JP4533189B2 - Electrophotographic photoreceptor - Google Patents
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Description
本発明は電子写真用感光体に関するものである。 The present invention relates to an electrophotographic photoreceptor.
電子写真用感光体に用いる素子部材の1つとして、珪素原子を主成分として含む非単結晶堆積膜、例えば水素及び/又はハロゲンで補償されたアモルファスシリコン(以下、a−Siという)堆積膜は高性能、高耐久、無公害な感光体として提案され、そのいくつかは実用化されている。 As one of element members used for an electrophotographic photoreceptor, a non-single crystal deposited film containing silicon atoms as a main component, for example, an amorphous silicon (hereinafter referred to as a-Si) deposited film compensated with hydrogen and / or halogen is used. Proposed as high-performance, high-durability, non-polluting photoconductors, some of which have been put into practical use.
このようなa−Si電子写真用感光体は、さまざまな要求性能に合わせ、種々の層構成を有するものが提案されている。中でも表面層は、電子写真用感光体の耐磨耗性、電荷保持性、耐環境性、光透過性など、さまざまな特性を得るための重要な層として認識されている。 Such a-Si electrophotographic photoreceptors have been proposed having various layer configurations in accordance with various required performances. Above all, the surface layer is recognized as an important layer for obtaining various characteristics such as wear resistance, charge retention, environment resistance, and light transmittance of the electrophotographic photoreceptor.
近年、複写機の高精細化が進むにつれ、画像露光光の短波長化が計画され、表面層に対して、特に短波長の露光光の吸収が少なく、広いバンドギャップを有する特性が要求されるようになってきている。 In recent years, with the progress of higher definition of copying machines, it is planned to shorten the wavelength of image exposure light, and the surface layer is required to have a characteristic of having a wide band gap with little absorption of exposure light of short wavelength in particular. It has become like this.
上記のような特性を満足する材料として、フッ化マグネシウムが電子写真用感光体表面層の材料として注目され、実際に電子写真感光体の表面層をフッ化マグネシウムとした例が提案されている(例えば、特許文献1)。 As a material that satisfies the above characteristics, magnesium fluoride has attracted attention as a material for the electrophotographic photoreceptor surface layer, and an example in which the surface layer of the electrophotographic photoreceptor is actually magnesium fluoride has been proposed ( For example, Patent Document 1).
このフッ化マグネシウムを表面層として用いることで、画像ボケや画像流れの発生が抑えられること、磨耗によっても電位変動がほとんどないことなどの優れた特徴が得られる。
しかしながら一方で、近年では電子写真装置の高速化に合わせて、カラー化に伴い、より細緻な画像形成を行う高精細化が急速に進むに至り、電子写真用感光体として、より高品質な画像形成が可能な部材が必要となり、画像品位に優れると同時に耐久性にも優れた特性を求められるようになっている。 However, in recent years, with the increase in speed of electrophotographic apparatuses, with the increase in color, high definition for forming finer images has rapidly progressed, and as a photoconductor for electrophotography, higher quality images have been developed. A member that can be formed is required, and it is required to have excellent image quality and durability.
このような状況の中で、上記したように優れた特性を有するフッ化マグネシウムを表面層に用いた電子写真用感光体であっても、まだ解決すべき課題が残っている。 Under such circumstances, there are still problems to be solved even with an electrophotographic photoreceptor using magnesium fluoride having excellent characteristics as a surface layer as described above.
その一つとして圧傷の問題があげられる。圧傷とは、電子写真用感光体表面が局所的な機械的ストレスを受けることにより、画像上に傷様の白抜けあるいは黒い筋が発生する現象をいう。 One of them is the problem of tenderness. Crushing refers to a phenomenon in which scratch-like white spots or black streaks appear on an image due to local mechanical stress on the surface of the electrophotographic photoreceptor.
圧傷は、電子写真用感光体表面上に傷はつかないにも関わらず、ハーフトーン画像で目立ちやすい。また圧傷は軽微なものは電子写真用感光体を200℃程度で約1時間加熱することにより画像上には現れなくなるが、市場ではこのような対応は不可能であるとともに、発生を事前に予測することもできない。 Although the pressure scar is not scratched on the surface of the electrophotographic photoreceptor, it is easily noticeable in the halftone image. In addition, although slight injuries do not appear on the image by heating the electrophotographic photoreceptor at about 200 ° C. for about 1 hour, such a response is not possible in the market, and the occurrence is not possible in advance. It cannot be predicted.
また、画像形成を繰り返した場合に前回の画像の残像が生じる、いわゆるゴーストの発生も問題点として挙げられる。これは電子写真用感光体の内部に画像形成により発生した電荷が蓄積されることにより、表面電位の変動を起こすことによって、ゴーストを引き起こすことがわかっている。 Another problem is the occurrence of a so-called ghost in which an afterimage of the previous image is generated when image formation is repeated. This has been found to cause ghosting by causing fluctuations in the surface potential by accumulating charges generated by image formation inside the electrophotographic photoreceptor.
これらの問題は、従来にくらべ、より高精細な画像形成ができるように短波長のレーザーを画像露光光として用いる電子写真プロセスにおいて目立つようになってきた。さらに、フルカラーの電子写真装置で一般的に用いられている負帯電の電子写真用感光体にフッ化マグネシウムの表面層を適用した場合、特に顕著に表れる場合がある。 These problems have become conspicuous in an electrophotographic process using a short wavelength laser as image exposure light so that a higher-definition image can be formed as compared with the prior art. Further, when a surface layer of magnesium fluoride is applied to a negatively charged electrophotographic photoreceptor generally used in a full-color electrophotographic apparatus, it may be particularly noticeable.
以上のような背景により、フッ化マグネシウムの表面層は更なる性能の向上が求められるようになっている。 Due to the above background, the surface layer of magnesium fluoride is required to have further improved performance.
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、フッ化マグネシウムの結晶の配向性を制御することにより、機械的なストレスに対する耐久性を向上して圧傷の発生を抑制するとともに、ゴーストの発生を効果的に抑制して高品質な画像を長期にわたって形成する電子写真用感光体を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its object is to improve the durability against mechanical stress by controlling the orientation of the magnesium fluoride crystals. An object of the present invention is to provide an electrophotographic photoreceptor that suppresses the generation of scratches and effectively suppresses the generation of ghosts to form high-quality images over a long period of time.
本発明は、基体上に少なくとも光導電層とフッ化マグネシウムからなる表面層を有する電子写真用感光体であって、電子写真用感光体の表面側から見たX線回折で得られる面方位101の反射強度のピーク値の比が面方位110の反射強度のピーク値に対して0〜0.8である電子写真用感光体である。
The present invention is an electrophotographic photoreceptor having at least a photoconductive layer and a surface layer made of magnesium fluoride on a substrate, and has a
本発明の電子写真用感光体は、圧傷とゴーストの発生を効果的に抑制することができる。 The electrophotographic photoreceptor of the present invention can effectively suppress the occurrence of pressure flaws and ghosts.
図1は、本発明の電子写真用感光体の例を模式的に示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the electrophotographic photoreceptor of the present invention.
図1(a)で、本発明の電子写真用感光体10は、例えばアルミニウム等の導電性材料からできた導電性の基体13と、その導電性の基体13の表面上に順次積層された光導電層12及び表面層11とからなっている。また、図1(b)ではさらに、導電性の基体13と光導電層12の間に下部電荷注入阻止層14、上部電荷注入阻止層15が設けられている。
In FIG. 1A, an
本発明の表面層は、フッ化マグネシウムで形成され、電子写真用感光体表面から見たX線回折でえられる面方位101の反射強度のピーク値が、面方位110の反射強度のピーク値に対して0〜0.8、より好ましくは0〜0.6である。
The surface layer of the present invention is made of magnesium fluoride, and the peak value of the reflection intensity in the
一般にフッ化マグネシウムの薄膜は結晶性の膜になりやすい性質がある。本発明者は前述の問題点に照らし、フッ化マグネシウムの表面層の結晶の配向性との関連を検討した。 In general, a magnesium fluoride thin film tends to be a crystalline film. In light of the above-mentioned problems, the present inventor examined the relationship with the crystal orientation of the surface layer of magnesium fluoride.
一般に、結晶成長する薄膜はある一定の面方位をもつ単一な結晶構造をもつものが、よい特性を発揮すると期待される。 In general, a thin film for crystal growth having a single crystal structure with a certain plane orientation is expected to exhibit good characteristics.
しかしながら、湾曲した電子写真用感光体の表面上では、単一の面方位をもつ結晶のみを成長させることは現実には難しく、ある比率で他の面方位をもつ結晶成分が混在した物となる場合が多い。 However, it is actually difficult to grow only crystals having a single plane orientation on the surface of a curved electrophotographic photosensitive member, and it becomes a mixture of crystal components having other plane orientations in a certain ratio. There are many cases.
