JP5121796B2 - 画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成方法に関し、特に導電性基体上に、光導電層、中間層、および表面層を積層してなる電子写真感光体を用いた画像形成方法に関する。

近年、感度や硬度、耐久性などに優れた電子写真感光体として、アモルファスシリコン感光体（以下、「ａ−Ｓｉ感光体」と称する場合がある。）が提案されている。かかるａ−Ｓｉ感光体は、例えば導電性基体上に、光導電層や表面層を積層して構成されるが、その光導電層の正孔移動度や電子移動度は所定の範囲に規定されている。
このような構成のａ−Ｓｉ感光体は、例えば、以下の特許文献１〜３に開示されている。

まず、特許文献１に記載のａ−Ｓｉ感光体３００は、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、導電性支持体３０１上に、少なくとも非単結晶シリコン系材料で構成される光導電性を示す第１の層３０２と、シリコン原子と炭素原子、窒素原子及び酸素原子からなる群より選択される少なくとも一つの元素を有する中間層３０３と、導電型が周期律表第III族に属する少なくとも一種の元素により、帯電極性と同極性に調整されるシリコン原子、炭素原子、窒素原子及び酸素原子からなる群より選択される少なくとも一つの元素を有する第３の層３０４と、を順次積層して構成されている。
なお、このａ−Ｓｉ感光体３００における第３の層３０４の正孔移動度は５×１０^-9ｃｍ²／Ｖ・ｓ以上に設定されている。

また、特許文献２に記載のａ−Ｓｉ感光体４０４は、図１５に示すように、支持体４０１上に、光励起によってキャリアを発生する光導電層４０２と、非晶質カーボンを主成分にした電荷移動層（表面層）４０３と、を順次積層して構成されている。なお、このａ−Ｓｉ感光体４０４における光導電層４０２の電子移動度は０．１×１０^-6〜１００×１０^-6ｃｍ²／Ｖ・ｓの範囲に設定されている。

また、特許文献３に記載の画像形成装置は、導電性基体上にアモルファス状の珪素含有化合物を含む光導電層を有する感光層を形成してなる電子写真感光体と、面発光レーザアレイを有し、３本以上光ビームを電子写真感光体上に走査させて静電潜像を形成させるマルチビーム方式の露光装置と、を備えている。
なお、この電子写真感光体における光導電層の電荷移動度は１×１０^-4ｃｍ²／Ｖ・ｓ以上に設定されている。

一方、ａ−Ｓｉ系材料により構成される表面層を有する電子写真感光体を画像形成装置に搭載して耐刷を行った場合には、しばしば画像流れと呼ばれる画像不良が発生するという問題があった。このような問題は、とくに高湿環境下で耐刷を行った場合に生じやすい。
このような画像流れは、印刷時におけるコロナ放電に起因して表面層の吸水性・吸湿性が高くなるためであると考えられる。すなわち、コロナ放電時には、硝酸イオンやアンモニウムイオン等の放電生成物が生成されて表面層に吸収されるが、この放電生成物が高湿環境下で大気中の水分を吸収するために表面層の吸水性が高くなる。また、表面層の表面に位置するＳｉ原子がコロナ放電により酸化され、その表面の親水性が高くなるために表面層の吸湿性が高くなる。表面層の吸水性・吸湿性が高くなった場合には、表面層の電気抵抗が低下して表面層上に形成された静電潜像の電荷が移動するため、静電潜像のパターンが維持されなくなって、画像流れが生じる。

そこで、このような画像流れの発生を防止する方法としては、種々の方法が提案されている。その一例としては、ヒータを用いて感光体を加熱することにより表面層に吸着した水分を飛散させる方法がある。この方法では、ヒータを用いる分だけ装置構成が複雑化して製造コストが上昇するのに加え、ヒータを駆動させる必要があるためにランニングコストが高くなるといった問題がある。

また、別な画像流れ防止技術に関して、表面層のカーボンとシリコンの原子濃度や動的押し込み硬さなどを所定の範囲内に設定する方法が知られている（例えば、特許文献４参照）。
この方法では、表面層におけるカーボンとシリコンの原子濃度は、表面層の組成式（ａ−Ｓｉ_１−ｘＣ_ｘ：Ｈ）におけるｘ値（炭素比率）が０．９５以上１．００未満に設定される。また、表面層の動的押し込み硬さは、プリンタに設けられたクリーニング手段等により複写プロセス毎に適度に表面が研磨されるように、光導電層との界面側から自由表面側に向かって漸次小さくなるように構成されている。
このような画像流れ防止技術によれば、表面に微細な凹凸が存在する使用の初期段階において凹部に入り込んでいる放電生成物を、使用と共に凹凸を平坦化することにより除去することできる。また、磨耗の進行に伴って表面層の硬度が徐々に大きくなることから、研磨による削れ量が小さくなるとともに、表面を傷付きにくくすることができるため、優れた電子写真特性を長期にわたって保持することができる。

また、画像流れ防止技術に関して、さらに別の手段として、感光体の表面に電荷を付与する帯電手段と、感光体の帯電領域に対して光照射する露光手段と、感光体表面に形成された静電潜像に対してトナー像を感光体の表面に形成する現像手段と、トナー像を被転写材に転写する転写手段と、該転写後に感光体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段と、転写後に残余静電潜像を除去する除電手段と、を備えた画像形成装置が開示されている（例えば、特許文献５参照）。

特開平８−２２７１６８号公報 特開昭６３−１２９３４８号公報 特開２００５−２７４７５５号公報 特開平９−２０４０５６号公報 特開平１１−５２５９８号公報

しかしながら、特許文献１〜５に記載のａ−Ｓｉ感光体では、中間層及び表面層におけるそれぞれの電子移動度が規定されておらず、表面による保護機能や電子移動の表面拡がり方向における拡散制御が不十分であった。また、成膜後に研磨装置等を用いて高硬度のａ−ＳｉＣ系の表面を均一に研磨するために製造コストの大幅な上昇も招いていた。

一方、近年、画像形成装置は高解像度化、高速化、低価格化が一層進み、それに伴って電子写真感光体への高画質化、高耐久性かつ低価格化の要求も一層強くなっており、安価で製造可能である高硬度なａ−Ｓｉ系の電子写真感光体において、画像流れ防止策が求められていた。

そこで、このような現象が発生する原因を鋭意検討した結果、光導電層と、中間層と、表面層と、を設けるとともに、中間層及び表面層における電子移動度を所定値とすることによって、従来の問題が解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、解像度や保護機能に優れるとともに、ヒータレスシステムを採用した場合であっても、画像流れが少ない画像形成方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、電子写真感光体を用いた画像形成方法であって、電子写真感光体が、導電性基体と、導電性基体上に形成されたアモルファスシリコン系材料を含む光導電層と、当該光導電層上に形成されたアモルファスシリコン系材料を含む中間層と、当該中間層上に形成されたアモルファスシリコン系材料を含む表面層と、を備えた電子写真感光体であって、中間層の電子移動度を０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓを超えるとともに、０．１ｃｍ²／Ｖ・ｓ以下の値とし、かつ、表面層の電子移動度を０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓ以下の値とした画像形成方法が提供され、上述した問題点を解決することができる。
より具体的には、電子写真感光体を用いた画像形成方法であって、電子写真感光体が、導電性基体と、導電性基体上に形成されたアモルファスシリコン系材料を含む光導電層と、当該光導電層上に形成されたアモルファスシリコン系材料を含む中間層と、当該中間層上に形成されたアモルファスシリコン系材料を含む表面層と、を備えた電子写真感光体であって、中間層に、ケイ素および炭素を含むとともに、炭素含有量（１００×Ｃ/（Ｓｉ＋Ｃ））を、中間層の全体量に対して、１〜２０モル％の範囲内の値とし、かつ、中間層の電子移動度を０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓ超〜０．１ｃｍ²／Ｖ・ｓの範囲内の値とし、表面層に、ケイ素および炭素を含むとともに、表面層を、第１の表面層と第２の表面層の二つから構成し、第１の表面層における炭素含有量（１００×Ｃ/（Ｓｉ＋Ｃ））を２０〜８５モル％とし、第２表面層の炭素含有量（１００×Ｃ/（Ｓｉ＋Ｃ））を８５％から自由表面に向かって漸次大きくして、最表面の炭素含有量（１００×Ｃ/（Ｓｉ＋Ｃ））を９２〜９４．５モル％の範囲内の値とし、かつ、表面層の電子移動度を０．０１〜０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓの範囲内の値とすることを特徴とする画像形成方法である。
すなわち、光導電層と、所定の電子移動度を有する中間層及び表面層と、を積層することによって、解像度に優れるとともに、ヒータレスシステムを採用した場合であっても、像流れが少ない電子写真感光体（ａ−Ｓｉ感光体）を得ることができる。

