JP2014071253A - Electrophotographic photoreceptor and image forming apparatus including the same - Google Patents

Electrophotographic photoreceptor and image forming apparatus including the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrophotographic photoreceptor configured to prevent an image defect such as image non-uniformity even if a surface layer thickness is reduced as the electrophotographic photoreceptor is used.SOLUTION: An electrophotographic photoreceptor 1 includes a cylindrical substrate 10, a photosensitive layer 11 including at least a photoconductive layer formed on the cylindrical substrate 10, and a surface layer 12 formed on the photosensitive layer 11. The surface layer 12 includes a detection area 12a for detecting a wear degree of the surface layer 12 due to the use of the electrophotographic photoreceptor 1. A ratio of thickness of the surface layer 12 in an area adjacent to the detection area 12a with respect to the surface layer 12 in the detection area 12a is 20-80%. In the electrophotographic photoreceptor 1, the wear degree of the surface 12 can be detected by the detection area 12a, thereby preventing image defect such as image non-uniformity.

Description

本発明は、電子写真感光体およびこれを備えた画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to an electrophotographic photosensitive member and an image forming apparatus including the same.

従来、電子写真感光体は、例えば特許文献1に記載されているように円筒状などの基体の表面に、光導電層および表面層などを堆積膜として形成することによって製造されている。堆積膜の形成方法としては、高周波グロー放電によって原料ガスを分解したときの分解生成物を基体に被着させる方法(プラズマCVD法)が広く採用されている。   Conventionally, an electrophotographic photosensitive member is manufactured by forming a photoconductive layer, a surface layer, and the like as a deposited film on the surface of a substrate such as a cylindrical shape as described in Patent Document 1, for example. As a method for forming a deposited film, a method (plasma CVD method) in which a decomposition product obtained by decomposing a source gas by high-frequency glow discharge is applied to a substrate is widely employed.

しかしながら、このような電子写真感光体は、使用に伴って表面層が摩耗することによって薄膜化して電子写真感光体の帯電能が低下し、結果として画像むらなどの画像欠陥が発生するという問題があった。   However, such an electrophotographic photosensitive member has a problem in that the surface layer is worn with use to reduce the thickness of the electrophotographic photosensitive member to reduce the charging ability of the electrophotographic photosensitive member, resulting in image defects such as image unevenness. there were.

特開昭63−129348号公報JP-A-63-129348

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、電子写真感光体の使用に伴って表面層が薄膜化したとしても、画像むらなどの画像欠陥が発生することを防止することが可能な電子写真感光体を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and even when the surface layer is thinned with the use of an electrophotographic photosensitive member, it is possible to prevent image defects such as image unevenness from occurring. An object is to provide an electrophotographic photoreceptor.

本発明の電子写真感光体は、円筒状基体と、該円筒状基体上に形成された少なくとも光導電層を含む感光層と、該感光層上に形成された表面層とを備えた電子写真感光体であって、前記表面層は、前記電子写真感光体の使用による前記表面層の摩耗度合いを検知するための検知領域を有しており、該検知領域に隣接する領域における前記表面層の厚みに対する前記検知領域における前記表面層の厚みの比が20〜80%であることを特徴とする。   The electrophotographic photosensitive member of the present invention includes an electrophotographic photosensitive member comprising a cylindrical substrate, a photosensitive layer including at least a photoconductive layer formed on the cylindrical substrate, and a surface layer formed on the photosensitive layer. The surface layer has a detection region for detecting the degree of wear of the surface layer due to the use of the electrophotographic photosensitive member, and the thickness of the surface layer in a region adjacent to the detection region The ratio of the thickness of the surface layer in the detection region with respect to is 20 to 80%.

また、本発明の電子写真感光体は、上記構成において、前記表面層の表面側から見て、前記検知領域の大きさはφ20μm以上であることを特徴とする。   In addition, the electrophotographic photosensitive member of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the size of the detection area is φ20 μm or more when viewed from the surface side of the surface layer.

さらに、本発明の電子写真感光体は、上記構成において、前記検知領域の大きさはφ100μm未満であることを特徴とする。   Furthermore, the electrophotographic photosensitive member of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the size of the detection region is less than φ100 μm.

また、本発明の電子写真感光体は、上記構成において、前記検知領域は、前記表面層の円周方向に沿って連続的に配置されていることを特徴とする。   The electrophotographic photosensitive member of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the detection region is continuously arranged along a circumferential direction of the surface layer.

さらに、本発明の電子写真感光体は、上記構成において、前記検知領域は、複数種類の検知領域を有し、それぞれの種類の検知領域に隣接する領域における前記表面層の厚みに対する前記それぞれの種類の検知領域における前記表面層の厚みの比がそれぞれ異なっていることを特徴とする。   Furthermore, the electrophotographic photosensitive member of the present invention has the above-described configuration, wherein the detection region has a plurality of types of detection regions, and the respective types with respect to the thickness of the surface layer in a region adjacent to each type of detection region The ratios of the thicknesses of the surface layers in the detection regions are different from each other.

また、本発明の電子写真感光体は、上記構成において、前記表面層は、電荷を付与する帯電手段によって帯電する帯電領域を有し、前記検知領域は、前記円筒状基体の長さ方向
における前記帯電領域の両端から20mm以内の前記帯電領域内に配置されていることを特徴とする。
In the electrophotographic photosensitive member of the present invention, in the above configuration, the surface layer has a charging region that is charged by a charging unit that applies a charge, and the detection region is the lengthwise direction of the cylindrical substrate. It is arranged in the charging area within 20 mm from both ends of the charging area.

本発明の画像形成装置は、上記いずれかの電子写真感光体を備えることを特徴とする。   An image forming apparatus according to the present invention includes any one of the above electrophotographic photosensitive members.

本発明の電子写真感光体によれば、円筒状基体と、該円筒状基体上に形成された少なくとも光導電層を含む感光層と、該感光層上に形成された表面層とを備えた電子写真感光体であって、前記表面層は、前記電子写真感光体の使用による前記表面層の摩耗度合いを検知するための検知領域を有しており、該検知領域に隣接する領域における前記表面層の厚みに対する前記検知領域における前記表面層の厚みの比が20〜80%であることから、電子写真感光体の使用に伴って表面層が薄膜化したとしても、画像むらなどの画像欠陥が発生することを防止することが可能な電子写真感光体を実現することができる。   According to the electrophotographic photosensitive member of the present invention, an electron including a cylindrical substrate, a photosensitive layer including at least a photoconductive layer formed on the cylindrical substrate, and a surface layer formed on the photosensitive layer. In the photographic photoconductor, the surface layer has a detection region for detecting the degree of wear of the surface layer due to the use of the electrophotographic photoconductor, and the surface layer in a region adjacent to the detection region Since the ratio of the thickness of the surface layer in the detection area to the thickness of the film is 20 to 80%, even if the surface layer becomes thinner with use of the electrophotographic photosensitive member, image defects such as image unevenness occur. It is possible to realize an electrophotographic photosensitive member that can prevent this.

(a)は本発明の電子写真感光体の一例を示す断面図である。(b)は(a)の要部断面図である。(A) is sectional drawing which shows an example of the electrophotographic photoreceptor of this invention. (B) is principal part sectional drawing of (a). 堆積膜形成装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of a deposited film forming apparatus. 本発明の画像形成装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of an image forming apparatus of the present invention. 図1に示した電子写真感光体の第1変形例を示す展開図である。FIG. 6 is a development view showing a first modification of the electrophotographic photosensitive member shown in FIG. 1. 図1に示した電子写真感光体の第2変形例を示す展開図である。FIG. 7 is a development view showing a second modification of the electrophotographic photosensitive member shown in FIG. 1. 図1に示した電子写真感光体の第3変形例を示す展開図である。FIG. 7 is a development view showing a third modification of the electrophotographic photosensitive member shown in FIG. 1.

以下、本発明の電子写真感光体およびこれを備えた画像形成装置の実施の形態の例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の例は本発明の実施の形態を例示するものであって、本発明はこれらの実施の形態の例に限定されるものではない。   Hereinafter, an example of an embodiment of an electrophotographic photosensitive member of the present invention and an image forming apparatus including the same will be described with reference to the drawings. The following examples illustrate the embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to the examples of these embodiments.

(電子写真感光体)
図1に示した電子写真感光体1は、円筒状基体10の外周面に電荷注入素子層11aおよび光導電層11bを順次形成した感光層11を有しており、感光層11上には表面層12が被着されている。
(Electrophotographic photoreceptor)
The electrophotographic photoreceptor 1 shown in FIG. 1 has a photosensitive layer 11 in which a charge injection element layer 11 a and a photoconductive layer 11 b are sequentially formed on the outer peripheral surface of a cylindrical substrate 10. Layer 12 is applied.

円筒状基体10は、感光層11の支持体となるものであり、少なくとも表面に導電性を有するものとして形成される。この円筒状基体10は、例えばアルミニウム(Al)、ステンレス(SUS)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、スズ(Sn)、金(Au)および銀(Ag)などの金属材料あるいはこれら例示した金属材料を含む合金材料により、全体が導電性を有するものとして形成されている。円筒状基体10は、また、樹脂、ガラスあるいはセラミックスなどの絶縁体の表面に、例示した金属材料ならびにITO(Indium Tin Oxide)あるいはSnOなどの透明導電性材料による導電性膜を被着したものであってもよい。例示した材料のうち、円筒状基体10を形成するための材料としては、アルミニウム(Al)系材料を用いるのが最も好ましく、また円筒状基体10の全体をアルミニウム(Al)系材料で形成するのが好ましい。そうすれば、電子写真感光体1を軽量かつ低コストで製造可能であり、その上、電荷注入阻止層11aおよび光導電性層11bをアモルファスシリコン(a−Si)系材料で形成する場合には、それらの層と円筒状基体10との間の密着性が高くなって信頼性を向上させることができる。 The cylindrical substrate 10 serves as a support for the photosensitive layer 11 and is formed to have conductivity at least on the surface. The cylindrical substrate 10 is made of, for example, aluminum (Al), stainless steel (SUS), zinc (Zn), copper (Cu), iron (Fe), titanium (Ti), nickel (Ni), chromium (Cr), tantalum ( The whole is formed of a metal material such as Ta), tin (Sn), gold (Au), and silver (Ag), or an alloy material including these exemplified metal materials as having conductivity. The cylindrical substrate 10 is formed by coating a conductive film made of a transparent conductive material such as an exemplified metal material and ITO (Indium Tin Oxide) or SnO 2 on the surface of an insulator such as resin, glass or ceramics. It may be. Of the exemplified materials, it is most preferable to use an aluminum (Al) -based material as a material for forming the cylindrical substrate 10, and the entire cylindrical substrate 10 is formed of an aluminum (Al) -based material. Is preferred. In this case, the electrophotographic photosensitive member 1 can be manufactured at a low weight and at a low cost. In addition, when the charge injection blocking layer 11a and the photoconductive layer 11b are formed of an amorphous silicon (a-Si) -based material. The adhesion between these layers and the cylindrical substrate 10 is increased, and the reliability can be improved.

電荷注入阻止層11aは、円筒状基体10からのキャリア(電子)の注入を阻止するためのものであり、例えばアモルファスシリコン(a−Si)系材料で形成されている。こ
の電荷注入阻止層11aは、例えばアモルファスシリコン(a−Si)にドーパントとしてホウ素(B)、窒素(N)および酸素(O)を含有させたものとして形成されており、その厚みは2μm以上10μm以下とされている。
The charge injection blocking layer 11a is for blocking the injection of carriers (electrons) from the cylindrical substrate 10, and is made of, for example, an amorphous silicon (a-Si) material. The charge injection blocking layer 11a is formed, for example, as amorphous silicon (a-Si) containing boron (B), nitrogen (N), and oxygen (O) as dopants, and has a thickness of 2 μm to 10 μm. It is as follows.

