WO2009104466A1 - 電子写真感光体およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

電子写真感光体およびこれを備えた画像形成装置 Download PDF

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WO2009104466A1
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layer
electrophotographic photosensitive
silicon nitride
amorphous silicon
photosensitive member
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PCT/JP2009/051636
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大輔 長浜
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京セラ株式会社
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    • G03G5/08214—Silicon-based
    • G03G5/08235—Silicon-based comprising three or four silicon-based layers

Definitions

  • the present invention relates to an electrophotographic photosensitive member obtained by coating a conductive substrate with a coating layer including a photosensitive layer.
  • the present invention further relates to an image forming apparatus provided with the electrophotographic photosensitive member.
  • the electrophotographic photosensitive member is rotated by a drive transmission mechanism, and operations such as charging, exposure, development, transfer, and cleaning are repeatedly performed in synchronization with the rotation cycle. An image is formed on the recording medium.
  • a coating layer including a charge injection blocking layer and a photoconductive layer is formed on a conductive substrate is known.
  • the charge injection blocking layer is for suppressing the injection of electrons or holes from the conductive substrate into the photoconductive layer.
  • Such a charge injection blocking layer is composed of, for example, a Si-based inorganic material such as amorphous silicon (a-Si), and the adjustment of the conductivity type is performed by group 13 elements of the periodic table or periodic table. It is carried out by containing a group 15 element.
  • electrophotographic photoreceptors tend to reduce the thickness of the entire coating layer including the charge injection blocking layer in order to meet the demand for higher image quality.
  • the withstand voltage is lowered and the image quality tends to deteriorate.
  • the withstand voltage of the charge injection blocking layer is improved, the residual potential increases, and in this case also, the image quality tends to deteriorate.
  • the present invention provides an electrophotographic photosensitive member and an image forming apparatus capable of maintaining good withstand voltage characteristics and residual potential characteristics in an electrophotographic photosensitive member even when the thickness of the coating layer is reduced in order to achieve high image quality.
  • the issue is to provide.
  • the electrophotographic photosensitive member according to the present invention includes a conductive substrate and a coating layer that covers the conductive substrate.
  • the coating layer includes a photosensitive layer and an amorphous silicon nitride-containing layer located between the conductive substrate and the photosensitive layer.
  • the ratio of the number of nitrogen atoms to the total number of nitrogen atoms and silicon atoms in the amorphous silicon nitride-containing layer is 0.32 or less.
  • the image forming apparatus includes the above-described electrophotographic photosensitive member according to the present invention.
  • the coating layer includes an amorphous silicon nitride-containing layer.
  • the ratio of the number of nitrogen atoms to the total number of nitrogen atoms and silicon atoms is set to 0.32 or less. Therefore, in this electrophotographic photosensitive member, even when the thickness of the coating layer (for example, the charge injection blocking layer) is reduced in order to cope with high image quality, the residual potential is maintained while appropriately maintaining the withstand voltage characteristics by the amorphous silicon nitride-containing layer. Can be suppressed.
  • an electrophotographic photosensitive member in which the withstand voltage characteristic in the coating layer is appropriately maintained and the generation of the residual potential is suppressed is used. Therefore, in the image forming apparatus of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of image defects and form a high quality image.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an image forming apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an electrophotographic photosensitive member according to the present invention and an enlarged cross-sectional view of a main part thereof. It is a graph which shows the measurement result of withstand voltage. It is a graph which shows the measurement result of a residual potential.
  • Electrophotographic photoreceptor 20 Cylindrical base
  • the image forming apparatus 1 shown in FIG. 1 employs the Carlson method as an image forming method.
  • the image forming apparatus 1 includes an electrophotographic photosensitive member 2, a charger 10, an exposure device 11, a developing device 12, a transfer device 13, a fixing device 14, a cleaning device 15, and a static eliminator 16.
  • the electrophotographic photoreceptor 2 forms an electrostatic latent image based on an image signal, and can be rotated in the direction of arrow A in FIG. Details of the electrophotographic photosensitive member 2 will be described later.
  • the charger 10 is used for uniformly charging the surface of the electrophotographic photosensitive member 2 positively or negatively according to the type of a photoconductive layer 25 (see FIG. 2) of the electrophotographic photosensitive member 2 described later. Is.
  • the charger 10 is disposed in close contact with the electrophotographic photosensitive member 2 so as to press the electrophotographic photosensitive member 2.