また、本発明の画像形成方法を実施するにあたり、中間層及び表面層は、ケイ素および炭素以外に、水素、酸素、及び窒素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を更に含むことが好ましい。
このように構成することにより、電子写真感光体の光感度を損なうことなく、また、著しい残留電位の増大を招くことなく、電気特性が安定した、解像度に優れた電子写真感光体とすることができる。

また、本発明の画像形成方法を実施するにあたり、導電性基体と、光導電層との間に、アモルファスシリコン系材料を含んでなり、導電性基体への電荷の注入を阻止するための電荷注入阻止層を更に備えることが好ましい。
このように構成することにより、表面層における電子の横流れ等をさらに厳密に制御して、解像度にさらに優れ、電気特性が安定した電子写真感光体とすることができる。

また、本発明の画像形成方法を実施するにあたり、中間層の膜厚を５００Å〜８０００Åの範囲内の値とすることが好ましい。
このように構成することにより、表面層との密着性を高めると共に、表面層との相互作用により、高解像度化を達成し、さらに感度の低下や残留電位に起因する印字品質の低下を抑制することができる。

また、本発明の画像形成方法を実施するにあたり、表面層の膜厚を１０００Å〜１００００Å未満の範囲内の値とすることが好ましい。
このように構成することにより、表面層における電子の横流れ等を厳密に制御して、解像度にさらに優れ、電気特性が安定した電子写真感光体とすることができる。

また、本発明の画像形成方法を実施するにあたり、ヒーターレスシステムとすることが好ましい。
このように構成することにより、解像度に優れた画像形成装置を得ることができる。
なお、上述したいずれかの電子写真感光体を備えた画像形成装置において、ヒータレスシステムを採用した場合、本発明の電子写真感光体であれば、像流れが少ないアモルファスシリコン感光体を備えた画像形成装置を得ることができる。

また、本発明の画像形成方法を実施するにあたり、解像度を６００ｄｐｉ以上の値とすることが好ましい。
このように構成することにより高画質な画像を得ることができる。

電子写真感光体の基本的構成を説明するための切り欠け断面図である。 電荷の動きをモデル的に説明するために供する図である。 解像度に対する、第３の層の移動度の影響を説明するために供する図である。 （ａ）〜（ｃ）は、Ｒｓ／Ｒの関係を説明するために供する図である。 第３の層における炭素原子の含有量と、電子移動度及び比誘電率との関係を説明するために供する図である。 第３の層における炭素原子の含有量と、表面硬度との関係を説明するために供する図である。 （ａ）〜（ｂ）は、印字状態によって、高湿条件下での像流れの発生防止を説明するために供する図である。 第２の層及び第３の層における炭素原子の含有量の深さ方向の濃度分布の傾きをそれぞれ説明するために供する図である。 画像形成装置の模式図である。 電子写真感光体を含む現像装置の部分拡大図である。 光源としてのＬＥＤヘッドを説明するために供する図である。 ＴＯＦ法を用いた電子写真感光体の電子移動度の測定方法を説明するために供する図である。 所定枚数の連続印刷後における、露光エネルギーと、表面電位との関係を説明するために供する図である。 従来の電子写真感光体の成を説明するための模式的断面図である（その１）。 従来の電子写真感光体の成を説明するための模式的断面図である（その２）。

[第１の実施形態]
第１の実施形態は、図１に例示するように、
導電性基体１０と、
導電性基体１０上に形成されたアモルファスシリコン系材料を含む光導電層（第１の層と称する場合がある。）１４と、
当該光導電層上に形成されたアモルファスシリコン系材料を含む中間層（第２の層と称する場合がある。）１６と、
当該中間層１６上に形成されたアモルファスシリコン系材料を含む表面層（第３の層と称する場合がある。）１８と、
を備えた電子写真感光体１であって、
中間層１６の電子移動度を０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓを超えるとともに、０．１ｃｍ²／Ｖ・ｓ以下の値とし、かつ、表面層１８の電子移動度を０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓ以下の値とした電子写真感光体１を用いた画像形成方法である。
より具体的には、導電性基体と、導電性基体上に形成されたアモルファスシリコン系材料を含む光導電層と、当該光導電層上に形成されたアモルファスシリコン系材料を含む中間層と、当該中間層上に形成されたアモルファスシリコン系材料を含む表面層と、を備えた電子写真感光体であって、中間層に、ケイ素および炭素を含むとともに、表面層を、第１の表面層と第２の表面層の二つから構成し、第１の表面層における炭素含有量（１００×Ｃ/（Ｓｉ＋Ｃ））を２０〜８５モル％とし、第２表面層の炭素含有量（１００×Ｃ/（Ｓｉ＋Ｃ））を８５％から自由表面に向かって漸次大きくして、炭素含有量（１００×Ｃ/（Ｓｉ＋Ｃ））を、中間層の全体量に対して、１〜２０モル％の範囲内の値とし、かつ、中間層の電子移動度を０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓ超〜０．１ｃｍ²／Ｖ・ｓの範囲内の値とし、表面層に、ケイ素および炭素を含むとともに、最表面の炭素含有量（１００×Ｃ/（Ｓｉ＋Ｃ））を９２〜９４．５モル％の範囲内の値とし、かつ、表面層の電子移動度を０．０１〜０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓの範囲内の値とすることを特徴とする電子写真感光体を用いた画像形成方法である。

すなわち、図２に、ビームを照射した際の電荷の動きをモデル的に示すが、第１の実施形態の画像形成方法によれば、中間層１６の電子移動度（Ｅ１）及び表面層１８の電子移動度（Ｅ２）を所定範囲に規定することによって、感光体表面でのマイナス電子の横方向（平面方向）の移動が制限されるとともに、光導電層としての第１の層１４の正孔と効率的に再結合することになる。
また、再結合によって残った正孔は、電界に沿って、電荷注入阻止層１２を介して、導電性基体１０に流入し、アース（図示せず）に短絡することになる。
したがって、このような構成の電子写真感光体１であれば、極めて解像度に優れたａ−Ｓｉ感光体を構成することができる。