光導電層11bは、レーザ光などの光照射によってキャリアを発生させるためのものであり、例えばアモルファスシリコン(a−Si)系材料ならびにSe−TeあるいはAsSeなどのアモルファスセレン(a−Se)系材料で形成されている。ただし、電子写真特性(例えば光導電特性、高速応答性、繰り返し安定性、耐熱性あるいは耐久性)および表面層12をアモルファスシリコン(a−Si)系の材料で形成した場合における表面層12との整合性を考慮した場合には、光導電層11bは、アモルファスシリコン(a−Si)ならびにアモルファスシリコン(a−Si)に炭素(C)、窒素(N)および酸素(O)などを加えたアモルファスシリコン(a−Si)系材料で形成するのが好ましく、本例ではドーパントとしてホウ素(B)を含有させたものとして形成している。 The photoconductive layer 11b is for generating carriers by light irradiation such as a laser beam, for example, amorphous silicon (a-Si) based material and amorphous selenium, such as Se-Te or As 2 Se 3 (a-Se ) It is made of a material. However, the electrophotographic characteristics (for example, photoconductive characteristics, high-speed response, repeat stability, heat resistance or durability) and the surface layer 12 when the surface layer 12 is formed of an amorphous silicon (a-Si) -based material. In consideration of the consistency, the photoconductive layer 11b is made of amorphous silicon (a-Si) and amorphous silicon (a-Si) added with carbon (C), nitrogen (N), oxygen (O) and the like. A silicon (a-Si) -based material is preferably used, and in this example, boron (B) is contained as a dopant.

また、光導電層11bの厚みは、使用する光導電性材料および所望の電子写真特性に応じて適宜設定すればよく、アモルファスシリコン(a−Si)系材料を用いて光導電層11bを形成する場合には、光導電層11bの厚みは、例えば5μm以上100μm以下、好適には10μm以上80μm以下とされる。   The thickness of the photoconductive layer 11b may be set as appropriate according to the photoconductive material used and the desired electrophotographic characteristics, and the photoconductive layer 11b is formed using an amorphous silicon (a-Si) material. In this case, the thickness of the photoconductive layer 11b is, for example, 5 μm to 100 μm, preferably 10 μm to 80 μm.

表面層12は、感光層11の表面を保護するためのものであり、画像形成装置内での摺擦による摩耗に対して耐性の高い、例えばアモルファス炭化シリコン(a−SiC)あるいはアモルファス窒化シリコン(a−SiN)などのアモルファスシリコン(a−Si)系材料ならびにアモルファスカーボン(a−C)などで形成されている。この表面層12は、電子写真感光体1に照射されるレーザ光などの光が吸収されることのないように、照射される光に対して充分広い光学バンドギャップを有しており、また、画像形成における静電潜像を保持でき得る抵抗値(一般的には1011Ω・cm以上)を有している。 The surface layer 12 is for protecting the surface of the photosensitive layer 11 and has high resistance to abrasion caused by rubbing in the image forming apparatus, for example, amorphous silicon carbide (a-SiC) or amorphous silicon nitride ( a-SiN) and other amorphous silicon (a-Si) -based materials and amorphous carbon (a-C). The surface layer 12 has a sufficiently wide optical band gap with respect to the irradiated light so that light such as laser light irradiated to the electrophotographic photosensitive member 1 is not absorbed. It has a resistance value (generally 10 11 Ω · cm or more) that can hold an electrostatic latent image in image formation.

しかしながら、表面層12に画像形成装置内での摺擦による摩耗に対する耐性の高い材料を選択したとしても、摺擦による摩耗によって表面層12が薄くなっていくことは避けられない。   However, even if a material having high resistance to abrasion due to rubbing in the image forming apparatus is selected for the surface layer 12, it is inevitable that the surface layer 12 becomes thin due to abrasion due to rubbing.

本例の表面層12は、厚みが1μm程度に形成されており、上述の通り、抵抗値は1011Ω・cm以上を有していることから、画像形成における静電潜像を保持できる。ところが、摺擦による摩耗によって表面層12が薄くなると、当然のことながら抵抗値は低くなり、帯電能が低下する。よって、画像むらなどの画像欠陥が発生する。 The surface layer 12 of this example is formed to a thickness of about 1 μm, and has a resistance value of 10 11 Ω · cm or more as described above, and therefore can hold an electrostatic latent image in image formation. However, when the surface layer 12 is thinned by abrasion due to rubbing, the resistance value is naturally reduced and the charging ability is lowered. Therefore, image defects such as image unevenness occur.

そこで、表面層12に電子写真感光体1の使用による表面層12の摩耗度合いを検知するための検知領域12aを配置して、表面層12が画像形成装置内での摺擦による摩耗によって薄膜化したことを検知する。検知した結果を受けて、画像むらなどの画像欠陥が発生する前に電子写真感光体1の交換を行なうことによって、画像むらなどの画像欠陥が発生するのを防止することが可能になる。   Therefore, a detection region 12a for detecting the degree of wear of the surface layer 12 due to the use of the electrophotographic photosensitive member 1 is arranged on the surface layer 12, and the surface layer 12 is thinned by abrasion due to rubbing in the image forming apparatus. Detecting that By receiving the detection result and replacing the electrophotographic photosensitive member 1 before image defects such as image unevenness occur, it is possible to prevent image defects such as image unevenness from occurring.

検知領域12aにおける表面層12の厚みは、検知領域12aに隣接する領域における表面層12の厚みに対して20〜80%の厚みに設定している。言い換えると、検知領域12aに隣接する領域における表面層12の厚みに対する検知領域12aにおける表面層12の厚みの比は20〜80%である。   The thickness of the surface layer 12 in the detection region 12a is set to 20 to 80% of the thickness of the surface layer 12 in the region adjacent to the detection region 12a. In other words, the ratio of the thickness of the surface layer 12 in the detection region 12a to the thickness of the surface layer 12 in the region adjacent to the detection region 12a is 20 to 80%.

画像形成装置内での摺擦によって摩耗する、検知領域12aに隣接する領域における表面層12の厚みと、検知領域12aにおける表面層12の厚みとは略等しいことが経験上分かっていることから、予め検知領域12aにおける表面層12の厚みを検知領域12a
に隣接する領域における表面層12の厚みに対して20〜80%の厚みに初期設定することによって、検知領域12aにおける表面層12の厚みが検知領域12aに隣接する領域における表面層12の厚みよりも常に略初期設定分だけ薄くなる。よって、画像形成装置内での摺擦による摩耗によって、検知領域12aにおける表面層12の厚みは、検知領域12aに隣接する領域における表面層12の厚みよりも、画像むらなどの画像欠陥が発生する帯電能となる厚みに早く到達する。したがって、電子写真感光体1を画像形成装置に組み込んで使用する場合には、検知領域12aに対応する記録媒体の領域に形成された画像を確認することによって電子写真感光体1を画像むらなどの画像欠陥が発生する前に交換することが可能となる。ここでは記録媒体に形成された画像を確認する方法を例示したが、検知領域12aにおける表面層12に付着したトナーの濃度を確認することによって、電子写真感光体1を画像むらなどの画像欠陥が発生する前に交換することも可能となる。
From experience, it is known that the thickness of the surface layer 12 in the region adjacent to the detection region 12a and the thickness of the surface layer 12 in the detection region 12a, which are worn by rubbing in the image forming apparatus, are substantially equal. The thickness of the surface layer 12 in the detection region 12a is previously determined as the detection region 12a.
The thickness of the surface layer 12 in the detection region 12a is greater than the thickness of the surface layer 12 in the region adjacent to the detection region 12a. Also, it is always thinner by the initial setting. Therefore, due to abrasion caused by rubbing in the image forming apparatus, the surface layer 12 in the detection region 12a has a thickness of image defects such as image unevenness more than the thickness of the surface layer 12 in the region adjacent to the detection region 12a. Achieving a thickness that can be charged quickly. Therefore, when the electrophotographic photosensitive member 1 is used by being incorporated in an image forming apparatus, the image formed on the recording medium region corresponding to the detection region 12a is checked to make the electrophotographic photosensitive member 1 uneven. It is possible to replace the image defect before it occurs. Here, the method for confirming the image formed on the recording medium is exemplified. However, by confirming the density of the toner adhering to the surface layer 12 in the detection region 12a, the electrophotographic photosensitive member 1 is free from image defects such as image unevenness. It is also possible to replace it before it occurs.

ここで、画像の確認およびトナー濃度の確認とは、例えば、本来は画像が形成されない領域に画像が形成されたり、本来は画像が形成される領域に画像が形成されなかったりすると、その色調によって帯電能の低下度合いが確認されること、あるいは本来はトナーが付着されない領域にトナーが付着されたり、本来はトナーが付着される領域にトナーが付着されなかったりすると、その付着度合い、すなわちトナー濃度によって帯電能の低下度合いが確認されることをいう。   Here, the confirmation of the image and the confirmation of the toner density are, for example, when an image is formed in a region where an image is not originally formed or an image is not formed in a region where an image is originally formed. If the degree of chargeability is reduced, or if the toner adheres to the area where the toner is not originally attached, or if the toner does not adhere to the area where the toner is originally attached, the degree of adhesion, that is, the toner concentration. This means that the degree of decrease in charging ability is confirmed.

検知領域12aの大きさは、表面層12の表面側から見て、φ20μm以上であることが望ましい。検知領域12aの大きさがφ20μm未満である場合には、記録媒体に形成された画像の確認する際に、目視あるいは拡大鏡を利用した目視によって行なう場合であっても画像認識装置によって行なう場合であっても、誤認識をする可能性が高くなるためである。   The size of the detection region 12a is desirably φ20 μm or more when viewed from the surface side of the surface layer 12. When the size of the detection region 12a is less than φ20 μm, when the image formed on the recording medium is confirmed by visual observation or visual observation using a magnifying glass, it may be performed by an image recognition device. This is because the possibility of misrecognition increases.

また、検知領域12aの大きさは、表面層12の表面側から見て、φ100μm未満であることが望ましい。検知領域12aの大きさがφ100μm以上である場合には、記録媒体に形成された画像が目視で十分に認識可能となるため、本来は画像が形成されてはならないところに画像が形成されたり、本来は画像が形成されるところに画像が形成されなかったりするなどして印刷品質の低下を引き起こすためである。   Further, the size of the detection region 12a is desirably less than φ100 μm when viewed from the surface side of the surface layer 12. When the size of the detection region 12a is φ100 μm or more, the image formed on the recording medium can be sufficiently recognized visually, so that an image is originally formed where the image should not be formed, This is because an image is originally not formed at a place where an image is formed, and print quality is deteriorated.

なお、検知領域12aの形状は円形状に限られず、大きさがφ20μm以上であれば、多角形状、星型状あるいは不定形状などのいかなる形状であってもよい。   The shape of the detection region 12a is not limited to a circular shape, and may be any shape such as a polygonal shape, a star shape, or an indefinite shape as long as the size is φ20 μm or more.

電子写真感光体1における電荷注入阻止層11a、光導電層11bおよび表面層12は、例えば図2に示したプラズマCVD装置2を用いて形成される。   The charge injection blocking layer 11a, the photoconductive layer 11b, and the surface layer 12 in the electrophotographic photosensitive member 1 are formed using, for example, the plasma CVD apparatus 2 shown in FIG.

(プラズマCVD装置)
プラズマCVD装置2は、支持体3を真空反応室4に収容したものであり、回転手段5、原料ガス供給手段6および排気手段7をさらに備えている。
(Plasma CVD equipment)
The plasma CVD apparatus 2 accommodates the support 3 in a vacuum reaction chamber 4 and further includes a rotating means 5, a source gas supply means 6 and an exhaust means 7.

支持体3は、円筒状基体10を支持するためのものである。この支持体3は、フランジ部30を有する中空状に形成されているとともに、円筒状基体10と同様な導電性材料で全体が導体として形成されている。本例の場合において、支持体3は、2つの円筒状基体10を支持できる長さに形成されており、導電性支柱31に対して着脱自在とされている。そのため、支持体3では、支持した2つの円筒状基体10の表面に直接触れることなく、真空反応室4に対して2つの円筒状基体10の出し入れを行なうことができる。   The support 3 is for supporting the cylindrical substrate 10. The support 3 is formed in a hollow shape having a flange portion 30 and is entirely formed of a conductive material similar to that of the cylindrical substrate 10 as a conductor. In the case of this example, the support 3 is formed to a length that can support the two cylindrical bases 10, and is detachable from the conductive support 31. Therefore, in the support 3, the two cylindrical substrates 10 can be taken in and out of the vacuum reaction chamber 4 without directly touching the surfaces of the two supported cylindrical substrates 10.

