JP2009036932A - 電子写真感光体およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子写真感光体において、感度特性を高感度で安定させることができるようにし、繰り返しの使用による画像濃度の変化やムラが生じることを抑制する。
【解決手段】本発明は、導電性基板１８上に、光導電層１９Ｂおよび表面層１９Ｃが順次積層された電子写真感光体１０に関する。表面層１９Ｃは、珪素および炭素を含むアモルファス膜からなり、少なくとも感光層１９の表面から一定厚みの領域１９Ｃａまでにおいて、珪素と炭素との合計原子数における炭素原子の占める原子割合が９０ａｔｍ％以上１００ａｔｍ％未満とされている。
【選択図】図２

Description

本発明は、導電性基板上に、光導電層および表面層が順次積層された感光層が形成された電子写真感光体、およびこれを備えた電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の複写機やプリンタなどの画像形成装置は、静電潜像およびトナー像が形成される電子写真感光体を備えている。電子写真感光体には、電子写真特性（帯電能、光感度、残留電位などの電位特性、および画像濃度、解像度、コントラスト、階調性などの画像特性）の質および安定性、ならびに耐久性（耐磨耗性、耐刷性、耐環境性、および耐薬品性など）が求められる。特に、最近の高速多機能プリンタにおいては、露光光に対して高感度な電子写真感光体が求められている。このような電子写真感光体としては、導電性基体上に、感光層として光導電層および表面層を積層したものが提案されている。

光導電層としては、従来よりアモルファスシリコン材料により形成されたものが採用されている。このような光導電層において感度を高めるためには、入射された光を有効に利用できるように膜厚を比較的に大きくすることが考えられている。しかしながら、光導電層の膜厚を大きくすることは、多くの成膜時間と原料ガスを必要となるために、コスト的に不利である。

一方、表面層として反射防止機能を有するものを採用し、露光による光導電層での光キャリアの発生効率を向上させる方法が提案されている。その一例として、表面層の厚みを、たとえば（λ／４ｎ）・ｍ（λは露光光の波長、ｎは表面層の屈折率、ｍは整数）とすることにより、表面層に反射防止機能を付与する方法がある（たとえば特許文献１参照）。

特公平６−６８６３１号公報

しかしながら、表面層は、長期間の使用により、トナー、紙との擦れによって徐々に厚みが減少する。そのため、初期状態で反射防止機能を充分に有していても、厚みの低減により反射防止機能を充分に有しているとはいえない状態となる欠点があった。たとえば、露光波長を６８０ｎｍ、表面層の屈折率を２．２として考えれば、（λ／４ｎ）≒７７ｎｍとなる。この場合、表面層の厚みが７７ｎｍの倍数に相当する厚みのときに、効果的な反射防止状態となる。一方、表面層の削れ量は、表面層の材質・組成によって異なるが、長期間の使用により、５０ｎｍ程度に達し得る。そのため、初期状態での表面層の厚みが充分に反射防止機能を有する状態であったとしても、使用による膜厚の変化により、充分に反射防止機能を発揮できない厚みとなってしまう。このように反射防止機能が低減し、表面層での反射率が高くなれば、光導電層における光キャリアの発生効率が低下する。その結果、長期の使用により、画像形成装置での印字濃度が徐々に変化し得るといった問題が生じ得るのである。また、表面層における削れ量は、表面層の各所において一様とならず、表面層における反射防止機能の低下具合についてムラが生じてしまう場合がある。その結果、表面層の厚みにより反射防止機能を持たせた表面層を採用した場合には、長期間の使用により印字濃度ムラが生じ得るのである。

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、電子写真感光体において、感度特性を高感度で安定させることができるようにし、繰り返しの使用による画像濃度の変化やムラが生じるのを抑制することを課題としている。

本発明の第１の側面においては、導電性基板と、前記導電性基板上に形成され、かつ光導電層および表面層が順次積層された感光層と、を備えた電子写真感光体であって、前記表面層は、珪素および炭素を含むアモルファス膜からなり、少なくとも前記感光層の表面から一定厚みの領域までにおいて、珪素と炭素との合計原子数における炭素原子の占める原子割合が９０ａｔｍ％以上１００ａｔｍ％未満であることを特徴とする、電子写真感光体が提供される。

前記表面層は、たとえば最表層であり、かつ前記原子割合が９０ａｔｍ％以上１００ａｔｍ％未満である第１層と、前記第１層に接触し、かつ前記原子割合が９０ａｔｍ％未満である第２層と、を含んでいる。なお、第２層における前記原子割合は６０ａｔｍ％以上であるのがより好ましい。

前記第１層の厚みは、たとえば５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下とされる。

前記第１層は、たとえば消衰係数ｋが０．０８以上０．１５以下とされる。前記第２層は、たとえば消衰係数ｋが０．０１以上０．０７以下とされる。

好ましくは、前記第１層における露光波長に対する光学的屈折率ｎ１は、前記第２層における露光波長に対する光学的屈折率ｎ２よりも小さい。前記光学的屈折率をｎ１は、たとえば前記光学的屈折率をｎ２と以下の関係を有する範囲に設定される。

前記表面層は、たとえばプラズマＣＶＤ法において、Ｓｉ含有ガスとＣ含有ガスの混合比率を変化させることによって、前記第１および第２層を含むものとして形成されている。

前記電子写真感光体は、珪素、炭素および第１３属元素を含有し、前記表面層と前記光導電層との間に形成される電荷注入阻止層をさらに含むものとし、帯電特性を負としてもよい。

本発明の第２の側面においては、導電性基板と、前記導電性基板上に形成され、かつ光導電層および表面層が順次積層された感光層と、を備えた電子写真感光体であって、前記表面層は、最表層であり、かつ消衰係数ｋが０．０８以上０．１５以下である第１層と、前記第１層に密着する第２層と、を含んでおり、前記第１層における露光波長に対する光学的屈折率ｎ１は、前記第２層における露光波長に対する光学的屈折率ｎ２よりも小さいことを特徴とする、電子写真感光体が提供される。

前記光学的屈折率ｎ１は、たとえば前記光学的屈折率ｎ２と以下の関係を有する範囲に設定されている。

本発明の第３の側面においては、上述の本発明の第１または第２の側面に係る電子写真感光体を備えたことを特徴とする、画像形成装置が提供される。

本発明によれば、電子写真感光体において、感度特性を高感度で安定させることができ、繰り返しの使用による画像濃度の変化やムラが生じることを抑制することができる。

以下においては、本発明について、図１ないし図４を参照しつつ説明する。

図１に示した画像形成装置１は、画像形成方式としてカールソン法を採用したものであり、電子写真感光体１０、帯電器１１、露光器１２、現像器１３、転写器１４、定着器１５、クリーニング器１６、および除電器１７を備えたものである。

帯電器１１は、電子写真感光体１０の表面を、後述する電子写真感光体１０の光導電層１９Ｂの種類に応じて正極性または負極性に帯電（たとえば２００Ｖ以上１０００Ｖ以下）させるためのものである。この帯電器１１は、電子写真感光体１０を押圧するように密着して配置されており、たとえば芯金の上に、導電性ゴムおよびＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）によって被覆したものとして構成されている。帯電器１１としては、本実施形態のようなローラ状やの接触型帯電器に代えて、放電ワイヤを備える非接触型帯電器を使用してもよい。

露光器１２は、電子写真感光体１０に静電潜像を形成するためのものであり、特定波長の光を出射可能とされている。この露光器１２によると、電子写真感光体１０の表面に対して画像信号に応じた光を照射して光照射部分の電位を減衰させることにより、電位コントラストとしての静電潜像が形成される。露光器１２としては、たとえば６５０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の波長の光を出射可能な複数のＬＥＤ素子を配列させたＬＥＤヘッドを採用することができる。

