專利名稱：光敏部件及其制備方法和有該部件的成象裝置和成象方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光敏部件、其制備方法、有光敏部件的圖象形成裝置和圖象形成方法。本發(fā)明特別涉及在包括電子照相制版術(shù)的靜電圖象形成方法中以電子照相光敏部件作為典型例的光敏部件，它在各種環(huán)境下能夠獲得高精細圖象，即使在高速處理過程中使用，由于其高釋放特性，也不會引起色調(diào)劑的熔化粘接，并有足夠高的維持這種特性的工作特性，有高靈敏度，能夠穩(wěn)定地獲得優(yōu)質(zhì)圖象；還涉及其制備方法、帶有這種光敏部件的圖象形成裝置和用光敏部件進行的圖象形成方法。
作為用于包括電子照相的靜電圖象形成的光敏部件使用的部件材料，建議采用諸如硒、鎘硫化物、氧化鋅、酞菁和非晶硅(以下稱為“a-Si”)。其中，提出把以包含硅原子為主要成分的、有代表性的a-Si的非單晶淀積膜作為用于具有高性能長壽命無環(huán)境污染的光敏部件的材料，作為實例，a-Si的非單晶淀積膜用氫和1或鹵素如氟或氯來補償。這些材料的其中一些已開始使用。美國專利No.4265991披露了有關(guān)主要由a-Si形成的光電導(dǎo)層構(gòu)成的電子照相光敏部件的技術(shù)。
這種a-Si型光敏部件的優(yōu)點在于，其表面具有高硬度，對半導(dǎo)體激光器等的長波長光(770nm至800nm)有高靈敏性，幾乎沒有因反復(fù)使用導(dǎo)致的退化。因此，被專門用于電子照相裝置，例如高速復(fù)印機和LBP(激光打印機)的光敏部件。
作為形成這種淀積膜的工序，許多工序在本技術(shù)領(lǐng)域中是眾所周知的，作為實例，有濺射；加熱CVD；光輔助CVD；和等離子體增強CVD。具體地說，等離子體增強CVD，即其中使用直流電流、高頻(RF或VHF)或微波產(chǎn)生的輝光放電來分解源氣體，在例如玻璃、石英、耐熱合成膜、不銹鋼或鋁的任何一種期望的基板上形成淀積膜的工序，它被廣泛地實際用作形成電子照相使用的非晶硅淀積膜工序。并披露了各種設(shè)備。
近年來，還努力試圖改善膜質(zhì)量和加工性能，對此研究過多種措施。
具體地說，由于等離子體增強工序的各種優(yōu)點，例如具有高放電穩(wěn)定性和能夠用于形成例如氧化膜和氮化膜的絕緣材料，所以廣泛使用由高頻源獲得的等離子體增強工序。近年來，如在“等離子體化學(xué)和等離子體處理”vol.7，No.(1987)pp.267-273中提到的，使用二極管平行板等離子體增強CVD系統(tǒng)，采用帶有50MHz以上的高頻電源進行等離子體增強CVD已引人注目，在不降低由高于常規(guī)使用的13.56MHz放電頻率獲得的淀積膜性能的情況下，它顯示出改善淀積率的能力。在有關(guān)濺射中也報告了以這種方式獲得較高放電頻率，并在近年來被廣泛地研究。
近年來，由于增加了對高質(zhì)量復(fù)制圖象的要求，也十分需要能夠穩(wěn)定地提供更高圖象質(zhì)量的技術(shù)。在對復(fù)印機增加各種要求的情況下，例如要求更細密、更快、數(shù)字處理、尺寸緊湊、降低成本等，所以用有更小粒徑制成色調(diào)劑，由Coulter計數(shù)器等測量的平均重量的粒徑為0.005至0.008mm的色調(diào)劑已變得很流行。為了獲得更高的速度，有較小粒徑的這種色調(diào)劑必須在其固定性能上進行改善，但這樣做對防止與光敏部件的熔化粘接不利，這是矛盾的性能。具有較小粒徑的本身也是對熔化粘接不利。更具體地說，當(dāng)通過清潔除去有較小粒徑的色調(diào)劑時，為了防止色調(diào)劑漏出，必須改變刮板的接觸壓力。但是，由于摩擦力隨著高速處理同時增加，所以可以說色調(diào)劑有導(dǎo)致熔化粘接的傾向。
如果色調(diào)劑與感光鼓表面熔化粘接，由于圖象位置曝光未通過色調(diào)劑熔化粘接區(qū)域，所以未形成潛象，在圖象上的這種區(qū)域出現(xiàn)細黑點。而且，一旦出現(xiàn)熔化粘接，盡管在起始階段未出現(xiàn)在復(fù)制的圖象上，但隨著復(fù)制操作的重復(fù)，在旋轉(zhuǎn)方向上生長熔化粘接，結(jié)果產(chǎn)生直線狀缺陷圖象。只能通過用鋁粉末等擦刮光敏部件表面去除這樣產(chǎn)生的熔化粘接，才能除去熔化粘接的色調(diào)劑。但是，實際的方式是更換一個新的光敏部件，從而導(dǎo)致經(jīng)營成本的增加。因此，需要防止色調(diào)劑熔化粘接的出現(xiàn)和增加。
作為克服這些問題的技術(shù)，在現(xiàn)有技術(shù)中，下列方法是眾所周知的。首先，作為制造不易擦傷表面的方法，包括例如日本專利申請公開No.57-114146在內(nèi)的許多文獻披露的，眾所周知的是用稱為a-c的非晶碳(原子碳)或DLC(類金剛石碳)形成表面層。作為改變表面層的方法，如在美國專利No.4661427和日本專利申請公開No.61-160754中披露的，改變表面的自旋密度是眾所周知的。
但是，在前面所述的更快和更細密的趨勢中，并未充分注意在表面層上色調(diào)劑的松弛特性和滑溜性。更具體地說，為了不產(chǎn)生色調(diào)劑熔化粘接，一種考慮對策是改變表面，使色調(diào)劑不易與光敏部件粘附，或使刮板具備更高的硬度，以便增強擦刮粘接色調(diào)劑的能力。但是，因為隨著處理速度增加，摩擦力增加和研磨力增加，所以存在這樣的可能性，即使該表面已變得更有效，但除非精心地選擇材料，否則就會不期望地擦傷光敏部件的表面。再有，其性能脫離了橡膠態(tài)，而趨于玻璃態(tài)，因此，刮板隨材料質(zhì)量變脆，所以存在刮板破碎造成清潔故障的可能性。因此，目前已考慮設(shè)置帶有表面或表面層的光敏部件，它們具有較高硬度，即使在鼓表面上條件惡劣的條件下，例如在高速處理使用帶有小粒徑色調(diào)劑的情況下，也不擦刮光敏部件的表面，并改變成不產(chǎn)生色調(diào)劑熔化粘接，并且即使在長時間復(fù)制大量紙張后，也不會使其功能退化。
在對復(fù)印機增加各種要求的情況下，電子照相光敏部件也需要具備更高的靈敏度，以獲得高質(zhì)量圖象并具有較薄的膜厚度。在這種情況下，保護光敏部件表面的表面層需要降低損傷并形成薄膜。因此，目前已嘗試提供具有寬的帶(band)隙、更高擊穿電壓強度并能制成薄膜的表面層材料。
本發(fā)明的目的在于提供可解決上述問題的光敏部件，它改善了在表面層(表面區(qū))上的釋放性能和滑溜性，使在每種環(huán)境下都不會發(fā)生在光敏部件上的色調(diào)劑的熔化粘接，可獲得高精細和高質(zhì)量的圖象且有很長的厚度。
本發(fā)明的另一目的是提供一種光敏部件，它有高靈敏度、不會產(chǎn)生因泄漏而引起的任何有缺陷的圖象，能夠穩(wěn)定地獲得無重影和高質(zhì)量的圖象，而不會隨時間有任何改變。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種光敏部件，包括帶有導(dǎo)電表面的基板，設(shè)置于基板上的光電導(dǎo)區(qū)該區(qū)最好包括主要由硅原子構(gòu)成的非單晶材料形成和設(shè)置于光電導(dǎo)區(qū)上形成的表面區(qū)；用有低自旋密度和短的自旋松馳時間且至少包括氫原子的非單晶碳膜形成表面區(qū)。
