JP2018105998A - Corona charger and electrophotographic device - Google Patents

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一成 大山
Kazunari Oyama
一成 大山
水谷 匡希
Masaki Mizutani
匡希 水谷
岡村 竜次
Tatsuji Okamura
竜次 岡村
大脇 弘憲
Hironori Owaki
弘憲 大脇
阿部 幸裕
Yukihiro Abe
幸裕 阿部
純 大平
Jun Ohira
純 大平
高典 上野
Takanori Ueno
高典 上野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a corona charger having a plate-like grid electrode with a small protection film which is unpeelable and an electrophotographic device having the corona charger.SOLUTION: In a corona charger having housing with an opening facing a charged body, a discharge wire provided inside the housing, and a plate-like grid electrode provided in the opening, the plate-like grid electrode includes: a base material; and a protection film formed with a hydro generation amorphous carbon on the base material. A ratio of the number of hydrogen atoms to the sum of the number of carbon atoms and the number of hydrogen atoms is equal to or more than 30% and equal to or less than 40%, and a ratio of the number of carbon atoms adopting an sp3 hybridized orbital to the sum of the number of carbon atoms adopting the sp2 hybridized orbital and the number of carbon atoms adopting the sp3 hybridized orbital are equal to or more than 30% and equal to or less than 65% among the carbon atoms contained in the protection film.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、放電ワイヤーおよび板状グリッド電極を有するコロナ帯電器ならびに該コロナ帯電器を有する電子写真装置に関する。   The present invention relates to a corona charger having a discharge wire and a plate-like grid electrode, and an electrophotographic apparatus having the corona charger.

電子写真方式を採用した画像形成装置、いわゆる電子写真装置において電子写真感光体を帯電させる帯電器として、放電ワイヤーおよび板状グリッド電極を有するコロナ帯電器が知られている。   A corona charger having a discharge wire and a plate-like grid electrode is known as a charger for charging an electrophotographic photosensitive member in an electrophotographic image forming apparatus, that is, a so-called electrophotographic apparatus.

コロナ帯電器を用いて空気中にコロナ放電させると、イオン化された放電生成物が発生する。そして、放電ワイヤーと板状グリッド電極との間に形成される電界によって、イオン化された放電生成物は加速され、板状グリッド電極の表面に飛来する。   When corona discharge is performed in the air using a corona charger, ionized discharge products are generated. Then, the ionized discharge product is accelerated by the electric field formed between the discharge wire and the plate-like grid electrode, and jumps to the surface of the plate-like grid electrode.

イオン化された放電生成物は、窒素酸化物イオン(NOx)のように、酸素を含むものが多い。そのため、イオン化された放電生成物が板状グリッド電極の基材に到達すると、基材を腐食させてしまう。一般的に、基材は、腐食しにくいステンレス鋼で形成されているが、それでも腐食は生じる。これは、コロナ放電による曝露には、ステンレス鋼が有している不動態皮膜による耐腐食性の能力を超えて、ステンレス鋼を腐食させる程度の強力な腐食力があるためと考えられる。 Many of the ionized discharge products contain oxygen, such as nitrogen oxide ions (NOx ). Therefore, when the ionized discharge product reaches the base material of the plate grid electrode, the base material is corroded. In general, the substrate is made of stainless steel which is not easily corroded, but corrosion still occurs. This is presumably because the exposure by corona discharge has a strong corrosive force that corrodes stainless steel beyond the ability of the stainless steel to resist corrosion by the passive film.

このステンレス鋼の腐食により、板状グリッド電極の基材の表面の電気抵抗が増大する。電気抵抗の増大によって、放電ワイヤーから放出される電荷が板状グリッド電極の表面に蓄積され、チャージアップが生じやすくなる。板状グリッド電極のチャージアップによって、放電ワイヤーから板状グリッド電極を避けて電子写真感光体の表面に到達する電荷が増大するため、電子写真感光体の帯電量は、所望の値よりも大きくなりやすい。電子写真感光体の帯電量が所望の値よりも大きくなることで、濃度の変動など画質の低下が生じやすくなる。   Due to the corrosion of the stainless steel, the electrical resistance of the surface of the substrate of the plate-like grid electrode increases. Due to the increase in electrical resistance, the electric charge released from the discharge wire is accumulated on the surface of the plate-like grid electrode, and charge-up is likely to occur. The charge up of the plate-like grid electrode increases the amount of charge that reaches the surface of the electrophotographic photosensitive member from the discharge wire while avoiding the plate-like grid electrode, so the charge amount of the electrophotographic photosensitive member becomes larger than the desired value. Cheap. When the charge amount of the electrophotographic photosensitive member is larger than a desired value, the image quality is likely to be deteriorated such as density fluctuation.

このような画質の低下を引き起こす板状グリッド電極の基材の腐食を抑えるには、板状グリッド電極の基材上に保護膜を形成することが好ましい。保護膜としては、特許文献1に、テトラヘデラルアモルファスカーボン(Tetra hedral Amorphous Carbon)で形成された膜(テトラヘデラルアモルファスカーボン膜)が開示されている。   In order to suppress such corrosion of the base material of the plate-like grid electrode that causes a decrease in image quality, it is preferable to form a protective film on the base material of the plate-like grid electrode. As a protective film, Patent Document 1 discloses a film (tetrahedral amorphous carbon film) formed of tetrahedral amorphous carbon (tetrahedral amorphous carbon).

特開2011−64877号公報JP 2011-64877 A

特許文献1に記載のテトラヘデラルアモルファスカーボン膜は、イオン化された放電生成物の透過を抑えることで、板状グリッド電極の基材の腐食を抑制することができる。   The tetrahedral amorphous carbon film described in Patent Document 1 can suppress the corrosion of the base material of the plate-like grid electrode by suppressing the permeation of the ionized discharge product.

しかしながら、イオン化された放電生成物とテトラヘデラルアモルファスカーボンの構成元素である炭素原子(C)とが反応し、二酸化炭素として放出される結果、テトラヘデラルアモルファスカーボン膜の膜厚は、次第に減少する傾向にある。   However, the ionized discharge product reacts with the carbon atom (C), which is a constituent element of tetrahedral amorphous carbon, and is released as carbon dioxide. As a result, the thickness of the tetrahedral amorphous carbon film gradually decreases. Tend to.

この膜厚の減少は、従来の電子写真装置の使用状態では特に問題はなかった。   This reduction in film thickness was not particularly problematic when the conventional electrophotographic apparatus was used.

しかしながら、今後、さらなる板状グリッド電極の耐久性を向上させる必要が生じた場合、テトラヘデラルアモルファスカーボン膜の膜厚を厚くすることが求められる。   However, in the future, when it becomes necessary to further improve the durability of the plate-like grid electrode, it is required to increase the thickness of the tetrahedral amorphous carbon film.

ところが、テトラヘデラルアモルファスカーボン膜は、ダイヤモンド結合が比較的多く、炭素原子間の結合が強い。そのため、テトラヘデラルアモルファスカーボン膜の場合、膜厚を厚くすると、膜応力が増大する傾向にある。   However, the tetrahedral amorphous carbon film has relatively many diamond bonds and strong bonds between carbon atoms. Therefore, in the case of a tetrahedral amorphous carbon film, when the film thickness is increased, the film stress tends to increase.

一方、板状グリッド電極は、一般的に、エッチング処理などにより形成された多数の孔を有する。多数の孔を形成する処理を効率良く行うためには、板状グリッド電極の板厚は数百から数十μm程度に薄くすることが好ましい。その薄さのため、コロナ帯電器を電子写真装置に設置したり、板状グリッド電極をコロナ帯電器の筺体に取り付けたり、コロナ帯電器を稼働させたりするときに、板状グリッド電極に曲がりや振動などが生じやすい。   On the other hand, the plate-like grid electrode generally has a large number of holes formed by an etching process or the like. In order to efficiently perform the process of forming a large number of holes, the plate thickness of the plate-like grid electrode is preferably reduced to about several hundred to several tens of μm. Due to its thinness, when the corona charger is installed in an electrophotographic apparatus, the plate grid electrode is attached to the housing of the corona charger, or the corona charger is operated, the plate grid electrode is bent. Vibration is likely to occur.

このような曲がりや振動と上述の膜応力の増大とが組み合わさることによって、保護膜の微小剥離が引き起こされやすくなり、微小剥離した部分から腐食する恐れが大きくなると考えられる。   It is considered that the combination of such bending and vibration and the increase in the above-described film stress easily causes micro-peeling of the protective film and increases the risk of corrosion from the micro-peeled portion.

本発明の目的は、微小剥離しにくい保護膜を有する板状グリッド電極を有するコロナ帯電器および該コロナ帯電器を有する電子写真装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a corona charger having a plate-like grid electrode having a protective film that is hardly peeled off and an electrophotographic apparatus having the corona charger.

本発明は、コロナ放電によって被帯電体の帯電を行うためのコロナ帯電器であって、
被帯電体と対向する開口を有する筐体、
該筐体の内部に設けられた放電ワイヤー、および、
該開口に設けられた板状グリッド電極
を有するコロナ帯電器において、
該板状グリッド電極が、
基材、および、
該基材上に水素化アモルファスカーボンで形成された保護膜
を有し、
該保護膜に含有される炭素原子の数(N)と水素原子の数(N)の和(N+N)に対する水素原子の数(N)の割合((N/(N+N))×100)[%]が、30%以上40%以下であり、
該保護膜に含有される炭素原子のうち、sp3混成軌道をとる炭素原子の数(NCSP3)とsp2混成軌道をとる炭素原子の数(NCSP2)の和(NCSP3+NCSP2)に対するsp3混成軌道をとる炭素原子の数(NCSP3)の割合((NCSP3/(NCSP2+NCSP3))×100)[%]が、30%以上65%以下である
ことを特徴とするコロナ帯電器である。
The present invention is a corona charger for charging an object to be charged by corona discharge,
A housing having an opening facing the body to be charged,
A discharge wire provided inside the housing; and
In the corona charger having a plate-like grid electrode provided in the opening,
The plate-like grid electrode is
A substrate, and
A protective film formed of hydrogenated amorphous carbon on the substrate;
Ratio of number of hydrogen atoms to the sum (N C + N H) of the number of carbon atoms contained in the protective film (N C) of the number of hydrogen atoms (N H) (N H) ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] is 30% or more and 40% or less,
Of the carbon atoms contained in the protective film, sp3 hybrid to the sum (N CSP3 + N CSP2 ) of the number of carbon atoms taking the sp3 hybrid orbital (N CSP3 ) and the number of carbon atoms taking the sp2 hybrid orbital (N CSP2 ) The ratio of the number of carbon atoms taking an orbit (N CSP3 ) ((N CSP3 / (N CSP2 + N CSP3 )) × 100) [%] is 30% or more and 65% or less. is there.

また、本発明は、被帯電体、および、コロナ放電によって該被帯電体の帯電を行うためのコロナ帯電器を有する電子写真装置において、
該被帯電体が、電子写真感光体であり、
該コロナ帯電器が、上記本発明のコロナ帯電器である
ことを特徴とする電子写真装置である。
The present invention also relates to an electrophotographic apparatus having a charged object and a corona charger for charging the charged object by corona discharge.
The charged body is an electrophotographic photosensitive member,
The electrophotographic apparatus is characterized in that the corona charger is the corona charger of the present invention.

本発明によれば、微小剥離しにくい保護膜を有する板状グリッド電極を有するコロナ帯電器および該コロナ帯電器を有する電子写真装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a corona charger having a plate-like grid electrode having a protective film that is difficult to peel off, and an electrophotographic apparatus having the corona charger.

本発明のコロナ帯電器を示す図である。It is a figure which shows the corona charger of this invention. 水素化アモルファスカーボンで形成された膜の構造を説明するための三元相図である。It is a ternary phase diagram for demonstrating the structure of the film | membrane formed with hydrogenated amorphous carbon. 本発明のコロナ帯電器の板状グリッド電極が有する保護膜の物性を示す図である。It is a figure which shows the physical property of the protective film which the plate-shaped grid electrode of the corona charger of this invention has. 本発明のコロナ帯電器の板状グリッド電極が有する保護膜を形成するための成膜装置を示す図である。It is a figure which shows the film-forming apparatus for forming the protective film which the plate-shaped grid electrode of the corona charger of this invention has. 本発明のコロナ帯電器の板状グリッド電極が有する保護膜を形成するための成膜装置を示す図である。It is a figure which shows the film-forming apparatus for forming the protective film which the plate-shaped grid electrode of the corona charger of this invention has. 保護膜の物性を示す図である。It is a figure which shows the physical property of a protective film. 保護膜の物性を示す図である。It is a figure which shows the physical property of a protective film. 本発明のコロナ帯電器を有する電子写真装置を示す図である。It is a figure which shows the electrophotographic apparatus which has a corona charger of this invention.

本発明のコロナ帯電器に関して、図1を用いて説明する。   The corona charger of the present invention will be described with reference to FIG.

(コロナ帯電器について)
図1は、本発明のコロナ帯電器を示す図である。図1(a)は、被帯電体(被帯電体の表面)を帯電するように配置されたコロナ帯電器と被帯電体の断面図である。図1(a)において、被帯電体は、電子写真感光体110である。
(About corona charger)
FIG. 1 is a diagram showing a corona charger according to the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view of a corona charger and a member to be charged arranged to charge a member to be charged (the surface of the member to be charged). In FIG. 1A, the member to be charged is an electrophotographic photosensitive member 110.

放電ワイヤー101には、不図示の高圧電源によって帯電バイアスが印加される。板状グリッド電極の基材105には、不図示のグリッドバイアス用電源によってグリッドバイアスが印加される。筺体102は、接地されている。それらにより、放電ワイヤー101と、接地されている筺体102および板状グリッド電極の基材105とのなす電界によって、放電ワイヤー101から電荷が放出される。   A charging bias is applied to the discharge wire 101 by a high voltage power supply (not shown). A grid bias is applied to the substrate 105 of the plate-like grid electrode by a grid bias power source (not shown). The housing 102 is grounded. As a result, electric charges are discharged from the discharge wire 101 by an electric field formed by the discharge wire 101 and the grounded casing 102 and the base plate 105 of the plate-like grid electrode.