もちろん、露光器１２の光源としては、ＬＥＤ素子に代えてレーザ光を出射可能なものを使用することもできる。つまり、ＬＥＤヘッド等の露光器１２に代えて、レーザービームやポリゴンミラー等からなる光学系や原稿からの反射光を通すレンズやミラー等からなる光学系を用いることにより、複写機の構成の画像形成装置とすることもできる。

現像器１３は、電子写真感光体１０の静電潜像を現像してトナー像を形成するためのものである。この現像器１３は、現像剤（トナー）を磁気的に保持する磁気ローラ１３Ａを備えている。

現像剤は、電子写真感光体１０の表面に形成されるトナー像を構成するためのものであり、現像器１３において摩擦帯電させられるものである。現像剤としては、磁性キャリアと絶縁性トナーとから成る二成分系現像剤や、磁性トナーから成る一成分系現像剤などを使用することができる。

磁気ローラ１３Ａは、電子写真感光体１０の表面（現像領域）に現像剤を搬送する役割を果すものである。

現像器１３においては、磁気ローラ１３Ａにより摩擦帯電したトナーが一定の穂長に調整された磁気ブラシの形で搬送され、電子写真感光体１０の現像領域において、トナーが静電潜像との静電引力により感光体表面に付着して可視化される。トナー像の帯電極性は、正規現像により画像形成が行われる場合には、電子写真感光体１０の表面の帯電極性と逆極性とされ、反転現像により画像形成が行われる場合には、電子写真感光体１０の表面の帯電極性と同極性とされる。

なお、本実施形態において現像器１３は、乾式現像方式を採用しているが、液体現像剤を用いた湿式現像方式を採用してもよい。

転写器１４は、電子写真感光体１０と転写器１４との間の転写領域に供給された記録媒体Ｐに、電子写真感光体１０のトナー像を転写するためのものである。この転写器１４は、転写用チャージャ１４Ａおよび分離用チャージャ１４Ｂを備えている。転写器１４では、転写用チャージャ１４Ａにおいて記録媒体Ｐの背面（非記録面）がトナー像とは逆極性に帯電され、この帯電電荷とトナー像との静電引力によって、記録媒体Ｐ上にトナー像が転写される。転写器１４ではさらに、トナー像の転写と同時的に、分離用チャージャ１４Ｂにおいて記録媒体Ｐの背面が交流帯電させられ、記録媒体Ｐが電子写真感光体１０の表面から速やかに分離させられる。

なお、転写器１４としては、電子写真感光体１０の回転に従動し、かつ電子写真感光体１０とは微小間隙（通常、０．５ｍｍ以下）を介して配置された転写ローラを用いることも可能である。この場合の転写ローラは、たとえば直流電源により、電子写真感光体１０上のトナー像を記録媒体Ｐ上に引きつけるような転写電圧を印加するように構成される。転写ローラを用いる場合には、分離用チャージャ１４Ｂのような転写分離装置は省略することもできる。

定着器１５は、記録媒体Ｐに転写されたトナー像を記録媒体Ｐに定着させるためのものであり、一対の定着ローラ１５Ａ，１５Ｂを備えている。定着ローラ１５Ａ，１５Ｂは、たとえば金属ローラ上にテフロン（登録商標）等で表面被覆したものとされている。この定着器１５では、一対の定着ローラ１５Ａ，１５Ｂの間に記録媒体Ｐを通過させることにより、熱や圧力等によって記録媒体Ｐにトナー像を定着させることができる。

クリーニング器１６は、電子写真感光体１０の表面に残存するトナーを除去するためのものであり、クリーニングブレード１６Ａを備えている。クリーニングブレード１６Ａは、電子写真感光体１０の表面（後述する感光層１９）から、残留トナーを掻きとる役割を果たすものである。クリーニングブレード１６Ａは、たとえばポリウレタン樹脂を主成分としたゴム材料により形成されている。

除電器１７は、電子写真感光体１０の表面電荷を除去するためのものであり、特定波長（たとえば７８０ｎｍ以上）の光を出射可能とされている。この除電器１７は、たとえばＬＥＤ等の光源によって電子写真感光体１０の表面（後述する感光層１９）の全体を光照射することにより、電子写真感光体１０の表面電荷（残余の静電潜像）を除去するように構成されている。

図２（ａ）に示したように、電子写真感光体１は、円筒状基体１８の外周面に感光層１９を形成したものである。

円筒状基体１８は、電子写真感光体１の支持母体となるものであり、少なくとも表面において導電性を有するものとして形成されている。この円筒状基体１８は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）、ステンレス（ＳＵＳ）、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、スズ（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）などの金属材料、もしくは例示した金属材料を含む合金材料により、全体が導電性を有するものとして形成されている。円筒状基体１８はまた、樹脂、ガラス、セラミックスなどの絶縁体の表面に例示した金属材料、あるいはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）およびＳｎＯ_２などの透明導電性材料による導電性膜を被着したものであってもよい。例示した材料のうち、円筒状基体１８を形成するための材料としては、Ａｌ系材料を用いるのが最も好ましく、また円筒状基体１８の全体をＡｌ系材料により形成するのが好ましい。そうすれば、電子写真感光体１を軽量かつ低コストで製造可能となり、その上、後述する感光層１９の電荷注入阻止層１９Ａや光導電層１９Ｂをａ−Ｓｉ系材料により形成する場合には、それらの層１９Ａ，１９Ｂと円筒状基体１８との間の密着性が高くなって信頼性を向上させることができる。

感光層１９は、電荷注入阻止層１９Ａ、光導電層１９Ｂおよび表面層１９Ｃを順次積層形成したものである。

電荷注入阻止層１９Ａは、円筒状基体１８からのキャリア（電子）の注入を阻止するためのものであり、たとえばａ−Ｓｉ系材料により形成されている。この電荷注入阻止層１９Ａは、たとえばａ−Ｓｉに、ドーパントとして硼素（Ｂ）、窒素（Ｎ）、あるいは酸素（Ｏ）を含有させたものとして形成されており、その厚みはたとえば２μｍ以上１０μｍ以下とされている。

光導電層１９Ｂは、光照射によってキャリアを発生させるためのものである。この光導電層１９Ｂは、たとえばａ−Ｓｉ系材料、ａ−Ｓｅ、ａ−ＳｅＴｅ、ａ−Ａｓ_２Ｓｅ_３などのａ−Ｓｅ系材料、あるいはＺｎＯ、ＣｄＳ、およびＣｄＳｅなどの周期律表第１２−１６族化合物からなる材料により形成されている。光導電層１９Ｂはまた、先に例示した材料からなる粒子を樹脂中に分散させたもの、あるいはＯＰＣ系などの感光体材料により形成されたものであってもよい。その中でもとくに、ａ−Ｓｉ系材料およびａ−Ｓｉ系材料に炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）などを加えたものを使用するのが好ましい。そうすることにより、電子写真特性（たとえば光導電性特性、高速応答性、繰り返し安定性、耐熱性あるいは耐久性）が改善され、また表面層１９Ｃをａ−Ｓｉ系に材料により形成した場合における表面層１９Ｃとの整合性が良好なものとなる。光導電層１９Ｂの厚みは、使用する光導電性材料および所望の電子写真特性により適宜設定すればよく、たとえば５μｍ以上１００μｍ以下、好適には１０μｍ以上８０μｍ以下とされる。

表面層１９Ｃは、光導電層１９Ｂを保護するためのものであり、第１層１９Ｃａおよび第２層１９Ｃｂを含んでいる。

第１層１９Ｃａは、露光光に対する反射防止層として機能するものであり、画像形成装置内での摺擦による削れに耐え得るように、たとえばａ−ＳｉＣ系材料により形成されている。この第１層１９Ｃａは、表面層１９Ｃの最表層であり、たとえば珪素と炭素との合計原子数における炭素原子の占める原子割合が９０ａｔｍ％以上１００ａｔｍ％未満とされている。第１層１９Ｃａはまた、たとえば厚みが５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、露光光に対する消衰係数ｋが０．０８以上０．１５以下とされている。