  • the surface of the metal roller is covered with conductive rubber and PVDF (polyvinylidene fluoride).
  • the charged voltage of the electrophotographic photosensitive member 2 by the charger 10 is, for example, 200 V or more and 1000 V or less in absolute value.
  • the charger 10 As the charger 10, a colontron for generating a corona discharge can be used.
  • the charger 10 includes a discharge wire stretched so as to extend in the axial direction of the electrophotographic photosensitive member 2, for example.
  • the exposure device 11 is for forming an electrostatic latent image on the electrophotographic photosensitive member 2, and can emit light having a specific wavelength (for example, 650 nm or more and 780 nm or less). According to this exposure device 11, an electrostatic latent image as a potential contrast is formed by irradiating the surface of the electrophotographic photosensitive member 2 with light in accordance with an image signal to attenuate the potential of the light irradiated portion.
  • an LED head in which LED elements capable of emitting light having a wavelength of about 680 nm are arranged at a density of 600 dpi can be employed.
  • a device capable of emitting laser light can be used as the exposure device 11, a device capable of emitting laser light can be used.
  • an image of the configuration of the copying machine is obtained by using an optical system including a laser beam and a polygon mirror, or an optical system including a lens and a mirror that transmits reflected light from a document. It can also be a forming device.
  • the developing device 12 is for developing the electrostatic latent image of the electrophotographic photosensitive member 2 to form a toner image.
  • the developing device 12 includes a magnetic roller 12A that magnetically holds a developer (toner), wheels (not shown) called rollers for controlling a gap with the electrophotographic photosensitive member 2, and the like.
  • the developer constitutes a toner image formed on the surface of the electrophotographic photosensitive member 2 and is frictionally charged in the developing device 12.
  • a two-component developer composed of a magnetic carrier and an insulating toner or a one-component developer composed of a magnetic toner can be used.
  • the magnetic roller 12A plays a role of transporting the developer to the surface of the electrophotographic photosensitive member 2.
  • the frictionally charged toner is conveyed to the developing area of the electrophotographic photosensitive member 2 in the form of a magnetic brush adjusted to a constant spike length by the magnetic roller 12A, and is electrostatically attracted with the electrostatic latent image.
  • the toner adheres to the surface of the electrophotographic photoreceptor 2 and is visualized.
  • the charge polarity of the toner image is opposite to the charge polarity of the surface of the electrophotographic photosensitive member 2 when image formation is performed by regular development.
  • the electrophotographic photosensitive member is charged.
  • the surface of the body 2 has the same polarity as the charged polarity.
  • the developing device 12 adopts a dry development method, but may adopt a wet development method using a liquid developer.
  • the transfer device 13 is for transferring the toner image of the electrophotographic photosensitive member 2 to the recording medium P supplied to the transfer region between the electrophotographic photosensitive member 2 and the transfer device 13.
  • the transfer unit 13 includes a transfer charger 13A and a separation charger 13B.
  • the back surface (non-recording surface) of the recording medium P is charged with a polarity opposite to that of the toner image in the transfer charger 13 ⁇ / b> A, and the toner is applied onto the recording medium P by electrostatic attraction between the charged charge and the toner image.
  • the image is transferred.
  • the back surface of the recording medium P is AC-charged in the separation charger 13 ⁇ / b> B, and the recording medium P is quickly separated from the surface of the electrophotographic photoreceptor 2.
  • the transfer unit 13 may be a transfer roller that is driven by the rotation of the electrophotographic photosensitive member 2 and disposed with a small gap (usually 0.5 mm or less) from the electrophotographic photosensitive member 2. It is.
  • the transfer roller in this case is configured to apply a transfer voltage that attracts the toner image on the electrophotographic photosensitive member 2 onto the recording medium P by, for example, a DC power source.
  • a transfer separation device such as the separation charger 13B can be omitted.
  • the fixing device 14 is for fixing the toner image transferred to the recording medium P to the recording medium P, and includes a pair of fixing rollers 14A and 14B.
  • the fixing rollers 14A and 14B are, for example, coated on a metal roller with Teflon (registered trademark) or the like.
  • Teflon registered trademark
  • the toner image can be fixed to the recording medium P by heat or pressure by passing the recording medium P between the pair of fixing rollers 14 ⁇ / b> A and 14 ⁇ / b> B.
