JP2005301233A - 電子写真感光体 - Google Patents

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Abstract

【課題】省エネルギー化と高画質化に対応した電子写真装置において、優れた電位特性を有し、また、干渉に起因する画質の低下を抑制することができる電子写真感光体を提供する。
【解決手段】導電性基体上に、少なくともアモルファスシリコンを主体とする光導電層と、表面層と、光導電層と表面層の間に、少なくとも１層の中間層を有する電子写真感光体であって、表面層が金属フッ化物(フッ化ケイ素を除く)を有しており、かつ、中間層が金属の酸化物を有している電子写真感光体を作製する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ光を用いて像露光を行なう電子写真感光体に関し、特に、省エネルギー化と画像の高解像度化に対応した電子写真装置において優れた電位特性と画質を有し、また、干渉に起因する感度むらや感度の変動、さらには干渉縞模様の顕在化に伴う画像不良を抑制することができる電子写真感光体に関する。
従来、複写機やレーザビームプリンタに用いられる高性能、高耐久、無公害な電子写真感光体の材料の一つとして、水素または/およびハロゲン元素で補償されたアモルファスシリコン(以下、a-Ｓi)堆積膜が用いられている。a-Ｓi堆積膜を用いた電子写真感光体の構成としては、導電性の基体から電荷の注入を阻止する働きを持つ電荷注入阻止層や光導電性を有する光導電層、さらには、電荷の阻止能や感光安定性の付与等を目的とした表面層等からなる。中でも、表面層は電子写真感光体の電気的、光学的特性及び使用環境特性、耐久性を左右するものであり、これまでに様々な構成元素や組成の表面層が提案されている。
例えば、シリコンを主体とし、水素原子またはハロゲン原子の少なくともいずれかを含むアモルファスシリコン材料で構成されている光導電層の上に、非光導電性の、シリコン原子および炭素原子を主体とし、水素原子を含むアモルファス材料(a―ＳiＣ:Ｈ)で構成された表面層を設けた光導電部材の例が開示されている(例えば、特許文献１参照)。a-ＳiＣ:Ｈからなる表面層を設けることによって、電子写真感光体の機械的特性を向上させることができる。しかし、a-ＳiＣ:Ｈ膜を表面層として用いたときには、高湿環境下で水分等の低抵抗化物質が吸着して表面抵抗や電荷保持能が低下しやすくなり、これに伴って静電潜像パターンが崩れ、画像ボケや画像流れといった画像不良が発生することがあるため、電子写真感光体を加温することによって表面層の低抵抗化を防止する手段が取られることがある。しかし、省エネルギー化の観点から、このようなヒータの不要化が望まれている。そこで、ヒータを必要としない表面層が提案されるようになった。例えば、アモルファスシリコン材料の光導電層の上に、10〜40原子％の水素原子を含有するアモルファスカーボン(a-Ｃ:Ｈ)からなる表面層を設けた電子写真感光体の例が開示されている(例えば、特許文献２参照)。a-Ｃ:Ｈは表面エネルギーが低いため、低抵抗化物質の吸着が低減し、高湿環境下での表面抵抗や電荷保持能の低下を抑制することが可能となり、電子写真感光体を加温するヒータを不要としやすくなる。ところが、a-Ｃ:Ｈ膜は、画像露光を吸収しやすいため、感度が低下しやすくなってしまう。また、電子写真感光体を繰り返し使用する中でa-Ｃ:Ｈ膜の摩耗量にむらがあると感度むらが発生し、これが画像の濃度むらにつながって画質を低下させることもある。この問題を改善することのできる表面層材料として、フッ化マグネシウムを主成分とする表面層を設けた電子写真感光体の例が開示されている(例えば、特許文献３参照)。フッ化マグネシウムは表面エネルギーが低いため、高湿環境の下でも表面抵抗や電荷保持能が低下しにくい。また、光に対する吸収も小さいため、感度の低下を抑制することが可能となる。
上述のような表面層を有する電子写真感光体においては、密着性や電位特性、画質等の改善を目的として、表面層と光導電層の間に中間層を設けることがある。
例えば、導電性基体上に、炭素原子と水素原子および/またはフッ素原子を構成要素として含むa-Ｓi中間層を有する電子写真感光体が提案されている(例えば、特許文献４参照)。これによって光導電層のクラックや剥離を低減することが可能となる。また、中間層と表面層がa-ＳiＣ:Ｈからなり、光導電層と中間層との界面の炭素の含有量と、中間層と表面層との界面の炭素含有量を適正化し、暗減衰を小さくして表面電位を向上させる技術が開示されている(例えば、特許文献５参照)。
また、中間層には、画質を向上させる効果も持たせることができる。上述のような表面層を光導電層上に堆積させた電子写真感光体を用いて画像を出力する場合、像露光によって静電潜像を形成する際に干渉が発生し、画質を低下させることがあるが、この問題を、中間層を設けることによって改善することができる。例えば、光導電層と表面層をプラズマＣＶＤによって形成する際に、組成を光導電層から表面層に向かって連続的に変化させることによって、明確な反射面を作らないようにして干渉を防止する例が開示されている(例えば、特許文献６参照)。また、導電性基体上に電荷輸送層、電荷発生層、表面層が積層された電子写真感光体において、電荷発生層と表面層の間に、電荷発生層の屈折率と、表面層の屈折率の幾何平均に近い屈折率を有し、光学的位相差がπ/２または３π/２に近い膜厚である干渉制御層を設けた電子写真感光体の例が開示されている(例えば、特許文献７参照)。これらの技術によって干渉の顕在化を抑制することができ、干渉縞模様が現れ、これが画像に写りこむことによる画質の低下を防止することが可能となる。
ところで、近年においては、画像の濃度むらや安定性等の画像品位の向上に加えて、画像の高解像度化への要求が高まりつつあり、これに対応した電子写真感光体が望まれている。
画像の解像度を高めるためには、露光レーザ光のスポット径を小さくすることが有効である。露光レーザ光のスポット径を小さくする手段としては、露光レーザ光を光導電層に照射する光学系の精度を向上させたり、結像レンズの開口率を大きくしたりすること等が挙げられる。しかし、このスポット径は露光レーザ光の波長と結像レンズの開口率で決まる回折限界までしか小さくすることはできず、また、レンズの大型化や機械精度の向上等の理由により装置の大型化やコスト上昇は避け難い。
そのため、近年、露光レーザ光の波長を短くしてスポット径を小さくし、静電潜像の解像度を高めるという技術が注目されている。これは、レーザ光のスポット径の下限がレーザ光の波長に正比例することによる。従来の電子写真装置においては、画像露光の際に600〜800nｍの発振波長を有するレーザ光が一般的に用いられており、この波長をさらに短くすることで画像の解像度を高めることができる。近年、発振波長の短い半導体レーザの開発が急速に進んでおり、400nｍ近辺に発振波長を有する半導体レーザが実用化されている。
以上に挙げた手法によって画像の解像度を高めるためには、表面層の材質にもさらなる改善が求められる。例えば、露光レーザ光のスポット径を絞って解像度を高めた場合、従来のスポット径、例えば60〜100μｍ程度では目立たないような画像流れであっても、解像度を高めたときには顕在化することがある。そのため、画像の解像度を向上させるためには、画像流れがより発生しにくい材料からなる表面層を形成する必要がある。
また、従来よりも短い発振波長を有する露光レーザ光を用いて静電潜像を形成しようとした場合、a-ＳiＣ:Ｈ膜やa-Ｃ:Ｈ膜を表面層として形成した電子写真感光体を用いると、表面層における露光レーザ光の吸収が大きくなり、電子写真感光体の感度が著しく低下してしまう。これに対して、フッ化マグネシウム膜は、近年開発が進んでいる400nｍ近辺の波長を有する露光レーザ光に対しても吸収が十分小さく、感度が低下しにくい。また、フッ化マグネシウムは表面エネルギーが小さいため、高湿環境に起因する画像流れを起こしにくい。そのためフッ化マグネシウムは、省エネルギー化と画像の高解像度化を両立することのできる表面層材料として非常に有望である。
特開昭57-115551号公報 特開昭61-219961号公報 特開2003-029437号公報 特公昭63-035026号公報 特開平２-203350号公報 特開平６-242624号公報 特許2674302号公報
ところが、表面層にフッ化マグネシウム膜を用いる際には、未だ改善すべき点も残っている。本発明者らが、フッ化マグネシウムを表面層とした電子写真感光体について検討を行ったところ、アモルファスシリコン層の上にフッ化マグネシウムを表面層に用いたときには、従来用いられていた表面層材料に比べて所望の電位特性、特に所望の帯電能や感度、残留電位を得にくいことがあった。また、フッ化マグネシウム等の金属フッ化物は高湿環境に起因する画像流れが発生しにくいにもかかわらず、画像流れに伴う画像不良が発生しやすくなることがあった。
さらに、表面層にフッ化マグネシウム膜を使用した際には、入射レーザ光が表面層と光導電層との間の界面で反射して表面層の最表面に到達した成分と、表面層の最表面で反射した成分との間での干渉が顕在化し、画質が低下することがある。すなわち、アモルファスシリコンを主体とする光導電層は、その条件制御の容易さと、優れた膜特性を得やすいこと等の理由から、グロー放電法、特にＲＦ帯、ＶＨＦ帯またはμＷ帯の電源周波数を用いたプラズマＣＶＤによって形成されることが多い。しかし、フッ化マグネシウム等の金属フッ化物はプラズマＣＶＤによる成膜が困難なものが多く、プラズマＣＶＤ装置で光導電層を形成し、その後、スパッタリング装置や蒸着装置等を用いてフッ化マグネシウム膜からなる表面層を形成することが適切である。従来表面層に用いられてきたa-ＳiＣ:Ｈ膜やa-Ｃ:Ｈ膜はＣＶＤによる形成が比較的容易で、光導電層から表面層に向かって層を構成する元素の組成比率を連続的に変化させ、明確な反射面を作らないようにして干渉を防止することができるが、プラズマＣＶＤによってアモルファスシリコン膜を形成した後、スパッタリング等によってフッ化マグネシウムを形成する際には、光導電層と表面層の間に反射面が形成されやすい。そのため、光導電層の表面粗さが小さい等、光導電層と表面層の間で入射レーザ光が反射しやすいときには、干渉に伴い画質が低下しやすくなる。これを解決するため、光導電層とフッ化マグネシウム膜の間に干渉を抑制するための中間層を設けることもできるが、優れた電位特性と、干渉に伴う画質の低下の抑制を両立することのできる材料を適切に選択する必要がある。
本発明は、以上のような課題を改善するためになされたものである。本発明の目的は、省エネルギー化と高画質化に対応した電子写真装置において、優れた電位特性を有し、また、干渉に起因する画質の低下を抑制することができる電子写真感光体を提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明は、電子写真感光体を次のように構成したものである。すなわち、導電性基体上に、少なくともアモルファスシリコンを主体とする光導電層と、表面層と、光導電層と表面層の間に、少なくとも１層の中間層を有する電子写真感光体であって、表面層が金属フッ化物(フッ化ケイ素を除く)を有しており、かつ、中間層が金属酸化物を有していることを特徴とする。
