JP5436227B2 - 電子写真感光体、これを備えた画像形成装置および電子写真感光体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、感光層を含む被覆層により導電性基体を被覆してなる電子写真感光体に関するものである。本発明はさらに、前記電子写真感光体を備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真感光体を備える画像形成装置では、駆動伝達機構により電子写真感光体を回転させるとともに、その回転周期に同期させて、帯電、露光、現像、転写、およびクリーニング等の動作を繰り返し行なうことにより記録媒体に画像が形成される。

このような画像形成装置に搭載される電子写真感光体としては、導電性基体上に電荷注入阻止層および光導電層を含んでなる被覆層を形成したものが知られている。電荷注入阻止層は、電子あるいは正孔が導電性基体から光導電層に注入されるのを抑制するためのものである。このような電荷注入阻止層は、たとえばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）のようなＳｉ系無機物材料を含んで構成されており、その導電型の調整は周期表第１３族元素あるいは周期表第１５族元素を含有させることにより行われる。電荷注入阻止層としてはさらに、周期表第１３族元素あるいは周期表第１５族元素を含む障壁層と、この障壁層と導電性基体との間に位置する電子ブロッキング層との多層構造のものも提案されている。

近年において、電子写真感光体は、高画質化の要求に応えるべく、電荷注入阻止層を含む被覆層全体の厚みを小さくする傾向にある。しかしながら、電荷注入阻止層の厚みを小さくすると、耐電圧が低下し、画像品質が悪化する傾向にある。その一方で、電荷注入阻止層の耐電圧を向上させるために、電荷注入阻止層と導電性基体との間にアモルファス窒素シリコン層を形成することも考えられる。

しかしながら、アモルファス窒素シリコンは、導電性基体の材料として一般的に用いられているアルミニウムあるいはアルミニウム合金との密着性が悪い傾向にあるために、膜剥がれなどの欠陥を生じる原因ともなりかねない。また、アモルファス窒素シリコンは、絶縁性が高い傾向にあるため、電子写真感光体として十分な電気特性（たとえば露光後または除電後の電位特性、あるいは暗部電位特性）を得ることができない場合もある。

特公平０３−０６８３７９号公報 特開平０５−２３２７２９号公報

本発明は、高画質化を図るべく被覆層の厚みを小さくする場合でも、電子写真感光体における耐電圧特性を良好に維持しつつ、膜剥がれの発生および電気特性の悪化を抑制することが可能な電子写真感光体および画像形成装置を提供することを課題としている。

本発明の一形態に係る電子写真感光体は、導電性基体と、該導電性基体を被覆する被覆層とを備える。前記被覆層は、感光層と、第１３族元素および窒素以外の第１５族元素を含まない耐圧層と、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層と、を含んでなる。前記耐圧層は、前記導電性基体と前記感光層との間に位置する。前記ａ−ＳｉＯＮＢ含有層は、前記導電性基体と前記耐圧層との間に位置する。

本発明の一形態に係る画像形成装置は、前記電子写真感光体を備える。

本発明の一形態に係る電子写真感光体の製造方法は、導電性基体上にａ−ＳｉＯＮＢ含有層を形成する第１工程と、前記ａ−ＳｉＯＮＢ含有層上に第１３族元素および窒素以外の第１５族元素を含まない耐圧層を形成する第２工程と、前記耐圧層上に感光層を形成する第３工程と、を含む。前記第１工程は、導電性基体を収容した反応室に原料ガスを供給するとともに、前記導電性基体に高周波電力を供給することにより行なわれる。前記高周波電力は、５０Ｗ以上４００Ｗ以下に設定される。

本発明の一形態に係る電子写真感光体では、導電性基体と感光層との間に耐圧層を備えているため、被覆層における耐電圧特性を適切に維持することができる。また、この電子写真感光体では、導電性基体と耐圧層との間にａ−ＳｉＯＮＢ含有層を備えているため、膜剥がれの発生を抑制することができる。

本発明の一形態に係る画像形成装置では、電子写真感光体として、耐電圧特性を適切に維持しつつ、膜剥がれの発生を抑制したものが使用されているため、画像欠陥の発生を抑制し、高品質な画像を形成することが可能となる。

本発明の一形態に係る電子写真感光体の製造方法では、導電性基体上にａ−ＳｉＯＮＢ含有層を形成する際、該導電性基体に高周波電力（５０Ｗ以上４００Ｗ以下に設定）が供給される。このようにして製造された電子写真感光体は、電気的特性に優れるとともに、被覆層の膜剥がれの発生も抑制される。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る電子写真感光体の断面図、および、その要部拡大図である。 実施例２における暗部電位および除電後電位の測定結果を示すグラフである。 実施例３における除電後電位の測定結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 電子写真感光体
２０ 円筒状基体（導電性基体）
２１ 被覆層
２２ （被覆層の）感光層
２３ （被覆層の）耐圧層
２４ （被覆層の）ａ−ＳｉＯＮＢ含有層
２５ （感光層の）電荷注入阻止層
２６ （感光層の）光導電層

以下、本発明に係る画像形成装置および電子写真感光体について、添付図面を参照しつつ具体的に説明する。

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る。画像形成装置１は、電子写真感光体２、帯電器１０、露光器１１、現像器１２、転写器１３、定着器１４、クリーニング器１５、および除電器１６を備えている。

