JP2009030088A - Deposited film forming equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】良好な電子写真特性を持つ電子写真感光体を、生産性良く製造することが可能な電子写真感光体製造装置を提供する。
【解決手段】反応容器の中に複数の円筒状基体105がそれぞれ設置され、反応容器の側壁を兼ねた放電電極101により囲まれている。そして、仕切板104が、円筒状基体105の被堆積面が互いに直接対向することがないように円筒状基体105同士の間に設けられ、かつ、放電電極101と電気的に接続されている。仕切板104は反応容器より取り外し可能な構成であり、堆積膜形成時における仕切板104の形状と、仕切板104が反応容器から取り外された状態における仕切板104の形状とが異なる。
【選択図】図2An electrophotographic photoreceptor manufacturing apparatus capable of manufacturing an electrophotographic photoreceptor having good electrophotographic characteristics with high productivity is provided.
A plurality of cylindrical substrates 105 are respectively installed in a reaction vessel and surrounded by a discharge electrode 101 that also serves as a side wall of the reaction vessel. The partition plate 104 is provided between the cylindrical substrates 105 so that the deposition surfaces of the cylindrical substrates 105 do not directly face each other, and is electrically connected to the discharge electrode 101. The partition plate 104 is detachable from the reaction vessel, and the shape of the partition plate 104 at the time of forming the deposited film is different from the shape of the partition plate 104 in a state where the partition plate 104 is removed from the reaction vessel.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、半導体デバイス、電子写真感光体、画像入力用ラインセンサー、光起電力デバイス等における堆積膜形成に用いられる、高周波電力を用いた堆積膜形成装置に関するものである。特には、電子写真装置に使用される電子写真感光体の製造装置に関するものである。より具体的には、グロー放電プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いたアモルファスシリコン電子写真感光体の製造装置に関するものである。 The present invention relates to a deposited film forming apparatus using high-frequency power, which is used for forming a deposited film in a semiconductor device, an electrophotographic photosensitive member, an image input line sensor, a photovoltaic device and the like. In particular, the present invention relates to an apparatus for producing an electrophotographic photosensitive member used in an electrophotographic apparatus. More specifically, the present invention relates to an apparatus for manufacturing an amorphous silicon electrophotographic photosensitive member using a glow discharge plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
従来、電子写真感光体に用いられる素子部材を、セレン、硫化カドミウム、酸化亜鉛、フタロシアニン、アモルファスシリコン等の各種材料から構成する技術が提案され、実用化されているものもある。中でも珪素を主成分として含む非単結晶質堆積膜、例えば水素及び/又はハロゲン(例えばフッ素や塩素等)で補償されたアモルファスシリコン膜を用いた感光体は、高性能、高耐久、無公害といった特徴を持つ。このような堆積膜の形成法として、従来、スパッタリング法、熱により原料ガスを分解する熱CVD法、光により原料ガスを分解する光CVD法、プラズマにより原料ガスを分解するプラズマCVD法等、多数の方法が知られている。プラズマCVD法では、原料ガスを直流または高周波(RFやVHF)やマイクロ波等のグロー放電等によって分解し、ガラス、石英、耐熱性合成樹脂フィルム、ステンレス、アルミニウム等の導電性基体上に薄膜状堆積膜を形成する。このプラズマCVD法は、電子写真用アモルファスシリコン堆積膜の形成方法等において、現在実用化が非常に進んでおり、そのための装置も多数提案されている。 Conventionally, there has been proposed and put to practical use a technique in which an element member used for an electrophotographic photoreceptor is composed of various materials such as selenium, cadmium sulfide, zinc oxide, phthalocyanine, and amorphous silicon. Among them, a non-single crystalline deposited film containing silicon as a main component, for example, a photoreceptor using an amorphous silicon film compensated with hydrogen and / or halogen (for example, fluorine or chlorine) has high performance, high durability, and no pollution. Has characteristics. As a method for forming such a deposited film, there are a number of conventional methods such as sputtering, thermal CVD for decomposing source gas by heat, photo-CVD for decomposing source gas by light, and plasma CVD for decomposing source gas by plasma. The method is known. In the plasma CVD method, a raw material gas is decomposed by glow discharge such as direct current or high frequency (RF or VHF) or microwave, and is formed into a thin film on a conductive substrate such as glass, quartz, heat resistant synthetic resin film, stainless steel or aluminum. A deposited film is formed. This plasma CVD method is currently in practical use in the formation of an amorphous silicon deposited film for electrophotography, and many apparatuses have been proposed.
図6は、電子写真感光体を作製するために供される、13.56MHzの高周波電源を用いたRFプラズマCVD法を行なう堆積膜形成装置の一例(特許文献1参照)を模式的に示している。
この堆積膜形成装置は、反応容器600と、反応容器600内を減圧するための排気装置616から構成されている。反応容器600内には、アースに接続された補助基体606と、補助基体606に設置された円筒状基体605を加熱するための基体加熱ヒーター607と、ガス導入管608が設置されている。また、反応容器600の側壁部は導電性材料からなる放電電極601で構成され、放電電極601と反応容器600の他の部分は絶縁碍子610によって絶縁されている。放電電極601にはマッチングボックス611を介して13.56MHzの高周波電源612が接続されている。
FIG. 6 schematically shows an example of a deposited film forming apparatus (see Patent Document 1) that performs an RF plasma CVD method using a 13.56 MHz high-frequency power source, which is provided for producing an electrophotographic photosensitive member. Yes.
This deposited film forming apparatus includes a
不図示の原料ガス供給手段を構成する各ボンベは、原料ガス導入バルブ613を介して反応容器600内のガス導入管608に接続されている。
Each cylinder constituting source gas supply means (not shown) is connected to a
反応容器600は排気管609を有し、真空計614、メインバルブ615を介して排気装置616で真空排気される構成である。
このような従来の堆積膜形成装置により、ある程度実用的な特性と均一性を持つ堆積膜を得ることが可能になっている。特に、プラズマCVD法による成膜方法の中でも、高周波電力としてRF帯を用いるRFプラズマCVD法は、良好な特性の膜を容易に得られるという特徴があるため、アモルファスシリコンを用いた電子写真感光体の製造等に広く用いられている。 With such a conventional deposited film forming apparatus, it is possible to obtain a deposited film having practical characteristics and uniformity to some extent. In particular, among the film formation methods by the plasma CVD method, the RF plasma CVD method using the RF band as the high-frequency power has a feature that a film having good characteristics can be easily obtained. Therefore, an electrophotographic photoreceptor using amorphous silicon. Widely used in the manufacture of
しかし、近年、電子写真装置において、市場からの要求スペックが年々厳しくなり、さらなる高画質化、高速化、高耐久性、高機能化が求められるのみならず、本体価格やランニングコストの低減を図る価格競争も激化している。これに伴って、アモルファスシリコンを用いた電子写真感光体にも従来のような電気特性の向上や画像品質の向上にとどまらず、よりコストの低い、安価な部材が要求されるようになってきた。 However, in recent years, demands from the market for electrophotographic apparatuses have become stricter year by year, and not only higher image quality, higher speed, higher durability, and higher functionality are required, but also the cost of the main body and running cost are reduced. Price competition is also intensifying. As a result, the electrophotographic photosensitive member using amorphous silicon has been required not only to improve the electrical characteristics and the image quality as in the past, but also to have a lower cost and an inexpensive member. .
ところが、アモルファスシリコンを用いた電子写真感光体は、アモルファスシリコンの誘電率の高さゆえに、充分な帯電能を得るためには膜厚を厚くせざるを得ず、場合によっては10μm〜100μmの厚さを有する堆積膜を形成しなければならない。しかし、RFプラズマCVD法を用いた製造方法では、堆積速度を速くすることが難しいため、成膜工程に長時間を要し、生産コストが上昇しがちであった。 However, an electrophotographic photosensitive member using amorphous silicon has to have a large film thickness in order to obtain sufficient charging ability due to the high dielectric constant of amorphous silicon. In some cases, the thickness is 10 μm to 100 μm. A deposited film having a thickness must be formed. However, in the manufacturing method using the RF plasma CVD method, since it is difficult to increase the deposition rate, the film forming process requires a long time, and the production cost tends to increase.