導電性支柱31は、円筒状基体10と同様な導電性材料で全体が導体として形成されて
おり、真空反応室4(後述する円筒状電極40)の中心において、後述するプレート42に対して絶縁材32を介して固定されている。導電性支柱31には、導板33を介して直流電源34が接続されている。この直流電源34は、制御部35によってその動作が制御されている。制御部35は、直流電源34を制御することにより、導電性支柱31を介して、支持体3にパルス状の直流電圧を供給させるように構成されている。
The conductive support 31 is made of the same conductive material as that of the cylindrical substrate 10 and is entirely formed as a conductor, and is insulated from the plate 42 described later at the center of the vacuum reaction chamber 4 (cylindrical electrode 40 described later). It is fixed via a material 32. A DC power supply 34 is connected to the conductive support 31 via a conductive plate 33. The operation of the DC power supply 34 is controlled by the control unit 35. The control unit 35 is configured to supply a pulsed DC voltage to the support 3 via the conductive support 31 by controlling the DC power supply 34.

導電性支柱31の内部には、セラミックパイプ36を介してヒータ37が収容されている。セラミックパイプ36は、絶縁性および熱伝導性を確保するためのものである。ヒータ37は、円筒状基体10を加熱するためのものである。ヒータ37としては、例えばニクロム線あるいはカートリッジヒーターを使用することができる。   A heater 37 is accommodated inside the conductive support 31 via a ceramic pipe 36. The ceramic pipe 36 is for ensuring insulation and thermal conductivity. The heater 37 is for heating the cylindrical substrate 10. As the heater 37, for example, a nichrome wire or a cartridge heater can be used.

ここで、支持体3の温度は、例えば支持体3あるいは導電性支柱31に取り付けられた熱電対(図示を省略)によってモニタされており、この熱電対におけるモニタ結果に基づいてヒータ37をオン・オフさせることによって、円筒状基体10の温度が目的範囲、例えば200℃以上400℃以下から選択される一定の範囲に維持される。   Here, the temperature of the support 3 is monitored, for example, by a thermocouple (not shown) attached to the support 3 or the conductive support 31, and the heater 37 is turned on / off based on the monitoring result of the thermocouple. By turning off, the temperature of the cylindrical substrate 10 is maintained within a certain range selected from a target range, for example, 200 ° C. or more and 400 ° C. or less.

真空反応室4は、円筒状基体10に対して堆積膜を形成するための空間であり、円筒状電極40および一対のプレート41、42によって規定されている。   The vacuum reaction chamber 4 is a space for forming a deposited film on the cylindrical substrate 10 and is defined by a cylindrical electrode 40 and a pair of plates 41 and 42.

円筒状電極40は、支持体3の周囲を囲む円筒状に形成される。この円筒状電極40は、円筒状基体10と同様な導電性材料で中空に形成されており、絶縁部材43、44を介して一対のプレート41、42に接合されている。   The cylindrical electrode 40 is formed in a cylindrical shape surrounding the support 3. The cylindrical electrode 40 is formed of a conductive material similar to that of the cylindrical substrate 10 and is hollow, and is joined to a pair of plates 41 and 42 via insulating members 43 and 44.

円筒状電極40は、支持体3に支持させた円筒状基体10と円筒状電極40との間の距離D1が10mm以上100mm以下となるような大きさに形成されている。これは、円筒状基体10と円筒状電極40との距離D1が10mmよりも小さい場合には、真空反応室4に対する円筒状基体10の出し入れなどにおいて作業性を充分に確保できず、また円筒状基体10と円筒状電極40との間で安定した放電を得ることが困難となり、逆に、円筒状基体10と円筒状電極40との距離D1が100mmよりも大きい場合には、プラズマCVD装置2が大きくなってしまい、単位設置面積当たりの生産性が悪くなるためである。   The cylindrical electrode 40 is formed in such a size that the distance D1 between the cylindrical substrate 10 supported by the support 3 and the cylindrical electrode 40 is 10 mm or more and 100 mm or less. This is because when the distance D1 between the cylindrical substrate 10 and the cylindrical electrode 40 is smaller than 10 mm, workability cannot be sufficiently ensured when the cylindrical substrate 10 is taken in and out of the vacuum reaction chamber 4, etc. When it becomes difficult to obtain a stable discharge between the substrate 10 and the cylindrical electrode 40, conversely, when the distance D1 between the cylindrical substrate 10 and the cylindrical electrode 40 is larger than 100 mm, the plasma CVD apparatus 2 This is because the productivity increases per unit installation area.

円筒状電極40は、ガス導入口45a、45bおよび複数のガス吹き出し孔46が設けられているとともに、その一端において接地されている。なお、円筒状電極40は、必ずしも接地する必要はなく、直流電源34とは別の基準電源に接続してもよい。円筒状電極40を直流電源34とは別の基準電源に接続する場合には、基準電源における基準電圧は−1500V以上1500V以下とされる。   The cylindrical electrode 40 is provided with gas inlets 45a and 45b and a plurality of gas blowing holes 46, and is grounded at one end thereof. The cylindrical electrode 40 is not necessarily grounded, and may be connected to a reference power source different from the DC power source 34. When the cylindrical electrode 40 is connected to a reference power supply different from the DC power supply 34, the reference voltage at the reference power supply is set to −1500 V or more and 1500 V or less.

ガス導入口45aは、真空反応室4に供給すべき光導電層11bのドーパント専用の原料ガスを導入するためのものであり、ガス導入口45bは、真空反応室4に供給すべき原料ガスを導入するためのものであり、いずれのガス導入口45a、45bも原料ガス供給手段6に接続されている。ガス導入口45aは、真空反応室4の略中央の高さ位置に設置されていて、ガス導入口45bは、真空反応室4内に設置される支持体3の両端位置に相当する高さ位置にそれぞれ設置されている。   The gas inlet 45 a is for introducing a source gas dedicated to the dopant of the photoconductive layer 11 b to be supplied to the vacuum reaction chamber 4, and the gas inlet 45 b is a source gas to be supplied to the vacuum reaction chamber 4. The gas introduction ports 45 a and 45 b are connected to the raw material gas supply means 6. The gas introduction port 45 a is installed at a substantially central height position of the vacuum reaction chamber 4, and the gas introduction port 45 b is a height position corresponding to both end positions of the support 3 installed in the vacuum reaction chamber 4. Respectively.

複数のガス吹き出し孔46は、円筒状電極40の内部に導入された原料ガスを円筒状基体10に向けて吹き出すためのものであり、図の上下方向に等間隔になるように配置されているとともに、周方向にも等間隔で配置されている。複数のガス吹き出し孔46は、同一形状の円形に形成されており、その孔径は、例えば0.5mm以上2mm以下とされている。   The plurality of gas blowing holes 46 are for blowing the source gas introduced into the cylindrical electrode 40 toward the cylindrical substrate 10 and are arranged at equal intervals in the vertical direction of the figure. In addition, they are arranged at equal intervals in the circumferential direction. The plurality of gas blowing holes 46 are formed in a circular shape having the same shape, and the hole diameter is, for example, not less than 0.5 mm and not more than 2 mm.

プレート41は、真空反応室4が開放された状態と閉塞された状態とを選択可能とするためのものであり、プレート41を開閉することによって真空反応室4に対する支持体3の出し入れが可能とされている。プレート41は、円筒状基体10と同様な導電性材料で形成されているが、下面側に防着板47が取着されている。これにより、プレート41に対して堆積膜が形成されるのを防止している。この防着板47もまた、円筒状基体10と同様な導電性材料で形成されているが、防着板47はプレート41に対して着脱自在とされている。そのため、防着板47は、プレート41から取り外すことにより洗浄が可能であり、繰り返し使用することができる。   The plate 41 is for selecting a state in which the vacuum reaction chamber 4 is opened or closed, and the support 3 can be taken in and out of the vacuum reaction chamber 4 by opening and closing the plate 41. Has been. The plate 41 is formed of the same conductive material as that of the cylindrical base body 10, but a deposition preventing plate 47 is attached to the lower surface side. This prevents a deposited film from being formed on the plate 41. The deposition preventing plate 47 is also formed of the same conductive material as that of the cylindrical substrate 10, but the deposition preventing plate 47 is detachable from the plate 41. Therefore, the deposition preventing plate 47 can be cleaned by removing it from the plate 41 and can be used repeatedly.

プレート42は、真空反応室4のベースとなるものであり、円筒状基体10と同様な導電性材料で形成されている。プレート42と円筒状電極40との間に介在する絶縁部材44は、円筒状電極40とプレート42との間にアーク放電が発生するのを抑える役割を有するものである。このような絶縁部材44は、例えばガラス材料(ホウ珪酸ガラス、ソーダガラス、耐熱ガラスなど)、無機絶縁材料(セラミックス、石英、サファイヤなど)あるいは合成樹脂絶縁材料(四フッ化エチレンなどのフッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、ビニロン、エポキシ、マイラー、PEEK材など)で形成することができるが、絶縁性を有し、使用温度で充分な耐熱性があり、真空中でガスの放出が小さい材料であれば特に限定はない。ただし、絶縁部材44は、成膜体の内部応力あるいは成膜時の温度上昇に伴って生じるバイメタル効果に起因する応力によって反りが発生して使用できなくなるのを防止するために、一定以上の厚みを有するものとして形成されている。例えば、絶縁部材44を四フッ化エチレンのような熱膨張率が3×10−5/K以上10×10/K以下の材料で形成する場合には、絶縁部材44の厚みは10mm以上に設定される。このような範囲に絶縁部材44の厚みを設定した場合には、絶縁部材44と円筒状基体10に成膜される10μm以上30μm以下のアモルファスシリコン(a−Si)膜との界面に発生する応力に起因する反り量が、水平方向(円筒状基体10の軸方向に略直交する半径方向)の長さ200mmに対して、水平方向における端部と中央部との軸方向における高さの差で1mm以下とすることができ、絶縁部材44を繰り返し使用することが
可能となる。
The plate 42 serves as a base for the vacuum reaction chamber 4 and is formed of a conductive material similar to that of the cylindrical substrate 10. The insulating member 44 interposed between the plate 42 and the cylindrical electrode 40 has a role of suppressing occurrence of arc discharge between the cylindrical electrode 40 and the plate 42. Such an insulating member 44 is made of, for example, a glass material (borosilicate glass, soda glass, heat-resistant glass, etc.), an inorganic insulating material (ceramics, quartz, sapphire, etc.) or a synthetic resin insulating material (fluorine resin such as tetrafluoroethylene, Polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyester, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyamide, vinylon, epoxy, mylar, PEEK material, etc.), but it has insulating properties and sufficient heat resistance at the working temperature, vacuum There is no particular limitation as long as the material emits a small amount of gas. However, the insulating member 44 has a thickness greater than a certain thickness in order to prevent the insulating member 44 from being used due to warpage caused by the internal stress of the film formation body or the stress caused by the bimetal effect caused by the temperature rise during film formation. It is formed as having. For example, when the insulating member 44 is formed of a material having a thermal expansion coefficient of 3 × 10 −5 / K or more and 10 × 10 5 / K or less, such as ethylene tetrafluoride, the thickness of the insulating member 44 is 10 mm or more. Is set. When the thickness of the insulating member 44 is set in such a range, the stress generated at the interface between the insulating member 44 and an amorphous silicon (a-Si) film of 10 μm to 30 μm formed on the cylindrical substrate 10. The amount of warpage due to the difference in height in the axial direction between the end portion and the central portion in the horizontal direction is 200 mm in the horizontal direction (radial direction substantially orthogonal to the axial direction of the cylindrical base 10). It can be set to 1 mm or less, and the insulating member 44 can be used repeatedly.

プレート42および絶縁部材44には、ガス排出口42A、44Aおよび圧力計49が設けられている。排気口42A、44Aは、真空反応室4の内部の気体を排出するためのものであり、排気手段7に接続されている、圧力計49は、真空反応室4の圧力をモニタリングするためのものであり、公知の種々のものを使用することができる。   The plate 42 and the insulating member 44 are provided with gas discharge ports 42A and 44A and a pressure gauge 49. The exhaust ports 42A and 44A are for exhausting the gas inside the vacuum reaction chamber 4, and the pressure gauge 49 connected to the exhaust means 7 is for monitoring the pressure in the vacuum reaction chamber 4. Various known ones can be used.

