ）によ呼設定制御される。この状態に
て周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電源（１１）から
０．１Ｗ　／　ｃ１１１２程度の高周波電力を印加して
一定時間プラズマを生起させ、前記阻止層（２）上に膜
厚１〜５０ＬＩＴ！１の光導ｔ！（３）が形成された。

斯る光導ｔＪ！（３）の形成後、該光導電層（３）形成
と同じく第７図に示されたプラズマＣＶＤ装置を用いて
、本発明の特徴である表面層く４）の形・成を行なう。

先ず、密封容器（６）内の残留ガスを排気すべくｌＯ＋
８気圧程度まで減圧する。そして原料ガスとしてＳ　ｉ
　Ｈ４ガス、Ｈ２ガス、Ｎ　Ｈ３ガス、Ｈ２ガスペース
のＢｚ　Ｈｅガスを導入する。ガス圧力はｌＸｌ０−３
気圧程度に保持され、水素希釈率（ＳｉＨ今／（ＳｉＨ
＋＋Ｈ櫨））は０．１以上、ＮＨコガス流量比（ＮＨ３
／（Ｓ　ｉ　Ｈ４＋　ＮＨコ））は１〜２００％程度、
好ましくは１０〜１７５％、更に好ましくは２０〜１５
０％に、Ｂ２ＨＢガス流量比（ＢｚＨｓ／（Ｓ　ｉ　Ｈ
今＋ＢｍＨ８））は０．０ｉｐｐｍ〜１１０００ｐｐ程
度、好ましくはＯ，Ｏｌｐｐｍ　＃１００ｐｐ■、更に
好ましくは０．０１〜５０ｐｐｍになるようにマスフロ
・コントローラー（１０）により設定制御される。この
状態において周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電源（１
１）から０．ＩＷ／ｃＴＤ２程度の高周波電力を−・定
時間印加してプラズマを生起させ、第２図に示した如く
全域にｐ型決定不純物であるボロンを含有した表面層（
４）を上記光導電層（３）上に得た。斯る条件により、
膜厚１００人〜ｌ０ＩＩＴ１１　、好ましくは５００人
〜５＃ｒｓ、更に好ましくは１０００人〜３−の表面層
を得た。

その結果前記光導電層（５）上に暗抵抗値ｌＯ−Ω・（
至）以上、好ましくはＩＱＩ　ＯΩ・国、更に好ましく
は１０１２Ω・側基上の値をとり、窒素濃度１０′″Ｓ
〜６０ｓｔｔｏｍｉｃ％、好ましくは１０−◆〜５７ａ
ｔｏｍｉｃ％の範囲をとり、ボロン濃度１０−”　〜１
０−・ａｔｏｍｉｃ％、好ましくは１０−２〜１Ｇ（ｉ
ａｔｏｍｉｃ％、更に好ましくは１０４〜１０−◆ａｔ
ｏｍｉｃ％の範囲の値をとる表面層（４）を得ることを
確認した。

（実施例２） 実施例１と同様の操作により導電性支持体（１）上に阻
止Ｒ（２）、光導電層（３）を形成した後、第７図に示
したプラズマＣＶＤ装置を用いて表面層（４）の形成を
行なう。

先ず密封容量（５）内の残留ガスを排気すべく１０”気
圧程度まで減圧する。そして原料ガスとしてＳｉＨ今、
Ｈλガス、ＣＨ４ガス、Ｈ１ガスｌ＼−スのＢａ　Ｈｅ
ガスを導入する。ガス圧力は１ｘｌＯ−３気圧程度に保
持され、水素希釈率（Ｓ　ｉ　Ｈや／　（Ｓ　ｉ　Ｈ４
＋Ｈ２））は０．１以上、ＣＨ４ガス流量比（ＣＨ今／
（Ｓ　ｉ　Ｈ◆＋ＣＨ本））は１〜２０（１！−６程度
、好ましくは１０〜１７５％、更に好ましくは２０〜１
５０％に、Ｂ２Ｈ６ガス流量比（８２Ｈｓ／（ＳｉＨ２
＋Ｂ２Ｈｓ　））ははＯ，Ｏ１ｐｐｍ〜１１０００ｐｐ
程度、好ましくは０．０ｉｐｐｍ〜１００ｐｐ■、更に
好ましくは０．０１〜５０ｐｐｍになるようにマスモロ
争コントローラー（１０）により設定制御される。この
状態において周波数１３．５６Ｆ４Ｈ２の高周波を源（
１１）からＱ、ｌＷ／Ｃｒ１ｌ’程度の高周波電力を一
定時間印加してプラズマを生起゛させ、前記光導１層〈
３）上に全域にボロンを含有した表面層（４）を得た。