本發(fā)明還提供一種圖象形成裝置，包括光敏部件，包括導(dǎo)電基板，設(shè)置于基板上的光電導(dǎo)區(qū)和設(shè)置于光電導(dǎo)區(qū)上的表面區(qū)，用有低自旋密度和短的自旋松馳時間且至少包括氫原子的非單晶碳膜形成表面區(qū)；充電器，對光敏部件表面靜電充電；光源，對光敏部件表面曝光；顯影器，按照在表面上保持的電荷，對光敏部件表面提供色調(diào)劑；轉(zhuǎn)印裝置，轉(zhuǎn)印供給光敏部件表面的色調(diào)劑；清潔器，清潔光敏部件表面。
本發(fā)明還提供一種圖象形成方法，包括下列步驟對光敏部件表面靜電充電，該光敏部件包括導(dǎo)電基板，設(shè)置于基板上的光電導(dǎo)區(qū)和設(shè)置于光電導(dǎo)區(qū)上的表面區(qū)；用有低自旋密度和短的自旋松馳時間且至少包括氫原子的非單晶碳膜形成表面區(qū)；對充電的光敏部件曝光；在光敏部件表面根據(jù)曝光形成色調(diào)劑圖象；轉(zhuǎn)印色調(diào)劑圖象；和在轉(zhuǎn)印色調(diào)劑圖象之后，清潔光敏部件表面。
本發(fā)明還提供一種制備光敏部件的方法，包括下列步驟對形成于可被抽真空且?guī)в谢宓氖抑械臍夥帐┘幽芰浚摎夥瞻p壓狀態(tài)下的碳原子和氫原子，并且在該基板上形成光電導(dǎo)區(qū)；和由此產(chǎn)生等離子體，在光電導(dǎo)區(qū)上形成表面區(qū)，該表面區(qū)由具有低自旋密度和短的自旋松馳時間且至少包括氫原子的非單晶碳膜構(gòu)成。
這樣，在本發(fā)明中，考慮了表面區(qū)中自旋密度和自旋松馳時間，以便能夠在釋放性和滑溜性上改善色調(diào)劑，能夠防止色調(diào)劑對光敏部件表面的熔化粘接。
由于能夠防止色調(diào)劑對光敏部件表面的熔化粘接，所以易于使用較小粒徑的色調(diào)劑，以便能夠設(shè)置可形成高細密和高質(zhì)量的圖象且有長壽命的光敏部件。


圖1A是表示根據(jù)本發(fā)明的單層型光敏部件的示意性截面圖；圖1B是表示根據(jù)本發(fā)明的功能分離型光敏部件的示意性截面圖。
圖2是表示用于在基板上用PCVD形成光敏層的淀積系統(tǒng)實例的示意圖。
圖3是表示用于在基板上用VHF-PCVD形成光敏層的淀積系統(tǒng)實例的示意圖。
圖4是表示以本發(fā)明的圖象形成裝置作為電子照相裝置的示意性截面圖。
本發(fā)明的光敏部件有導(dǎo)電基板、在基板上設(shè)置的光電導(dǎo)區(qū)和在光電導(dǎo)區(qū)上設(shè)置的表面區(qū)。由具有低自旋密度、較短自旋松弛時間并至少包含氫原子的非單晶碳膜形成表面區(qū)。
在本發(fā)明的光敏部件中，光電導(dǎo)區(qū)和表面區(qū)可以分別是光電導(dǎo)層和表面層。
在本發(fā)明的光敏部件中，非單晶碳膜最好有1×1020自旋(spin)/cm3或更低的自旋密度，和10-2秒或更小的自旋松弛時間。
在本發(fā)明的光敏部件中，非單晶碳膜在膜中最好還包含氟原子。
在本發(fā)明的光敏部件中，非單晶碳膜在其表面上或表面附近最好還具有氟-碳鍵。
最好用包含氟原子的源氣體形成本發(fā)明的光敏部件的非單晶碳膜。
通過用包含氟原子的源氣體產(chǎn)生的等離子體進行腐蝕形成本發(fā)明光敏部件的非單晶碳膜較好。
最好把CF4氣體作為包含氟原子的源氣體生產(chǎn)本發(fā)明的光敏部件。
在本發(fā)明的光敏部件中，最好采用1至450MHz高頻的等離子體增強CVD(化學(xué)汽相沉積)分解氣體形成表面層。
在本發(fā)明的光敏部件中，最好采用50至450MHz高頻的等離子體增強CVD(化學(xué)汽相淀積)分解氣體形成表面層。
在光電導(dǎo)區(qū)(層)和表面區(qū)(層)之間，有在兩者之間的組份中間體的中間介質(zhì)區(qū)作為緩沖區(qū)，最好設(shè)有本發(fā)明的光敏部件。
上述構(gòu)成的本發(fā)明作為本發(fā)明人所作的下列研究結(jié)果完成。
本發(fā)明人準備幾種被認為有比常規(guī)表面層材料的壽命長得多的非單晶碳膜，對其作為廣泛的研究(其中，非單晶碳膜主要指為既不是石墨也不是金剛石而是介于它們之間的鍵的中間體狀態(tài)下的非晶碳膜，可與多晶或微晶一起存在)。
可是，僅通過作有高硬度的表面層，對熔化粘接發(fā)生的頻率沒帶來影響。增加刮板的硬度或接觸壓力，當(dāng)有熔化粘接時，可立即擦掉色調(diào)劑，在這個方向希望有改進。但是，相反，發(fā)現(xiàn)刮板變得頻繁地引起誤清潔的嚴重損害。即，已經(jīng)清楚，僅通過使表面層有高硬度防止熔化粘接是有局限的。
然后，他們對改善表面的釋放性能方面進行了廣泛的研究。結(jié)果，他們偶然發(fā)現(xiàn)，在表面的自旋密度與色調(diào)劑釋放性能之間的正確關(guān)系。
下面，利用有這樣高的硬度以致難以刮掉的非單晶碳膜，他們對有小自旋密度的膜進行研究。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)釋放性能和滑溜性比常規(guī)表面層材料的該性能改善了很多。可是，即使當(dāng)表面層同時具有上述性能時，發(fā)現(xiàn)在長時間復(fù)印后的大多數(shù)情況下不能維持這些性能，難以獲得能維持這些性能的膜。
此后，在進一步的研究過程中，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，有低自旋密度的非單晶碳的少量組合不能說有效，僅僅這種非單晶碳膜，即有比某些特定值范圍更小范圍的自旋密度和比某些值更短的自旋松馳時間的非單晶碳膜在釋放性能和滑溜性方向有改善，即使在長時間復(fù)印之后，這樣的表面層性能也不降低，并難以引起熔化粘接。
更具體地說，當(dāng)用有高于常規(guī)材料的硬度的非單晶碳膜作表面層材料，并這樣形成該膜，使其自旋密度低于1×1020spin/cm3，自旋松馳時間低于10-2秒時，就有可能改善釋放性能和滑溜性，還能維持這些性能且第一次難以發(fā)生熔化粘接。
為什么能夠防止熔化粘接和在本發(fā)明范圍內(nèi)形成非單晶碳膜時可保持期望的性能的原因并不清楚，但可估計如下與常規(guī)表面層材料相比，在特定條件下形成的非單晶碳膜可改善初始階段中的復(fù)印性能。在適當(dāng)?shù)臈l件下形成非單晶碳膜時，即用氫原子端接非單晶碳膜表面，認為膜有如此低的表面自由，使基板難以粘接在其上，即能夠改善釋放性能。用原子力顯微鏡觀察可知，用最佳成膜條件或進行適當(dāng)處理，形成在原子能級上光滑的膜。估計這是改善滑溜性的原因。
可是，當(dāng)在表面上存在大量的懸掛鍵時，它們用作吸收中心，在其上吸收各種物質(zhì)(matter)導(dǎo)致表面自由能的增加，引起釋放性能的損害。同時，認為各成分粘性也使滑溜性差。如下估計，如果在表面重復(fù)與鼓周邊摩擦的條件下，表面原子脫落，從而總能產(chǎn)生懸掛鍵。在這樣的惡性循環(huán)下，色調(diào)劑熔化粘接在特殊部位，一旦其上有了熔化粘接，熔化粘接便在其周圍生長，在圖象上出現(xiàn)。
在非單晶碳膜中，與常規(guī)a-Si或SiC相比難以控制其自旋密度?？墒?，在特殊條件下，可獲得有較低自旋密度即低于1×1020spin/cm3的用于非單晶碳膜的膜。這可在初始階段更多地改善釋放性能，但發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生懸掛鍵的惡性循環(huán)在長時間使用之后仍然發(fā)生。根據(jù)該事實，認為需要在初始階段減少在表面上存在的懸掛鍵數(shù)量或加強諸如端接于表面的氫之類元素的鍵合，抑止懸掛鍵產(chǎn)生。在初始階段減少懸掛鍵有局限，而且對加強與端接元素的鍵合存在限制。