そこで本発明者は、さまざまな条件で形成した、いろいろな結晶配向をもつフッ化マグネシウム表面層と電子写真用感光体特性の関係に注目し検討を行った。 In view of this, the present inventor paid attention to the relationship between the magnesium fluoride surface layer having various crystal orientations formed under various conditions and the characteristics of the electrophotographic photoreceptor.
その結果、電子写真用感光体表面から見た場合の面方位110と面方位101(以下単に面方位110および面方位101と表記する)の成長の度合いと電子写真用感光体特性に相関関係があることを見出した。
As a result, there is a correlation between the degree of growth of the
すなわち、面方位110を主な結晶の成長面とし、面方位101の成長比率を小さくすることで圧傷やゴーストの発生を効果的に防止できるものである。
That is, the generation of crushing and ghosting can be effectively prevented by setting the
現状では、面方位110に対する面方位101の成長比率が大きいと、なぜ電子写真用感光体特性が悪化する場合があるのか、明確な理由はわかっていない。しかし、面方位101が大きく成長したばあい、さまざまな面方位をもつ結晶が同様に成長する傾向が強く、ランダムな配向になる場合が多いためではないかと推測される。
At present, there is no clear reason why the characteristics of the electrophotographic photoreceptor may deteriorate if the growth ratio of the
このような膜では内部構造が複雑になりさまざまな粒界面が形成されると同時に、場合によっては膜内部にボイドが形成されるものと思われるが、こうした現象が圧傷やゴーストの発生につながるものと推測される。 In such a film, the internal structure becomes complicated and various grain interfaces are formed, and at the same time, it seems that voids are formed inside the film, but this phenomenon leads to the occurrence of crushing and ghosting. Presumed to be.
本発明者の検討によれば、条件によって電子写真用感光体表面から見た場合の他の面方位、たとえば面方位111、210、211、220などが面方位110に対してある程度まで成長する場合もある。しかし、これらは互いに単独で成長する場合があり、これらの面方位の成長によって直ちにランダムな配向性を持つ成長につながるわけではなく、したがって電子写真用感光体特性との顕著な相関関係も見られなかった。また、本発明者が行った検討の中では、メインとなる結晶成長はいずれも面方位110であって、他の配向を持つ結晶面の成長がメインとなる条件はなかったが、面方位110の反射強度がメインピークとならない場合であっても、面方位110の反射強度のピーク値に対する面方位101の反射強度のピーク値に対応して電子写真用感光体特性が変化するため、同様な結果が得られると思われる。
According to the study of the present inventor, other surface orientations when viewed from the surface of the electrophotographic photoreceptor depending on conditions, for example, the
以上の知見より、面方位110の反射強度のピーク値に対して、面方位101の反射強度のピーク値の比を0.8以下、より好ましくは0.6以下とすることで前述の問題を改善しえることを見出し、本発明の完成に至ったものである。
From the above knowledge, the ratio of the peak value of the reflection intensity of the
本発明においては、結晶の面方位110の反射強度のピーク値に対して、面方位101の反射強度のピーク値の比を0.8以下、より好ましくは0.6以下とすることで効果をえることができる。このような表面層を形成する方法としては、これが達成できるならばいずれの方法であっても差し支えなく、例えば、蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの公知の方法が採用できる。なかでも組成の制御の容易性、また比較的大面積で均一な堆積膜が得やすいことなどから、フッ素を含むガスを反応性ガスとし、マグネシウムをターゲットとして用いる反応性スパッタリング法が好適である。
In the present invention, the effect is obtained by setting the ratio of the peak value of the reflection intensity of the
この場合、反応性ガスとしてはF2(フッ素)のほか、NF3やCF4なども使用できる。また、これらをArやNe(ネオン)、He(ヘリウム)、Kr(クリプトン)等の希ガスで希釈したものを用いることもできる。 In this case, NF 3 or CF 4 can be used as the reactive gas in addition to F 2 (fluorine). Moreover, what diluted these with rare gas, such as Ar, Ne (neon), He (helium), and Kr (krypton), can also be used.
また、ターゲットをスパッタリングするためのガスは、ArやNe、Kr等の希ガスが好適に使用できる。 As a gas for sputtering the target, a rare gas such as Ar, Ne, or Kr can be preferably used.
湾曲した電子写真用感光体の表面上では、単一の面方位をもつ結晶のみを成長させることは現実には難しく、ある比率で他の面方位をもつ結晶成分が混在した物となる場合が多いために下限は特に規定するものではないが、完全に面方位110に配向した結晶が得られた場合、面方位101の反射強度は0になり、面方位110の反射強度のピーク値に対して、面方位101の反射強度のピーク値の比が0になりえるがこの場合でも特に問題はないと思われる。
On the surface of a curved electrophotographic photosensitive member, it is actually difficult to grow only a crystal having a single plane orientation, which may result in a mixture of crystal components having other plane orientations at a certain ratio. Since there are many, the lower limit is not particularly specified, but when a crystal that is completely oriented in the
面方位110の反射強度のピーク値に対して、面方位101の反射強度のピーク値の比を0.8以下とするためには、上記のいずれかの形成方法でおのおの形成条件を変えることで得ることができる。しかしながら、たとえば上記の反応性スパッタリング法を使用する場合、単一の条件で一義的に結晶の配向性が決まるわけではなく、たとえば圧力、基体温度、放電電力、電力周波数、ガス流量等の条件が有機的に作用して結晶成長が変化する。
In order to set the ratio of the peak value of the reflection intensity of the
しかしながら本発明においては、電子写真用感光体表面から見た場合の結晶の面方位110の反射強度のピーク値に対して、面方位101の反射強度のピーク値の比を0.8以下とすることが肝要であって、これが達成できる形成方法および形成条件であればいずれであっても差し支えない。
However, in the present invention, the ratio of the peak value of the reflection intensity at the
なお、本発明において、X線回折によるおのおのの面方位の反射強度は以下の方法によって行った。 In the present invention, the reflection intensity of each plane orientation by X-ray diffraction was performed by the following method.
まず、測定する電子写真用感光体を30mm角程度の大きさに切り出し、測定用の試料を作成する。これをX線回折装置に設置するが、電子写真用感光体表面が湾曲しているため、測定点の表面(以下、測定表面と記す)が基準の測定面に対して概略平行になるように設置する必要がある。 First, the electrophotographic photoreceptor to be measured is cut out to a size of about 30 mm square to prepare a measurement sample. This is installed in an X-ray diffractometer. Since the surface of the electrophotographic photoreceptor is curved, the surface of the measurement point (hereinafter referred to as the measurement surface) is approximately parallel to the reference measurement surface. It is necessary to install.
こうして設置した試料の表面に対するX線元と検出器(計数管)の角度を測定表面の法線に対して対称になるように連動してスキャンする方法で測定する。この方法は、測定面に対するX線の入射角θと、X線の反射角(すなわち検出器の角度)2θが同時に変化するため、2θ/θスキャン法と呼ばれる。 The angle of the X-ray source and the detector (counter tube) with respect to the surface of the sample placed in this way is measured by a method of scanning in conjunction with each other so as to be symmetric with respect to the normal of the measurement surface. This method is called a 2θ / θ scan method because the X-ray incident angle θ on the measurement surface and the X-ray reflection angle (that is, the detector angle) 2θ change simultaneously.
2θ/θスキャン法では、回折を起こす結晶面は常に測定表面に対して平行で2θの値によって変化しないため、測定面すなわち電子写真用感光体の表面から見た場合の結晶配向性が直接測定できる。 In the 2θ / θ scan method, the crystal plane that causes diffraction is always parallel to the measurement surface and does not change depending on the value of 2θ. Therefore, the crystal orientation when viewed from the measurement surface, that is, the surface of the electrophotographic photoreceptor is directly measured. it can.
上記の方法による測定には、通常の集中光学系をもちいた粉末X線回折装置が使用でき、測定上十分な反射強度をえられる一般的なX線回折装置であれば、測定上差し支えない。 For the measurement by the above method, a powder X-ray diffractometer using a normal concentrated optical system can be used, and any general X-ray diffractometer capable of obtaining sufficient reflection intensity for measurement can be used.