ここで、第１層１９Ｃａにおける炭素原子の原子割合を９０ａｔｍ％以上１００ａｔｍ％未満とするのは、充分に高い硬度と露光光に対する充分に高い感度とを維持しつつ、第２層１９Ｃｂより大きい消衰係数ｋ（たとえば０．０８以上）を確保するためである。このように、第１層１９Ｃａを第２層１９Ｃｂより大きい消衰係数ｋとすると、仮に第１層１９Ｃａが削れて反射率が大きくなっても、その分を相殺する形で第１層１９Ｃａにおける光の吸収が低減されるため、使用時における表面層１９Ｃの膜厚変動に起因して光導電層１９Ｂにおける光キャリアの発生効率が低下するのを抑制することができ、ひいては画像形成装置での印字濃度の変化（ムラ）の発生を抑制することができるのである。

第１層１９Ｃａの厚みを５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下とするのは、厚みが不当に小さいと、反射率の低減効果を充分に確保し難くなるのに加えて、繰り返しの使用により第２層１９Ｃａが露出するおそれがある一方で、厚みが不当に大きいと、第１層１９Ｃａにおける露光光の吸収量が大きくなって光導電層１９Ｂにおけるキャリアの発生効率が悪化するからである。

第１層１９Ｃａの消衰係数ｋを０．０８以上０．１５以下とするのは、消衰係数ｋが０．０８未満であると、表面層における光吸収を極力抑制して光導電層１９Ｂにおいて効率良くキャリアの発生させる観点から、比較的に小さく（たとえば０．０１〜０．０７）設定される傾向にある第２層１９Ｃｂより大きい消衰係数ｋを確保し難くなる一方で、消衰係数ｋが０．１５を超えると、露光感度が不当に悪化してしまうからである。

第２層１９Ｃｂは、第１層１９Ｃａと光導電層１９Ｂの間に存在するものであり、第１層１９Ｃａと同様に、ａ−ＳｉＣ系材料により形成されている。この第２層１９Ｃｂは、電子写真感光体１に照射されるレーザ光などの光が不当に吸収されることのないように、照射される光に対して充分広い光学バンドギャップを有しており、また、画像形成における静電潜像を保持でき得る抵抗値（一般的には１０^１１Ω・ｃｍ以上）を有するものとされている。この第２層１９Ｃｂは、たとえば珪素と炭素との合計原子数における炭素原子の占める原子割合が９０ａｔｍ％未満とされている。第２層１９Ｃｂはまた、たとえば厚みが０．２μｍ以上１．５μｍ以下、露光光に対する消衰係数ｋが０．０１以上０．０７以下とされている。

ここで、第２層１９Ｃｂにおける炭素原子の原子割合を９０ａｔｍ％未満とするのは、消衰係数ｋを不当に高めることなく、第２層１９Ｃｂにおける不当な光吸収を抑制し、光導電層１９Ｂにおけるキャリアの発生効率を充分に高く維持するためである。なお、第２層１９Ｃｂにおける炭素原子の原子割合は、充分に広い光学バンドギャップを確保しつつ、消衰係数ｋを適切な範囲（たとえば０．０１以上０．０７以下）とする観点から、６０ａｔｍ％以上とされるのが好ましい。

第２層１９Ｃｂの厚みを０．２μｍ以上１．５μｍ以下とするのは、第２層１９Ｃｂにおける不当な光吸収を抑制し、光導電層１９Ｂにおけるキャリアの発生効率を充分に高く維持するとともに、光導電層１９Ｂを適切に保護するためである。

第２層１９Ｃｂの消衰係数ｋを０．０１以上０．０７未満とするのは、第２層１９Ｃｂにおける不当な光吸収を抑制し、光導電層１９Ｂにおけるキャリアの発生効率を充分に高く維持するためである。

また、第１層１９Ｃａにおける露光波長に対する光学的屈折率ｎ１は、第２層１９Ｃｂにおける露光波長に対する光学的屈折率ｎ２よりも小さくするのが好ましい。そうすれば、表面層１９Ｃに露光光を照射したときに、第１層１９Ｃａと第２層１９Ｃｂとの界面における反射を抑制することができ、光導電層１９Ｂにおいて効率良くキャリアを発生させることが可能となる。このような効果を適切に得るためには、光学的屈折率ｎ１は、光学的屈折率ｎ２と以下の関係を有する範囲に設定するのが好ましい。

ここで、第１層１９Ｃａにおける露光波長に対する光学的屈折率ｎ１は、たとえば１．４以上１．９５以下とされ、第２層１９Ｃａにおける露光波長に対する光学的屈折率ｎ２は、たとえば２．５以上３．２以下とされる。

図２（ｂ）に示したように、感光層１９は、表面層１９Ｃと光導電層１９Ｂとの間に形成される電荷注入阻止層１９Ｄをさらに含んでいてもよい。

電荷注入阻止層１９Ｄは、珪素、炭素および第１３属元素（たとえばホウ素）を含有するものであり、帯電特性が負とされている。すなわち、電荷注入阻止層１９Ｄを設けることにより、電子写真感光１０が負の帯電極性を有するものとされる。ここで、電荷注入阻止層１９Ｄの厚みは、たとえば０．５μｍ以上２μｍ以下とされる。また、電荷注入阻止層１９Ｄにおける第１３属元素の含有量は、たとえば５ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ以下とされる。

電子写真感光体１０における電荷注入阻止層１９Ａ、光導電層１９Ｂ、表面層１９Ｃおよび電荷注入阻止層１９Ｄは、たとえば図３に示したプラズマＣＶＤ装置２を用いることにより形成される。

プラズマＣＶＤ装置２は、支持体３を反応室４に収容したものであり、回転手段５、ガス供給手段６および排気手段７をさらに備えている。

支持体３は、円筒状基体１８を支持するためのものであるとともに、第１導体として機能するものである。この支持体３は、フランジ部３０を有する中空状に形成されているとともに、円筒状基体１８と同様な導電性材料により全体が導体として形成されている。支持体３は、２つの円筒状基体１８を支持できる長さ寸法に形成されており、導電性支柱３１に対して着脱自在とされている。そのため、支持体３では、支持した２つの円筒状基体１８の表面に直接触れることなく、反応室４に対して２つの円筒状基体１８の出し入れを行なうことができる。

導電性支柱３１は、円筒状基体１８と同様な導電性材料により全体が導体として形成されており、反応室４の中心において、後述するプレート４２に対して絶縁材３２を介して固定されている。導電性支柱３１には、導板３３を介して直流電源３４が接続されている。この直流電源３４は、制御部３５によってその動作が制御されている。制御部３５は、直流電源３４を制御することにより、導電性支柱３１を介して、支持体３にパルス状の直流電圧（図４参照）を供給するように構成されている。

導電性支柱３１の内部には、セラミックパイプ３６を介してヒータ３７が収容されている。セラミックパイプ３６は、絶縁性および熱伝導性を確保するためのものである。ヒータ３７は、円筒状基体１８を加熱するためのものである。ヒータ３７としては、たとえばニクロム線やカートリッジヒータを使用することができる。

ここで、支持体３の温度は、たとえば支持体３あるいは導電性支柱３１に取り付けられた熱電対（図示略）によりモニタされており、この熱電対におけるモニタ結果に基づいて、ヒータ３７をオン・オフさせることにより、円筒状基体１８の温度が目的範囲、たとえば２００℃以上４００℃以下から選択される一定の範囲に維持される。