図2に示したように、回転手段5は、支持体3を回転させるためのものであり、回転モータ50および回転力伝達機構51を有している。回転手段5によって支持体3を回転させて成膜を行なった場合には、支持体3とともに円筒状基体10が回転するために、円筒状基体10の外周に対して均等に原料ガスの分解成分を堆積させることが可能となる。   As shown in FIG. 2, the rotating means 5 is for rotating the support 3, and has a rotating motor 50 and a rotational force transmission mechanism 51. When film formation is performed by rotating the support 3 by the rotating means 5, the cylindrical base 10 rotates together with the support 3, so that the decomposition component of the source gas is uniformly distributed with respect to the outer periphery of the cylindrical base 10. Can be deposited.

回転モータ50は、円筒状基体10に回転力を付与するものである。この回転モータ50は、例えば円筒状基体10を1rpm以上10rpm以下で回転させるように動作制御される。回転モータ50としては、公知の種々のものを使用することができる。   The rotation motor 50 applies a rotational force to the cylindrical base 10. The operation of the rotary motor 50 is controlled so as to rotate the cylindrical substrate 10 at 1 rpm or more and 10 rpm or less, for example. Various known motors can be used as the rotary motor 50.

回転力伝達機構51は、回転モータ50からの回転力を円筒状基体10に伝達・入力するためのものであり、回転導入端子52、絶縁軸部材53および絶縁平板54を有している。   The rotational force transmission mechanism 51 is for transmitting and inputting the rotational force from the rotary motor 50 to the cylindrical base 10, and includes a rotation introduction terminal 52, an insulating shaft member 53, and an insulating flat plate 54.

回転導入端子52は、真空反応室4内の真空を保ちながら回転力を伝達するためのもの
である。このような回転導入端子52としては、回転軸を二重もしくは三重構造としてオイルシールあるいはメカニカルシール等の真空シール手段を用いることができる。
The rotation introduction terminal 52 is for transmitting a rotational force while maintaining the vacuum in the vacuum reaction chamber 4. As such a rotation introduction terminal 52, a vacuum seal means such as an oil seal or a mechanical seal can be used with a rotary shaft having a double or triple structure.

絶縁軸部材53および絶縁平板54は、支持体3とプレート41との間の絶縁状態を維持しつつ、回転モータ50からの回転力を支持体3に入力するためものであり、例えば絶縁部材44などの同様な絶縁材料で形成されている。ここで、絶縁軸部材53の外径D2は、成膜時において、支持体3の外径(後述する上ダミー基体38Cの内径)D3よりも小さくなるように設定されている。より具体的には、成膜時における円筒状基体10の温度が200℃以上400℃以下に設定される場合であれば、絶縁軸部材53の外径D2は、支持体3の外径(後述する上ダミー基体38Cの内径)D3よりも0.1mm以上5mm以下、好適には3mm程度大きくなるように設定される。この条件を満たすために、非成膜時(常温環境下(例えば10℃以上40℃以下))においては、絶縁軸部材53の外径D2と支持体3の外径(後述する上ダミー基体38Cの内径)D3との差は、0.6mm以上5.5mm以下に設定される。   The insulating shaft member 53 and the insulating flat plate 54 are for inputting the rotational force from the rotary motor 50 to the support body 3 while maintaining the insulation state between the support body 3 and the plate 41. For example, the insulating member 44 It is made of a similar insulating material. Here, the outer diameter D2 of the insulating shaft member 53 is set to be smaller than the outer diameter (the inner diameter of the upper dummy base 38C described later) D3 during the film formation. More specifically, when the temperature of the cylindrical substrate 10 at the time of film formation is set to 200 ° C. or more and 400 ° C. or less, the outer diameter D2 of the insulating shaft member 53 is the outer diameter of the support 3 (described later). The inner diameter of the upper dummy substrate 38C) is set to be 0.1 mm or more and 5 mm or less, preferably about 3 mm. In order to satisfy this condition, the outer diameter D2 of the insulating shaft member 53 and the outer diameter of the support 3 (the upper dummy substrate 38C described later) are formed during non-film formation (in a room temperature environment (for example, 10 ° C. to 40 ° C.)). The difference from the inner diameter D3 is set to 0.6 mm or more and 5.5 mm or less.

絶縁平板54は、プレート41を取り外しするときに上方から落下するゴミや粉塵などの異物が円筒状基体10へ付着するのを防止するためのものであり、上ダミー基体38Cの内径D3より大きな外径D4を有する円板状に形成されている。絶縁平板54の直径D4は、円筒状基体10の直径D3の1.5倍以上3倍以下とされ、例えば円筒状基体10として直径D3が30mmのものを用いる場合には、絶縁平板54の直径D4は50mm程度とされる。   The insulating flat plate 54 is intended to prevent foreign matters such as dust and dust falling from above when the plate 41 is removed from adhering to the cylindrical base body 10, and has an outer diameter larger than the inner diameter D3 of the upper dummy base body 38C. It is formed in a disk shape having a diameter D4. The diameter D4 of the insulating flat plate 54 is 1.5 to 3 times the diameter D3 of the cylindrical substrate 10. For example, when the cylindrical substrate 10 having a diameter D3 of 30 mm is used, the diameter of the insulating flat plate 54 is used. D4 is about 50 mm.

このような絶縁平板54を設けた場合には、円筒状基体10に付着した異物に起因する異常放電を抑制することができるため、成膜欠陥の発生を抑制することができる。これにより、電子写真感光体1を形成する際の歩留まりを向上させ、また電子写真感光体1を用いて画像形成する場合における画像不良の発生を抑制することができる。   When such an insulating flat plate 54 is provided, it is possible to suppress abnormal discharge caused by foreign matter attached to the cylindrical substrate 10, and thus it is possible to suppress the occurrence of film formation defects. Thereby, the yield at the time of forming the electrophotographic photosensitive member 1 can be improved, and the occurrence of image defects when the image is formed using the electrophotographic photosensitive member 1 can be suppressed.

図2に示したように、原料ガス供給手段6は、複数の原料ガスタンク60、61、62、63、光導電層11bのドーパント専用ガスタンク64、複数の配管60A、61A、62A、63A、64A、バルブ60B、61B、62B、63B、64B、60C、61C、62C、63C、64Cおよび複数のマスフローコントローラ60D、61D、62D、63D、64Dを備えたものであり、配管65a、65bおよびガス導入口45a、45bを介して円筒状電極40に接続されている。各原料ガスタンク60〜64は、例えばB、H(またはHe)、CHあるいはSiHが充填されたものである。バルブ60B〜64B、60C〜64Cおよびマスフローコントローラ60D〜64Dは、真空反応室4に導入する各原料ガス成分または光導電層11bのドーパント専用ガス成分の流量、組成およびガス圧を調整するためのものである。もちろん、原料ガス供給手段6においては、各原料ガスタンク60〜64に充填すべきガスの種類、あるいは複数の原料タンク60〜64の数は、円筒状基体10に形成すべき膜の種類あるいは組成に応じて適宜選択すればよい。 As shown in FIG. 2, the source gas supply means 6 includes a plurality of source gas tanks 60, 61, 62, 63, a dopant dedicated gas tank 64 for the photoconductive layer 11b, a plurality of pipes 60A, 61A, 62A, 63A, 64A, Valves 60B, 61B, 62B, 63B, 64B, 60C, 61C, 62C, 63C, 64C and a plurality of mass flow controllers 60D, 61D, 62D, 63D, 64D are provided, and piping 65a, 65b and gas inlet 45a , 45b to the cylindrical electrode 40. Each of the source gas tanks 60 to 64 is filled with, for example, B 2 H 6 , H 2 (or He), CH 4, or SiH 4 . Valves 60B to 64B, 60C to 64C and mass flow controllers 60D to 64D are for adjusting the flow rate, composition and gas pressure of each raw material gas component introduced into the vacuum reaction chamber 4 or the dopant exclusive gas component of the photoconductive layer 11b. It is. Of course, in the source gas supply means 6, the type of gas to be filled in each source gas tank 60 to 64, or the number of the plurality of source tanks 60 to 64 depends on the type or composition of the film to be formed on the cylindrical substrate 10. What is necessary is just to select suitably according to.

排気手段7は、真空反応室4のガスをガス排出口42A、44Aを介して外部に排出するためのものであり、メカニカルブースタポンプ71およびロータリーポンプ72を備えている。これらのポンプ71、72は、圧力計49でのモニタリング結果に応じて動作制御されるものである。すなわち、排気手段7では、圧力計49でのモニタリング結果に基づいて、真空反応室4を真空に維持できるとともに、真空反応室4のガス圧を目的値に設定することができる。真空反応室4の圧力は、例えば1.0Pa以上100Pa以下とされる。   The exhaust means 7 is for exhausting the gas in the vacuum reaction chamber 4 to the outside through the gas exhaust ports 42 </ b> A and 44 </ b> A, and includes a mechanical booster pump 71 and a rotary pump 72. These pumps 71 and 72 are controlled in operation according to the monitoring result of the pressure gauge 49. That is, the exhaust means 7 can maintain the vacuum reaction chamber 4 in a vacuum based on the monitoring result of the pressure gauge 49, and can set the gas pressure in the vacuum reaction chamber 4 to a target value. The pressure in the vacuum reaction chamber 4 is, for example, 1.0 Pa or more and 100 Pa or less.

(堆積膜の形成方法)
次に、プラズマCVD装置2を用いた堆積膜の形成方法について、円筒状基体10に感光層11としてアモルファスシリコン(a−Si)膜が形成された電子写真感光体1(図1を参照)を作製する場合を例にとって説明する。
(Method for forming deposited film)
Next, regarding a method for forming a deposited film using the plasma CVD apparatus 2, an electrophotographic photosensitive member 1 (see FIG. 1) in which an amorphous silicon (a-Si) film is formed as a photosensitive layer 11 on a cylindrical substrate 10 is used. A case of manufacturing will be described as an example.

まず、円筒状基体10に堆積膜(a−Si膜)を形成するにあたっては、プラズマCVD装置2のプレート41を取り外した上で、複数の円筒状基体10(図面上は2つ)を支持した支持体3を真空反応室4の内部にセットし、再びプレート41を取り付ける。   First, when forming a deposited film (a-Si film) on the cylindrical substrate 10, the plate 41 of the plasma CVD apparatus 2 was removed and a plurality of cylindrical substrates 10 (two in the drawing) were supported. The support 3 is set inside the vacuum reaction chamber 4 and the plate 41 is attached again.

支持体3に対する2つの円筒状基体10の支持にあたっては、フランジ部30上に、支持体3の主要部を覆って下ダミー基体38A、円筒状基体10、中間ダミー基体38B、円筒状基体10および上ダミー基体38Cが順次積み上げられる。   In supporting the two cylindrical bases 10 with respect to the support 3, the lower dummy base 38 </ b> A, the cylindrical base 10, the intermediate dummy base 38 </ b> B, the cylindrical base 10, and the main part of the support 3 are covered on the flange portion 30. The upper dummy bases 38C are sequentially stacked.

各ダミー基体38A〜38Cとしては、製品の用途に応じて、導電性または絶縁性基体の表面に導電処理を施したものが選択されるが、通常は、円筒状基体10と同様な材料で円筒状に形成されたものが使用される。   As each of the dummy bases 38A to 38C, a conductive or insulating base whose surface has been subjected to a conductive treatment is selected according to the use of the product. Usually, a cylinder made of the same material as the cylindrical base 10 is used. What was formed in the shape is used.

ここで、下ダミー基体38Aは、円筒状基体10の高さ位置を調整するためのものである。中間ダミー基体38Bは、隣接する円筒状基体10の端部間で生じるアーク放電に起因する円筒状基体10に成膜不良が発生するのを抑制するためのものである。この中間ダミー基体38Bとしては、その長さがアーク放電を防止できる最低限の長さ(本例では1cm)以上を有し、その表面側角部が曲面加工で曲率0.5mm以上または端面加工でカットされた部分の軸方向の長さおよび深さ方向の長さが0.5mm以上となるように面取りされたものが使用される。上ダミー基体38Cは、支持体3に堆積膜が形成されるのを防止し、成膜中に一旦被着した成膜体の剥離に起因する成膜不良の発生を抑制するためのものである。上ダミー基体38Cは、一部が支持体3の上方に突出した状態とされる。   Here, the lower dummy base 38 </ b> A is for adjusting the height position of the cylindrical base 10. The intermediate dummy base body 38B is for suppressing the occurrence of film formation defects on the cylindrical base body 10 due to arc discharge generated between the end portions of the adjacent cylindrical base bodies 10. The intermediate dummy base body 38B has a minimum length (1 cm in this example) that can prevent arc discharge, and the surface side corner portion has a curvature of 0.5 mm or more by curved surface processing or end surface processing. The chamfered portion is used so that the length in the axial direction and the length in the depth direction of the part cut in the above are 0.5 mm or more. The upper dummy base 38C is for preventing the deposition film from being formed on the support 3 and suppressing the occurrence of film formation defects due to the peeling of the film formation body once deposited during film formation. . The upper dummy base 38 </ b> C is in a state in which a part protrudes above the support 3.