當(dāng)期望加強與端接元素的鍵合力時，認為在與端接元素鍵合的碳周圍的鍵合中有較小的應(yīng)力。如果鍵合碳在應(yīng)力下與周圍鍵合，認為鍵合電子變得不均勻，與端接元素弱鍵合。認為由鍵合應(yīng)力引起的鍵合電子閃爍，用ESR(電子旋轉(zhuǎn)諧振吸收)觀察為波形式，認為自旋松馳時間隨鍵合更穩(wěn)定就變得更短，認為鍵合隨自旋松馳時間更短而有更小的應(yīng)力，即建立牢固的鍵合。于是認為，如果形成表面層，使其為有較短的自旋松馳時間的表面，端接元素就不會脫落，決不發(fā)生產(chǎn)生懸掛鍵的惡性循環(huán)。
綜上所述，假若已獲得了即使在高速工藝下長時間工作之后也不引起熔化粘接的光敏部件，由于使用非單晶碳膜且控制其自旋密度低于1×1020spin/cm3，因而在初始階段，它可以大大改善釋放性能和滑溜性，并由于控制其自旋松馳時間低于10-2秒，因此可以維持這種性能。
當(dāng)用氟原子端接非單晶碳膜表面時，該膜可有極低的表面自由能，并可更好地改善釋放性能和滑溜性。這種鍵合力的加強，更大地限制表面原子的脫落，因而能夠用比如氫原子等元素端接的情況更難以產(chǎn)生熔化粘接。
可用下列方法進行用氟原子的端接(以下稱為“氟化”)將含氟氣體如CF4等導(dǎo)入，使氟原子摻入成膜開始的膜中，或在形成非單晶碳膜之后，用含氟氣體的等離子體氟化該表面。在前一個方法中，如果在成膜氣體中氟占太大比例，就可能導(dǎo)致軟膜，但只要設(shè)置氣體比率，可提供在本發(fā)明范圍內(nèi)的自旋密度和自旋松馳時間，那么便可維持硬度。其理由不清楚，假設(shè)因在本發(fā)明范圍內(nèi)鍵合能變強從而可維持硬度。在后一種方法中，重要的是考慮用氟等離子體處理不損傷表面。如果表面損傷，表面原子可能要掊落，因而必須氟化表面，以提供本發(fā)明范圍內(nèi)的自旋密度和自旋松馳時間。
此外，本發(fā)明驚人的優(yōu)點是，可使表面層所引起的對靈敏度的任何降低保持最小，可較好地防止重影現(xiàn)象即殘留前一個已復(fù)印圖象的現(xiàn)象，和擊穿電壓的改進使得可以很小的層厚度形成表面層。
上述三個驚人的優(yōu)點進行如下推測測量本發(fā)明揭示的非單晶碳膜的帶隙，該膜有比常規(guī)a-C膜更大的帶隙。推測這是由于因減少懸掛鍵并增加牢固的鍵，因而整個膜的鍵合力增加，光學(xué)帶隙更寬。即使在相同層厚度、對靈敏度有更大的改善的情況下，該寬的帶隙也可使損耗低于常規(guī)a-C中的情況。
至于重影，認為因能級捕獲電荷而發(fā)生。在本發(fā)明中，推測捕獲電荷的能級被減少，但并不能僅用在薄表面層中存在的能級解釋清楚，該薄表面層厚度至多幾千埃，認為涉及一些不同的因素。但是，細節(jié)不清楚。
通常，在非單晶碳膜中，在形成時的激活部分將容易地覆蓋光敏部件表面，因而可改善覆蓋度，而在本發(fā)明范圍內(nèi)，除良好的覆蓋度外，還可大改善致密度。推測高致密度對鍵合狀態(tài)有貢獻，但目前還不清楚其細節(jié)。推測，由于良好的覆蓋度，由周邊突出部件等引起的任何缺陷都可均勻地酸辣，并且，因高致密度電荷難以通過有缺陷部分的周圍，從而改善擊穿電壓，使其難以引起空白區(qū)，空白區(qū)可能由來自表面層的電荷泄放引起。
本發(fā)明通過上述研究完成。
下面參照附圖詳細說明本發(fā)明。
圖1A和1B是表示本發(fā)明的電子照相光敏部件層結(jié)構(gòu)的示意性剖面圖。圖1A示出稱為單層型的光敏部件，其光敏層并未從功能上分離，該光敏部件包括襯底101；在襯底101上有選擇地配置的電荷注入阻擋層(電荷注入阻擋區(qū))102；疊置于該阻擋層上由a-Si形成且至少包含氫原子的光電導(dǎo)層(光電導(dǎo)區(qū))103；和由非單晶碳形成、具有本發(fā)明特征的表面層(表面區(qū))104。
圖1B表示稱為功能分離型的光敏部件，其光電導(dǎo)層從功能上分離成電荷產(chǎn)生層和電荷傳送(transport)層。在襯底101的表面上，有選擇地配置電荷注入阻擋層102，并在其上疊置由a-Si形成且至少包含氫原子的光電導(dǎo)層103，該光電導(dǎo)層103從功能上分離成電荷產(chǎn)生層106和電荷傳送層105。在該層上，疊置于由非單晶碳形成、具有本發(fā)明特征的表面層104。其中，可在任何位置關(guān)系下使用電荷產(chǎn)生層106和電荷傳送層105。此外，當(dāng)改變組份進行功能分離時，可以連續(xù)方式進行組份改變。
在圖1A和1B所示的光敏部件中，各層可有連續(xù)的組份改變，或可以沒有明顯的界面。需要時可省略電荷注入阻擋層102。為例如改善粘性的目的，過渡層(過渡區(qū))104也可有選擇地配置于光電導(dǎo)層103與由非單晶碳形成的表面層104之間。過渡層可由包括SiC的材料形成，以形成具有在光電導(dǎo)層103與表面層104之間的組份過渡的層，或也可以由SiO、SiN等形成該層。過渡層也具有組份的連續(xù)改變。
這里，非單晶碳主更指有在石墨與金剛石之間的自然中間體的非晶碳，并可局部包含微晶或多晶。用等離子體增強CVD、濺射、離子注入等可形成這些膜。用等離子體增強CVD形成的膜具有高透明性和高硬度，適于用作電子照相光敏部件的表面層。
當(dāng)形成非單晶碳膜時，可用任何頻率作為在等離子體增強CVD中使用的放電頻率。工業(yè)上優(yōu)選1～450MHz，尤其是13.56MHz的稱為RF的高頻。特別是，當(dāng)使用50～450MHz的稱為VHF的高頻時，可更好地改善透明性和硬度，因而用于形成表面層更好。
在用等離子體增強CVD形成本發(fā)明的非單晶碳膜的情況下，用等離子體分解含碳氣體，從而形成膜。適用于這種情況的含碳氣體可包括諸如CH4、C2H6、C2H4和C2H2之類的碳氫氣體；用起泡(bubbling)如CH3OH和C2H5OH之類有氫的醇制備的氣體；和用鹵素原子取代如CH3F、CH2F2和CH3CI等烴的氫原子制備的鹵代烴氣體；只要在形成等離子體時可產(chǎn)生活性碳基，則任何一種也都可使用。這些中的一些可單獨形成膜，而一些必須用氫或稀釋氣體稀釋。必須對各情況選擇最佳條件。上述氣體中的任何混合氣體也都可使用。
圖2示意性地示出本發(fā)明通過使用高頻電源的等離子體增強CVD制備光敏部件的實例。
概略地說，該系統(tǒng)包括淀積系統(tǒng)2100，源氣體輸送系統(tǒng)2200和對反應(yīng)器2110內(nèi)部排氣的排氣系統(tǒng)(未示出)。在淀積系統(tǒng)2100內(nèi)的反應(yīng)器2110中，配置接地的圓筒狀成膜基板2112，用于加熱圓筒狀成膜基板2110的加熱器2113，和源氣體輸送管道2114。高頻電源2120通過高頻匹配盒2115與該反應(yīng)器相連。
源氣體輸送系統(tǒng)2200有用于如SiH4、H2、CH4、C2H2、NO、B2H6和CF4等的源氣體和腐蝕氣體的氣筒2221～2226，閥門2231～2236、2241～2246和2251～2256，流量控制器2211～2216。用于各成分氣體的氣體圓筒通過閥門2260與在反應(yīng)器2110中的氣體輸送管道2114相連。