以下に示すように、本発明においては、電子写真感光体の表面層に金属フッ化物を用い、さらに、光導電層と表面層の間に少なくとも１層の金属酸化物からなる中間層を設けることで、電子写真感光体の加温ヒータを用いない省エネルギー化に対応した電子写真装置においても、帯電能や感度、残留電位等の電位特性に優れた電子写真感光体を得ることができる。
本発明における実施の形態と作用を、図を用いて以下に説明する。
図１(a)は、本発明に係る電子写真感光体の層構成の一例を示す。図１(a)に示すアモルファスシリコン電子写真感光体1000は、アルミニウム等の導電性基体1101と、導電性基体1101の表面に順次積層された電荷注入阻止層1201、光導電層1202等からなるアモルファスシリコン層1200と中間層1300、表面層1401とからなる。
電荷注入阻止層1201は、導電性基体1101から光導電層1202への電荷の注入を阻止する機能を持ち、必要に応じて設けることができる。また、光導電層1202は、シリコン原子を含む非単結晶材料で構成され、光導電性を有する。また、表面層1401は、電子写真感光体1000の表面から光導電層1202への電荷の注入を阻止する機能および/または光導電層1202の表面を保護するとともに、電子写真感光体1000に耐湿性、繰り返し使用特性、電気的耐圧性、使用環境特性、耐久性を付与する機能を有する。また、光導電層1202と表面層1401の間には、少なくとも１層以上からなる中間層1300が設けられている。中間層1300の数としては、図１(a)に示すように１層のみでもよいが、入射レーザ光の吸収が大きくならない範囲で２層、またはそれ以上の複数層設けてもよい。
本発明においては、表面層1401に金属フッ化物(フッ化ケイ素を除く)を用いる。なお、表面層1401にフッ素を含有していても、シリコンが主成分のときには高湿環境下において低抵抗物質が吸着しやすくなることがあったり、光に対する吸収が大きくなったりすることがある。したがって、省エネルギーと高画質を両立した電子写真感光体を得るためには、金属フッ化物(フッ化ケイ素を除く)を表面層1401に用いる必要がある。表面層1401に用いられる金属フッ化物(フッ化ケイ素を除く)としては、フッ化マグネシウム(ＭgＦ2)、フッ化ランタン(ＬaＦ3)、フッ化バリウム(ＢaＦ2)、フッ化カルシウム(ＣaＦ2)、フッ化アルミニウム(ＡlＦ3)等が挙げられる。これらの金属フッ化物は表面自由エネルギーが小さいため、これを表面層1401に用いることで、高湿環境に起因する画像流れが発生しにくい電子写真感光体を得ることができる。さらに、これらの中でも特に光に対する吸収が小さく、かつ、表面層として好適な硬度を有するフッ化マグネシウムやフッ化ランタンが好ましい。
ところで、本発明者らがフッ化マグネシウムを表面層1401に用いた電子写真感光体について様々な角度から検討を行なった結果、金属フッ化物を表面層1401として光導電層1202上に形成すると、優れた電位特性、特に帯電能や感度、残留電位などにおいて所望の特性を得にくいことがあった。また、中間層1300としてa-ＳiＣ:Ｈ層を設けたときには、十分な帯電能や残留電位を得にくいことがあった。さらに、金属フッ化物を表面層1401として光導電層1202上に形成したり、中間層1300にa-ＳiＣ:Ｈ膜を設けたときには、画像流れが顕在化して画像不良が発生しやすいことがあった。この画像流れの発生は、特に、露光レーザ光のスポット径を小さくしたときに顕著であった。これらの詳細な原因は不明であるが、フッ素ガスが光導電層1202やa-ＳiＣ:Ｈからなる中間層1300の膜特性を低下させているものと予想している。すなわち、金属フッ化物は、スパッタリングによって金属原子とフッ素原子が反応して形成されることが多いが、その際に光導電層1202やa-ＳiＣ:Ｈからなる中間層1300がフッ素に曝された際に、膜中にフッ素原子が取り込まれたり、反応性の強いフッ素によって不純物が取り込まれたり、また、膜中の原子同士の結合状態に悪影響を与えたりして電気的特性等の膜特性が悪化するものと考えられる。また、光導電層1202や、a-ＳiＣ:Ｈからなる中間層がフッ素に曝されることによって、フッ化マグネシウムからなる表面層1401との界面が変質し、この界面において電荷が横流れしやすくなって画像流れが顕在化しやすくなるものと考えられる。
本発明者らは、フッ化マグネシウム膜を電子写真感光体1000の表面層として用いた場合、優れた電位特性、特に所望の帯電能や感度、残留電位を確保することができ、かつ解像度を高めたときにも画像流れが顕在化しにくい最適な中間層材料を探索した結果、金属酸化物が最も適していることを見出した。金属酸化物からなる中間層1300を設けることによって所望の電位特性を得られるのは、金属酸化物がフッ素に曝されても電気的特性等の膜特性が変化しにくいためと思われる。また、金属酸化物は光に対する吸収も小さいことから、感度の低下を防止することもできる。中間層1300として用いられる金属酸化物としては、酸化アルミニウム(Ａl2Ｏ3)、酸化マグネシウム(ＭgＯ)、酸化ランタン(Ｌa2Ｏ3)、酸化チタン(ＴiＯ2)、酸化ジルコニウム(ＺrＯ2)、酸化シリコン(ＳiＯ,ＳiＯ2)等が挙げられる。なお、これらの金属フッ化物や金属酸化物は量論組成である必要はなく、金属フッ化物には酸素や水素、炭素、窒素等が含まれていてもよく、金属酸化物には水素、フッ素、炭素、窒素等が含まれていてもよいが、光に対する吸収の小さい膜を得るためには、これらの不純物の含有量は少ない方が好ましい。
以上のように、表面層1401に金属フッ化物(フッ化ケイ素を除く)を用い、中間層1300に金属酸化物を用いることで、高湿環境に起因する画像流れを抑制することができるとともに、電位特性に優れた電子写真感光体を得ることができる。また、アモルファスシリコン層1200の変質を防止することができるため、解像度を高めたときにも画像流れの顕在化を抑制することができる。
そのため、本発明においては、光導電層1202上をスポット状のレーザ光を用いて露光を行なう際に、そのスポット径を40μｍ以下とし、画像の解像度を高めることができる。スポット径を小さくする手段としては、本発明においては、380〜450nｍの発振波長を有するレーザ光を用いて静電潜像を形成することができる。従来用いられてきた波長よりも短い波長のレーザ光によって画像露光を行なうことにより書き込み密度が向上し、画像の解像度を高めることができる。表面層1401に用いるシリコンを除く金属フッ化物および中間層1300に用いる金属酸化物は380〜450nｍの波長の光に対しても吸収が小さいため、高解像度化に対応した電子写真装置に搭載しても感度が低下しにくい。なお、露光レーザ光のスポット径を小さくする他の手段としては、光学系の精度を向上させることや、レンズの開口率を大きくすること等が挙げられる。また、一般的に、露光レーザ光を走査させる走査光学系では、回転多面鏡等により電子写真感光体1000の母線方向に沿って走査される主走査方向と、電子写真感光体の回転による副走査方向とに分かれ、主走査スポット径と、副走査スポット径が異なる楕円形状をとるが、本発明におけるスポット径はいずれの方向でもよく、どちらか小さい方を規定するものとする。これは、いずれの方向においても、画像流れの影響が小さいスポット径の方向に、より顕著に現れるためである。
さらに本発明においては、中間層1300の膜厚や屈折率を調節することによって電子写真感光体1000表面における反射率を小さくすることができる。反射率を小さくすることよって、電子写真感光体を繰り返し使用する中での感度の変動や、反射率の母線方向のむらに伴う感度むら、さらには、干渉縞模様の写りこみ等による画質の低下を抑制することが可能となる。この反射率は、電子写真感光体を繰り返し使用する過程の中で様々な要因によって変動する。従って、画質の低下を抑制するには、この変動する反射率の最大値を小さくすることが必要となる。電子写真感光体を繰り返し使用する中で反射率が変動する要因について以下に述べる。まず第１の要因として、表面層1401の膜厚の変動が挙げられる。図２に、表面層1401の膜厚と、反射率の関係の一例を示す。図２に示すように、反射率はある変動幅を持って周期的に変化する。これは、表面層1401の摩耗に伴い表面層1401の光学膜厚が変化するためで、例えば、入射レーザが光導電層に対して垂直に入射する際には、表面層の摩耗量に対する反射率の変化の周期は、光学的位相差のπ ラジアンの変化分となるような表面層1401の膜厚差に相当し、その値Δd(nｍ)は、下記数式で表される
Δd＝λ/２nSL・・・(５)
(５)式において、λは露光レーザ光の波長(nｍ)、nＳＬは表面層1401の屈折率を表す。入射レーザ光が光導電層に対して垂直に入射する際には、入射光が光導電層1202と中間層1300の界面で反射して表面層1401に到達した成分と、中間層1300と表面層1401の間で反射する成分が打ち消しあったり強め合ったりする。そして、表面層1401の摩耗により、反射率がΔdの周期で変動する。この表面層1401の摩耗に伴う反射率の変動幅の中での極大値の最大値をＲ0とする。このＲ0が大きくなると、電子写真感光体1000を繰り返し使用する中で、光導電層1202に入射する光量の変動が大きくなる。そのため、表面層1401の摩耗に伴う感度の変動幅が大きくなり、感光体を繰り返し使用する中で一定の画像濃度が得られなくなる。そのため、Ｒ0の値を小さくするように中間層1300の膜厚や屈折率を調節する必要がある。
反射率が変動する第２の要因として、レーザ光の入射角度が挙げられる。図３は、電子写真感光体上に静電潜像を形成する露光装置の一例の平面図である。一般的に像露光装置は、レーザダイオード4001、回転多面鏡4002、レンズ4003から成り立っている。レーザダイオード4001から出射されたレーザビームは回転多面鏡4002で偏向され、レンズ4003を通じて所定の電位に帯電した電子写真感光体1000上で走査され、静電潜像が形成される。このとき、レーザビームは電子写真感光体の中央付近で垂直に入射し、中央から位置がずれるにしたがって、主走査方向の入射角度θを±10°〜±20°程度の範囲内で変化させながら電子写真感光体上を走査することが一般的である。このように、画像露光を行なう際に、角度が変化しながらレーザ光が光導電層1202に入射する場合には、レーザ光の入射角度によって入射レーザ光が光導電層1202と中間層1300で反射して表面層1401に到達した成分と、表面層1401と中間層1300の界面で反射した成分の位相差が変化する。そのため、この表面層1401の摩耗に伴う反射率の変動幅の中での極大値の最大値Ｒ0が入射角度によっても変化する。つまり、入射角度に対応した電子写真感光体の母線方向の位置によってもＲ 0の値が変化する。このときの母線方向に渡るＲ0の最大値をＲmaxとする。図４に、レーザ光の入射角度と、Ｒ0との関係の一例を示す。図４においては、入射角度が大きい、すなわち、電子写真感光体の端部付近で反射率が最大(Ｒmax)となっている。このＲmaxの値が大きくなると、電子写真感光体の母線方向に渡って反射率のむらが大きくなることがある。反射率のむらが大きくなると、母線方向に渡って光導電層1202に入射する光量にむらが生じ、これが感度むら、ひいては画像の濃度むらにつながりやすくなる。また、Ｒmaxの値が大きくなると干渉縞模様が現れやすくなり、これが画像に写りこんで画質を低下させることがある。そのため、レーザ光の角度が変化しても画像の形成範囲内における電子写真感光体の反射率の最大値を低く保つことができるように中間層1300の膜厚や屈折率を調節する必要がある。本発明者らは、前述のような光に対する吸収の小さい材料を中間層1300や表面層1401に用いたときに、表面層1401の摩耗に伴う感度の変動や、電子写真感光体の母線方向における感度むらや、干渉縞模様の画像への写りこみを効果的に抑制するためには、反射率の最大値Ｒmaxが20％以下であることが好ましいことを見出した。