次いで、真空反応室4を密閉状態とし、回転手段5によって支持体3を介して円筒状基体10を回転させるとともに、円筒状基体10を加熱し、排気手段7によって真空反応室4を減圧する。   Next, the vacuum reaction chamber 4 is sealed, the cylindrical substrate 10 is rotated by the rotating means 5 via the support 3, the cylindrical substrate 10 is heated, and the vacuum reaction chamber 4 is depressurized by the exhaust means 7.

円筒状基体10の加熱は、例えばヒータ37に対して外部から電力を供給してヒータ37を発熱させることによって行なわれる。このようなヒータ37の発熱によって、円筒状基体10が目的とする温度に昇温される。円筒状基体10の温度は、その表面に形成すべき膜の種類および組成によって選択されるが、例えばアモルファスシリコン(a−Si)膜を形成する場合には250℃以上300℃以下の範囲に設定され、ヒータ37をオン・オフすることによって略一定に維持される。   The cylindrical base 10 is heated, for example, by supplying electric power to the heater 37 from the outside to cause the heater 37 to generate heat. Due to the heat generated by the heater 37, the cylindrical substrate 10 is heated to a target temperature. The temperature of the cylindrical substrate 10 is selected depending on the type and composition of the film to be formed on its surface. For example, when forming an amorphous silicon (a-Si) film, the temperature is set in the range of 250 ° C. or more and 300 ° C. or less. The heater 37 is kept substantially constant by turning the heater 37 on and off.

一方、真空反応室4の減圧は、排気手段7によってガス排出口42A、44Aを介して真空反応室4からガスを排出させることによって行なわれる。真空反応室4の減圧の程度は、圧力計49(図2を参照)での真空反応室4の圧力をモニタリングしつつ、メカニカルブースタポンプ71(図2を参照)およびロータリーポンプ72(図2参照)の動作を制御することにより、例えば10−3Pa程度とされる。 On the other hand, the vacuum reaction chamber 4 is decompressed by exhausting the gas from the vacuum reaction chamber 4 through the gas discharge ports 42A and 44A by the exhaust means 7. The degree of depressurization of the vacuum reaction chamber 4 is determined by monitoring the pressure in the vacuum reaction chamber 4 with a pressure gauge 49 (see FIG. 2), and with a mechanical booster pump 71 (see FIG. 2) and a rotary pump 72 (see FIG. 2). ), For example, about 10 −3 Pa.

次いで、円筒状基体10の温度が所望温度となり、真空反応室4の圧力が所望圧力となった場合には、原料ガス供給手段6によって真空反応室4に原料ガスを供給するとともに、円筒状電極40と支持体3との間にパルス状の直流電圧を印加する。これにより、円筒状電極40と支持体3(円筒状基体10)との間にグロー放電が起こり、原料ガス成分が分解され、原料ガスの分解成分が円筒状基体10の表面に堆積する。   Next, when the temperature of the cylindrical substrate 10 reaches the desired temperature and the pressure in the vacuum reaction chamber 4 reaches the desired pressure, the source gas is supplied to the vacuum reaction chamber 4 by the source gas supply means 6 and the cylindrical electrode A pulsed DC voltage is applied between 40 and the support 3. As a result, glow discharge occurs between the cylindrical electrode 40 and the support 3 (cylindrical substrate 10), the source gas component is decomposed, and the decomposed component of the source gas is deposited on the surface of the cylindrical substrate 10.

一方、排気手段7においては、圧力計49のモニタリングをしつつ、メカニカルブース
タポンプ71およびロータリーポンプ72の動作を制御することにより、真空反応室4におけるガス圧を目的範囲に維持する。すなわち、真空反応室4の内部は、原料ガス供給手段6におけるマスフローコントローラ60D〜63Dと排気手段7におけるポンプ71、72とによって安定したガス圧に維持される。真空反応室4におけるガス圧は、例えば1Pa以上100Pa以下とされる。
On the other hand, in the exhaust means 7, the gas pressure in the vacuum reaction chamber 4 is maintained within the target range by controlling the operations of the mechanical booster pump 71 and the rotary pump 72 while monitoring the pressure gauge 49. That is, the inside of the vacuum reaction chamber 4 is maintained at a stable gas pressure by the mass flow controllers 60D to 63D in the source gas supply means 6 and the pumps 71 and 72 in the exhaust means 7. The gas pressure in the vacuum reaction chamber 4 is, for example, 1 Pa or more and 100 Pa or less.

真空反応室4への原料ガスの供給は、バルブ60B〜64B、60C〜64Cの開閉状態を適宜制御しつつ、マスフローコントローラ60D〜64Dを制御することにより、原料ガスタンク60〜64の原料ガスを所望の組成および流量で配管60A〜64A、65a、65bおよびガス導入口45a、45bを介して円筒状電極40の内部に導入することによって行なわれる。円筒状電極40の内部に導入された原料ガスは、複数のガス吹き出し孔46を介して円筒状基体10に向けて吹き出される。そして、バルブ60B〜64B、60C〜64Cおよびマスフローコントローラ60D〜64Dによって原料ガスの組成を適宜切り替えることによって、円筒状基体10の表面には、電荷注入阻止層11、光導電層11bおよび表面層12が順次積層形成される。   The supply of the raw material gas to the vacuum reaction chamber 4 is performed by controlling the mass flow controllers 60D-64D while appropriately controlling the open / closed state of the valves 60B-64B, 60C-64C, thereby obtaining the raw material gas in the raw material gas tanks 60-64. It introduce | transduces into the inside of the cylindrical electrode 40 through piping 60A-64A, 65a, 65b and gas inlet 45a, 45b with the composition and flow volume of these. The source gas introduced into the cylindrical electrode 40 is blown out toward the cylindrical substrate 10 through a plurality of gas blowing holes 46. Then, the charge injection blocking layer 11, the photoconductive layer 11b, and the surface layer 12 are formed on the surface of the cylindrical substrate 10 by appropriately switching the composition of the source gas by the valves 60B to 64B, 60C to 64C and the mass flow controllers 60D to 64D. Are sequentially stacked.

円筒状電極40と支持体3との間へのパルス状の直流電圧を印加は、制御部35によって直流電源34を制御することによって行なわれる。   The application of the pulsed DC voltage between the cylindrical electrode 40 and the support 3 is performed by controlling the DC power supply 34 by the control unit 35.

一般に、13.56MHzのRF帯域以上の高周波電力を使用した場合は、空間で生成されたイオン種が電界によって加速され、正負の極性に応じた方向に引き寄せられることになるが、高周波交流によって電界が連続して反転することから、前記イオン種が円筒状基体10あるいは放電電極に到達するよりも前に、空間中で再結合を繰り返し、再度ガスまたはポリシリコン粉体などのシリコン化合物となって排気される。   In general, when high frequency power of 13.56 MHz RF band or higher is used, ion species generated in the space are accelerated by an electric field and attracted in a direction according to positive and negative polarities. Since the ionic species are continuously reversed, before the ionic species reach the cylindrical substrate 10 or the discharge electrode, recombination is repeated in the space to form a silicon compound such as gas or polysilicon powder again. Exhausted.

これに対して、円筒状基体10側が正負いずれかの極性になるようなパルス状の直流電圧を印加してカチオンを加速させて円筒状基体10に衝突させ、その衝撃によって表面の微細な凹凸をスパッタリングしながらアモルファスシリコン(a−Si)の成膜を行なった場合には、極めて凹凸の少ない表面を持ったアモルファスシリコン(a−Si)が得られる。本発明者らはこの現象を“イオンスパッタリング効果”と名付けた。   On the other hand, a pulsating DC voltage is applied so that the cylindrical substrate 10 has a positive or negative polarity to accelerate the cations to collide with the cylindrical substrate 10, and the impact causes fine irregularities on the surface. When film formation of amorphous silicon (a-Si) is performed while sputtering, amorphous silicon (a-Si) having a surface with very few irregularities is obtained. The inventors named this phenomenon the “ion sputtering effect”.

このようなプラズマCVD法において効率よくイオンスパッタリング効果を得るには、極性の連続的な反転を避けるような電力を印加することが必要であり、前記パルス状の矩形波の他には、三角波、直流電力あるいは直流電圧が有用である。また、全ての電圧が正負いずれかの極性になるように調整された交流電力等でも同様の効果が得られる。印加電圧の極性は、原料ガスの種類によってイオン種の密度および堆積種の極性などから決まる成膜速度などを考慮して自由に調整できる。   In order to obtain an ion sputtering effect efficiently in such a plasma CVD method, it is necessary to apply electric power that avoids continuous reversal of polarity. In addition to the pulse-shaped rectangular wave, a triangular wave, DC power or DC voltage is useful. The same effect can be obtained with AC power adjusted so that all voltages have either positive or negative polarity. The polarity of the applied voltage can be freely adjusted in consideration of the film forming speed determined by the density of the ion species and the polarity of the deposited species depending on the type of the source gas.

ここで、パルス状電圧によって効率よくイオンスパッタリング効果を得るには、支持体3(円筒状基体10)と円筒状電極40との間の電位差は、例えば50V以上3000V以下の範囲内とされ、成膜レートを考慮した場合には、好ましくは500V以上3000V以下の範囲内とされる。   Here, in order to obtain an ion sputtering effect efficiently by using a pulse voltage, the potential difference between the support 3 (cylindrical substrate 10) and the cylindrical electrode 40 is set within a range of, for example, 50 V or more and 3000 V or less. In consideration of the film rate, it is preferably in the range of 500 V or more and 3000 V or less.

より具体的には、制御部35は、円筒状電極40が接地されている場合には、支持体(導電性支柱31)に対して、−3000V以上−50V以下の範囲内の負のパルス状直流電位V1を供給し、あるいは50V以上3000V以下の範囲内の正のパルス状直流電位V1を供給する。   More specifically, when the cylindrical electrode 40 is grounded, the control unit 35 has a negative pulse shape within a range of −3000V to −50V with respect to the support (conductive column 31). A DC potential V1 is supplied, or a positive pulsed DC potential V1 within a range of 50V to 3000V is supplied.

一方、円筒状電極40が基準電極(図示を省略)に接続されている場合には、支持体(導電性支柱31)に対して供給するパルス状直流電位V1は、目的とする電位差ΔVと基
準電源から供給される電位V2との差の値(ΔV−V2)とされる。基準電源から供給する電位V2は、支持体3(円筒状基体10)に対して負のパルス状電圧を印加する場合には、−1500V以上1500V以下とされ、支持体3(円筒状基体10)に対して正のパルス状電圧を印加する場合には、−1500V以上1500V以下とされる。
On the other hand, when the cylindrical electrode 40 is connected to a reference electrode (not shown), the pulsed DC potential V1 supplied to the support (conductive column 31) is equal to the target potential difference ΔV and the reference. A difference value (ΔV−V2) from the potential V2 supplied from the power source is set. The potential V2 supplied from the reference power source is set to −1500 V or more and 1500 V or less when a negative pulse voltage is applied to the support 3 (cylindrical substrate 10), and the support 3 (cylindrical substrate 10). When a positive pulse voltage is applied to the voltage, the voltage is set to -1500V or more and 1500V or less.

制御部35はまた、直流電圧の周波数(1/T(sec))が300kHz以下に、duty比(T1/T)が20%以上90%以下になるように直流電源34を制御する。   The control unit 35 also controls the DC power supply 34 so that the frequency (1 / T (sec)) of the DC voltage is 300 kHz or less and the duty ratio (T1 / T) is 20% or more and 90% or less.