又、従来のプラズマCVD装置は、図6に示したとおり、同軸型の成膜装置が多く、この場合、円筒状基体605の周囲のプラズマ状態が対称であり、均一な膜厚及び膜質が得られるというメリットがある。しかし、このプラズマCVD装置は、成膜炉1炉当り1本の電子写真感光体しか得ることができず、生産量がどうしても低くならざるを得ないというデメリットもある。
In addition, as shown in FIG. 6, the conventional plasma CVD apparatus has many coaxial film forming apparatuses. In this case, the plasma state around the
従来、成膜炉一炉当りの生産量を増やす試みとして、堆積速度の向上が検討されてきた。しかし、堆積速度を速めると堆積膜の膜質が低下してしまい、電子写真感光体としての特性が劣ってしまうという、生産能力と特性のトレードオフの関係が発生するのが現状であった。 Conventionally, improvement of the deposition rate has been studied as an attempt to increase the production amount per film forming furnace. However, when the deposition rate is increased, the film quality of the deposited film is deteriorated and the characteristics as an electrophotographic photosensitive member are inferior, and there is a trade-off relationship between the production capacity and the characteristics.
そこで本発明の目的は、上記従来の電子写真感光体における諸問題を解決し、具体的には電子写真感光体の電気的特性を犠牲にすることなくその製造コストを下げ、かつ歩留まりよく安定して製造し得る堆積膜形成装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve various problems in the conventional electrophotographic photosensitive member, specifically, to reduce the manufacturing cost without sacrificing the electrical characteristics of the electrophotographic photosensitive member, and to stabilize the yield with high yield. It is an object of the present invention to provide a deposited film forming apparatus that can be manufactured.
上記目的を達成するため、本発明に係わる堆積膜形成装置は複数の円筒状基体に堆積膜を形成する装置であり、排気手段と原料ガス導入手段を備えた真空気密可能な反応容器を備える。反応容器の中に複数の円筒状基体を夫々設置する設置部が設けられ、反応容器の側壁を兼ねて該複数の円筒状基体を取り囲むように放電電極が設けられている。そして、本装置の特徴は、設置部に設置された円筒状基体の被堆積面が互いに直接対向することがないように、設置部に配置される円筒状基体同士の間に仕切板が設けられることにある。この仕切板は放電電極と電気的に接続されたものである。さらに、仕切板は反応容器より取り外し可能であり、堆積膜形成時における仕切板の形状と、仕切板が反応容器から取り外された状態における仕切板の形状とが異なることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a deposited film forming apparatus according to the present invention is an apparatus for forming a deposited film on a plurality of cylindrical substrates, and includes a vacuum-tight reaction vessel equipped with exhaust means and source gas introduction means. An installation portion for installing a plurality of cylindrical substrates is provided in the reaction vessel, and a discharge electrode is provided so as to surround the plurality of cylindrical substrates as a side wall of the reaction vessel. A feature of this apparatus is that a partition plate is provided between the cylindrical substrates arranged in the installation unit so that the deposition surfaces of the cylindrical substrates installed in the installation unit do not directly face each other. There is. This partition plate is electrically connected to the discharge electrode. Furthermore, the partition plate can be removed from the reaction vessel, and the shape of the partition plate when the deposited film is formed is different from the shape of the partition plate in a state where the partition plate is removed from the reaction vessel.
本発明によると、電子写真感光体の電気的特性を犠牲にすることなくその製造コストを下げ、歩留まりよく安定して一様な電子写真感光体を製造し得る、円筒状基体上への堆積膜の形成装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, the deposited film on the cylindrical substrate can reduce the manufacturing cost without sacrificing the electrical characteristics of the electrophotographic photosensitive member, and can produce a stable and uniform electrophotographic photosensitive member with a high yield. It becomes possible to provide the forming apparatus.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、本発明に至った経緯について説明する。本発明者らは前述した目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、従来の同軸型の堆積膜形成装置に変えて、複数の円筒状基体を配置し、これらの円筒状基体を取り囲むように放電電極を設置した構成の堆積膜形成装置を考えた。この堆積膜形成装置では、放電電極に高周波電力を印加して円筒状基体と放電電極の間にグロー放電を発生させることにより、一回の成膜で多数の電子写真感光体が製造できる。この場合、成膜炉一炉当たりの感光体の製造数量が大幅に増加すると同時に、原料ガスの利用効率も向上するため、結果的に大幅なコストダウンが見込める。 First, the background to the present invention will be described. As a result of intensive studies to achieve the above-described object, the present inventors have arranged a plurality of cylindrical substrates in place of the conventional coaxial-type deposited film forming apparatus so as to surround these cylindrical substrates. A deposited film forming apparatus having a configuration in which a discharge electrode is installed was considered. In this deposited film forming apparatus, a large number of electrophotographic photoreceptors can be produced by a single film formation by applying a high frequency power to the discharge electrode to generate a glow discharge between the cylindrical substrate and the discharge electrode. In this case, the number of photoconductors manufactured per film forming furnace is greatly increased, and at the same time, the utilization efficiency of the raw material gas is improved. As a result, a significant cost reduction can be expected.
ところが、実際に実験を行ってみると、得られた電子写真感光体の電気特性は、何れも限られた処方範囲でしか良好な特性が得られず、処方の選択可能範囲が狭い為に生産に供するためには必ずしも十分に満足する結果が得られないことが判明した。さらには、得られた電子写真感光体間の電気特性のバラツキも大きいことが判明した。 However, when we actually experimented, the electrophotographic photoreceptor obtained has good electrical characteristics only in a limited prescription range, and it is produced because the prescription selection range is narrow. It has been found that satisfactory results cannot always be obtained in order to provide for Furthermore, it has been found that there is a large variation in electrical characteristics between the obtained electrophotographic photosensitive members.
この原因を探るために、円筒状基体を静止した状態で成膜を行い、円筒状基体の周方向の特性ムラを調べた。その結果、円筒状基体における、放電電極を兼ねた反応容器と対向する面での堆積膜の特性は、1炉当たり1本の感光体を得る同軸型の成膜炉(以下、同軸型1本炉)の場合と同等かそれ以上の良好な結果が得られた。しかし、それ以外の面、すなわち円筒状基体と円筒状基体が直接対向している面での堆積膜の特性は、同軸型1本炉の場合に比べてかなり劣っている場合があることが判明した。この堆積膜形成装置では、放電電極に高周波電力を印加しているため、その放電電極の対向電極として機能しているのは内部に複数配置されているアースされた円筒状基体である。つまり、各円筒状基体における放電電極と対向する面には十分な高周波電界が働いており、良質な堆積膜が形成される。ところが、各円筒状基体における隣接する他の円筒状基体と対向する面、すなわちアースされた面同士が向き合う領域には、放電電極からの高周波電力が充分に働いておらず、弱電界になる。そのため、原料ガスの分解および励起が不十分になり、放電電極と対向している所と比べると、堆積された膜の特性が劣ると推測される。さらには、放電電極からの高周波電力が充分に働かない領域においては放電が不安定となり、そのために堆積膜の膜特性のばらつきが大きくなると推察される。 In order to investigate the cause, film formation was performed while the cylindrical substrate was stationary, and the characteristic unevenness in the circumferential direction of the cylindrical substrate was examined. As a result, the characteristics of the deposited film on the surface of the cylindrical substrate facing the reaction vessel that also serves as the discharge electrode is a coaxial film forming furnace (hereinafter, one coaxial type) that obtains one photoconductor per furnace. A good result equal to or better than that of the furnace was obtained. However, it has been found that the characteristics of the deposited film on the other surface, that is, the surface where the cylindrical substrate and the cylindrical substrate are directly opposed to each other, may be considerably inferior to those of the coaxial single furnace. did. In this deposited film forming apparatus, since high frequency power is applied to the discharge electrode, a plurality of grounded cylindrical substrates arranged inside function as counter electrodes of the discharge electrode. That is, a sufficient high frequency electric field acts on the surface of each cylindrical substrate facing the discharge electrode, and a high quality deposited film is formed. However, high-frequency power from the discharge electrode does not sufficiently act on the surface of each cylindrical substrate facing the other cylindrical substrate adjacent to it, that is, the region where the grounded surfaces face each other, resulting in a weak electric field. For this reason, the decomposition and excitation of the raw material gas become insufficient, and it is estimated that the characteristics of the deposited film are inferior compared with the place facing the discharge electrode. Furthermore, it is presumed that the discharge becomes unstable in the region where the high frequency power from the discharge electrode does not sufficiently work, and thus the variation in the film characteristics of the deposited film becomes large.