反応室４は、円筒状基体１８に対して堆積膜を形成するための空間であり、円筒状電極４０および一対のプレート４１，４２により規定されている。

円筒状電極４０は、第２導体として機能するものであり、支持体３の周囲を囲む円筒状に形成される。この円筒状電極４０は、円筒状基体１８と同様な導電性材料により中空に形成されており、絶縁部材４３,４４を介して一対のプレート４１，４２に接合されている。

円筒状電極４０は、支持体３に支持させた円筒状基体１８と円筒状電極４０との間の距離が１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下となるような大きさに形成されている。これは、円筒状基体１８と円筒状電極４０との距離が１０ｍｍよりも小さい場合は反応室４に対する円筒状基体１８の出し入れなどにおいて作業性を充分に確保できず、また円筒状基体１８と円筒状電極４０との間で安定した放電が得ることが困難となり、逆に、円筒状基体１８と円筒状電極４０との距離が１００ｍｍよりも大きい場合は、装置２が大きくなってしまい単位設置面積当たりの生産性が悪くなるためである。

円筒状電極４０は、ガス導入口４５および複数のガス吹き出し孔４６を有しているとともに、その一端において接地されている。なお、円筒状電極４０は、必ずしも接地する必要はなく、直流電源３４とは別の基準電源に接続してもよい。円筒状電極４０を直流電源３４とは別の基準電源に接続する場合、基準電源における基準電圧は、たとえば−１５００Ｖ以上１５００Ｖ以下とされる。

ガス導入口４５は、真空反応室４に供給すべき洗浄ガスや原料ガスを導入するためのものであり、ガス供給手段６に接続されている。

複数のガス吹き出し孔４６は、円筒状電極４０の内部に導入された洗浄ガスや原料ガスを円筒状基体１８に向けて吹き出すためのものであり、図の上下方向等間隔で配置されているとともに、周方向にも等間隔で配置されている。複数のガス吹き出し孔４６は、同一形状の円形に形成されており、その孔径は、たとえば０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とされている。もちろん、複数のガス吹き出し孔４６の孔径、形状および配置については、適宜変更可能である。

プレート４１は、反応室４が開放された状態と閉塞された状態とを選択可能とするためのものであり、プレート４１を開閉することによって反応室４に対する支持体３の出し入れが可能とされている。プレート４１は、円筒状基体１８と同様な導電性材料により形成されているが、下面側に防着板４７が取着されている。これにより、プレート４１に対して堆積膜が形成されるのが防止されている。この防着板４７もまた、円筒状基体１８と同様な導電性材料により形成されており、防着板４７はプレート４１に対して着脱自在とされている。

プレート４２は、反応室４のベースとなるものであり、円筒状基体１８と同様な導電性材料により形成されている。プレート４２と円筒状電極４０との間に介在する絶縁部材４４は、円筒状電極４０とプレート４２との間にアーク放電が発生するのを抑える役割を有するものである。このような絶縁部材４４は、たとえばガラス材料（ホウ珪酸ガラス、ソーダガラス、耐熱ガラスなど）、無機絶縁材料（セラミックス、石英、サファイヤなど）、あるいは合成樹脂絶縁材料（テフロン（登録商標）などのフッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、ビニロン、エポキシ、マイラー、ＰＥＥＫ材など）により形成することができるが、絶縁性を有し、使用温度で充分な耐熱性があり、真空中でガスの放出が小さい材料であれば特に限定はない。ただし、絶縁部材４４は、成膜体の内部応力および成膜時の温度上昇に伴って生じるバイメタル効果に起因する応力により反りが発生して使用できなくなるのを防止するために、一定以上の厚みを有するものとして形成されている。たとえば、絶縁部材４４をテフロン（登録商標）のような熱膨張率３×１０^−５／Ｋ以上１０×１０^５／Ｋ以下の材料により形成する場合には、絶縁部材４４の厚みは１０ｍｍ以上に設定される。このような範囲に絶縁部材４４の厚みを設定した場合には、絶縁部材４４と円筒状基体１８に成膜される１０μｍ以上３０μｍ以下のａ−Ｓｉ膜との界面に発生する応力に起因するそり量が、水平方向（円筒状基体１８の軸方向に略直交する半径方向）の長さ２００ｍｍに対して、水平方向における端部と中央部との軸方向における高さの差で１ｍｍ以下とすることができ、絶縁部材４４を繰り返し使用することが可能となる。

プレート４２および絶縁部材４４には、ガス排出口４２Ａ，４４Ａおよび圧力計４９が設けられている。排気口４２Ａ，４４Ａは、反応室４の内部の気体を排出するためのものであり、排気手段７に接続されている。圧力計４９は、反応室４の圧力をモニタリングするためのものであり、公知の種々のものを使用することができる。

回転手段５は、支持体３を回転させるためのものであり、回転モータ５０、回転導入端子５２、絶縁軸部材５３および絶縁平板５４を有している。回転手段５により支持体３を回転させて成膜を行なった場合には、支持体３とともに円筒状基体１８が回転させられるために、円筒状基体１８の外周に対して均等に原料ガスの分解成分を堆積させることが可能となる。

回転モータ５０は、円筒状基体１８に回転力を付与するものである。この回転モータ５０は、たとえば円筒状基体１８を１ｒｐｍ以上１０ｒｐｍ以下の一定の回転数で回転させるように動作制御される。回転モータ５０としては、公知の種々のものを使用することができる。

回転導入端子５２は、反応室４内の真空を保ちながら回転力を伝達するためのものである。このような回転導入端子５２としては、回転軸を二重もしくは三重構造としてオイルシールやメカニカルシール等の真空シール手段を用いることができる

絶縁軸部材５３および絶縁平板５４は、支持体３とプレート４１との間の絶縁状態を維持しつつ、回転モータ５０からの回転力を支持体３に入力するためものであり、たとえば絶縁部材４４などの同様な絶縁材料により形成されている。ここで、絶縁軸部材５３の外径は、成膜時において、支持体３の外径（後述する上ダミー基体３８Ｃの内径）よりも小さくなるように設定されている。より具体的には、成膜時における円筒状基体１８の温度が２００℃以上４００℃以下に設定される場合、絶縁軸部材５３の外径は、支持体３の外径（後述する上ダミー基体３８Ｃの内径）よりも０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下、好適には３ｍｍ程度大きくなるように設定される。この条件を満たすために、非成膜時（常温環境下（たとえば１０℃以上４０℃以下））においては、絶縁軸部材５３の外径と支持体３の外径（後述する上ダミー基体３８Ｃの内径）との差は、０．６ｍｍ以上５．５ｍｍ以下に設定される。

絶縁平板５４は、プレート４１を取り外しするときに上方から落下するゴミや粉塵などの異物が円筒状基体１８へ付着するのを防止するためのものであり、上ダミー基体３８Ｃの内径より大きな外径を有する円板状に形成されている。絶縁平板５４の直径は、円筒状基体１８の直径の１．５倍以上３．０倍以下とされ、たとえば円筒状基体１８として直径が３０ｍｍのものを用いる場合には、絶縁平板５４の直径は５０ｍｍ程度とされる。

このような絶縁平板５４を設けた場合には、円筒状基体１８に付着した異物に起因する異常放電を抑制することができるため、成膜欠陥の発生を抑制することができる。これにより、電子写真感光体１を形成する際の歩留まりを向上させ、また電子写真感光体１を用いて画像形成する場合における画像不良の発生を抑制することができる。

図２に示したように、ガス供給手段６は、複数の原料ガスタンク６０，６１，６２，６３、複数の配管６０Ａ，６１Ａ，６２Ａ，６３Ａ、バルブ６０Ｂ，６１Ｂ，６２Ｂ，６３Ｂ，６０Ｃ，６１Ｃ，６２Ｃ，６３Ｃ、および複数のマスフローコントローラ６０Ｄ，６１Ｄ，６２Ｄ，６３Ｄを備えたものであり、配管６４およびガス導入口４５を介して円筒状電極４０に接続されている。