なお、本発明におけるduty比とは、パルス状の直流電圧の1周期(T)(円筒状基体10と円筒状電極40との間に電位差が生じた瞬間から、次に電位差が生じた瞬間までの時間)における電位差発生T1が占める時間割合と定義される。例えば、duty比20%とは、パルス状の電圧を印加する際の、1周期に占める電位差発生(ON)時間が1周期全体の20%であることをいう。   The duty ratio in the present invention means one cycle (T) of a pulsed DC voltage (from the moment when a potential difference is generated between the cylindrical substrate 10 and the cylindrical electrode 40 to the next moment when the potential difference is generated. Is defined as the time ratio occupied by potential difference occurrence T1. For example, a duty ratio of 20% means that the potential difference occurrence (ON) time in one cycle when applying a pulsed voltage is 20% of the entire cycle.

このイオンスパッタリング効果を利用して得られたアモルファスシリコン(a−Si)の光導電層11bは、その厚みが10μm以上となっても、表面の微細凹凸が小さく平滑性がほとんど損なわれない。そのため、光導電層11b上に表面層12であるアモルファス炭化シリコン(a−SiC)を1μm程度積層した場合の表面層12の表面形状は、光導電層11bの表面形状を反映した滑らかな面とすることが可能となる。その一方で、表面層12を積層する場合においても、イオンスパッタリグ効果を利用することにより、表面層12を微細凹凸が小さい平滑な膜として形成することができる。   Even if the amorphous silicon (a-Si) photoconductive layer 11b obtained by utilizing this ion sputtering effect has a thickness of 10 μm or more, the surface has small fine irregularities and the smoothness is hardly impaired. Therefore, the surface shape of the surface layer 12 when amorphous silicon carbide (a-SiC), which is the surface layer 12, is laminated on the photoconductive layer 11b by about 1 μm is a smooth surface reflecting the surface shape of the photoconductive layer 11b. It becomes possible to do. On the other hand, even when the surface layer 12 is laminated, the surface layer 12 can be formed as a smooth film with small fine irregularities by utilizing the ion sputtering effect.

ここで、電荷注入阻止層11、光導電層11bおよび表面層12の形成にあたっては、原料ガス供給手段6におけるマスフローコントローラ60D〜63Dおよびバルブ60B〜63B、60C〜63Cを制御し、目的とする組成の原料ガスが真空反応室4に供給されるのは上述の通りである。   Here, in forming the charge injection blocking layer 11, the photoconductive layer 11b, and the surface layer 12, the mass flow controllers 60D to 63D and the valves 60B to 63B and 60C to 63C in the source gas supply means 6 are controlled to achieve the intended composition. The source gas is supplied to the vacuum reaction chamber 4 as described above.

例えば、電荷注入阻止層11をアモルファスシリコン(a−Si)系の堆積膜として形成する場合には、原料ガスとして、SiH(シランガス)などのシリコン(Si)含有ガス、Bなどのドーパント含有ガスおよび水素(H)あるいはヘリウム(He)などの希釈ガスの混合ガスが用いられる。ドーパント含有ガスとしては、ホウ素(B)含有ガスの他に、窒素(N)および酸素(O)含有ガスを用いることもできる。 For example, when the charge injection blocking layer 11 is formed as an amorphous silicon (a-Si) -based deposition film, a source gas such as a silicon (Si) -containing gas such as SiH 4 (silane gas), B 2 H 6 or the like is used. A mixed gas of a dopant-containing gas and a diluent gas such as hydrogen (H 2 ) or helium (He) is used. As the dopant-containing gas, in addition to the boron (B) -containing gas, a nitrogen (N) and oxygen (O) -containing gas can also be used.

光導電層11bをアモルファスシリコン(a−Si)系の堆積膜として形成する場合には、原料ガスとして、SiH4(シランガス)などのシリコン(Si)含有ガスおよび水
素(H)あるいはヘリウム(He)などの希釈ガスの混合ガスが用いられる。光導電層11bにおいては、ダングリングボンド終端用に水素(H)あるいはハロゲン元素(F、Cl)を膜中に1原子%以上40原子%以下含有させるように、希釈ガスとして水素ガスを用い、あるいは原料ガス中にハロゲン化合物を含ませておいてもよい。また、原料ガスには、暗導電率および光導電率などの電気的特性および光学的バンドギャップなどについて所望の特性を得るために、ドーパントとして周期表第12族、第13族元素(以下「第12族元素」、「第13族元素」と略す)あるいは周期表第15族、第16族元素(以下「第15族元素」、「第16族元素」と略す)を含有させ、上記諸特性を調整するために炭素(C)および酸素(O)などの元素を含有させてもよい。
In the case where the photoconductive layer 11b is formed as an amorphous silicon (a-Si) -based deposited film, as a source gas, a silicon (Si) -containing gas such as SiH 4 (silane gas) and hydrogen (H 2 ) or helium (He) are used. Etc.) is used. In the photoconductive layer 11b, hydrogen gas is used as a diluting gas so that hydrogen (H) or halogen element (F, Cl) is contained in the film in an amount of 1 atomic% to 40 atomic% for dangling bond termination, Alternatively, a halogen compound may be included in the source gas. In addition, in the source gas, in order to obtain desired characteristics with respect to electrical characteristics such as dark conductivity and photoconductivity and optical band gap, Group 12 and Group 13 elements (hereinafter referred to as “Group”) as dopants. The above-mentioned characteristics include a group 12 element, abbreviated as “group 13 element”) or a group 15 or a group 16 element in the periodic table (hereinafter abbreviated as “group 15 element” or “group 16 element”). In order to adjust the above, elements such as carbon (C) and oxygen (O) may be contained.

例えば、第13族元素および第15族元素としては、それぞれホウ素(B)およびリン(P)が共有結合性に優れて半導体特性を敏感に変え得る点、および優れた光感度が得られるという点で望ましい。電荷注入阻止層11に対して第13族元素あるいは第15族元素を炭素(C)および酸素(O)などの元素とともに含有させる場合には、第13族元素の含有量は0.1ppm以上20000ppm以下、第15族元素の含有量は0.1pp
m以上10000ppm以下となるように調整される。また、光導電層11bに対して第13族元素あるいは第15族元素を炭素(C)および酸素(O)等の元素とともに含有させる場合には、あるいは、電荷注入阻止層11および光導電層11bに対して炭素(C)および酸素(O)等の元素を含有させない場合には、第13族元素は0.01ppm以上200ppm以下、第15族元素は0.01ppm以上100ppm以下となるように調整される。なお、原料ガスにおける第13属元素あるいは第15属元素の含有量を経時的に変化させることによって、これらの元素の濃度について層厚方向にわたって勾配を設けるようにしてもよい。この場合には、光導電層11bにおける第13族元素あるいは第15族元素の含有量は、光導電層11bの全体における平均含有量が上記範囲内であればよい。
For example, as the Group 13 element and the Group 15 element, boron (B) and phosphorus (P) are excellent in covalent bondability and can change the semiconductor characteristics sensitively, and excellent photosensitivity can be obtained. Is desirable. When the group 13 element or the group 15 element is contained together with elements such as carbon (C) and oxygen (O) in the charge injection blocking layer 11, the content of the group 13 element is 0.1 ppm or more and 20000 ppm. Hereinafter, the content of the Group 15 element is 0.1 pp.
m is adjusted to 10000 ppm or less. In addition, when a group 13 element or a group 15 element is included together with elements such as carbon (C) and oxygen (O) in the photoconductive layer 11b, or alternatively, the charge injection blocking layer 11 and the photoconductive layer 11b. When elements such as carbon (C) and oxygen (O) are not included, the group 13 element is adjusted to 0.01 ppm to 200 ppm, and the group 15 element is adjusted to 0.01 ppm to 100 ppm. Is done. In addition, by changing the content of the Group 13 element or the Group 15 element in the source gas over time, the concentration of these elements may be provided with a gradient over the layer thickness direction. In this case, the content of the Group 13 element or the Group 15 element in the photoconductive layer 11b may be such that the average content in the entire photoconductive layer 11b is within the above range.

また、光導電層11bについては、アモルファスシリコン(a−Si)系材料に微結晶シリコン(μc−Si)を含んでいてもよく、この微結晶シリコン(μc−Si)を含ませた場合には、暗導電率および光導電率を高めることができるので、光導電層22の設計自由度が増すといった利点がある。このような微結晶シリコン(μc−Si)は、先に説明した成膜方法を採用し、その成膜条件を変えることによって形成することができる。例えば、グロー放電分解法では、円筒状基体10の温度および直流パルス電力を高めに設定し、希釈ガスとしての水素流量を増すことによって形成できる。また、微結晶シリコン(μc−Si)を含む光導電層11bにおいても、先に説明したのと同様な元素(第13族元素、第15族元素、炭素(C)および酸素(O)など)を添加してもよい。   For the photoconductive layer 11b, the amorphous silicon (a-Si) -based material may contain microcrystalline silicon (μc-Si). When this microcrystalline silicon (μc-Si) is included, Since dark conductivity and photoconductivity can be increased, there is an advantage that the degree of freedom in designing the photoconductive layer 22 is increased. Such microcrystalline silicon (μc-Si) can be formed by employing the film formation method described above and changing the film formation conditions. For example, in the glow discharge decomposition method, it can be formed by setting the temperature and DC pulse power of the cylindrical substrate 10 high and increasing the flow rate of hydrogen as a dilution gas. Further, in the photoconductive layer 11b containing microcrystalline silicon (μc-Si), the same elements as described above (Group 13 element, Group 15 element, carbon (C), oxygen (O), etc.) May be added.

表面層12をアモルファス炭化シリコン(a−SiC)系の堆積膜として形成する場合には、原料ガスとして、SiH(シランガス)などのシリコン(Si)含有ガスおよびCHなどのC含有ガスの混合ガスを供給する。原料ガスにおけるシリコン(Si)と炭素(C)との組成比については、連続的あるいは間欠的に変化させてもよい。すなわち、Cの比率が高くなるほど成膜速度が遅くなる傾向があるため、表面層12における光導電層11bに近い部分についてはC比率が低くなるようにしつつ、自由表面側についてはC比率が高くなるように表面層12を形成するようにしてもよい。例えば、表面層12の光導電層11b側(界面側)においては、水素化アモルファスシリコンカーバイド(a−Si1−x:H)におけるx値(炭素比率)が0を超えて0.8未満の比較的シリコン(Si)構成比の高い第1の炭化シリコン(SiC)層を堆積した後、x値(炭素比率)が0.95以上1.0未満程度までC濃度を高くした第2の炭化シリコン(SiC)層を堆積した2層構造であってもよい。 When the surface layer 12 is formed as an amorphous silicon carbide (a-SiC) -based deposited film, a mixture of a silicon (Si) -containing gas such as SiH 4 (silane gas) and a C-containing gas such as CH 4 is used as a source gas. Supply gas. The composition ratio of silicon (Si) and carbon (C) in the source gas may be changed continuously or intermittently. That is, as the C ratio increases, the deposition rate tends to be slower. Therefore, the C ratio is low for the portion close to the photoconductive layer 11b in the surface layer 12, while the C ratio is high for the free surface side. You may make it form the surface layer 12 so that it may become. For example, on the photoconductive layer 11b side (interface side) of the surface layer 12, the x value (carbon ratio) in hydrogenated amorphous silicon carbide (a-Si1 - xCx : H) exceeds 0 and is 0.8. After depositing the first silicon carbide (SiC) layer having a relatively high silicon (Si) composition ratio of less than 2, the C concentration was increased to an x value (carbon ratio) of 0.95 or more and less than 1.0. It may be a two-layer structure in which a silicon carbide (SiC) layer is deposited.

第1の炭化シリコン(SiC)層は、その膜厚が、耐電圧、残留電位および膜強度などから決定され、通常0.1μm以上2μm以下、好適には0.2μm以上1μm以下、最適には0.3μm以上0.8μm以下とされる。第2の炭化シリコン(SiC)層は、その膜厚が、耐電圧、残留電位、膜強度および寿命(耐摩耗性)等から決定され、通常0.01μm以上2μm以下、好適には0.02μm以上1μm以下、最適には0.05μm以上0.8μm以下とされる。   The film thickness of the first silicon carbide (SiC) layer is determined from the withstand voltage, the residual potential, the film strength, etc., and is usually 0.1 μm to 2 μm, preferably 0.2 μm to 1 μm, optimally It is set to 0.3 μm or more and 0.8 μm or less. The film thickness of the second silicon carbide (SiC) layer is determined from withstand voltage, residual potential, film strength, life (wear resistance), etc., and is usually 0.01 μm or more and 2 μm or less, preferably 0.02 μm. The thickness is not less than 1 μm and optimally not less than 0.05 μm and not more than 0.8 μm.

