JP5081199B2 - 電子写真感光体の製造方法 - Google Patents
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Description
すなわち、絶対湿度の高い環境下に設置された電子写真装置を用いて画像を出力し、しばらく時間をあけた後、再び画像を出力する。このとき出力される画像において、文字がぼける、または、文字が印字されずに白抜けが生じるという画像不良のことである。
この技術によれば、x値を0.95以上とすることで硬度が小さくなり削れやすくなる。その結果、表面層の表面の酸化変質部とともに表面に吸着した帯電生成物や水分などの吸着物質を除去可能となるため、高湿流れの抑制が可能となった。
この技術によれば、炭素原子含有量が極大値となる領域の最表面側近傍で光キャリアと表面電荷の再結合が行われるために、表面に吸着した帯電生成物の影響を受けなくなり、高湿流れの抑制が可能となった。
これらの市場要求に対し、電子写真装置における改善も必要ではある。同時に、良好な耐摩耗性を維持しつつ、高湿流れを改善し、さらに、省エネルギー性にも優れた電子写真感光体も必要となっている。
また、SiH4の供給量を極端に低減した場合であっても、表面層中のC/(Si+C)が増加し、光吸収が増加することにより感度が低下する場合があった。
該導電性基体の上にケイ素原子を含む非晶質材料で構成された光導電層を形成する工程と、
ケイ素原子および炭素原子を含む非晶質材料で構成された第1表面層を形成する工程と、
該電子写真感光体の最表面側の層として、ケイ素原子および炭素原子を含む非晶質材料で構成された第2表面層を形成する工程と
をこの順に有する電子写真感光体の製造方法において、
該第1表面層を形成する工程で該反応容器内に供給されるCH4の流量をC1、SiH4の流量をS1、該反応容器内に導入する高周波電力をP1とし、該第2表面層を形成する工程で反応容器内に供給されるCH4の流量をC2、SiH4流量をS2、該反応容器内に導入する高周波電力をP2としたとき、
C2/S2が3以上25以下となり、C1/S1がC2/S2以上60以下となるように該反応容器内に原料ガスを供給し、
P2>P1となるように、かつ、該第1表面層に含有されるケイ素原子の原子数と炭素原子の原子数との和に対する炭素原子の原子数の比、および、該第2表面層に含有されるケイ素原子の原子数と炭素原子の原子数の和に対する炭素原子の原子数の比が、ともに0.50以上0.80以下となるように高周波電力を調整して、
該第1表面層および該第2表面層を形成することを特徴とする電子写真感光体の製造方法である。
これにより、高湿流れの抑制、耐摩耗性の向上および省エネルギー性の向上に優れた電子写真装置を実現可能な電子写真感光体を提供可能となる。
図1(a)のプラス帯電用a−Si感光体1000は、導電性基体1001上に光受容層1002と表面層1005とがこの順に設けられている。光受容層1002は、ケイ素原子を母材とする下部電荷注入阻止層(ケイ素原子を含む非晶質材料で構成された下部電荷注入阻止層)1003とケイ素原子を母材とする光導電層(ケイ素原子を含む非晶質材料で構成された光導電層)1004とがこの順に設けられている。表面層1005は、ケイ素原子および炭素原子を母材とする第1表面層(ケイ素原子および炭素原子を含む非晶質材料で構成された第1表面層)1006とケイ素原子および炭素原子を母材とする第2表面層(ケイ素原子および炭素原子を含む非晶質材料で構成された第2表面層)1007とがこの順に設けられている。
図2のマイナス帯電用a−Si感光体2000は、導電性基体2001上に光受容層2002と表面層2005とがこの順に設けられている。光受容層2002は、下部電荷注入阻止層2003と光導電層2004と上部電荷注入阻止層2008とがこの順に設けられている。表面層2005は、ケイ素原子および炭素原子を母材とする第1表面層(ケイ素原子および炭素原子を含む非晶質材料で構成された第1表面層)2006とケイ素原子および炭素原子を母材とする第2表面層(ケイ素原子および炭素原子を含む非晶質材料で構成された第2表面層)2007とがこの順に設けられている。
C2/S2が3以上25以下となり、C1/S1がC2/S2以上60以下となるように反応容器内に原料ガスを供給し、
P2>P1となるように、かつ、第1表面層に含有されるケイ素原子の原子数と炭素原子の原子数との和に対する炭素原子の原子数の比(C/(Si+C))、および、該第2表面層に含有されるケイ素原子の原子数と炭素原子の原子数の和に対する炭素原子の原子数の比(C/(Si+C))が、ともに0.50以上0.80以下となるように、反応容器内に導入する高周波電力を調整する。