また、表面層の電子移動度（Ｅ２）を、中間層の電子移動度（Ｅ１）よりも小さくすることが好ましい。
このように構成することにより、中間層の電子移動度（Ｅ１）と、表面層の電子移動度（Ｅ２）との関係から、表面層における電子の横流れをさらに厳密に制御して、解像度にさらに優れた電子写真感光体とすることができる。すなわち、第２の層１６と、表面層１８との相乗効果によって、さらに解像度に優れるとともに、製造容易なａ−Ｓｉ感光体を得ることができる。

さらに、第１の実施形態における電子写真感光体１によれば、主として、中間層１６によって所定の耐湿性を示すとともに、主として、表面層１８によって適当な研磨性を示すことから、ヒータレスシステムを採用し、高湿条件下であっても、像流れが少ないａ−Ｓｉ感光体を得ることができる。
以下、図面を参照しながら、第１の実施形態における電子写真感光体を具体的に説明する。

１．基本的構成
図１は、第１の実施形態における電子写真感光体１の基本的構成を説明するための切り欠け断面図を示している。かかる図１において、アルミニウムなどから構成された導電性基体１０が、基材として備えてある。
また、その導電性基体１０上に、アモルファスシリコン等から構成された電荷注入阻止層１２が備えてある。また、その電荷注入阻止層１２の上に、アモルファスシリコン等から構成された光導電層１４が備えてある。

また、その光導電層１４の上に、アモルファスシリコンと、炭素原子と、水素原子とを含有したＳｉＣ：Ｈから構成された中間層（第２の層）が備えてある。
また、その中間層の上に、アモルファスシリコンと、炭素原子と、水素原子から構成された表面層（表面層）が備えてある。

さらに、中間層の電子移動度（Ｅ１）が、０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓを超えるとともに、０．１ｃｍ²／Ｖ・ｓ以下の値に制御され、かつ、表面層の電子移動度（Ｅ２）が、０．０１〜０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓの範囲内の値に制御されている。
なお、本発明の目的が達成される範囲内において、かかる電子写真感光体１の基本的構成を適宜変更することができる。

２．導電性基体
また、図１に例示する導電性基体（支持基体と称する場合がある。）１０の構成材料としては特に制限されるものではないが、Ａｌ、ＳＵＳ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ等の金属材料や、それらの合金材料から構成することが好ましい。
また、樹脂やガラス・セラミック等の電気絶縁体の表面に、上述した金属やＩＴＯやＳｎＯ_２などの透明導電性材料を蒸着して、導電処理した材料も用いることができる。
就中、Ａｌ合金を用いると、低コストとなり、しかも、軽量化でき、その上、後述する光導電層や電荷注入阻止層との密着性が高くなって信頼性が向上するという点で好適である。

３．電荷注入阻止層
電荷注入阻止層１２は、導電性基体１０と、第１の層１４との間に必要に応じて設けられ、導電性基体１０からの電荷の注入を阻止するために設けることが好ましい。
すなわち、電荷注入阻止層１２によって、所定方向の電荷の流れを制御し、ひいては、表面層１８における電子の横流れ等をさらに厳密に制御して、解像度にさらに優れた電子写真感光体１とすることができる。

また、電荷注入阻止層は、上述のようにアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）などのアモルファスシリコン系材料（以下、ａ−Ｓｉ系材料と称する場合がある）により形成されるが、特にアモルファスシリコンに、Ｃ、Ｎ、Ｏ等を加えた合金のアモルファスシリコン系材料を用いるのが好ましい。そうすれば、高い光導電性特性、高速応答性、繰り返し安定性、耐熱性、耐久性などに優れた電子写真特性が安定して得られ、さらにアモルファスシリコン系材料により形成される表面層との整合性に優れたものとなる。

ここで、ａ−Ｓｉに、Ｃ、Ｎ、Ｏ等を加えた合金のａ−Ｓｉ系材料としては、ａ−ＳｉＣ、ａ−ＳｉＮ、ａ−ＳｉＯ、ａ−ＳｉＧｅ、ａ−ＳｉＣＮ、ａ−ＳｉＮＯ、ａ−ＳｉＣＯ及びａ−ＳｉＣＮＯなどを挙げることができる。
これらのａ−Ｓｉ系材料による電荷注入阻止層は、たとえば、グロー放電分解法、各種スパッタリング法、各種蒸着法、ＥＣＲ法、光ＣＶＤ法、触媒ＣＶＤ法、及び反応性蒸着法などにより成膜形成し、その成膜形成に当たってダングリングボンド終端用に水素（Ｈ）やハロゲン元素（ＦやＣｌ）を、膜全体を１００原子％としたときに、１〜４０原子％の範囲で含有させることにより形成することができる。
また、電荷注入阻止層の成膜にあたっては、各層の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）を含有させたり、Ｃ、Ｎ、Ｏなどの元素の含有量を調整したりして、上述した諸特性を調整することもできる。

また、第１３族元素及び第１５族元素としては、共有結合性に優れて半導体特性を敏感に変え得る点、及び優れた光感度が得られるという点でホウ素（Ｂ）及びリン（Ｐ）を用いるのが望ましい。
第１３族元素及び第１５族元素をＣ、Ｏ等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０．１〜２００００ｐｐｍ、第１５族元素の含有量は０．１〜１００００ ｐｐｍであるのが好ましい。
また、Ｃ、Ｏ等の元素を含有させないか、または微量含有させる場合は、第１３族元素の含有量は０．０１〜２００ｐｐｍ、第１５族元素の含有量は０．０１〜１００ｐｐｍの範囲であることが好ましい。
さらに、これらの元素は、層厚方向にわたって勾配を設けてもよく、その場合には層全体の平均含有量が上記範囲内であればよい。
以上述べたａ−Ｓｉ系材料について、電荷注入阻止層は、第１３族元素や第１５族元素を含有させて導電性を調整したり、光導電層よりも多くのＣ、Ｎ、Ｏを含有させて高抵抗化させるとよい。

また、電荷注入阻止層の膜厚を０．５〜１２μｍの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる電荷注入阻止層の膜厚が０．５μｍ未満の値になると、導電性基体に対する電荷注入阻止効果が著しく低下したり、均一な厚さに形成したりすることが困難となる場合があるためである。
一方、電荷注入阻止層の膜厚が１２μｍを超えると、製造管理が困難となったり、著しい残留電位の増大を招いたりする場合があるためである。
したがって、かかる電荷注入阻止層の膜厚を１〜１０μｍの範囲内の値とすることがより好ましく、２〜７μｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。

４．光導電層（第１の層）
また、図１に示すように、光導電層（第１の層）１４は、アモルファスシリコン系材料を主成分とし、光導電性材料から構成されている。
したがって、アモルファスシリコン系材料以外に、例えば、水素原子及びハロゲン原子からなる群から少なくとも１つ選択された元素を含有することが好ましい。すなわち、このような原子を添加することにより、光導電層における電荷移動度を、所定範囲に正確に制御することができるためである。
また、前述の電荷注入阻止層同様、必要に応じてａ−Ｓｉに、Ｃ、Ｎ、Ｏ等を加えた合金のａ−Ｓｉ系材料を用いたり、１３族元素や１５族元素を含有させて導電性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を調整することもできる。
さらに、光導電層については、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、導電性基体の温度及び高周波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を含む光導電層においても、先に説明したのと同様な不純物元素を添加してもよい。

また、光導電層の膜厚を１〜１００μｍの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、光導電層の膜厚が１μｍ未満の値になると、光導電性が著しく低下したり、均一な厚さに形成したりすることが困難となる場合があるためである。一方、光導電層の膜厚が１００μｍを超えると、製造コストの上昇を招くだけでなく、製造管理が困難となって、逆に均一な厚さに形成したりすることが困難となる場合があるためである。
したがって、かかる光導電層の膜厚を５〜５０μｍの範囲内の値とすることがより好ましく、８〜２０μｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。