  • the cleaning device 15 is for removing toner remaining on the surface of the electrophotographic photosensitive member 2, and includes a cleaning blade 15A.
  • the cleaning blade 15A serves to scrape residual toner from the surface of the surface layer 26 (see FIG. 2) of the electrophotographic photosensitive member 2.
  • the cleaning blade 15A is made of, for example, a rubber material whose main component is polyurethane resin.
  • the thickness of the tip portion in contact with the surface layer 26 (see FIG. 2) is 1.0 mm or more and 1.2 mm or less.
  • the cleaning blade 15A according to the present embodiment has a blade linear pressure of 14 gf / cm (generally 5 gf / cm or more and 30 gf / cm or less).
  • the cleaning blade 15A according to the present embodiment has a JIS hardness of 74 degrees (preferable range 67 degrees or more and 84 degrees or less).
  • the static eliminator 16 is for removing the surface charge of the electrophotographic photosensitive member 2.
  • the static eliminator 16 uniformly irradiates the entire surface of the electrophotographic photosensitive member 2 with a light source such as an LED to remove the surface charge (residual electrostatic latent image) of the electrophotographic photosensitive member 2. It is configured.
  • the electrophotographic photosensitive member 2 has a cylindrical substrate 20 and a coating layer 21.
  • the cylindrical substrate 20 forms the skeleton of the electrophotographic photosensitive member 2 and has conductivity at least on the surface.
  • the cylindrical base body 20 may be entirely formed of a conductive material, or may be formed by forming a conductive film on the surface of a cylindrical body formed of an insulating material.
  • the conductive material for the cylindrical substrate 20 include metal materials such as Al or SUS (stainless steel), Zn, Cu, Fe, Ti, Ni, Cr, Ta, Sn, Au, and Ag, and those metals. Alloy materials can be used.
  • the insulating material for the cylindrical substrate 20 include resin, glass, and ceramics.
  • Examples of the material for the conductive film include transparent conductive materials such as ITO (Indium Tin Oxide) and SnO 2 in addition to the metals exemplified above. These transparent conductive materials can be deposited on the surface of an insulating cylinder by a known method such as vapor deposition.
  • the entire cylindrical base 20 is preferably formed of an Al alloy material (for example, an Al—Mn alloy, an Al—Mg alloy, or an Al—Mg—Si alloy).
  • an Al alloy material for example, an Al—Mn alloy, an Al—Mg alloy, or an Al—Mg—Si alloy.
  • Such a cylindrical substrate 20 made of an Al alloy material can be formed by, for example, casting, homogenizing treatment, hot extrusion processing, and cold drawing processing, and performing softening processing as necessary.
  • the covering layer 21 includes a photosensitive layer 22 and an amorphous silicon nitride-containing layer 23.
  • the photosensitive layer 22 includes a charge injection blocking layer 24, a photoconductive layer 25, and a surface layer 26.
  • the thickness of the photosensitive layer 22 is preferably set to 10 ⁇ m or more and 90 ⁇ m or less. If the thickness of the photosensitive layer 22 is set in the range of 10 ⁇ m or more and 90 ⁇ m or less, for example, it is possible to appropriately suppress the occurrence of interference fringes in a recorded image without providing a long wavelength light absorption layer, and in addition, a film caused by stress It can suppress appropriately that peeling arises.
  • the charge injection blocking layer 24 is for suppressing the injection of electrons or holes from the cylindrical substrate 20 into the photoconductive layer 25, and is formed to have a thickness of 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, for example.
  • Various materials can be used for the charge injection blocking layer 24 according to the material of the photoconductive layer 25.
  • the photoconductive layer 25 is formed using an a-Si material, it is preferable to use an inorganic material such as an a-Si material for the charge injection blocking layer 24. By doing so, it is possible to obtain electrophotographic characteristics with excellent adhesion between the amorphous silicon nitride-containing layer 23 and the photoconductive layer 25 described later.
  • Group 13 element In the case where the a-Si based charge injection blocking layer 24 is provided, as compared with the a-Si based photoconductive layer 25, more Group 13 elements of the periodic table (hereinafter abbreviated as “Group 13 element”) or The conductivity type is adjusted by adding a Group 15 element (hereinafter abbreviated as “Group 15 element”) in the periodic table, and a large amount of carbon (C), nitrogen (N), or oxygen (O) is included. To increase the resistance.