斯る条件により、膜厚１００人〜１０ｐ、好ましくは５
００人〜５−２更に好ましくは１０００人〜３ｗｐの表
面石を得た。

その結果前記光導電層（５）上に暗抵抗値１０＠Ω・軸
以上、好ましくは１０１０Ω・住以−Ｅ、更に好ましく
は１０１２Ω・口以上の値をとり、炭素濃度１０−５”
５１ａｔｏｍｉｃ％、好ましくは１０−’　〜５０ａｔ
ｏｍｉｃ％の範囲の値をとり、ボロン濃度１０−２〜１
０−・ａｔｏｍｉｃ％、好ましくは１０−２〜１０”ａ
ｔｏｍｉｃ％、更に好ましくは１０−２〜１０−’ａｔ
ｏｍｉｃ％の範囲の値をとる表面層（４）を得ることを
確認した。

（実施例３） 実施例１と同様の操作により導電性支持体（１）上に阻
止層（２）、光導電層（３）を形成した後、表面層（４
）の形成を行なう、実施例１と異なるところは、表面層
（４）として、第３図の形態の如く、該表面層（４）を
二つの領域に分割し、ｐ型決定不純物であるボロンを含
有した領域（５）を光導電層（３）側に配置したところ
にある。従って、表面層（４）の形成は先ｒ実施例１と
同Ｃ＜ＳｆＨ＋ガス、Ｈ２ガス、ＮＨ３ガス、Ｈ２ガス
ペースのＢ≧Ｈ６を原料ガスとしてプラズマ分解を行な
う、斯る分解は表面層（４）の総合膜厚に対してボロン
を含有した領域（５）の膜厚が３／４程度となるまで継
続し、その後Ｂ２Ｈ６ガスの供給を停止して残り１／４
の導電型の決定不純物を含まない領域を形成する。

第８図は斯る実施例３と、表面層〈４）に導電型決定不
純物を含まない従来例とを光感度につい１比較したもの
である。光感度は付与された表面電荷が特定波長の！凪
波照射によって１７２に減衰させるのに必要なエネルギ
である半減衰露光量（Ｅに）について調べたものである
。斯る半ｇ＊ｉ’ｇ光量から約４００ｎｍ〜６００ｎｍ
の短波長側での光感度が改善されると共に、少ない露光
量で表面電荷が輸送されることを確認した。

ここで、実施例１〜３においては導電型不純物としては
ボロン（Ｂ）のみについて記載しているが、リン（Ｐ）
についても同様の結果が得られていることを確認してい
る。

（ト）発明の効果 本発明は以上の説明から明らかな如く、付与された表面
電荷が担持体表面から光導電層側へ注入することを防止
し、且つ、光導電層側からの電荷の注入を阻止する表面
層は、アモルファスシリフンを母材としアモルファスシ
リコンと結合して絶縁物を形成する元素を含有し、当該
表面層の少なくとも一部分に導電型決定不純物を含むこ
とによって、従来のアモルファスシリフンを母材とする
静電潜像担持体と比較して、表面層膜厚を十分厚膜にと
れるので、作製上の歩留りが飛躍的に上昇すると共に短
波光に対する光感度の向上と残留電位の低減化が図れ、
その結果アモルファスシリコンを母材とする静電潜像担
持体の電子写真特性が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明静電潜像担持体の基本構成及び動作を示
す概念図、第２図乃至第６図は本発明に於ける表面層の
種々の形態を示す概略的断面図、第７図は本発明静電潜
像担持体の製造に用いられるプラズマＣＶＤ装置の概念
図、第８１！ｌは静！１！１像担持体の光感度曲線図、
を夫々示している。 （１）・・・支持体、（２）・・・阻止層、（３）・・
・光導電層、（４）・・・表面層、（５）・・・導電型
決定不純物を含有する領域。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性表面を有する支持体上に、夫々がアモルフ
   ァスシリコンを主成分とする阻止層、光導電層及び表面
   層をこの順序で積層した静電潜像担持体であって、上記
   光導電層及び表面層の各々はアモルファスシリコンと結
   合して絶縁物を形成する元素を含有すると共に、上記表
   面層は更にその少なくとも一部分に導電型決定不純物が
   膜面方向にほぼ均一に分布する領域を有することを特徴
   とした静電潜像担持体。
2. （２）上記光導電層中で、アモルファスシリコンと結合
   して絶縁物を形成する元素が酸素である特許請求の範囲
   第１項記載の静電潜像担持体。
3. （３）上記表面層中で、アモルファスシリコンと結合し
   て絶縁物を形成する元素が窒素若しくは炭素の中から選
   択される特許請求の範囲第１項および第２項記載の静電
   潜像担持体。
4. （４）上記表面層中の導電型決定不純物の濃度が１×１
   ０＾−＾２アトミック％以下であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項、第２項および第３項記載の静電潜
   像担持体。
5. （５）上記導電型不純物が周期律表第III族元素若しく
   は第Ｖ族元素から選択される特許請求の範囲第４項記載
   の静電潜像担持体。