５．中間層（第２の層）
また、中間層としての第２の層は、アモルファスシリコン系材料と、炭素原子と、水素原子とを含有したａ−ＳｉＣ：Ｈを含むことが好ましい。
この理由は、このような中間層とすることにより、後述する表面層との相乗効果によって、解像度に優れるとともに、ヒータレスシステムを採用した場合であっても、像流れが少ないａ−Ｓｉ感光体を得ることができるためである。

また、中間層の電子移動度（Ｅ１）を０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓを超えるとともに、０．１ｃｍ²／Ｖ・ｓ以下の値とする。
この理由は、中間層の電子移動度が０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓ以下の場合、中間層での電子移動度が小さくなりすぎるためである。したがって、電子の走行性が悪く、感度の低下や残留電位の増大が発生することがあり、濃度低下やカブリなど印字品質の低下を招く場合がある。
また、中間層の電子移動度が小さすぎる場合、光導電層との移動度の差が大きくなりすぎるためである。
したがって、光導電層との界面において、急激に移動度が低下することから、余剰電子による渋滞現象が発生し、その結果界面部分での電子の横流れによる解像度低下が起こる場合がある。
また、中間層の電子移動度が０．１ｃｍ²／Ｖ・ｓより大きい場合、後述する表面層との界面部に短時間に多量の電子が到達し、その部分で電子の渋滞現象が発生し、横流れが発生することがあるためである。

また、中間層の膜厚を５００〜８０００Åの範囲とすることが好ましい。
この理由は、５００Åより薄い場合は、膜厚が薄すぎて中間層としての機能を果たさないためである。また、８０００Åより厚い場合は、製造コストの上昇を招くだけでなく、感度の低下や残留電位の増大が発生することがあり、濃度低下やカブリなど印字品質の低下を招く場合があるためである。

また、中間層は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）以外に、種々の材料を用いることができる。
例えば、ａ−Ｓｉ系材料として、アモルファスシリコンナイトライド（ａ−ＳｉＮ）、アモルファスシリコンオキサイド（ａ−ＳｉＯ）、アモルファスシリコンオキシカーバイド（ａ−ＳｉＣＯ）、アモルファスシリコンオキシナイトライド（ａ−ＳｉＮＯ）などの高抵抗材料を用いてもよい。
これらは、ａ−Ｓｉと同様の薄膜形成手段により成膜し、その成膜形成に当たっては、ダングリングボンド終端用、もしくは硬度あるいは抵抗値調整用として水素やハロゲン（Ｆ、Ｃｌ）を、膜中にシリコン原子と炭素原子の総数に対して、１〜１６０原子％含有させるとよい。

６．表面層（第３の層）
また、表面層としての第３の層は、その電子移動度（Ｅ２）を０．０１〜０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓの範囲内の値とすることを特徴とする。
この理由は、かかる表面層の電子移動度（Ｅ２）が０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓを超えると、平面方向の像流れが多くなって、著しく平面方向の解像度が低下する場合があるためである。
すなわち、感光体の自由表面となりうる表面層の電子移動度を０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓ以下にすることにより、感光体表面に到達し、表面の電荷と再結合できなかった電子の横流れによる解像度の低下を防止することができる。
但し、かかる表面層の電子移動度（Ｅ２）が過度に小さくなると、製造時間が過度に長くなったり、深さ方向の感度が低下したりする場合がある。
したがって、表面層の電子移動度（Ｅ２）を０．０１〜０．０１ｃｍ²／Ｖ・ｓの範囲内の値とすることがより好ましく、０．０１〜０．００８ｃｍ²／Ｖ・ｓの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
さらに、表面層の膜厚を、１０００Å以上、１００００Å未満とすることである。
この理由は、表面層の膜厚が１００００Åより厚い場合は、製造コストの上昇を招くだけでなく、感度の低下や残留電位の増大が発生し、濃度低下やカブリなど印字品質の低下を招く場合があるためである。また、長期にわたって感光体を使用した場合であっても、所定の画像品質を維持するために、表面層の膜厚としては、１０００Å以上の値が好ましい。

ここで、図３を参照して、解像度に関して、表面層の移動度（Ｅ２）の影響を説明する。
すなわち、図３の曲線Ａに示すように、表面層の移動度（Ｅ２）を０．０１ｃｍ²／Ｖ・ｓとすることにより、最も狭いエリア（±４２μｍ）において、表面の電解強度が、現像開始の電解強度である１×１０⁶（Ｖ／ｍ）の値を超えている。
また、図３の曲線Ｂに示すように、表面層の移動度（Ｅ２）を０．０２ｃｍ²／Ｖ・ｓとすることにより、比較的狭いエリア（±６０μｍ）において、表面の電解強度が、現像開始の電解強度である１×１０⁶（Ｖ／ｍ）の値を超えている。
さらに、図３の曲線Ｃに示すように、表面層の移動度（Ｅ２）を０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓとすることにより、比較的広いものの、従来と比べて狭いエリア（±８４μｍ）において、表面の電解強度が、現像開始の電解強度である１×１０⁶（Ｖ／ｍ）の値を超えている。
したがって、表面層における移動度を所定値以下とすることにより、狭いエリアにおいて、すなわち、優れた解像度が得られる条件において、表面の電解強度を、現像開始の電解強度に至らしめることができる。

また、図４を参照して、表面層における表面の電解強度に影響するＲ（単位時間あたりの内部再結合係数）と、Ｒｓ（単位時間あたりの表面再結合係数）との関係をさらに説明する。
すなわち、既に参照した図２において示すように、正孔と、電子との再結合は、光導電層としての第１の層の内部（その再結合係数がＲ）と、表面層における表面（その再結合係数がＲｓ）とで生じていると考えられる。
そこで、かかるＲｓ／Ｒを、１．０、２．５、５．０とそれぞれ変えて計算した表面の電解強度の結果を図４に示す。

かかる図４（ａ）に、Ｒｓ／Ｒ＝１．０の場合の所定位置における表面の電解強度の値を示しており、実線で示す結果が、露光エネルギーが０．４５μＪ／ｃｍ²であって、現像バイアスが８０Ｖの場合であり、点線で示す結果が、露光エネルギーが０．１５μＪ／ｃｍ²であって、現像バイアスが２４０Ｖの場合である。
また、同様に、図４（ｂ）に、Ｒｓ／Ｒ＝２．５の場合の所定位置における表面の電解強度の値を示しており、図４（ｃ）に、Ｒｓ／Ｒ＝５．０の場合の所定位置における表面の電解強度の値を示している。
これらの結果から理解できるように、Ｒｓ／Ｒ＝１．０の場合には、実線及び点線とも、現像開始の電解強度である１×１０⁶（Ｖ／ｍ）の値に達しておらず、第１の層の内部再結合係数（Ｒ）が一定であることを前提に、表面層における単位時間あたりの表面再結合係数（Ｒｓ）が小さすぎるため、現像に適した帯電特性や電界が得られないと言える。
また、Ｒｓ／Ｒ＝２．５の場合には、実線及び点線とも、現像開始の電解強度である１×１０⁶（Ｖ／ｍ）の値に達しており、表面層における単位時間あたりの表面再結合係数（Ｒｓ）が適当であって、所定の帯電特性が効率的に得られると言える。
さらに、Ｒｓ／Ｒ＝５．０の場合には、実線及び点線とも、現像開始の電解強度である１×１０⁶（Ｖ／ｍ）の値をかなり超えており、表面層における単位時間あたりの表面再結合係数（Ｒｓ）が大きすぎ、逆に、平面方向の存在確率が大きくなって、感度が低下する場合があると言える。