放電ワイヤー101から放出された電荷は、板状グリッド電極の基材105に印加されるグリッドバイアスによって、板状グリッド電極の開口部(孔)106を通過して電子写真感光体110の表面(表面層111の表面)に到達する数を制御される。   The electric charge discharged from the discharge wire 101 passes through the opening (hole) 106 of the plate-like grid electrode due to the grid bias applied to the substrate 105 of the plate-like grid electrode, and the surface (surface) of the electrophotographic photoreceptor 110. The number reaching the surface of the layer 111 is controlled.

図1(b)は、板状グリッド電極103を電子写真感光体側から見た図である。板状グリッド電極の開口部(孔)106は、図1(b)のように、長手方向に対して所望の角度および所望の開口幅で網目状に形成されている。開口部106の形成方法としては、例えば、ステンレス鋼で形成された板状部材にエッチング処理を施す方法が挙げられる。エッチング処理を効率的に行うためには、板状部材を薄くすることが好ましく、薄くすることによって、材料コストも抑えることができる。   FIG. 1B is a view of the plate-like grid electrode 103 viewed from the electrophotographic photosensitive member side. The openings (holes) 106 of the plate-like grid electrode are formed in a mesh shape at a desired angle and a desired opening width with respect to the longitudinal direction as shown in FIG. As a method for forming the opening 106, for example, a method of performing an etching process on a plate-like member made of stainless steel can be cited. In order to perform an etching process efficiently, it is preferable to make a plate-shaped member thin, and material cost can also be suppressed by making it thin.

コロナ帯電器の稼働を、特にネガ極性で空気中にて行う場合、放電ワイヤー101から放出される電荷が空気と反応することによって、窒素酸化物イオン(NOx)などの酸素を含むイオン化された放電生成物が放電ワイヤー101の近傍で生成される。これらイオン化された放電生成物は、開口部106を通過して電子写真感光体110に飛来するものもあるが、板状グリッド電極103に飛来するものもある。 When the corona charger is operated in the air with a negative polarity in particular, the charge released from the discharge wire 101 reacts with the air to be ionized including oxygen such as nitrogen oxide ions (NOx ). A discharge product is generated in the vicinity of the discharge wire 101. Some of these ionized discharge products pass through the opening 106 and fly to the electrophotographic photosensitive member 110, but some fly to the plate-like grid electrode 103.

板状グリッド電極103に飛来するイオン化された放電生成物は、板状グリッド電極の基材105に到達すると、基材105を腐食させてしまう。しかしながら、板状グリッド電極の基材105を被覆する保護膜104が、イオン化された放電生成物の板状グリッド電極の基材105への到達を抑え、基材105が腐食することを抑制する。   When the ionized discharge product flying to the plate-like grid electrode 103 reaches the substrate 105 of the plate-like grid electrode, the substrate 105 is corroded. However, the protective film 104 covering the base material 105 of the plate-like grid electrode suppresses the arrival of ionized discharge products to the base material 105 of the plate-like grid electrode, and prevents the base material 105 from corroding.

本発明のコロナ帯電器において、板状グリッド電極の基材105を被覆する保護膜104は、特定の構造を有する水素化アモルファスカーボンで形成されている。   In the corona charger according to the present invention, the protective film 104 covering the base material 105 of the plate-like grid electrode is formed of hydrogenated amorphous carbon having a specific structure.

図2は、水素化アモルファスカーボンで形成された膜の構造を説明するための三元相図である。   FIG. 2 is a ternary phase diagram for explaining the structure of a film formed of hydrogenated amorphous carbon.

(三元相図について)
まず、図2の三元相図について説明する。
(About the ternary phase diagram)
First, the ternary phase diagram of FIG. 2 will be described.

水素化アモルファスカーボンで形成された膜を構成している炭素原子は、sp2混成軌道とsp3混成軌道のいずれかの軌道状態をとる。   The carbon atoms constituting the film formed of hydrogenated amorphous carbon take an orbital state of either the sp2 hybrid orbital or the sp3 hybrid orbital.

三元相図の頂点gは、膜中に含有される水素原子が無く、すべての炭素原子がsp2混成軌道をとっている膜(グラファイト)を示す。頂点dは、膜中に含有される水素原子が無く、すべての炭素原子がsp3混成軌道をとる膜(ダイヤモンド)を示す。以下、sp2混成軌道をとる炭素原子を「sp2炭素原子」とも表記し、sp3混成軌道をとる炭素原子を「sp3炭素原子」とも表記する。   The vertex g of the ternary phase diagram shows a film (graphite) in which there are no hydrogen atoms contained in the film and all the carbon atoms take sp2 hybrid orbitals. The vertex d indicates a film (diamond) in which no hydrogen atoms are contained in the film and all the carbon atoms have sp3 hybrid orbitals. Hereinafter, a carbon atom having an sp2 hybrid orbital is also referred to as “sp2 carbon atom”, and a carbon atom having an sp3 hybrid orbital is also referred to as “sp3 carbon atom”.

頂点gと頂点dを結ぶ辺上の膜は、膜中の炭素原子の数(N)と水素原子(N)の数の和(N+N)に対する水素原子(N)の割合((N/(N+N))×100)[%]が0%、すなわち、炭素原子のみで形成された膜を示す。この辺上を頂点gから頂点dへ向かって移動する。すると、膜中のsp3炭素原子の数(NCSP3)とsp2炭素原子の数(NCSP2)の和(NCSP3+NCSP2)に対するsp3炭素原子の数(NCSP3)の割合((NCSP3/(NCSP3+NCSP2))×100)[%]が、0%から100%へと移行する。 The film on the side connecting the apex g and the apex d is a ratio of hydrogen atoms (N H ) to the sum (N C + N H ) of the number of carbon atoms (N C ) and the number of hydrogen atoms (N H ) in the film. ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] is 0%, that is, a film formed of only carbon atoms. Move on this side from vertex g to vertex d. Then, the ratio of the number of sp3 carbon atoms in the film (N CSP 3) and sp2 number of sp3 carbon atoms to the sum (N CSP3 + N CSP2) of the number of carbon atoms (N CSP2) (N CSP3) ((N CSP3 / ( N CSP3 + N CSP2 )) × 100) [%] shifts from 0% to 100%.

頂点hは、上記割合((N/(N+N))×100)[%]が100%の状態を示す。ただし、線分zからこの頂点h側の領域Zは、ガスとなる領域であって、膜としては存在できない領域である。頂点gと頂点dとを結ぶ辺から頂点hに向かうに従って、膜中の上記割合((N/(N+N))×100)[%]が0%から100%へと移行する。その途上にある線分aは、上記割合((N/(N+N))×100)[%]が30%の膜であることを示す。線分aよりも頂点h側にある線分bは、上記割合((N/(N+N))×100)[%]が40%の膜であることを示す。線分aおよび線分bのいずれも、頂点gと頂点hとを結ぶ辺との交点において、上記割合((NCSP3/(NCSP3+NCSP2))×100)[%]が0%の膜であることを示す。また、線分aおよび線分bのいずれも、頂点dと頂点hとを結ぶ辺との交点において、上記割合((NCSP3/(NCSP3+NCSP2))×100)[%]が100%の膜であることを示す。 The vertex h indicates a state where the ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] is 100%. However, the region Z on the apex h side from the line segment z is a region that becomes a gas and cannot exist as a film. The ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] in the film shifts from 0% to 100% from the side connecting the vertex g and the vertex d toward the vertex h. The line segment “a” on the way indicates a film having the above ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] of 30%. A line segment b on the apex h side with respect to the line segment a indicates a film having the above ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] of 40%. A film in which the ratio ((N CSP3 / (N CSP3 + N CSP2 )) × 100) [%] is 0% at the intersection of the line connecting the vertex g and the vertex h in both the line segment a and the line segment b Indicates that Further, in both the line segment a and the line segment b, the above ratio ((N CSP3 / (N CSP3 + N CSP2 )) × 100) [%] is 100% at the intersection of the side connecting the vertex d and the vertex h. It shows that it is a film.

線分cは、上記割合((NCSP3/(NCSP3+NCSP2))×100)[%]が30%であることを示し、線分eは、65%であることを示す。それぞれ、頂点gと頂点hとを結ぶ辺との交点において、上記割合((N/(N+N))×100)[%]が0%となり、頂点hに近づくに従って、上記割合((N/(N+N))×100)[%]の値が増大する。水素化アモルファスカーボンの膜がとりうる構造は、膜中の欠陥密度の多寡を無視すれば、この頂点d、頂点gおよび頂点hを結んでなる三角形領域から、ガスとなる領域Zを除いた領域内になる。 The line segment c indicates that the ratio ((N CSP3 / (N CSP3 + N CSP2 )) × 100) [%] is 30%, and the line segment e indicates 65%. In the respective intersections of the edges connecting the vertex g and the vertex h, the ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] becomes 0%, and the ratio ( The value of (N H / (N C + N H )) × 100) [%] increases. The structure that the hydrogenated amorphous carbon film can take is a region obtained by excluding the gas region Z from the triangular region connecting the vertex d, vertex g, and vertex h if the defect density in the film is ignored. Be inside.

(耐放電腐食性について)
水素化アモルファスカーボンで形成された保護膜が、コロナ放電によって生成されるイオン化された放電生成物の透過を抑え、板状グリッド電極の基材の腐食を抑える性能を「耐放電腐食性」とも表記する。また、水素化アモルファスカーボンで形成された保護膜を「水素化アモルファスカーボンの保護膜」とも表記する。
(Discharge corrosion resistance)
The protective film made of hydrogenated amorphous carbon suppresses the permeation of ionized discharge products generated by corona discharge, and also suppresses the corrosion of the plate-like grid electrode base material, also expressed as “discharge corrosion resistance” To do. A protective film formed of hydrogenated amorphous carbon is also referred to as a “hydrogenated amorphous carbon protective film”.

高い耐放電腐食性を有する保護膜の構造の条件として、まず、上記割合((N/(N+N))×100)[%]が40%以下であることが必要である。図2の三元相図を用いて説明すると、保護膜中の上記割合((N/(N+N))×100)[%]が40%より多い場合、耐放電腐食性が不十分となる。すなわち、図2中の線分bよりも頂点h側の領域における、ガスとなってしまう領域Zを除く領域の保護膜の場合、耐放電腐食性が不十分となる。 As a condition of the structure of the protective film having high discharge corrosion resistance, first, the ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] needs to be 40% or less. Referring to the ternary phase diagram of FIG. 2, when the ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] in the protective film is more than 40%, the discharge corrosion resistance is poor. It will be enough. That is, in the case of the protective film in the region excluding the region Z that becomes a gas in the region on the vertex h side from the line segment b in FIG. 2, the discharge corrosion resistance is insufficient.

その理由は、この領域における保護膜中には、炭素原子を骨格とした鎖状の1次元構造を持つ、いわゆるポリマーのような構造がランダムな配置で多く含まれると考えられるためである。ポリマーのような構造同士は、ランダムな配置をとっているために弱い分子間力でつながっているにすぎず、そのため、保護膜の膜密度も低くなっている。この膜密度の低さによって、板状グリッド電極に飛来するイオン化された放電生成物の板状グリッド電極の基材への透過を十分に抑えられない。逆に、保護膜中の上記割合((N/(N+N))×100)[%]の値を小さくすることによって、保護膜中の炭素原子の骨格が2次元構造または3次元構造をとり始める。このことにより、保護膜の膜密度が上がっていくため、イオン化された放電生成物の板状グリッド電極の基材への透過を抑えやすくなる。 This is because the protective film in this region is considered to contain a lot of structures such as so-called polymers having a chain-like one-dimensional structure with a carbon atom as a skeleton in a random arrangement. Since structures such as polymers are randomly arranged, they are connected only by weak intermolecular forces, and therefore the film density of the protective film is also low. Due to the low film density, the ionized discharge product flying to the plate grid electrode cannot be sufficiently prevented from transmitting to the base material of the plate grid electrode. Conversely, by reducing the value of the above ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] in the protective film, the skeleton of the carbon atoms in the protective film has a two-dimensional structure or a three-dimensional structure. Start taking structure. Thereby, since the film density of the protective film increases, it becomes easy to suppress permeation of ionized discharge products to the base material of the plate-like grid electrode.

さらに、保護膜中の上記割合((N/(N+N))×100)[%]が40%以下であっても、十分な耐放電腐食性を得るためには、上記割合((NCSP3/(NCSP2+NCSP3))×100)[%]を30%以上であることが必要である。 Furthermore, even if the ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] in the protective film is 40% or less, the above ratio ( (N CSP3 / (N CSP2 + N CSP3 )) × 100) [%] needs to be 30% or more.

その理由は、上記割合((NCSP3/(NCSP2+NCSP3))×100)[%]が30%未満の領域においては、比較的弱いファンデルワールス力で互いに結合しているにすぎない2次元構造が、保護膜の主要部分をなすと考えられるためである。そのため、保護膜の膜密度が不十分になり、板状グリッド電極に飛来するイオン化された放電生成物の板状グリッド電極の基材への透過を十分に抑えられない。なお、上記割合((NCSP3/(NCSP2+NCSP3))×100)[%]が30%未満の領域とは、図2中の線分cより頂点g側の領域である。また、比較的弱いファンデルワールス力で互いに結合しているにすぎない2次元構造とは、sp2炭素原子で構成されるグラフェンといった構造が考えられる。 The reason is that, in the region where the above ratio ((N CSP3 / (N CSP2 + N CSP3 )) × 100) [%] is less than 30%, they are merely bonded to each other with a relatively weak van der Waals force 2. This is because the dimensional structure is considered to form the main part of the protective film. Therefore, the film density of the protective film becomes insufficient, and the permeation of ionized discharge products flying to the plate grid electrode to the substrate of the plate grid electrode cannot be sufficiently suppressed. Note that the region where the above ratio ((N CSP3 / (N CSP2 + N CSP3 )) × 100) [%] is less than 30% is a region on the vertex g side from the line segment c in FIG. In addition, a two-dimensional structure that is only bonded to each other with a relatively weak van der Waals force may be a graphene structure composed of sp2 carbon atoms.