本発明者らは、この問題を解決する簡単で安価な方法として、アースされた面同士が向き合う円筒状基体同士の間に仕切板を設けて、いわゆる目隠しをすればよいのではないかと考えた。そして、その仕切板を放電電極と接触させて電気的に導通させることにより、各円筒状基体における他の円筒状基体と対向する面にも効果的に高周波電界を印加できるようにした。すなわち、円筒状基体の周方向を見渡したとき、全ての面に放電電極からの高周波電力が印加されており、アース面が向き合って存在しない構成にすることを考えた。その結果、同軸型1本炉の場合と何ら見劣りしない特性を持つ堆積膜が円筒状基体の全周に渡って得られることが判明した。 The present inventors considered that as a simple and inexpensive method for solving this problem, a partition plate may be provided between the cylindrical bases that face each other to be grounded so as to be blinded. . And the high frequency electric field was able to be effectively applied also to the surface which faces the other cylindrical base | substrate in each cylindrical base | substrate by making the partition plate contact with a discharge electrode and making it electrically conduct | electrically_connect. That is, when looking around the circumferential direction of the cylindrical substrate, the high frequency power from the discharge electrode was applied to all surfaces, and the ground planes were not facing each other. As a result, it was found that a deposited film having characteristics that are not inferior to those of a coaxial single furnace can be obtained over the entire circumference of the cylindrical substrate.
更に、本発明者らは仕切板の構成について鋭意検討を行った。その結果、仕切板を取り外し可能とし、さらには、堆積膜形成時における仕切板の形状と、仕切板が反応容器から取り外された状態における仕切板の形状とが異なるようにした。こうすることによって、装置コストやメンテナンス性の面で有利であり、さらには得られる電子写真感光体の一様性が良好となることが判明した。 Furthermore, the present inventors diligently studied the configuration of the partition plate. As a result, the partition plate can be removed, and the shape of the partition plate when forming the deposited film is different from the shape of the partition plate in a state where the partition plate is removed from the reaction vessel. By doing so, it has been found that it is advantageous in terms of apparatus cost and maintainability, and further, the uniformity of the obtained electrophotographic photosensitive member is improved.
堆積膜形成時における仕切板の形状と、仕切板が反応容器から取り外された状態における仕切板の形状とを異なることにすることによって、得られる電子写真感光体の一様性が良好となる理由は明らかではないが、現時点で次のように想像している。 The reason why the uniformity of the resulting electrophotographic photosensitive member is improved by making the shape of the partition plate when forming the deposited film different from the shape of the partition plate when the partition plate is removed from the reaction vessel It is not clear, but at the moment I am imagining:
本発明においては、装置コストやメンテナンス性の観点から、仕切板を反応容器から取り外し可能な構成としている。その上で、仕切板を反応容器内に設置した状態では、仕切板と放電電極とを接触させて電気的に導通させることにより、各円筒状基体における他の円筒状基体と対向する面にも効果的に高周波電界を印加できるようにしている。そのため、仕切板と放電電極の接触状況によっては、各円筒状基体に働く高周波電界にバラツキが生じ、その結果、得られる電子写真感光体間に特性のバラツキが発生する場合があるのではないかと考えられる。しかしながら、堆積膜形成時における仕切板の形状と、仕切板が反応容器から取り外された状態における仕切板の形状とを異ならせることによって、仕切板が反応容器内に設置された際に、仕切板に放電電極への押し付け力が働くことになる。そのため、堆積膜形成時における仕切板と放電電極との接触を常に良好に保つことが可能となり、得られる電子写真感光体の一様性が良好になるのではないかと考えている。 In the present invention, the partition plate is detachable from the reaction vessel from the viewpoint of apparatus cost and maintainability. In addition, in a state where the partition plate is installed in the reaction vessel, the partition plate and the discharge electrode are brought into contact with each other to be electrically connected, so that each cylindrical substrate also has a surface facing the other cylindrical substrate. A high frequency electric field can be effectively applied. Therefore, depending on the contact state between the partition plate and the discharge electrode, there may be variations in the high-frequency electric field acting on each cylindrical substrate, and as a result, there may be variations in characteristics between the obtained electrophotographic photosensitive members. Conceivable. However, when the partition plate is installed in the reaction vessel by making the shape of the partition plate at the time of deposit film formation different from the shape of the partition plate in a state in which the partition plate is removed from the reaction vessel, Therefore, the pressing force against the discharge electrode acts. Therefore, it is considered that the contact between the partition plate and the discharge electrode during the formation of the deposited film can always be kept good, and the uniformity of the obtained electrophotographic photosensitive member may be improved.
本発明は、マイクロ波プラズマCVD法やVHFプラズマCVD法といった、RF帯以外を用いたプラズマCVD法を用いた場合にももちろん適用できるが、RFプラズマCVD法を用いた場合に特に大きな効果が得られた。その詳細な理由は現在不明であるが、RFプラズマCVD法の場合、高周波電力の波長が数10mに及び、放電電極及び仕切板を組み合わせた複雑な形状の放電形態であっても定在波等の影響が出にくく、均一に電力を供給できるためではないかと考えている。 The present invention can of course be applied to the case where a plasma CVD method using a band other than the RF band, such as a microwave plasma CVD method or a VHF plasma CVD method, is used. However, the RF plasma CVD method is particularly effective. It was. Although the detailed reason is unknown at present, in the case of the RF plasma CVD method, the wavelength of the high frequency power is several tens of meters, and even if the discharge form is a complicated shape combining the discharge electrode and the partition plate, the standing wave etc. It is thought that it is because it is difficult to produce the influence of the above, and the power can be supplied uniformly.
前述したように、RFプラズマCVD法は、良好な特性の堆積膜を容易に得やすいという特徴があるため、広く普及している技術であるが、その反面、堆積速度が低く生産コストが高かった。しかし、本発明によって一度に多数の電子写真感光体を一様に良好な特性で成膜できるようになることで、コストダウンを実現した。本発明は、以上の経緯によって完成されたものである。 As described above, the RF plasma CVD method has a feature that it is easy to obtain a deposited film with good characteristics. Therefore, it is a widely used technique, but on the other hand, the deposition rate is low and the production cost is high. . However, according to the present invention, a large number of electrophotographic photosensitive members can be uniformly formed with good characteristics at a time, thereby realizing cost reduction. The present invention has been completed by the above process.
以下、本発明の堆積膜形成装置について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明によるところの、複数の電子写真感光体を同時に形成できる、生産性の極めて高い堆積膜形成装置の一例を模式的に示したものである。図1(A)はその概略縦断面図、図1(B)は図1(A)のA−A‘線に沿って切断した概略横断面図である。 Hereinafter, the deposited film forming apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows an example of a deposited film forming apparatus with extremely high productivity that can simultaneously form a plurality of electrophotographic photosensitive members according to the present invention. FIG. 1A is a schematic longitudinal sectional view thereof, and FIG. 1B is a schematic transverse sectional view taken along the line A-A ′ of FIG.
本実施形態の堆積膜形成装置において、反応容器100は反応炉壁を兼ねる放電電極101と、上蓋102と、底板103とにより真空気密可能に構成され、減圧可能になっている。放電電極101と上蓋102及び底板103は絶縁碍子110で絶縁されている。反応容器100の内部には、同一円周上に複数の円筒状基体を夫々設置する不図示の設置部が存在する。放電電極101が円筒状であり、それらの設置部は、複数の円筒状基体を円筒状放電電極101と同一の中心軸を持つ円周上に設置するよう配置されている。各設置部では、円筒状基体105とこの上下端にセットされた補助基体106とが回転軸107に取り付けられている。また、円筒状基体105と円筒状基体105の間には効果的に高周波電界を印加できるように、放電電極101と電気的に導通した仕切板104が設けられている。
In the deposited film forming apparatus of this embodiment, the
底板103の下部には排気配管109が接続され、排気配管109の他端は不図示の排気装置(例えば真空ポンプ)に接続され、これにより反応容器109内が真空排気可能になっている。また、ガス導入管108により反応容器内に原料ガスが導入されるようになっている。放電電極101には、整合器(マッチングボックス)111を介して高周波電源112が接続されている。
An
そして、本装置は、放電電極101に高周波電力を印加し、反応容器100内にグロー放電を発生させることにより、反応容器100内に導入された原料ガスを分解し、円筒状基体105の被堆積面に堆積膜を形成するものである。
Then, the apparatus applies high frequency power to the
この堆積膜形成装置の構成を、より詳細に説明する。 The configuration of this deposited film forming apparatus will be described in more detail.