なお、光導電層の電子移動度が大きい場合、感光体表面に、短い時間で電子が到達することになる。しかしながら、感光体表面近傍には、短い時間内で表面電荷と結合しなかった電子が存在する。すると、それらの電子が横方向への移動を始める。そして、その横方向の移動も、感光体表面近傍の電子移動度が大きい場合には、それに対応して大きくなり、表面に形成される潜像の拡散が大きくなると言える。
一方、表面層における単位時間あたりの表面再結合係数（Ｒｓ）は、移動中の電子と、表面電荷との結合確率を表す数字であって、その値が大きくなると、通常は、潜像の拡散が抑制されることになる。
さらに、光導電層における単位時間あたりの内部再結合係数（Ｒ）は、正孔との結合に余った電子の数を決める係数であって、潜像の深さに影響すると言える。
よって、以上のことから、Ｒｓ／Ｒを１．５〜４．５の範囲内の値とすることが好ましく、２．０〜４．０の範囲内の値とすることがより好ましく、２．２〜３．０の範囲内の値とすることがさらに好ましい。

なお、図２に示す物理モデルをもとに、潜像の表面電荷分布を現像電界算出モデルに代入し、ポアソンの式で解き、感光層表面近傍の現像電界強度分布を算出した。以下に、主な物理モデルの関係式（１）〜（５）を示す。

（光の透過吸収の関係式）
Ｆ＝Ｆ₀・ｅｘｐ（−αｄ） （１）
Ｆ₀：感光体表面に照射された光の強度分布
Ｆ ：透過した光の強度分布
α ：光の吸収係数
ｄ ：感光体表面からの距離

（キャリア生成量の算出式）
Γ＝β・η・ΔＦ／（Δｄ・ｈν） （２）
Γ ：生成キャリア量
ΔＦ：感光層に吸収される光強度
β ：光の吸収効率
η ：量子効率
Δｄ：感光層の厚さ
ｈν：フォトン一個あたりのエネルギー

（電流連続の式）
δｎ_p／δｔ＋ｄｉν（μ_pEｎ_p）＝−Ｒｎ_pｎ_n （３）
δｎ_n／δｔ＋ｄｉν（−μ_nEｎ_n）＝−Ｒｎ_pｎ_n−Ｒ_sｎ_nσ／ｈ_m （４）

（ポアソンの式）
ｄｉν（εＥ）＝ｅ（ｎ_p−ｎ_n＋σ／ｈ_m） （５）
ｎ_p，ｎ_n：正孔及び電子の個数密度
σ ：表面電荷密度
ｈ_m ：物理モデルの格子サイズ
μ_p，μ_n：正孔及び電子の移動度
Ｅ ：電界強度
Ｒ ：単位時間あたりの内部の再結合係数
Ｒ_s ：単位時間あたりの表面再結合係数
ε ：誘電率
ｅ ：電荷素量

次いで、図５を参照して、中間層または表面層における代表的な成膜条件における炭素原子の含有量（１００×Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））と、電子移動度及び比誘電率との関係を用いて、本発明におけるヒーターレス仕様の感光体を、例えば、特許第３２７９９２６号に記載された感光体に応用することを想定して説明する。
すなわち、図５の横軸には、中間層または表面層における炭素原子の含有量（１００×Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））（ｍｏｌ％）が採って示してあり、左縦軸には、表面層における比誘電率（−）が採って示してあり、実線Ｎで関係を示している。また、図５の右縦軸には、中間層または表面層における電子移動度（Ｅ２）（ｃｍ²／Ｖ・ｓ）が採って示してあり、実線Ｍで関係を示している。
かかる図５から理解されるように、中間層または表面層における炭素原子の含有量、すなわちカーボン含有量がある一定値以上となると、比誘電率が低下するとともに、電子移動度の値も低下するものの、カーボン含有量が一定値を超えると、今度は電子移動度が著しく上昇する傾向がある。
したがって、かかる成膜条件においては、中間層のカーボン含有量１００×Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））を１〜２０モル％以内に設定し、さらに表面層のカーボン含有量１００×Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））を２０〜９７モル％の範囲に設定することが好ましいことが理解される。

また、図６を参照して、表面層におけるかかる成膜条件における炭素原子の含有量（１００×Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））と、動的押し込み硬さとの関係を説明する。
図６の横軸には、表面層におけるカーボン含有量（１００×Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））が採って示してあり、左縦軸には、表面層における動的押し込み硬さ（ｋｇｆ／ｍｍ²）が採って示してあり、実線でそれらの関係を示している。
かかる図６から理解されるように、表面層における炭素原子の含有量が増加すると、動的押し込み硬さもそれに伴って増加するものの、炭素原子の含有量が一定値を超えると、今度は動的押し込み硬さが著しく低下する傾向がある。
したがって、かかる成膜条件において、本発明におけるヒーターレス仕様を実現するには、表面層を、第１の表面層と第２の表面層の２つから構成することを特徴とする。すなわち、第１の表面層におけるカーボン含有量（１００×Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））を２０〜８５モル％とし、第２の表面層のカーボン含有量（１００×Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））を８５モル％から自由表面に向かって漸次大きくして、最表面のカーボン含有量（１００×Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））を９２〜９４．５％とすることを特徴とする。
この理由は、このように構成することによって、表面層における表面硬度（ｋｇｆ／ｍｍ²）の値を精度良く制御して、表面を適度に研磨すべく動的押し込み硬さを界面側から自由表面側に向かって漸次小さくして、自由表面側の動的押し込み硬さを４５〜２２０（ｋｇｆ／ｍｍ²）にすることにより、図７（ａ）及び（ｂ）に比較して示すように、高湿条件下での流れの発生を効果的に防止することができるためである。
すなわち、図７（ａ）に本発明（ヒーターレス仕様）における印字状態例を示し、図７（ｂ）に本発明（ヒーターレス仕様）の比較例に相当し、像流れが発生した印字状態例を示すが、本発明（ヒーターレス仕様）の場合、高湿条件下での像流れの発生を効果的に防止されている。

なお、図８に示すように、第２の表面層における炭素原子の含有量（最表面で９２〜９４．５モル％）のみならず、第１の表面層における炭素原子の含有量（２０〜８５モル％）を制御して、それぞれの電子移動度の関係を調節することを特徴とする。
すなわち、図８に示すように、第１の表面層における炭素原子の含有量の深さ方向の濃度分布の傾きを、第２の表面層における炭素原子の含有量の深さ方向の濃度分布の傾きよりも大きくすることが好ましい。
この理由は、このように構成することにより、第１の表面層、第２の表面層と、中間層との相乗効果によって、ますます解像度に優れるとともに、製造容易なａ−Ｓｉ感光体を得ることができるためである。すなわち、第１の表面層及び第２の表面層が薄い場合であっても、第１の表面層あるいは第２の表面層における電子移動度（Ｅ２）を中間層における電子移動度（Ｅ１）より小さくすることができるためである。
なお、炭素原子の含有量が多いほど、成膜速度が著しく遅くなって、同じ厚さの層を形成する場合、製造時間が長くなるため、第１の表面層における炭素原子の含有量の深さ方向の濃度分布の傾きを、第２の表面層における炭素原子の含有量の深さ方向の濃度分布の傾きよりも大きくすることは、容易に実施することができる。