電子写真感光体２は、画像信号に基づいた静電潜像が形成されるものであり、図外の回転機構によって図１の矢印Ａ方向に回転可能とされている。この電子写真感光体２の詳細については後述する。

帯電器１０は、後述する電子写真感光体２の光導電層２６（図２参照）の種類に応じて、電子写真感光体２の表面を一様に、正極性または負極性に帯電させるためのものである。この帯電器１０は、電子写真感光体２を押圧するように密着して配置されており、たとえば金属ローラの表面を導電性ゴムおよびＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）によって被覆した構成とされる。帯電器１０による電子写真感光体２の帯電圧は、たとえば絶対値において２００Ｖ以上１０００Ｖ以下とされる。

帯電器１０としては、コロナ放電を発生させるためのコロトロンを用いることもできる
。この場合の帯電器１０は、たとえば電子写真感光体２の軸方向に延びるように張設された放電ワイヤを備えたものとされる。

露光器１１は、電子写真感光体２に静電潜像を形成するためのものであり、特定波長（たとえば６５０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下）の光を出射可能とされている。この露光器１１によると、画像信号に応じて電子写真感光体２の表面に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１１としては、たとえば約６８０ｎｍの波長の光を出射可能なＬＥＤ素子を６００ｄｐｉの密度で配列させたＬＥＤヘッドを採用することができる。もちろん、露光器１１としては、レーザ光を出射可能なものを使用することもできる。

また、ＬＥＤヘッド等の露光器１１に代えて、レーザービームおよびポリゴンミラー等からなる光学系、あるいは、原稿からの反射光を通すレンズおよび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１２は、電子写真感光体２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１２は、現像剤（トナー）を磁気的に保持する磁気ローラ１２Ａ、電子写真感光体２との隙間を制御するためのコロと呼ばれる車輪（図示せず）などを備えている。

現像剤は、電子写真感光体２の表面に形成されるトナー像を構成するものであり、現像器１２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、あるいは磁性トナーから成る一成分系現像剤を使用することができる。

磁気ローラ１２Ａは、電子写真感光体２の表面に現像剤を搬送する役割を果すものである。

現像器１２においては、摩擦帯電したトナーが磁気ローラ１２Ａによって一定の穂長に調整された磁気ブラシの形で電子写真感光体２の現像領域に搬送され、静電潜像との静電引力によりトナーが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２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２の表面の帯電極性と同極性とされる。

なお、現像器１２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１３は、電子写真感光体２と転写器１３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２のトナー像を転写するためのものである。この転写器１３は、転写用チャージャ１３Ａおよび分離用チャージヤ１３Ｂを備えている。転写器１３では、転写用チャージャ１３Ａ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１３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１３Ｂ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２の表面から速やかに分離させられる。

なお、転写器１３としては、電子写真感光体２の回転に従動し、かつ電子写真感光体２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２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１３Ｂのような転写分離装置は省略してもよい。

定着器１４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１４Ａ，１４Ｂを備えている。定着ローラ１４Ａ，１４Ｂは、たとえば金属ローラ上にフッ素樹脂等で表面被覆したものとされている。この定着器１４では、一対の定着ローラ１４Ａ，１４Ｂの間に記録媒体Ｐを通過させることにより、熱あるいは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１５は、電子写真感光体２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１５Ａを備えている。

クリーニングブレード１５Ａは、電子写真感光体２の表面層２７（図２参照）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１５Ａは、たとえばポリウレタン樹脂を主成分としたゴム材料からなる。本実施形態に係るクリーニングブレード１５Ａは、表面層２７（図２参照）に接する先端部の厚みが１．０ｍｍ以上１．２ｍｍ以下とされている。本実施形態に係るクリーニングブレード１５Ａは、ブレード線圧が１４ｇｆ／ｃｍ（一般的には５ｇｆ／ｃｍ以上３０ｇｆ／ｃｍ以下）とされている。本実施形態に係るクリーニングブレード１５Ａは、硬度がＪＩＳ硬度で７４度（好適範囲６７度以上８４度以下）とされている。

除電器１６は、電子写真感光体２の表面電荷を除去するためのものである。この除電器１６は、たとえばＬＥＤ等の光源によって電子写真感光体２の表面全体を一様に光照射することにより、電子写真感光体２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に示したように、電子写真感光体２は、円筒状基体２０および被覆層２１を有している。

円筒状基体２０は、電子写真感光体２の骨格をなすものであり、少なくとも表面に導電性を有するものとされている。円筒状基体２０は、全体を導電性材料により形成してもよいし、絶縁性材料により形成した円筒体の表面に導電性膜を形成したものであってもよい。円筒状基体２０のための導電性材料としては、たとえばＡｌあるいはＳＵＳ（ステンレス）、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｓｎ、Ａｕ、およびＡｇなどの金属材料、それらの金属の合金材料を使用することができる。円筒状基体２０のための絶縁材料としては、樹脂、ガラス、あるいはセラミックスなどを挙げることができる。導電性膜のための材料としては、先に例示した金属の他、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｎＯ_２などの透明導電性材料を挙げることができる。これらの透明導電性材料は、たとえば蒸着などの公知の手法により、絶縁性を有する円筒体の表面に被着させることができる。

ただし、円筒状基体２０は、全体をＡｌ合金材料（たとえばＡｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金）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２が軽量かつ低コストに製造可能となる。