只要能夠產(chǎn)生適用于在10W～5000W范圍內(nèi)或以上用的設(shè)備的輸出功率，那么就可使用有任何輸出的電源作本發(fā)明用的高頻電源。考慮到高頻電源輸出波動度，可以是獲得本發(fā)明效果的任何值。
只在能夠使高頻電源2120和負載匹配，可使用有任何結(jié)構(gòu)的匹配盒作為高頻匹配盒2115。作為匹配的方法，可自動地控制，或人工地控制，而對本發(fā)明沒有任何負作用。
可用銅、鋁、金、銀、鉑、鉛、鎳、鈷、鐵、鉻、鉬、鉭、不銹鋼和兩個或多個這些材料的組合作為施加高頻電源的陰極(反應(yīng)器內(nèi)側(cè)壁)材料。陰極最好有圓筒形，可選擇橢圓形或多邊形。因基板2112與陰極之間的距離可保持不變，所以最好使陰極有類似于基板2112橫截面形狀的構(gòu)形。
陰極可任意配置冷卻裝置。作為具體冷卻裝置，可根據(jù)需要選擇用水、空氣、液氮、珀爾帖裝置等來冷卻電極。
圓筒狀成膜基板2112可由任何材料構(gòu)成，根據(jù)其應(yīng)用可有任何形狀。例如，當(dāng)生產(chǎn)電子照相光敏部件時，其形狀最好為圓筒狀，或可選擇平板形或任何其它形狀。作為基板材料，可用銅、鋁、金、銀、鉑、鉛、鎳、鈷、鐵、鉻、鉬、鉭、不銹鋼和兩個或多個這些材料的組合，以及如聚酯、聚乙烯、聚碳酸酯、醋酸纖維、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、玻璃、石英、陶瓷和涂有導(dǎo)電材料的紙。當(dāng)然，按照成膜條件、應(yīng)用等選擇這些。為例如防止干擾的目的，可用切割或壓凹法形成其表面。
下面說明形成圖2中所示系統(tǒng)的光敏部件的加工方法的優(yōu)選實例。
圓筒狀成膜基板2112設(shè)置于反應(yīng)室2110中，用排氣裝置(未示出，例如真空泵)對反應(yīng)室2110內(nèi)部抽真空。然后，利用加熱圓筒狀成膜基板的加熱器2113，控制圓筒狀成膜基板2112的溫度到20℃～500℃范圍內(nèi)的預(yù)定溫度。
在用于形成光敏部件的源氣體流入反應(yīng)室2110之前，檢查氣體圓筒閥門2231～2236和反應(yīng)室的泄氣閥門2117，確定它們是閉合的，并檢查流入閥門2241～2246、流出閥門2251～2256和輔助閥門2260，確定它們是打開的。接著，打開主閥門2118，對反應(yīng)室2110和氣體輸送管道2116的內(nèi)部抽真空。
接著，當(dāng)真空計2119的讀出指示為5×10-6乇壓力時，關(guān)閉輔助閥門2260和流出閥門2251。因此，打開集氣筒閥門2231～2236，使氣體分別從集氣筒2221～2226導(dǎo)入，并用工作壓力控制器2261～2266控制各氣體壓力為2kg/cm2。接著，慢慢打開流入閥門2241～2246，使氣體分別流入流量控制器2211～2216。
在通過上述過程準備成膜開始之后，首先在圓筒狀成膜基板2112上形成光電導(dǎo)層。
更具體地說，在圓筒狀成膜基板2112達到預(yù)定溫度之時，在流出閥門2251～2256中的一些必須的閥門和輔助閥門2260被慢慢打開，以便通過氣體輸送管道2114從氣體圓筒2221～2226將氣體送入反應(yīng)室2110。然后，操作流量控制器2211～2216，調(diào)節(jié)各源氣體以預(yù)定速率流動。在那種情況下，調(diào)節(jié)主閥門2118的分支(divergence)同時觀察真空規(guī)2119，使反應(yīng)室2110內(nèi)的壓力達到不高于1乇的預(yù)定壓力。在內(nèi)部壓力變穩(wěn)定時，按預(yù)定電源設(shè)置高頻電源2120，通過高頻匹配盒2115將其供給陰極，于是產(chǎn)生高頻輝光放電。送入反應(yīng)室2110的源氣體因這樣產(chǎn)生的放電能量而分解，以便主要由硅構(gòu)成的預(yù)定淀積層在圓筒狀成膜基板2112上形成。在形成預(yù)定厚度的膜之后，停止供給高頻電源，關(guān)閉流出閥門2251～2256，使源氣體停止流入反應(yīng)室2110。這樣便完成了光電導(dǎo)層的形成。
當(dāng)在光電導(dǎo)層上形成表面層時，基本上可重復(fù)上述操作，將成膜氣體輸入以開始放電。在形成對本發(fā)明效果有貢獻的非單晶碳膜之前，必須把所用氣體種類和混合比、成膜壓力、高頻電源和其頻率、成膜溫度等設(shè)置在適當(dāng)?shù)闹??？墒?，這并不意味著需要任何特殊的設(shè)備。用任何常規(guī)等離子增強CVD系統(tǒng)可形成該膜。
根據(jù)氣體種類的不同可有不同的氣體混合比，不能絕對地說明。例如，對于不飽合碳氫氣體用氫氣稀釋，對于飽合碳氫氣體則不用氫氣稀釋。至于成膜壓力，可在與常規(guī)成膜條件相同壓力范圍的壓力下成膜。它依氣體種類而定，不能絕對地說。有這樣的趨勢，壓力設(shè)置得較低較好，以限制按汽相發(fā)生的聚合。至于高頻電源，除非提供高于某一水平的放電能量，否則C-H鍵合不能被切斷且不能形成基。另一方面如果提供太高的放電能量，那么可能發(fā)生再釋放和濺射，不希望地使成膜速率極低。當(dāng)用同軸圓筒狀成膜爐時，低于約2000W的功率較好。就頻率而言，最好用高頻，從而輕而易舉地形成高硬度和低損耗膜，但是用太高的頻率可引起層厚度分布。對于成膜溫度，可在與常規(guī)成膜條件相同范圍內(nèi)的溫度下進行成膜。如果在太高的溫度下形成該膜，可導(dǎo)致窄帶，引起損耗增加，因此，最好不要把溫度設(shè)置得太高。
因此，各值與常規(guī)成膜條件中的數(shù)值并沒有太大的差別。然而，認為自旋密度和自旋松弛時間大大地依賴于成膜參數(shù)，以致至今不可能以良好的再現(xiàn)性形成精確的膜。
下面說明具體的成膜過程。
慢慢打開在閥門2251～2256中的一些必須的流出閥門和輔助閥門2260，通過氣體輸送管道2114，從氣體圓筒2221～2226將表面層所需的源氣體例如CH4氣和H2氣送入反應(yīng)室2110。然后，操作流量控制器2211～2216，調(diào)節(jié)各源氣體使其按預(yù)定速率流動。在那種情況下，調(diào)節(jié)主閥門2118的分支(divergence)同時觀察真空規(guī)2119，使反應(yīng)室2110內(nèi)的壓力達到不高于1乇的預(yù)定壓力。在內(nèi)部壓力變穩(wěn)定時，按預(yù)定電源設(shè)置高頻電源2120，通過高頻匹配盒2115將其供給陰極，于是產(chǎn)生高頻輝光放電。送入反應(yīng)室2110的源氣體因這樣產(chǎn)生的放電能量而分解，從而在圓筒狀成膜基板2112上形成主要由硅構(gòu)成的預(yù)定淀積層。在形成預(yù)定厚度的膜之后，停止供給高頻電源，關(guān)閉流出閥門2251～2256，使源氣體停止流入反應(yīng)室2110。這樣便完成了光電導(dǎo)層的形成。
在成膜過程中，用驅(qū)動系統(tǒng)(未示出)使圓筒狀成膜基板2112以初始速度旋轉(zhuǎn)。當(dāng)要求膜有這樣高的硬度時，還可用低通濾波器(未示出)對高頻電源加DC偏置電壓。
為了更多地改善表面層的釋放性能，對其表面進行氟化處理或通過分解含氟原子的氣體形成的等離子體的腐蝕進行氟化處理。當(dāng)用氟等離子體氟化時，只要自旋密度和自旋松馳時間滿足本發(fā)明的規(guī)定，則可獲得本發(fā)明的效果。當(dāng)氟化時，按適當(dāng)值設(shè)置所用氣體的種類和混合比、成膜壓力、高頻電源和其頻率、處理時間等。可是，這并不意味著任何需要任何其它的設(shè)備?？捎萌魏纬Ｒ?guī)的等離子體增強CVD系統(tǒng)進行表面處理。