以上のように、回転多面鏡4002に露光レーザ光を入射させて偏向させる光走査装置を用い、露光レーザ光の入射角度を変化させながら光導電層1202上を露光させたときに、表面層1401の膜厚の変動および露光レーザ光の入射角度に応じて変化する反射率の最大値が、20％以下となるように、中間層1300の膜厚および屈折率を制御することで、表面層1401の摩耗に伴う感度の変動や、電子写真感光体の母線方向における感度むらや、干渉縞模様の画像への写りこみを抑制することができる。
この中間層1300の屈折率や膜厚は、反射率の最大値が20％以下となるように任意に調節することができるが、中でも反射率の最大値を小さくする有効な手段として、入射光が光導電層1202と中間層1300の界面で反射して中間層1300と表面層1401の界面に到達する成分と、中間層1300と表面層1401の間で反射する成分が互いに打ち消しあうような位相差、すなわちπラジアンの奇数倍となるように中間層の膜厚を調節することが挙げられる。このことは、表面層1401と中間層1300の界面で反射して中間層1300と光導電層1202の界面に到達した成分と、中間層1300と光導電層1202の界面で反射した成分の位相差をΔφとすると、下記数式(１)式で表される。
Δφ=π(２k-１)・・・(１)
ここで、kは正の整数である。(１)式を満たすように中間層1300の膜厚を調節することによって、レーザ光が光導電層1202に垂直入射したときに、表面層1401と中間層1300の界面で反射して中間層1300と光導電層1202の界面に到達した成分と、中間層1300と光導電層1202の界面で反射した成分が互いに打ち消しあうような位相差とすることができる。これによって、レーザ光が垂直入射したときに、この表面層1401の摩耗に伴う反射率の変動幅の中での極大値の最大値Ｒ0を小さくすることが可能となる。しかし、画像領域の全域においてＲ0の最大値であるＲmaxを小さくするためには、(１)式におけるkの値をできるだけ小さくして中間層1300の膜厚を薄くする必要がある。すなわち、露光レーザ光の入射角度が変化しながら画像露光が行なわれるとき、中間層1300の膜厚が厚すぎると、角度の変化量に対する光導電層1202に到達するまでの光路長の変化が大きくなる。光路長の変化は、反射率が小さくなる(１)式の条件からの位相差のずれにつながり、これに伴いＲｍaxの値が増加して画質を低下させることがある。そのため、(１)式におけるkの値はできるだけ小さく取ることが好ましく、１から５の範囲内であれば、画像領域内での位相差が(１)式からの条件から大幅にずれず、Ｒmaxが大きくなることを防止することができる。なお、中間層1300の膜厚むらはできる限り小さいことが望ましいが、中間層1300の光学的位相差が大きく変動しない範囲内の膜厚むらであれば反射率のむらに与える影響を小さくすることができる。なお、中間層の膜厚は電子写真感光体の母線方向に渡って一定であっても良いが、それぞれの入射角度に対応した母線方向の位置において、表面層1401と中間層1300の界面で反射して中間層1300と光導電層1202の界面に到達した成分と、中間層1300と光導電層1202の界面で反射した成分が互いに打ち消しあうような位相差となるように、母線方向に渡って中間層1300の膜厚に分布を設けてもよい。
(１)式を満足するような中間層1300の膜厚の条件は、中間層1300の数や、光導電層1202および表面層1401の屈折率の大小関係に応じて決定される。
例えば、中間層1300が１層の場合、以下の(２)および(３)式を満足するように中間層1300の膜厚d(nｍ)を制御することで、入射光が光導電層1202と中間層1300の界面で反射する成分と、中間層1300と表面層1401の界面で反射する成分の位相差をπ ラジアンの奇数倍とすることができる。
d=(λ/４n)・(２ｍ-１)・・・(２)
nSL＜n＜nPCL ・・・(３)
ここで、λは露光レーザの波長(nｍ)、nは中間層1300の屈折率、nSLは表面層1401の屈折率、nPCLは光導電層1202の屈折率を表す。
(２)式のように、中間層1300の光学膜厚が露光レーザの１/４波長の奇数倍となるように調節することによって、レーザ光が光導電層1202に垂直入射したときに、表面層1401と中間層1300の界面で反射した成分と、中間層1300と光導電層1202の界面で反射した成分が互いに打ち消しあうような位相差とすることができる。なお、(１)式におけるkの値が１〜５の範囲内となるような位相差とするためには、(２)式におけるｍの値は１から５の範囲内とする必要がある。また、(２)式を満足する条件下においても、中間層1301の膜厚むらはできる限り小さいことが望ましいが、中間層1301の光学的位相差が大きく変動しない範囲ないの膜厚むらであれば反射率のむらに与える影響を小さくすることができる。例えば、中間層1301の光学的位相差が±π/８ラジアン以内、すなわち、(２)式における膜厚から±λ/16n程度の範囲内のむらであれば、膜厚むらに伴う反射率のむらの影響は十分抑制することができる。よって、本発明においては、(１)式を満足する膜厚の値から±λ/16nの範囲内における膜厚むらの範囲も含むものとする。
以上のように,(１)式を満足するように中間層1300の膜厚を調節することによって反射率の最大値Ｒmaxを小さくすることができるが、本発明においては、中間層1300に反射防止能を持たせることによって反射率の最大値をさらに小さくすることが可能である。すなわち、入射レーザ光が表面層1401と中間層1300の界面で反射した成分と、中間層1300と光導電層1202の界面で反射し、表面層1401に到達した成分が互いに打ち消しあうような位相差であって、かつ、その強度を等しくすることでＲmaxの値をさらに小さくすることが可能となる。中間層1300に反射防止能を持たせるためには、中間層1300の屈折率を調節する。
例えば、中間層1300が１層の場合、(２)式に加えて以下の数式を満足するように中間層1301の屈折率nを制御することで、中間層1301に反射防止能を持たせることができる。
n2=nPCL・nSL・・・(４)
(４)式を満足するように中間層1301の屈折率を調節することで、反射率の最大値をさらに小さくすることができる。この中間層1301の屈折率のずれはできる限り小さくすることが好ましいが、(４)式を満足する屈折率から±0.2程度の範囲内であれば、中間層1301に十分な反射防止能を持たせることができ、反射率の最大値をさらに小さくすることが可能となる。なお、(４)式を満足するように中間層1301の屈折率を調節したときにも、(２)式のｍの値をできるだけ小さくすることが好ましく、１〜５の範囲が好適である。
以上においては、中間層1300が１層のときに反射率を小さく抑える手段について述べたが、２層以上設けても反射率の最大値を小さくすることができる。図１(b)は、中間層1300を２層としたときの一例である。このとき、中間層1300は光導電層1202と接する第１の中間層1301と、表面層1401と接する第２の中間層1302からなる。これらの第１の中間層1301および第２の中間層1302の、それぞれの膜厚や屈折率を調節することによって反射率の最大値を20％以下に抑えることが可能である。また、中間層1300が１層のときと同様に、表面層1401と第２の中間層1302の界面で反射した成分と、第１の中間層1301と光導電層1202の界面で反射して表面層1401に到達した成分の位相差がπ ラジアンの奇数倍となるように膜厚を制御することによって反射率の最大値をより低く抑えることができる。
例えば、中間層1300が２層からなる場合、光導電層に接する第１の中間層1301の膜厚d1(nｍ)と、表面層1401に接する第２の中間層1302の膜厚d2(nｍ)を調節する。このとき、入射光が光導電層1202と第１の中間層1301の界面で反射して表面層1401に到達した成分と、第２の中間層1302と表面層1401の界面で反射する成分の位相差をπラジアンの奇数倍とすることができる第１の中間層1301,第２の1302の膜厚の条件の一例を以下に示す。
d1=(λ/４n1)・(２ｍ1-１)・・・(６)
d2=(λ/４n2)・(２ｍ2-１)・・・(７)
nSL＜n2＜n1＜nPCL・・・(８)
ここで、n1は第１の中間層1301の屈折率、n2は第２の中間層1302の屈折率、ｍ1,ｍ2はそれぞれ正の整数を表す。
さらに、中間層1300に反射防止能を持たせるように中間層1300のそれぞれの屈折率を調節することによって、反射率の最大値をさらに小さくすることができる。中間層1300が２層からなる場合、(６)、(７)式に加えて以下の数式を満足するように第１の中間層1301および第２の1302の屈折率を制御することで、中間層1300に反射防止能を持たせることができる。
n2 2・nPCL=n1 2・nSL・・・(９)
なお、ここでは反射率の最大値を小さくすることができる条件の一つについて述べたが、中間層が２層以上の場合は、中間層1300のそれぞれの層の屈折率の大小関係等によって複数通りの条件が存在するため、選択した構成材料の屈折率に応じて適宜膜厚を調節する。
なお、中間層1300を複数設けたときにも、それぞれの中間層の膜厚は、(１)式におけるkの値が１〜５の範囲内となるように薄くすることが望ましい。
以上のように、中間層1300を複数層設けたときにも反射率を小さく抑えることができるが、複数層を積層することによって製造効率が低下したり、入射レーザ光に対する吸収が大きくなったり、膜厚制御等の光学設計が複雑化することがあることから、中間層は１層のみの構成とすることが望ましい。
次に、本発明に係る電子写真感光体の作製概要について述べる。