逆に、上記割合((NCSP3/(NCSP2+NCSP3))×100)[%]が30%以上の領域においては、sp3炭素原子によって形成される3次元構造が、それなりに保護膜中に存在することになり、保護膜の膜密度が高くなる。そのため、イオン化された放電生成物の板状グリッド電極の基材への透過を抑え、十分な耐放電腐食性が得られる。なお、上記割合((NCSP3/(NCSP2+NCSP3))×100)[%]が30%以上の領域とは、図2中の線分cより頂点d側の領域である。 Conversely, in the region where the above ratio ((N CSP3 / (N CSP2 + N CSP3 )) × 100) [%] is 30% or more, the three-dimensional structure formed by sp3 carbon atoms is in the protective film as such. Therefore, the film density of the protective film is increased. Therefore, the permeation | transmission to the base material of the plate-like grid electrode of the ionized discharge product is suppressed, and sufficient discharge corrosion resistance is obtained. Note that the region in which the above ratio ((N CSP3 / (N CSP2 + N CSP3 )) × 100) [%] is 30% or more is a region on the vertex d side from the line segment c in FIG.

すなわち、上記割合((NCSP3/(NCSP2+NCSP3))×100)[%]は、30%以上40%以下であることが必要である。 That is, the ratio ((N CSP3 / (N CSP2 + N CSP3 )) × 100) [%] needs to be 30% or more and 40% or less.

(弾性変形性について)
板状グリッド電極の基材の曲がりや振動といった変形に対して、板状グリッド電極の基材上に被覆される保護膜が弾性変形する性能を「弾性変形性」とも表記する。
(About elastic deformation)
The ability of the protective film coated on the substrate of the plate grid electrode to elastically deform against deformation such as bending or vibration of the substrate of the plate grid electrode is also referred to as “elastic deformation”.

図2中の線分aよりも頂点gと頂点dを結ぶ辺側の領域、すなわち、保護膜中の上記割合((N/(N+N))×100)[%]が30%未満の領域の保護膜は、保護膜の膜厚を5μm程度に厚くしたとき、十分な弾性変形性が得られない。すなわち、上記割合((N/(N+N))×100)[%]が30%未満の領域の保護膜は、板状グリッド電極の基材の曲がりや振動といった変形に対して弾性変形しにくい。その結果、塑性変形したり、クラックや劈開が発生したり、それらに伴う微小剥離が起こったりしやすくなる。 The region on the side connecting the vertex g and the vertex d with respect to the line segment a in FIG. 2, that is, the ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] in the protective film is 30%. When the protective film in the region below is thickened to about 5 μm, sufficient elastic deformability cannot be obtained. That is, the protective film in the region where the ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] is less than 30% is elastic against deformation such as bending or vibration of the base material of the plate-like grid electrode. Difficult to deform. As a result, plastic deformation, cracking or cleavage occurs, and micro-peeling associated therewith easily occurs.

逆に、保護膜中の上記割合((N/(N+N))×100)[%]が30%以上であれば、保護膜の膜厚が5μm程度まで厚くても、十分な弾性変形性が得られる。 On the contrary, if the ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] in the protective film is 30% or more, it is sufficient even if the thickness of the protective film is as thick as about 5 μm. Elastic deformation is obtained.

(体積抵抗率について)
保護膜によって板状グリッド電極の基材の腐食を抑えるとともに、保護膜の体積抵抗率を下げることが好ましい。
(About volume resistivity)
It is preferable to suppress corrosion of the base material of the plate-like grid electrode by the protective film and to lower the volume resistivity of the protective film.

その理由は、もし、保護膜の体積抵抗率が大きいと、コロナ帯電器の稼働に際して、放電ワイヤーから放出されて板状グリッド電極に到達した電荷が、保護膜を通過して板状グリッド電極の基材に流れ込みにくいからである。その結果、保護膜の表面がチャージアップしやすくなる。このチャージアップによって、放電ワイヤーから放出される電荷のうち、板状グリッド電極を避けて電子写真感光体の表面に到達する電荷量が多くなっていく。その結果、電子写真装置から連続して画像出力する際に、出力枚数に従って濃度が変化してしまう。例えば、ネガ帯電およびネガトナーを使用し、IAE(Image Area Exposure)を採用した場合は、所望の濃度よりも濃度が薄くなってしまう。   The reason is that if the volume resistivity of the protective film is large, the charge discharged from the discharge wire and reaching the plate grid electrode during operation of the corona charger passes through the protective film and passes through the protective film. This is because it is difficult to flow into the base material. As a result, the surface of the protective film is easily charged up. By this charge-up, the amount of electric charge that reaches the surface of the electrophotographic photosensitive member avoiding the plate-like grid electrode among the electric charges emitted from the discharge wire increases. As a result, when continuously outputting images from the electrophotographic apparatus, the density changes according to the number of output sheets. For example, when negative charge and negative toner are used and IAE (Image Area Exposure) is adopted, the density becomes lower than the desired density.

そのため、保護膜の体積抵抗率を低くすることが好ましい。具体的には、10Ωcm以下であることが好ましい。 Therefore, it is preferable to reduce the volume resistivity of the protective film. Specifically, it is preferably 10 8 Ωcm or less.

水素化アモルファスカーボンの保護膜の体積抵抗率は、保護膜中に存在するダングリングボンドなどの構造欠陥の密度にも依存する。そのため、三元相図上で一意に定められることはないものの、三元相図上の位置によって大まかな傾向がある。すなわち、sp2炭素原子に対してsp3炭素原子が多い構造はバンドギャップが大きく、上記割合((NCSP3/(NCSP2+NCSP3))×100)[%]の増加に従って、保護膜の体積抵抗率は大きくなる傾向がある。後述の方法で形成した保護膜の有する構造欠陥の密度程度では、保護膜の体積抵抗率を10Ωcm以上10Ωcm以下程度とすることができる。その範囲内でも、上記割合((NCSP3/(NCSP2+NCSP3))×100)[%]を65%以下とすることで、体積抵抗率を低くすることができる。すなわち、図2中の線分eよりも頂点g側の領域が好ましい。 The volume resistivity of the hydrogenated amorphous carbon protective film also depends on the density of structural defects such as dangling bonds present in the protective film. Therefore, although it is not uniquely determined on the ternary phase diagram, there is a general tendency depending on the position on the ternary phase diagram. That is, a structure having more sp3 carbon atoms than sp2 carbon atoms has a large band gap, and the volume resistivity of the protective film increases as the ratio ((N CSP3 / (N CSP2 + N CSP3 )) × 100) [%] increases. Tend to grow. The volume resistivity of the protective film can be about 10 8 Ωcm or more and about 10 9 Ωcm or less at the density of structural defects of the protective film formed by the method described later. Even within that range, the volume resistivity can be lowered by setting the ratio ((N CSP3 / (N CSP2 + N CSP3 )) × 100) [%] to 65% or less. That is, a region closer to the vertex g than the line segment e in FIG.

以上を踏まえると、十分な弾性変形性かつ十分な耐放電腐食性を有し、チャージアップがしにくい保護膜は、図2中の線分a、b、cおよびeで区画された領域、すなわち、領域A内の構造を有する保護膜である。この領域内の保護膜であれば、微小剥離が抑えられ、板状グリッド電極の基材の腐食が抑えられ、チャージアップが抑えられて、出力画像の画質を良好に保つことができる。   Based on the above, the protective film having sufficient elastic deformation and sufficient discharge corrosion resistance and difficult to charge up is a region partitioned by line segments a, b, c and e in FIG. , A protective film having a structure in region A. If the protective film is in this region, minute peeling is suppressed, corrosion of the base material of the plate-like grid electrode is suppressed, charge-up is suppressed, and the image quality of the output image can be kept good.

領域A内の中でも、さらに好ましい保護膜は、図3中の領域B内の膜である。すなわち、図3中の線分fは、上記割合((NCSP3/(NCSP2+NCSP3))×100)[%]が50%であり、領域Aの中でも、線分fよりも頂点g側の領域、つまり、領域B内の膜が好ましい。 Among the regions A, a more preferable protective film is a film in the region B in FIG. In other words, the line segment f in FIG. 3 has the above ratio ((N CSP3 / (N CSP2 + N CSP3 )) × 100) [%] of 50%. The film in the region B, that is, the region B is preferable.

ネガ帯電を採用する場合、ホウ素原子などの周期表第13族原子を、水素化アモルファスカーボンの保護膜に含有させることが好ましい。この場合、放電ワイヤーから放出される電子に対する保護膜の導電性を高めることができ、保護膜の体積抵抗率を10Ωcm以下にまで下げることができる。 In the case of employing negative charging, it is preferable to include Group 13 atoms of the periodic table such as boron atoms in the protective film of hydrogenated amorphous carbon. In this case, the conductivity of the protective film against electrons emitted from the discharge wire can be increased, and the volume resistivity of the protective film can be lowered to 10 7 Ωcm or less.

すなわち、上記割合((NCSP3/(NCSP3+NCSP2))×100)[%]は、30%以上65%以下であることが好ましく、30%以上50%以下であることがより好ましい。 That is, the ratio ((N CSP3 / (N CSP3 + N CSP2 )) × 100) [%] is preferably 30% or more and 65% or less, and more preferably 30% or more and 50% or less.

(成膜方法について)
水素化アモルファスカーボンの保護膜を形成する方法としては、例えば、プラズマCVD法が挙げられる。
(About film formation method)
Examples of a method for forming a protective film of hydrogenated amorphous carbon include a plasma CVD method.

プラズマCVD法としては、例えば、RF(Radio Frequency)電力を、対向する2つの電極のうちの1つに印加し、電極間にプラズマを発生させて、電極間に流入させている原料ガスを分解し、膜を形成するRFプラズマCVD法が挙げられる。また、周波数1MHz以下の矩形波状の電圧を、対向する2つの電極のうちの1つに印加し、電極間にプラズマを発生させてもよい。   As the plasma CVD method, for example, RF (Radio Frequency) power is applied to one of two electrodes facing each other, plasma is generated between the electrodes, and the source gas flowing between the electrodes is decomposed. And an RF plasma CVD method for forming a film. Alternatively, a rectangular wave voltage having a frequency of 1 MHz or less may be applied to one of two opposing electrodes to generate plasma between the electrodes.

水素化アモルファスカーボンの保護膜をプラズマCVDによって形成する場合、原料ガスとしては、炭化水素系ガスを使用することができる。炭化水素系ガスとしては、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソブタン、イソペンタン、ネオペンタンなどの飽和炭化水素が挙げられる。また、イソヘキサン、ネオヘキサン、ジメチルブタン、メチルヘキサン、エチルペンタン、ジメチルペンタン、トリプタン、メチルヘプタン、ジメチルヘキサン、トリメチルペンタン、イソナノンなどの飽和炭化水素も挙げられる。また、エチレン、アセチレン、ベンゼンといった、二重結合または三重結合を含む不飽和炭化水素も挙げられる。   When the hydrogenated amorphous carbon protective film is formed by plasma CVD, a hydrocarbon gas can be used as the source gas. Examples of the hydrocarbon gas include saturated hydrocarbons such as methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, octane, isobutane, isopentane, and neopentane. In addition, saturated hydrocarbons such as isohexane, neohexane, dimethylbutane, methylhexane, ethylpentane, dimethylpentane, triptan, methylheptane, dimethylhexane, trimethylpentane, and isonone are also included. Further, unsaturated hydrocarbons containing a double bond or a triple bond such as ethylene, acetylene and benzene are also included.

保護膜中にホウ素原子などの周期表第13族原子を含有させる場合は、上記炭化水素系ガスとともに、ジボラン(B)や三フッ化ホウ素(BF)などの周期表第13族原子を含むガスを使用することができる。 When the protective film contains periodic group 13 atoms such as boron atoms, together with the hydrocarbon gas, periodic table group 13 such as diborane (B 2 H 6 ) and boron trifluoride (BF 3 ). A gas containing atoms can be used.

ガスの種類、電力(RF電力)、反応時の圧力、基材の温度などの条件によって、保護膜中のsp2炭素原子およびsp3炭素原子の比率を調整することができる。また、保護膜中の上記割合((N/(N+N))×100)[%]や、ポリマーのような構造の含有量を調整することもできる。 The ratio of sp2 carbon atoms and sp3 carbon atoms in the protective film can be adjusted by conditions such as the type of gas, power (RF power), pressure during reaction, and temperature of the substrate. In addition, the above-described ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] in the protective film and the content of a structure such as a polymer can be adjusted.

また、プラズマCVD法による保護膜の形成中に、成膜装置内に導入される原料ガスである炭化水素系ガスを水素ガスで希釈することによって、形成される保護膜中に含有される水素原子が引き抜かれることがある。そのため、水素ガスによる希釈によっても、ある程度、保護膜中の上記割合((N/(N+N))×100)[%]を制御することが可能である。 Further, during the formation of the protective film by the plasma CVD method, hydrogen atoms contained in the formed protective film are obtained by diluting a hydrocarbon-based gas, which is a raw material gas introduced into the film forming apparatus, with hydrogen gas. May be pulled out. Therefore, the ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] in the protective film can be controlled to some extent by dilution with hydrogen gas.

また、成膜装置内に導入される原料ガスである炭化水素系ガスの希釈ガスとして、アルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガスを使用することによっても、保護膜の構造を制御することが可能である。   It is also possible to control the structure of the protective film by using an inert gas such as argon gas or helium gas as a diluent gas for the hydrocarbon-based gas that is a raw material gas introduced into the film forming apparatus. It is.