1.反応容器内に供給された原料ガスの滞留時間が長くなること、および、
2.原料ガスの分解により生じた水素原子や水素ラジカルによる表面層中の水素原子の引き抜き反応が生じること、
により表面層の緻密性が向上するためと考えている。そして、第2表面層を形成する工程では、高周波電力を第1表面層を形成する工程よりも大きく設定するので、このような効果が顕著に現れるものと推察される。
図4の横軸は経過時間を、縦軸は原料ガスの供給量または高周波電力の供給量を示している。
まず、反応容器3110を固定しておき、あらかじめ脱脂洗浄した導電性基体3112を反応容器3110に受け台3123を介して載置する。次に、排気装置(図示せず)を運転し、反応容器3110内を排気する。真空計3119の表示を見ながら、反応容器3110内の圧力がたとえば1Pa以下の所定の圧力になったところで、基体加熱用ヒーター3113に電力を供給し、導電性基体3112をたとえば50〜350℃の所望の温度に加熱する。このとき、ガス供給装置3200より、Ar、Heなどの不活性ガスを反応容器3110に供給して、不活性ガス雰囲気中で加熱を行うこともできる。
なお、3116はガス配管であり、3117はリークバルブであり、3121は絶縁材料である。
図3に示すRF帯の高周波電源を用いたプラズマ処理装置を用いて、導電性基体(直径80mm、長さ358mm、厚さ3mmの鏡面加工を施したアルミニウム製の円筒状の基体)上に、下記表1、表2に示す条件で各層を形成して、プラス帯電用a−Si感光体を作製した。その際、電荷注入阻止層、光導電層、第1表面層、第2表面層の順に成膜(層形成)を行い、各層での膜厚が表1となるように成膜時間を調整した。また、電子写真感光体の作製本数は、各成膜条件で2本ずつとした。
図3に示すRF帯の高周波電源を用いたプラズマ処理装置を用いて、上記と同様の導電性基体上に下記表3に示す条件で各層を形成して、プラス帯電用a−Si感光体を2本作製した。その際、電荷注入阻止層、光導電層、表面層の順に成膜(層形成)を行い、各層での膜厚が表3となるように成膜時間を調整した。
また、比較例1で作製した成膜条件No.5の電子写真感光体において、表面層堆積時に反応容器内に供給されるCH4流量をC3、SiH4流量をS3、反応容器内に導入する高周波電力をP3とした。
実施例1と同様に図3に示すRF帯の高周波電源を用いたプラズマ処理装置を用いて、上記と同様の導電性基体上に上記表1に示す条件で各層を形成して、プラス帯電用a−Si感光体を2本ずつ作製した。ただし、第2表面層のCH4流量および高周波電力は表4に示す条件とした。
C/(Si+C)の測定に関しては、電子写真感光体の長手方向の中央部で、周方向においては任意の位置で、10mm×10mmの大きさで切り出した試料を、X線光電子分光装置により測定し、C/(Si+C)を算出した。X線光電子分光装置は、ULVAC−PHI(株)製:QUANTUM2000 SCANNING ESCA MICROPROBEを用いた。
高湿流れ評価で使用した電子写真装置は、図6に示す構成の電子写真装置とした。6001は電子写真感光体であり、6002は主帯電器であり、6003は除電器であり、6004は転写帯電器であり、6005は分離帯電器であり、6006は静電潜像手段であり、6007はマグネットローラーであり、6008はクリーニングブレードであり、6009はクリーナーであり、6010は転写材であり、6011は搬送手段であり、6012は現像器である。具体的には、キヤノン(株)製デジタル電子写真装置iR−5065である。
具体的には、印字率1%のA4テストチャートを用いて、1日あたり2.5万枚の連続通紙試験を10日間実施して25万枚まで行った。連続通紙試験後、温度25℃、相対湿度75%の(容積絶対湿度17.3g/cm3)環境下で電子写真装置を15時間放置した。
A…連続通紙試験前の画像に対する連続通紙試験後に出力した画像の黒比率が90%以上105%以下。
B…連続通紙試験前の画像に対する連続通紙試験後に出力した画像の黒比率が80%以上90%未満。
C…連続通紙試験前の画像に対する連続通紙試験後に出力した画像の黒比率が80%未満。
耐久性の評価方法は、作製直後の電子写真感光体の表面層の膜厚を電子写真感光体の任意の周方向で長手方向9点(電子写真感光体の長手方向中央を基準として、0mm、±50mm、±90mm、±130mm、±150mm)、および該周方向を180°回転させた位置での長手方向9点、合計18点を測定し、第1表面層と第2表面層の合計膜厚を18点の平均値により算出した。
A…第2表面層の初期膜厚に対する600万枚耐久後の摩耗量の比が100%以下。