具體地說，適合的含氟氣體是例如CF4、CH3F、CH2F2、CHF3、C2F4、C2H3F、CIF3、SF6、HF和F2，以及在形成等離子體時可產(chǎn)生活性氟化基的任何氣體。在使用時，可用衡釋氣體稀釋這些。作為趨勢，在有強腐蝕性能的氣體情況下，最好它們大量地稀釋它們。
至于處理壓力，設(shè)置為與常規(guī)成膜條件相同范圍的壓力。依氣體種類可不同，不可以絕對地說。由于表面粗糙的可能性增加，在某些情況下太低的壓力并不好。至于高頻電源，除非提供高于某一水平的放電能量，否則C-H鍵合不能被切斷且不能形成氟化基。另一方面如果提供太高的放電能量，因可能腐蝕損傷表面，產(chǎn)生懸掛鍵，所以也不好。當(dāng)用同軸圓筒狀成膜爐時，低于約2000W的功率較好。
圖3示意性地示出按與圖2不同的實施例生產(chǎn)光敏部件(電子照相光敏部件)的設(shè)備實例。圖3示意性地展示該設(shè)備反應(yīng)室和基板一部分的局部剖面圖。
在圖3中，標(biāo)號300表示淀積系統(tǒng)；301是如此設(shè)置其可保持真空氣氛的反應(yīng)室。標(biāo)號302表示在其端部向掃應(yīng)室301內(nèi)部開口的排氣管，該排氣管的另一端與排氣系統(tǒng)(未示出)相連。標(biāo)號303表示由多個圓筒狀成膜基板304包圍的放電空間。高頻電源305通過高頻匹配盒306與電極307相連。各圓筒狀成膜基板304皆圍繞旋轉(zhuǎn)移位軸309配置，同時置于在托架308(a)和308(b)上。這樣設(shè)置它們，以便在需要時用馬達310進行旋轉(zhuǎn)。
可用與圖2中所示系統(tǒng)相同的系統(tǒng)作為源氣體輸送系統(tǒng)(未示出)。各組份氣體進行混合，用氣體輸送管道311通過閥門312送入反應(yīng)室301。
只要能夠產(chǎn)生適用于在10W～5000W范圍內(nèi)或以上用的設(shè)備的輸出功率，那么就可使用有任何輸出的電源作本發(fā)明用的高頻電源。至于高頻電源輸出波動度，可以是獲得本發(fā)明效果的任何值。
只在能夠使高頻電源305和負載匹配，可使用有任何結(jié)構(gòu)的匹配盒作為高頻匹配盒306。作為匹配的方法，可自動地控制，或人工地控制，而對本發(fā)明沒有任何負作用。
可用銅、鋁、金、銀、鉑、鉛、鎳、鈷、鐵、鉻、鉬、鉭、不銹鋼和兩個或多個這些材料的組合作為施加高頻電源的電極307的材料。電極最好有圓筒形，可選擇橢圓形或多邊形。最好使電極形狀與基板304的設(shè)置形狀一致。
電極307可任意配置冷卻裝置。作為具體冷卻裝置，可根據(jù)需要選擇用水、空氣、液氮、珀爾帖裝置等來冷卻電極。
如上所述，圓筒狀成膜基板304可由任何材料構(gòu)成，根據(jù)其應(yīng)用可有任何形狀。
圖4示意性地示出設(shè)備的結(jié)構(gòu)，用于說明用電子照相設(shè)備進行圖象形成處理的實例，其中電子照相設(shè)備作為利用靜電成象的圖象形成設(shè)備。沿箭頭X方向旋轉(zhuǎn)光敏部件401。圍繞光敏部件401設(shè)置下列部件主充電器402，靜電潛象形成部分403，顯影器404，轉(zhuǎn)印介質(zhì)輸送系統(tǒng)405，轉(zhuǎn)印充電裝置406(a)，分離充電裝置406(b)，清潔器407，輸送系統(tǒng)408，消除電荷光源409，輸送軌道419等。
下面具體地說明圖象形成處理的實例。用加有高壓的主充電器402均勻地靜電充電光敏部件401。在光敏部件的靜電潛象形成部分，也就是說在被來自投射燈410的發(fā)射光投射的部分上形成靜電潛象，從設(shè)置于源玻璃板411上的源412反射，通過平面鏡413、414和415，以通過透鏡單元417的透鏡418形成圖象，然后通過平面鏡416導(dǎo)出。對該潛象，從顯影器404輸送具有負極性的色調(diào)劑，形成色調(diào)劑圖象。
同時，用轉(zhuǎn)印介質(zhì)輸送系統(tǒng)405沿光敏部件401的方向傳遞轉(zhuǎn)印介質(zhì)P，并用抗蝕劑輥422調(diào)節(jié)其前沿部分輸送定時。在轉(zhuǎn)印充電裝置406(a)和光敏部件401之間的間隙對其背面的轉(zhuǎn)印介質(zhì)P提供具有與色調(diào)劑相反極性的正電場。結(jié)果，在不敏部件表面上形成的負極性色調(diào)的圖象傳輸給轉(zhuǎn)印介質(zhì)P。接著，有選擇地利用光敏部件的曲率，通過加有高電壓AC的分離充電器406(b)使轉(zhuǎn)印介質(zhì)P與光敏部件401分離，具有固定圖象的轉(zhuǎn)印介質(zhì)P從該設(shè)備輸出。
用磁輥427和設(shè)置于清潔單元407的清潔鏟421收集保留在光敏部件401上的色調(diào)劑，并且保留的靜電潛象通過消除電荷光源409釋放。標(biāo)號420表示消隱曝光光源，設(shè)置該光源是為了從光敏部件401的表面部分清除電荷，使光敏部件401的未經(jīng)許可的區(qū)域上沒有色調(diào)劑。
實例用下面列出的實例進一步說明本發(fā)明。
(實例1)使用圖2所出的等離子體增強CVD系統(tǒng)，在表1所示條件下，在圓筒狀鋁基板上淀積下阻擋層和光電導(dǎo)層，并在表2所示條件下在其上順序形成表面層。其中，改變氫氣的流速和高頻電源，產(chǎn)生五個光敏部件A～E，其表面層有不同的自旋密度和自旋松馳時間。形成的各膜的自旋密度和自旋松馳時間值如表6所示。
表1用于產(chǎn)生光敏部件的條件(下阻擋層、光電導(dǎo)層)下阻擋層SiH4260sccmH2500sccmNO7sccmB2H62100ppm功率 110w內(nèi)部壓力 0.43乇層厚度1.5μm光敏層SiH4510sccmH2450sccmB2H610ppm(與SiH4的比例)功率 450w
內(nèi)部壓力 0.55乇層厚度20μm表2用于形成表面層的條件(實例1、比較例1)CH4100sccmH2可變功率 可變頻率 13.56MHz內(nèi)部壓力 0.4乇層厚度 0.1μm用上述方式制備的五個鼓以某一強度機械地磨擦其表面作復(fù)印機的使用壽命測試，此后，評價其安裝在復(fù)印機上的長時間使用后的性能。首先，以400mm/sec的工藝速度旋轉(zhuǎn)鼓，有平均顆粒直徑(8μm)的拋光SiC帶(LT-C2000，可從Fuji Photo Fim Co.，Ltd.購得)基本上等于使色調(diào)劑與其接觸的部分，然后向下保持3mm直徑和20mm寬度的平行樞軸，從而在加載應(yīng)用下磨擦鼓表面。并且，總以1mm/sec的速度移動拋光帶，以便總輸送未加工區(qū)域，保持拋光力不變，此外沒有拋光尾產(chǎn)生的負作用。這樣的受力摩擦進行80分鐘。
將每個這樣制備的五個鼓裝在由CANON INC.制造的NP6062復(fù)印機的改進型機器上。把從CANON INC.購買的測試圖表(商標(biāo)編號FY9-9058)放置于玻璃板上，在通常的曝光量下復(fù)印10000張A4紙。其中，使用平均粒徑為8μm的色調(diào)劑作為色調(diào)劑，用JIS硬度比通常的清潔鏟低4度的清潔鏟作為清潔鏟，其壓力設(shè)置得低于常規(guī)鏟的壓力，以便在將要引起熔化粘接的環(huán)境下進行復(fù)印。在復(fù)印10000張之后，對兩種圖象從測試圖表復(fù)印的圖象和從CANON INC.購買的半色調(diào)圖表(商標(biāo)編號FY9-9042)復(fù)印的圖象進行評價。檢查是否發(fā)生熔化粘接，之后，取出鼓用顯微鏡觀察其表面條件，檢查在有圖象的部位是否出現(xiàn)任何微量的熔化粘接事件。