各原料ガスタンク６０〜６３は、原料ガスが充填されたものである。原料ガスとしては、たとえばＢ_２Ｈ_６、Ｈ_２（またはＨｅ）、ＣＨ₄あるいはＳｉＨ₄が用いられる。

バルブ６０Ｂ〜６３Ｂ，６０Ｃ〜６３Ｃおよびマスフローコントローラ６０Ｄ〜６３Ｄは、反応室４に導入するガス成分の流量、組成およびガス圧を調整するためのものである。もちろん、ガス供給手段６においては、各原料ガスタンク６０〜６３に充填すべきガスの種類、あるいは複数の原料ガスタンク６０〜６３の数は、円筒状基体１８に形成すべき膜の種類あるいは組成に応じて適宜選択すればよい。

排気手段７は、反応室４のガスをガス排出口４２Ａ，４４Ａを介して外部に排出するためのものであり、メカニカルブースタポンプ７１およびロータリーポンプ７２を備えている。これらのポンプ７１，７２は、圧力計４９でのモニタリング結果により動作制御されるものである。すなわち、排気手段７では、圧力計４９でのモニタリング結果に基づいて、反応室４を真空に維持できるとともに、反応室４のガス圧を目的値に設定することができる。反応室４の圧力は、たとえば１．０Ｐａ以上１００Ｐａ以下とされる。

次に、プラズマＣＶＤ装置２を用いた堆積膜の形成方法について、円筒状基体１８にａ−Ｓｉ系膜が形成された電子写真感光体１（図２参照）を作製する場合を例にとって説明する。

まず、プラズマＣＶＤ装置２のプレート４１を取り外した上で、複数の円筒状基体１８（図面上は２つ）を支持させた支持体３を、反応室４の内部にセットし、再びプレート４１を取り付ける。

支持体３に対する２つの円筒状基体１８の支持に当たっては、支持体３の主要部を外套した状態で、フランジ部３０上に、下ダミー基体３８Ａ、円筒状基体１８、中間ダミー基体３８Ｂ、円筒状基体１８、および上ダミー基体３８Ｃが順次積み上げられる。

各ダミー基体３８Ａ〜３８Ｃとしては、製品の用途に応じて、導電性または絶縁性基体の表面に導電処理を施したものが選択されるが、通常は、円筒状基体１８と同様な材料により円筒状に形成されたものが使用される。

ここで、下ダミー基体３８Ａは、円筒状基体１８の高さ位置を調整するためのものである。中間ダミー基体３８Ｂは、隣接する円筒状基体１８の端部間で生じるアーク放電に起因する円筒状基体１８に成膜不良が発生するのを抑制するためのものである。この中間ダミー基体３８Ｂとしては、その長さがアーク放電を防止できる最低限の長さ（本実施形態では１ｃｍ）以上を有し、その表面側角部が曲面加工で曲率０．５ｍｍ以上または端面加工でカットされた部分の軸方向の長さ及び深さ方向の長さが０．５ｍｍ以上となるように面取りがされたものが使用される。上ダミー基体３８Ｃは、支持体３に堆積膜が形成されるのを防止し、成膜中に一旦被着した成膜体の剥離に起因する成膜不良の発生を抑制するためのものである。上ダミー基体３８Ｃは、一部が支持体３の上方に突出した状態とされる。

次いで、円筒状基体１８を加熱し、排気手段７により反応室４を減圧する。

円筒状基体１８の加熱は、たとえばヒータ３７に対して外部から電力を供給してヒータ３７を発熱させることにより行なわれる。このようなヒータ３７の発熱により、円筒状基体１８が目的とする温度に昇温される。円筒状基体１８の温度は、その表面に形成すべき膜の種類および組成によって選択されるが、たとえばａ−Ｓｉ系膜を形成する場合には２５０℃以上３００℃以下の範囲に設定され、ヒータ３７をオン・オフすることにより略一定に維持される。

一方、反応室４の減圧は、排気手段７によってガス排出口４２Ａ，４４Ａを介して真空反応室４からガスを排出させることにより行なわれる。反応室４の減圧の程度は、圧力計４９での反応室４の圧力をモニタリングしつつ、メカニカルブースタポンプ７１）およびロータリーポンプ７２の動作を制御することにより、たとえば１０^−３Ｐａ程度とされる。

次いで、円筒状基体１８の温度が所望温度となり、反応室４の圧力が所望圧力となった場合には、ガス供給手段６により反応室４に原料ガスを供給するとともに、円筒状電極４０と支持体３との間にパルス状の直流電圧を印加する。これにより、円筒状電極４０と支持体３（円筒状基体１８）との間にグロー放電が起こり、原料ガスが分解され、原料ガスの分解成分が円筒状基体１８の表面に堆積される。

一方、排気手段７においては、圧力計４９のモニタリングしつつ、メカニカルブースタポンプ７１およびロータリーポンプ７２の動作を制御することにより、真空反応室４におけるガス圧を目的範囲に維持する。すなわち、反応室４の内部は、ガス供給手段６におけるマスフローコントローラ６０Ｄ〜６３Ｄと排気手段７におけるポンプ７１，７２によって安定したガス圧に維持される。反応室４におけるガス圧は、たとえば１．０Ｐａ以上１００Ｐａ以下とされる。

反応室４への原料ガスの供給は、バルブ６０Ｂ〜６３Ｂ，６０Ｃ〜６３Ｃの開閉状態を適宜制御しつつ、マスフローコントローラ６０Ｄ〜６３Ｄを制御することにより、原料ガスタンク６０〜６３の原料ガスを、所望の組成および流量で、配管６０Ａ〜６３Ａ，６４およびガス導入口４５を介して円筒状電極４０の内部に導入することにより行なわれる。円筒状電極４０の内部に導入された原料ガスは、複数のガス吹き出し孔４６を介して円筒状基体１８に向けて吹き出される。そして、バルブ６０Ｂ〜６３Ｂ，６０Ｃ〜６３Ｃおよびマスフローコントローラ６０Ｄ〜６３Ｄによって原料ガスの組成を適宜切り替えることにより、円筒状基体１８の表面には、電荷注入阻止層１９Ａ、光導電層１９Ｂおよび表面層１９Ｃが順次積層形成され、あるいは電荷注入阻止層１９Ａ、光導電層１９Ｂ、電荷注入阻止層１９Ｄおよび表面層１９Ｃが順次積層形成される。

たとえば、電荷注入阻止層１９Ａをａ−Ｓｉ系の堆積膜として形成する場合には、原料ガスとして、ＳｉＨ_４（シランガス）などのＳｉ含有ガス、Ｂ_２Ｈ_６などのドーパント含有ガス、および水素（Ｈ_２）やヘリウム（Ｈｅ）などの希釈ガスの混合ガスが用いられる。ドーパント含有ガスとしては、ホウ素（Ｂ）含有ガスの他に、窒素（Ｎ）あるいは酸素（Ｏ）含有ガスを用いることもできる。

光導電層１９Ｂをａ−Ｓｉ系の堆積膜として形成する場合には、原料ガスとして、ＳｉＨ_４（シランガス）などのＳｉ含有ガスおよび水素（Ｈ_２）やヘリウム（Ｈｅ）などの希釈ガスの混合ガスが用いられる。光導電層１９Ｂにおいては、ダングリングボンド終端用に水素（Ｈ）やハロゲン元素（Ｆ、Ｃｌ）を膜中に１原子％以上４０原子％以下含有させるように、希釈ガスとして水素ガスを用い、あるいは原料ガス中にハロゲン化合物を含ませておいてもよい。また、原料ガスには、暗導電率や光導電率などの電気的特性及び光学的バンドギャップなどについて所望の特性を得るために、周期律表第１３族元素（以下「第１３族元素」と略す）や周期律表第１５族元素（以下「第１５族元素」と略す）を含有させてもよく、上記諸特性を調整するために炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）などの元素を含有させてもよい。