図2は上記の手順でリガク社製RINT−1500X線回折装置を用い、発散スリット、散乱スリットにともに0.5度、受光スリット0.15mmとし、スキャン速度=毎分1度、ステップ角=0.02度で測定したX線回折の結果の一例である。この例では、表面層の下部層としてアモルファスシリコンで形成された光導電層の影響により、バックグランドに若干のうねりが見られると同時に、基体として使用したアルミニウムの結晶によるとおもわれる反射強度のピークが38.5度と44.7度付近に現れている。 FIG. 2 shows the above procedure using a RINT-1500 X-ray diffractometer manufactured by Rigaku Corporation. Both the diverging and scattering slits are 0.5 degrees, the receiving slit is 0.15 mm, the scanning speed is 1 degree per minute, and the step angle is 0. It is an example of the result of X-ray diffraction measured at 0.02 degree. In this example, a slight undulation is observed in the background due to the influence of the photoconductive layer formed of amorphous silicon as the lower layer of the surface layer, and at the same time, the reflection intensity peak that appears due to the aluminum crystals used as the substrate Appear around 38.5 and 44.7 degrees.
図2のような例では、おのおのの面方位の反射強度のピーク値は、測定されたピークからバックグランドの強度を減じることで得られる。 In the example as shown in FIG. 2, the peak value of the reflection intensity in each plane orientation is obtained by subtracting the background intensity from the measured peak.
図3にピーク値の算出方法の概略を示す。図3に示した様にバックグランド上から任意の点を抽出してサンプリングし、たとえばスプライン関数等をもちいてフィッティングラインを作成して、反射強度のピークが得られた個所にベースラインを仮想的に形成する。おのおのの角度において、反射強度の測定値から仮想的なベースラインの値を減じることでフッ化マグネシウムの結晶格子による反射強度を得ることができる。 FIG. 3 shows an outline of the peak value calculation method. As shown in FIG. 3, an arbitrary point is extracted from the background and sampled. For example, a fitting line is created by using a spline function or the like, and a base line is virtually generated at a point where a reflection intensity peak is obtained. To form. At each angle, the reflection intensity by the magnesium fluoride crystal lattice can be obtained by subtracting the virtual baseline value from the measurement value of the reflection intensity.
また、目的とするフッ化マグネシウムの面方位の付近に、基板の種類や下部層の材質に由来する反射強度のピークが現れるような場合には、上述のように、結晶性の基板上に電子写真用感光体の表面層を形成する場合と同条件でフッ化マグネシウム膜を形成し、これを測定して評価すればよい。 In addition, if a reflection intensity peak derived from the type of substrate or the material of the lower layer appears near the plane orientation of the target magnesium fluoride, as described above, electrons are formed on the crystalline substrate. A magnesium fluoride film may be formed under the same conditions as those for forming the surface layer of the photographic photoreceptor, and this may be measured and evaluated.
が、下部層として光導電層等が一般的なアモルファスシリコン(以下a−Siと表記)やアモルファス窒化シリコン(以下a−SiNと表記)などから形成される非晶質層で形成された電子写真用感光体の場合には、前述のように電子写真用感光体上で測定した結果を採用して差し支えない。 However, an electrophotography in which a photoconductive layer or the like as a lower layer is formed of an amorphous layer formed of general amorphous silicon (hereinafter referred to as a-Si), amorphous silicon nitride (hereinafter referred to as a-SiN), or the like. In the case of a photoconductor, the result measured on the electrophotographic photoconductor as described above may be adopted.
なお、この際、結晶性基板として、目的とするフッ化マグネシウムの面方位による反射強度のピークの近くに、基板に由来する反射強度のピークが現れないような基板の材質や、面方位を適宜選択しなければならない。 At this time, as the crystalline substrate, the substrate material and the surface orientation in which the peak of the reflection intensity derived from the substrate does not appear near the peak of the reflection intensity due to the plane orientation of the target magnesium fluoride are appropriately selected. Must be selected.
一般に2θ/θスキャン法では、2θが小さい場合に比べて、大きい場合のほうが、感度が下がる傾向になる。また、測定する試料によっては、面方位によって反射強度が得られにくい場合もある。 In general, in the 2θ / θ scanning method, the sensitivity tends to decrease when 2θ is larger than when 2θ is small. Also, depending on the sample to be measured, it may be difficult to obtain the reflection intensity depending on the plane orientation.
この場合には、前述のバックグランドを減じる補正のほかに感度の補正が必要になる。 In this case, sensitivity correction is required in addition to the above-described correction for reducing the background.
感度の補正を行うためには、フッ化マグネシウムの結晶よりなる粉末の測定を行うことで補正係数を得ることができる。 In order to correct the sensitivity, a correction coefficient can be obtained by measuring a powder made of magnesium fluoride crystals.
すなわち任意の粒径のフッ化マグネシウムの粉末を用い、ペレット状に固めた試料を作成する。これを前述の2θ/θスキャンにより測定し、おのおのの面方位における反射強度のピーク値を得る。粉末の試料においてはあらゆる面方位がランダムにほぼ等しい比率で配置たれるため、反射強度のピーク値はそのまま感度の差として現れるので、おのおの面方位の反射強度のピーク値が同一になるように補正係数を決定すればよい。 That is, a sample made of magnesium fluoride powder having an arbitrary particle size and made into a pellet is prepared. This is measured by the aforementioned 2θ / θ scan, and the peak value of the reflection intensity in each plane orientation is obtained. Since all surface orientations are randomly arranged at almost the same ratio in the powder sample, the peak values of the reflection intensity appear as they are as a difference in sensitivity, so correction is made so that the peak values of the reflection intensity of each surface orientation are the same. What is necessary is just to determine a coefficient.
なお、上記の例では電子写真用感光体を切り出したが、これは測定装置の制限によるためであって、測定装置上の制限がなければ、切り出さなくても測定上は、支障はない。 In the above example, the electrophotographic photosensitive member is cut out, but this is due to the limitation of the measuring device. If there is no limitation on the measuring device, there is no problem in the measurement even if it is not cut out.
フッ化マグネシウムは2価の陽イオンであるマグネシウムイオンと1価の陰イオンであるフッ素イオンが結合したイオン性結晶をとるため、理論的な化学量論組成はMgF2となる。が、本発明のフッ化マグネシウムはこの範囲に限らず、化学量論組成から組成比がずれたものであっても、X線回折で同定可能な反射強度のピークが得られるものであれば使用できる。 Magnesium fluoride takes an ionic crystal in which magnesium ions, which are divalent cations, and fluorine ions, which are monovalent anions, are combined, so the theoretical stoichiometric composition is MgF 2 . However, the magnesium fluoride of the present invention is not limited to this range, and can be used as long as a peak of reflection intensity that can be identified by X-ray diffraction can be obtained even if the composition ratio deviates from the stoichiometric composition. it can.
本発明において、表面層の膜厚は、所望の電子写真特性、十分な機械的強度が得られる範囲であれば良い。具体的には、0.05μm以上が好ましく、0.1μm以上であることがより好ましい。また、膜厚が厚すぎる場合には残留電位が発生する場合があることに加え、経済性などの観点から3μm以下が好ましく、1μm以下であることがより好ましい。 In the present invention, the film thickness of the surface layer may be in a range where desired electrophotographic characteristics and sufficient mechanical strength can be obtained. Specifically, it is preferably 0.05 μm or more, and more preferably 0.1 μm or more. In addition, when the film thickness is too thick, a residual potential may be generated, and from the viewpoint of economy and the like, it is preferably 3 μm or less, and more preferably 1 μm or less.
本発明では、光導電層12は、少なくとも光導電性を示すものであって、電子写真用感光体として実用可能な特性を有するものであればいずれのものであっても良い。例えば、光導電層の材料として、有機半導体、セレン、アモルファスシリコン(a−Si)等が使用できる。
In the present invention, the
中でも、光導電層としてはa−Siが好ましい。これは、光導電層の上に本発明のフッ化マグネシウムの堆積膜形成する際に、後述するが、通常、マグネシウム金属をターゲットとするスパッタ法等による真空プロセスが利用されるので、真空雰囲気での脱ガス等の汚染が少なく、フッ化マグネシウムの堆積膜形成に与える影響が少ないことに加え、光導電層がa−Siであると、その硬度が比較的高く、長期にわたり画像形成を繰り返した場合でも耐久性が十分にあることによる。 Among these, a-Si is preferable as the photoconductive layer. This will be described later when the magnesium fluoride deposited film of the present invention is formed on the photoconductive layer. Usually, a vacuum process such as sputtering using a magnesium metal target is used. In addition to being less contaminated by degassing and the like, and having little influence on the formation of the magnesium fluoride deposited film, when the photoconductive layer is a-Si, its hardness is relatively high, and image formation was repeated over a long period of time. Even in this case, the durability is sufficient.
光導電層としてa−Siを採用する場合、プラズマCVD法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の公知の方法によって形成可能である。 When a-Si is employed as the photoconductive layer, it can be formed by a known method such as plasma CVD, sputtering, or ion plating.