このようなＡｌ合金材料の円筒状基体２０は、たとえば鋳造、均質化処理、熱間押出加工、および冷間抽伸加工し、必要に応じて軟化処理を行なうことにより形成することができる。

被覆層２１は、感光層２２、耐圧層２３およびａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４を含んでいる。

感光層２２は、電荷注入阻止層２５、光導電層２６および表面層２７を備えたものである。感光層２２の厚みは、１５μｍ以上９０μｍ以下に設定されるのが好ましい。感光層２２の厚みを１５μｍ以上９０μｍ以下の範囲に設定すると、例えば長波長光吸収層を設けなくても記録画像に干渉縞が発生するのを適切に抑制できるのに加え、応力に起因する膜剥がれが発生するのを適切に抑制できる。

電荷注入阻止層２５は、電子あるいは正孔が円筒状基体２０から光導電層２６に注入されるのを抑制するためのものであり、たとえば厚みが１μｍ以上１０μｍ以下に形成されている。電荷注入阻止層２５は、光導電層２６の材料に応じて種々のものを用いることができるが、たとえば光導電層２６をａ−Ｓｉ系材料を用いて形成する場合であれば、電荷注入阻止層２５にもａ−Ｓｉ系材料などの無機物材料を使用するのが好ましい。そうすることにより、後述する耐圧層２３と光導電層２６との密着性に優れた電子写真特性を得ることができる。

ａ−Ｓｉ系の電荷注入阻止層２５を設ける場合は、ａ−Ｓｉ系光導電層２６と比べて、より多くの周期表第１３族元素（以下、「第１３族元素」と略す）あるいは周期表第１５族元素（以下、「第１５族元素」と略す）を含有させて導電型を調整し、また多くの炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、あるいは酸素（Ｏ）を含有させて高抵抗化するとよい。

電荷注入阻止層２５は、全体を無機物として形成する場合には、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、あるいは反応性蒸着法など公知の成膜手法により形成することができる。

なお、電荷注入阻止層２５は、選択的なものであり、必ずしも必要なものではない。また、電荷注入阻止層２５に代えて、長波長光吸収層を設けてもよい。この長波長光吸収層を設けると、露光時に入射した長波長光（波長が０．８μｍ以上の光をいう。）が円筒状基体２０の外周面で反射し、記録画像に干渉縞が発生することを抑制することが可能となる。

光導電層２６は、露光器１１によるレーザ光などの光の照射によって電子が励起され、自由電子あるいは正孔などのキャリアを発生させるためのものであり、たとえば厚みが１０μｍ以上８０μｍ以下に形成されている。光導電層２６は、たとえばａ−Ｓｉ系材料、ａ−Ｓｅ、Ｓｅ−Ｔｅ、およびＡｓ_２Ｓｅ_３などのアモルファスセレン系（ａ−Ｓｅ系）材料、あるいはＺｎＯ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅなどの周期律表第１２族元素と周期律表第１６族元素との化合物などにより形成されている。ａ−Ｓｉ系材料としては、ａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、ａ−ＳｉＮ、ａ−ＳｉＯ、ａ−ＳｉＧｅ、ａ−ＳｉＣＮ、ａ−ＳｉＮＯ、ａ−ＳｉＣＯおよびａ−ＳｉＣＮＯなどを使用することができる。特に、光導電層２６をａ−Ｓｉあるいはａ−ＳｉにＣ、Ｎ、Ｏなどの元素を加えたａ−Ｓｉ系の合金材料により形成した場合には、優れた電子写真特性が安定して得られるのに加え、表面層２７をａ−ＳｉＣ（特にａ−ＳｉＣ：Ｈ）により形成する場合における表面層２７との整合性が優れたものとなる。ここで、電子写真特性とは、高い光感度特性、高速応答性、繰り返し安定性、耐熱性、および耐久性などが挙げられる。

光導電層２６は、全体を無機物として形成する場合には、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、あるいは反応性蒸着法など公知の成膜手法により形成することができる。光導電層２６の形成に当たっては、ダングリングボンド終端用に水素（Ｈ）あるいはハロゲン元素（Ｆ、Ｃｌ）を、膜中に１原子％以上４０原子％以下含有させてもよい。また、光導電層２６の形成に当たっては、各層の電気的特性（暗導電率あるいは光導電率など）およ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、第１３族元素あるいは第１５族元素を０．１ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ以下含有させ、あるいはＣ、Ｎ、Ｏ等の元素の含有量を０．０１ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下の範囲で調整すればよい。Ｃ、Ｎ、Ｏ等の元素については、層の厚み方向に濃度勾配が生じるように含有させてもよく、その場合には、層全体の平均含有量が上記範囲内にあればよい。

また、第１３族元素および第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および優れた光感度が得られる点で、ホウ素（Ｂ）およびリン（Ｐ）を用いるのが望ましい。第１３属元素および第１５属元素をＣ、Ｎ、Ｏ等の元素とともに含有させる場合には、第１３族元素は０．１ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ以下であるのが好ましく、第１５族元素は０．１ｐｐｍ以上１００００ｐｐｍ以下であるのが好ましい。

光導電層２６にＣ、Ｎ、Ｏ等の元素を含有させないか、あるいは微量（０．０１ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下）含有させる場合は、第１３族元素の含有量は０．０１ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下、第１５族元素の含有量は０．０１ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下であるのが好ましい。これらの元素の含有率は層厚方向にわたって濃度勾配があってもよく、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。