第１３族元素および第１５族元素としては、それぞれホウ素（Ｂ）およびリン（Ｐ）が共有結合性に優れて半導体特性を敏感に変え得る点、および優れた光感度が得られるという点で望ましい。電荷注入阻止層１９Ａに対して第１３族元素および第１５族元素を炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）などの元素とともに含有させる場合には、第１３族元素の含有量は０．１ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ以下、第１５族元素の含有量は０．１ｐｐｍ以上１００００ｐｐｍ以下となるように調整される。また、光導電層１９Ｂに対して第１３族元素および第１５族元素を炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）等の元素とともに含有させる場合、あるいは、電荷注入阻止層１９Ａおよび光導電層１９Ｂに対して炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）等の元素を含有させない場合には、第１３族元素は０．０１ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下、第１５族元素は０．０１ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下となるように調整される。なお、原料ガスにおける第１３属元素あるいは第１５属元素の含有量を経時的に変化させることにより、これらの元素の濃度について層厚方向にわたって勾配を設けるようにしてもよい。この場合には、光導電層１９Ｂにおける第１３族元素および第１５族元素の含有量は、光導電層１９Ｂの全体における平均含有量が上記範囲内であればよい。

また、光導電層１９Ｂについては、ａ−Ｓｉ系材料に微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）を含んでいてもよく、このμｃ−Ｓｉを含ませた場合には、暗導電率・光導電率を高めることができるので、光導電層１９Ｂの設計自由度が増すといった利点がある。このようなμｃ−Ｓｉは、先に説明した成膜方法を採用し、その成膜条件を変えることにより形成することができる。たとえば、グロー放電分解法では、円筒状基体１８の温度および直流パルス電力を高めに設定し、希釈ガスとしての水素流量を増すことによって形成できる。また、μｃ−Ｓｉを含む光導電層１９Ｂにおいても、先に説明したのと同様な元素（第１３族元素、第１５族元素、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）など）を添加してもよい。

表面層１９Ｃをａ−ＳｉＣ系の堆積膜として形成する場合には、原料ガスとして、ＳｉＨ_４（シランガス）などのＳｉ含有ガスおよびＣＨ_４などのＣ含有ガスの混合ガスを供給する。原料ガスにおけるＳｉとＣとの組成比は、連続的または間欠的に変化させられる。すなわち表面層１９Ｃは、ＳｉとＣとの組成比を連続的または間欠的に変化させることにより、互いに珪素と炭素の原子比率の異なる第１および第２層１９Ｃａ，１９Ｃｂを含むものとして形成することができる（図２（ａ）参照）。

また、光導電層１９Ｂと表面層１９Ｃとの間に電荷注入阻止層１９Ｄを設ける場合には、光導電層１９Ｂを形成してから表面層１９Ｃを形成するまでの間に、第１３属元素（たとえばホウ素）の混合比率を連続的または間欠的に変化させればよい（図２（ｂ）参照）。

一方、円筒状電極４０と支持体３との間へのパルス状の直流電圧を印加は、制御部３５によって直流電源３４を制御することにより行なわれる。

より具体的には、制御部３５は、円筒状電極４０が接地されている場合には、支持体（導電性支柱３１）に対して、−３０００Ｖ以上−５０Ｖ以下、好ましくは−３０００Ｖ以上−５００Ｖ以下の範囲内の負のパルス状直流電位Ｖ１（図４参照）を供給する。

一方、円筒状電極４０が基準電極（図示略）に接続されている場合には、支持体（導電性支柱３１）に対して供給するパルス状直流電位Ｖ１は、基準電源により供給される電位Ｖ２を基準電位として、たとえば−３０００Ｖ以上−５０Ｖ以下の範囲（目的とする電位差ΔＶ）となるように設定される。また、基準電源により供給する電位Ｖ２は、支持体３（円筒状基体１８）に対して負のパルス状電圧（図４参照）を印加する場合には、たとえば−１５００Ｖ以上１５００Ｖ以下に設定される。

制御部３５はまた、直流電圧の周波数（１／Ｔ（ｓｅｃ））が３００ｋＨｚ以下に、ｄｕｔｙ比（Ｔ１／Ｔ）が２０％以上９０％以下となるように直流電源３４を制御する。

なお、本発明におけるｄｕｔｙ比とは、図４に示したようにパルス状の直流電圧の１周期（Ｔ）（円筒状基体１８と円筒状電極４０との間に電位差が生じた瞬間から、次に電位差が生じた瞬間までの時間）における電位差発生Ｔ１が占める時間割合と定義される。たとえば、ｄｕｔｙ比２０％とは、パルス状の電圧を印加する際の、１周期に占める電位差発生（ＯＮ）時間が１周期全体の２０％であることを言う。

以上に説明した電子写真感光体１０は、表面層１９Ｃにおける表面から一定の深さの領域（たとえば第１層１９Ｃａ）までは、炭素原子の占める原子割合が９０ａｔｍ％以上１００ａｔｍ％未満であるａ−Ｓｉ膜とされ、反射防止機能を有するとともに、一定量の光吸収を有するもの（たとえば露光波長に対する消衰係数ｋが０．０８以上０．１５以下、厚みが５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下）とされている。

ここで、表面層１９Ｃ（第１層１９Ｃａ）における反射防止効果は、繰り返しの使用による第１層１９Ｃａの削れによる膜厚の減少により徐々に低下する。その一方で、第１層１９Ｃａを適度な光吸収性を有するものとしておくことにより、第１層１９Ｃａが薄くなった場合には、第１層１９Ｃａにおける光吸収量が低下する。すなわち、繰り返しの使用により表面層１９Ｃ（第１層１９Ｃａ）の厚みが小さくなっていった場合に、第１層１９Ｃａでの反射量が多くなったとしても、第１層１９Ｃａでの光吸収量の減少によって、第１層１９Ｃａを透過する露光光量（露光エネルギ）が徐々に低下することを抑制することができる。その結果、電子写真感光体１０では、表面層１９Ｃ（１９Ｃａ）における反射防止効果の低減と光吸収の低下を相殺させることにより、感度変化を一定の範囲内に保つことが可能となる。

また、電子写真感光体１０は、表面層１９Ｃにおける第２層１９Ｃａとして、炭素原子の占める原子割合が９０ａｔｍ％未満であるａ−Ｓｉ膜とされ、従来の表面層と同様に、露光光に対する光吸収の小さなもの、たとえば露光光に対する消衰係数ｋにおいて０．０１以上０．７以下とされている。そのため、第２層１９Ｃｂにおける不当な光吸収を抑制し、光導電層１９Ｂにおけるキャリアの発生効率を充分に高い状態で維持することができるのである。

電子写真感光体１０においてはさらに、第１層１９Ｃａにおける露光波長に対する光学的屈折率ｎ１を、第２層１９Ｃｂにおける露光波長に対する光学的屈折率ｎ２よりも小さくすることにより、表面層１９Ｃに露光光を照射したときに、第１層１９Ｃａと第２層１９Ｃｂとの界面における反射を抑制することができる。これにより、光導電層１９Ｂにおいて効率良くキャリアを発生させることが可能となる。特に、光学的屈折率ｎ１は、光学的屈折率ｎ２と以下の関係を有する範囲に設定すれば、より効果的に第1層１９Ｃａと第２層１９Ｃｂとの界面における反射を抑制し、光導電層１９Ｂにおいて効率良くキャリアを発生させることが可能となる。

このような電子写真感光体１０を採用した画像形成装置１では、繰り返しの使用によっても光導電層１９Ｂにおいてキャリアを有効に発生せることができる電子写真感光体１０を採用しているため、繰り返しの使用による画像濃度の変動や画像濃度ムラの発生を抑制することが可能となる。