本発明においては、複数の円筒状基体105同士の間には、接地面同士が直接向かい合わないように仕切板104が設けられている。仕切板104は、放電電極101に取り付けられているために、放電電極101を介して仕切板104にも高周波電力が印加されるようになっている。従って、円筒状基体105から見た周囲の構造物にはアース電位を有する面は存在しない。この点で従来の同軸型1本炉とかなり近い環境となっているため、本発明の堆積膜形成装置では従来の同軸型1本炉で得られた電子写真感光体と同等レベルの特性の感光体が得られることになる。
In the present invention, a
また、本発明の堆積膜形成装置においては、放電電極101に仕切板104を組み合わせた複雑な形状となるため、装置コストやメンテナンス性の点を考慮して仕切板104を放電電極101から取り外し可能な形態としている。これにより、電子写真感光体の製造コストをさらに下げることができる。
Further, in the deposited film forming apparatus of the present invention, the
さらには、堆積膜形成時における仕切板104の形状と、仕切板104が反応容器100から取り外された状態における仕切板104の形状とを異なる形状とすることによって、得られる電子写真感光体の一様性が良好となる効果を得られることができる。
Furthermore, the shape of the
また、仕切板104と放電電極101の接続部分の構成としては、放電電極101側に溝201を形成し、溝201に仕切板104をはめ込む構成とすることが好ましい。そのような構成とすることで、仕切板104と放電電極101の接触をより良好に保つことができ、本発明の効果をより顕著に得ることができる。
Moreover, as a structure of the connection part of the
図2は本発明によるところの、反応容器に取り付けた(堆積膜形成時の)状態における仕切板104の形状と、仕切板104が反応容器100から取り外された状態における仕切板104の形状とが異なる様子の一例を模式的に示したものである。図2(A)は、反応容器に取り付けた(堆積膜形成時の)状態における仕切板104の形状を示し、図2(B)は仕切板104が反応容器100から取り外された状態における仕切板104の形状を示す。尚、図2(A)においては、放電電極101に溝201が形成され、溝部分に仕切板をはめ込む構成としている。また、図2(C)には、仕切板104を反応容器に取り付けた(堆積膜形成時の)状態と仕切板104を反応容器から取り外した状態との間での仕切板端部での変形量を示す。図2(C)中の実線が、反応容器から取り外したときの仕切板の形を示し、破線が、反応容器内に取り付けられた仕切板の形を示す。仕切板104は、板部材同士を組み合わせて交差させた形状であり、各板部材が交差部を中心に回転変位するようになっている。
FIG. 2 shows the shape of the
また本発明の堆積膜形成装置としては、反応容器100内のクリーン度を考えた場合、仕切板104を反応容器100に設置する際に、仕切板104と放電電極101が接触して擦れることによる発塵を極力防止することが重要となる。仕切板104と放電電極101が接触して擦れることにより発生するダストが円筒状基体105に付着し、その結果、画像欠陥の原因となる堆積膜の異常成長を発生させる場合があるからである。
Further, in the deposited film forming apparatus of the present invention, when the cleanliness in the
このような観点から考えると、本発明における仕切板104は、反応容器100に仕切板104を設置する際には放電電極101との接触を極力抑制する形状とすることがより好ましい。その上で、堆積膜形成時における仕切板104の形状と、仕切板104が反応容器100から取り外された状態における仕切板104の形状とを異なるものとすることがより好ましい構成となる。このような条件を満たす仕切板104としては、例えば図3に示すように、熱膨張係数が異なる二つの材料からなる板状部材301、302をはり合わせたものを交差状に組み合わせた構成等が挙げられる。
From this point of view, it is more preferable that the
上記したような構成の仕切板104を使用した場合、堆積膜形成時においては、円筒状基体105が加熱されるとともに、反応容器100内に発生するグロー放電の影響により仕切板104も加熱されるため、仕切板がたわむこととなる。その結果、堆積膜形成時における仕切板104の形状と仕切板104が反応容器100から取り外された状態における仕切板104の形状とが異なることとなる。
When the
また、ここでいう堆積膜形成時における仕切板104の形状と仕切板104が反応容器100から取り外された状態における仕切板104の形状とが異なる状態とは、熱膨張等による多少の伸び縮みによる相似的な変化は含まれない。
Further, the state where the shape of the
また、図1に記載したように、仕切板104の長さ(円筒状基体軸方向の長さを意味する)は放電電極101より短くし、かつ、円筒状基体105の軸方向長さ以上の長さにすることが効果的であった。特に、円筒状基体105の上下に補助基体106を設ける場合には、仕切板104は補助基体106と円筒状基体105の合計の長さより短くし、円筒状基体105の軸方向長さ以上の長さにすることが効果的であった。
Further, as described in FIG. 1, the length of the partition plate 104 (which means the length in the axial direction of the cylindrical substrate) is shorter than the
仕切板104の長さを放電電極101より短くすることで、反応炉内のポリシランと呼ばれる副生成物の形成量が抑えられ、電子写真感光体の電気特性もより向上することが判明した。
It has been found that by making the length of the
これは、仕切板104と上蓋102、或いは底板103の距離が離れ、その間で起きる放電が軽減されたためと考えられる。その結果、余分な領域での原料ガスの分解が抑えられてポリシランが減少する。また、高周波電力が仕切板104と上蓋102や底板103との間の放電によって消費されるのを防ぎ、効果的に円筒状基体105との間で消費されたために感光体特性の向上に役立ったものと考えている。
This is presumably because the distance between the
また、仕切板104を円筒状基体105の軸方向長さ以上の長さにすることにより、円筒状基体105上のプラズマ分布が均一になり、その結果、堆積膜の膜厚、膜質が均一になるという効果が得られた。
Further, by making the
この堆積膜形成装置の仕切板104、放電電極101、上蓋102、及び底板103は導電性材料から成る。これらの構成部材は導電性材料なら何でも使用できる。とりわけ、アルミニウム、鉄、ステンレス、ニッケル、クロム、チタン等の金属材料から構成する場合、加工が容易で耐久性が高く、又、再利用の利便性等の点でも好ましい。また、これらの材料中の二種以上からなる複合材料等も好適に用いられる。例えば、熱膨張係数の異なるステンレスを張り合わせた材料等が挙げられる。
The
仕切板104の表面の少なくとも一部は、JIS B0601−1994に基づいて求めた算術平均粗さ(Ra)が1μm以上20μm以下の範囲であることが好ましい。これは、Raを1μm以上とすることで仕切板104上に堆積する膜の密着性に良好な影響を及ぼすからである。一方、Raが大き過ぎると逆にダストを取り込みやすくなり、これが吐き出された際に堆積膜の異常成長を発生させる原因になることがある。よって、Raは1μm以上20μm以下の範囲であることが好ましい。
At least a part of the surface of the
上記の表面粗さRaの測定は、フォームトレーサー SV−C4000S4(株式会社ミツトヨ) を用いて測定した。測定環境は気温25℃、湿度65%とした。触針先端形状は60°円錐形、先端半径2μmのものを用いた。測定力は0.75mN、スキャン速度は0.1mm/secとして測定を行った。その他、特に記載していない条件に関しては、全て JIS B0601−1994 に基づいて行った。また、具体的なフォームトレーサー SV−C4000S4 による測定方法は、全て装置付属の取扱説明書に従った。 The surface roughness Ra was measured using a foam tracer SV-C4000S4 (Mitutoyo Corporation). The measurement environment was an air temperature of 25 ° C. and a humidity of 65%. The tip of the stylus was a 60 ° conical shape with a tip radius of 2 μm. The measurement was performed with a measuring force of 0.75 mN and a scanning speed of 0.1 mm / sec. All other conditions not specifically described were performed based on JIS B0601-1994. Further, the specific measurement method using the foam tracer SV-C4000S4 was in accordance with the instruction manual attached to the apparatus.
仕切板104の表面粗さを上記の範囲に制御するためには、仕切板にブラスト加工を行ったり、仕切板を溶射材で被覆したりすれば良い。ブラスト加工や溶射加工は、コスト面から、或いは表面粗さの制御性の高さや、コーティング対象物の大きさ・形状の制限を受けにくいため好ましい。
In order to control the surface roughness of the
溶射の具体的手段に特に制限はないが、例えばプラズマ溶射、減圧プラズマ溶射、高速フレーム溶射、低温溶射等のコーティング法により表面をコーティングしても良い。具体的な溶射材料としては、アルミニウム、ニッケル、ステンレス、二酸化チタン等が挙げられるが、経済性や耐久性の面でアルミニウムがより好ましい。 There are no particular restrictions on the specific means of thermal spraying, but the surface may be coated by a coating method such as plasma spraying, low-pressure plasma spraying, high-speed flame spraying, or low-temperature spraying. Specific examples of the thermal spray material include aluminum, nickel, stainless steel, titanium dioxide, and the like, but aluminum is more preferable in terms of economy and durability.