表6中示出由上述評價獲得的測試結(jié)果。
(比較例1)使用圖2所示出的等離子體增強CVD系統(tǒng)，在表1所示條件下，在圓筒狀鋁基板上淀積下阻擋層和光電導(dǎo)層，然后在其上淀積表面層。其中，在與表2所示相同的條件下形成表面層，只是如此改變氫氣的流速和高頻電源，形成有本發(fā)明范圍之外的自旋密度和自旋松馳時間的表面層。這樣生成光敏部件F和G。其自旋密度和自旋松馳時間值如表6所示。
然后，對這些光敏部件作與例1中相同的評價。
表6與表1中結(jié)果一起示出在性能上任何變化的檢查結(jié)果。
在評價復(fù)印10000張后形成的圖象中，在光敏部件F中發(fā)現(xiàn)黑停止?fàn)顦?biāo)志，盡管很小。在光敏部件G中，發(fā)現(xiàn)由誤碼清潔產(chǎn)生的水平線和認為是因熔化粘接產(chǎn)生的黑線。在使用其它光敏部件的所有例子中未發(fā)現(xiàn)圖象的熔化粘接影響。
把每個鼓取出復(fù)印機，用顯微鏡觀察。結(jié)果，在本發(fā)明范圍的所有光敏部件A～E中未發(fā)現(xiàn)熔化粘接標(biāo)志，而在光敏部件F和G中發(fā)現(xiàn)熔化粘接標(biāo)志。尤其是，發(fā)現(xiàn)光敏部件G沿鼓旋轉(zhuǎn)方向生長的標(biāo)志與圖象上出現(xiàn)的熔化粘接沾污一致。
由實例1和比較例可知，自旋密度和自旋松馳時間必須分別低于1×1020轉(zhuǎn)/cm3和10-2秒。
(實例2)使用圖2所示出的等離子體增強CVD系統(tǒng)，在表1所示條件下，在圓筒狀鋁基板上淀積下阻擋層和光電導(dǎo)層。然后，使用圖2所示出的等離子體增強CVD系統(tǒng)，在表3所示條件下淀積表面層，其中，氫氣流速和高頻電源設(shè)置為適當(dāng)值以在表面層中結(jié)合氟原子，從而形成光敏部件H。此外，在表2所示條件和設(shè)置氫氣流速和高頻電源為適當(dāng)值淀積表面層之后，在如表4所示的用于氟化的條件下，光敏部件表面露出于氟等離子體，以進行氟化。其中，在這樣的條件下處理表面層，使表面層具有本發(fā)明范圍內(nèi)的自旋密度和自旋松馳時間。自旋密度和自旋松馳時間值如表7所示。
用與實例1相同的方式測試這些鼓，以進行拋光測試和評價在改進復(fù)印機器中是否發(fā)生熔化粘接。之后，測量測試前后的氟量，以評價氟原子的保留物與其初始量的適當(dāng)比例。用X-射線光電子質(zhì)譜測量法(XPS)測量氟量，以測量非?？拷砻?深度約50埃)的氟量。結(jié)果用測試后的值與初始值之比表示。
表7中示出由上述評價獲得的測試結(jié)果。
(比較例2)使用圖2所示出的等離子體增強CVD系統(tǒng)，在表1所示條件下，在圓筒狀鋁基板上淀積下阻擋層和光電導(dǎo)層。然后，使用圖2所出等離子體增強CVD系統(tǒng)，在表3所示條件下形成膜中結(jié)合氟原子的表面層，從而形成光敏部件J。此外，在表2所示條件下淀積表面層之后，在如表4所示的用于氟化的條件下，將光敏部件表面露出于氟等離子體，以進行氟化，從而完成光敏部件K。其中，在這樣的條件下處理表面層，以便表面層具有本發(fā)明范圍之外的自旋密度和自旋松馳時間。自旋密度和自旋松馳時間值如表7所示。
然后，對制備的光敏部件作與例2中相同的評價。
這樣獲得的測試結(jié)果與例2中結(jié)果一起表示在表7中。
在使用本發(fā)明范圍的光敏部件H和I的情況下，在圖象和鼓上都未發(fā)現(xiàn)熔化粘接標(biāo)志。在測量氟量時，即使在測試之后，發(fā)現(xiàn)光敏部件H和I分別具有為制成后氟量的約80％和約75％的氟量保留物。
另一方面，在使用光敏部件J和K情況下(比較例2)，在圖象上發(fā)現(xiàn)認為是因熔化粘接而產(chǎn)生的黑點，即使很小。在鼓上也發(fā)現(xiàn)熔化粘接。作為測量氟量結(jié)果，在制成后存在的氟原子分別減小到測試之前氟量的約20％和約15％。在這種情況下，認為拋光(polishing)引起惡性循環(huán)，使表面上的氟原子脫落，懸掛鍵增加，懸掛鍵則使摩擦力變大，導(dǎo)致熔化粘接發(fā)生，即使很輕。
由例2和比較例2可知，即使為改善釋放性能和滑溜而引入氟原子，但是僅這樣形成膜或處理，把自旋密度和自旋松馳時間控制在本發(fā)明范圍之內(nèi)時才能維持期望的效果，當(dāng)它們在本發(fā)明范圍之外時，就不能獲得這樣的效果。
(實例3)使用圖2所示出的等離子體增強CVD系統(tǒng)，在表1所示條件下，在圓筒狀鋁基板上順序地淀積下阻擋層和光電導(dǎo)層。然后，使用圖3所出等離子體增強CVD系統(tǒng)，在表5所示條件下淀積表面層，其中，使用三種50、100和200MHz放電頻率，設(shè)置氫氣流速和高頻電源為適當(dāng)值以此選擇成膜條件，以便將自旋密度和自旋松馳時間控制在本發(fā)明范圍內(nèi)。從而制成光敏部件L、M和N。
接著，用與實例1相同的方式測試這些部件，進行拋光測試和熔化粘接的評價。
表8中示出獲得的測試結(jié)果。由該結(jié)果和實例1(放電頻率13.56MHz)可知，可制備能獲得本發(fā)明效果的光敏部件，而不管高頻電源振蕩頻率和用于形成表面層的設(shè)備的差別。
表3用于形成表面層的條件(實例2、比較例2)CH4100sccmCF4可變功率 可變(800～1200W)頻率 13.56MHz內(nèi)部壓力 0.3乇層厚度 0.1μm表4氟等離子體條件(實例2、比較例2)CF4可變功率 可變(800～1200W)頻率 13.56MHz內(nèi)部壓力 0.6乇表5用于形成表面層的條件(實例3)CH4100sccmH2可變功率 可變頻率 可變(50、100、200MHz)內(nèi)部壓力 2mT乇層厚度 0.1μm表6用加速測試對熔化粘接的評價自旋密度 自旋松弛時 對圖象的 顯微鏡表面(旋轉(zhuǎn)/cm3) 間(sec) 影響觀察實例1A 8.7E185.2E-3 A AB 1.5E196.8E-3 A AC 3.6E197.2E-3 A AD 5.4E198.5E-3 A AE 8.9E199.2E-3 A A比較例F 1.8E202.6E-2 B BG 2.1E205.7E-2 C C對圖象的影響A對熔化粘接無影響。B可見微小黑點。C可見熔化粘接的線狀標(biāo)志。顯微鏡表面觀察A無熔化粘接。B可見微小熔化粘接。C可見生長的熔化粘接。
表7對熒光體在不同條件下的評價自旋密度 自旋松弛時(1) (2) 熒光體質(zhì)量預(yù)(旋轉(zhuǎn)/cm3) 間(sec)測試/后測試率實例2H2.7E195.5E-3A A 80％I5.3E197.1E-3A A 75％比較例2J1.5E203.1E-2B B 20％K3.7E204.8E-2B C 15％(1)對圖象的影響A對熔化粘接無影響。B可見微小黑點。C可見熔化粘接的線狀標(biāo)志。(2)顯微鏡表面觀察A無熔化粘接。B可見微小熔化粘接。C可見生長的熔化粘接。
表8不同高頻功率條件下的評價頻率對圖象的 顯微鏡表面(MHz)影響觀察實例3L 50 A AM 100 A AN 200 A A