RFプラズマCVD法で、板状グリッド電極が有する保護膜を形成するための成膜装置について、図4を用いて説明する。   A film forming apparatus for forming a protective film of the plate-like grid electrode by RF plasma CVD will be described with reference to FIG.

図4に示す成膜装置400は、ダイオード型プラズマCVD装置である。成膜装置400には、絶縁部材からなる容器407の内部に、基材側の電極403上に板状グリッド電極の基材431が配置されている。基材431は、基材側の電極403と電気的に接続されている。基材側の電極403は、内部に配置されたヒーター405と、基材側の電極の導電性部材404を有し、基材側の電極の導電性部材404は接地されている。この基材側の電極403に対向して対向電極401が配置されている。対向電極401にRF電源406からRF電力が印加されることにより、空間410にプラズマが発生する。対向電極401は、対向電極の導電性部材402を有する。対向電極の導電性部材402には、原料ガスおよび希釈ガスを不図示のガス供給設備から空間410へ導入させるためのガス流路408が設けられている。ガス流路408は、不図示のガス供給設備とガス供給配管421を通して接続されている。空間410は、排気配管422を通して不図示の排気設備によって、原料ガスからプラズマ生成によって所望のラジカル種およびイオン種が生成されるための、適切な大気圧以下の圧力となるように、排気される。不図示の排気設備の後段には、不図示の除害装置が配置され、空間410から排出されるガスは、除害装置によって十分に無害化された後に大気へと排出される。   A film forming apparatus 400 shown in FIG. 4 is a diode type plasma CVD apparatus. In the film forming apparatus 400, a plate-like grid electrode base material 431 is disposed on the base-side electrode 403 inside a container 407 made of an insulating member. The base material 431 is electrically connected to the electrode 403 on the base material side. The substrate-side electrode 403 includes a heater 405 disposed therein and a substrate-side electrode conductive member 404, and the substrate-side electrode conductive member 404 is grounded. A counter electrode 401 is disposed to face the electrode 403 on the substrate side. When RF power is applied from the RF power source 406 to the counter electrode 401, plasma is generated in the space 410. The counter electrode 401 includes a conductive member 402 serving as a counter electrode. The conductive member 402 of the counter electrode is provided with a gas flow path 408 for introducing the raw material gas and the dilution gas into the space 410 from a gas supply facility (not shown). The gas flow path 408 is connected to a gas supply facility (not shown) through a gas supply pipe 421. The space 410 is evacuated through an exhaust pipe 422 to an appropriate pressure below atmospheric pressure for generating desired radical species and ion species by plasma generation from the source gas by an exhaust facility (not shown). . A non-illustrated detoxification device is arranged at the rear stage of the unillustrated exhaust equipment, and the gas discharged from the space 410 is exhausted to the atmosphere after being sufficiently detoxified by the detoxification device.

ダイオード型プラズマCVDで形成された保護膜の上記割合((N/(N+N))×100)[%]は、大きくなりやすい。 The ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] of the protective film formed by diode type plasma CVD tends to be large.

ダイオード型プラズマCVDによる成膜に主に寄与するのは、空間410のプラズマ中で生成されるCHなどのラジカルの板状グリッド電極の基材431への拡散である。 The main contribution to film formation by diode-type plasma CVD is the diffusion of radicals such as CH 2 generated in the plasma in the space 410 into the substrate 431 of the plate-like grid electrode.

CHなどのラジカルが、板状グリッド電極の基材431上に形成されつつある保護膜の表面に拡散して付着するとき、保護膜中の炭素原子同士の結合において、sp2混成軌道が形成されやすい。 When radicals such as CH 2 diffuse and adhere to the surface of the protective film that is being formed on the substrate 431 of the plate-like grid electrode, sp2 hybrid orbitals are formed at the bonds between the carbon atoms in the protective film. Cheap.

一方、炭素原子同士の結合におけるsp3混成軌道は、すでに形成されつつある保護膜の内部に適切な値に絞られた運動エネルギーで炭素原子を突入させることで形成されやすい。   On the other hand, sp3 hybrid orbitals in bonds between carbon atoms are easily formed by allowing carbon atoms to enter into the protective film that has already been formed with a kinetic energy reduced to an appropriate value.

しかしながら、ダイオード型プラズマCVDでは、基材側の電極403上に形成されるシース電圧が大きくなりにくい。   However, in the diode type plasma CVD, the sheath voltage formed on the electrode 403 on the substrate side is difficult to increase.

そのため、空間401で生成されるプラズマ中で炭素原子を含むイオンが生成されても、それを形成中の保護膜の内部にsp3混成軌道を形成するのに十分な運動エネルギーに加速させにくい。そのため、比較的、上記割合((NCSP3/(NCSP2+NCSP3))×100)[%]が小さくなりやすい。 Therefore, even if ions containing carbon atoms are generated in the plasma generated in the space 401, it is difficult to accelerate the ions to a sufficient kinetic energy to form sp3 hybrid orbitals in the protective film forming the ions. Therefore, the ratio ((N CSP3 / (N CSP2 + N CSP3 )) × 100) [%] tends to be relatively small.

そこで、上記割合((NCSP3/(NCSP2+NCSP3))×100)[%]を大きめに制御するためには、図5に示すようなトライオード型RFプラズマCVD装置を使用することも好ましい。 Therefore, in order to control the ratio ((N CSP3 / (N CSP2 + N CSP3 )) × 100) [%] larger, it is also preferable to use a triode type RF plasma CVD apparatus as shown in FIG.

図5に示す成膜装置500は、トライオード型RFプラズマCVD装置である。基材側の電極503と対向電極501との間に中間電極541が配置される。中間電極541は、接地されている。基材側の電極503には、基材側の電源542が接続される。基材側の電源542から基材側の電極503に印加される電圧は、中間電極541に対して負バイアスとなる期間があればよく、負バイアスがパルス状に印加される電圧でもよい。このとき、トライオード型RFプラズマCVD装置500内に生成されるプラズマは、板状グリッド電極の基材531表面から隔離されて、空間511内に大部分が閉じ込められる。そのためCHなどのラジカルの拡散が板状グリッド電極の基材531表面に到達しにくく、成膜に寄与しづらくなるため、sp2混成軌道の増加を比較的抑えやすい。 A film forming apparatus 500 shown in FIG. 5 is a triode type RF plasma CVD apparatus. An intermediate electrode 541 is disposed between the substrate-side electrode 503 and the counter electrode 501. The intermediate electrode 541 is grounded. A base-side power source 542 is connected to the base-side electrode 503. The voltage applied from the substrate-side power source 542 to the substrate-side electrode 503 only needs to have a period during which a negative bias is applied to the intermediate electrode 541, and may be a voltage in which the negative bias is applied in a pulsed manner. At this time, the plasma generated in the triode type RF plasma CVD apparatus 500 is isolated from the surface of the base material 531 of the plate-like grid electrode, and is mostly confined in the space 511. For this reason, diffusion of radicals such as CH 2 does not easily reach the surface of the base material 531 of the plate-like grid electrode, and it is difficult to contribute to film formation. Therefore, it is relatively easy to suppress an increase in sp2 hybrid orbitals.

一方、空間511で生成される炭素原子を含むイオンを、空間512で形成される電界によって加速させて、形成されつつある保護膜の内部に突入させるのに必要な運動エネルギーを付与することができる。そのため、トライオード型RFプラズマCVDでは、比較的、上記割合((NCSP3/(NCSP2+NCSP3))×100)[%]を高めに制御しやすい。 On the other hand, ions containing carbon atoms generated in the space 511 can be accelerated by the electric field formed in the space 512 to impart kinetic energy necessary for rushing into the protective film that is being formed. . Therefore, in the triode type RF plasma CVD, the ratio ((N CSP3 / (N CSP2 + N CSP3 )) × 100) [%] is relatively easy to control.

保護膜の上記割合((NCSP3/(NCSP2+NCSP3))×100)[%]を高めるためには、フィルタードカソーディックバキュームアーク法(FCVA法)が良い場合がある。 In order to increase the ratio ((N CSP3 / (N CSP2 + N CSP3 )) × 100) [%] of the protective film, the filtered cathodic vacuum arc method (FCVA method) may be good.

この方法では、真空アーク放電によってカーボンターゲット材から炭素プラズマを生成させ、磁気フィルターによって炭素イオンのみを抽出し、基材に印加されるバイアス電圧によって、適切なエネルギーに絞って形成されつつある膜中へ突入させる。そのため上記割合((NCSP3/(NCSP2+NCSP3))×100)[%]を高めやすい。 In this method, carbon plasma is generated from a carbon target material by vacuum arc discharge, only carbon ions are extracted by a magnetic filter, and the film is being formed to be focused to an appropriate energy by a bias voltage applied to the substrate. Rush into. Therefore, it is easy to increase the ratio ((N CSP3 / (N CSP2 + N CSP3 )) × 100) [%].

また、イオン化蒸着法、アークイオンプレーティング法なども使用することができる。   Further, an ionized vapor deposition method, an arc ion plating method, or the like can also be used.

ただし、プラズマCVD法は、他の方法に対して大面積に均一に成膜しやすい。また、成膜装置の構成が単純なため、大量生産時における成膜装置の分解を伴う成膜装置のメンテナンスが入る場合に、作業の簡易性においてメリットがある。   However, the plasma CVD method can easily form a film uniformly over a large area compared to other methods. Further, since the structure of the film forming apparatus is simple, there is an advantage in the simplicity of work when maintenance of the film forming apparatus accompanied by the decomposition of the film forming apparatus at the time of mass production is entered.

(画像形成について)
図8中の電子写真装置800は、上述の保護膜を有する板状グリッド電極805を有するコロナ帯電器802を有する電子写真装置である。
(About image formation)
An electrophotographic apparatus 800 in FIG. 8 is an electrophotographic apparatus having a corona charger 802 having a plate-like grid electrode 805 having the above-described protective film.

電子写真装置800で画像形成する際、電子写真感光体801を回転させ、コロナ帯電器802によって電子写真感光体801の表面を帯電する。その後、像露光装置806によって像露光光を電子写真感光体801の表面に照射することで、電子写真感光体801の表面に静電潜像を形成する。次いで、現像器807にて、静電潜像に対応したトナー像を電子写真感光体801の表面に形成する。その後、転写前帯電器818によって一次転写前のトナー像の電荷を整え、一次転写しやすくし、一次転写ローラー809によって、中間転写体808にトナー像を転写する。転写前帯電器818は、像露光・現像方法がIAE(Image Area Exposure)であるか、BAE(Background Area Exposure)であるかに応じて、適切な極性の電荷をトナーに付与する。一次転写ローラー809もまた、像露光・現像方法がIAEであるかBAEであるかに応じて、適切な極性の電圧が印加され、それによって良好な一次転写が行われる。そして、給紙カセット812から紙搬送体811によって搬送された紙に、二次転写器810によって二次転写された後、定着器813にて、トナー像を定着させることにより、画像を形成する。一方、一次転写を経た電子写真感光体801の表面は、クリーニングユニット814によって転写残トナーが取り除かれる。その後、前露光装置815によって前露光光を電子写真感光体801の表面に照射することにより、電子写真感光体801に残る残キャリアを除電する。   When forming an image with the electrophotographic apparatus 800, the electrophotographic photosensitive member 801 is rotated and the surface of the electrophotographic photosensitive member 801 is charged by the corona charger 802. Thereafter, the image exposure device 806 irradiates the surface of the electrophotographic photoreceptor 801 with image exposure light, thereby forming an electrostatic latent image on the surface of the electrophotographic photoreceptor 801. Next, a developing device 807 forms a toner image corresponding to the electrostatic latent image on the surface of the electrophotographic photosensitive member 801. Thereafter, the charge of the toner image before primary transfer is adjusted by the pre-transfer charger 818 to facilitate primary transfer, and the toner image is transferred to the intermediate transfer member 808 by the primary transfer roller 809. The pre-transfer charger 818 imparts a charge having an appropriate polarity to the toner depending on whether the image exposure / development method is IAE (Image Area Exposure) or BAE (Background Area Exposure). The primary transfer roller 809 is also applied with a voltage having an appropriate polarity depending on whether the image exposure / development method is IAE or BAE, thereby performing good primary transfer. Then, after secondary transfer by the secondary transfer unit 810 to the paper transported by the paper transport body 811 from the paper feed cassette 812, the toner image is fixed by the fixing unit 813 to form an image. On the other hand, the transfer residual toner is removed from the surface of the electrophotographic photosensitive member 801 that has undergone the primary transfer by the cleaning unit 814. Thereafter, the pre-exposure device 815 irradiates the surface of the electrophotographic photosensitive member 801 with pre-exposure light, whereby the remaining carriers remaining on the electrophotographic photosensitive member 801 are neutralized.

〔実施例1および比較例1〕
実施例1においては、上記割合((NCSP3/(NCSP3+NCSP2))×100)[%]の値が図2中の領域A内に収まる保護膜を形成した。保護膜の形成には、図5に示すトライオード型RFプラズマCVD装置を用いた。
[Example 1 and Comparative Example 1]
In Example 1, a protective film in which the value of the above ratio ((N CSP3 / (N CSP3 + N CSP2 )) × 100) [%] was within the region A in FIG. 2 was formed. For forming the protective film, a triode type RF plasma CVD apparatus shown in FIG. 5 was used.

まず、図5の基材側の電極上に板状グリッド電極の基材を設置した。その後、基材側の電極を150℃に加熱し、原料ガスであるシクロプロパンを流量15ccmでプラズマCVD装置の内部に導入しながら、圧力13.3Paに保った。そして、対向電極にRF電力400Wを印加し、基材側の電極には周波数2kHzおよび−100Vの矩形波電圧を印加した。こうして、中間電極と対向電極との間の空間でプラズマが生成された。そして、炭素原子を含むイオンおよびラジカルなどが、対向電極を通過し、基材側の電極上に設置される板状グリッド電極の基材に到達することによって、基材上に水素化アモルファスカーボンの保護膜が成膜された。   First, a plate-like grid electrode substrate was placed on the substrate-side electrode in FIG. Thereafter, the electrode on the base material side was heated to 150 ° C., and the pressure of 13.3 Pa was maintained while cyclopropane as a raw material gas was introduced into the plasma CVD apparatus at a flow rate of 15 ccm. Then, RF power of 400 W was applied to the counter electrode, and a rectangular wave voltage with a frequency of 2 kHz and −100 V was applied to the electrode on the substrate side. Thus, plasma was generated in the space between the intermediate electrode and the counter electrode. Then, ions and radicals containing carbon atoms pass through the counter electrode and reach the substrate of the plate-like grid electrode installed on the electrode on the substrate side, so that the hydrogenated amorphous carbon A protective film was formed.