  • the charge injection blocking layer 24 is formed entirely as an inorganic material, for example, a glow discharge decomposition method, various sputtering methods, various vapor deposition methods, an ECR method, a photo CVD method, a catalytic CVD method, or a reactive vapor deposition method is known. It can be formed by a film formation technique.
  • the photoconductive layer 25 is used to generate electrons such as free electrons or holes when electrons are excited by irradiation of laser light from the exposure device 11, and has a thickness of, for example, 10 ⁇ m to 80 ⁇ m.
  • the photoconductive layer 25 is formed of, for example, an a-Si-based material, an amorphous selenium-based (a-Se-based) material such as a-Se, Se-Te, and As 2 Se 3 or a periodic table such as ZnO, CdS, or CdSe. It is formed of a compound of a group 12 element and a group 16 element of the periodic table.
  • a-Si material a-Si, a-SiC, a-SiN, a-SiO, a-SiGe, a-SiCN, a-SiNO, a-SiCO, a-SiCNO, and the like can be used. .
  • the photoconductive layer 25 is formed of a-Si or an a-Si alloy material in which an element such as C, N, or O is added to a-Si
  • excellent electrophotographic characteristics photosensitive characteristics
  • the entire photoconductive layer 25 is formed as an inorganic material, for example, a glow discharge decomposition method, various sputtering methods, various vapor deposition methods, an ECR method, a photo CVD method, a catalytic CVD method, or a reactive vapor deposition method may be used. It can be formed by a film technique.
  • hydrogen (H) or a halogen element (F, Cl) may be contained in the film for 1 to 40 atom% for dangling bond termination.
  • a group 13 element or a group 15 element is used to obtain desired characteristics of the electrical characteristics (dark conductivity or photoconductivity, etc.) and optical band gap of each layer.
  • the content of elements such as C, N, and O may be adjusted in the range of 0.01 ppm to 100 ppm.
  • elements, such as C, N, and O you may make it contain so that a concentration gradient may arise in the thickness direction of a layer, and the average content of the whole layer should just be in the said range.
  • the group 13 element and the group 15 element boron (B) and phosphorus (P) are used in that they are excellent in covalent bonding, can change the semiconductor characteristics sensitively, and can provide excellent photosensitivity. Is desirable.
  • the Group 13 element and a Group 15 element are contained together with elements such as C, N, and O, the Group 13 element is preferably 0.1 ppm or more and 20000 ppm or less, and the Group 15 element is 0.1 ppm. It is preferably 10000 ppm or less.
  • the content of the Group 13 element is 0.01 ppm or more and 200 ppm or less,
  • the content of the group element is preferably 0.01 ppm or more and 100 ppm or less.
  • the content of these elements may have a concentration gradient in the layer thickness direction. In that case, the average content of the entire layer may be within the above range.
  • ⁇ c-Si microcrystalline silicon
  • dark conductivity and photoconductivity can be increased.
  • the degree of freedom in designing the photoconductive layer 25 is increased.
  • ⁇ c-Si can be formed by adopting the same formation method as described above and changing the film formation conditions.
  • the glow discharge decomposition method can be formed by setting the temperature and high-frequency power of the cylindrical substrate 20 higher than in the case of a-Si and increasing the flow rate of hydrogen as a dilution gas.
  • an impurity element similar to the above may be added.
  • the photoconductive layer 25 may have a form in which the above-mentioned inorganic material is made into particles and dispersed in a resin.
  • the photoconductive layer 25 does not necessarily contain an inorganic material, and may be formed as a photoconductive layer using an organic photoconductive material, for example.
  • the organic photoconductive substance include a low molecular organic material such as a photoconductive polymer represented by poly-N-vinylcarbazole and 2,5-bis (p-diethylaminophenyl) -1,3,4-oxadiazole.
  • a photoconductive substance can be used, and the organic photoconductive substance can be used in combination with various dyes and pigments.
  • the surface layer 26 is for preventing the friction and wear of the photoconductive layer 25.
  • the surface layer 26 is made of an inorganic material typified by an a-Si-based material such as a-SiC and has a thickness of 0.2 ⁇ m or more and 1.5 ⁇ m or less. By making the thickness of the surface layer 26 0.2 ⁇ m or more, it becomes possible to prevent image scratches and image density unevenness due to printing durability, and by setting the thickness of the surface layer 26 to 1.5 ⁇ m or less, the initial characteristics ( It is possible to improve image defects due to residual potential.