對圖象的影響A對熔化粘接無影響。
B可見微小黑點。
C可見熔化粘接的線狀標(biāo)志。
顯微鏡表面觀察A無熔化粘接。
B可見微小熔化粘接。
C可見生長的熔化粘接。
(實例4)使用圖2所示出的等離子體增強CVD系統(tǒng)，在表1所示條件下，在圓筒狀鋁基板上淀積下阻擋層和光電導(dǎo)層，然后，在其上淀積表面層。在表2所示條件下淀積表面層，但改變氫氣流速和高頻電源，以在與實例1相同的條件下形成表面層，使得自旋密度和自旋松馳時間在本發(fā)明范圍內(nèi)。從而制成光敏部件0。
接著，使用不包括有與復(fù)印機相同層的測試機器的鼓，測量鼓靈敏度。以400mm/sec的工藝速度旋轉(zhuǎn)鼓，并操作電暈度電器，以便給表面約400V的電荷電位。此后，在暴露部位改變曝光量，在顯影部位測量表面電位。其中，在表面電位為50V時的曝光量表示為靈敏度。與常規(guī)表面層的靈敏度比較，評價該靈敏度。
接著，使用不包括測試機器的上述鼓，在可變條件下測量表面電位的變化。為依據(jù)重影電位作評價，改變鼓表面，然后，在其經(jīng)過與曝光、電荷消除等復(fù)印處理相同的一個循環(huán)后提供半色調(diào)電位，其中，觀察到曝光區(qū)域和未曝光區(qū)域之間的電位差而得到該值。對當(dāng)計算電位差時尤其是作為圖象使用是否有問題作出判斷。
為檢查擊穿強度之差，使用NP6062的改進型機器，除去光暈充電器的柵極，設(shè)置稍高于用于建立欲引起泄放的環(huán)境的充電位。使用這樣的改進機器進行復(fù)印，在初始階段的圖象與在復(fù)印1000張之后的圖象進行比較，其中，計數(shù)因泄放引起的在白色(白點)上有空白缺陷的圖象數(shù)量。至于其評價，表示與對常規(guī)表面層作相同測試時所獲得的該數(shù)量的比較。
對靈敏度的評價、對重影電位的評價和對因泄放引起的缺陷圖象的評價所獲得的結(jié)果示于表9中。
(比較例3)使用圖2所示出的等離子體增強CVD系統(tǒng)，在表1所示條件下，在圓筒狀鋁基板上淀積下阻擋層和光電導(dǎo)層，然后，在其上淀積表面層。在表2所示條件下形成表面層，但改變氫氣流速和高頻電源，以在與比較例1相同的條件下形成表面層，使得自旋密度和自旋松馳時間在本發(fā)明范圍之外。從而制成光敏部件P。
然后，用與例4相同的方式作評價。
表9與表4的結(jié)果一起表示這樣獲得的結(jié)果。
表9靈敏度和擊穿強度的評價自旋密度 自旋松弛時 靈敏度 重影 擊穿強度(旋轉(zhuǎn)/cm3)間(sec) * * *實例4O 2.4E19 5.8E-3 AA AA AA比較例3P 1.6E20 2.4E-2 A A A*與常規(guī)比較AA很好A在常規(guī)水平之上B時間使用中無問題C實際使用中某些情況下有問題在比較例3中，相對于由SiC構(gòu)成的常規(guī)表面層評價其結(jié)果。另一方面，在本發(fā)明范圍內(nèi)的例4中，發(fā)現(xiàn)靈敏度比常規(guī)表面層的靈敏度降低較少。這是未預(yù)料到的結(jié)果，估計可能是由于下列原因因懸掛鍵減少，因而對鍵合有貢獻的原子減少，從而導(dǎo)致整個鍵合力增加，使譜帶隙較大，在表面層的損失減小。
在有關(guān)重影電位的評價中，在本發(fā)明范圍之外的比較例3示出與常規(guī)光敏部件相同的結(jié)果。另一方面，發(fā)現(xiàn)在本發(fā)明范圍內(nèi)的實例4的重影電位小于常規(guī)光敏部件的該電位且難以發(fā)生重影現(xiàn)象。僅用至多幾千埃厚度的表面層不能解釋其理由，目前也不清楚。
在擊穿電壓持續(xù)時間測試中，發(fā)現(xiàn)在本發(fā)明范圍之外的比較例3有與常規(guī)光敏部件相同的結(jié)果。另一方面，發(fā)現(xiàn)在本發(fā)明范圍內(nèi)的實例4的白點較少地發(fā)生變化。作為在測試之后作的鼓表面顯微鏡觀察的結(jié)果，在比較例3中，觀察泄放，在周邊突出部分的邊緣發(fā)生，而在實例4中，在周邊突出部分幾乎不能觀察到泄放標(biāo)志。估計這種差別是由于良好地覆蓋在本發(fā)明范圍內(nèi)的非單晶碳膜以及膜致密性的改進。結(jié)果，認為擊穿強度被改善。
如上所述，按照本發(fā)明，用有低自旋密度和自旋松馳時間和至少包括氫原子的非單晶碳膜形成表面區(qū)(層)，以便改善色調(diào)劑的釋放性能和滑溜性。這樣，本發(fā)明可實現(xiàn)在每種環(huán)境下在鼓表面化上無色調(diào)劑熔化粘接且有很長壽命的光敏部件。
本發(fā)明也可實現(xiàn)這樣的光敏部件，即有高靈敏度，幾乎不引起重影現(xiàn)象，不產(chǎn)生因表面電荷泄放造成的有任何缺陷圖象，并可穩(wěn)定地獲得隨時間不引起任何改變的高質(zhì)量圖象。
權(quán)利要求
1.一種光敏部件，包括導(dǎo)電基板，設(shè)置于基板上的光電導(dǎo)區(qū)和設(shè)置于光電導(dǎo)區(qū)上的表面區(qū)；用有低自旋密度和短的自旋松馳時間且至少包括氫原子的非單晶碳膜形成表面區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光敏部件，其特征在于，非單晶碳膜的自旋密度等于或低于1×1020spin/cm3，自旋松馳時間等于或低于10-2秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光敏部件，其特征在于，非單晶碳膜的膜中包含氟原子。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光敏部件，其特征在于，非單晶碳膜的表面或表面附近有氟-碳鍵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光敏部件，其特征在于還包括在光電導(dǎo)區(qū)和表面區(qū)之間具有過渡區(qū)，其組份為介于該兩區(qū)之間的中間體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光敏部件，其特征在于，光電導(dǎo)區(qū)和表面區(qū)分別有光電導(dǎo)層和表面層。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光敏部件，其特征在于，用包括氟原子的源氣體形成表面區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光敏部件，其特征在于，包含氟原子的源氣體包括CF4氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光敏部件，其特征在于，通過使用1MHz～450MHz的高頻的等離子體增強化學(xué)汽相沉積，形成表面區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光敏部件，其特征在于，所述高頻在50MHz～450MHz的范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光敏部件，其特征在于，光電導(dǎo)區(qū)包括主要由硅原子構(gòu)成的非單晶材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光敏部件，其特征在于，非單晶碳膜包括非晶碳膜。