B…第2表面層の初期膜厚に対する600万枚耐久後の摩耗量の比が100%より大きく150%以下。
C…第2表面層の初期膜厚に対する600万枚耐久後の摩耗量の比が150%より大きい。
階調性評価は、キヤノン(株)製デジタル電子写真装置iR−5065の改造機を用いた。まず、画像露光光による45度141lpi(1インチあたり141線)の線密度で面積階調ドットスクリーンを用い面積階調(すなわち画像露光を行うドット部分の面積階調)によって、全階調範囲を17段階に均等配分した階調データを作成した。このとき、最も濃い階調を17、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。
A…成膜条件No.2で作製した電子写真感光体から算出した相関係数に対する各成膜条件にて作製した電子写真感光体から算出される相関係数の比が0.80以上。
B…成膜条件No.2で作製した電子写真感光体から算出した相関係数に対する各成膜条件にて作製した電子写真感光体から算出される相関係数の比が0.80未満。
キヤノン(株)製デジタル電子写真装置iR−5065の改造機を用いた。画像露光を切った状態で帯電器のワイヤーおよびグリッドに、それぞれ高圧電源を接続し、グリッド電位を820Vとし、帯電器のワイヤーへ供給する電流を調整して電子写真感光体の表面電位を400Vとなるように設定した。
A…実施例1で作製した成膜条件No.2の電子写真感光体での照射エネルギー量に対する照射エネルギー量の比が1.10未満。
B…実施例1で作製した成膜条件No.2の作製した電子写真感光体での照射エネルギー量に対する照射エネルギー量の比が1.10以上1.15未満。
C…実施例1で作製した成膜条件No.2の電子写真感光体での照射エネルギー量に対する照射エネルギー量の比が1.15以上1.20未満。
D…実施例1で作製した成膜条件No.2の電子写真感光体での照射エネルギー量に対する照射エネルギー量の比が1.20以上。
また、電子写真装置停止時に感光体加熱用ヒーターをOFFしても高湿流れが良好であった。そのことから、第1表面層と第2表面層の成膜条件を上記範囲とし、かつ、C/(Si+C)を上記範囲に調整することにより、省エネルギー性に対しても良好な電子写真感光体が得られたことがわかった。
図3に示すRF帯の高周波電源を用いたプラズマ処理装置を用いて、上記と同様の導電性基体上に下記表6、表7に示す条件で各層を形成して、プラス帯電用a−Si感光体を作製した。その際、電荷注入阻止層、光導電層、第1表面層、第2表面層の順に成膜(層形成)を行い、各層での膜厚が表6となるように成膜時間を調整した。また、電子写真感光体の作製本数は、各成膜条件で2本ずつ作製した。
実施例2と同様に図3に示す周波数としてRF帯の高周波電源を用いたプラズマ処理装置を用いて、上記と同様の導電性基体上に上記表6に示す条件で各層を形成して、プラス帯電用a−Si感光体を2本ずつ作製した。ただし、第1表面層のCH4流量は表8に示す。
実施例2および比較例3について、C/(Si+C)、高湿流れ、耐久性、階調性および感度に関する結果を表9に示す。
図3に示す周波数としてRF帯の高周波電源を用いたプラズマ処理装置を用いて、上記と同様の導電性基体上に下記表10、表11に示す条件で各層を形成して、プラス帯電用a−Si感光体を作製した。その際、電荷注入阻止層、光導電層、第1表面層、第2表面層の順に成膜(層形成)を行い、各層での膜厚が表10となるように成膜時間を調整した。また、電子写真感光体の作製本数は、各成膜条件で2本ずつ作製した。
実施例3と同様に図3に示す周波数としてRF帯の高周波電源を用いたプラズマ処理装置を用いて、上記と同様の導電性基体上に上記表10に示す条件で各層を形成して、プラス帯電用a−Si感光体を2本ずつ作製した。ただし、第2表面層の高周波電力は表12に示す。
実施例3および比較例4について、C/(Si+C)、高湿流れ、耐久性、階調性および感度に関する結果を表13に示す。
図3に示す周波数としてRF帯の高周波電源を用いたプラズマ処理装置を用いて、上記と同様の導電性基体上に下記表14、表15に示す条件で各層を形成して、プラス帯電用a−Si感光体を作製した。その際、電荷注入阻止層、光導電層、第1表面層、第2表面層の順に成膜(層形成)を行い、各層での膜厚が表14となるように成膜時間を調整した。また、電子写真感光体の作製本数は、各成膜条件で2本ずつ作製した。
図3に示す周波数としてRF帯の高周波電源を用いたプラズマ処理装置を用いて、上記と同様の導電性基体上に下記表17、表18に示す条件で各層を形成して、プラス帯電用a−Si感光体を作製した。その際、電荷注入阻止層、光導電層、第1表面層、第2表面層の順に成膜(層形成)を行い、各層での膜厚が表17、表18となるように成膜時間を調整した。また、電子写真感光体の作製本数は、各成膜条件で2本ずつ作製した。