まず、アモルファスシリコンを主体とする部分の作製概要の一例について述べる。アモルファスシリコンを主体とする部分は、グロー放電法(直流または交流ＣＶＤ法等)スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、光ＣＶＤ、熱ＣＶＤ法などの堆積膜形成法によって形成することができる。これらの堆積膜形成法は、製造条件、投資負荷、製造規模、望まれる特性等によって適宜選択することができるが、所望の特性を有するアモルファスシリコン層1200を形成するに当たっての条件制御が比較的容易であることから、グロー放電法、特にＲＦ帯、ＶＨＦ帯、μＷ帯等の電源周波数を用いた高周波グロー放電法が好適である。図５に、プラズマＣＶＤによってアモルファスシリコン層1200を形成するための装置の一例を示す。反応容器2100は、高周波電力を投入する電極を兼ねるカソード電極2101と、カソード電極2101を絶縁するためのセラミック碍子2102からなる。反応容器2100内には基体1101を保持するための基体ホルダ2103が設けられており、基体1101の内側には、基体1101を所望の温度に加熱するためのヒータ2104が設けられている。また、ヒータ2104がプラズマにさらされないように、基体1101上部にキャップ2105を設けている。反応容器2100は上蓋2106によって真空封止可能となっている。カソード電極2101にはマッチングボックス2107が接続され、マッチングボックス2107は高周波電源2108へと接続される。なお、カソード電極2101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(不図示)を設けることが好ましい。また、反応容器2101の底部には排気口2109が設けられ、排気路2301、弁2501を介して排気装置2201が接続されている。排気路2301中には、容器内の圧力を知るための圧力計2110が設けられている。さらに、反応容器2100内に基体1101と同心円上に配置されたガス導入管2111は、ガス供給路2302、弁2502を介してガス供給装置2400に接続される。ガス供給装置2400は、ガスボンベ2411,2421,2431,2441,2451、弁2511〜2513、2521〜2523、2531〜2533、2541〜2543、2551〜2553、レギュレータ2412、2422,2432,2442,2452、マスフローコントローラ2413,2423,2433,2443,2453等からなる。
アモルファスシリコン層の形成時に使用されるＳi供給用ガスとしては、ＳiＨ4、Ｓi2Ｈ6、Ｓi3Ｈ8、Ｓi4Ｈ10等のガス状態、又はガス化しうる水素化珪素(シラン類)が挙げられ、特に層作成時の取り扱いやすさ、Ｓi供給効率の良さ等の点でＳiＨ4やＳi2Ｈ6が好ましい。また、光導電層にハロゲンを積極的に導入するためにハロゲン供給用の原料ガスを使用してもよい。例えばハロゲンガス、ハロゲン化合物、ハロゲンを含むハロゲン間化合物などが挙げられ、これを単体、あるいは水素や希ガスなどで希釈して使用することが可能である。また、所望の帯電能や感度、ゴースト特性を実現するために、導電率の調整用に周期表第13族などの導電性制御物質を含むガスを供給することも出来る。例えばＢ2Ｈ6,Ｂ4Ｈ10等の水素化硼素、ＢＦ3、ＢＣl3等のハロゲン化硼素などが挙げられる。その他ＡlＣl3、ＧaＣl3,InＣl3等も挙げることが出来る。また、負帯電用の光受容部材を作成する際には、ＰＨ3やＰ2Ｈ4等に代表される周期表第15族の導電性制御物質を用いることが出来る。これらの導電性制御物質を含むガスを導入する際には、必要に応じてＨ2及び/又はＨe等の希ガスにより希釈して使用してもよい。
図５に示した装置を用いて基体1101上にアモルファスシリコンを主成分とする電荷注入阻止層1201や光導電層1202を形成した後、中間層1300および表面層1401を形成する。中間層1300や表面層1401を形成する際には、アモルファスシリコン層1200を形成する際と同様に、グロー放電法(直流または交流ＣＶＤ法等)、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、光ＣＶＤ、熱ＣＶＤ法などの堆積膜形成法によって形成することができる。そのなかでも、反射率を制御する機能を有する中間層1300には、膜厚むらの均一化が比較的容易なスパッタリング法が好適である。さらに、材料の汎用性や条件制御の容易さを考えると、表面層もスパッタリングによって形成することが望ましい。
図６は、本発明に係る電子写真感光体の中間層1300と表面層1401を形成するためのスパッタリング装置の一例の模式図である。内部で堆積膜の形成を行なう金属製の処理容器3101には、処理容器3101内部を真空排気するための排気装置3201が排気路3301を介して接続されている。処理容器3101内の圧力は圧力計3102によって知ることができる。また、処理容器3101の上方には、円筒状の基体1101を搬入出するためのロードロック室3103が搬送路3302を介して接続されている。ロードロック室3103には、ロードロック室3103内を真空排気するための排気装置3202が排気路3302を介して接続されている。また、ロードロック室3103には圧力計3104が設けられるとともに、基体1101を基体ホルダ3105に支持した状態で処理容器3101とロードロック室3103の間を搬入出するための昇降機(不図示)が取り付けられている。基体は、ロードロック室3103に設けられた搬入出扉3106から出し入れされる。
処理容器3101内には回転軸3107が設けられ、回転モータ3108を駆動させることによって基体1101を回転させることが可能となっている。また、基体1101は、基体ホルダ3105、回転軸3107、接地部材3109および処理容器3101を介して接地される。さらに、基体1101の上部には、基体1101の内側に堆積膜が形成されるのを防ぐため、キャップ3110が設けられている。なお、基体ホルダ3105の中にヒータ(不図示)を設け、基体1101を加熱できるようにしてもよい。
さらに、処理容器3101にはガス供給路3303を介してガス供給装置3400が接続されており、ガス導入ノズル3111からスパッタリングガスや反応ガスを導入することが可能となっている。ここで、ガス供給装置3400は、ガスボンベ3411,3421,3431、弁3511〜3513、3521〜3523、3531〜3533、レギュレータ3412、3422,3432、マスフローコントローラ3413,3423,3433等からなる。
スパッタリングガスとしては、ＡrやＨe、Ｘe等の不活性ガスが用いられる。また、反応ガスとしてはフッ素(Ｆ2)ガスや酸素(Ｏ2)ガス等が用いられ、目的とする堆積膜の材質に合わせて適宜選択する。なお、スパッタリングガスと反応ガスは、それぞれ別のノズルから供給してもよい。
基体1101と対向する位置には、ターゲットユニット3600が配置されている。ターゲットユニット3600は、主にスパッタリング材料であるターゲット3611、ターゲットを保持するターゲットホルダ3621、ターゲット3611を処理容器3101から絶縁するための絶縁物3631、磁石3641、電源への接続口3651,3652等からなり、シャフト3112によって処理容器3101中に保持される。ターゲット3611の大きさは、基体1101の長さや処理容器3101の大きさに合わせて最適化したものを用い、スパッタリング面3612の侵食やそれに伴う熱変形等によって所望の膜厚分布や膜特性が得られなくなるまで繰り返し使用することができる。また、ターゲット3611の形状としては、平板状のものや、筒状のものを用いることができる。ターゲット3611の材料は堆積膜の種類に応じて選定し、例えば、ＭgやＡl、Ｌa、Ｃa、Ｂaや所定の組成を持つ合金等の導電性材料、またはこれらの金属の反応物、フッ化マグネシウム、フッ化ランタン、フッ化カルシウム、フッ化アルミ、酸化マグネシウム、酸化ランタン、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化シリコン等の絶縁性材料が用いられる。また、スパッタリング面の反対側には磁石3641を設け、スパッタリング面3612に平行な磁界を印加することができる。磁界の印加によってスパッタリング面3612近傍に高密度なプラズマが生成されるためスパッタリング粒子が増加し、堆積膜の形成速度を高めることができる。磁界の強度は堆積膜の形成速度等の条件に合わせて調節する。なお、スパッタリング中にターゲットが昇温に伴って変形したり、磁石3641の温度が上昇して磁性が失われたりする可能性があるときには、ターゲット3611や磁石3641近傍に冷却パイプ(不図示)を配置して冷却水を流し、ターゲット3611や磁石3641を冷却してもよい。ターゲット3611や磁石3641は、ターゲットホルダ3621に設けられた絶縁物3631によって保持され、処理容器3101から絶縁されている。
ターゲットホルダ3621はシャフト3112を介して移動子3116に接続されており、移動子3116は、モータ3113によって基体1101の母線方向に沿って移動できるようになっている。これによってターゲット3611を移動させながらスパッタリングを行なうことで膜厚むらを小さくすることできる。モータ以外にターゲット3611を移動させる手段として、エアシリンダ等を用いてもよい。また、反応ガスを導入してスパッタリングを行なうときに、反応ガスの濃度分布によって膜特性や膜厚にむらが生じる可能性がある場合は、ガス導入路3303中にベローズ3117を設けるなどしてガス導入路3303に伸縮性を持たせ、ガス導入ノズル3111もモータ3113によって基体1101の母線方向に移動可能としてもよい。なお、堆積膜の形成面に対して斜め方向から入射するスパッタリング粒子によって膜特性や密着性が低下する恐れがあるときには、基体1101とターゲット3611の間にコリメータ(不図示)を設け、スパッタリング粒子が斜め方向から入射するのを防止してもよい。
ところで、本発明に係る電子写真感光体を形成する際には、中間層1300と表面層1401を形成する際に、それぞれ異なるターゲット材料を用いる場合がある。このとき、目的とする層を形成する度に処理容器3101を大気開放してターゲット3611を交換すると、製造効率の低下や不純物の混入を招くことがある。そのため、処理容器3101を大気開放することなく中間層1300と表面層1401を形成することが好ましい。処理容器3101を大気開放することなく中間層1300と表面層1401を形成する装置構成の例としては、ターゲットホルダ3621に複数のターゲットを取り付けてシャフト3112を回転させ、所望のターゲットを基板に対向する位置で保持してスパッタリングを行なうことが可能な構成等が挙げられる。
ターゲット3611には電源への接続口3651が設けられており、そこから接続口3652、電源ケーブル3114を介して電源3115へと接続可能となっている。そして、電源3115によってターゲット3611を陰極、処理容器3101を陽極として電界を印加できるようになっている。なお、図中にはターゲット3611が金属等の導電性材料からなることを想定して直流電源を記したが、ターゲット3611が絶縁材料のときには、直流電源に代えて高周波電源を用いることができる。
ところで、図６に示したスパッタリング装置は、基体1101を鉛直に配置し、ターゲット3611を鉛直方向に移動させるものであるが、基体1101を水平に配置し、ターゲット3611を水平方向に移動可能としてもよい。