本発明の装置で用いられる高周波電力は、いかなる周波数帯でも用いることができるが、良好な電子写真特性が得られやすいのは1MHz以上20MHz以下のRF帯、代表的には13.56MHzであった。これは、前述したようにRF帯は波長が数10mに及び、放電電極101及び仕切板104を組み合わせた複雑な形状の放電形態であっても定在波等の影響が出にくく、均一に電力を供給できることからプラズマ均一性や安定性が高いことによる。さらに、分解種として良好な膜質を得やすいSiH3が安定的に得られ易いことも関係しているのであろうと推測される。
The high frequency power used in the apparatus of the present invention can be used in any frequency band, but good electrophotographic characteristics are easily obtained in the RF band of 1 MHz to 20 MHz, typically 13.56 MHz. . This is because, as described above, the RF band has a wavelength of several tens of meters, and even if it is a discharge shape with a complicated shape combining the
図4には、本発明の堆積膜形成装置において、円筒状基体105の設置本数が異なる場合の模式図を示してある。(A)は2本の円筒状基体を設置する場合、(B)は3本の場合、(C)は6本の場合の一例である。符号については図1の説明と同様である。
FIG. 4 shows a schematic diagram when the number of installed
本発明の装置においては円筒状基体105は2本以上設置されるが、良好な特性の電子写真感光体を得る上では、4〜8本程度が適当である。円筒状基体105の本数が増えると、円筒状基体105と仕切板104の間隔が狭くなる。この結果、僅かな円筒状基体の傾きや位置ずれによって電子写真用感光体特性の軸ムラ(円筒状基体の軸方向での特性ムラ)や周ムラ(円筒状基体の周方向での特性ムラ)が出やすくなるため、製造上の歩留まりに影響する場合がある。逆に円筒状基体105の本数が少なすぎると、感光体1本当りが消費する原料ガス量が増えることになり、コストダウンの効果が少なくなる。尚、ここで言う『円筒状基体の本数』とは、言い換えれば円筒状基体105を取り付ける回転軸107の本数を意味している。例えば、円筒状基体105を2段重ねで成膜する構成の堆積膜形成装置においては、回転軸の本数が例えば4本の場合は、一度に2倍の8本の円筒状基体105が成膜できることになる。
In the apparatus of the present invention, two or more
以上説明した図1の堆積膜形成装置を用いた堆積膜の形成は、例えば概略以下のようにして行われる。 Formation of the deposited film using the deposited film forming apparatus of FIG. 1 described above is performed, for example, as follows.
例えば旋盤を用いて表面に鏡面加工が施された複数の円筒状基体105を反応容器100内に設置し、不図示の排気装置により排気配管109を通して反応容器100内を排気する。充分に排気ができた段階で、不図示のガス供給装置からガス導入管108を介して、加熱用の不活性ガス、例えばアルゴンを反応容器100内に導入する。そして、反応容器100内が所望の圧力になるように、加熱用ガスの流量或いは不図示の排気装置の排気速度を調整する。続いて、不図示の基体加熱用ヒーターにより円筒状基体105を加熱し、50℃〜500℃の所望の温度に制御する。
For example, a plurality of
円筒状基体105が所望の温度に加熱されたところで、不活性ガスを徐々に止めると同時に、成膜用の所定の原料ガスを反応容器100内に徐々に導入する。原料ガスは、例えばSiH4、Si2H6、CH4、C2H6等の材料ガスや、B2H6、PH3等のドーピングガスであり、不図示のガス供給手段により混合された後に、反応容器100内に導入される。次に、原料ガスの流量を設定流量に調整し、不図示の排気装置の排気速度を調整して反応容器100内の圧力を数十Paから数百Paの所望の圧力にする。こうして所望の流量及び圧力になったことを確認した後に、高周波電源112からマッチングボックス111を介して放電電極101へ所定の高周波電力を供給する。このときマッチングボックス111を調整し、反射波が最小となるようにし、高周波の入射電力から反射電力を差し引いた実効値の値にする。この高周波電力によって、反応容器100内にグロー放電が生起する。このとき、回転軸107に取り付けられた不図示の回転手段により円筒状基体105を回転させる。
When the
放電は、円筒状基体105と放電電極101及び仕切板104の間で生起するため、円筒状基体105の周囲では均一な放電が発生し、特性ムラが最小限に抑えられる。
Since discharge occurs between the
所望の膜厚の堆積膜形成が行われた後に、高周波電力の供給を止め、続いて原料ガスの供給を停止して堆積膜の形成を終える。多層構造の堆積膜を形成する場合には、同様の操作を複数回繰り返す。この場合、各層間においては、上述したように一つの層の形成を終了した後に一定時間かけて、ガス流量と圧力と高周波電力を次層のためのガス流量及び圧力に設定が変更された後に、再度放電を生起して次層の形成を行ってもよい。或いは、一つの層の形成を終了した後に一定時間かけて、ガス流量と圧力と高周波電力を次層のための設定値に徐々に変化させ、連続的に複数層を形成してもよい。 After the deposition film having a desired thickness is formed, the supply of the high frequency power is stopped, and then the supply of the source gas is stopped to finish the formation of the deposition film. When forming a multi-layered deposited film, the same operation is repeated a plurality of times. In this case, in each layer, after the formation of one layer is completed as described above, the gas flow rate, the pressure, and the high frequency power are changed to the gas flow rate and the pressure for the next layer after the setting is changed. The next layer may be formed by causing discharge again. Alternatively, a plurality of layers may be continuously formed by gradually changing the gas flow rate, pressure, and high-frequency power to set values for the next layer over a certain time after the formation of one layer is completed.
図5に本発明の堆積膜形成装置の別の一例の模式図を示す。図5(A)はその概略縦断面図、図5(B)は図5(A)のA−A'線に沿って切断した概略横断面図である。 FIG. 5 shows a schematic diagram of another example of the deposited film forming apparatus of the present invention. 5A is a schematic longitudinal sectional view thereof, and FIG. 5B is a schematic transverse sectional view cut along the line AA ′ of FIG. 5A.
図5の堆積膜形成装置では、反応炉壁を兼ねる放電電極501は角型をしており、複数の円筒状基体505は一列に並んでいる。円筒状基体505同士の間には、円筒状基体505が互いに直接向き合わないように、放電電極501経由で高周波電力が印加される仕切板504が設けられる。その他の部分は図1の堆積膜形成装置と同様である。尚、図5において、符号500は反応容器、符号502は上蓋、符号503は底板、符号506は補助基体、符号507は回転軸、符号508はガス導入管、符号509は排気配管、符号510は絶縁碍子を示している。
In the deposited film forming apparatus of FIG. 5, the
図5に示す装置においても仕切板504を取り外し可能とし、さらには、堆積膜形成時における仕切板504の形状と、仕切板504が反応容器から取り外された状態における仕切板504の形状とが異なるようにした。こうすることにより、装置コストやメンテナンス性の面で有利になり、得られる電子写真感光体の一様性が良好となる効果を得られる。 In the apparatus shown in FIG. 5, the partition plate 504 can be removed, and the shape of the partition plate 504 at the time of deposition film formation is different from the shape of the partition plate 504 in a state where the partition plate 504 is removed from the reaction vessel. I did it. By doing so, it is advantageous in terms of apparatus cost and maintainability, and an effect of improving the uniformity of the obtained electrophotographic photosensitive member can be obtained.