また、表面層は、中間層と同様、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）以外に、種々の材料を用いて形成することができる。
例えば、ａ−Ｓｉ系材料として、アモルファスシリコンナイトライド（ａ−ＳｉＮ）、アモルファスシリコンオキサイド（ａ−ＳｉＯ）、アモルファスシリコンオキシカーバイド（ａ−ＳｉＣＯ）、アモルファスシリコンオキシナイトライド（ａ−ＳｉＮＯ）などの高抵抗材料を用いてもよい。
これらは、ａ−Ｓｉと同様の薄膜形成手段により成膜し、その成膜形成に当たっては、ダングリングボンド終端用、もしくは硬度あるいは抵抗値調整用として水素やハロゲン（Ｆ、Ｃｌ）を膜中に１〜１６０原子％含有させるとよい。
この理由は、表面層に、このような他の元素を含むことにより、表面層における表面硬度（ｋｇｆ／ｍｍ²）や、移動度の値の制御がさらに容易にできる場合があるためである。

７．製造方法
第１の実施形態における電子写真感光体１は、一例であるが、真空堆積膜形成法によって、所望特性が得られるように適宜成膜パラメーターの数値条件を設定しながら、製造することができる。
このような真空堆積膜形成方法としては、具体的には、グロー放電法（低周波プラズマＣＶＤ）、高周波プラズマＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法などの交流放電プラズマＣＶＤ法が採用される。また、直流放電プラズマＣＶＤ法、ＤＣパルスプラズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、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法、触媒ＣＶＤ（ＨＯＴワイヤーＣＶＤ）法等が採用される。

そして、真空堆積膜形成方法を実施するに際して、原料ガスを分解して生成される活性種（Ａ）と、この活性種（Ａ）と化学的相互作用をする成膜用の化学物質より生成される活性種（Ｂ）とを、別々に堆積膜を形成するための成膜空間内に導入し、これらを化学反応させることによって形成する方法（以後「ＨＲＣＶＤ法」と略記する。）が採用できる。あるいは、原料ガスと、該原料ガスに酸化作用をする性質を有するハロゲン系酸化ガス（例えばＦ₂、Ｃｌ₂など）を別々に成膜区間内に導入し、これらを化学反応させることによって別々に堆積膜を形成する方法（以後「ＦＯＣＶＤ法」と略記する。）も適宜選択される。
これらの真空堆積膜形成方法は、製造条件、製造規模、第１の層（光導電層）の所望特性などの要因によって、適宜選択されて採用される。但し、製造条件の制御が比較的容易に得ることからして、グロー放電法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＨＲＣＶＤ法、ＦＯＣＶＤ法が好適である。

[第２の実施形態]
第２の実施形態は、第１の実施形態における電子写真感光体を備えた画像形成装置であって、導電性基体上に、光導電層と、中間層と、表面層と、を積層した電子写真感光体を備えた画像形成装置である。
すなわち、アモルファスシリコン系材料を含む光導電性を示す光導電層（第１の層）と、
アモルファスシリコン系材料を含む中間層（第２の層）と、
アモルファスシリコン系材料を含む表面層（第３の層）と、を含むとともに、
中間層の電子移動度（Ｅ１）を、０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓを超えるとともに、０．１ｃｍ²／Ｖ・ｓ以下の値とし、かつ表面層の電子移動度（Ｅ２）を０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓ以下の値とした電子写真感光体
を備えた画像形成装置である。
より具体的には、導電性基体と、導電性基体上に形成されたアモルファスシリコン系材料を含む光導電層と、当該光導電層上に形成されたアモルファスシリコン系材料を含む中間層と、当該中間層上に形成されたアモルファスシリコン系材料を含む表面層と、を有する電子写真感光体を備えた画像形成装置であって、中間層に、ケイ素および炭素を含むとともに、炭素含有量（１００×Ｃ/（Ｓｉ＋Ｃ））を、中間層の全体量に対して、１〜２０モル％の範囲内の値とし、かつ、中間層の電子移動度を０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓ超〜０．１ｃｍ²／Ｖ・ｓの範囲内の値とし、表面層に、ケイ素および炭素を含むとともに、表面層を、第１の表面層と第２の表面層の二つから構成し、第１の表面層における炭素含有量（１００×Ｃ/（Ｓｉ＋Ｃ））を２０〜８５モル％とし、第２表面層の炭素含有量（１００×Ｃ/（Ｓｉ＋Ｃ））を８５％から自由表面に向かって漸次大きくして、最表面の炭素含有量（１００×Ｃ/（Ｓｉ＋Ｃ））を９２〜９４．５モル％の範囲内の値とし、かつ、表面層の電子移動度を０．０１〜０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓの範囲内の値とした電子写真感光体を備えた画像形成装置である。

１．基本的構成
ここで、図９及び図１０に、第２の実施形態の画像形成装置１００の模式図及び電子写真感光体１２１を含む現像装置１２０の部分拡大図を示す。また、図１１に、光源としてのＬＥＤヘッドを説明するための図を示す。
まず、図９及び図１０において示すように、画像形成装置１００は、現像装置１２０、電子写真感光体１２１、現像ローラ１２２、転写ローラ１２３、クリーナー１２５、１２６、帯電器１２７、現像器１２８、光源（ＬＥＤ）１３０、転写材搬送手段１１２、定着手段１１３を基本的に備えている。
また、図１１において示すように、光源１３０としてのＬＥＤヘッドは、ロッドレンズアレイ１３１、ＬＥＤアレイ１３２、ドライバＩＣ１３３、回路基板１３４等を備えている。
なお、かかる画像形成装置１００は、４色に対応した現像装置１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄを備えており、タンデム式カラープリンタの例である。

２．基本的動作
次いで、第２の実施形態の画像形成装置（タンデム式カラープリンタ）の基本的動作、すなわち、画像形成方法を具体的に説明する。
まず、図９及び図１０に示す電子写真感光体１２１を矢印方向に回転させ、この電子写真感光体１２１の表面上に、主帯電器１２７によって均一なコロナ帯電を行い、これに光源１３０により発した光を、図示しない原稿に照射する。
次いで、図１１に示すように、その反射光をミラー系、レンズ系、フィルター等を介して、電子写真感光体１２１の表面上に導き、それが投影されて静電潜像が形成される。したがって、この静電潜像に対して、現像器１２０におけるトナーコンテナ１１１からトナー１２５が供給されてトナー像を形成することができる。

一方、転写材通路およびレジストローラーよりなる転写材搬送手段１１２を通って、電子写真感光体１２１に供給される紙やプラスチックなどの転写材は、転写・分離帯電器を備えた転写ローラ１２３と、電子写真感光体１２１の間隙において、背面からトナーとは反対極性の電界を与えられ、これによって、電子写真感光体１２１の表面のトナー像は、転写材に転移するとともに、電子写真感光体１２１側から分離される。
次いで、分離された転写材は、定着装置１１３に至って、トナー像が定着されるとともに、転写材は装置外に排出される。
なお、転写部位において、転写に寄与せず電子写真感光体１２１の表面に残る残留トナーについては、クリーナー１２５、１２６に至り、そこに備えられたクリーニングブレード等によってクリーニングされる。
こうして、上記クリーニングにより更新された電子写真感光体１２１は、更に除電光源（図示せず）から除電露光を与えられた後、再び同様のサイクルに供せられることになる。