また、ここでは、基体1101の位置を固定し、ターゲット3611を基体の軸線方向に沿って移動させるスパッタリング装置を例にとって説明したが、ターゲット3611と基体1101の相対位置を基体1101の軸方向に変化させることができればどちらに移動手段を設けてもよく、基体1101とターゲット3611の双方にモータやエアシリンダ等の移動手段を設け、互いを移動させながらスパッタリングを行なうことも可能である。
図５や図６に示した装置を用いて電子写真感光体を形成する工程について以下に説明する。まず、図５に示したプラズマＣＶＤ装置を用いて、基体1101上にアモルファスシリコン層1200を形成する工程について以下に説明する。まず反応容器2100内に基体1101を投入し、上蓋2106で封止する。次に、排気装置2201を作動させ、弁2501を開いて反応容器2100内を真空排気する。次に、堆積膜の形成に使用するガスをマスフローコントローラ2413、2423、2433、2443,2453によって流量を調節しながら、処理ガスを反応容器2100内に導入する。このとき、使用する処理ガスは目的とする機能や膜特性に応じて選択し、処理ガスの流量も処理条件に合わせて調節する。処理ガスを反応容器2100に導入しながら、高周波電源2108からマッチングボックス2107を介して電極2101に高周波電力を印加し、処理ガスをプラズマ化して基体1101上にアモルファスシリコン層1200を形成する。このとき、ヒータ2104によって基体1101の温度を適宜調節してもよい。また、スロットル弁2503を用いて反応容器2100内の圧力を調節することができる。アモルファスシリコン層1200の形成が終了した後、リーク弁2504を開いて反応容器2100内を大気開放して基体1101を取り出す。
次に、図６に示したスパッタリング装置を用いて中間層1300と表面層1401を形成する。
図６に示したスパッタリング装置を用いて中間層1300と表面層1401を形成する工程は、以下のようにして行われる。なお、ここでは金属からなるターゲットに直流電力を供給してスパッタリングを行なう際の堆積膜の形成工程について説明する。まず、ロードロック室3103の扉3106を開き、アモルファスシリコン層を形成した基体1101を保持した基体ホルダ3105を昇降機に取り付けた後、排気装置3202を作動させ、弁3501を開いてロードロック室3103内を真空排気する。この間に、ターゲット3611のスパッタリング面3612の酸化、フッ化等によってスパッタリング面3612に電荷が蓄積され、アークが発生する恐れがあるときには、プレスパッタリングによって表面の酸化物やフッ化物等の不要成分を除去しておくことが望ましい。プレスパッタリングは、以下のようにして行なうことができる。まず、排気装置3201を作動させ、弁3502を開いて処理容器3101内を真空排気する。処理容器3101内が所定の圧力に到達したら、スパッタリングガスをマスフローコントローラ3413によって流量を調節しながら処理容器3101内に導入する。そして、ターゲット3611を陰極、処理容器3101を陽極として直流電源3115から直流電力を印加し、ターゲット3611近傍でスパッタリングガスをプラズマ化する。プラズマ中の陽イオンはターゲット3611のスパッタリング面3612に衝突し、スパッタリング面3612上の酸化膜を除去する。このとき、排気路3301中に設けたスロットル弁3503の開度を調節し、処理容器3101内の圧力を調節してもよい。また、プレスパッタリング中には、スパッタリング面3612で発生するアークの発生回数や、直流電源3115の電圧値や電流値等をモニタしておくと、これらの値が安定した時点で酸化膜やフッ化膜の除去が完了したと判断することができる。プレスパッタリングを停止するときは、直流電力の供給を停止し、弁3504と弁3511〜5313を閉じてスパッタリングガスの導入を停止する。
プレスパッタリングが完了し、ロードロック室3103内が所定の圧力に到達した後、弁3501を閉じ、弁3505を開いて基体1101を処理容器3101内に搬送し、回転軸3107に保持する。次に、ガス供給路3303中の弁3504を開き、堆積膜の形成に使用するスパッタリングガスや反応ガスをマスフローコントローラ3413、3423、3433によって流量を調節しながら処理容器3101内に導入する。このとき、反応ガスを水素ガスや不活性ガス等で希釈したり、反応ガスを複数導入してもよい。スパッタリングガスと反応ガスを導入した後、直流電源3115からターゲット3611に直流電力を供給してプラズマを生起させる。なお、スパッタリング中は、排気路3301中のスロットル弁3503を用いて処理容器3101内の圧力を所定の値に調節しておくことが望ましい。プラズマによってスパッタリングされたスパッタリング粒子は、基体1101上で反応ガスと反応して堆積膜を形成する。堆積膜の形成中は、ターゲット移動用のモータ3113を駆動させ、ターゲット3611を基体1101の母線方向に沿って移動させる。ターゲット3611の移動速度や往復回数は、堆積膜の形成時間等の形成条件によって任意に調節する。また、ターゲット3611の移動範囲は許容される膜厚むらに応じて調節するが、基体1101よりも長い範囲内で移動させることが好ましい。また、基体1101を回転軸によって回転させながらスパッタリングを行なうことで、基体1101の外周方向に沿った膜厚むらを小さくすることができる。
所定の堆積膜の形成時間が経過した時点で、弁3504と、スパッタリングガスや反応ガスのボンベに接続された弁を閉じてガスの導入を停止し、ターゲット3611への直流電力の供給を停止する。次に、同様の手順で第２の中間層1302または表面層1401の形成に用いるターゲットのスパッタリングを行ない、基体上に中間層1302または表面層1401を形成する。このとき、基体1101を一旦ロードロック室3103に搬送し、第２の中間層1302または表面層1401の形成に用いるターゲットのプレスパッタリングを行ない、再び基体1101を処理容器3101内に搬送してスパッタリングを行なってもよい。
表面層1401の形成まで終了した後、処理容器3301内やガス供給装置3400の配管内のパージが行なわれる。その後、基体1101はロードロック室3103へ搬出され、大気中に取り出される。
なお、ここではターゲット3611に導電性材料を用い、直流電力を印加してスパッタリングを行なう方法について述べたが、フッ化マグネシウム、フッ化ランタン、フッ化カルシウム、フッ化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ランタン、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化シリコン等の絶縁性の物質をターゲット3611に用いたときには、ターゲット3611に高周波電力を印加することができる。
本発明における実施例を、図を用いて以下に説明する。
[実施例１]
図５に示したＣＶＤ装置を用いてアモルファスシリコン層を形成した後、図６に示したスパッタリング装置を用い、金属酸化物からなる中間層と金属フッ化物からなる表面層を形成して電子写真感光体を作製し、その電位特性を評価した。
まず、図５に示したＣＶＤ装置を用いてアモルファスシリコンを主体とする電荷注入阻止層と光導電層を形成した。基体としては直径80ｍｍ、長さ358ｍｍのアルミニウムシリンダを用いた。アモルファスシリコン層の形成条件を表１に示す。
Figure 2005301233
なお、電源には、周波数が13.56ＭＨzのものを用いた。
電荷注入阻止層と光導電層を形成した後、図６に示すスパッタリング装置を用いて、酸化マグネシウムからなる中間層を150nｍ形成し、その上にフッ化マグネシウムからなる表面層を800nｍ形成した。酸化マグネシウムおよびフッ化マグネシウムの形成条件を表２に示す。
Figure 2005301233
得られた電子写真感光体をデジタル複写機(キヤノン(株)製iＲ6000の改造機)に装着し、以下の手順で電位特性を測定した。まず、得られた電子写真感光体を複写機に設置し、帯電器に＋６kＶの高電圧を印加してコロナ帯電を行ない、表面電位計により測定したドラムの暗部表面位を帯電能とした。また、電子写真感光体を暗部表面電位が450Ｖとなるように帯電させた後、露光レーザ光を照射し、表面電位が200Ｖとなるような光量を感度として測定した。次に、得られた電子写真感光体を、現像位置で450Ｖの暗部表面電位に帯電させ、レーザ光を２ lx・sの光量で照射し、このときのドラムの明部表面電位を残留電位とした。なお、電位測定に際しては、露光レーザ光の波長は660nｍのものを用いた。電位測定の後、白地全面文字チャートを用いて画像を出力し、画像流れの有無を調査した。画像の出力環境としては、30℃、80％ＲＨとした。なお、このとき、露光レーザ光のスポット径は約60μｍ×約65μｍ(主走査方向のスポット径×副走査方向のスポット径)あった。さらに、露光レーザ光の光源を、405nｍに主たる発振波長を有する半導体レーザに交換し、白地全面文字チャートを用いて画像を出力し、画像流れの有無を調査した。なお、このとき、露光レーザ光のスポット径は約30μｍ×約40μｍ(主走査方向のスポット径×副走査方向のスポット径)であった。
[比較例１]
図５に示したＣＶＤ装置を用いてアモルファスシリコン層を形成した後、図６に示したスパッタリング装置を用いてフッ化マグネシウムからなる表面層を形成して電子写真感光体を作製し、電位特性を評価した。
基体は実施例１と同様のものを用い、電荷注入阻止層と光導電層を形成手順および条件も実施例１と同様とした。
電荷注入阻止層と光導電層を形成した後、図６に示すスパッタリング装置を用いてフッ化マグネシウムからなる表面層を800nｍ形成した。フッ化マグネシウム膜の形成条件は実施例１と同様とした。
得られた電子写真感光体について、実施例１と同様の手順で、電位特性と画像流れの評価を行なった。
[比較例２]
図５に示したＣＶＤ装置を用いてアモルファスシリコン層と、a-ＳiＣ:Ｈからなる中間層を連続的に形成した後、図６に示したスパッタリング装置を用いて金属フッ化物からなる表面層を形成して電子写真感光体を作製し、その電位特性を評価した。
基体は実施例１と同様のものを用い、電荷注入阻止層と光導電層を形成手順および条件も実施例１と同様とした。電荷注入阻止層と光導電層を形成した後、a-ＳiＣ:Ｈからなる中間層を形成した。a-ＳiＣ:Ｈ中間層の形成条件を表３に示す。
Figure 2005301233
なお、光導電層と中間層の間では、放電を途絶することなくガスの導入量を１分間で連続的に変化させた。そして、ガスの導入量が一定した状態でa―ＳiＣ:Ｈ膜を150nｍ形成した。
中間層を形成した後、図６に示したスパッタリング装置を用いてフッ化マグネシウムからなる表面層を800nｍ形成した。表面層の形成条件は実施例１と同様とした。
得られた電子写真感光体について、実施例１と同様の手順で、電位特性と画像流れの評価を行なった。