これを、実施例1−1においては、基材の片面あたり2回ずつ繰り返し、膜厚が1μmの保護膜を有する板状グリッド電極を作製した。また、実施例1−2においては、保護膜の膜厚を2μmに変更した以外は、実施例1−1と同様にして、板状グリッド電極を作製した。   In Example 1-1, a plate-like grid electrode having a protective film with a film thickness of 1 μm was produced by repeating twice per side of the substrate. In Example 1-2, a plate-like grid electrode was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the thickness of the protective film was changed to 2 μm.

実施例1−3および1−4においても、上記割合((NCSP3/(NCSP3+NCSP2))×100)[%]の値は実施例1−1および1−2と同じ値になるように保護膜を形成した。ただし、実施例1−3においては、上記割合((N/(N+N))×100)[%]の値が領域A内で低い側の保護膜になるようにした。また、実施例1−4においては、上記割合((N/(N+N))×100)[%]の値が領域A内で高い側の保護膜になるようにした。 Also in Examples 1-3 and 1-4, the value of the ratio ((N CSP3 / (N CSP3 + N CSP2 )) × 100) [%] is the same value as in Examples 1-1 and 1-2. A protective film was formed. However, in Example 1-3, the ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] was set to be a lower protective film in the region A. Further, in Example 1-4, the ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] was set to be a protective film on the higher side in the region A.

実施例1−3においては、原料ガスであるシクロプロパンとともに、希釈ガスである水素ガスを5ccm流し、RF電力を400Wから500Wに変更した以外は、実施例1−1と同様にして、板状グリッド電極を作製した。水素ガスの導入とRF電力の増大によって、プラズマ中に水素ラジカルなどが増大する。それによって、水素原子が選択的にエッチングされながら保護膜が形成される。このようにすることで、実施例1−3においては、上記割合((N/(N+N))×100)[%]の値が低い保護膜を形成した。 In Example 1-3, a plate-like shape is obtained in the same manner as in Example 1-1 except that 5 ccm of hydrogen gas as a dilution gas is flowed together with cyclopropane as the raw material gas and the RF power is changed from 400 W to 500 W. A grid electrode was produced. By introducing hydrogen gas and increasing RF power, hydrogen radicals and the like are increased in the plasma. Thereby, a protective film is formed while hydrogen atoms are selectively etched. In this way, in Example 1-3, the value of the ratio ((N H / (N C + N H)) × 100) [%] forms a low protective film.

実施例1−4においては、プラズマCVD装置の内部の圧力を13.3Paから26.6Paに変更した以外は、実施例1−1と同様にして、板状グリッド電極を作製した。プラズマCVD装置内部の圧力の増大によって、水素原子を含むラジカルがプラズマ中で増大し、それが板状グリッド電極の基材上に付着していく。このようにすることで、上記割合((N/(N+N))×100)[%]の値が高い保護膜を形成した。 In Example 1-4, a plate-like grid electrode was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the internal pressure of the plasma CVD apparatus was changed from 13.3 Pa to 26.6 Pa. As the pressure inside the plasma CVD apparatus increases, radicals containing hydrogen atoms increase in the plasma and adhere to the base of the plate-like grid electrode. By doing so, a protective film having a high value of the above ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] was formed.

比較例1−1および1−2においては、FCVA法により板状グリッド電極の基材に水素化アモルファスカーボンの保護膜を成膜した。すなわち、真空アーク放電によって固体炭素ターゲットから炭素プラズマを生成させた。そして、磁気フィルターによって、イオン化した炭素原子のみ抽出し、−100Vに印加された板状グリッド電極の基材に照射した。この方法で、板状グリッド電極の基材への保護膜の形成を片面あたり2回ずつ繰り返し、実施例1−1においては、膜厚が0.3μmの保護層を有する板状グリッド電極を作製した。また、比較例1−2においては、保護層の膜厚を1μmに変更した以外は、比較例1−1と同様にして、板状グリッド電極を作製した。   In Comparative Examples 1-1 and 1-2, a hydrogenated amorphous carbon protective film was formed on the base of the plate-like grid electrode by the FCVA method. That is, carbon plasma was generated from a solid carbon target by vacuum arc discharge. And only the ionized carbon atom was extracted with the magnetic filter, and the base material of the plate-shaped grid electrode applied to -100V was irradiated. By this method, the formation of the protective film on the substrate of the plate-like grid electrode was repeated twice per side, and in Example 1-1, a plate-like grid electrode having a protective layer with a film thickness of 0.3 μm was produced. did. In Comparative Example 1-2, a plate-like grid electrode was produced in the same manner as Comparative Example 1-1 except that the thickness of the protective layer was changed to 1 μm.

この方法で形成される水素化アモルファスカーボンの膜は、通常、上記割合((NCSP3/(NCSP3+NCSP2))×100)[%]の値が高く、上記割合((N/(N+N))×100)[%]の値が非常に低い膜となる。このような膜は、一般的に、テトラヘデラルアモルファスカーボン膜と呼ばれ、従来の板状グリッド電極の保護膜として使用されてきた膜である。 The hydrogenated amorphous carbon film formed by this method usually has a high value of the above ratio ((N CSP3 / (N CSP3 + N CSP2 )) × 100) [%], and the above ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] value is a very low film. Such a film is generally called a tetrahedral amorphous carbon film and has been used as a protective film for a conventional plate grid electrode.

比較例1−3および1−4においては、上記割合((NCSP3/(NCSP3+NCSP2))×100)[%]の値は実施例1−1および1−2と同じ値になるように保護膜を形成した。ただし、比較例1−3においては、上記割合((N/(N+N))×100)[%]の値が領域A外で低い側の保護膜になるようにした。また、比較例1−4においては、上記割合((N/(N+N))×100)[%]の値が領域A外で高い側の保護膜になるようにした。 In Comparative Examples 1-3 and 1-4, the value of the above ratio ((N CSP3 / (N CSP3 + N CSP2 )) × 100) [%] is the same value as in Examples 1-1 and 1-2. A protective film was formed. However, in Comparative Example 1-3, the ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] was set to be a lower protective film outside the region A. Further, in Comparative Example 1-4, the ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] was set to be a protective film on the higher side outside the region A.

比較例1−3においては、原料ガスであるシクロプロパンとともに、希釈ガスである水素ガスを10ccm流し、RF電力を400Wから600Wに変更した。それら以外は、実施例1−1と同様にして保護膜を形成した。   In Comparative Example 1-3, 10 ccm of hydrogen gas as a dilution gas was flowed together with cyclopropane as the raw material gas, and the RF power was changed from 400 W to 600 W. Except for these, a protective film was formed in the same manner as in Example 1-1.

比較例1−4では、プラズマCVD装置の内部の圧力を13.3Paから133.3Paに変更した以外は、実施例1−1と同様にして、板状グリッド電極を作製した。   In Comparative Example 1-4, a plate-like grid electrode was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the pressure inside the plasma CVD apparatus was changed from 13.3 Pa to 133.3 Pa.

以下の測定方法によって、実施例1および比較例1の保護膜の各物性値を測定した。   The physical property values of the protective films of Example 1 and Comparative Example 1 were measured by the following measurement methods.

(上記割合((N/(N+N))×100)[%]の測定方法)
保護膜を有する板状グリッド電極からサンプルを切り出した。RBS(ラザフォード後方散乱法)を利用し、後方散乱測定装置(商品名:AN−2500、日新ハイボルテージ(株)製)により、RBSの測定面積における上記サンプル中の炭素原子の散乱エネルギーに対する原子数分布を測定した。
(Measurement method of the above ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%])
A sample was cut out from a plate-like grid electrode having a protective film. Using RBS (Rutherford backscattering method), the backscattering measurement device (trade name: AN-2500, manufactured by Nissin High Voltage Co., Ltd.), atoms with respect to the scattering energy of carbon atoms in the sample in the RBS measurement area Number distribution was measured.

さらに、RBSと同時に、HFS(水素前方散乱法)を利用し、上記後方散乱測定装置により、HFSの測定面積における上記サンプル中の水素原子の散乱エネルギーに対する原子数分布を測定した。   Furthermore, the atomic number distribution with respect to the scattering energy of the hydrogen atom in the sample in the measurement area of HFS was measured by the backscattering measurement apparatus using HFS (hydrogen forward scattering method) simultaneously with RBS.

そして、後述のエリプソメトリーによって測定した保護膜の膜厚と、水素原子および炭素原子の散乱エネルギーに対する原子数分布とから、RBSおよびHFSの測定面積における各原子数の膜厚方向の距離に対する分布を算出した。   Then, from the film thickness of the protective film measured by ellipsometry, which will be described later, and the atomic number distribution with respect to the scattering energy of hydrogen atoms and carbon atoms, the distribution with respect to the distance in the film thickness direction of each atom number in the measurement area of RBS and HFS Calculated.

すなわち、媒質内を通過する距離に従って、散乱原子のエネルギーが減じられるが、それによって生じる各原子数のエネルギーに対する分布と、保護膜の膜厚とを対応づけることにより、各原子数の膜厚方向の分布を算出した。   That is, the energy of the scattered atoms is reduced according to the distance passing through the medium, but the thickness direction of each number of atoms is obtained by associating the distribution of the resulting number of atoms with respect to the energy and the thickness of the protective film. The distribution of was calculated.

そして、保護膜中の上記割合((N/(N+N))×100)[%]の膜厚方向の平均値を算出した。 Then, the average value in the film thickness direction of the ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] in the protective film was calculated.

なお、実施例1および比較例1において、上記割合((N/(N+N))×100)[%]の膜厚方向の最大値および最小値の平均値からのズレは、平均値に対して3%未満であり、大きな影響はないと考えられる。 In Example 1 and Comparative Example 1, the deviation from the average value of the maximum value and the minimum value in the film thickness direction of the above ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] The value is less than 3%, and it is considered that there is no significant influence.

また、RBSおよびHFSの具体的な測定条件は、入射イオン:He、入射エネルギー:2.3MeV、入射角:75°、試料電流:35nA、入射ビーム経:1mmである。また、RBSの検出器は、散乱角:160°、アパーチャ径:8mmである。HFSの検出器は、反跳角:30°、アパーチャ径:8mm+Slitである。 Specific measurement conditions for RBS and HFS are incident ion: 4 He + , incident energy: 2.3 MeV, incident angle: 75 °, sample current: 35 nA, and incident beam length: 1 mm. The RBS detector has a scattering angle of 160 ° and an aperture diameter of 8 mm. The detector of HFS has a recoil angle of 30 ° and an aperture diameter of 8 mm + Slit.

(上記割合((NCSP3/(NCSP3+NCSP2))×100)[%]の測定方法)
保護膜を有する板状グリッド電極からサンプルを切り出した。XPS(X線光電子分光法)を利用し、測定装置(商品名:VersaProbeII、アルバックファイ社製)内の測定ポジションに上記サンプルを導入した。
(Measurement method of the above ratio ((N CSP3 / (N CSP3 + N CSP2 )) × 100) [%])
A sample was cut out from a plate-like grid electrode having a protective film. Using XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), the sample was introduced into a measurement position in a measurement apparatus (trade name: VersaProbe II, manufactured by ULVAC-PHI).

その後、上記サンプルにX線を照射し、それに伴って放出される励起電子を検出器で受け取り、受け取られた単位時間あたりの励起電子数の結合エネルギースペクトルから、保護膜に含有される炭素原子の電子の軌道状態の比率を算出した。   Thereafter, the sample is irradiated with X-rays, and the excited electrons emitted along with the sample are received by a detector. From the received binding energy spectrum of the number of excited electrons per unit time, the carbon atoms contained in the protective film are The ratio of electron orbital state was calculated.

具体的には、炭素原子の1s軌道からの励起電子がとりうる結合エネルギー範囲を278eV以上298eV以下に限定して、結合エネルギースペクトルを測定した。そうすることで、現実的な測定時間内で分解能の高いスペクトルデータを得ることができた。   Specifically, the binding energy spectrum was measured by limiting the binding energy range that can be taken by the excited electrons from the 1s orbital of the carbon atom to 278 eV or more and 298 eV or less. By doing so, it was possible to obtain spectral data with high resolution within a realistic measurement time.

sp2炭素原子は、1s軌道からの励起電子が結合エネルギー284.5eVにピークをとり、sp3炭素原子は、1s軌道からの励起電子が結合エネルギー285.4eVにピークをとる。このことから、結合エネルギー284.5eVおよび285.4eVでピークを有する分布関数の重ね合わせによって、実際に測定された炭素原子1s軌道からの励起電子の結合エネルギースペクトルをフィッティング(波形分離)した。それぞれの分布関数は、ローレンツ分布関数とガウス分布関数とをコンボリューションした分布関数を用いた。そして、フィッティングされたsp2混成軌道およびsp3混成軌道に対応する分布関数の各々の、結合エネルギーに対する積分値(面積)から、上記割合((NCSP3/(NCSP2+NCSP3))×100)[%]を算出した。 In the sp2 carbon atom, the excited electron from the 1s orbit takes a peak at a binding energy of 284.5 eV, and in the sp3 carbon atom, the excited electron from the 1s orbit takes a peak at a binding energy of 285.4 eV. From this, the binding energy spectrum of the excited electrons from the carbon atom 1s orbit was measured (waveform separation) by superimposing the distribution functions having peaks at the binding energies of 284.5 eV and 285.4 eV. Each distribution function is a convolution of a Lorentz distribution function and a Gaussian distribution function. The ratio ((N CSP3 / (N CSP2 + N CSP3 )) × 100) [%] from the integrated value (area) of the distribution function corresponding to the fitted sp2 hybrid orbitals and sp3 hybrid orbitals with respect to the binding energy. ] Was calculated.