上述の特性を有する電子写真感光体１０における表面層１９Ｃは、プラズマＣＶＤ法において、表面層１９Ｃを形成するときの珪素含有ガスと炭素含有ガスとの比率を間欠的に変化させることにより得ることができる。すなわち、表面層１９Ｃにおける第１層１９Ｃａおよび第２層１９Ｃｂを形成するために、特別な装置や手法を採用する必要がなく、従来と同様な手法を援用して簡易に表面層１９Ｃを作成することができる。

本実施例では、珪素と炭素とを含むアモルファス膜において、炭素の比率が反射率に与える影響を検討した。

アモルファス膜は、図３に示したプラズマＣＶＤ装置２を用いて、ＳｉＨ_４とＣＨ_４との混合ガスを供給することにより、円筒状基体の表面に、下地層上に最表層を積層した２層構造とした。下地層は、電子写真感光体における表面層の第２層に相当するものであり、膜厚を６００ｎｍ、炭素の比率（原子割合）を８０ａｔｍ％に設定した。最表層は、電子写真感光体における表面層の第１層に相当するものであり、膜厚を１００ｎｍに設定するとともに、炭素の比率（原子割合）をＳｉＨ_４とＣＨ_４との混合比率（流量）を変化させることにより、下記表１の範囲に調整した。

反射率は、分光反射率測定装置（ＭＣ−８５０Ａ、大塚電子株式会社製）を用いて、光スポット径を約１ｍｍ、測定波長を６８０ｎｍとし、各電子写真感光体の垂直入射光に対する反射率を測定した。反射率の測定結果については、下記表１に示した。

表１から分かるように、最表層における炭素の元素比率が８７ａｔｍ％以上９８ａｔｍ％未満では、炭素の原子比率が大きくなるほど、反射率が低下する傾向にあり、炭素の元素比率が９０ａｔｍ％以上では反射率が１０％以下と充分に低い結果であった。

一方、測定波長である６８０ｎｍという波長は、画像形成装置において露光波長として一般に採用されている波長もしくはそれに近い波長である。したがって、電子写真感光体における最表層として珪素と炭素を含むアモルファス膜を採用する場合に、炭素の原子比率を９０ａｔｍ％以上とすれば、最表層を反射防止膜として適切に機能させることができる。

本実施例では、珪素と炭素とを含むアモルファス膜において、アモルファス膜の膜厚が反射率に与える影響を検討した。

アモルファス膜は、図３に示したプラズマＣＶＤ装置２を用いて、ＳｉＨ_４とＣＨ_４との混合ガスを供給することにより、円筒状基体の表面に、下地層上に最表層を積層した２層構造とした。下地層は、電子写真感光体における表面層の第２層に相当するものであり、膜厚を６００ｎｍ、炭素の比率（原子割合）を８０ａｔｍ％に設定した。最表層は、電子写真感光体における表面層の第１層に相当するものであり、炭素の比率（原子割合）を９５ａｔｍ％、膜厚を０〜１２０ｎｍの範囲に設定した。

反射率は、分光反射率測定装置（ＭＣ−８５０Ａ、大塚電子株式会社製）を用いて、光スポット径を約１ｍｍ、測定波長を６８０ｎｍとし、各電子写真感光体の垂直入射光に対する反射率を測定した。反射率の測定結果については、図５に示した。

図５かわ分かるように、最表層の膜厚が０〜１２０ｎｍの範囲では、膜厚が概ね５０ｎｍ以上のときに反射率が１０％以下となった。

一方、測定波長である６８０ｎｍという波長は、画像形成装置において露光波長として一般に採用されている波長もしくはそれに近い波長である。したがって、電子写真感光体における最表層として珪素と炭素を含むアモルファス膜を採用する場合に、膜厚を５０ｎｍ以上とすれば、最表層を反射防止膜として適切に機能させることができる。

本実施例では、珪素と炭素とを含むアモルファス膜において、アモルファス膜の屈折率が反射率に与える影響を検討した。

アモルファス膜は、図３に示したプラズマＣＶＤ装置２を用いて、ＳｉＨ_４とＣＨ_４との混合ガスを供給することにより、円筒状基体の表面に、下地層上に最表層を積層した２層構造とした。下地層は、電子写真感光体における表面層の第２層に相当するものであり、膜厚を６００ｎｍ、炭素の比率（原子割合）を８０ａｔｍ％、屈折率を３．０に設定した。最表層は、電子写真感光体における表面層の第１層に相当するものであり、膜厚を１００ｎｍ、炭素の比率（原子割合）を９５ａｔｍ％、屈折率を１．４〜２．０の範囲に設定した。

屈折率は、紫外可視分光光度計を用いて測定した結果に基づいて導出した。具体的には、まず、ガラス基板上に約１μｍの単層膜を形成することによりテストピースを作製した後、紫外可視分光光度計（ＵＶ−２４００ＰＣ、株式会社島津製作所製）を用いて、作製したテストピースに照射した透過光の透過率の波長依存性（波長範囲：４００ｎｍ〜８００ｎｍ）を測定し、その測定結果を光学計算から得られる計算値とフィッティングすることにより各電子写真感光体の屈折率を導出した。

反射率は、分光反射率測定装置（ＭＣ−８５０Ａ、大塚電子株式会社製）を用いて、光スポット径を約１ｍｍ、測定波長を６８０ｎｍとし、各電子写真感光体の垂直入射光に対する反射率を測定した。屈折率および反射率の測定結果については、屈折率を横軸、反射率を縦軸として図６に示した。

図６かわ分かるように、最表層の屈折率が１．４以上１．９５以下の範囲では反射率が１０％以下となった。

一方、測定波長である６８０ｎｍという波長は、画像形成装置において露光波長として一般に採用されている波長もしくはそれに近い波長である。したがって、電子写真感光体における最表層として珪素と炭素を含むアモルファス膜を採用する場合に、屈折率を１．４以上１．９５以下とすれば、最表層を反射防止膜として適切に機能させることができる。

ここで、本発明者は、最表層の屈折率と下地層の屈折率との関係について検討した。その結果、本実施例において最表層の反射率が１０％以下となった屈折率の範囲（１．４以上１．９５以下）と、下地層の屈折率（３．０）との間には、最表層の屈折率ｎ１を基準とし、下地層の屈折率をｎ２とすれば、次の数式１の関係が成立する。

したがって、表面層を多層構造とする場合には、最表層である第１層の屈折率ｎ１とその下地層である第２層の屈折率ｎ２とが上記数式を満たすようにすれば、表面層の第１層を反射防止層として適切に機能させることができる。

本実施例では、電子写真感光体について、表面層を第１および第２層からなる２層構造とした場合に、最表層である第１層の消衰係数および厚みが、露光感度および画像濃度変化に与える影響を評価した。

（電子写真感光体の作製）
電子写真感光体は、円筒状基体の表面に、図３に示したプラズマＣＶＤ装置２を用いて、下記表２に示す条件で、電荷注入阻止層、光導電層、および表面層を所定の膜厚に形成することにより作製した。

表面層は、第１および第２層を含む２層構造とし、第１層を形成するときの原料ガスにおけるＳｉＨ_４とＣＨ_４との混合比率（流量）を連続的に変化させるとともに成膜速度を調整することにより消衰係数、膜厚および屈折率を調整した。第２層において、消衰係数は０．０３に設定し、屈折率は３．０に設定した。

なお、第１および第２層の屈折率および消衰係数は、紫外可視分光光度計を用いて測定した結果に基づいて導出した。具体的には、まず、ガラス基板上に約１μｍの単層膜を形成することによりテストピースを作製した後、紫外可視分光光度計（ＵＶ−２４００ＰＣ、株式会社島津製作所製）を用いて、作製したテストピースに照射した透過光の透過率の波長依存性（波長範囲：４００ｎｍ〜８００ｎｍ）を測定し、その測定結果を光学計算から得られる計算値とフィッティングすることにより各電子写真感光体の屈折率および消衰係数を導出した。