実施例１および比較例２において測定された帯電能、感度および残留電位について、比較例１に対する比を算出し、以下の評価基準の下で評価した。
◎:比較例１に対して20％以上向上
○:比較例１に対して10〜20％向上
△:比較例１に対して０〜10％向上
これらの評価の結果を表４にまとめて示す。
Figure 2005301233
表４から明らかなように、比較例２においてa-ＳiＣ:Ｈ膜を中間層に用いたときには帯電能が十分良好ではない。これに対して、酸化マグネシウムからなる中間層を設けたときには帯電能や感度、残留電位ともに良好となっていることが分かる。以上のことから、表面層に金属フッ化物を設けたときには、中間層に金属酸化物を設けることによって優れた電位特性を有する電子写真感光体得ることができることが分かる。
次に、画像流れの評価について述べる。露光レーザ光のスポット径が約60μｍのときには、実施例１および比較例１、２のいずれにおいても画像流れは認められなかった。一方、露光レーザ光の波長を405nｍとすることによってスポット径を約30μｍまで小さくしたときには、実施例１において金属酸化物からなる中間層を設けたときには画像流れは顕在化しなかったものの、比較例１においてアモルファスシリコン層の上に直接フッ化マグネシウムを形成したときには画像流れが若干顕在化していた。すなわち、解像度を高めた場合であっても、中間層に金属酸化物を設けることで画像流れを効果的に抑制することができた。そして、比較例２において、露光レーザ光のスポット径を35μｍ程度としたときには、評価可能な画像を出力することができなかった。
なお、本実施例においては中間層に酸化マグネシウムを用いたが、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ランタン等の他の金属酸化物からなる中間層を設けたときにも、電位特性が良好で、電荷の横流れに伴う画像流れを発生しにくい電子写真感光体を得ることができた。
[実施例２]
図５に示したＣＶＤ装置を用いてアモルファスシリコン層を形成した後、図６に示したスパッタリング装置を用いて金属酸化物からなる中間層と、金属フッ化物からなる表面層を形成して、反射率の最大値が20％以下となるような電子写真感光体を作製し、初期電位特性の評価と、印字耐久テストにおける画像評価と、感度むらおよび感度の変動幅と、反射率の最大値の評価を行なった。
本実施例においては、実施例１と同様の手順で電子写真感光体を作製し、中間層および表面層の膜厚も実施例１と同様とした。なお、本実施例においては、光導電層、中間層、表面層に用いたそれぞれの構成材料をガラス基板(コーニング製7059ガラス基板)上に別途形成し、紫外分光光度計(日本分光(株)製Ｖ-570)を用いて屈折率の値を測定した。その屈折率を表５にまとめて示す。
Figure 2005301233
得られた電子写真感光体をデジタル複写機(キヤノン(株)製iＲ6000の改造機)に装着し、以下の電位特性の測定及び印字耐久テストを行なった。なお、複写機には、静電潜像を形成する光源として、405nｍに主たる発振波長を出力する半導体レーザを装着した。なお、このとき、露光レーザ光のスポット径は約30μｍ×40μｍ(主走査方向のスポット径×副走査方向のスポット径)であった。また、露光レーザ光の主走査方向の入射角度は、電子写真感光体の中央が０°、画像の端部で±約16°の範囲内で変化して画像露光が行なわれた。さらに、クリーニングローラの部材を、マグネットローラからウレタンゴムのスポンジローラに変更する改造も施し、表面層の摩耗を促進させるような条件下で耐久テストを行なった。
まず、得られた電子写真感光体の帯電能、感度、残留電位を実施例１と同様の手順で測定した。その後、印字耐久テストを行ない、その中で感度むらおよび感度の変動幅、そして反射率の最大値を測定した。なお、耐久テスト中は、複写機に本来装着されている電子写真感光体内臓のヒータを動作しない条件下で評価を行なった。
温度30℃、湿度80％ＲＨの環境下で、画素密度50％の画像を50万枚出力する耐久テストを行なった。この耐久テストにおいて、出力される画像の２万枚ごとに、干渉縞模様が画像に写りこんだときの画像濃度を測定し、画像濃度が最も低い部分に対する最も高い部分の比を算出して干渉縞模様の写りこみの評価を行なった。なお、耐久テスト後のフッ化マグネシウム膜の磨耗量を測定したところ、摩耗の少ない部分で約300nｍ、多い部分で約400nｍであった。
耐久テストと併せて、実施例１と同様の手順で感度を測定した。感度は電子写真感光体の母線方向の中央部から30ｍｍ毎に測定し、感度の最もよい部分に対する最も悪い部分の比を算出して感度むらとした。感度は印字耐久テストの２万枚ごとに測定し、印字耐久テストを通して最も大きかった感度むらを、感度むらの最大値として評価した。また、電子写真感光体の中央部において、耐久テストを通じて最も高かった感度に対する最も低い感度の比を算出し、感度の変動幅として評価した。さらに、反射分光式干渉計(大塚電子(株)製ＭＣＰＤ3000)を用いて405nｍの波長の光に対する反射率を測定した。このとき、反射率は複写機内における電子写真感光体の母線方向の位置とレーザ光の入射角度が対応するようにして測定した。反射率の測定はレーザ光の入射角度の１°毎に対応する母線方向の位置で耐久テスト前と耐久テストの５万枚毎に行ない、反射率の最大値を調査した。
[比較例３]
図５に示したＣＶＤ装置を用いてアモルファスシリコン層を形成した後、図６に示したスパッタリング装置を用いてフッ化マグネシウムからなる表面層を形成して電子写真感光体を作製し、初期電位特性の評価と、印字耐久テストにおける画像評価と、感度むらおよび感度の変動幅と、反射率の最大値の評価を行なった。
本比較例においては、比較例１と同様の手順で光導電層の上に直接フッ化マグネシウムからなる表面層を形成して電子写真感光体を作製し、実施例２と同様の方法で得られた電子写真感光体の初期電位特性と、印字耐久テストにおける感度むらおよび感度の変動幅と、干渉縞模様の写りこみの様子と、反射率の最大値の評価を行なった。
実施例２において、初期の帯電能、感度および残留電位と、耐久テスト中の感度むらおよび感度の変動幅と、干渉縞模様の写りこみについて比較例３に対する比を算出し、以下の評価基準の下で評価した。
◎:比較例３に対して20％以上向上
○:比較例３に対して10〜20％向上
△:比較例３に対して０〜10％向上
これらの評価の結果と、各実験における反射率の最大値を表６にまとめて示す。
Figure 2005301233
また、表６から明らかなように、これに対して、フッ化マグネシウムからなる表面層と光導電層の間に、反射率の最大値が20％以下となるように酸化マグネシウムからなる中間層を形成したときには、比較例３において光導電層の上にフッ化マグネシウム膜を直接形成したときよりも優れた電位特性を得ることができていることに加えて、干渉縞の写りこみが抑制されていることわかる。また、感度むらや感度の変動幅も良好で、画質の高い電子写真感光体を得ることができていることが分かる。
また、本実施例においては中間層に酸化マグネシウムを用いたが、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ランタン等の他の金属酸化物からなる中間層を設けたときにも、反射率の最大値が20％以下となるように膜厚を制御することによって、干渉縞模様の写りこみが良好で、感度むらや感度の変動の小さい電子写真感光体が得られた。
[実施例３〜５]
図５に示したＣＶＤ装置を用いてアモルファスシリコン層を形成した後、図６に示すスパッタリング装置を用いて、実施例２と異なる膜厚を有する酸化マグネシウムからなる中間層を形成した後、フッ化マグネシウムからなる表面層を形成して電子写真感光体を作製し、初期電位特性の評価と、印字耐久テストにおける画像評価と、感度むらおよび感度の変動幅と、反射率の最大値の評価を行なった。
基体は実施例１と同様のものを用い、電荷注入阻止層と光導電層を形成手順および条件も実施例１と同様とした。
電荷注入阻止層と光導電層を形成した後、図６に示すスパッタリング装置を用いて、酸化マグネシウムからなる中間層とフッ化マグネシウムからなる表面層を形成した。中間層および表面層の形成条件は実施例１と同様とした。各比較例における酸化マグネシウム膜とフッ化マグネシウム膜の膜厚の組み合わせを表７に示す。
Figure 2005301233
得られた電子写真感光体について、実施例２と同様の方法で初期電位特性と、印字耐久テストにおける感度むらおよび感度の変動幅と、干渉縞模様の写りこみの様子と、反射率の最大値の評価を行なった。
実施例３〜５において、初期の帯電能、感度および残留電位と、耐久テスト中の感度むらおよび感度の変動幅と、干渉縞模様の写りこみについて比較例３に対する比を算出し、以下の評価基準の下で評価した。
◎:比較例３に対して20％以上向上
○:比較例３に対して10〜20％向上
△:比較例３に対して０〜10％向上
これらの評価の結果と各実験における反射率の最大値を、実施例２の評価結果と合わせて表８にまとめて示す。
Figure 2005301233
表８から明らかなように、いずれの実施例においても良好な電位特性を得ることができているが、実施例２における中間層の膜厚から、膜厚を増加させていくと、反射率の最大値が一旦増加してから減少に転じることがわかる。そして、膜厚が増加して反射率の最大値が20％を超えると感度の変動幅が悪化し、干渉縞の画像への写りこみも悪化する傾向にある。さらに膜厚が増加すると反射率の最大値は小さくなり、感度の変動幅や干渉縞の写りこみが良好となっている。以上のことから、感度の変動幅や感度むらを低減し、干渉縞の写りこみを抑制するためには、反射率の最大値が20％以下であることが必要であることが分かる。
なお、本実施例においては、中間層に酸化マグネシウムを用いたが、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ランタン等の他の金属酸化物からなる中間層の膜厚を変化させた電子写真感光体を作製し、印字耐久テストによる干渉縞模様の写りこみの様子の評価と、感度むらおよび感度の変動幅と、反射率の最大値の評価を行なったところ、反射率の最大値が20％以下となるように中間層の膜厚を調節したときに、干渉縞の写りこみが抑制され、感度むらや感度の変動幅の小さい電子写真感光体が得られた。
[実施例６〜12]
図５に示したＣＶＤ装置を用いてアモルファスシリコン層を形成した後、図６に示したスパッタリング装置を用い、(２)式におけるｍの値が１〜７の何れかとなるように膜厚を調節した酸化マグネシウムからなる中間層と、フッ化マグネシウムからなる表面層を形成して電子写真感光体を作製し、初期電位特性の評価と、印字耐久テストにおける画像評価と、感度むらおよび感度の変動幅と、反射率の最大値の評価を行なった。
図５に示したＣＶＤ装置を用いて、実施例１と同様の条件で電荷注入阻止層と光導電層を形成した後、図６に示すスパッタリング装置を用いて、(２)式におけるｍの値が１〜７のいずれかとなるような膜厚で酸化マグネシウムからなる中間層を形成し、その上にフッ化マグネシウムからなる表面層を800nｍ形成した。なお。(２)式のλの値には、露光レーザ光の主たる発振波長である405nｍを代入した。それぞれの中間層や表面層の形成条件は実施例１と同様とした。各実施例における中間層と表面層の組み合わせを表９に示す。