さらに、アルゴンスパッタを行うことで、保護膜を少しずつ削り、上述の測定を繰り返した。これを保護膜がすべて削られて無くなるまで繰り返し、膜厚方向の平均値をとった。これは、X線によって励起される電子が、数nmといった極最表層の領域からしか放出されないため、保護膜全体の上記割合((NCSP3/(NCSP2+NCSP3))×100)[%]を求めるために行うものである。 Furthermore, the protective film was shaved little by little by performing argon sputtering, and the above measurement was repeated. This was repeated until all the protective film was removed and averaged in the film thickness direction. This is because electrons excited by X-rays are emitted only from the region of the extreme outermost layer such as several nanometers, and thus the above ratio of the entire protective film ((N CSP3 / (N CSP2 + N CSP3 )) × 100) [%] It is done to ask for.

(体積抵抗率の測定方法)
二重リング電極法により測定した。
(Measurement method of volume resistivity)
It was measured by the double ring electrode method.

具体的には、ガラス基板上にクロムの蒸着によって直径83mmの円形の裏面電極をマスク成膜し、その上に、100mm径で上述の実施例および比較例と同じ成膜条件で水素化アモルファスカーボンの膜を形成した。その水素化アモルファスカーボンの膜の上に、直径50mmの円形からなる内部電極と、内部電極を取り囲む内径70mm外径80mmのリング形状からなる外部電極とからなる表面電極をクロム蒸着にてマスク成膜した。   Specifically, a circular back electrode having a diameter of 83 mm is mask-deposited on a glass substrate by vapor deposition of chromium, and then a hydrogenated amorphous carbon with a diameter of 100 mm is formed under the same film formation conditions as in the above-described Examples and Comparative Examples. A film was formed. On the hydrogenated amorphous carbon film, a mask electrode is formed by chromium deposition on a surface electrode composed of a circular inner electrode having a diameter of 50 mm and an outer electrode having a ring shape having an inner diameter of 70 mm and an outer diameter of 80 mm surrounding the inner electrode. did.

そして、表面電極と裏面電極との間に電位差を与え、その電位差と内部電極に流れる電流との関係から、体積抵抗率を算出した。   A potential difference was applied between the front electrode and the back electrode, and the volume resistivity was calculated from the relationship between the potential difference and the current flowing through the internal electrode.

また、保護膜の物性値のうち、上記割合((N/(N+N))×100)[%]および上記割合((NCSP3/(NCSP2+NCSP3))×100)[%]から、実施例1および比較例1の三元相図上の位置を図6に示す。 Of the physical property values of the protective film, the ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] and the ratio ((N CSP3 / (N CSP2 + N CSP3 )) × 100) [% The positions on the ternary phase diagram of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in FIG.

次に、以下の評価方法・基準によって、実施例1および比較例1の保護膜の性能(弾性変形性、耐放電腐食性、耐久性、濃度ズレ)を評価し、各評価の結果に従ってAからDのランク付けを行った。このランクにおいて、Cは、比較例1−1と同水準であり、従来技術並みの水準であることを示す。Dは、比較例1−1よりも劣ることを示し、従来技術の水準にも未達であることを示す。AおよびBは、本発明によって、従来技術よりも性能が良化していることを示し、本発明の効果があることを示す。   Next, the performance (elastic deformation, discharge corrosion resistance, durability, concentration deviation) of the protective film of Example 1 and Comparative Example 1 is evaluated by the following evaluation methods and standards, and from A according to the results of each evaluation. D was ranked. In this rank, C is the same level as that of Comparative Example 1-1, indicating that it is at the same level as the prior art. D shows that it is inferior to the comparative example 1-1, and shows that it does not reach the level of the prior art. A and B show that the performance of the present invention is improved by the present invention as compared with the prior art, and the effect of the present invention is shown.

(弾性変形性の評価方法)
保護膜を有する板状グリッド電極の長手方向の中央部の正面側(放電ワイヤー側)が外側となるように曲率半径100mmで曲げて5秒保持した後、元に戻し、今度は正面側が内側となるように同条件で曲げて戻した。これを20回繰り返した。
(Evaluation method for elastic deformation)
Bend with a radius of curvature of 100 mm and hold for 5 seconds so that the front side (discharge wire side) of the center part in the longitudinal direction of the plate-like grid electrode having a protective film is outside, and then return to the original state. It was bent and returned under the same conditions. This was repeated 20 times.

このような曲率半径の曲げは、板状グリッド電極をコロナ帯電器の筺体へ取り付けたり、取り外したりする際に生じる曲げよりも、強い曲げであり、厳しい条件での評価である。   Such bending with a radius of curvature is a stronger bending than the bending that occurs when the plate-like grid electrode is attached to or removed from the housing of the corona charger, and is evaluated under severe conditions.

その後、板状グリッド電極を取り付けたコロナ帯電器を稼働した。具体的には、所望の電子写真感光体の表面の帯電量を得るために必要な、放電ワイヤーに流す電流(−1000μA)および板状グリッド電極に印加する電圧(−500V)を印加して、コロナ帯電器を10時間稼働した。   Thereafter, a corona charger equipped with a plate-like grid electrode was operated. Specifically, a current (−1000 μA) flowing through the discharge wire and a voltage (−500 V) applied to the plate-like grid electrode necessary for obtaining a desired amount of charge on the surface of the electrophotographic photosensitive member are applied, The corona charger was operated for 10 hours.

以上の評価工程を経た板状グリッド電極の保護膜について、長手方向の中央部の正面側おより裏面側(電子写真感光体側)を光学顕微鏡で観察し、微小剥離の有無を確認した。微小剥離が有った場合、保護膜の弾性変形性が十分ではないことを示す。   About the protective film of the plate-like grid electrode which passed through the above evaluation process, the front side and the back side (electrophotographic photoreceptor side) of the central part in the longitudinal direction were observed with an optical microscope to confirm the presence or absence of micro-peeling. When there is micro-peeling, it indicates that the elastic deformation of the protective film is not sufficient.

そして観察結果に従って、以下のようにランク付けした。
A:弾性変形性あり(微小剥離なし)。
D:弾性変形性なし(微小剥離あり)。
And according to the observation results, the ranking was as follows.
A: Elastic deformation (no micro-peeling).
D: No elastic deformation (with minute peeling).

この評価で微小剥離した保護膜は、剥離によって発生する膜片の飛散などによる測定環境への悪影響を避けるため、以下の評価は実施しないことにした。   In order to avoid the adverse effect on the measurement environment due to scattering of the film pieces generated by peeling, the protective film finely peeled in this evaluation was not subjected to the following evaluation.

(耐放電腐食性の評価方法)
上述の弾性変形性の評価において行われたコロナ帯電器の10時間稼働の後、コロナ帯電器から板状グリッド電極を取り外し、さらに板状グリッド電極からサンプルを切り出した。XPS(X線光電子分光法)を利用し、測定装置(商品名:VersaProbeII、アルバックファイ社製)内の測定ポジションにサンプルを導入した。
(Evaluation method for discharge corrosion resistance)
After 10 hours of operation of the corona charger performed in the above-described evaluation of elastic deformability, the plate grid electrode was removed from the corona charger, and a sample was cut out from the plate grid electrode. Using XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), a sample was introduced into a measurement position in a measurement apparatus (trade name: VersaProbe II, manufactured by ULVAC-PHI).

その後、サンプルにX線を照射し、それに伴って放出される励起電子を検出器で受け取り、受け取られた単位時間あたりの励起電子数の結合エネルギースペクトルから、保護膜に含有される原子数比率を算出した。   Thereafter, the sample is irradiated with X-rays, and the excited electrons emitted by the sample are received by the detector. From the received binding energy spectrum of the number of excited electrons per unit time, the atomic ratio contained in the protective film is calculated. Calculated.

具体的には、保護膜と板状グリッド電極の基材に含有されると想定される原子からの励起電子がとりうる結合エネルギー範囲に限定して、結合エネルギースペクトル測定した。そうすることで、現実的な測定時間内で分解能の高いスペクトルデータを得ることができた。ここでは、板状グリッド電極の基材の構成原子である鉄原子(Fe)およびクロム原子(Cr)、ならびに、保護膜の構成原子である炭素原子(C)および酸素原子(O)に対応する結合エネルギースペクトルに限定して測定した。   Specifically, the binding energy spectrum was measured by limiting to a binding energy range that can be taken by excited electrons from atoms assumed to be contained in the base material of the protective film and the plate-like grid electrode. By doing so, it was possible to obtain spectral data with high resolution within a realistic measurement time. Here, it corresponds to iron atoms (Fe) and chromium atoms (Cr) which are constituent atoms of the base material of the plate-like grid electrode, and carbon atoms (C) and oxygen atoms (O) which are constituent atoms of the protective film. The measurement was limited to the binding energy spectrum.

そして、各原子それぞれについて、励起電子の単位時間あたりの検出数の結合エネルギーに対する積分値(面積)から、
炭素原子の数(N)と酸素原子の数(N)と鉄原子の数(NFe)とクロム原子の数(NCr)の和(N+N+NFe+NCr)に対する酸素原子の数(N)の割合((N/(N+N+NFe+NCr))×100)[%]
を算出した。
And for each atom, from the integrated value (area) of the number of detected excitation electrons per unit time with respect to the binding energy,
Oxygen atoms relative to the sum of the number of carbon atoms (N C ), the number of oxygen atoms (N O ), the number of iron atoms (N Fe ), and the number of chromium atoms (N Cr ) (N C + N O + N Fe + N Cr ) ratio of the number of (N O) ((N O / (N C + N O + N Fe + N Cr)) × 100) [%]
Was calculated.

さらに、アルゴンスパッタを行うことで、保護膜と板状グリッド電極の基材の一部までを少しずつ削り、上述の測定を繰り返した。こうすることで、上記割合((N/(N+N+NFe+NCr))×100)[%]の膜厚方向の分布が得られる。 Further, by performing argon sputtering, the protective film and part of the base material of the plate-like grid electrode were scraped little by little, and the above measurement was repeated. In this way, the ratio ((N O / (N C + N O + N Fe + N Cr)) × 100) [%] thickness direction of the distribution is obtained.

酸素原子は、空気中のコロナ放電によって放電ワイヤーの近傍で生成されるイオン化された放電生成物に含まれることが多い。そのため、上記割合((N/(N+N+NFe+NCr))×100)[%]の膜厚方向の分布から、板状グリッド電極の保護膜に飛来したイオン化された放電生成物が保護膜を透過し、板状グリッド電極の基材に到達したか否かを判定できる。もし、イオン化された放電生成物が保護膜を透過していれば、板状グリッド電極の基材の構成原子である鉄原子およびクロム原子を酸化させる。そして、それらの結合エネルギーのピークがシフトする。さらに、保護膜と板状グリッド電極の基材との界面において、酸素原子が検出され、場合によっては、上記割合((N/(N+N+NFe+NCr))×100)[%]の膜厚方向の分布が、その界面でピークを持つ場合もある。そうしたことから、保護膜が耐放電腐食性を有するか否かを判定できる。 Oxygen atoms are often contained in ionized discharge products generated in the vicinity of the discharge wire by corona discharge in the air. Therefore, the ratio ((N O / (N C + N O + N Fe + N Cr)) × 100) from the thickness direction of the distribution of [%], discharge products are ionized and flying to the protective layer of the plate-like grid electrode Can pass through the protective film and determine whether or not the base material of the plate-like grid electrode has been reached. If the ionized discharge product passes through the protective film, iron atoms and chromium atoms which are constituent atoms of the base material of the plate-like grid electrode are oxidized. Then, the peak of their binding energy shifts. Furthermore, oxygen atoms are detected at the interface between the protective film and the substrate of the plate-like grid electrode, and in some cases, the above ratio ((N 2 O / (N 2 C + N 2 O + N 2 Fe + N Cr )) × 100) [% ] In the film thickness direction may have a peak at the interface. Therefore, it can be determined whether or not the protective film has a discharge corrosion resistance.

その結果によって、以下のようにランク付けした。
A:耐放電腐食性あり。
D:耐放電腐食性なし。
The results were ranked as follows.
A: Resistance to discharge corrosion.
D: No discharge corrosion resistance.

この評価で耐放電腐食性がないと判断された場合、以下の評価は実施しないことにした。   When it was determined that there was no discharge corrosion resistance in this evaluation, the following evaluation was not performed.

(耐久性の評価方法)
コロナ帯電器の耐久性を評価する方法として、コロナ帯電器を稼働することによる保護膜の膜厚の減少を測定した。具体的には、上述と同様に、放電ワイヤーに流す電流(−1000μA)、板状グリッド電極に印加する電圧(−500V)を印加して、コロナ帯電器を10時間稼働した。そして、コロナ帯電器の稼働前後の保護膜の膜厚を測定した後、150枚/分相当の電子写真装置に用いることを想定してコロナ帯電器の稼働時間を稼働枚数に換算し、稼働枚数に対する保護膜の膜厚減少レートを、稼働前後に測定した膜厚から算出した。そしてこの保護膜の膜厚減少レートに、保護膜の稼働前の膜厚を積算した値を耐久値とした。
(Durability evaluation method)
As a method for evaluating the durability of the corona charger, a reduction in the thickness of the protective film by operating the corona charger was measured. Specifically, in the same manner as described above, a current (−1000 μA) flowing through the discharge wire and a voltage (−500 V) applied to the plate-like grid electrode were applied, and the corona charger was operated for 10 hours. Then, after measuring the thickness of the protective film before and after the operation of the corona charger, the operation time of the corona charger is converted into the number of operating sheets assuming that it is used for an electrophotographic apparatus equivalent to 150 sheets / min. The film thickness reduction rate of the protective film was calculated from the film thickness measured before and after operation. A value obtained by integrating the film thickness reduction rate of the protective film with the film thickness before operation of the protective film was defined as the durability value.