以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら制限されるものではない。

[参考例１]
１．ａ−Ｓｉ感光体の作製
本参考例においては、導電性基体としてアルミニウム合金からなる外径３０ｍｍ、長さ３５９ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの引き抜き管の外周面を鏡面加工して洗浄したものを用意した。
これをグロー放電分解装置にセットして、基体に３３ＫＨｚの矩形波パルス電圧を印加し、表１に示す成膜条件により図に示すように電荷注入阻止層、光導電層、中間層及び表面層を順次積層し、表面層のカーボン含有量の異なる感光体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを作製した。
また、矩形波パルス電圧のＯＮ：ＯＦＦのデューティー比を７０％：３０％とし、表１中の値はＯＮ時の値を示す。
なお、表１中、※は、ＳｉＨ_４ガスに対する流量比を表す（以下、同様である。）。

２．ａ−Ｓｉ感光体の評価
（１）仕様
次いで、作成したａ−Ｓｉ感光体を、京セラミタ（株）製のタンデム式カラープリンタＬＳ−Ｃ０８０２６Ｎの改造装置に搭載し、後述する評価に供した。
なお、ＬＳ−Ｃ０８０２６Ｎの仕様は以下のとおりである。
構成： デスクトップ
感光体： ａ−Ｓｉ感光体
現像： 二成分現像方式
定着： 熱ローラ定着方式
プリントスピード： カラ−（２６ｐｐｍ）、モノクロ（２６ｐｐｍ）
ウオームアップタイム： １７９秒以下
ＬＥＤヘッド： ６００ｄｐｉ
階調再現性： ２５６階調
ファーストプリントタイム：９．４ｓｅｃ
機械サイズ： Ｗ６９９×Ｄ７１５×Ｈ４６３
機械重量： ８４．３ｋｇ

また、ａ−Ｓｉ感光体を評価する上での研磨システムとしては、以下の仕様とした。
ブレード材質： ウレタンゴム
ゴム硬度： ７０°
食い込み量： １．３ｍｍ
圧接角： ２６°
摺擦ローラ材質： 発泡ＥＰＤＭ
セル径： １５０〜２００μｍ
対ドラム線速： １．２倍

（２）解像度の評価
６００ｄｐｉの２ドットＯＦＦパターン（１ドットＯＮ／２ドットＯＦＦ：ドット間隔１６８μｍ）にて６００ｄｐｉの１ドット再現性を評価した。測定は、Ａ４紙横送りにて全面２ドットＯＦＦパターンを、ブラックトナーを用いて同一濃度で印画し、ＱＥＡ社製ＰＥＲＳＯＮＡＬ ＩＡＳを用いて、近接する２２１ドットの平均ドット径を測定し、さらにその評価をＡ４紙１枚中でランダムに２０箇所測定して平均ドット径を求め、下記基準に沿って評価した。
また、平均ドット径の測定は、Ｆｕｌｌ Ｓｉｚｅ ＲＯＩにて行い、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは６５％を用いた。それぞれの感光体において得られた結果を表２に示す。
なお、キャリアの横流れにて、ドットの散りが発生し、平均ドット径の値が小さくなることから、平均ドット径の値が大きい程、解像度が良いといえる。
○：平均ドット径が、７５μｍ以上の値である。
△：平均ドット径が、６８〜７５μｍ未満の値である。
×：平均ドット径が、６８μｍ未満の値である。

（３）濃度低下の評価
また、得られた感光体における濃度低下の評価を行った。
すなわち、感光体を搭載したプリンタ（ＬＳ−Ｃ０８０２６Ｎの改造機、京セラミタ（株）製）を用いて、通常環境(２３±３℃、５０±１０％Ｒｈ)にて、初期時に画像評価パターン（ソリッドパターン）を印字して初期画像とした。
次いで、Ａ４紙、１００００枚の連続通紙を行った後、画像評価パターン（ソリッドパターン）を再度印字して、耐久画像とした。そして、得られた初期画像及び耐久画像における画像濃度を、マクベス社製のマクベス反射濃度計（型番：ＲＤ９１８）を用いてそれぞれ測定するとともに、その差を算出し、以下の基準に準じて評価した。それぞれの感光体において得られた結果を表２に示す。
○：画像濃度の差が０．２未満の値である。
△：画像濃度の差が０．２〜０．４未満の値である。
×：画像濃度の差が０．４以上の値である。

（４）カブリの評価
また、得られた感光体におけるカブリの評価を行った。
すなわち、感光体を搭載したプリンタ（ＬＳ−Ｃ０８０２６Ｎの改造機、京セラミタ（株）製）を用いて、高温高湿下（温度：３５℃、湿度：８５％）にて白紙画像を５枚印刷し、かかる白紙画像におけるＦＤ値を測定し、下記の基準に沿ってカブリの評価をした。それぞれの感光体において得られた結果を表２に示す。
○：ＦＤ値が０．００８未満であり、かぶり不良が全く観察されない。
△：ＦＤ値が０．００８以上０．０１０未満であり、かぶり不良が少々観察される。
×：ＦＤ値が０．１０以上であり、顕著なかぶり不良が観察される。

（５）残留電位の評価
また、得られた感光体における残留電位を測定した。
すなわち、ＬＳ−Ｃ０８０２６Ｎを用いて、＋３００Ｖになるように帯電させ、ベタ画像に対応する、現像位置での表面電位を、残留電位Ｖｒ（Ｖ）として測定した。それぞれの感光体において得られた結果を表２に示す。

（６）電子移動度
電子移動度は、Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ法（以下、ＴＯＦ法）を用いて測定した。
より具体的には、図１２に示すＴＯＦ測定システム２００にしたがってＴＯＦ法を実施し、電子写真感光体の電子移動度を測定した。
すなわち、光照射側の電極として、ガラス基板（＃７０５９）２０３上に、ＩＴＯ膜２０４を蒸着した基板に、ａ−ＳｉＣ層２０５及びａ−Ｓｉ層２０６を介して、ａ−ＳｉＣ層２０７を所定の成膜条件にて、５μｍの厚さに堆積し、さらに金蒸着して対向電極２０８を形成した。
すなわち、ａ−ＳｉＣ層を５μｍ堆積したサンプルを作製することは、特にカーボン含有量が多い領域において極めて成膜速度が遅いこと、また密着性の問題による剥離の発生により、これまで困難であったが、本発明においては基体に矩形波パルス電力を印加する方法を採用したことから、効率良く、また密着性の良いａ−ＳｉＣサンプルの作製が可能となった。
また、カーボン含有量（１００×Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））が、例えば、２０モル％以上の領域においては、フォトコンダクター性が無くなり、光電流が発生しなくなる。そのため、図１２に示すように、ＩＴＯ膜２０４と、ａ−ＳｉＣ層２０６との間に、光電流発生用のａ−Ｓｉ層２０５（光導電層と同条件、膜厚０．５μｍ）を設けて、通常のａ−Ｓｉ感光体と同様に、ａ−Ｓｉ／ａ−ＳｉＣヘテロ構造とした。すなわち、ＩＴＯ２０４からのキャリア注入を阻止するため、ＩＴＯ２０４とａ−Ｓｉ層２０６の間にブロッキングａ−ＳｉＣ層（カーボン含有量５０モル％、膜厚２００Å）２０５を設けた。

また、図１２に示すように、光源２０１としては、色素パルスレーザー発生装置（株式会社宇翔製ＫＥＣ−ＬＪ）を用い、レーザー発信波長として５４２ｎｍを使用した。また、ＴＯＦ測定波形は、ストレージスコープ（岩通製ＴＳ−８００００）２０２で測定を行った。
そして、電子移動度は、ＴＯＦから得られた電流波形の電流／時間をＬｏｇ／Ｌｏｇプロットして、その傾きが変化する点からトランジットタイムとしてのｔｒ（sec）を求め、それを以下の関係式に代入して算出した。
電子移動度（Ｅ）＝Ｌ^２/（ｔｒ・Ｖ） （ｃｍ²／Ｖ・ｓ）
また、本発明においては、Ｌ及びＶは、以下の定義で表される。
Ｌ：ａ−ＳｉＣ膜厚（５μｍ）
Ｖ：印加電圧（Ｖ）
その他、本発明において、電子移動度の温度依存性の影響をなくすため、測定は常温環境（２０℃）で行い、印加電界は１０×１０^４Ｖ／ｃｍとした。
なお、それぞれの感光体において得られた結果を表２に示す。