(実施例1)
本実施例では、図1に示す堆積膜形成装置に円筒状基体105として、直径30mm、長さ358mmの円筒状アルミニウムシリンダーを設置した。そして、円筒状基体を5rpmで回転させながら、発振周波数13.56MHzの高周波電源112を使用し、表1に示す条件下で、下部阻止層、光導電層及び表面層からなる電子写真感光体を2ロット計8本製造した。
Example 1
In this example, a cylindrical aluminum cylinder having a diameter of 30 mm and a length of 358 mm was installed as the
尚、本実施例の堆積膜形成装置においては、図2に示した構成の仕切板104を使用し、堆積膜形成時における仕切板104の形状と、仕切板104が反応容器100から取り外された状態における仕切板104の形状とが異なっている。そして、図2(C)に示す変形量は端部で5mmである。
In the deposited film forming apparatus of this example, the
また、本実施例においては、仕切板104の長さを、
円筒状基体の長さ+(放電電極の長さ−円筒状基体の長さ)×0.7
とした。但し、ここで言う円筒状基体105の長さには補助基体106の長さを含んでいない。
In this embodiment, the length of the
Length of cylindrical substrate + (length of discharge electrode−length of cylindrical substrate) × 0.7
It was. However, the length of the
また、本実施例においては、仕切板104表面は未処理で、算術平均粗さは0.7μmであった。
In the present example, the surface of the
また、円筒状基体105、仕切板104及び放電電極101の長さとは、円筒状基体の軸方向における長さを言う。又、仕切板104の配置は、仕切板104から上蓋102までの間隔と仕切板104から底板103までの間隔が均等になるように設置した。
The lengths of the
また本実施例においては、電子写真感光体を1ロット製造した後、仕切板104を反応容器100から一旦取り外し、反応容器100内や仕切板104等にClF3ガスによるドライクリーニングを実施し、付着した膜の除去を行っている。
In the present embodiment, after one lot of electrophotographic photosensitive members is manufactured, the
クリーニング実施後、再び反応容器100内に仕切板104を設置し、2ロット目の電子写真感光体の製造を行っている。
After the cleaning is performed, the
(実施例2)
本実施例では、図1に示す堆積膜形成装置に円筒状基体105として、直径30mm、長さ358mmの円筒状アルミニウムシリンダーを設置した。そして、円筒状基体を5rpmで回転させながら、発振周波数13.56MHzの高周波電源112を使用し、表1に示す条件下で、下部阻止層、光導電層及び表面層からなる電子写真感光体を2ロット計8本製造した。
(Example 2)
In this example, a cylindrical aluminum cylinder having a diameter of 30 mm and a length of 358 mm was installed as the
尚、本実施例の堆積膜形成装置においては、図3に示すように熱膨張係数が異なるSUS304とSUS316の板状部材をはり合わせたものを交差状に組み合わせた仕切板104を使用した。そして、反応容器100に仕切板104を設置する際には、仕切板104と放電電極101間の接触を極力抑制可能な構成とした。その上で、堆積膜形成時における仕切板104の形状と、仕切板104が反応容器100から取り外された状態における仕切板104の形状とが異なるようにしている。仕切板104の変形に関しては、透明な石英ガラス製の上蓋102を使用した予備実験において、堆積膜形成条件における仕切板104の形状と、仕切板104が反応容器100から取り外された状態における仕切板104の形状とが異なることを目視で確認した。さらには、堆積膜形成条件においては、仕切板104の変形により仕切板104と溝201が接触していることも目視により確認した。仕切板の変形量としては2mm程度である。
In the deposited film forming apparatus according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, a
また、本実施例においては、仕切板104の長さを、
円筒状基体の長さ+(放電電極の長さ−円筒状基体の長さ)×0.7
とした。ここで言う円筒状基体105の長さには補助基体106の長さを含んでいない。又、円筒状基体105、仕切板104及び放電電極101の長さとは、円筒状基体105の軸方向における長さを言う。
In this embodiment, the length of the
Length of cylindrical substrate + (length of discharge electrode−length of cylindrical substrate) × 0.7
It was. The length of the
また、本実施例においては、仕切板104表面は未処理で、算術平均粗さは0.7μmであった。
また、仕切板104の配置は、上蓋102と底板103までの間隔が均等になるように設置した。
In the present example, the surface of the
In addition, the
また本実施例においても実施例1と同様に、電子写真感光体を1ロット製造した後、仕切板104を反応容器100から一旦取り外し、反応容器100内や仕切板104等に付着した膜等のクリーニングを実施している。クリーニング実施後、再度反応容器100内に仕切板104を設置し、2ロット目の電子写真感光体の製造を行っている。
Also in this example, as in Example 1, after one lot of electrophotographic photosensitive member was manufactured, the
(比較例1)
実施例1で用いた堆積膜形成装置から仕切板104を取り外して使用しない以外は、実施例1と同様の手順で表1に示す条件下で電子写真感光体を2ロット計8本製造した。
(Comparative Example 1)
Except for removing the
(比較例2)
本比較例では、図6に示す従来の堆積膜形成装置に円筒状基体605として、直径30mm、長さ358mmの円筒状アルミニウムシリンダーを設置した。そして、発振周波数13.56MHzの高周波電源612を使用し、表2に示す条件下で、下部阻止層、光導電層及び表面層からなる電子写真感光体を8ロット計8本製造した。
(Comparative Example 2)
In this comparative example, a cylindrical aluminum cylinder having a diameter of 30 mm and a length of 358 mm was installed as the
(実施例1、実施例2、比較例1、及び比較例2の評価)
実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2において作製した、各8本の電子写真感光体の電子写真特性を以下に記載した方法で評価し、比較例2で作製した電子写真感光体を基準としてそれぞれ比較を行った。
(Evaluation of Example 1, Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2)
The electrophotographic characteristics of each of the eight electrophotographic photosensitive members produced in Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were evaluated by the method described below, and the electrophotographic photosensitive material produced in Comparative Example 2 was used. Comparisons were made based on the body.
『電子写真特性評価方法』
作成した各々の電子写真感光体を本テスト用に改造されたキヤノン株式会社製の複写機GP55(商品名)に設置して評価を行った。評価項目は、『帯電能』、『感度』、『画像評価』、『帯電能バラツキ』及び『感度バラツキ』の5項目とし、以下の具体的評価法により各項目の評価を行った。
"Electrophotographic characteristic evaluation method"
Each produced electrophotographic photosensitive member was installed in a copying machine GP55 (trade name) manufactured by Canon Co., Ltd., modified for this test, and evaluated. The evaluation items were five items of “chargeability”, “sensitivity”, “image evaluation”, “chargeability variation”, and “sensitivity variation”, and each item was evaluated by the following specific evaluation method.
『帯電能』
複写機の主帯電器に一定の電流を流したときの現像器位置での暗部電位を『帯電能』とする(但し、電子写真感光体周方向一周の平均値とし、また、本例においては、感光体となった円筒状基体の軸方向(以下、母線方向と称す。)の中位置を測定する)。従って、数値が大きいほど良好である。表面電位計としては、米国のトレック・インコーポレーテッド社製Model344(商品名)を使用した。実施例1、実施例2、比較例1、及び比較例2において作成した、それぞれ8本の電子写真感光体の『帯電能』を測定し、それぞれの8本の平均値を求め、比較例2を基準として以下のランクに区分した。
A:比較例2に対し110%以上
B:比較例2に対し105%以上110%未満
C:比較例2に対し95%以上105%未満で同等レベル
D:比較例2に対し90%以上95%未満
E:比較例2に対し90%未満
『感度』
現像器位置における暗部電位が所定の値となるように、主帯電器の電流値を調整した後、像露光(波長655nmの半導体レーザー)を照射する。ついで像露光光源の光量を調整して、現像器位置における表面電位(明電位)が所定の値となるようにし、そのときの露光量を『感度』とする(但し、電子写真感光体周方向一周の平均値とし、また、本例においては、母線方向の中位置を測定する)。従って、数値が小さいほど良好である。実施例1、実施例2、比較例1、及び比較例2において作成した、それぞれ8本の電子写真感光体の『感度』を測定し、それぞれ8本の平均値を求め、比較例2を基準として以下のランクに区分した。
A:比較例2に対し90%未満
B:比較例2に対し90%以上95%未満
C:比較例2に対し95%以上105%未満で同等レベル
D:比較例2に対し105%以上110%未満
E:比較例2に対し110%以上
『画像評価』
反射濃度1.5のA3サイズのベタ黒原稿を原稿台に置き、コピーしたときに得られたコピー画像の同一面積内にある直径0.1mm以上の白点を数え、その数により評価した。従って数値が小さいほど良好である。実施例1、実施例2及び比較例1及び比較例2において作成した、それぞれ8本の電子写真感光体の『画像評価』を実施し、それぞれ8本の平均値を求め、比較例2を基準として以下のランクに区分した。又、本評価におけるA〜Dまでは実用上問題無いレベルであった。
A:比較例2に対し80%未満
B:比較例2に対し80%以上95%未満
C:比較例2に対し95%以上105%未満で同等レベル
D:比較例2に対し105%以上120%未満
E:比較例2に対し120%以上
『帯電能バラツキ』
実施例1、実施例2、比較例1、及び比較例2において作製した、それぞれ8本の電子写真感光体の『帯電能』を測定し、実施例1、実施例2、比較例1、及び比較例2毎に8本の平均値Z、最大値X、最小値Yを求める。そして、実施例1、実施例2、比較例1、及び比較例2のそれぞれにおいて、(X−Y)/Zを求め、『帯電能バラツキ』として評価する。従って、数値が小さいほど良好である。また、比較例2を基準として以下のランクに区分した。
A:比較例2に対し50%未満
B:比較例2に対し50%以上90%未満
C:比較例2に対し90%以上110%未満で同等レベル
D:比較例2に対し110%以上150%未満
E:比較例2に対し150%以上
『感度バラツキ』
実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2において作製した、それぞれ8本の電子写真感光体の『感度』を測定し、実施例1、実施例2、比較例1、及び比較例2毎に8本の平均値Z、最大値X、最小値Yを求める。そして、実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2それぞれにおいて、(X−Y)/Zを求め、『感度バラツキ』として評価する。従って、数値が小さいほど良好である。また、比較例2を基準として以下のランクに区分した。
A:比較例2に対し50%未満
B:比較例2に対し50%以上90%未満
C:比較例2に対し90%以上110%未満で同等レベル
D:比較例2に対し110%以上150%未満
E:比較例2に対し150%以上
その結果を表3に示す。
"Charging ability"
The dark portion potential at the developing unit position when a constant current is supplied to the main charger of the copying machine is defined as “charging ability” (however, the average value of the circumference of the electrophotographic photosensitive member in the circumferential direction, and in this example, The middle position of the axial direction (hereinafter referred to as the generatrix direction) of the cylindrical substrate that becomes the photosensitive member is measured). Therefore, the larger the numerical value, the better. As the surface potential meter, Model 344 (trade name) manufactured by Trek Incorporated of the United States was used. The “charging ability” of each of the eight electrophotographic photoreceptors prepared in Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 was measured, and the average value of each of the eight electrophotographic photoreceptors was determined. Was classified into the following ranks.