  • the thickness of the surface layer 26 is preferably 0.5 ⁇ m or more and 1.0 ⁇ m or less.
  • Such a surface layer 26 is preferably formed of a-SiC: H containing hydrogen in a-SiC.
  • a-SiC: H has an X value of 0.55 or more and less than 0.93, for example.
  • the X value is 0.6 or more and 0.7 or less.
  • the H content is preferably set to about 1 atom% or more and 70 atom% or less. Within this range, the number of Si—H bonds is smaller than that of Si—C bonds, and trapping of charges generated when the surface of the surface layer 26 is irradiated with light can be suppressed, and residual potential is prevented. It is preferable in that it can be performed. According to the knowledge of the present inventors, better results can be obtained when the H content is about 45 atomic% or less.
  • Such an a-SiC: H surface layer 26 is formed by, for example, a glow discharge decomposition method, various sputtering methods, various vapor deposition methods, an ECR method, an optical method, as in the case where the photoconductive layer 25 is formed of an a-Si material.
  • the film can be formed by a known film formation method such as a CVD method, a catalytic CVD method, or a reactive vapor deposition method.
  • the surface layer 26 is also usually formed of an organic material when the photoconductive layer 25 is formed as a layer using an organic photoconductive substance.
  • the organic material in this case include a curable resin.
  • a curable resin an acrylic resin, a phenol resin, an epoxy resin, a silicone resin, or a urethane resin can be used.
  • the amorphous silicon nitride-containing layer 23 is for improving the withstand voltage characteristics in the coating layer 21 and is formed between the cylindrical substrate 20 and the photosensitive layer 22 (charge injection blocking layer 24).
  • the amorphous silicon nitride-containing layer 23 includes amorphous silicon nitride (a-SiN).
  • the ratio of the number of nitrogen atoms to the sum of the number of nitrogen atoms and the number of silicon atoms in the amorphous silicon nitride-containing layer 23 (N / (Si + N)) is 0.32 or less.
  • the ratio of the number of nitrogen atoms to the total number of nitrogen atoms and silicon atoms in the amorphous silicon nitride-containing layer 23 is 0.31 or less.
  • the thickness of the amorphous silicon nitride-containing layer 23 is 0 from the viewpoint of suppressing the occurrence of residual potential while appropriately maintaining the withstand voltage characteristics required for the amorphous silicon nitride-containing layer 23 and reducing the overall thickness of the coating layer 21. It is preferable that the thickness is 5 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less.
  • the amorphous silicon nitride-containing layer 23 is also preferably a non-doped layer of a Group 13 element and a Group 15 element other than nitrogen. According to such a configuration, an increase in residual potential can be suppressed.
  • Such an amorphous silicon nitride-containing layer 23 is formed by, for example, glow discharge decomposition method, various sputtering methods, various deposition methods, ECR method, photo-CVD method, It can be formed by a known film forming method such as catalytic CVD method or reactive vapor deposition method.
  • the ratio of the number of nitrogen atoms to the total number of nitrogen atoms and silicon atoms in the amorphous silicon nitride-containing layer 23 is, for example, the ratio of the nitrogen-containing gas to the silicon-containing gas when forming the amorphous silicon nitride-containing layer 23. It can select by adjusting suitably.
  • the thickness of the amorphous silicon nitride-containing layer 23 can be selected, for example, by appropriately adjusting the film formation time when forming the amorphous silicon nitride-containing layer 23 or the temperature of the cylindrical substrate 20.
  • the coating layer 21 includes an amorphous silicon nitride-containing layer 23.
  • the ratio of the number of nitrogen atoms to the total number of nitrogen atoms and the number of silicon atoms is set to 0.32 or less. Therefore, in the electrophotographic photosensitive member 2, even when the thickness of the coating layer 21 (for example, the photoconductive layer 25) is reduced in order to cope with high image quality, the withstand voltage characteristics are appropriately maintained by the amorphous silicon nitride-containing layer 23. Generation of a residual potential can be suppressed.
  • the electrophotographic photosensitive member 2 is used in which the withstand voltage characteristics in the coating layer 21 are appropriately maintained and the occurrence of residual potential is suppressed. Therefore, the image forming apparatus 1 can suppress the occurrence of image defects and provide a high-quality image.