表面層12は、上述のようにa−C層として形成することもできる。この場合、原料ガスとしては、C(アセチレンガス)あるいはCH(メタンガス)などのC含有ガスが用いられる。また、表面層12は、その膜厚が、通常0.1μm以上2μm以下、好適には0.2μm以上1μm以下、最適には0.3μm以上0.8μm以下とされる。 The surface layer 12 can also be formed as an aC layer as described above. In this case, a C-containing gas such as C 2 H 2 (acetylene gas) or CH 4 (methane gas) is used as the source gas. The thickness of the surface layer 12 is usually 0.1 μm to 2 μm, preferably 0.2 μm to 1 μm, and optimally 0.3 μm to 0.8 μm.

表面層12をa−C層として形成した場合には、Si−O結合に比べてC−O結合の方が結合エネルギーが小さいため、表面層12をアモルファスシリコン(a−Si)系材料で形成する場合に比べて、表面層12の表面が酸化することをより確実に抑制できる。そのため、表面層12をアモルファスカーボン(a−C)層として形成した場合には、印刷
時のコロナ放電により発生するオゾンなどによって表面層12の表面が酸化されることが適切に抑制されるため、高温高湿環境下などでの画像流れの発生を抑制することができる。
In the case where the surface layer 12 is formed as an aC layer, since the binding energy of the C—O bond is smaller than that of the Si—O bond, the surface layer 12 is formed of an amorphous silicon (a-Si) material. Compared with the case where it does, it can suppress more reliably that the surface of the surface layer 12 oxidizes. Therefore, when the surface layer 12 is formed as an amorphous carbon (a-C) layer, it is appropriately suppressed that the surface of the surface layer 12 is oxidized by ozone generated by corona discharge during printing. It is possible to suppress the occurrence of image flow in a high temperature and high humidity environment.

円筒状基体10に対する膜形成が終了した場合には、支持体3から円筒状基体10を抜き取ることにより、図1に示した電子写真感光体1を得ることができる。そして、成膜後は、成膜残渣を取り除くため、真空反応室4内の各部材を分解し、酸、アルカリあるいはブラスト等の洗浄を行ない、次回の成膜時に欠陥不良となる発塵が無いようにウエットエッチングを行なう。また、ウエットエッチングに代えて、ハロゲン系(ClF、CF、NF、SiFまたはこれらの混合ガス)のガスを用いてガスエッチングを行なうことも有効である。 When film formation on the cylindrical substrate 10 is completed, the electrophotographic photosensitive member 1 shown in FIG. 1 can be obtained by extracting the cylindrical substrate 10 from the support 3. After the film formation, in order to remove the film formation residue, each member in the vacuum reaction chamber 4 is disassembled and washed with acid, alkali, blast, or the like, and there is no dust generation that causes a defect in the next film formation. In this way, wet etching is performed. It is also effective to perform gas etching using halogen-based (ClF 3 , CF 4 , NF 3 , SiF 6 or a mixed gas thereof) instead of wet etching.

このように堆積膜を形成した後に、表面層12に検知領域12aを形成する。検知領域12aの形成は、COレーザ、YAGレーザ、UVレーザあるいはエキシマレーザなどのレーザによって除去加工を行なうか、水酸化カリウム(KOH)溶液あるいは水酸化ナトリウム(NaOH)溶液などによってウェットエッチング除去加工で行なえる。 After forming the deposited film in this way, the detection region 12a is formed in the surface layer 12. The detection region 12a is formed by removing with a laser such as a CO 2 laser, YAG laser, UV laser, or excimer laser, or wet etching with a potassium hydroxide (KOH) solution or a sodium hydroxide (NaOH) solution. You can do it.

また、次のような方法でも検知領域12aは形成可能である。上述の表面層12を所定厚みに形成した後に、支持体3から円筒状基体10を抜き取り、所定の位置にポリイミドテープなどでマスキングを行ない、再び円筒状基体10を支持した支持体3を真空反応室4にセットして、表面層12をさらに堆積させる。その後、支持体3から円筒状基体10を抜き取り、マスキングしたポリイミドなどを除去して検知領域12aが形成される。このように表面層12を2回に分けて堆積させ、1回目に堆積させる厚みと2回目に堆積させる厚みとを制御して、検知領域12aに隣接する領域における表面層12の厚みに対する検知領域12における表面層12の厚みの比を20〜80%となるように調整する。   The detection region 12a can also be formed by the following method. After the surface layer 12 is formed to a predetermined thickness, the cylindrical substrate 10 is extracted from the support 3 and masked with a polyimide tape or the like at a predetermined position, and the support 3 supporting the cylindrical substrate 10 is again subjected to a vacuum reaction. In the chamber 4, the surface layer 12 is further deposited. Thereafter, the cylindrical substrate 10 is extracted from the support 3 and the masked polyimide is removed to form the detection region 12a. In this way, the surface layer 12 is deposited in two steps, the thickness deposited in the first time and the thickness deposited in the second time are controlled, and the detection region for the thickness of the surface layer 12 in the region adjacent to the detection region 12a 12, the ratio of the thickness of the surface layer 12 is adjusted to 20 to 80%.

(画像形成装置)
図3に示す画像形成装置は、画像形成方式としてカールソン法を採用したものであり、電子写真感光体1、帯電器111、露光器112、現像器113、転写器114、定着器115、クリーニング器116および除電器117を備えている。
(Image forming device)
The image forming apparatus shown in FIG. 3 employs the Carlson method as an image forming method, and includes an electrophotographic photosensitive member 1, a charger 111, an exposure device 112, a developing device 113, a transfer device 114, a fixing device 115, and a cleaning device. 116 and a static eliminator 117.

帯電器111は、電子写真感光体1の表面を負極性に帯電する役割を担うものである。帯電電圧は、例えば200V以上1000V以下に設定される。本実施形態において帯電器111は、例えば芯金を導電性ゴムあるいはPVDF(ポリフッ化ビニリデン)によって被覆して構成される接触型帯電器が採用されているが、これに代えて、放電ワイヤを備える非接触型帯電器(例えばコロナ帯電器)を採用してもよい。   The charger 111 plays a role of charging the surface of the electrophotographic photoreceptor 1 to a negative polarity. The charging voltage is set to, for example, 200 V or more and 1000 V or less. In this embodiment, the charger 111 employs a contact charger configured by covering a core metal with conductive rubber or PVDF (polyvinylidene fluoride), for example, but instead includes a discharge wire. A non-contact type charger (for example, a corona charger) may be adopted.

露光器112は、電子写真感光体1に静電潜像を形成する役割を担うものである。具体的には、露光器112は、画像信号に応じて特定波長(例えば650nm以上780nm以下)の露光光(例えばレーザ光)を電子写真感光体1に照射することによって、帯電状態にある電子写真感光体1の露光光照射部分の電位を減衰させて静電潜像を形成する。露光器112としては、例えば複数のLED素子(波長:680nm)を配列させてなるLEDヘッドを採用することができる。   The exposure device 112 plays a role of forming an electrostatic latent image on the electrophotographic photosensitive member 1. Specifically, the exposure device 112 irradiates the electrophotographic photosensitive member 1 with exposure light (for example, laser light) having a specific wavelength (for example, 650 nm or more and 780 nm or less) in accordance with an image signal, so that the electrophotographic image is in a charged state. An electrostatic latent image is formed by attenuating the potential of the exposure light irradiation portion of the photoreceptor 1. As the exposure device 112, for example, an LED head in which a plurality of LED elements (wavelength: 680 nm) are arranged can be employed.

もちろん、露光器112の光源としては、LED素子に代えてレーザ光を出射可能なものを使用することもできる。つまり、LEDヘッドなどの露光器112に代えて、ポリゴンミラーを含んでなる光学系を使用してもよい。あるいは、原稿からの反射光を通すレンズおよびミラーを含んでなる光学系を採用することによって、複写機の構成の画像形成装置とすることもできる。   Of course, as the light source of the exposure device 112, a light source capable of emitting laser light can be used instead of the LED element. That is, an optical system including a polygon mirror may be used in place of the exposure device 112 such as an LED head. Alternatively, by adopting an optical system including a lens and a mirror through which reflected light from a document is passed, an image forming apparatus having a configuration of a copying machine can be obtained.

現像器113は、電子写真感光体1の静電潜像を現像してトナー像を形成する役割を担うものである。本例における現像器113は、現像剤(トナー)Tを磁気的に保持する磁気ローラ113Aを備えている。   The developing device 113 plays a role of developing the electrostatic latent image of the electrophotographic photosensitive member 1 to form a toner image. The developing device 113 in this example includes a magnetic roller 113A that magnetically holds a developer (toner) T.

現像剤Tは、電子写真感光体1の表面上に形成されるトナー像を構成するものであり、現像器113において摩擦帯電する。現像剤Tとしては、例えば、磁性キャリアおよび絶縁性トナーを含んでなる二成分系現像剤と、磁性トナーを含んでなる一成分系現像剤とが挙げられる。   The developer T constitutes a toner image formed on the surface of the electrophotographic photosensitive member 1 and is triboelectrically charged in the developing device 113. Examples of the developer T include a two-component developer containing a magnetic carrier and an insulating toner, and a one-component developer containing a magnetic toner.

磁気ローラ113Aは、電子写真感光体1の表面(現像領域)に現像剤を搬送する役割を担うものである。磁気ローラ113Aは、現像器113において摩擦帯電した現像剤Tを一定の穂長に調整された磁気ブラシの形で搬送する。この搬送された現像剤Tは、電子写真感光体1の現像領域において、静電潜像との静電引力によって電子写真感光体1の表面に付着してトナー像を形成する(静電潜像を可視化する)。トナー像の帯電極性は、正規現像によって画像形成が行なわれる場合には電子写真感光体1の表面の帯電極性と逆極性とされ、反転現像によって画像形成が行なわれる場合には電子写真感光体1の表面の帯電極性と同極性とされる。   The magnetic roller 113 </ b> A plays a role of transporting the developer to the surface (development region) of the electrophotographic photosensitive member 1. The magnetic roller 113A conveys the developer T frictionally charged in the developing unit 113 in the form of a magnetic brush adjusted to a certain head length. The transported developer T adheres to the surface of the electrophotographic photosensitive member 1 by electrostatic attraction with the electrostatic latent image in the developing area of the electrophotographic photosensitive member 1 to form a toner image (electrostatic latent image). Visualize). The charge polarity of the toner image is opposite to the charge polarity of the surface of the electrophotographic photoreceptor 1 when image formation is performed by regular development, and the electrophotographic photoreceptor 1 when image formation is performed by reversal development. The charge polarity of the surface is the same.

なお、現像器113は、本例においては乾式現像方式を採用しているが、液体現像剤を用いた湿式現像方式を採用してもよい。   The developing device 113 adopts a dry development method in this example, but may adopt a wet development method using a liquid developer.

転写器114は、電子写真感光体1と転写器114との間の転写領域に供給された記録媒体Pに、電子写真感光体1のトナー像を転写する役割を担うものである。本例における転写器114は、転写用チャージャ114Aおよび分離用チャージャ114Bを備えている。転写器114では、転写用チャージャ114Aにおいて記録媒体Pの背面(非記録面)がトナー像とは逆極性に帯電され、この帯電電荷とトナー像との静電引力によって、記録媒体P上にトナー像が転写される。また、転写器114では、トナー像の転写と同時的に、分離用チャージャ114Bにおいて記録媒体Pの背面が交流帯電され、記録媒体Pが電子写真感光体1の表面から速やかに分離させられる。   The transfer device 114 plays a role of transferring the toner image of the electrophotographic photosensitive member 1 to the recording medium P supplied to the transfer region between the electrophotographic photosensitive member 1 and the transfer device 114. The transfer device 114 in this example includes a transfer charger 114A and a separation charger 114B. In the transfer device 114, the back surface (non-recording surface) of the recording medium P is charged with a reverse polarity to the toner image in the transfer charger 114 </ b> A. The image is transferred. In the transfer unit 114, simultaneously with the transfer of the toner image, the back surface of the recording medium P is AC-charged in the separation charger 114B, and the recording medium P is quickly separated from the surface of the electrophotographic photosensitive member 1.