例えばプラズマCVD法によって光導電層12を形成するには、基本的には周知のごとくシリコン原子(Si)用原料ガスと、水素原子(H)用原料ガスを、内部を減圧にした反応容器内にガス状態で導入し、該反応容器内にグロー放電を生起させ、導入した原料ガスを分解し、所定の位置に設置されている導電性の基体13上にa−Siからなる層を堆積すればよい。
For example, in order to form the
なお、a−Siの堆積膜はSiのみでは未結合手が発生し、層品質、特に光導電性、電荷保持特性等に問題を生じるので、水素原子、ハロゲン原子等を含ませて未結合手を補償しておくことが好ましい。例えば、水素原子を含ませるような場合、その含有量は、シリコン原子と水素原子の和に対して10原子%以上、特に15原子%以上であることが好ましく、30原子%以下、特に25原子%以下であることが好ましい。 The a-Si deposited film generates dangling bonds only with Si, which causes problems in layer quality, particularly photoconductivity, charge retention characteristics, and the like. Is preferably compensated. For example, when hydrogen atoms are included, the content is preferably 10 atomic% or more, particularly 15 atomic% or more, and preferably 30 atomic% or less, particularly 25 atoms, based on the sum of silicon atoms and hydrogen atoms. % Or less is preferable.
本発明において、Si用原料ガスとして、シラン(SiH4)、ジシラン(Si2H6)等のシラン類が好適に使用できる。また、光導電層中に水素原子用原料ガスとして、これらシラン類に加えて、水素ガス(H2)も好適に使用できる。 In the present invention, silanes such as silane (SiH 4 ) and disilane (Si 2 H 6 ) can be suitably used as the Si source gas. In addition to these silanes, hydrogen gas (H 2 ) can also be suitably used as a hydrogen atom source gas in the photoconductive layer.
本発明では、Siの未結合手を補償するため、Hに加えて、ハロゲン原子(X)を使用することもできる。ハロゲン原子の例としてフッ素(F)、臭素(Br)、塩素(Cl)等が上げられ、これらを導入するための化合物としては、具体的には、フッ素ガス(F2)、BrF、ClF、ClF3、BrF3、BrF5、IF3、IF7等のハロゲン化合物を挙げることができる。又ハロゲン原子を含む珪素化合物、いわゆるハロゲン原子で置換されたシラン誘導体も使用可能であり、具体的には、例えば、SiF4、Si2F6等の弗化珪素が好ましいものとして挙げることができる。 In the present invention, a halogen atom (X) can be used in addition to H in order to compensate for dangling bonds of Si. Examples of the halogen atom include fluorine (F), bromine (Br), chlorine (Cl) and the like. Specific examples of compounds for introducing these include fluorine gas (F 2 ), BrF, ClF, Mention may be made of halogen compounds such as ClF 3 , BrF 3 , BrF 5 , IF 3 and IF 7 . Also, silicon compounds containing halogen atoms, so-called silane derivatives substituted with halogen atoms can be used, and specific examples include silicon fluorides such as SiF 4 and Si 2 F 6. .
本発明において、光導電層12には必要に応じて伝導性を制御する原子を含有させることが好ましい。伝導性を制御する原子は、光導電層12中に満遍なく均一に分布した状態で含有されていてもよいし、また、層厚方向には不均一な分布状態で含有している部分があってもよい。
In the present invention, it is preferable that the
伝導性を制御する原子としては、半導体分野における、いわゆる不純物を挙げることができ、p型伝導特性を与える周期表13族に属する原子(以後「第13族原子」と略記する)やn型伝導特性を与える周期表15族に属する原子(以後「第15族原子」と略記する)を用いることができる。
Examples of atoms that control conductivity include so-called impurities in the semiconductor field, and atoms belonging to Group 13 of the periodic table that give p-type conduction characteristics (hereinafter abbreviated as “
第13族原子として、具体的には、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、タリウム(Tl)等があり、特にB、Al、Gaが好適である。また、第15族原子として、具体的には、リン(P)、砒素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)等があり、特にP、Asが好適である。
Specific examples of
光導電層12に含有される伝導性を制御する原子の含有量は、1×10-2原子ppm以上、特に5×10-2原子ppm以上、さらには1×10-1原子ppm以上であることが好ましく、また、1×104原子ppm以下、特に5×103原子ppm以下、さらには1×103原子ppm以下であることが好ましい。
The content of the atoms for controlling the conductivity contained in the
伝導性を制御する原子を構造的に導入するには、層形成の際に、第13族原子導入用原料物質又は第15族原子導入用原料物質をガス状態で、光導電層12を形成するための他の原料ガスとともに、反応容器中に導入してやればよい。第13族原子導入用の原料物質又は第15族原子導入用の原料物質となり得るものとしては、常温常圧でガス状のもの、又は、少なくとも層形成条件下で容易にガス化し得るものを採用することが好ましい。
In order to structurally introduce the atoms for controlling the conductivity, the
例えば、導電性を制御する原子としてBを用いる場合はジボラン(B2H6)のほか、BF3、BCl3等のハロゲン化物が使用できる。また、導電性を制御する原子としてPを用いる場合はフォスフィン(PH3)等が使用できる。 For example, when B is used as an atom for controlling conductivity, halides such as BF 3 and BCl 3 can be used in addition to diborane (B 2 H 6 ). When P is used as an atom for controlling conductivity, phosphine (PH 3 ) or the like can be used.
必要に応じて、これらの伝導性を制御する原子導入用原料物質をH2やHe等により希釈して使用してもよい。 If necessary, these raw material materials for atom introduction for controlling conductivity may be diluted with H 2 or He.
さらに本発明においては、光導電層12に炭素原子、酸素原子又は窒素原子のいずれか1種以上を含有させることも有効である。炭素原子、酸素原子及び窒素原子の含有量(合計)は、シリコン原子、炭素原子、酸素原子及び窒素原子の和に対して、1×10-5原子%以上、特に1×10-4原子%以上、さらには1×10-3原子%以上であることが好ましく、また、シリコン原子、炭素原子、酸素原子及び窒素原子の和に対して、10原子%以下、特に8原子%以下、さらには5原子%以下であることが好ましい。炭素原子、酸素原子及び窒素原子は、光導電層中に万遍なく均一に含有されていてもよいし、光導電層の層厚方向に含有量が変化するような不均一な分布をもたせた部分があってもよい。
Furthermore, in the present invention, it is also effective that the
これら炭素原子、酸素原子、窒素原子を導入する物質として、メタン(CH4)、アセチレン(C2H2)、二酸化炭素(CO2)、酸素(O2)、窒素(N2)、アンモニア(NH3)、一酸化窒素(NO)等が使用できる。 Substances that introduce these carbon, oxygen, and nitrogen atoms include methane (CH 4 ), acetylene (C 2 H 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), oxygen (O 2 ), nitrogen (N 2 ), ammonia ( NH 3 ), nitric oxide (NO), or the like can be used.
本発明において、光導電層12の層厚は、所望の電子写真特性が得られること、経済的効果等の点から適宜決定されるが、15μm以上が好ましく、20μm以上とすることがより好ましい、また、60μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましく、40μm以下とすることが更に好ましい。
In the present invention, the layer thickness of the
導電性の基体13は表面に形成される光導電層12及び表面層13を保持し得るものであれば、特に限定されず、いずれのものであってもよい。例えば、Al、Cr、Mo、Au、In、Nb、Te、V、Ti、Pt、Pd、Fe等の金属、及び、これらの合金、例えばAl合金、ステンレス等が挙げられる。また、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルム又はシート、ガラス、セラミック等の電気絶縁性支持体の少なくとも光導電層を形成する側の表面を導電処理したものも導電性の基体13として用いることができる。
The
本発明において、電子写真用感光体の層構成は上記のほかに光導電層12の下に下部電荷注入阻止層14を、また、光導電層12の上部に上部電荷注入阻止層15を適宜形成することができる。これらの材料は光導電層12を構成する材料をベースに形成することが望ましい。例えば、光導電層としてa−Siを選択する場合には、一般的に前述のごとく水素原子(H)やハロゲン原子(X)によって未結合手を終端し、第13族元素、第15族元素などのドーパントを含有させることにより伝導型を制御し、キャリアの注入阻止能を持たせたものが使用できる。特に下部電荷注入阻止層14は必要に応じて、炭素原子、窒素原子及び酸素原子から選ばれる少なくとも1種の原子を含有させることで応力を調整し、光導電層の密着性向上の機能を持たせることもできる。
In the present invention, the layer structure of the electrophotographic photoreceptor is appropriately formed with a lower charge
また、これらの層に加えて互いの層間で組成を連続的に変化させる中間層を形成しても良い。さらに、これらの層は電子写真用感光体に要求される特性に合わせて適宜選択して形成すれば良い。 In addition to these layers, an intermediate layer in which the composition is continuously changed between the layers may be formed. Further, these layers may be formed by appropriately selecting according to the characteristics required for the electrophotographic photoreceptor.