A: 110% or more for Comparative Example 2 B: 105% or more and less than 110% for Comparative Example 2 C: 95% or more and less than 105% for Comparative Example 2 D: 90% or more for Comparative Example 2 95% or more 95 Less than% E: Less than 90% of Comparative Example 2 “Sensitivity”
After adjusting the current value of the main charger so that the dark portion potential at the developing unit position becomes a predetermined value, image exposure (semiconductor laser having a wavelength of 655 nm) is irradiated. Next, the light amount of the image exposure light source is adjusted so that the surface potential (bright potential) at the developing device position becomes a predetermined value, and the exposure amount at that time is defined as “sensitivity” (however, the electrophotographic photosensitive member circumferential direction) The average value of one round is used, and in this example, the middle position in the bus line direction is measured). Therefore, the smaller the value, the better. The “sensitivity” of each of the eight electrophotographic photoreceptors prepared in Example 1, Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 was measured, and the average value of each of the eight electrophotographic photoreceptors was determined. It was classified into the following ranks.
A: Less than 90% for Comparative Example 2 B: 90% or more and less than 95% for Comparative Example 2 C: 95% or more and less than 105% for Comparative Example 2 D: 105% or more for Comparative Example 2 110 Less than% E: 110% or more with respect to Comparative Example 2 “Image Evaluation”
A solid black document of A3 size having a reflection density of 1.5 was placed on the document table, and white spots with a diameter of 0.1 mm or more within the same area of the copy image obtained when copying were counted, and the number was evaluated. Therefore, the smaller the value, the better. The “image evaluation” of each of the eight electrophotographic photoreceptors prepared in Example 1, Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 was performed, and the average value of each of the eight was obtained. It was classified into the following ranks. In addition, A to D in this evaluation were practically satisfactory levels.
A: Less than 80% for Comparative Example 2 B: 80% or more and less than 95% for Comparative Example 2 C: 95% or more and less than 105% for Comparative Example 2 D: 105% or more for Comparative Example 2 120 Less than% E: 120% or more with respect to Comparative Example 2 “Chargeability variation”
The “charging ability” of each of the eight electrophotographic photoreceptors prepared in Example 1, Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 was measured, and Example 1, Example 2, Comparative Example 1, and For each Comparative Example 2, eight average values Z, maximum values X, and minimum values Y are obtained. Then, in each of Example 1, Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, (XY) / Z is obtained and evaluated as “chargeability variation”. Therefore, the smaller the value, the better. Moreover, it divided into the following ranks on the basis of the comparative example 2.
A: Less than 50% for Comparative Example 2 B: 50% or more and less than 90% for Comparative Example 2 C: 90% or more and less than 110% for Comparative Example 2 D: 110% or more for Comparative Example 2 150 Less than% E: 150% or more with respect to Comparative Example 2 “Sensitivity variation”
The “sensitivity” of each of the eight electrophotographic photoreceptors prepared in Example 1, Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 was measured, and Example 1, Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example were measured. For every two, eight average values Z, maximum values X, and minimum values Y are obtained. In each of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, (XY) / Z is obtained and evaluated as “sensitivity variation”. Therefore, the smaller the value, the better. Moreover, it divided into the following ranks on the basis of the comparative example 2.
A: Less than 50% for Comparative Example 2 B: 50% or more and less than 90% for Comparative Example 2 C: 90% or more and less than 110% for Comparative Example 2 D: 110% or more for Comparative Example 2 150 Less than% E: 150% or more with respect to Comparative Example 2
The results are shown in Table 3.
表3から明かなように、本発明の堆積膜形成装置を用いることで、複数の電子写真感光体を同時に成膜しているにもかかわらず、従来の同軸型1本炉と同等以上の電子写真感光体特性を実現している。しかも、画像や電子写真特性のバラツキレベルも実用性問題無いレベルを維持していることが分かる。反応炉1台あたりのスループットは4倍であることから、装置コストまで含めて考えると、大幅なコストダウンのメリットがあることが分かる。 As is clear from Table 3, by using the deposited film forming apparatus of the present invention, a plurality of electrophotographic photosensitive members are formed simultaneously, but the number of electrons is equal to or higher than that of a conventional coaxial single furnace. Realizes photographic photoreceptor characteristics. Moreover, it can be seen that the level of variation in image and electrophotographic characteristics is maintained at a level where there is no practical problem. Since the throughput per reactor is four times, it can be seen that there is a merit of significant cost reduction considering the equipment cost.
(実施例3)
本例では、実施例1で使用した堆積膜形成装置において、仕切板104の長さを以下の5パターンに変化させて、1ロット各4本の電子写真感光体の成膜を行った。尚、その他は実施例1と同様の条件としている。
(イ)放電電極の長さと同等
(ロ)円筒状基体の長さ+(放電電極の長さ−円筒状基体の長さ)×0.8
(ハ)円筒状基体の長さ+(放電電極の長さ−円筒状基体の長さ)×0.5
(ニ)円筒状基体の長さ+(放電電極の長さ−円筒状基体の長さ)×0.2
(ホ)円筒状基体の長さと同等の長さ
但し、ここで言う円筒状基体105の長さには補助基体106の長さを含んでいない。また、円筒状基体105、仕切板104及び放電電極101の長さとは、円筒状基体105の軸方向における長さを言う。また、仕切板104の配置は、上蓋102と底板103までの間隔が均等になるように設置した。
Example 3
In this example, in the deposited film forming apparatus used in Example 1, the length of the
(B) Equivalent to the length of the discharge electrode (b) Length of the cylindrical substrate + (Length of discharge electrode−Length of cylindrical substrate) × 0.8
(C) Length of cylindrical substrate + (length of discharge electrode−length of cylindrical substrate) × 0.5
(D) Length of cylindrical substrate + (length of discharge electrode−length of cylindrical substrate) × 0.2
(E) A length equivalent to the length of the cylindrical substrate
However, the length of the
(実施例3の評価)
実施例3において作製した、各4本の電子写真感光体の電子写真特性を以下に記載した方法で評価し、比較例2で作製した電子写真感光体を基準としてそれぞれ比較を行った。
(Evaluation of Example 3)
The electrophotographic characteristics of each of the four electrophotographic photoreceptors produced in Example 3 were evaluated by the method described below, and the comparison was performed using the electrophotographic photoreceptor produced in Comparative Example 2 as a reference.
『電子写真特性評価方法』
作成した各々の電子写真感光体を本テスト用に改造されたキヤノン株式会社製の複写機GP55(商品名)に設置して評価を行った。評価項目は、『帯電能』、『感度』、『帯電能軸ムラ』及び『感度軸ムラ』の4項目とし、『帯電能』と『感度』は実施例1と同様に、『帯電能軸ムラ』と『感度軸ムラ』を以下に示す具体的評価法により各項目の評価を行った。
"Electrophotographic characteristic evaluation method"
Each produced electrophotographic photosensitive member was installed in a copying machine GP55 (trade name) manufactured by Canon Co., Ltd., modified for this test, and evaluated. The evaluation items are “Charging Ability”, “Sensitivity”, “Charging Ability Axis Unevenness” and “Sensitivity Axis Unevenness”, and “Charging Ability” and “Sensitivity” are “Charging Ability Axis” as in Example 1. Each item was evaluated by the following specific evaluation method for “unevenness” and “sensitivity axis unevenness”.