（７）カーボン含有量
ＸＰＳ分析（Ｘ線光電子分光分析）によって分析し、カーボン含有量（１００×Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））（モル％）を求めた。それぞれの感光体において得られた結果を表２に示す。

表２の結果から明らかな様に、表面層における移動度を０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓより小さくすることにより、残留電位が小さく、カブリや濃度低下の発生が無く、解像度の良好な
感光体を得ることができた。

[参考例２]
次に、表３に示す様に、同一カーボン含有量となる成膜条件にて、表面層の成膜温度を変更することにより表面層の電子移動度の異なる感光体Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈを作製した。そして、これらの感光体Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈを、実施例１と同様に評価した結果を表４に示す。

表４の結果から明らかな様に、中間層、表面層が同じカーボン含有量であっても、表面層における移動度を０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓより小さくすることにより、残留電位が小さく、カブリ、濃度低下の発生が無く、解像度の良好な感光体を得ることができた。

[参考例３]
次に、表５に示す様な成膜条件にて、中間層のカーボン含有量の異なる感光体Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌを作製した。これらの感光体Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌを、実施例１と同様に評価した結果を表６に示す。

表６の結果から明らかな様に、中間層の電子移動度が０．１ｃｍ²／Ｖ・ｓより大きい場合は、表面層との界面不良により解像度低下が発生し、０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓより小さい場合は、残留電位の増加や感光層との界面不良による濃度低下や横流れが発生した。また、中間層の移動度を０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓを超えるとともに、０．１ｃｍ²／Ｖ・ｓ以下の値とすることにより、残留電位が小さく、カブリ、濃度低下の発生が無く、解像度の良好な感光体を得ることができた。

[参考例４]
次に、表７に示す様な成膜条件にて、中間層の膜厚の異なる感光体Ｍ、Ｎ、Ｏ、Ｐを作製した。また、これらの感光体Ｍ、Ｎ、Ｏ、Ｐを、実施例１と同様に評価した結果を表８に示す。なお、実施例４においては、解像度評価は実施しなかった。

表８の結果から明らかな様に、いずれの中間層の膜厚であっても、実使用上問題の無い画像が得られた。

[参考例５]
次に、表９に示す様な成膜条件にて、表面層の膜厚の異なる感光体Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔを作製した。これらの感光体Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔを、実施例１と同様に評価した結果を表１０に示す。なお、実施例５においては、解像度評価は実施しなかった。
また、これらのドラムを通常環境下（室温２３℃、相対湿度６０％）で、連続印刷を１０万枚、２０万枚、３０万枚とそれぞれ行い、その際の研磨量と、電気特性、画像特性の評価を行った結果を、表１１に示す。

表１１の結果から明らかな様に、いずれの表面層の膜厚であっても、耐久試験後であっても実使用上問題の無い画像が得られた。

[実施例６]
表１２に示す様に、表面層を第１の表面層と第２の表面層に分け、移動度と膜厚からなる所定の条件を満たすようにカーボン含有量が漸次表面に向かって増加するヒーターレス仕様の感光体Ｕを作製した。この感光体の各表面層条件での結果を表１３に示す。

次に、この感光体を高湿環境下（温度３０℃、相対湿度８５％）で、連続印刷を１０万枚、２０万枚、３０万枚とそれぞれ行い、その際に像流れが発生するか否かを目視にて観察し、以下の基準で評価した。また、その他の事項についても、実施例１と同様に評価した。得られた結果を表１４に示す。
また、各耐刷枚数での感光体のＥ−Ｖ曲線を図１３に示す。
○：像流れが全く観察されない。
△：像流れがほとんど観察されない。
×：像流れが観察される。

以上の結果から、中間層と表面層の電子移動度と膜厚を規定することにより、ヒーターレス仕様においても高温高湿環境にて所定の寿命まで画像流れが発生しない、解像度の良い良好な感光体が得られた。

以上説明したように、本発明によれば、光導電層と、電子移動度の異なる中間層と、表面層と、を積層した電子写真感光体を用いた画像形成方法であって、簡易な構成材料からなる層構造であっても、解像度や保護機能に優れるとともに、ヒータレスシステムを採用した場合であっても、像流れが少ない画像形成方法を提供することが出来るようになった。
したがって、本発明の電子写真感光体及び画像形成装置によれば、小型化、高画質化、高スピード化等に寄与することが期待される。

１： 電子写真感光体（ａ−Ｓｉ感光体）
１０：導電性支持体（アルミニウム素管）
１２：電荷注入阻止層
１４：第１の層（光導電層）
１６：第２の層（中間層）
１８：第３の層（表面）
１００：画像形成装置
１１２：転写材搬送手段
１１３：定着手段
１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ：現像装置
１２１：電子写真感光体（ａ−Ｓｉ感光体）
１２２：現像ローラ
１２３：転写ローラ
１２５、１２６：クリーナー
１２７：帯電器
１２８：現像器
１３０：光源（ＬＥＤ）
１３１：ロッドレンズアレイ
１３２：ＬＥＤアレイ
１３３：ドライバＩＣ
１３４：回路基板
２００：ＴＯＦ測定システム

Claims (5)

1. 電子写真感光体を用いた画像形成方法であって、
   前記電子写真感光体が、導電性基体と、前記導電性基体上に形成されたアモルファスシリコン系材料を含む光導電層と、当該光導電層上に形成されたアモルファスシリコン系材料を含む中間層と、当該中間層上に形成されたアモルファスシリコン系材料を含む表面層と、を備えた電子写真感光体であって、
   前記中間層に、ケイ素および炭素を含むとともに、炭素含有量（１００×Ｃ/（Ｓｉ＋Ｃ））を１〜２０モル％の範囲内の値とし、かつ、前記中間層の電子移動度を０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓ超〜０．１ｃｍ²／Ｖ・ｓの範囲内の値とし、
   前記表面層に、ケイ素および炭素を含むとともに、
   前記表面層を、第１の表面層と第２の表面層の二つから構成し、前記第１の表面層における炭素含有量（１００×Ｃ/（Ｓｉ＋Ｃ））を２０〜８５モル％とし、前記第２表面層の炭素含有量（１００×Ｃ/（Ｓｉ＋Ｃ））を８５％から自由表面に向かって漸次大きくして、最表面の炭素含有量（１００×Ｃ/（Ｓｉ＋Ｃ））を９２〜９４．５モル％の範囲内の値とし、かつ、前記表面層の電子移動度を０．０１〜０．０３ｃｍ²／Ｖ・ｓの範囲内の値とすることを特徴とする画像形成方法。
2. 前記中間層及び表面層は、前記ケイ素および炭素以外に、水素、酸素、及び窒素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
3. 前記導電性基体と、前記光導電層との間に、アモルファスシリコン系材料を含んでなり、前記導電性基体への電荷の注入を阻止するための電荷注入阻止層を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成方法。
4. ヒータレスシステムとすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成方法。
5. 解像度を６００ｄｐｉ以上の値とすることを特徴とする請求項１〜４に記載の画像形成方法。

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