次に、光導電層12としてa−Siを採用した場合の光導電層12の形成方法を、プラズマCVD法を例にとって説明する。
Next, a method for forming the
図4は、本発明で光導電層12の形成に使用できる堆積膜形成装置の一例の模式図である。
FIG. 4 is a schematic view of an example of a deposited film forming apparatus that can be used for forming the
図4に示した装置は、大別して、堆積膜形成容器100、排気装置200及び原料ガス供給手段300より成り立っている。
The apparatus shown in FIG. 4 is roughly composed of a deposited
原料ガス供給手段300は、ボンベ301〜305、供給バルブ306〜310、圧力調整器311〜315、1次バルブ316〜320、マスフローコントローラ321〜325及び2次バルブ326〜330で構成されている。ボンベ301〜305には真空処理プロセス用の原料ガスが充填され、供給バルブ306〜310を介して、圧力調整器311〜315によって、例えば0.2MPa程度の圧力に調整される。 The source gas supply means 300 includes cylinders 301 to 305, supply valves 306 to 310, pressure regulators 311 to 315, primary valves 316 to 320, mass flow controllers 321 to 325, and secondary valves 326 to 330. The cylinders 301 to 305 are filled with a raw material gas for a vacuum processing process, and are adjusted to a pressure of, for example, about 0.2 MPa by pressure regulators 311 to 315 through supply valves 306 to 310.
堆積膜形成容器100には、さらに排気配管405、スロットルバルブ406及び排気バルブ407を介して排気装置200が接続されている。排気装置200は、メカニカルブースターポンプ201とロータリーポンプ202より構成されており、堆積膜形成容器100内部を真空にする。なお、排気装置200は上記のメカニカルブースターポンプ201およびロータリーポンプ202に加え、必要に応じて油拡散ポンプ、ターボ分子ポンプなどを付加することもできる。
An exhaust device 200 is further connected to the deposited
図5は、図4の堆積膜形成容器100の一例を模式的に示した縦断面図である。また、図6は図5の容器を模式的に示した横断面図である。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of the deposited
堆積膜形成容器100は架台121上にベース板136及び真空容器101を備えている。真空容器101内の概略中央には基体122を保持するための保持部材123が設けられており、保持部材123には、基体122を内部から加熱できるように、ヒーター124が設けられている。また、堆積膜形成装置100の保持部材123上に基体122を載置したのち、基体122の内部のヒーター124がプラズマにさらされないように、基体上部にキャップ125を設けている。
The deposited
真空容器101は、上蓋126、ベース板136とシール部材(図示せず)によって結合され、内部を真空封止可能となっている。真空容器101の周りには真空容器101と同心円上に複数の電極127が設けられ、分岐板128を介してマッチングボックス423が接続され、さらに高周波導入ケーブル422及び高周波電源421へと接続されている。
The
真空容器101はアルミナなどのセラミックス部材で形成され、高周波電力を真空容器101内部に透過する窓部材としての機能も兼ねている。
The
電極127から放射された高周波電力は、真空容器101内部に透過され、真空容器101内にグロー放電を発生させる。また電極127の周りには周囲に高周波が漏洩するのを防止する高周波シールド129が設けられている。
The high frequency power radiated from the
ベース板136には排気口130が、基体122を概略中心とする同一円周上に設けられ、これらは集合されたのち排気配管405に接続されている。
An
原料ガス導入管131は、排気口130の配置円の外側に、やはり基体122を概略中心とする同一円周上に設けられ、原料ガス供給路404を介して原料ガス供給手段300に接続される。なお、原料ガス導入管131には複数のガス放出穴(図示せず)が設けられ、真空容器101内に原料ガスを供給する。
The source
次に図4〜図6に示した装置を用いた堆積膜の形成手順について具体的に説明する。 Next, a procedure for forming a deposited film using the apparatus shown in FIGS. 4 to 6 will be specifically described.
まず、架台121上に設置されたベース板136に真空容器101を、シール部材(図示せず)を介して固定しておき、予め脱脂洗浄した基体122を真空容器101内に保持部材123を介して設置し、同時にキャップ125を設置したのち、上蓋126を、シール部材(図示せず)を介して真空容器101に設置する。
First, the
次に、排気装置200を運転し、バルブ407を開いて真空容器101内を排気する。真空計111の表示を見ながら、真空容器101内の圧力が例えば1Pa以下の所定の圧力になったところで、ヒーター124に電力を供給し、基体122を例えば50〜350℃の所定の温度に加熱する。このとき、原料ガス供給手段300より、Ar、He等の不活性ガスを真空容器101に供給して、加熱を不活性ガス雰囲気中で行うようにすることもできる。
Next, the exhaust device 200 is operated, the valve 407 is opened, and the inside of the
次に、原料ガス供給手段300より堆積膜形成に用いる原料ガスを真空容器101に供給する。すなわち、必要に応じ供給バルブ306〜310、1次バルブ316〜320、2次バルブ326〜330を開き、マスフローコントローラ321〜325に流量設定を行う。各マスフローコントローラの流量が安定したところで、圧力計111の表示を見ながらスロットルバルブ406を操作し、真空容器101内の圧力が所望の圧力になるように調整する。
Next, the source gas used for forming the deposited film is supplied from the source gas supply means 300 to the
所定の圧力が得られたところで高周波電源421より高周波電力を印加すると同時にマッチングボックス423を操作し、真空容器101内にプラズマ放電を生起し、その後、速やかに高周波電力を所定の電力に調整して、堆積膜の形成を行う。
When a predetermined pressure is obtained, high-frequency power is applied from the high-
所定の堆積膜の形成が終わったところで、高周波電力の印加を停止し、供給バルブ306〜310、1次バルブ316〜320、2次バルブ326〜330、及びバルブ402、403を閉じ、原料ガスの供給を終えると同時に、スロットルバルブ406を開き、真空容器101内を1Pa以下の圧力まで排気する。
When the formation of the predetermined deposited film is finished, the application of the high frequency power is stopped, the supply valves 306 to 310, the primary valves 316 to 320, the secondary valves 326 to 330, and the
以上で、堆積層の形成を終えるが、複数の堆積層(例えば下部電荷注入阻止層と光導電層など)を形成する場合、再び上記の手順を繰り返してそれぞれの層を形成すれば良い。原料ガス流量や、圧力等を光導電層形成用の条件に一定の時間で変化させて、中間層の形成を行うこともできる。 The formation of the deposited layer is completed as described above. However, when a plurality of deposited layers (for example, the lower charge injection blocking layer and the photoconductive layer) are formed, the above procedure is repeated again to form each layer. The intermediate layer can also be formed by changing the raw material gas flow rate, pressure and the like to the conditions for forming the photoconductive layer in a certain time.
すべての堆積膜形成が終わったのち、リークバルブ(図示せず)を開き、真空容器101内を大気圧として、光導電層を有する基体122を取り出す。
After all the deposited films are formed, a leak valve (not shown) is opened, and the
次にフッ化マグネシウムよりなる表面層の形成方法を、スパッタリング法を例にとって説明する。 Next, a method for forming a surface layer made of magnesium fluoride will be described taking a sputtering method as an example.
図7は表面層の形成に使用できるスパッタリング法による堆積膜形成装置の一例を模式的に示した図である。 FIG. 7 is a diagram schematically showing an example of a deposited film forming apparatus using a sputtering method that can be used to form a surface layer.
この堆積膜形成装置は、大別して、反応炉5100と投入炉5200からなる。また、反応炉5100は反応容器5108、反応性ガスノズル5103、回転軸5104、スパッタガス導入管5105及びカソード5102を含む。
This deposited film forming apparatus is roughly composed of a
反応容器5108はバルブ5117を通して排気装置(図示せず)に接続され、内部を真空排気可能としている。基体122(上記手順によって、少なくとも光導電層が形成されたもの)は、ホルダー5113を介し回転軸5104に設置され、回転軸5104は回転軸シール5119により回転可能に支持され、モーター5118と接続される。
The
反応性ガスノズル5103はガス放出孔5116を備え、バルブ5115を通して、原料ガス供給手段(図示せず)に接続されている。なお、原料ガス供給手段として、上記の図5にて示した原料ガス供給手段300と同様のものが使用できる。 The reactive gas nozzle 5103 includes a gas discharge hole 5116 and is connected to a source gas supply means (not shown) through a valve 5115. As the source gas supply means, the same source gas supply means 300 as shown in FIG. 5 can be used.