13.一種圖象形成裝置，包括光敏部件，包括導(dǎo)電基板，設(shè)置于基板上的光電導(dǎo)區(qū)和設(shè)置于光電導(dǎo)區(qū)上的表面區(qū)；用有低自旋密度和短的自旋松馳時間且至少包括氫原子的非單晶碳膜形成表面區(qū)；充電器，用于對光敏部件表面靜電充電；光源，用于對光敏部件表面曝光；顯影器，用于按照在表面上保持的電荷，對光敏部件表面提供色調(diào)劑；轉(zhuǎn)印裝置，用于轉(zhuǎn)印供給光敏部件表面的色調(diào)劑；清潔器，用于清潔光敏部件表面；
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖象形成裝置，其特征在于，非單晶碳膜的自旋密度等于或低于1×1020spin/cm3，自旋松馳時間等于或低于10-2秒。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖象形成裝置，其特征在于，非單晶碳膜的膜中包含氟原子。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的圖象形成裝置，其特征在于，非單晶碳膜的表面或表面附近有氟-碳鍵。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖象形成裝置，其特征在于還包括在光電導(dǎo)區(qū)和表面區(qū)之間具有過渡區(qū)，其組份為介于該兩區(qū)之間的中間體。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖象形成裝置，其特征在于，光電導(dǎo)區(qū)和表面區(qū)分別有光電導(dǎo)層和表面層。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的圖象形成裝置，其特征在于，利用含有氟原子的源氣體形成表面區(qū)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的圖象形成裝置，其特征在于，包含氟原子的源氣體包括CF4氣體。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖象形成裝置，其特征在于，通過使用1MHz～450MHz的高頻的等離子體增強化學(xué)汽相沉積，形成表面區(qū)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的圖象形成裝置，其特征在于，所述高頻在50MHz～450MHz的范圍內(nèi)。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖象形成裝置，其特征在于，光電導(dǎo)區(qū)包括主要由硅原子構(gòu)成的非單晶材料。
24.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖象形成裝置，其特征在于，非單晶碳膜包括非晶碳膜。
25.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖象形成裝置，其特征在于，清潔器有刮板。
26.一種圖象形成方法，包括下列步驟對光敏部件表面靜電充電，該光敏部件包括導(dǎo)電基板，設(shè)置于基板上的光電導(dǎo)區(qū)和設(shè)置于光電導(dǎo)區(qū)上的表面區(qū)；用有低自旋密度和短的自旋松馳時間且至少包括氫原子的非單晶碳膜形成表面區(qū)；對充電的光敏部件曝光；在光敏部件表面根據(jù)曝光形成色調(diào)劑圖象；轉(zhuǎn)印色調(diào)劑圖象；和在轉(zhuǎn)印色調(diào)劑圖象之后，清潔光敏部件表面。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的圖象形成方法，其特征在于，非單晶碳膜的自旋密度等于或低于1×1020spin/cm3，自旋松馳時間等于或低于10-2秒。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的圖象形成方法，其特征在于，非單晶碳膜的膜中包含氟原子。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的圖象形成方法，其特征在于，非單晶碳膜的表面或表面附近有氟-碳鍵。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的圖象形成方法，其特征在于還包括在光電導(dǎo)區(qū)和表面區(qū)之間具有過渡區(qū)，其組份為介于該兩區(qū)之間的中間體。
31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的圖象形成方法，其特征在于，光電導(dǎo)區(qū)和表面區(qū)分別有光電導(dǎo)層和表面層。
32.根據(jù)權(quán)利要求26所述的圖象形成方法，其特征在于，利用刮板進行清潔。
33.根據(jù)權(quán)利要求26所述的圖象形成方法，其特征在于，曝光包括空白曝光。
34.根據(jù)權(quán)利要求26所述的圖象形成方法，其特征在于，依其順序重復(fù)各步驟。
35.一種制備光敏部件的方法，包括下列步驟對可被抽真空且?guī)в谢宓氖抑袦p壓狀態(tài)下的氣氛施加能量，該氣氛包括碳原子和氫原子，并且在該基板上形成光電導(dǎo)區(qū)；和由此產(chǎn)生等離子體，在光電導(dǎo)區(qū)上形成表面區(qū)，該表面區(qū)由具有低自旋密度和短的自旋松馳時間且至少包括氫原子的非單晶碳膜構(gòu)成。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的制備光敏部件的方法，其特征在于，非單晶碳膜的自旋密度等于或低于1×1020spin/cm3，自旋松馳時間等于或低于10-2秒。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的制備光敏部件的方法，其特征在于，該氣氛中包含氟原子。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的制備光敏部件的方法，其特征在于，由CF4氣體送入氟原子。
39.根據(jù)權(quán)利要求35所述的制備光敏部件的方法，其特征在于，使用1MHz～450MHz的高頻產(chǎn)生等離子體。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的制備光敏部件的方法，其特征在于，所述高頻在50MHz～450MHz的范圍內(nèi)。
全文摘要
為了改善光敏部件表面上色調(diào)劑的釋放性能和滑溜性,由具有低自旋密度和短的自旋松馳時間且至少包括氫原子的非單晶碳膜形成光敏部件的表面層,從而提供能形成很精密和高質(zhì)量的圖象且有很長的壽命,并提供一種光敏部件,它有高靈敏度,可不引起因泄放造成的有任何缺陷的圖象,并能夠隨時間無任何變化、穩(wěn)定地獲得無重影、高質(zhì)量的圖象。
文檔編號G03G5/08GK1196504SQ9810691
公開日1998年10月21日 申請日期1998年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月14日
發(fā)明者青木誠, 植田重教, 橋爪淳一郎 申請人:佳能株式會社