Figure 2005301233
それぞれの実施例において得られた電子写真感光体について、実施例２と同様の方法で初期電位特性と、印字耐久テストにおける感度むらおよび感度の変動幅と、干渉縞模様の写りこみの様子と、反射率の最大値の評価を行なった。
実施例６〜12において、初期の帯電能、感度および残留電位と、耐久テスト中の感度むらおよび感度の変動幅と、干渉縞模様の写りこみについて比較例３に対する比を算出し、以下の評価基準の下で評価した。
◎:比較例３に対して20％以上向上
○:比較例３に対して10〜20％向上
△:比較例３に対して０〜10％向上
これらの評価の結果と、各実験における反射率の最大値を表10にまとめて示す。
Figure 2005301233
表10から明らかなように、(２)式を満たすように各材料の中間層を形成したときには、いずれの実施例においても良好な初期電位特性を得ることができているが、ｍの値が小さくなるほど反射率の最大値が小さくなっていることが分かる。そして、これに伴って干渉縞の写りこみや感度むら、感度の変動幅が向上しており、特に、(２)式におけるｍの値が１〜５の範囲内で良好であることが分かる。
なお、本実施例においては中間層に酸化マグネシウムを用いたが、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ランタン等の他の金属酸化物からなる中間層を、(２)式を満足するように膜厚を調節して形成したときにも、ｍの値が１〜５の範囲内で、干渉縞の写りこみが良好で、感度むらや感度の変動の小さい電子写真感光体が得られた。
[実施例13〜18]
図５に示したＣＶＤ装置を用いてアモルファスシリコン層を形成した後、図６に示したスパッタリング装置を用い、(２)式を満たす膜厚から±λ/16nの整数倍ずれるように膜厚を調節した酸化マグネシウムからなる中間層と、フッ化マグネシウムからなる表面層を形成して電子写真感光体を作製し、初期電位特性の評価と、印字耐久テストにおける画像評価と、感度むらおよび感度の変動幅と、反射率の最大値の評価を行なった。
図５に示したＣＶＤ装置を用いて、実施例１と同様の条件で電荷注入阻止層と光導電層を形成した後、図６に示すスパッタリング装置を用いて、(２)式におけるｍの値が２のときから±λ/16nの整数倍ずらした膜厚を有する酸化マグネシウムからなる中間層を形成し、その上にフッ化マグネシウムからなる表面層を形成した。なお。(２)式のλの値には、露光レーザ光の主たる発振波長である405nｍを代入した。それぞれの中間層や表面層の形成条件は実施例１と同様とした。各実施例における中間層と表面層の組み合わせを表11に示す。
Figure 2005301233
それぞれの実施例において得られた電子写真感光体について、実施例２と同様の方法で初期電位特性と、印字耐久テストにおける感度むらおよび感度の変動幅と、干渉縞模様の写りこみの様子と、反射率の最大値の評価を行なった。
実施例13〜18において、初期の帯電能、感度および残留電位と、耐久テスト中の感度むらおよび感度の変動幅と、干渉縞模様の写りこみについて比較例３に対する比を算出し、以下の評価基準の下で評価した。
◎:比較例３に対して20％以上向上
○:比較例３に対して10〜20％向上
△:比較例３に対して０〜10％向上
これらの評価の結果と各実験における反射率の最大値を、実施例５における結果と合わせて表12にまとめて示す。
Figure 2005301233
表12から明らかなように、いずれの実施例においても良好な初期電位特性を得ることができており、かつ、膜厚のずれが(２)式を満足する値から±λ/16n程度のときには、感度むらや感度の変動幅、干渉縞の写りこみともに大幅に悪化していないことが分かる。そして、膜厚のずれが±λ/16nを超えると感度の変動幅が悪化し始め、干渉縞模様の写りこみも顕在化し始める傾向にあることが分かる。以上のことから、膜厚むらが(２)式を満足する値から±λ/16nの範囲内であれば干渉に伴う画質の低下を効果的に抑制することができることが分かる。
なお、本実施例においては中間層に酸化マグネシウムを用いたが、中間層に酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ランタン等の他の金属酸化物を用い、膜厚を(２)式を満足する値からずらした膜厚で形成したときにも、(２)式を満足する膜厚から±λ/16nのずれの範囲内で、干渉縞の写りこみが良好で、感度むらや感度の変動の小さい電子写真感光体が得られた。
[実施例19〜25]
図５に示したＣＶＤ装置を用いてアモルファスシリコン層を形成した後、図６に示したスパッタリング装置を用い、反射防止能を有するように屈折率と膜厚を調節した中間層と、フッ化マグネシウムからなる表面層を形成して電子写真感光体を作製し、初期電位特性の評価と、印字耐久テストにおける画像評価と、感度むらおよび感度の変動幅と、反射率の最大値の評価を行なった。
本実施例においては、まず、中間層が１層のときに、(４)式に基づいて反射防止能を有するのに必要な中間層の屈折率の値を算出したところ、2.05となった。そこで、この値に近い屈折率を有する酸化ランタン(1.95付近)を中間層として選択した。
図５に示したＣＶＤ装置を用いて、実施例１と同様の条件で電荷注入阻止層と光導電層を形成した後、図６に示すスパッタリング装置を用いて、酸化ランタンからなる中間層を、(２)式におけるｍの値が１〜７のいずれかとなるような膜厚で形成した。なお。(２)式のλの値には、露光レーザ光の主たる発振波長である405nｍを代入した。酸化ランタンの形成条件と、その形成条件の下での屈折率を表13に示す。
Figure 2005301233
中間層を形成した後、フッ化マグネシウムからなる表面層を800nｍ形成した。なお、表面層の形成条件は実施例１と同様とした。
各実施例における中間層の膜厚と表面層の組み合わせを表14に示す。
Figure 2005301233
得られた電子写真感光体について、実施例２と同様の方法で初期電位特性と、印字耐久テストにおける感度むらおよび感度の変動幅と、干渉縞模様の写りこみの様子と、反射率の最大値の評価を行なった。
実施例19〜25において、初期の帯電能、感度および残留電位と、耐久テスト中の感度むらおよび感度の変動幅と、干渉縞模様の写りこみについて比較例３に対する比を算出し、以下の評価基準の下で評価した。
◎:比較例３に対して20％以上向上
○:比較例３に対して10〜20％向上
△:比較例３に対して０〜10％向上
これらの評価の結果と各実験における反射率の最大値を表15にまとめて示す。
Figure 2005301233
表15から明らかなように、いずれの実施例においても良好な初期電位特性を得ることができており、さらに中間層に反射防止能を持たせることで、反射防止能を持たない中間層を形成したときに比べて、同じ光学膜厚、つまり同じｍの値の下でも反射率の最大値をより小さくすることができると共に、感度むらや干渉縞の写りこみを軽減させることができており、特に、(２)式におけるｍの値が１〜５の範囲内で良好であることが分かる。
なお、実施例２〜26においては、波長が405nｍのレーザ光を用いて印字耐久テストを行なったが、従来用いられてきた600〜800nｍの波長を用いたときにも、反射率の最大値が20％以下となるように中間層の膜厚を調節したり、(２)式におけるｍの値が１〜５の範囲内となるように膜厚を調節したり、さらには中間層が反射防止能を有するように中間層の屈折率を調節することによって、干渉縞の写りこみが良好で、感度のむらや変動幅の小さい電子写真感光体を得ることができた。
(a)本発明に係る電子写真感光体の層構成の一例である。 (b)中間層を２層としたときの本発明に係る電子写真感光体の層構成の一例である。 表面層の膜厚と、反射率の関係の一例である。 電子写真感光体上に静電潜像を形成する露光装置の一例の平面図である。 レーザの入射角度とその位置における反射率の最大値との関係の一例である。 アモルファスシリコンを主成分とする光導電性薄膜を円筒状基体に形成するためのプラズマＣＶＤ装置の一例である。 本発明に係る中間層および表面層を基体上に形成するためのスパッタリング装置の一例である。
符号の説明
1000 電子写真感光体
1101 基体
1200 アモルファスシリコン層
1201 電荷注入阻止層
1202 光導電層
1300 中間層
1301 第１の中間層
1302 第２の中間層
1401 表面層

Claims (10)

  1. 導電性基体上に、少なくともアモルファスシリコンを主体とする光導電層と、表面層と、前記光導電層と前記表面層の間に、少なくとも１層の中間層を有する電子写真感光体であって、前記表面層が金属フッ化物(フッ化ケイ素を除く)を有しており、かつ、前記中間層が、金属酸化物を有していることを特徴とする電子写真感光体。
  2. 回転多面鏡に露光レーザ光を入射させて偏向させる光走査装置を用い、前記露光レーザ光を、入射角度を変化させながら前記光導電層上を露光させたときに、前記表面層の膜厚の変動および前記露光レーザ光の入射角度に応じて変化する反射率の最大値が20％以下となるように、前記中間層の膜厚および屈折率が制御されていることを特徴とする請求項１に記載の電子写真感光体。
  3. 前記光走査装置を用い、前記光導電層上にスポット状の露光を連続して行なったときに、前記光導電層上の露光スポットの直径が40μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子写真感光体。
  4. 前記光導電層の表面を、380〜450nｍの発振波長を有する露光レーザ光によって走査されることを特徴とする請求項３に記載の電子写真感光体。
  5. 前記レーザ光が前記光導電層と前記中間層の界面で反射し、前記中間層と前記表面層の界面に到達した成分と、前記中間層と前記表面層の界面で反射する成分の位相差Δφ(rad)が、下記数式(１)の条件を満たすように前記中間層の膜厚および屈折率が調節されていることを特徴とする請求項２から４の何れかに記載の電子写真感光体。
    Δφ=π(２k-１)・・・(１)
    [kは１〜５の整数を表す]
  6. 前記中間層の屈折率が、前記表面層を媒質としたときに反射防止条件を満足するように調節されていることを特徴とする請求項５に記載の電子写真感光体。
  7. 前記中間層が１層の構成からなり、前記中間層の屈折率nおよび前記中間層の膜厚d(nｍ)が、下記数式(２)および(３)の条件を満たすことを特徴とする請求項２から４の何れかに記載の電子写真感光体。
    d=(λ/４n)・(２ｍ-１)・・・(２)
    nSL<n<nPCL・・・(３)
    [nPCLは光導電層の屈折率、nSLは表面層の屈折率、nは中間層の屈折率、λは露光レーザ光の波長(nｍ)、ｍは１〜５の整数を表す]
  8. 前記中間層の屈折率の値が、下記数式(４)の条件を満たすことを特徴とする請求項７記載の電子写真感光体。