成膜時における直流電圧は、パルス周波数が３０ｋＨｚ、ｄｕｔｙ比が５０％のパルス状直流電圧として、支持体が負極性となるように印加した。また、成膜時においては、円筒状基体の回転速度を１０ｒｐｍに設定した。

（露光感度の評価）
露光感度は、露光波長を６８０ｎｍ、電子写真感光体の回転数を１００ｒｐｍとし、帯電電圧を３００Ｖから１５０Ｖに減衰させるのに必要な露光量として測定した。露光感度の測定は、電子写真感光体を画像形成装置（「ＫＭ−８０３０」；京セラミタ株式会社製）に組み込み込んだ初期および３００万枚の通常印字後のそれぞれにおいて行なった。なお、露光感度の測定結果については、下記表３に示した。

（画像濃度の評価）
画像濃度は、３００万枚の通常印字後における画像を、印字初期の画像と目視により比較することで評価した。画像濃度の評価結果については、下記表３に示した。表３において、「◎」は画像濃度の変化を目視で確認できないもの、「○」は画像濃度の変化が目視でわずかに確認できるものの、カラー画像印刷やモノクロ写真画像印刷にも耐え得る実用性の充分に高いもの、「△」は、画像濃度の変化が目視で明確に確認できるものの、モノクロ文字印刷などには耐え得る実用性のあるもの、「×」は画像濃度の変化が非常に大きく、実質的に実用性のないものである。

表３から分かるように、サンプル１〜６では、印刷初期および耐久後での露光感度の変化が小さく（０．０４μＪ／ｃｍ^２以下）、画像濃度の変化も小さかった。サンプル１〜６の電子写真感光体は、表面層の第１層における消衰係数ｋが０．８以上０．１５以下であり、膜厚が５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であった。

これに対して、サンプル７〜１２では、印刷初期および耐久後での露光感度の変化が大きく（０．０５μＪ／ｃｍ^２以上）、画像濃度の変化も大きかった。ここで、サンプル７の電子写真感光体は第１層を形成しておらず、サンプル８の電子写真感光体は膜厚が４０ｎｍであり５０ｎｍよりも小さく、サンプル９，１０の電子写真感光体は消衰係数ｋがそれぞれ０．０７および０．０３であり０．８よりも小さく、サンプル１１の電子写真感光体は消衰係数ｋが０．６であり０．１５よりも大きく、サンプル１２の電子写真感光体は膜厚が１６０ｎｍであり１５０ｎｍよりも大きいものである。

したがって、印刷初期および耐久後での露光感度の変化を充分に小さくし、画像濃度の変化を充分に小さくする観点からは、表面層を第１および第２層の２層構造とするとともに、第１層における消衰係数ｋを０．８以上０．１５以下、膜厚を５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下に設定すればよいことが分かった。

本実施例では、負帯電型の電子写真感光体について、帯電電圧を評価した。

（電子写真感光体の作製）
電子写真感光体は、基本的には実施例４のサンプル１（消衰係数ｋが０．１、屈折率が１．７）と同様にして作成した。ただし、表面層の第１層については、厚みを０〜２５０ｎｍの範囲で変化させ、第２層と光導電層との間に負帯電特性の電荷注入阻止層をさらに形成した。

（帯電電圧の評価）
帯電電圧は、電子写真感光体に対して３００Ｖの電圧を負極性で印加する一方で、複数回の露光・除電を繰り返した後、定常状態になったときの電圧として評価した。評価結果については図７に示した。

図７から分かるように、第１層がない場合（膜厚が０）より、第１層を設けた場合のほうが電子写真感光体の帯電電圧が大きくなっている。これは、第１層が存在することにより、電子の注入がスムーズに行われたためと考えられる。特に、第１層の膜厚を５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲としたときに、帯電特性の向上が認められた。この点から、本発明が負帯電型の電子写真感光体についても適用できることが確認された。

本発明に係る画像形成装置の一例を説明するための断面図である。 図２（ａ）は本発明に係る電子写真感光体の一例を示す断面図およびその要部拡大図であり、図２（ｂ）は感光層の他の例の要部を示す断面図である。 図２に示した電子写真感光体の感光層を形成するためのプラズマＣＶＤ装置の一例を示す縦断面図である。 図３に示したプラズマＣＶＤ装置における電圧印加状態を説明するためのグラフである。 実施例２における第１層の膜厚と反射率との関係を示すグラフである。 実施例３における第１層の屈折率と反射率との関係を示すグラフである。 実施例５における第１層の膜厚と帯電電圧の関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 画像形成装置
１０ 電子写真感光体
１８ 円筒状基体（導電性基板）
１９ 感光層
１９Ｂ 光導電層
１９Ｃ 表面層
１９Ｃａ （表面層の）第１層
１９Ｃｂ （表面層の）第２層
１９Ｄ 電荷注入阻止層

Claims (12)

1. 導電性基板と、
   前記導電性基板上に形成され、かつ光導電層および表面層が順次積層された感光層と、
   を備えた電子写真感光体であって、
   前記表面層は、珪素および炭素を含むアモルファス膜からなり、少なくとも前記感光層の表面から一定厚みの領域までにおいて、珪素と炭素との合計原子数における炭素原子の占める原子割合が９０ａｔｍ％以上１００ａｔｍ％未満であることを特徴とする、電子写真感光体。
2. 前記表面層は、最表層であり、かつ前記原子割合が９０ａｔｍ％以上１００ａｔｍ％未満である第１層と、前記第１層に接触し、かつ前記原子割合が９０ａｔｍ％未満である第２層と、を含んでいる、請求項１に記載の電子写真感光体。
3. 前記第１層の厚みは、５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である、請求項２に記載の電子写真感光体。
4. 前記第１層は、消衰係数ｋが０．０８以上０．１５以下である、請求項２または３に記載の電子写真用感光体。
5. 前記第２層は、消衰係数ｋが０．０１以上０．０７以下である、請求項４に記載の電子写真感光体。
6. 前記第１層における露光波長に対する光学的屈折率ｎ１は、前記第２層における露光波長に対する光学的屈折率ｎ２よりも小さい、請求項２ないし５のいずれかに記載の電子写真感光体。
7. 前記光学的屈折率ｎ１は、前記光学的屈折率ｎ２と以下の関係を有する範囲に設定されている、請求項６に記載の電子写真感光体。
   

   
8. 前記表面層は、プラズマＣＶＤ法において、Ｓｉ含有ガスとＣ含有ガスの混合比率を変化させることによって、前記第１および第２層を含むものとして形成されている、請求項１ないし７のいずれかに記載の電子写真感光体。
9. 珪素、炭素および第１３属元素を含有し、前記表面層と前記光導電層との間に形成される電荷注入阻止層をさらに含んでおり、帯電特性が負とされている、請求項１ないし８のいずれかに記載の電子写真感光体。
10. 導電性基板と、
    前記導電性基板上に形成され、かつ光導電層および表面層が順次積層された感光層と、
    を備えた電子写真感光体であって、
    前記表面層は、最表層であり、かつ消衰係数ｋが０．０８以上０．１５以下である第１層と、前記第１層に接触する第２層と、を含んでおり、
    前記第１層における露光波長に対する光学的屈折率ｎ１は、前記第２層における露光波長に対する光学的屈折率ｎ２よりも小さいことを特徴とする、電子写真感光体。
11. 前記光学的屈折率ｎ１は、前記光学的屈折率ｎ２と以下の関係を有する範囲に設定されている、請求項１０に記載の電子写真感光体。
    

    
12. 請求項１ないし１１のいずれかに記載の電子写真感光体を備えたことを特徴とする、画像形成装置。
    
    

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