  • the electrophotographic photosensitive member is formed of a coating layer (amorphous silicon nitride) on an aluminum drawing tube (cylindrical substrate) having the dimensions shown in Table 1 below using a glow discharge decomposition apparatus under the conditions shown in Table 2 below.
  • a content layer, a charge injection blocking layer, a photoconductive layer, and a surface layer are examples of the duty ratio of ON: OFF of the rectangular wave pulse voltage.
  • the duty ratio of ON: OFF of the rectangular wave pulse voltage is 70%: 30%, and the values in Table 2 show the values when ON.
  • As the cylindrical substrate a substrate whose outer peripheral surface was mirror-finished and cleaned was used.
  • the ratio of the number of nitrogen atoms to the sum of the number of nitrogen atoms and the number of silicon atoms (N / (Si + N)) in the amorphous silicon nitride-containing layer is N in the range of Table 2 in the raw material gas composition when forming the pressure-resistant holding layer. Adjusted by selecting a flow rate of 2 .
  • the withstand voltage was measured by the contact needle pressure resistance method. More specifically, the voltage at which dielectric breakdown occurs when a voltage is applied to the surface of the photoconductor using a constant voltage power source (“MODEL610C”; manufactured by TREK) with the electrode needle in contact with the surface of the electrophotographic photoconductor. Is a withstand voltage. An electrode needle having a tip diameter of ⁇ 1.4 mm was used, and the measurement temperature was 23 ° C. The evaluation results of the withstand voltage are shown in Table 3 and FIG.
  • the withstand voltage was improved by providing an amorphous silicon nitride-containing layer between the cylindrical substrate and the charge injection blocking layer.
  • the ratio of the number of nitrogen atoms to the sum of the number of nitrogen atoms and the number of silicon atoms in the amorphous silicon nitride-containing layer (N / (Si + N)) is increased, the withstand voltage tends to increase.
  • the residual potential is measured by using a potential inspection machine (“PDT1000”; manufactured by QEA) after performing charge / exposure / static charge cycle once using an image forming apparatus incorporating an electrophotographic photosensitive member. Voltage value. In the charging / exposure / static charge cycle, the surface temperature of the electrophotographic photosensitive member was set to 23 ° C., the rotation speed was set to 150 mm / sec, the charging voltage was set to 350 V, and the charge removal amount was set to 3 ⁇ J / cm 2 . The measurement results of the residual potential are shown in Table 4 and FIG.
  • an amorphous silicon nitride-containing layer is provided, and the ratio of the number of nitrogen atoms to the total number of nitrogen atoms and silicon atoms (N / (Si + N)) is set to 0.32 or less. It was found that the residual potential characteristics were excellent, and these characteristics were further improved by setting the ratio (N / (Si + N)) to 0.31 or less.
  • the electrophotographic photoreceptor was prepared basically in the same manner as in Example 1. However, the thickness of the amorphous silicon nitride-containing layer was adjusted in the range of 0.5 ⁇ m to 18 ⁇ m as shown in Table 5 and Table 6 by adjusting the film formation time of the amorphous silicon nitride-containing layer.
  • the flow rate of nitrogen gas is fixed at 450 sccm, and the ratio of the number of nitrogen atoms to the total number of nitrogen atoms and silicon atoms (N / (Si + N) ) was set to 0.20 and 0.31.
  • the thickness of the amorphous silicon nitride-containing layer was measured with an optical thickness meter (trade name (model number): MC-850A, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). The measurement results of the thickness of the amorphous silicon nitride-containing layer are shown in Table 5 and Table 6. In Tables 5 and 6, the thickness of the amorphous silicon nitride-containing layer was measured as an average value of the five points by measuring the thickness of the amorphous silicon nitride-containing layer at arbitrary five points along the circumferential direction.
  • Example 2 (Examination of withstand voltage and residual potential) The withstand voltage and the residual potential were measured in the same manner as in Example 1. With respect to the measurement results of withstand voltage and residual potential, those with a ratio (N / (Si + N)) of 0.20 are shown in Table 5, and those with a ratio (N / (Si + N)) of 0.31 are shown in Table 6. It was.
  • the thickness of the amorphous silicon nitride-containing layer is 18 ⁇ m or less, it was confirmed that both the withstand voltage value and the residual potential are practically satisfactory.
  • the thickness of the amorphous silicon nitride-containing layer is 15 ⁇ m or less, it can be regarded as having substantially no residual potential.