光導電層２６をａ−Ｓｉ系材料により形成する場合には、μｃ−Ｓｉ（微結晶シリコン）を含有させてもよく、その場合には、暗導電率および光導電率を高めることができるので、光導電層２６の設計自由度が増すという利点がある。このようなμｃ−Ｓｉは、先に説明したのと同様の形成法を採用し、その成膜条件を変えることによって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２０の温度および高周波電力をａ−Ｓｉの場合よりも高めに設定し、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を含む場合にも上記と同様の不純物元素を添加させてもよい。

光導電層２６は、前述の無機物系材料を粒子化し、それを樹脂に分散させた形態であってもよい。また、光導電層２６は、必ずしも無機物材料を含んでいる必要はなく、たとえば有機光導電物質を用いた光導電層として形成してもよい。有機光導電物質としては、たとえばポリ−Ｎ−ビニルカルバゾールに代表される光導電性ポリマー、２，５−ビス（ｐ−ジエチルアミノフェニル）−１，３，４−オキサジアゾールのような低分子有機光導電性物質を用いることができる。有機光導電性物質は、各種染料あるいは顔料を組み合わせて使用することもできる。

表面層２７は、光導電層２６の摩擦や磨耗を防ぐためのものである。この表面層２７は、たとえばａ−ＳｉＣなどのａ−Ｓｉ系材料に代表される無機物材料により、厚みが０．２μｍ以上１．５μｍ以下に形成されている。表面層２７の厚みを０．２μｍ以上にすることで耐刷による画像キズおよび画像濃度ムラの発生を抑制することが可能となる。表面層２７の厚みを１．５μｍ以下にすることで初期特性（残留電位による画像不良等）を良好にすることが可能となる。表面層２７の厚みは、好適には０．５μｍ以上１．０μｍ以下とされる。

このような表面層２７は、ａ−ＳｉＣに水素を含有させたａ−ＳｉＣ：Ｈにより形成するのが好ましい。ａ−ＳｉＣ：Ｈは、元素比率を組成式ａ−Ｓｉ_１−ＸＣ_Ｘ：Ｈと表した場合、たとえばＸ値が０．５５以上０．９３未満とされる。Ｘ値を０．５５以上０．９３未満の範囲内にすることにより、表面層２７として適切な硬度を得ることが可能となり、表面層２７ひいては電子写真感光体２の耐久性を充分に確保することができるようになる。好適には、Ｘ値は０．６以上０．７以下とされる。表面層２７をａ−ＳｉＣ：Ｈにより形成する場合におけるＨ含有量は、１原子％以上７０原子％以下程度に設定するとよい。この範囲内では、Ｓｉ−Ｈ結合がＳｉ−Ｃ結合に比して少なくなり、表面層２７の表面に光が照射されたときに生じた電荷のトラップを抑えることができ、残留電位を防止することができる点で好ましい。本発明者らの知見によれば、このＨ含有量を約４５原子％以下とすると、より良好な結果が得られる。

このようなａ−ＳｉＣ：Ｈの表面層２７は、光導電層２６をａ−Ｓｉ系材料により形成する場合と同様に、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、あるいは反応性蒸着法など公知の成膜手法により形成することができる。

表面層２７はまた、有機光導電物質を用いて光導電層２６を形成する場合には、通常、有機材料により形成される。この場合の有機材料としては、硬化性樹脂を挙げることができる。硬化性樹脂としては、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、あるいはウレタン樹脂を使用することができる。

耐圧層２３は、被覆層２１における耐電圧特性を向上させるためのものであり、感光層２２（本実施形態では電荷注入阻止層２５）とａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４との間に形成されている。この耐圧層２３は、たとえばアモルファス窒化シリコン（以下、単に「ａ−ＳｉＮ」という）を含んでいる。耐圧層２３における窒素原子数とシリコン原子数との合計に対する窒素原子数の比率（Ｎ／（Ｓｉ＋Ｎ)）は、たとえば０．０１以上０．５５以下とされる。このような範囲に前記比率を設定することにより、被覆層２１における耐電圧特性を適切に確保することができるとともに残留電位の発生を適切に抑制することができる。好適には、耐圧層２３における前記比率（Ｎ／（Ｓｉ＋Ｎ)）は、０．０１以上０．３５以下とされる。

耐圧層２３の厚みは、耐圧層２３に求められる耐電圧特性を適切に維持しつつ残留電位の発生を抑制し、被覆層２１の全体の厚みを低減する観点から、たとえば０．５μｍ以上１．２μｍ以下とされる。

耐圧層２３はまた、第１３族元素および窒素以外の第１５族元素を極力含んでいないのが好ましく、実質的にａ−ＳｉＮからなるのが好ましい。これは、良好な耐電圧特性を確実に確保するためである。もちろん、耐圧層２３は、目的とする耐電圧機能を確保できる限りにおいては、ａ−ＳｉＮ以外の材料により形成してもよい。このａ−ＳｉＮ以外の材料としては、ａ−ＳｉＣ、ａ−ＳｉＯ、ａ−ＳｉＣＯ、およびａ−ＳｉＯＮなどが挙げられる。