カソード5102は絶縁部材5107を介してそれぞれ反応容器5108に支持され、その外周はシールド5111により、プラズマから隔離されている。また、カソード5102は外部から冷却水配管5131、5132を通してスパッタリング処理中に冷却することができる。
The
また、カソード5102は反応容器5108の外部で電源5109、に接続される。なお、電源5109は例として直流電源を図示したが、これは周期的に印加極性を反転する機能をもつ電源でもよい。また、周波数10kHz〜500kHz程度の低周波電源、さらに周波数13.56MHz程度の高周波電源を用いても差し支えない。なお、高周波電源を使用する場合は必要に応じて電源5109とカソード5102の間に整合器(図示せず)を設けることが望ましい。
The
カソード5102は、ターゲット5106を備え、さらに永久磁石5129が、ターゲット5106と平行な磁界を形成するように対を成して設置した、いわゆるマグネトロンスパッタリングを行う構成をとっている。
The
カソード5102近傍にはスパッタガス導入管5105が設置され、バルブ5110を介して、スパッタガス供給手段(図示せず)に接続され、アルゴン(Ar)等のスパッタリング用のガスを導入する。
A sputtering
投入炉5200は、真空容器5201、アクチュエータ5203及び扉5202からなり、真空容器5201は、ゲートバルブ5101によって反応容器5108と連通している。また、真空容器5201はバルブ5205を介して接続される排気装置(図示せず)によって、反応容器5108とは別に真空排気可能となっている。
The
アクチュエータ5203はシャフト5207を真空シール5206によって真空容器5201に支持されている。シャフト5207にはチャッキング機構5208が設置され、真空中で基体122を保持し、ゲートバルブ5101を開きシャフト5207を伸縮させることで基体122を反応炉5100と投入炉5200の間で搬送する。
The
また、真空容器5201はバルブ5204により大気開放可能となっている。
The
次に図7に示した装置を用いた場合の表面層の形成手順を具体的に説明する。 Next, the procedure for forming the surface layer when the apparatus shown in FIG. 7 is used will be specifically described.
まず、反応容器5108内に堆積膜形成に必要な金属からなるターゲット5106をセットした後、バルブ5117を開いて排気装置により反応容器5108内部を排気しておく。同時に例えば光導電層を形成した基体122を扉5202より投入炉5200内のチャッキング機構5208にセットする。次に扉5202を閉じ、バルブ5205を開いて投入炉5200内部を排気する。
First, after setting a
反応容器5108、投入炉5200内部がともに十分な真空度、例えば0.1Pa以下になったところで、バルブ5101を開き、アクチュエータ5203を操作して、シャフト5207を伸ばし、基体122を反応容器5108内のホルダー5113に設置し、チャッキング機構5208を開放して、基体122をホルダー5113上に残置する。
When both the
その後、シャフト5207を縮めて、チャッキング機構5208を投入炉5200内に戻し、ゲートバルブ5101を閉じる。
Thereafter, the
次にスパッタガス及び反応性ガスを、それぞれバルブ5110、5115を開いて、スパッタガス及び反応性ガス供給手段(図示せず)より反応容器5108内に供給し、反応容器5108に接続された真空計(図示せず)により、所定の圧力になったところで電源よりカソード5102に電力を印加してグロー放電を生起させる。
Next, sputter gas and reactive gas are supplied into the
この際、回転軸5104をモーター5118により回転させることで、基体122の周方向に均一に堆積膜を得ることができる。
At this time, the rotating film 5104 is rotated by the motor 5118, whereby a deposited film can be obtained uniformly in the circumferential direction of the
所定の堆積膜が形成されたところで、電源5109より電力の供給を止め、堆積膜の形成を終える。
When a predetermined deposited film is formed, the supply of power from the
同時にバルブ5110、5115を閉じ、反応性ガス、スパッタガスの供給を終え、いったん反応容器5108内を例えば0.1Pa以下の圧力まで排気し、ゲートバルブ5101を開く。
At the same time, the
ここで、アクチュエータ5203を操作し、シャフト5207を伸ばしでチャッキング機構5208により基体122を保持した後、再びシャフト5207を縮め、基体122が投入炉5200内に収納されたところで、ゲートバルブ5101を閉じる。
Here, the
ゲートバルブ5101が閉じたことを確認した後、バルブ5204を開き、真空容器5201内を大気圧とし、扉5202を開いて、基体122を取り出し、電子写真用感光体の形成を終える。
After confirming that the
なお、上記の電子写真用感光体の形成手順の例では、図4から図6に示したプラズマCVD法による堆積膜形成装置を用いて形成した電子写真用感光体をいったん大気中に取り出し、図7に示したスパッタリング法による堆積膜形成装置に投入したが、この手順には特に規定は無く、例えば両装置を結ぶ真空搬送可能な搬送装置を設置し、真空中で電子写真用感光体の移送を行ってもよい。 In the example of the procedure for forming the electrophotographic photoreceptor described above, the electrophotographic photoreceptor formed using the deposited film forming apparatus by the plasma CVD method shown in FIGS. 4 to 6 is once taken out into the atmosphere. The procedure was put into the deposited film forming apparatus by sputtering shown in FIG. 7, but this procedure is not particularly specified. For example, a transport apparatus capable of transporting the vacuum connecting both apparatuses is installed, and the electrophotographic photoreceptor is transported in vacuum. May be performed.
以下、本発明を実施例により説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.
(実施例1および比較例1)
上記の手順に従い、基体13上に下部電荷注入阻止層14、光導電層12、上部電荷注入阻止層15をプラズマCVD法で形成した後、スパッタリング法でフッ化マグネシウムの表面層11を形成した。
(Example 1 and Comparative Example 1)
According to the above procedure, the lower charge
本実施例では導電性の基体13としてφ80mm、長さ358mm、肉厚3mmのアルミニウム製材料の表面に鏡面加工を施したシリンダーを用いた。
In this embodiment, a cylinder having a mirror-finished surface made of an aluminum material having a diameter of 80 mm, a length of 358 mm, and a thickness of 3 mm was used as the
プラズマCVD法による形成条件を表1に示す。 Table 1 shows the formation conditions by the plasma CVD method.
本実施例では、表面層の形成条件のうち基板温度を室温(約20℃)から300℃の範囲で変化させて形成した。また、ここではカソード5102に印加する電力として13.56MHzの周波数を有する高周波電力を用いた。
In this example, the substrate temperature was changed from room temperature (about 20 ° C.) to 300 ° C. in the surface layer formation conditions. Here, high-frequency power having a frequency of 13.56 MHz is used as power applied to the
表面層の形成条件を表2に示す。 Table 2 shows the conditions for forming the surface layer.
なお、表2中のF2流量はArで濃度5%に希釈したガス中のF2実効流量を記している。 The F 2 flow rate in Table 2 indicates the F 2 effective flow rate in the gas diluted with Ar to a concentration of 5%.
このようにして形成した電子写真用感光体を、キヤノン製複写機iR6000を負帯電システム評価用に改造し、画像露光用レーザーの波長を405nmに変更した評価装置を用いて、帯電能、感度、ゴースト、圧傷の評価、を行った。また、以上の評価を行った電子写真用感光体を用いてX線回折による結晶配向性の評価を行った。 The electrophotographic photosensitive member formed in this way was modified using a Canon copier iR6000 for negative charging system evaluation, and the wavelength of the laser for image exposure was changed to 405 nm. Evaluation of ghosts and pressure injuries was performed. Moreover, the crystal orientation by X-ray diffraction was evaluated using the electrophotographic photoreceptor subjected to the above evaluation.
それぞれの項目は以下に示す方法で評価した。 Each item was evaluated by the following method.
(帯電能)
まず、この複写機に電子写真用感光体を設置し、画像露光(レーザー)を行なった上で、帯電器に−6kVの高電圧を印加してコロナ帯電を行う。この際に電子写真用感光体上に発生する表面電位(すなわち暗部帯電電位)を現像器に相当する位置に表面電位計(TREK社製 Model334)のセンサを設置して測定した。帯電能の単位は電圧(V)で測定される。
(Chargeability)
First, an electrophotographic photosensitive member is set in the copying machine, image exposure (laser) is performed, and a high voltage of −6 kV is applied to the charger to perform corona charging. At this time, the surface potential (that is, dark portion charging potential) generated on the electrophotographic photosensitive member was measured by installing a sensor of a surface potential meter (Model 334 manufactured by TREK) at a position corresponding to the developing unit. The unit of charging ability is measured by voltage (V).