評価の方法は、比較例1−1の耐久値に対する、各作製条件における保護膜の耐久値の値を耐久性評価値とし、この耐久性評価値から、コロナ帯電器の耐久性を判断した。この耐久性評価値が大きいほど、長時間のコロナ帯電器の稼働に対して保護膜が耐えうる。   For the evaluation method, the durability value of the protective film in each production condition with respect to the durability value of Comparative Example 1-1 was used as the durability evaluation value, and the durability of the corona charger was determined from this durability evaluation value. The greater the durability evaluation value, the more the protective film can withstand the operation of the corona charger for a long time.

なお、保護膜の膜厚は、分光エリプソメトリー(J.A.Woollam社製:高速分光エリプソメトリーM−2000)によって測定した。分光エリプソメトリーの具体的な測定条件は、入射角:60°、65°、70°、測定波長:195nmから700nm、ビーム径:1mm×2mmである。   In addition, the film thickness of the protective film was measured by spectroscopic ellipsometry (manufactured by JA Woollam: high-speed spectroscopic ellipsometry M-2000). Specific measurement conditions of spectroscopic ellipsometry are incident angles: 60 °, 65 °, 70 °, measurement wavelengths: 195 nm to 700 nm, and beam diameter: 1 mm × 2 mm.

まず、保護膜を有さない板状グリッド電極の基材をリファレンス基材として、各入射角で波長と振幅比Ψおよび位相差Δの関係を求めた。   First, using a plate-like grid electrode base material having no protective film as a reference base material, the relationship between the wavelength, the amplitude ratio Ψ, and the phase difference Δ was determined at each incident angle.

次に、その結果をリファレンスとして、コロナ帯電器の稼働前および稼働後の保護膜を有する板状グリッド電極の基材において、分光エリプソメトリーにより、各入射角で波長と振幅比Ψおよび位相差Δの関係を求めた。   Next, using the result as a reference, the wavelength and amplitude ratio Ψ and phase difference Δ at each incident angle were measured by spectroscopic ellipsometry on a base plate electrode having a protective film before and after the operation of the corona charger. Sought the relationship.

そして、解析ソフトにより、粗さ層の保護膜と空気層の体積比を変化させて、各入射角における波長と振幅比Ψおよび位相差Δの関係を計算により求めた。そして、各入射角における上記計算により求めた波長と振幅比Ψおよび位相差Δの関係と測定用試料を測定して求めた波長と振幅比Ψおよび位相差Δの関係の平均二乗誤差が最小となるときの計算モデルを選択した。この選択した計算モデルによって保護膜の膜厚を算出し、得られた値を保護膜の膜厚とした。解析ソフトは、J.A.Woollam社製のWVASE32(商品名)を用いた。また、粗さ層の保護膜と空気層の体積比に関しては、保護膜:空気層を10:0から1:9まで粗さ層における空気層の比率を1ずつ変化させて計算をした。実施例1および比較例1では、粗さ層の保護膜と空気層の体積比が9:1のときに計算で求められた波長と振幅比Ψおよび位相差Δの関係と測定で求められた波長と振幅比Ψおよび位相差Δの関係の平均二乗誤差が最小となった。   Then, the volume ratio between the protective film of the roughness layer and the air layer was changed by analysis software, and the relationship between the wavelength at each incident angle, the amplitude ratio Ψ, and the phase difference Δ was obtained by calculation. The mean square error of the relationship between the wavelength and the amplitude ratio Ψ and the phase difference Δ obtained by the above calculation at each incident angle and the relationship between the wavelength and the amplitude ratio Ψ and the phase difference Δ obtained by measuring the measurement sample is minimized. The calculation model was selected. The film thickness of the protective film was calculated by the selected calculation model, and the obtained value was used as the film thickness of the protective film. The analysis software is J.I. A. WVASE32 (trade name) manufactured by Woollam was used. The volume ratio of the protective film of the roughness layer to the air layer was calculated by changing the ratio of the air layer in the roughness layer by 1 from 10: 0 to 1: 9 in the protective film: air layer. In Example 1 and Comparative Example 1, the relationship between the wavelength, the amplitude ratio Ψ, and the phase difference Δ obtained by calculation when the volume ratio of the protective film of the roughness layer to the air layer was 9: 1 was obtained by measurement. The mean square error of the relationship between wavelength, amplitude ratio Ψ and phase difference Δ was minimized.

そして、上述の耐久性評価値に従って、以下のようにランク付けした。
A:耐久性評価値が3.0以上。
B:耐久性評価値が2.0以上かつ3.0より小さい。
C:耐久性評価値が1.0以上かつ2.0より小さい。
D:耐久性評価値が1.0より小さい。
And according to the above-mentioned durability evaluation value, it ranked as follows.
A: The durability evaluation value is 3.0 or more.
B: The durability evaluation value is 2.0 or more and less than 3.0.
C: The durability evaluation value is 1.0 or more and less than 2.0.
D: The durability evaluation value is less than 1.0.

(濃度ズレの評価方法)
キヤノン(株)製のデジタル電子写真装置「image RUNNER ADVANCE C7065」(商品名)の改造機を用いて実施した。画像データは、プリンタードライバーを介さずに直接出力可能な構成とし、像露光光による45°、212lpi(1インチあたり212線)の線密度で面積階調ドットスクリーンの面積階調画像(すなわち、像露光を行うドット部分の面積階調)を出力した。
(Evaluation method of density deviation)
This was carried out using a modified machine of a digital electrophotographic apparatus “image RUNNER ADVANCE C7065” (trade name) manufactured by Canon Inc. The image data can be directly output without using a printer driver, and the area gradation image (that is, the image) of the area gradation dot screen at a line density of 45 °, 212 lpi (212 lines per inch) by image exposure light. The area gradation of the dot portion to be exposed) was output.

面積階調画像は、17段階に均等配分した階調データを用いた。最も濃い階調を17とし、最も薄い階調を0として各階調に番号を割り当て、階調段階とした。   As the area gradation image, gradation data uniformly distributed in 17 levels was used. The darkest gradation is set to 17, the thinnest gradation is set to 0, and a number is assigned to each gradation to make a gradation step.

なお、上記改造機は、ネガ帯電用の電子写真感光体、ネガ用のトナーを使用したIAE方式である。   The modified machine is an IAE system using a negative charging electrophotographic photosensitive member and a negative toner.

次に、上記改造機に作製したコロナ帯電器を設置し、上記階調データを用いて、テキストモードを用いてA3用紙に出力した。高湿流れの影響を除外するために、温度22℃、相対湿度50%の環境下で、電子写真感光体用のヒーターをONにして、電子写真感光体の表面を約40℃に保った条件で画像を100枚出力した。そして、コロナ帯電器の長手方向の中央部において、反射濃度計(X−RiteInc製:504分光濃度計)により、出力した100枚の画像のうち、最後の3枚の画像濃度の平均値を各階調ごとに測定した。   Next, the prepared corona charger was installed in the modified machine, and output to A3 paper using the gradation data using the text mode. In order to exclude the influence of high-humidity flow, the condition that the surface of the electrophotographic photosensitive member is kept at about 40 ° C. with the heater for the electrophotographic photosensitive member turned on in an environment of a temperature of 22 ° C. and a relative humidity of 50%. Output 100 images. Then, at the central portion in the longitudinal direction of the corona charger, the average value of the last three image densities of the 100 images output by the reflection densitometer (X-Rite Inc: 504 spectral densitometer) is calculated for each floor. Measured for each key.

こうして得られた各階調における画像濃度の平均値とその階調の値との差の絶対値を、17階調で平均した値を算出した。この値を濃度ズレ値とした。この濃度ズレ値が0.00から大きいほど、所望の画像濃度からのズレが大きいことを示す。   A value obtained by averaging the absolute value of the difference between the average value of the image density at each gradation and the gradation value obtained in this way at 17 gradations was calculated. This value was defined as a density deviation value. The larger the density deviation value from 0.00, the larger the deviation from the desired image density.

評価の方法は、比較例1−1で作製したコロナ帯電器の濃度ズレ値に対して、各作製条件における保護膜における濃度ズレ値の比を、濃度ズレ評価値とし、この濃度ズレ評価値から、濃度が適切に出力されているか否かを評価した。すなわち、濃度ズレ評価値が0.00に近いほど、所望の濃度が出力されており、コロナ帯電器の保護膜として優れていることを示す。   For the evaluation method, the ratio of the density deviation value in the protective film in each production condition is the density deviation evaluation value with respect to the density deviation value of the corona charger produced in Comparative Example 1-1. Then, it was evaluated whether or not the concentration was output appropriately. That is, as the density deviation evaluation value is closer to 0.00, a desired density is output, indicating that the protective film of the corona charger is more excellent.

そして、以下のようにランク付けした。
A:濃度ズレ評価値が0.50以下。
B:濃度ズレ評価値が0.50より大きく、0.75以下。
C:濃度ズレ評価値が0.75より大きく、1.00以下。
D:濃度ズレ評価値が1.00より大きい。
The ranking was as follows.
A: The density deviation evaluation value is 0.50 or less.
B: Density deviation evaluation value is larger than 0.50 and 0.75 or less.
C: Density deviation evaluation value is larger than 0.75 and 1.00 or less.
D: The density deviation evaluation value is larger than 1.00.

以上の各評価によって付けられたランクのうち、最も低いランクを総合評価ランクとした。表1に、実施例1および比較例1で成膜した水素化アモルファスカーボンの保護膜の物性値の測定結果、および、その保護膜を板状グリッド電極に有するコロナ帯電器の性能の評価結果を示す。   Among the ranks given by the above evaluations, the lowest rank was set as the overall evaluation rank. Table 1 shows the measurement results of the physical property values of the protective film of hydrogenated amorphous carbon formed in Example 1 and Comparative Example 1, and the evaluation results of the performance of the corona charger having the protective film on the plate-like grid electrode. Show.

Figure 2018105998
Figure 2018105998

比較例1−1で形成したテトラヘデラルアモルファスカーボンの保護膜は、従来技術並みである。これから、さらなる長寿命化を狙って膜厚を厚くすると(比較例1−2)、微小剥離が発生し、弾性変形性が不足するようになることが分かった。また、上記割合((N/(N+N))×100)[%]が30%未満の水素化アモルファスカーボンの膜(比較例1−3)でも、微小剥離が発生した。また、上記割合((N/(N+N))×100)[%]が40%より大きい水素化アモルファスカーボンの膜(比較例1−4)では、板状グリッド電極の基材の表面が腐食していた。実施例1−2では、実施例1−1よりも長寿命化を企図して膜厚を厚くしたが、微小剥離は起こらず、弾性変形性の維持と耐久性の向上の両立がなされていた。 The protective film of tetrahedral amorphous carbon formed in Comparative Example 1-1 is comparable to the prior art. From this, it was found that when the film thickness is increased with the aim of further extending the life (Comparative Example 1-2), minute peeling occurs and the elastic deformability becomes insufficient. Further, even in the hydrogenated amorphous carbon film (Comparative Example 1-3) in which the ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] was less than 30%, micro-separation occurred. Further, in the hydrogenated amorphous carbon film (Comparative Example 1-4) in which the ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] is larger than 40%, the substrate of the plate-like grid electrode is used. The surface was corroded. In Example 1-2, the film thickness was increased in order to extend the life compared to Example 1-1, but micro-peeling did not occur, and both the maintenance of elastic deformability and the improvement of durability were achieved. .

〔実施例2および比較例2〕
実施例2−1においては、上記割合((NCSP3/(NCSP3+NCSP2))×100)[%]の値が図3中の領域B内に収まる保護膜を形成した。保護膜の形成には、図4に示すダイオード型プラズマCVD装置を用いた。
[Example 2 and Comparative Example 2]
In Example 2-1, a protective film was formed in which the above ratio ((N CSP3 / (N CSP3 + N CSP2 )) × 100) [%] value was within the region B in FIG. A diode type plasma CVD apparatus shown in FIG. 4 was used for forming the protective film.

まず、図4の基材側の電極上に板状グリッド電極の基材を設置した。その後、基材側の電極を150℃に加熱し、原料ガスであるメタンを流量100ccmでプラズマCVD装置の内部に導入しながら、圧力13.3Paに保った。そして、対向電極にRF電力400Wを印加した。   First, a plate-like grid electrode substrate was placed on the substrate-side electrode of FIG. Thereafter, the electrode on the substrate side was heated to 150 ° C., and the pressure of 13.3 Pa was maintained while introducing methane as a raw material gas into the plasma CVD apparatus at a flow rate of 100 ccm. Then, 400 W of RF power was applied to the counter electrode.

実施例2−2および2−3においても、上記割合((NCSP3/(NCSP3+NCSP2))×100)[%]の値は実施例2−1と同じ値になるように保護膜を形成した。ただし、実施例2−1においては、上記割合((N/(N+N))×100)[%]の値が領域B内で高い側の保護膜になるようにした。また、実施例2−2においては、上記割合((N/(N+N))×100)[%]の値が領域B内で低い側の保護膜になるようにした。 Also in Examples 2-2 and 2-3, the protective film was formed so that the value of the above ratio ((N CSP3 / (N CSP3 + N CSP2 )) × 100) [%] was the same value as in Example 2-1. Formed. However, in Example 2-1, the above ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] was set to be a protective film on the higher side in the region B. Further, in Example 2-2, the ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] was set to be a lower protective film in the region B.

実施例2−2においては、プラズマCVD装置の内部の圧力を13.3Paから26.6Paに変更した以外は、実施例2−1と同様にして、板状グリッド電極を作製した。   In Example 2-2, a plate-like grid electrode was produced in the same manner as in Example 2-1, except that the internal pressure of the plasma CVD apparatus was changed from 13.3 Pa to 26.6 Pa.