『帯電能軸ムラ』
実施例3のパターン(イ)〜(ホ)及び比較例2で得られたそれぞれの電子写真感光体において、母線方向に2cm刻みで『帯電能』を測定し、電子写真感光体毎に平均値Z、最大値X、最小値Yより(X−Y)/Zを求め、『帯電能軸ムラ』として評価する。従って、数値が小さいほど良好である。実施例3のパターン(イ)〜(ホ)及び比較例2毎に各電子写真感光体の『帯電能軸ムラ』を測定して4本間の平均値を求め、比較例2を基準として以下のランクに区分した。
A:比較例2に対し90%未満
B:比較例2に対し90%以上95%未満
C:比較例2に対し95%以上105%未満で同等レベル
D:比較例2に対し105%以上110%未満
E:比較例2に対し110%以上
『感度軸ムラ』
実施例3のパターン(イ)〜(ホ)及び比較例2で得られたそれぞれの電子写真感光体において、母線方向に2cm刻みで『感度』を測定し、電子写真感光体毎に平均値Z、最大値X、最小値Yより(X−Y)/Zを求め、『感度軸ムラ』として評価する。従って、数値が小さいほど良好である。実施例3のパターン(イ)〜(ホ)及び比較例2毎に各電子写真感光体の『感度軸ムラ』を測定して4本間の平均値を求め、比較例2を基準として以下のランクに区分した。
A:比較例2に対し90%未満
B:比較例2に対し90%以上95%未満
C:比較例2に対し95%以上105%未満で同等レベル
D:比較例2に対し105%以上110%未満
E:比較例2に対し110%以上
その結果を表4に示す。
“Charging capacity unevenness”
In each of the electrophotographic photosensitive members obtained in the patterns (i) to (e) of Example 3 and Comparative Example 2, the “charging ability” was measured in increments of 2 cm in the direction of the generatrix, and the average value for each electrophotographic photosensitive member. (XY) / Z is obtained from Z, the maximum value X, and the minimum value Y, and evaluated as “chargeability axis unevenness”. Therefore, the smaller the value, the better. For each of the patterns (A) to (E) of Example 3 and Comparative Example 2, the “charging ability axis unevenness” of each electrophotographic photosensitive member was measured to obtain an average value between the four, and the following values were obtained using Comparative Example 2 as a reference. Divided into ranks.
A: Less than 90% for Comparative Example 2 B: 90% or more and less than 95% for Comparative Example 2 C: 95% or more and less than 105% for Comparative Example 2 D: 105% or more for Comparative Example 2 110 Less than% E: 110% or more with respect to Comparative Example 2
"Sensitivity axis unevenness"
In each of the electrophotographic photoreceptors obtained in the patterns (i) to (e) of Example 3 and Comparative Example 2, the “sensitivity” was measured in increments of 2 cm in the direction of the generatrix, and the average value Z for each electrophotographic photoreceptor. Then, (XY) / Z is obtained from the maximum value X and the minimum value Y and evaluated as “sensitivity axis unevenness”. Therefore, the smaller the value, the better. The “sensitivity axis unevenness” of each electrophotographic photosensitive member is measured for each of the patterns (A) to (E) of Example 3 and Comparative Example 2, and the average value between the four is obtained. It was divided into.
A: Less than 90% for Comparative Example 2 B: 90% or more and less than 95% for Comparative Example 2 C: 95% or more and less than 105% for Comparative Example 2 D: 105% or more for Comparative Example 2 110 Less than% E: 110% or more with respect to Comparative Example 2
The results are shown in Table 4.
表4の結果から分かるように、仕切板の長さを放電電極より短くし、円筒状基体の軸方向長さ以上の長さとすることで、より特性が良好で、かつ、特性軸ムラも良好な電子写真感光体が得られることが分かる。 As can be seen from the results in Table 4, the length of the partition plate is shorter than the discharge electrode, and the length is equal to or longer than the axial length of the cylindrical base body. It can be seen that an electrophotographic photosensitive member can be obtained.
(実施例4)
本例においては、実施例2で使用した堆積膜形成装置に変えて、図4(C)に示した堆積膜形成装置を使用し、表5に示す条件下で、実施例2と同様の方法で、2ロット計12本の電子写真感光体の製造を行った。
Example 4
In this example, the deposited film forming apparatus shown in FIG. 4C is used instead of the deposited film forming apparatus used in Example 2, and the same method as in Example 2 is performed under the conditions shown in Table 5. Thus, a total of 12 electrophotographic photoreceptors were manufactured in 2 lots.
尚、その他は実施例2と同じ条件としている。 The other conditions are the same as in the second embodiment.
得られた電子写真感光体を実施例2と同様の評価を行い、その結果を表6に示す。
The obtained electrophotographic photoreceptor was evaluated in the same manner as in Example 2, and the results are shown in Table 6.
表6の結果から分かるように、本発明の効果は、円筒状基体の本数を変更した場合においても、十分効果が得られることが確認できる。 As can be seen from the results in Table 6, it can be confirmed that the effect of the present invention can be sufficiently obtained even when the number of cylindrical substrates is changed.
(実施例5)
本例においては、実施例4で使用した堆積膜形成装置を使用し、仕切板104の表面性を以下に示す(イ)〜(ヘ)の状態に変化させた以外は、実施例4と同様の手順を用い、表5に示す条件下で電子写真感光体を2ロット計12本ずつ製造した。
(イ)仕切板表面は未処理で、算術平均粗さは0.5μm
(ロ)仕切板表面にブラスト処理を施し、算術平均粗さを1.2μmとする
(ハ)仕切板表面にブラスト処理を施し、算術平均粗さを5.4μmとする
(ニ)仕切板表面にアルミ溶射を施し、算術平均粗さを9.8μmとする
(ホ)仕切板表面にアルミ溶射を施し、算術平均粗さを19.6μmとする
(ヘ)仕切板表面にアルミ溶射を施し、算術平均粗さを21.3μmとする
尚、本実施例における仕切板104の表面粗さRaの測定は、前記した方法により、フォームトレーサー SV−C4000S4(株式会社ミツトヨ)を用いて測定している。
(Example 5)
In this example, the deposition film forming apparatus used in Example 4 was used, and the surface property of the
(A) The partition plate surface is untreated, and the arithmetic average roughness is 0.5 μm.
(B) The surface of the partition plate is blasted to an arithmetic average roughness of 1.2 μm (c) The surface of the partition plate is blasted to an arithmetic average roughness of 5.4 μm (d) The surface of the partition plate Is sprayed with aluminum to give an arithmetic average roughness of 9.8 μm
(E) The aluminum spray is applied to the partition plate surface, and the arithmetic average roughness is 19.6 μm. (F) The aluminum spray is applied to the partition plate surface, and the arithmetic average roughness is 21.3 μm.
In addition, the measurement of the surface roughness Ra of the
得られた電子写真感光体を実施例4と同様の評価を行い、その結果を表7に示す。 The obtained electrophotographic photoreceptor was evaluated in the same manner as in Example 4, and the results are shown in Table 7.
表7の結果から、仕切板の表面粗さは算術平均粗さ(Ra)が1μm以上、20μm以下で特に白点が減少し、画像評価レベルが良好な結果が得られることが分かる。 From the results of Table 7, it can be seen that the surface roughness of the partition plate is such that when the arithmetic average roughness (Ra) is 1 μm or more and 20 μm or less, white spots are particularly reduced, and a satisfactory image evaluation level is obtained.
100、600 反応容器
101、601 放電電極
104、604 仕切板
105、605 円筒状基体
100, 600
Claims (13)
前記設置部に設置された前記円筒状基体の被堆積面が互いに直接対向することがないように、該設置部に設置される該円筒状基体同士の間に設けられ、かつ前記放電電極と電気的に接続された仕切板をさらに備え、
該仕切板は該反応容器より取り外し可能な構成であり、堆積膜形成時における該仕切板の形状と、該仕切板が該反応容器から取り外された状態における該仕切板の形状とが異なることを特徴とする堆積膜形成装置。 A vacuum-tight reaction vessel provided with exhaust means and source gas introduction means, an installation part for installing a plurality of cylindrical substrates in the reaction vessel, and a plurality of cylindrical shapes serving also as side walls of the reaction vessel A deposited film forming apparatus for forming a deposited film on the plurality of cylindrical substrates, comprising a discharge electrode provided so as to surround the substrate;
Provided between the cylindrical substrates installed in the installation unit so that the deposition surfaces of the cylindrical substrates installed in the installation unit do not directly face each other, and Further comprising an electrically connected partition plate,
The partition plate is configured to be removable from the reaction vessel, and the shape of the partition plate when the deposited film is formed is different from the shape of the partition plate when the partition plate is removed from the reaction vessel. A deposited film forming apparatus.
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