このような耐圧層２３は、光導電層２６をａ−Ｓｉ系材料により形成する場合と同様に、公知の成膜手法により形成することができる。この公知の成膜手法としては、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、および反応性蒸着法などが挙げられる。

また、耐圧層２３における窒素原子とシリコン原子との比率は、たとえば耐圧層２３を形成するときの窒素含有ガスとシリコン含有ガスとの比率を適宜調整することにより選択することができる。耐圧層２３の厚みは、たとえば耐圧層２３を形成するときの成膜時間、あるいは円筒状基体２０の温度を適宜調整することにより選択することができる。

ａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４は、導電性基体２０と耐圧層２３との間の密着性を向上させるためのものであり、導電性基体２０と耐圧層２３との間に形成されている。このａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４は、ａ−ＳｉＯＮＢを含んだものとして形成されている。ａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４の厚みは、１．０５μｍ以下、好ましくは０．１５μｍ以上１．０５μｍ以下とされている。ａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４の厚みを１．０５μｍ以下とすれば、露光後における電子写真感光体２の表面電位が必要以上に高くなることを抑制することができるため、画像形成濃度の低下にともなう画像の劣化を抑制することができる。一方、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４の厚みを０．１５μｍ以上とすれば、被覆層２１が円筒状基体２０から剥がれてしまうことを抑制することができる。

ａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４におけるＮ元素の含有量は、たとえば原子数を基準として、Ｓｉ元素の含有量を１００としたときに０．６３０％以上とされ、好ましくは０．７２０％以上１０．５００％以下とされる。このような範囲にＮ元素の含有量を設定すれば、Ｎ元素によってａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４の絶縁性を適切に維持しつつ、膜剥がれの発生を抑制することができる。

ａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４におけるＯ元素の含有量は、たとえば原子数を基準として、Ｓｉ元素の含有量を１００としたときに１．０５％以上とされ、好ましくは１．２０％以上１５．００％以下とされる。このような範囲にＯ元素の含有量を設定すれば、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４によって円筒状基体２０と耐圧層２３との間の密着性を向上させることができるため、膜剥がれの発生を抑制することができる。

ａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４におけるＢ元素の含有量は、たとえば原子数を基準として、Ｓｉ元素の含有量を１００としたときに２００ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下とされ、好ましくは３５０ｐｐｍ以上７００ｐｐｍ以下とされる。このような範囲にＢ元素の含有量を設定すれば、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４における耐電圧特性を適切に維持しつつ、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４の電気的特性（たとえば露光後や除電後の電位特性、あるいは暗部電位特性）を向上させることができる。

ａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４におけるＮ元素、Ｏ元素、およびＢ元素の含有率は層厚方向にわたって濃度勾配があってもよく、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。

ａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４は、実質的にａ−ＳｉＯＮＢからなる層として形成してもよいし、Ｓｉ元素、Ｏ元素、Ｎ元素およびＢ元素以外の元素を含む層として形成してもよい。Ｓｉ元素、Ｏ元素、Ｎ元素およびＢ元素以外の元素としては、Ｂ元素およびＮ元素以外の微量の第１３族元素、あるいは第１５族元素などが挙げられる。ただし、Ｓｉ元素、Ｏ元素、Ｎ元素およびＢ元素以外の元素の含有量は、１００ｐｐｍ以下に設定するのが好ましい。

このようなａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４は、光導電層２６と同様に、公知の成膜手法により形成することができる。ここで、公知の成膜手法としては、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、あるいは反応性蒸着法などが挙げられる。

ａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４におけるＳｉ原子、Ｏ原子、Ｎ原子、およびＢ原子の比率および含有量は、たとえば耐圧層２３を形成するときの窒素含有ガス、ホウ素含有ガス、およびシリコン含有ガスの比率を適宜調整することにより選択することができる。ａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４の厚みは、たとえばａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４を形成するときの成膜時間、あるいは円筒状基体２０の温度を適宜調整することにより選択することができる。

ａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４は、たとえばグロー放電分解法により形成する場合には、反応室に円筒状基体２０を収容した状態で原料ガスを供給するとともに、円筒状基体２０に高周波電力を供給することにより形成される。

原料ガスとしては、たとえばＳｉ元素を含むＳｉＨ_４などの珪素化合物、Ｎ元素およびＯ元素を含む酸化窒素化合物、Ｂ元素を含むＢ_２Ｈ_６などのホウ素化合物を含有するものが使用され、必要に応じてＨ_２またはＨｅなどの希釈ガスが含有されたものが使用される。原料ガスの組成は、形成すべきａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４の組成に応じて適宜選択すればよく、ＣＨ₄などのＣ元素を含むＣ化合物あるいはその他の元素が含有されたものであってもよい。

円筒状基体２０に供給する高周波電力は、たとえば周波数が１３．５６Ｈｚの高周波の場合に、５０Ｗ以上、好ましくは１５０Ｗ以上４００Ｗ以下に設定される。このような範囲の高周波電力を円筒状基体２０に供給してａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４を形成すれば、電気的特性に優れた電子写真感光体２を提供できるとともに、円筒状基体２０からの被覆層２１の膜剥がれの発生を抑制することができる。このような効果をより確実に得るためには、高周波電力１Ｗ当たりのＳｉ化合物の流量を２．５ｓｃｃｍ以上１３．３ｓｃｃｍ以下（１ｓｃｃｍ＝１．６９×１０ ^−４ Ｐａ・ｍ ^３ ／ｓｅｃ）に設定するのが好ましい。

ａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４を形成するときの反応室の圧力は、たとえば４０．０Ｐａ以上１４６．７Ｐａ以下、好ましくは５３．３Ｐａ以上１３３．３Ｐａ以下に設定される。このような範囲に反応室の圧力を設定してａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４を形成すれば、電気的特性に優れた電子写真感光体２を提供できるとともに、膜剥がれの発生を抑制することができる。

ａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４の成膜時間は、たとえば３分以上に設定される。このような範囲に反応室の圧力を設定してａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４を形成すれば、被覆層２１の膜剥がれの発生を抑制することができる厚み、たとえば０．１５μｍ以上の厚みにａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４を形成することができる。ただし、不要に成膜時間を長くすれば、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４が厚み大きくなり過ぎて、露光後における電子写真感光体２の表面電位が必要以上に高くなり、画像濃度が低下してしまうおそれがある。したがって、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４の成膜時間は、露光後における電位を適切な範囲にすべく、４４分以下に設定するのが好ましい。

電子写真感光体２では、円筒状基体２０と感光層２２との間に耐圧層２３を備えているため、被覆層２１における耐電圧特性を適切に維持できる。また、電子写真感光体２は、円筒状基体２０と耐圧層２３との間にａ−ＳｉＯＮＢ含有層２４を備えているため、円筒状基体２０から被覆層２１が剥がれるのを抑制することができる。

一方、画像形成装置１では、電子写真感光体２として、耐電圧特性を適切に維持しつつ、膜剥がれの発生を抑制したものが使用されているため、画像欠陥の発生を抑制し、高品質な画像を形成することが可能となる。

本実施例では、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層におけるＯ元素およびＮ元素の含有量が膜剥がれに与える影響を検討した。

［電子写真感光体の作成］
電子写真感光体は、下記表１に示した寸法を有するアルミニウム製の引き抜き管（円筒状基体）に対して、グロー放電分解装置を用いて、下記表２および表３に示す条件で被覆層を形成することにより作成した。円筒状基体としては、外周面を鏡面加工して洗浄したものを使用した。また、被覆層としては、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層、耐圧層、電荷注入阻止層、光導電層、および表面層からなる構成とした。なお、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層におけるＯ元素およびＮ元素の含有量は、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層を形成するときのＮＯの流量により調整した。

［膜剥がれの発生の有無］
膜剥がれは、目視および光学顕微鏡（「ＭＭＦＰ−ＴＲ」；ＯＬＹＭＰＡＳ社製）により確認した。膜剥がれの評価結果については、膜剥がれがないものを「○」、実使用上は問題ない程度の微小な膜剥がれがあるものを「△」、実使用上問題となる程度の膜剥がれが発生しているものを「×」として表３に示した。

表３から分かるように、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層におけるＯ元素およびＮ元素の含有量は、原子数を基準としてＳｉ元素を１００としたときに、それぞれ１．０５％以上および０．６３０％以上であれば、被覆層の膜剥がれについて、実用上問題ないものであった。とくに、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層におけるＯ元素およびＮ元素の含有量が、それぞれ１．２０％以上および０．７２０％以上のときに、被覆層の膜剥がれが全く発生しないか、ほとんど発生しない結果となった。

したがって、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層におけるＯ元素およびＮ元素の含有量は、被覆層の膜剥がれの発生を抑制する観点からは、原子数を基準としてＳｉ元素を１００としたときに、それぞれ１．０５％以上および０．６３０％以上とするのが好ましく、さらに好ましくは、それぞれ１．２０％以上および０．７２０％以上とすればよい。なお、ＮＯ／ＳｉＨ_４流量比が０．３００を超えると、製造上の爆発発生リスクが高まるため、実質的に製造困難となる。

本実施例では、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層におけるＢ元素の含有量が電気的特性に与える影響を検討した。

［電子写真感光体の作成］
電子写真感光体は、基本的に実施例１と同様に表１および表２に示す条件にて作成した。ただし、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層を形成する場合において、Ｂ元素の含有量はａ−ＳｉＯＮＢ含有層を形成するときのＢ_２Ｈ_６の流量により調整し、ＮＯ流量は２００ｓｃｃｍに固定した。

［電気的特性の評価］
電気的特性は、暗部電位および除電後電位として評価した。暗部電位および除電後電位は、電子写真感光体を電位測定機（京セラ株式会社製）に組み込んだ状態で測定した。暗部電位は、電子写真感光体の表面を５００Ｖに帯電させた後の電位として、非接触型表面電位計（「ＭＯＤＥＬ３４４」：ＴＲＥＫ社製）を用いて測定した。除電後電位は、帯電後の電子写真感光体の表面を除電した後の電位として、接触型表面電位計（「ＭＯＤＥＬ３４４」：ＴＲＥＫ社製）を用いて測定した。暗部電位および除電後電位の測定結果については、図３に示した。

図３に示したように、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層におけるＢ元素の含有量が大きくなるにつれて暗部電位および除電後電位が大きくなった。実用的に画像形成に問題がない閾値を、暗部電位について５００Ｖ以上、除電後電位について８０Ｖ以下と設定すれば、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層におけるＢ元素の含有量は、原子数を基準としてＳｉを元素の含有量を１００としたときに２００ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下とすればよく、さらに良好な画像を得るためには、Ｓｉ元素に対するＢ元素の含有量を３５０ｐｐｍ以上７００ｐｐｍ以下に設定すればよいことが分かる。