(光感度)
上記複写機に電子写真用感光体を設置し、現像器位置での暗部帯電電位が−450Vとなるように帯電器に印加する帯電電流を調整する。この帯電電流を維持したまま、現像器位置での明部表面電位が−50Vとなるようにレーザー光の強度を調整して画像露光(レーザー)を行なった。このときのレーザー光の強度を光感度とした。光感度の単位は光量(lux・sec)で測定される。
(Light sensitivity)
An electrophotographic photoreceptor is installed in the copying machine, and the charging current applied to the charger is adjusted so that the dark portion charging potential at the position of the developing device is -450V. While maintaining this charging current, image exposure (laser) was performed by adjusting the intensity of the laser beam so that the bright portion surface potential at the developing unit position was -50V. The intensity of the laser beam at this time was defined as photosensitivity. The unit of photosensitivity is measured by the amount of light (lux · sec).
(ゴースト)
全面に反射濃度0.5のハーフトーンが印刷された原稿の端部に反射濃度1.1で印刷された直径10mmの円形紙を貼り付けてゴーストチャートを作成し、このチャートとなる円形紙を貼り付けた方が画像の先端となる方向で原稿台に設置する。
(ghost)
A ghost chart is created by pasting a 10 mm diameter circular paper printed with a reflection density of 1.1 on the edge of a document having a halftone with a reflection density of 0.5 printed on the entire surface. Place it on the platen in the direction where the pasted image will be the leading edge of the image.
この原稿を用いて、コピー画像を出力し、ハーフトーン部の反射濃度と、円形紙によるゴースト部の反射濃度をそれぞれ計測しその差分を比較して評価した。 Using this manuscript, a copy image was output, and the reflection density of the halftone part and the reflection density of the ghost part by circular paper were measured, and the difference was compared and evaluated.
(圧傷)
表面性試験装置(HEIDON社製)を用いて、直径0.8mmの曲率を持つダイアモンド針に一定の荷重を加えて電子写真用感光体表面上に接触させる。この状態でダイアモンド針を電子写真用感光体の母線方向(長手方向)に50mm/分の一定速度で移動させる。移動距離は任意に設定してかまわないが、10mm程度が好ましい。
(Crush)
Using a surface property test apparatus (manufactured by HEIDON), a constant load is applied to a diamond needle having a curvature of 0.8 mm in diameter and brought into contact with the surface of the electrophotographic photoreceptor. In this state, the diamond needle is moved at a constant speed of 50 mm / min in the generatrix direction (longitudinal direction) of the electrophotographic photoreceptor. The moving distance may be arbitrarily set, but is preferably about 10 mm.
この操作をダイアモンド針に加える荷重(g)を変えながら繰り返す。この際、電子写真用感光体上の針を接触させる位置を変えることは言うまでもない。 This operation is repeated while changing the load (g) applied to the diamond needle. In this case, it goes without saying that the position on the electrophotographic photoreceptor where the needle is brought into contact is changed.
こうして表面性試験を行った電子写真用感光体の表面を顕微鏡で観察し、引っかき傷が発生していないことを確認した後、前述の電子写真装置に設置し、ハーフトーンが印刷された原稿を用いて、反射濃度が0.5のハーフトーンとなるコピー画像を出力する。以上の手順を評価する電子写真用感光体すべてに行い、おのおのの電子写真用感光体で、圧傷が画像上で認められる最低の荷重を比較して評価した。 After observing the surface of the electrophotographic photoreceptor subjected to the surface property test with a microscope and confirming that no scratches are generated, the surface is placed in the above-described electrophotographic apparatus, and a document on which a halftone is printed is obtained. Used to output a copy image having a halftone with a reflection density of 0.5. The above procedure was performed on all the electrophotographic photoreceptors to be evaluated, and each electrophotographic photoreceptor was evaluated by comparing the minimum load at which the pressure was recognized on the image.
なお、以上の計測において、反射濃度はGretag Macbeth社製反射濃度計D200−IIを用いて測定した。 In the above measurement, the reflection density was measured using a reflection densitometer D200-II manufactured by Gretag Macbeth.
(結晶配向性)
電子写真用感光体を中央位置で約30mm四方の大きさで切り出し、前述の方法でX線回折の測定を行い、電子写真用感光体表面側から見た各面方位の反射強度のピーク値を測定した。
(Crystal orientation)
The electrophotographic photosensitive member is cut out in a size of about 30 mm square at the central position, and X-ray diffraction is measured by the above-described method, and the peak value of the reflection intensity in each plane direction as viewed from the surface of the electrophotographic photosensitive member is obtained. It was measured.
表3に各電子写真用感光体で得られた各面方位の反射強度のピーク値を、面方位110、101、111、211、220を例にとって示した。これらの面方位は2θの値でそれぞれ、27.3度、35.2度、40.4度、53.5度、56.3度付近に現れる。この角度は、測定装置や、試料設置上の調整、試料の状態によって多少のずれが生じるが、いずれも本実施例で形成した電子写真用感光体上の測定では、基体や下部層に由来する反射強度のピークが付近になく、容易に同定できるものである。
Table 3 shows the peak values of the reflection intensities in the respective plane orientations obtained with the respective electrophotographic photoreceptors, taking the
なお、面方位210の反射強度のピークも比較的顕著に観測されるが、これは使用したアルミニウムの基体による反射強度のピークが接近して現れ、場合によっては分離が難しいことがあるので除外して差し支えない。
In addition, the peak of the reflection intensity of the
表3において、各面方位の反射強度のピーク値はそれぞれの試料における110の反射強度のピーク値に対する比で示している。表3によれば、面方位110の反射強度のピーク値に対する面方位101の反射強度のピーク値の比が大きくなるにしたがって、各面方位のピーク強度も増加し、結晶がランダムな方向に配向していることがわかる。
In Table 3, the peak value of the reflection intensity in each plane orientation is shown as a ratio to the peak value of the reflection intensity of 110 in each sample. According to Table 3, as the ratio of the peak value of the reflection intensity of the
上の評価を行った上で、面方位110の反射強度のピーク値に対する面方位101の反射強度のピーク値の比を比較し、0.8以下のものを、実施例1、0.8を超えるものを比較例1として整理した結果を表4に示した。
After performing the above evaluation, the ratio of the peak value of the reflection intensity of the
また、表4の結果を帯電能、光感度、ゴーストについては図8に、圧傷については図9に示した。 表4および図8、図9において帯電能、光感度、圧傷、ゴーストの各値はそれぞれ試料6の電子写真用感光体の場合を1.00とした相対比較で示した。この場合、帯電能、圧傷は数値が大きくなるほど優れている。また、光感度、ゴーストは数値が小さくなるほど優れていることを示す。 The results in Table 4 are shown in FIG. 8 for charging ability, photosensitivity, and ghost, and in FIG. 9 for wounds. In Table 4 and FIGS. 8 and 9, the values of charging ability, photosensitivity, crushing, and ghost are shown by relative comparison with the electrophotographic photoreceptor of Sample 6 as 1.00. In this case, the charging ability and the pressure wound are better as the numerical value is larger. In addition, light sensitivity and ghost indicate that the smaller the numerical value, the better.
上記比較において、各項目の数値は実際の使用において以下の基準で評価した。 In the above comparison, the numerical value of each item was evaluated according to the following criteria in actual use.
(帯電能)
0.95以上・・・・・・・非常に優れた帯電能を有する
0.90〜0.95・・・・優れた帯電能を有する
0.80〜0.90・・・・実用上問題ない帯電能を有する
0.80未満・・・・・・・帯電能が不足し実用上問題あり
(光感度)
1.00以下・・・・・・・非常に優れた光感度を有する
1.00〜1.10・・・・優れた光感度を有する
1.10〜1.30・・・・実用上問題ない光感度を有する
1.30未満・・・・・・・光感度が不足し実用上問題あり
(ゴースト)
2.00以下・・・・・・・画像上でまったくゴーストを識別できない
2.00〜3.00・・・・画像上で微かにゴーストを識別できる場合がある
3.00〜4.00・・・・画像上でゴーストが識別できるが軽微で実用上問題なし
4.00を超えるもの・・・画像上ゴーストが顕著で、画像判読に影響有り
(圧傷)
1.00以上・・・・・・・非常に優れた耐久性を有する
0.95〜1.00・・・・優れた耐久性を有する
0.75〜0.95・・・・実用上問題ない耐久性を有する
0.75未満・・・・・・・圧傷が発生しやすく実用可能な耐久性を得られない。
(Chargeability)
0.95 or more ···································· 0.90 to 0.95 ···················· 0.80 to 0.90 ··· Practical problems Has a charging capacity of less than 0.80 ..... Practical problems due to insufficient charging capacity (Photosensitivity)
1.00 or less ···············································································. Has no
2.00 or less ···································· 2.00 to 3.00 ················ ... Ghosts can be identified on the image but are minor and have no practical problems. Exceeding 4.00 ... Ghosts on the image are prominent and affect image interpretation (injuries)
More than 1.00 ... very excellent durability 0.95-1.00 ... excellent durability 0.75-0.95 ... practical problems It has no durability. Less than 0.75 ..... It is easy to generate crushing and practical durability cannot be obtained.