圧傷の評価方法は、電子写真感光体の任意の周方向で長手方向3点(電子写真感光体の長手方向中央を基準として、0mm、±90mm)において、スクラッチテスター(HEIDOn製:Scratching TESTER HEIDON−14)を用いて評価した。スクラッチテスターでの測定条件は、スクラッチ距離30mm、針は直径0.1mm、先端角90°のダイヤモンド、針の移動速度50mm/min、単動で荷重100g、150g、200gとした。
A…荷重100g、150gおよび200gともにスクラッチ部が白抜けせず。
B…荷重100g、150gはスクラッチ部が白抜けせず、荷重200gはスクラッチ部に白抜けが見える。
C…荷重100gはスクラッチ部が白抜けせず、荷重150gおよび200gはスクラッチ部に白抜けが見える。
D…荷重100g、150gおよび200gともにスクラッチ部に白抜けが見える。
図3に示す周波数としてRF帯の高周波電源を用いたプラズマ処理装置を用いて、上記と同様の導電性基体上に下記表20、表21に示す条件で各層を形成して、プラス帯電用a−Si感光体を作製した。その際、電荷注入阻止層、光導電層、第1表面層、第2表面層の順に成膜(層形成)を行い、各層での膜厚が表20、表21となるように成膜時間を調整した。また、電子写真感光体の作製本数は、各成膜条件で2本ずつ作製した。
1001、1101、1201 導電性基体
1002、1102、1202 光受容層
1003、1103、1203 下部電荷注入阻止層
1004、1104、1204 光導電層
1005、1105、1205 表面層
1006、1106、1206 第1表面層
1007、1107、1207 第2表面層
1208 第1接合領域
1109、1209 第2接合領域
2000 マイナス帯電用a−Si感光体
2001 導電性基体
2002 光受容層
2003 下部電荷注入阻止層
2004 光導電層
2005 表面層
2006 第1表面層
2007 第2表面層
2008 上部電荷注入阻止層
Claims (6)
- 真空排気可能な反応容器内に導電性基体を載置し、該反応容器内に原料ガスを供給し、高周波電力を導入して、該導電性基体の上に堆積膜の形成を行う電子写真感光体の製造方法であって、
該導電性基体の上にケイ素原子を含む非晶質材料で構成された光導電層を形成する工程と、
ケイ素原子および炭素原子を含む非晶質材料で構成された第1表面層を形成する工程と、
該電子写真感光体の最表面側の層として、ケイ素原子および炭素原子を含む非晶質材料で構成された第2表面層を形成する工程と
をこの順に有する電子写真感光体の製造方法において、
該第1表面層を形成する工程で該反応容器内に供給されるCH4の流量をC1、SiH4の流量をS1、該反応容器内に導入する高周波電力をP1とし、該第2表面層を形成する工程で反応容器内に供給されるCH4の流量をC2、SiH4流量をS2、該反応容器内に導入する高周波電力をP2としたとき、
C2/S2が3以上25以下となり、C1/S1がC2/S2以上60以下となるように該反応容器内に原料ガスを供給し、
P2>P1となるように、かつ、該第1表面層に含有されるケイ素原子の原子数と炭素原子の原子数との和に対する炭素原子の原子数の比、および、該第2表面層に含有されるケイ素原子の原子数と炭素原子の原子数の和に対する炭素原子の原子数の比が、ともに0.50以上0.80以下となるように高周波電力を調整して、
該第1表面層および該第2表面層を形成することを特徴とする電子写真感光体の製造方法。 - 前記C2/S2を4≦C2/S2≦15とする請求項1に記載の電子写真感光体の製造方法。
- 前記C1と前記C2とがC1≧C2となる条件で、前記第1表面層および前記第2表面層を形成する請求項1または2に記載の電子写真感光体の製造方法。
- 前記P1と前記P2とが1<P2/P1≦3となる条件で、前記第1表面層および前記第2表面層を形成する請求項1〜3のいずれかに記載の電子写真感光体の製造方法。
- 前記C1と前記C2とがC1/C2≧2となる条件で、前記第1表面層および前記第2表面層を形成する請求項1〜4のいずれかに記載の電子写真感光体の製造方法。
- 前記第2表面層の膜厚が0.20μm以上1.00μm以下、前記第1表面層の膜厚と前記第2表面層の膜厚との和が0.30μm以上1.50μm以下である請求項1〜5のいずれかに記載の電子写真感光体の製造方法。
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