転写器114としては、電子写真感光体1の回転に従動し、且つ、電子写真感光体1とは微小間隙(通常、0.5mm以下)を介して配置された転写ローラを用いることも可能である。この転写ローラは、例えば直流電源により、電子写真感光体1上のトナー像を記録媒体P上に引きつけるような転写電圧を印加するように構成される。転写ローラを用いる場合には、分離用チャージャ114Bのような転写分離装置は省略することもできる。   As the transfer device 114, it is possible to use a transfer roller that is driven by the rotation of the electrophotographic photosensitive member 1 and disposed with a small gap (usually 0.5 mm or less) from the electrophotographic photosensitive member 1. is there. The transfer roller is configured to apply a transfer voltage that attracts the toner image on the electrophotographic photosensitive member 1 onto the recording medium P by, for example, a DC power source. When a transfer roller is used, a transfer separation device such as the separation charger 114B can be omitted.

定着器115は、記録媒体Pに転写されたトナー像を記録媒体Pに定着させる役割を担うものであり、一対の定着ローラ115A、115Bを備えている。定着ローラ115A、115Bは、例えば金属ローラ上に四フッ化エチレンなどで表面被覆したものである。定着器115では、一対の定着ローラ115A、115Bの間を通過させる記録媒体Pに対して熱および圧力などを作用させることによって、記録媒体Pにトナー像を定着させることができる。   The fixing device 115 plays a role of fixing the toner image transferred to the recording medium P to the recording medium P, and includes a pair of fixing rollers 115A and 115B. The fixing rollers 115A and 115B are, for example, coated on a metal roller with tetrafluoroethylene or the like. The fixing device 115 can fix the toner image on the recording medium P by applying heat and pressure to the recording medium P that passes between the pair of fixing rollers 115A and 115B.

クリーニング器116は、電子写真感光体1の表面に残存するトナーを除去する役割を担うものであり、クリーニングブレード116Aを備えている。クリーニングブレード116Aは、電子写真感光体1の表面から残留トナーを掻きとる役割を担うものである。クリーニングブレード116Aは、例えばポリウレタン樹脂を主成分としたゴム材料で形成されている。   The cleaning device 116 plays a role of removing toner remaining on the surface of the electrophotographic photosensitive member 1 and includes a cleaning blade 116A. The cleaning blade 116 </ b> A plays a role of scraping residual toner from the surface of the electrophotographic photosensitive member 1. The cleaning blade 116A is made of, for example, a rubber material mainly composed of polyurethane resin.

除電器117は、電子写真感光体1の表面電荷を除去する役割を担うものであり、特定
波長(例えば780nm以上)の光を出射可能とされている。除電器117は、例えばLEDなどの光源によって電子写真感光体1の表面の軸方向全体を光照射することにより、電子写真感光体1の表面電荷(残余の静電潜像)を除去するように構成されている。
The static eliminator 117 plays a role of removing surface charges of the electrophotographic photosensitive member 1 and can emit light having a specific wavelength (for example, 780 nm or more). The static eliminator 117 removes the surface charge (residual electrostatic latent image) of the electrophotographic photosensitive member 1 by irradiating the entire axial direction of the surface of the electrophotographic photosensitive member 1 with a light source such as an LED. It is configured.

本例の画像形成装置100では、電子写真感光体1の有する上述の効果を奏することができる。   In the image forming apparatus 100 of this example, the above-described effects of the electrophotographic photoreceptor 1 can be obtained.

以上、本例について説明したが、本発明は実施形態に示したものだけに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で改良や変更ができることは言うまでもない。   Although the present example has been described above, it is needless to say that the present invention is not limited to only those shown in the embodiments and can be improved or changed without departing from the gist of the present invention.

例えば、図4(a)、(b)に示す第1変形例のように、検知領域12aは表面層12の円周方向に沿って連続的に配置されているのが好ましい。このように配置することで、表面層12の厚みに円周方向のばらつきがあったとしても、表面層12の厚みが最も薄い部分に対応する検知領域12aにおける表面層12の厚みが、画像むらなどの画像欠陥が発生する帯電能となる厚みに達することから、画像むらなどの画像欠陥が発生する前に電子写真感光体1の交換が行なえるので、結果として画像むらなどの画像欠陥の発生を防止することが可能になる。   For example, as in the first modification shown in FIGS. 4A and 4B, the detection region 12 a is preferably arranged continuously along the circumferential direction of the surface layer 12. By arranging in this way, even if the thickness of the surface layer 12 varies in the circumferential direction, the thickness of the surface layer 12 in the detection region 12a corresponding to the thinnest portion of the surface layer 12 is uneven in the image. Since the thickness of the charging capability that causes image defects such as image defects is reached, the electrophotographic photosensitive member 1 can be replaced before image defects such as image irregularities occur, resulting in the occurrence of image defects such as image irregularities. Can be prevented.

図4(a)に示す例では、複数の検知領域12aが表面層12の円周方向に沿って連続的に配置されており、図4(b)に示す例では、1つの検知領域12aが表面層12の円周方向に沿って配置されており、いずれの変形例でも同様の効果を得ることができる。   In the example shown in FIG. 4 (a), a plurality of detection regions 12a are continuously arranged along the circumferential direction of the surface layer 12, and in the example shown in FIG. 4 (b), one detection region 12a has one detection region 12a. It arrange | positions along the circumferential direction of the surface layer 12, and the same effect can be acquired also in any modification.

また、図5に示す第2変形例のように、複数種類の検知領域12aを有していてもよい(第1変形例の場合は検知領域12a1,12a2,12a3の3種類)。図5は表面層12を円筒状基体10の軸方向に沿って切り開いた展開図である。そして、それぞれの検知領域12a1,12a2,12a3における表面層12の厚みを異ならせている。つまり、検知領域12aは複数種類のものからなっており、それぞれの種類の検知領域12a1,12a2,12a3に隣接する領域における表面層12の厚みに対するそれぞれの種類の検知領域12a1,12a2,12a3における表面層12の厚みの比がそれぞれ異なっている。このような構成とすることで、表面層12の厚みの摩耗による減少度合いを段階的に検知することができ、不意に電子写真感光体1を交換しなければならないという事態を避けることができる。具体的には、検知領域12a1における表面層12の厚みを検知領域12a1に隣接する領域における表面層12の厚みに対して80%の厚みとし、同様に検知領域12a2における表面層12の厚みを60%の厚みとし、検知領域12a3における表面層12の厚みを40%の厚みとする。   Further, as in the second modified example shown in FIG. 5, a plurality of types of detection regions 12a may be provided (in the case of the first modified example, three types of detection regions 12a1, 12a2, and 12a3). FIG. 5 is a development view in which the surface layer 12 is cut open along the axial direction of the cylindrical substrate 10. And the thickness of the surface layer 12 in each detection area | region 12a1, 12a2, 12a3 is varied. That is, the detection region 12a is composed of a plurality of types, and the surface in each type of detection region 12a1, 12a2, 12a3 with respect to the thickness of the surface layer 12 in the region adjacent to each type of detection region 12a1, 12a2, 12a3. The thickness ratios of the layers 12 are different. By adopting such a configuration, the degree of decrease in the thickness of the surface layer 12 due to wear can be detected in stages, and the situation where the electrophotographic photosensitive member 1 must be replaced unexpectedly can be avoided. Specifically, the thickness of the surface layer 12 in the detection region 12a1 is set to 80% of the thickness of the surface layer 12 in the region adjacent to the detection region 12a1, and the thickness of the surface layer 12 in the detection region 12a2 is similarly set to 60. %, And the thickness of the surface layer 12 in the detection region 12a3 is 40%.

なお、第2変形例では3種類の検知領域12a1,12a2,12a3としたが、3種類に限定されず、種類の数はいくつであってもよい。   In the second modification, three types of detection regions 12a1, 12a2, and 12a3 are used. However, the number of types is not limited to three, and any number may be used.

さらに、図6に示す第3変形例のように、表面層12が電荷を付与する帯電手段によって帯電する帯電領域を有しており、検知領域12aが円筒状基体10の長さ方向における帯電領域の両端から20mm以内の帯電領域内に配置されていてもよい。このような構成とすることで、検知領域12aにおける表面層12の厚みが画像むらなどの画像欠陥が発生する帯電能となる厚みになり、記録媒体にその旨を通知する画像が描画されたとしても、画像品質に与える影響を抑えることができる。なぜならば、特徴的な画像は記録媒体の中心付近に配置されることが多いためである。   Further, as in the third modification shown in FIG. 6, the surface layer 12 has a charging region that is charged by a charging unit that applies a charge, and the detection region 12 a is a charging region in the longitudinal direction of the cylindrical substrate 10. It may be arranged in a charged region within 20 mm from both ends of the. With this configuration, it is assumed that the thickness of the surface layer 12 in the detection region 12a becomes a charging capacity that causes image defects such as image unevenness, and an image notifying that effect is drawn on the recording medium. Also, the influence on the image quality can be suppressed. This is because the characteristic image is often arranged near the center of the recording medium.

1 電子写真感光体
10 円筒状基体
11 感光層
11a 電荷注入阻止層
11b 光導電層
12 表面層
12a 検知領域
100 画像形成装置
111 帯電器
112 露光器
113 現像器
114 転写器
115 定着器
116 クリーニング器
117 除電器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrophotographic photoreceptor 10 Cylindrical base | substrate 11 Photosensitive layer 11a Charge injection | pouring prevention layer 11b Photoconductive layer 12 Surface layer 12a Detection area 100 Image forming apparatus 111 Charger 112 Exposure device 113 Developing device 114 Transfer device 115 Fixing device 116 Cleaning device 117 Static eliminator

Claims (7)

円筒状基体と、該円筒状基体上に形成された少なくとも光導電層を含む感光層と、該感光層上に形成された表面層とを備えた電子写真感光体であって、
前記表面層は、前記電子写真感光体の使用による前記表面層の摩耗度合いを検知するための検知領域を有しており、該検知領域に隣接する領域における前記表面層の厚みに対する前記検知領域における前記表面層の厚みの比が20〜80%であることを特徴とする電子写真感光体。
An electrophotographic photosensitive member comprising a cylindrical substrate, a photosensitive layer including at least a photoconductive layer formed on the cylindrical substrate, and a surface layer formed on the photosensitive layer,
The surface layer has a detection region for detecting the degree of wear of the surface layer due to the use of the electrophotographic photosensitive member, and in the detection region relative to the thickness of the surface layer in a region adjacent to the detection region. An electrophotographic photoreceptor, wherein the thickness ratio of the surface layer is 20 to 80%.
前記表面層の表面側から見て、前記検知領域の大きさはφ20μm以上であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真感光体。   2. The electrophotographic photosensitive member according to claim 1, wherein the size of the detection region is 20 [mu] m or more as viewed from the surface side of the surface layer. 前記検知領域の大きさはφ100μm未満であることを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真感光体。   The electrophotographic photosensitive member according to claim 1, wherein the size of the detection region is less than φ100 μm. 前記検知領域は、前記表面層の円周方向に沿って連続的に配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電子写真感光体。   4. The electrophotographic photosensitive member according to claim 1, wherein the detection region is continuously arranged along a circumferential direction of the surface layer. 5. 前記検知領域は、複数種類の検知領域を有し、それぞれの種類の検知領域に隣接する領域における前記表面層の厚みに対する前記それぞれの種類の検知領域における前記表面層の厚みの比がそれぞれ異なっていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電子写真感光体。   The detection region has a plurality of types of detection regions, and the ratio of the thickness of the surface layer in each type of detection region to the thickness of the surface layer in a region adjacent to each type of detection region is different. The electrophotographic photosensitive member according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrophotographic photosensitive member is provided. 前記表面層は、電荷を付与する帯電手段によって帯電する帯電領域を有し、
前記検知領域は、前記円筒状基体の長さ方向における前記帯電領域の両端から20mm以内の前記帯電領域内に配置されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
The surface layer has a charging region that is charged by a charging means for applying a charge,
The said detection area | region is arrange | positioned in the said charging area within 20 mm from the both ends of the said charging area in the length direction of the said cylindrical base | substrate, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Electrophotographic photoreceptor.
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電子写真感光体を備えることを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the electrophotographic photosensitive member according to claim 1.
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