本実施例では、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層の厚みが画像特性に与える影響を検討した。

［電子写真感光体の作成］
電子写真感光体は、基本的に実施例１と同様に表１および表２に示す条件にて作成した。ただし、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層を形成する場合において、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層の厚みは成膜時間により調整し、ＮＯ流量は２００ｓｃｃｍに固定した。

［画像特性の評価］
画像特性は、除電後電位として評価した。除電後電位は、実施例２と同様に測定した。除電後電位の測定結果については、図４に示した。

図４に示したように、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層の厚みが大きくなるにつれて除電後電位が大きくなった。実用的に画像形成に問題がない除電後電位の閾値を８０Ｖ以下に設定するとすれば、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層の厚みは、１μｍ以下に設定すればよいことが分かる。さらに良好な画像を得るためには、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層の厚みを０．５μｍ以下に設定すればよい。

本実施例では、グロー放電分解装置を用いてａ−ＳｉＯＮＢ含有層を形成する場合に、高周波電力の大きさが電子写真感光体における膜剥がれの発生および電気特性ムラに与える影響を検討した。

［電子写真感光体の作成］
電子写真感光体は、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層を除いて、実施例１と同様の条件にて作成した。ａ−ＳｉＯＮＢ含有層は、高周波電力の大きさ除いて、表４に示した条件で形成した。高周波電力は、表５に示した範囲に設定した。

［膜剥がれの発生の有無］
膜剥がれの発生の有無は、実施例１と同様にして検討した。膜剥がれの発生の有無の評価結果は、表５に示した。

［電気特性ムラ］
電気特性ムラは、電位測定機（京セラ株式会社製）により評価した。電子写真感光体の回転速度は１４４３．６ｍｍ／ｓｅｃとした。電子写真感光体の帯電は、コロナ放電により行なった。このコロナ放電は、グリッド電圧が８００Ｖ±１０Ｖで、グリッド開効率が９５％の帯電器を用いて行なった。電源としては、ＴＲＥＫ社製高圧電源「ＭＯＤＥＬ６１０Ｅ」を用いた。電子写真感光体の露光は、光源としてハロゲンランプ（１２Ｖ、１００Ｗ）を連続点灯さるとともに波長７２０ｎｍの干渉フィルターを用いて行なった。露光エネルギーは１．０４μＪ／ｃｍ^２に設定した。除電は、光源として透明フィルター付きＬＥＤユニット（波長６６０ｎｍ、光量６００μＷ／ｃｍ^２）を用いて行なった。測定時の感光体温度は、４２±２℃に設定した。表面電位の値は、ＴＲＥＫ社製プローブ「ＭＯＤＥＬ６０００Ｂ−７Ｃ」を用いて、測定位置は露光後の５８°の位置とした。電気特性ムラの評価結果は、表５に示した。

表５から分かるように、被覆層の膜剥がれおよび電気特性ムラの発生を抑制するためには、高周波電力の大きさを５０Ｗ以上４００Ｗ以下に設定すればよく、高周波電力の大きさを１５０Ｗ以上４００Ｗ以下に設定すれば、膜剥がれの発生をより良好に抑制することができる。

本実施例では、グロー放電分解装置を用いてａ−ＳｉＯＮＢ含有層を形成する場合に、高周波電力１Ｗ当たりの原料ガス中のＳｉ流量が電子写真感光体における膜剥がれの発生および解像度に与える影響を検討した。

［電子写真感光体の作成］
電子写真感光体は、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層を除いて、実施例１と同様の条件にて作成した。ａ−ＳｉＯＮＢ含有層は、高周波電力の大きさを除いて、表６に示した条件で形成した。高周波電力は、表７に示した範囲に設定した。

［膜剥がれの発生の有無］
膜剥がれの発生の有無は、実施例１と同様にして検討した。膜剥がれの発生の有無の評価結果は、表７に示した。

［解像度］
解像度は、富士ゼロックス社製「ＰＳ５６００Ａ」を用いて形成した画像について、ｑｅａ社製「ｐｅｒｓｏｎａｌ ＩＡＳ（Ｉｍａｇｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）」を用いて、線幅あるいはドットの確認をすることにより評価した。解像度の評価結果については、表７に示した。表７においては、解像度が６００ｄｐｉ以上を「○」とし、解像度が６００ｄｐｉよりも小さい場合を「×」として示した。

表７から分かるように、被覆層の膜剥がれおよびその他の特性の発生を抑制するためには、高周波電力１Ｗ当たりの原料ガス中のＳｉ流量を２．５ｓｃｃｍ／Ｗ以上１３．３ｓｃｃｍ／Ｗ以下に設定すればよいという結果が得られた。

本実施例では、グロー放電分解装置を用いてａ−ＳｉＯＮＢ含有層を形成する場合に、反応室の圧力が電子写真感光体における膜剥がれの発生および電気特性ムラに与える影響を検討した。

［電子写真感光体の作成］
電子写真感光体は、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層を除いて、実施例１と同様の条件にて作成した。ａ−ＳｉＯＮＢ含有層は、圧力を除いて、表８に示した条件で形成した。圧力は、表９に示した範囲に設定した。