    n2=nPCL・nSL・・・(４)
  9. 前記中間層および前記表面層が、スパッタリングによって形成されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の電子写真感光体。
  10. 前記金属フッ化物が、フッ化マグネシウム、フッ化ランタン、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、フッ化アルミニウムのいずれかであり、前記金属酸化物が酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ランタン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化シリコンのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の電子写真感光体。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008093634A1 (ja) * 2007-01-31 2008-08-07 Kyocera Corporation 電子写真感光体およびこれを備えた画像形成装置
JP2010049242A (ja) * 2008-07-25 2010-03-04 Canon Inc 電子写真感光体および電子写真装置
JP2010231019A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Fuji Xerox Co Ltd 受光素子、プロセスカートリッジおよび画像形成装置
JP2011209359A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Kyocera Corp 画像形成装置
JP2012003241A (ja) * 2010-05-18 2012-01-05 Canon Inc 電子写真装置および電子写真感光体
JP2012181230A (ja) * 2011-02-28 2012-09-20 Canon Inc 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置
US8512923B2 (en) 2009-04-20 2013-08-20 Canon Kabushiki Kaisha Electrophotographic photosensitive member and electrophotographic apparatus

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4738840B2 (ja) 2004-03-16 2011-08-03 キヤノン株式会社 電子写真感光体
JP4840271B2 (ja) * 2007-07-02 2011-12-21 富士ゼロックス株式会社 画像形成装置
JP5081199B2 (ja) * 2008-07-25 2012-11-21 キヤノン株式会社 電子写真感光体の製造方法
US8507170B2 (en) * 2008-07-25 2013-08-13 Canon Kabushiki Kaisha Image-forming method and image-forming apparatus
JP5121785B2 (ja) 2008-07-25 2013-01-16 キヤノン株式会社 電子写真感光体および電子写真装置
JP4612913B2 (ja) * 2008-12-26 2011-01-12 キヤノン株式会社 画像形成方法
JP5607499B2 (ja) * 2009-11-17 2014-10-15 キヤノン株式会社 電子写真感光体および電子写真装置
JP5653186B2 (ja) * 2009-11-25 2015-01-14 キヤノン株式会社 電子写真装置
JP5675287B2 (ja) * 2009-11-26 2015-02-25 キヤノン株式会社 電子写真感光体および電子写真装置
JP5675289B2 (ja) * 2009-11-26 2015-02-25 キヤノン株式会社 電子写真感光体および電子写真装置
JP5675292B2 (ja) * 2009-11-27 2015-02-25 キヤノン株式会社 電子写真感光体および電子写真装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003029437A (ja) * 2001-07-16 2003-01-29 Canon Inc 電子写真感光体、および、それを用いた電子写真装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57115551A (en) 1981-01-09 1982-07-19 Canon Inc Photoconductive material
JPS6129851A (ja) * 1984-07-20 1986-02-10 Toshiba Corp 電子写真装置
JPS61219961A (ja) 1985-03-26 1986-09-30 Fuji Electric Co Ltd 電子写真感光体
US4675265A (en) * 1985-03-26 1987-06-23 Fuji Electric Co., Ltd. Electrophotographic light-sensitive element with amorphous C overlayer
DE3527329A1 (de) 1985-07-31 1987-02-05 Philips Patentverwaltung Digitales funkuebertragungssystem mit variabler zeitschlitzdauer der zeitschlitze im zeitmultiplexrahmen
DE3677709D1 (de) * 1985-09-21 1991-04-04 Canon Kk Photorezeptorelemente.
JPH0668633B2 (ja) * 1985-10-16 1994-08-31 キヤノン株式会社 光受容部材
JPH0690531B2 (ja) * 1985-10-15 1994-11-14 キヤノン株式会社 光受容部材
JPH0782240B2 (ja) * 1986-09-04 1995-09-06 富士ゼロックス株式会社 電子写真感光体
JP2722470B2 (ja) * 1988-01-08 1998-03-04 富士ゼロックス株式会社 電子写真感光体
JPH026961A (ja) * 1988-06-24 1990-01-11 Minolta Camera Co Ltd 感光体
US5262263A (en) * 1989-01-31 1993-11-16 Kyocera Corporation Layer electrophotographic sensitive member comprising morphous silicon
JPH02203350A (ja) 1989-01-31 1990-08-13 Kyocera Corp 電子写真感光体
US5082756A (en) * 1989-02-16 1992-01-21 Minolta Camera Kabushiki Kaisha Photosensitive member for retaining electrostatic latent images
JP2674302B2 (ja) * 1990-11-01 1997-11-12 富士電機株式会社 電子写真用感光体
DE69221687T2 (de) * 1991-05-30 1998-02-19 Canon Kk Lichtempfindliches Element
EP0560985A1 (en) * 1991-10-01 1993-09-22 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof
JP3155413B2 (ja) * 1992-10-23 2001-04-09 キヤノン株式会社 光受容部材の形成方法、該方法による光受容部材および堆積膜の形成装置
JP2000258938A (ja) * 1999-03-10 2000-09-22 Fuji Xerox Co Ltd 画像形成装置
JP2003285466A (ja) * 2002-03-27 2003-10-07 Canon Inc 画像記録装置
JP4738840B2 (ja) 2004-03-16 2011-08-03 キヤノン株式会社 電子写真感光体

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003029437A (ja) * 2001-07-16 2003-01-29 Canon Inc 電子写真感光体、および、それを用いた電子写真装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008093634A1 (ja) * 2007-01-31 2008-08-07 Kyocera Corporation 電子写真感光体およびこれを備えた画像形成装置
US8275290B2 (en) 2007-01-31 2012-09-25 Kyocera Corporation Electrophotographic photosensitive body and image forming apparatus provided with the same
JP2010049242A (ja) * 2008-07-25 2010-03-04 Canon Inc 電子写真感光体および電子写真装置
JP2010231019A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Fuji Xerox Co Ltd 受光素子、プロセスカートリッジおよび画像形成装置
US8512923B2 (en) 2009-04-20 2013-08-20 Canon Kabushiki Kaisha Electrophotographic photosensitive member and electrophotographic apparatus
JP2011209359A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Kyocera Corp 画像形成装置
JP2012003241A (ja) * 2010-05-18 2012-01-05 Canon Inc 電子写真装置および電子写真感光体
JP2012181230A (ja) * 2011-02-28 2012-09-20 Canon Inc 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置

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