実施例2−3においては、原料ガスであるメタンとともに、希釈ガスである水素ガスを20ccm流し、RF電力を400Wから500Wに変更した以外は、実施例2−1と同様にして、板状グリッド電極を作製した。   In Example 2-3, a plate-like grid is formed in the same manner as in Example 2-1, except that 20 ccm of hydrogen gas as a dilution gas is flowed together with methane as the raw material gas, and the RF power is changed from 400 W to 500 W. An electrode was produced.

比較例2−1および2−2においても、上記割合((NCSP3/(NCSP3+NCSP2))×100)[%]の値は実施例2−1と同じ値になるように保護膜を形成した。ただし、比較例2−1においては、上記割合((N/(N+N))×100)[%]の値が領域B外で高い側の保護膜になるようにした。また、比較例2−2においては、上記割合((N/(N+N))×100)[%]の値が領域B外で低い側の保護膜になるようにした。 Also in Comparative Examples 2-1 and 2-2, the protective film was formed so that the ratio ((N CSP3 / (N CSP3 + N CSP2 )) × 100) [%] was the same value as in Example 2-1. Formed. However, in Comparative Example 2-1, the above ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] was set to be a protective film on the higher side outside the region B. Further, in Comparative Example 2-2, the ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] was set to be a lower protective film outside the region B.

比較例2−1においては、プラズマCVD装置の内部の圧力を13.3Paから133.3Paに変更した以外は、実施例2−1と同様にして、板状グリッド電極を作製した。   In Comparative Example 2-1, a plate-like grid electrode was produced in the same manner as in Example 2-1, except that the internal pressure of the plasma CVD apparatus was changed from 13.3 Pa to 133.3 Pa.

比較例2−2においては、原料ガスであるメタンとともに、希釈ガスである水素ガスを60ccm流し、RF電力を400Wから600Wにした以外は、実施例2−1と同様にして、板状グリッド電極を作製した。   In Comparative Example 2-2, a plate-like grid electrode was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that 60 ccm of hydrogen gas as a dilution gas was flowed together with methane as the raw material gas and the RF power was changed from 400 W to 600 W. Was made.

実施例1および比較例1と同様の測定方法によって、実施例2および比較例2の保護膜の各物性値を測定した。   Each physical property value of the protective film of Example 2 and Comparative Example 2 was measured by the same measurement method as in Example 1 and Comparative Example 1.

また、保護膜の物性値のうち、上記割合((N/(N+N))×100)[%]および上記割合((NCSP3/(NCSP2+NCSP3))×100)[%]から、実施例2および比較例2の三元相図上の位置を図7に示す。 Of the physical property values of the protective film, the ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] and the ratio ((N CSP3 / (N CSP2 + N CSP3 )) × 100) [% The positions on the ternary phase diagram of Example 2 and Comparative Example 2 are shown in FIG.

また、実施例1および比較例1と同様の評価方法・規準によって、実施例2および比較例2の保護膜の性能(弾性変形性、耐放電腐食性、耐久性、濃度ズレ)を評価した。   Further, the performances (elastic deformation property, discharge corrosion resistance, durability, concentration deviation) of the protective films of Example 2 and Comparative Example 2 were evaluated by the same evaluation methods and standards as in Example 1 and Comparative Example 1.

Figure 2018105998
Figure 2018105998

上記割合((N/(N+N))×100)[%]が30%未満の水素化アモルファスカーボンの膜(比較例2−2)では、微小剥離が発生した。また、上記割合((N/(N+N))×100)[%]が40%より大きい水素化アモルファスカーボンの膜(比較例2−1)では、板状グリッド電極の基材の表面が腐食していた。また、実施例2−1では、体積抵抗率が実施例1−1に対して減少しており、そのため、濃度ズレが良化している。これは、実施例2−1の保護膜は、上記割合((NCSP3/(NCSP3+NCSP2))×100)[%]が小さい水素化アモルファスカーボンの膜であるために、体積抵抗率を抑えることができたためと考えられる。その結果、実施例2−1の保護膜は、総合的に実施例1−1の保護膜よりも濃度ズレしにくい高性能な保護膜となっている。 In the hydrogenated amorphous carbon film (Comparative Example 2-2) in which the ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] was less than 30%, micro-separation occurred. Further, in the hydrogenated amorphous carbon film (Comparative Example 2-1) in which the above ratio ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] is larger than 40%, the substrate of the plate-like grid electrode is used. The surface was corroded. Moreover, in Example 2-1, the volume resistivity has decreased with respect to Example 1-1. Therefore, the density deviation is improved. This is because the protective film of Example 2-1 is a hydrogenated amorphous carbon film having a small ratio ((N CSP3 / (N CSP3 + N CSP2 )) × 100) [%]. It is thought that it was possible to suppress. As a result, the protective film of Example 2-1 is a high-performance protective film that is less susceptible to concentration shift than the protective film of Example 1-1.

〔実施例3〕
実施例3においては、実施例2の保護膜に対して濃度ズレをさらに良化させるため、ホウ素原子を保護膜の水素化アモルファスカーボンにドープすることにより、電子に対する導電率を高めた。
Example 3
In Example 3, in order to further improve the concentration shift with respect to the protective film of Example 2, the conductivity for electrons was increased by doping the hydrogenated amorphous carbon of the protective film with boron atoms.

具体的には、保護膜中に含有される炭素原子の数(N)とホウ素原子の数(N)の和(N+N)に対して、ホウ素原子の数(N)の割合((N/(N+N))×10)が、
0.1ppm(実施例3−1)、
5ppm(実施例3−2)、
3000ppm(実施例3−3)
となるように、原料ガスであるメタンと同時にジボランを流して保護膜を形成した。保護膜の物性として、上記割合((N/(N+N))×10)を下記方法で測定した。
Specifically, with respect to the sum of the number of carbon atoms contained in the protective film (N C) and the number of boron atoms (N B) (N C + N B), the number of boron atoms (N B) The ratio ((N B / (N C + N B )) × 10 6 )
0.1 ppm (Example 3-1),
5 ppm (Example 3-2),
3000 ppm (Example 3-3)
Then, a protective film was formed by flowing diborane simultaneously with methane as the raw material gas. As the physical properties of the protective film, the above ratio ((N B / (N C + N B )) × 10 6 ) was measured by the following method.

(上記割合((N/(N+N))×10)の測定方法)
保護膜を有する板状グリッド電極からサンプルを切り出した。SIMS(二次イオン質量分析法)を利用し、測定装置(商品名:IMS−6f、CAMECA製)により、保護膜中のホウ素原子および炭素原子の単位体積あたりの原子数の膜厚方向の分布を測定した。
(Measurement method of the above ratio ((N B / (N C + N B )) × 10 6 ))
A sample was cut out from a plate-like grid electrode having a protective film. Distribution of the number of atoms per unit volume of boron atoms and carbon atoms in the protective film in the film thickness direction using a measuring device (trade name: IMS-6f, manufactured by CAMECA) using SIMS (secondary ion mass spectrometry) Was measured.

そして、保護層中の上記割合((N/(N+N))×10)の膜厚方向の平均値を算出した。 Then, to calculate the average value of the film thickness direction of the ratio in the protective layer ((N B / (N C + N B)) × 10 6).

実施例1および比較例1と同様の測定方法によって、実施例3の保護膜の上記割合((N/(N+N))×10)以外の各物性値を測定した。 Each physical property value other than the above-mentioned ratio ((N B / (N C + N B )) × 10 6 ) of the protective film of Example 3 was measured by the same measurement method as in Example 1 and Comparative Example 1.

また、実施例1および比較例1と同様の評価方法・規準によって、実施例3の保護膜の性能(弾性変形性、耐放電腐食性、耐久性、濃度ズレ)を評価した。   Moreover, the performance (elastic deformation property, discharge corrosion resistance, durability, concentration shift) of the protective film of Example 3 was evaluated by the same evaluation method and standard as Example 1 and Comparative Example 1.

Figure 2018105998
Figure 2018105998

実施例3では、保護膜の水素化アモルファスカーボンにホウ素原子をドーピングすることで、体積抵抗率が実施例2の保護膜よりもさらに抑えられ、そのため、濃度ズレがさらに良化している。また、上記割合((N/(N+N))×10)が0.1ppm、5ppm、3000ppmと増大していくに従って、保護膜の体積抵抗率が減少しており、よりチャージアップしにくい保護膜となっている。一方で、特に他の弊害は見いだされなかった。したがって、0.1ppm以上3000ppm以下の範囲内であれば、水素化アモルファスカーボンにホウ素原子をドーピングすることで、より好ましい保護膜を形成することが可能となることが分かった。 In Example 3, by doping boron atoms into the hydrogenated amorphous carbon of the protective film, the volume resistivity is further suppressed as compared with the protective film of Example 2, and thus the concentration deviation is further improved. In addition, as the ratio ((N B / (N C + N B )) × 10 6 ) increases to 0.1 ppm, 5 ppm, and 3000 ppm, the volume resistivity of the protective film decreases, and the charge increases. It is difficult to protect. On the other hand, no other adverse effects were found. Therefore, it was found that a more preferable protective film can be formed by doping boron atoms into hydrogenated amorphous carbon within the range of 0.1 ppm to 3000 ppm.

100 コロナ帯電器
101 放電ワイヤー
102 筺体
103 板状グリッド電極
104 保護膜
105 板状グリッド電極の基材
106 開口部
110 電子写真感光体
111 表面層
112 上部電荷注入阻止層
113 光導電層
114 下部電荷注入阻止層
115 電子写真感光体の基体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Corona charger 101 Discharge wire 102 Housing 103 Plate-like grid electrode 104 Protective film 105 Base material of plate-like grid electrode 106 Opening 110 Electrophotographic photoreceptor 111 Surface layer 112 Upper charge injection blocking layer 113 Photoconductive layer 114 Lower charge injection Blocking layer 115 Base of electrophotographic photosensitive member

Claims (8)

コロナ放電によって被帯電体の帯電を行うためのコロナ帯電器であって、
被帯電体と対向する開口を有する筐体、
該筐体の内部に設けられた放電ワイヤー、および、
該開口に設けられた板状グリッド電極
を有するコロナ帯電器において、
該板状グリッド電極が、
基材、および、
該基材上に水素化アモルファスカーボンで形成された保護膜
を有し、
該保護膜に含有される炭素原子の数(N)と水素原子の数(N)の和(N+N)に対する水素原子の数(N)の割合((N/(N+N))×100)[%]が、30%以上40%以下であり、
該保護膜に含有される炭素原子のうち、sp3混成軌道をとる炭素原子の数(NCSP3)とsp2混成軌道をとる炭素原子の数(NCSP2)の和(NCSP3+NCSP2)に対するsp3混成軌道をとる炭素原子の数(NCSP3)の割合((NCSP3/(NCSP3+NCSP2))×100)[%]が、30%以上65%以下である
ことを特徴とするコロナ帯電器。
A corona charger for charging an object to be charged by corona discharge,
A housing having an opening facing the body to be charged,
A discharge wire provided inside the housing; and
In the corona charger having a plate-like grid electrode provided in the opening,
The plate-like grid electrode is
A substrate, and
A protective film formed of hydrogenated amorphous carbon on the substrate;
Ratio of number of hydrogen atoms to the sum (N C + N H) of the number of carbon atoms contained in the protective film (N C) of the number of hydrogen atoms (N H) (N H) ((N H / (N C + N H )) × 100) [%] is 30% or more and 40% or less,
Of the carbon atoms contained in the protective film, sp3 hybrid to the sum (N CSP3 + N CSP2 ) of the number of carbon atoms taking the sp3 hybrid orbital (N CSP3 ) and the number of carbon atoms taking the sp2 hybrid orbital (N CSP2 ) A corona charger, wherein the number of carbon atoms taking an orbit (N CSP3 ) ((N CSP3 / (N CSP3 + N CSP2 )) × 100) [%] is 30% or more and 65% or less.
前記割合((NCSP3/(NCSP3+NCSP2))×100)[%]が、30%以上50%以下である請求項1に記載のコロナ帯電器。 2. The corona charger according to claim 1, wherein the ratio ((N CSP3 / (N CSP3 + N CSP2 )) × 100) [%] is 30% or more and 50% or less. 前記保護膜の体積抵抗率が、10Ωcm以下である請求項1または2に記載のコロナ帯電器。 The corona charger according to claim 1 or 2, wherein the protective film has a volume resistivity of 10 8 Ωcm or less. 前記保護膜が、周期表第13族原子を含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載のコロナ帯電器。   The corona charger according to claim 1, wherein the protective film contains Group 13 atoms of the periodic table. 前記周期表第13族原子が、ホウ素原子である請求項4に記載のコロナ帯電器。   The corona charger according to claim 4, wherein the group 13 atom of the periodic table is a boron atom. 前記保護膜に含有される炭素原子の数(N)に対するホウ素原子の数(N)の割合が、0.1ppm以上3000ppm以下である請求項5に記載のコロナ帯電器。 The corona charger according to claim 5, wherein a ratio of the number of boron atoms (N B ) to the number of carbon atoms (N C ) contained in the protective film is 0.1 ppm or more and 3000 ppm or less. 前記基材が、ステンレス鋼で形成された基材である請求項1〜6のいずれか1項に記載のコロナ帯電器。   The corona charger according to claim 1, wherein the substrate is a substrate formed of stainless steel. 被帯電体、および、コロナ放電によって該被帯電体の帯電を行うためのコロナ帯電器を有する電子写真装置において、
該被帯電体が、電子写真感光体であり、
該コロナ帯電器が、請求項1〜7のいずれか1項に記載のコロナ帯電器である
ことを特徴とする電子写真装置。
In an electrophotographic apparatus having an object to be charged and a corona charger for charging the object to be charged by corona discharge,
The charged body is an electrophotographic photosensitive member,
An electrophotographic apparatus, wherein the corona charger is the corona charger according to any one of claims 1 to 7.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022271525A1 (en) * 2021-06-23 2022-12-29 Lam Research Corporation Radical-activated carbon film deposition

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