［膜剥がれの発生の有無］
膜剥がれの発生の有無は、実施例１と同様にして検討した。膜剥がれの発生の有無の評価結果は、表９に示した。

［電気特性ムラ］
電気特性ムラは、電位測定機（京セラ株式会社製）を用いて実施例４と同様にして評価した。電気特性ムラの評価結果は、表９に示した。

表９から分かるように、被覆層の膜剥がれおよび電気特性ムラの発生を抑制するためには、圧力を４０Ｐａ以上１４６．７Ｐａ以下に設定すればよく、圧力を５３．３Ｐａ以上１３３．３Ｐａ以下に設定すれば、膜剥がれの発生をより良好に抑制することができる。

本実施例では、グロー放電分解装置を用いてａ−ＳｉＯＮＢ含有層を形成する場合に、成膜時間が電子写真感光体における膜剥がれの発生および電気特性ムラに与える影響を検討した。

［電子写真感光体の作成］
電子写真感光体は、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層を除いて、実施例１と同様の条件にて作成した。ａ−ＳｉＯＮＢ含有層は、成膜時間を除いて、表１０に示した条件で形成した。成膜時間は、表１１に示した範囲に設定した。

［膜剥がれの発生の有無］
膜剥がれの発生の有無は、実施例１と同様にして検討した。膜剥がれの発生の有無の評価結果は、表１１に示した。

［電気特性ムラ］
電気特性ムラは、電位測定機（京セラ株式会社製）を用いて実施例４と同様にして評価した。電気特性ムラの評価結果は、表９に示した。

表１１から分かるように、被覆層の膜剥がれおよび電気的特性ムラの発生を抑制するためには、成膜時間を３分以上４４分以下に設定すればよく、成膜時間を４分以上４０分以下に設定すれば、膜剥がれの発生をより良好に抑制することができる。

その一方、本実施例において膜剥がれが適切に抑制されているときのａ−ＳｉＯＮＢ含有層の厚みは、０．１５μｍ以上であり、さらに好ましくは０．２０μｍ以上である。したがって、本実施例の結果から、膜剥がれを抑制するためには、ａ−ＳｉＯＮＢ含有層の厚みを０．１５μｍ以上、さらに好ましくは０．２０μｍ以上に設定すればよいことが伺える。

Claims (13)

1. 導電性基体と、該導電性基体を被覆する被覆層とを備える電子写真感光体であって、
   前記被覆層は、感光層と、前記導電性基体と前記感光層との間に位置し、第１３族元素および窒素以外の第１５族元素を含まない耐圧層と、前記導電性基体と前記耐圧層との間に位置するａ−ＳｉＯＮＢ含有層と、を含んでなる、電子写真感光体。
2. 前記ａ−ＳｉＯＮＢ含有層におけるＮ元素の含有量は、原子数を基準として、Ｓｉ元素の含有量を１００としたときに０．６３０％以上である、請求項１に記載の電子写真感光体。
3. 前記ａ−ＳｉＯＮＢ含有層におけるＯ元素の含有量は、原子数を基準として、Ｓｉ元素の含有量を１００としたときに１．０５％以上である、請求項１に記載の電子写真感光体。
4. 前記ａ−ＳｉＯＮＢ含有層におけるＢ元素の含有量は、Ｓｉ元素の含有量を１００としたときに、２００ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下である、請求項１に記載の電子写真感光体。
5. 前記ａ−ＳｉＯＮＢ含有層の厚みは、０．１５μｍ以上１．０５μｍ以下である、請求項１に記載の電子写真感光体。
6. 前記耐圧層は、ａ−ＳｉＮを含んでいる、請求項１に記載の電子写真感光体。
7. 前記耐圧層における窒素原子数とシリコン原子数との合計に対する窒素原子数の比率は、０．０１以上０．５５以下である、請求項６に記載の電子写真感光体。
8. 前記耐圧層の厚みは、０．５μｍ以上１．２μｍ以下である、請求項１に記載の電子写真感光体。
9. 前記感光層の厚みは、１５μｍ以上９０μｍ以下である、請求項１に記載の電子写真感光体。
10. 請求項１に記載の電子写真感光体を備えることを特徴とする、画像形成装置。
11. 導電性基体上にａ−ＳｉＯＮＢ含有層を形成する第１工程と、前記ａ−ＳｉＯＮＢ含有層上に第１３族元素および窒素以外の第１５族元素を含まない耐圧層を形成する第２工程と、前記耐圧層上に感光層を形成する第３工程と、を含む電子写真感光体の製造方法であって、
    前記第１工程は、導電性基体を収容した反応室に原料ガスを供給するとともに、前記導電性基体に高周波電力を供給することにより行なわれ、かつ、
    前記高周波電力は、５０Ｗ以上４００Ｗ以下に設定される、電子写真感光体の製造方法。
12. 前記第１工程において、前記原料ガスとしてＳｉ化合物を含有するものが使用され、かつ、前記高周波電力１Ｗ当たりの前記Ｓｉ化合物の流量が２．５ｓｃｃｍ以上１３．３ｓｃｃｍ以下に設定される、請求項１１に記載の電子写真感光体の製造方法。
13. 前記第１工程において、前記反応室における圧力が４０．０Ｐａ以上１４６．７Ｐａ以下に設定される、請求項１１に記載の電子写真感光体の製造方法。

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