なお、表4の「ピーク強度比」は面方位110の反射強度のピーク値に対する面方位101の反射強度のピーク値の比を示していており、以下の表においても同様の表記を用いる。
The “peak intensity ratio” in Table 4 indicates the ratio of the reflection intensity peak value in the
実施例1および比較例1の電子写真用感光体はいずれも、帯電能、光感度についてはばらつきの範囲内にあり優れた特性が得られたが、面方位110の反射強度に対する面方位101の反射強度の比が0.8以下のものは、ゴースト、圧傷とも向上している。また、面方位110の反射強度に対する面方位101の反射強度の比が0.6以下のものでは、ゴースト、圧傷が特に向上しているのがわかる。
The electrophotographic photoreceptors of Example 1 and Comparative Example 1 both had excellent characteristics in the range of variation in chargeability and photosensitivity, but the
(実施例2および比較例2)
実施例1と同様の条件で下部電荷注入阻止層14、光導電層12、上部電荷注入阻止層15からなる下部層を形成した後、反応性スパッタリング法で表面層を形成した。
(Example 2 and Comparative Example 2)
After forming a lower layer composed of the lower charge
本実施例では実施例1と同様、表面層の形成条件のうち基体温度を室温(約20℃)から300℃の範囲で変化させて形成した。なお、ここではカソード5102に印加する電力として13.56MHzの周波数を有する高周波電源を用いた。
In this example, as in Example 1, the substrate temperature was changed from room temperature (about 20 ° C.) to 300 ° C. in the surface layer formation conditions. Here, a high frequency power source having a frequency of 13.56 MHz was used as the power applied to the
表面層の形成条件を表5に示す。 Table 5 shows the formation conditions of the surface layer.
なお、表5中のF2流量はArで濃度5%に希釈したガス中のF2実効流量を記している。 The F 2 flow rate in Table 5 is the F 2 effective flow rate in the gas diluted with Ar to a concentration of 5%.
このようにして形成した電子写真用感光体を、実施例1と同様に評価した。 The electrophotographic photoreceptor thus formed was evaluated in the same manner as in Example 1.
表6に各面方位の反射強度のピーク値を示す。 Table 6 shows the peak value of the reflection intensity in each plane orientation.
本実施例および比較例の条件では、実施例1の場合に比べ、面方位220の反射強度のピーク値が高くなっている。このように、基体温度を変化させても、他の条件により傾向は変化する結果となる。
Under the conditions of this example and the comparative example, the peak value of the reflection intensity in the
上の評価を行った上で、面方位110の反射強度のピーク値に対する面方位101の反射強度のピーク値の比を比較し、0.8以下のものを、実施例2、0.8を超えるものを比較例2として整理した結果を表7に示した。
After performing the above evaluation, the ratio of the peak value of the reflection intensity of the
また、表7の結果を帯電能、光感度、ゴーストについては図10に、圧傷については図11に示した。 The results of Table 7 are shown in FIG. 10 for charging ability, photosensitivity, and ghost, and in FIG. 11 for wounds.
表7および図10、図11の結果より、面方位110の反射強度のピーク値に対する面方位101の反射強度のピーク値に対応して、ゴースト、圧傷の向上が認められた。
From the results of Table 7, FIG. 10, and FIG. 11, improvement of ghost and pressure flaws was recognized corresponding to the peak value of the reflection intensity of the
なお、表7の比較において各々の項目は実施例1および比較例1の評価基準に対応する。 In the comparison of Table 7, each item corresponds to the evaluation criteria of Example 1 and Comparative Example 1.
また、表6の結果と合わせると、面方位110の反射強度のピーク値に対する面方位220の反射強度のピーク値が、試料11、試料12では、試料7に比べて高くなっているにもかかわらず、ゴースト、圧傷の特性は向上している。
When combined with the results in Table 6, the peak values of the reflection intensity of the
これは、面方位220の反射強度が高くても、面方位101、111、211の反射強度は低い場合があり、配向性がランダムな方向になる傾向と一致していないことによるものと思われるが、この場合でも、面方位110に対する面方位101の反射強度のピーク値の比とゴースト、圧傷との間には相関が認められることがわかる。
This is probably because even if the reflection intensity of the
(実施例3および比較例3)
実施例1と同様の条件で下部電荷注入阻止層14、光導電層12、上部電荷注入阻止層15からなる下部層を形成した後、反応性スパッタリング法で表面層を形成した。
(Example 3 and Comparative Example 3)
After forming a lower layer composed of the lower charge
本実施例では原料ガスに加えて水素(H2)を添加し、その流量を0から200ml/min(normal)まで変化させた。 In this example, hydrogen (H 2 ) was added in addition to the raw material gas, and the flow rate was changed from 0 to 200 ml / min (normal).
表面層の形成条件を表8に示す。 Table 8 shows the conditions for forming the surface layer.
なお、表8中のF2流量はNeで濃度5%に希釈したガス中のF2実効流量を記している。 The F 2 flow rate in Table 8 indicates the F 2 effective flow rate in a gas diluted with Ne to a concentration of 5%.
こうして形成した電子写真用感光体を、実施例1と同様に評価した。 The electrophotographic photoreceptor thus formed was evaluated in the same manner as in Example 1.
表9に各面方位の反射強度のピーク値を示す。 Table 9 shows the peak value of the reflection intensity in each plane orientation.
本実施例および比較例の条件では、実施例1の場合に比べ、面方位110の反射強度のピーク値に対する面方位111の反射強度のピーク値の比には大きな変化が見られなかった。上の評価を行った上で、面方位110の反射強度のピーク値に対する面方位101の反射強度のピーク値の比を比較し、0.8以下のものを実施例3、0.8を超えるものを比較例3として整理した結果を表10に示した。
Under the conditions of the present example and the comparative example, as compared with the case of Example 1, the ratio of the peak value of the reflection intensity of the
また、表10の結果を帯電能、光感度、ゴーストについては図12に、圧傷については図13に示した。 The results of Table 10 are shown in FIG. 12 for charging ability, photosensitivity, and ghost, and in FIG. 13 for wounds.
表10および図10、図11の結果より、面方位110の反射強度のピーク値に対する面方位101の反射強度のピーク値に対応して、ゴースト、圧傷の向上が認められた。
From the results of Table 10, FIG. 10, and FIG. 11, improvement in ghost and pressure flaws was recognized corresponding to the peak value of the reflection intensity of the
なお、表10の比較において各々の項目は実施例1および比較例1の評価基準に対応する。 In the comparison of Table 10, each item corresponds to the evaluation criteria of Example 1 and Comparative Example 1.
以上のように、本実施例および比較例では、面方位110の反射強度のピーク値に対する面方位111の反射強度のピーク値は大きな変化がなかったが、面方位110の反射強度のピーク値に対する面方位101の反射強度のピーク値に対応して面方位211や面方位220の配向が進み、結果的にランダムな面成長に近くなったためと思われる。
As described above, in the present example and the comparative example, the peak value of the reflection intensity of the
10 電子写真用感光体
11 表面層
12 光導電層
13 導電性の基体
14 下部電荷注入阻止層
100 堆積膜形成容器
101 真空容器
111 圧力計
121 架台
122 基体
123 保持部材
124 ヒーター
125 キャップ
126 上蓋
127 電極
128 分岐板
129 高周波シールド
130 排気口
131 ガス導入管
136 ベース板
200 排気装置
201 メカニカルブースターポンプ
202 ロータリーポンプ
300 原料ガス供給手段
301〜305 原料ガスボンベ
306〜310 供給バルブ
311〜315 圧力調整器
316〜320 1次バルブ
321〜325 マスフローコントローラ
326〜330 2次バルブ
401、403 バルブ
402 配管
404 原料ガス供給路
405 排気配管
406 スロットルバルブ
407 排気バルブ
421 高周波電源
422 高周波導入ケーブル
423 マッチングボックス
5100 反応炉
5101 ゲートバルブ
5102 カソード
5103 反応性ガスノズル
5104 回転軸
5105 スパッタガス導入管
5106 ターゲット
5108 反応容器
5109 電源
5110 バルブ
5111 シールド
5117 バルブ
5116 ガス放出孔
5117 バルブ
5118 モーター
5119 回転軸シール
5131、5132 冷却水配管
5129、5130 永久磁石
5200 投入炉
5201 真空容器
5202 扉
5203 アクチュエータ
5204 バルブ
5205 バルブ
5206 真空シール
5207 シャフト
5208 チャッキング機構
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