  • the film thickness was confirmed to be 18 ⁇ m, but it is actually preferable to set it to 15 ⁇ m or less (particularly 10 ⁇ m or less) from the viewpoint of image quality or film formation time. If it is within such a range, even if the ratio (N / (Si + N)) is changed within the range of the present invention, it can be considered that there is substantially no residual potential.

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Abstract

　本発明は、導電性基体２０と、導電性基体２０を被覆する被覆層２１と、を備えた電子写真感光体２に関する。被覆層２１は、感光層２２と、導電性基体２０と感光層２１との間に位置するアモルファス窒化シリコン含有層２３と、を含んでなる。アモルファス窒化シリコン含有層２３は、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が０．３２以下である。好ましくは、前記比率は、０．３１以下である。アモルファス窒化シリコン含有層２３の厚みは、たとえば０．５μｍ以上１５μｍ以下である。

Description

電子写真感光体およびこれを備えた画像形成装置
　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律表第１３族元素あるいは周期律表第１５族元素を含有させることにより行われる。
特公平０６－０１６１７８号公報 特公平０５－００８４２０号公報 特公平０６－０５４６７３号公報 特開平０２－００８８５８号公報 特開平０２－０８３５４９号公報
　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と、残留電位が大きくなり、この場合にも画像品質が悪化する傾向にある。
　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および残留電位特性を良好に維持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ている。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するアモルファス窒化シリコン含有層とを含んでなる。前記アモルファス窒化シリコン含有層における窒素原子数とシリコン原子数の合計に対する窒素原子数の比率は、０．３２以下である。
　本発明に係る画像形成装置は、上述の本発明に係る電子写真感光体を備えている。
　本発明に係る電子写真感光体では、被覆層がアモルファス窒化シリコン含有層を備えている。また、このアモルファス窒化シリコン含有層は、窒素原子数とシリコン原子数の合計に対する窒素原子数の比率が０．３２以下に設定されている。そのため、本電子写真感光体では、高画質化に対応すべく被覆層（たとえば電荷注入阻止層）の厚みを小さくする場合でも、アモルファス窒化シリコン含有層によって耐電圧特性を適切に維持しつつ残留電位の発生を抑制することができる。
　一方、本発明に係る画像形成装置では、電子写真感光体として、被覆層における耐電圧特性が適切に維持されつつ残留電位の発生が抑制されたものが使用されている。そのため、本発明の画像形成装置では、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。
本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明に係る電子写真感光体の断面図およびその要部を拡大して示した断面図である。 耐電圧の測定結果を示すグラフである。 残留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）アモルファス窒化シリコン含有層
　２４　（感光層の）電荷注入阻止層
　２５　（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２５（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ン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の軸方向の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。
　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（図示略）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電子写真感光体２の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を省略することもできる。
　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２６（図２参照）の表面から、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２６（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）、ＳｎＯ２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り、その上、後述するアモルファス窒化シリコン含有層２３との密着性が高くなって信頼性が向上する。
　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およびアモルファス窒化シリコン含有層２３を含んでいる。
　感光層２２は、電荷注入阻止層２４、光導電層２５および表面層２６を備えたものである。感光層２２の厚みは、１０μｍ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１０μｍ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２４は、電子あるいは正孔が円筒状基体２０から光導電層２５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２４は、光導電層２５の材料に応じて種々のものを用いることができる。たとえば光導電層２５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２４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、後述するアモルファス窒化シリコン含有層２３と光導電層２５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２４を設ける場合は、ａ－Ｓｉ系光導電層２５と比べて、より多くの周期律表第１３族元素（以下、「第１３族元素」と略す）あるいは周期律表第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２４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２５は、露光器１１によるレーザ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２５は、たとえばａ－Ｓｉ系材料、ａ－Ｓｅ、Ｓｅ－Ｔｅ、およびＡｓ２Ｓｅ３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２５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（光感度特性、高速応答性、繰り返し安定性、耐熱性、あるいは耐久性など）が安定して得られるのに加え、表面層２６をａ－ＳｉＣ（特にａ－ＳｉＣ：Ｈ）により形成する場合における表面層２６との整合性が優れたものとなる。
　光導電層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。光導電層２５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２５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２５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２５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２５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２５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２５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、また有機光導電性物質は各種染料や顔料を組み合わせて使用することもできる。
　表面層２６は、光導電層２５の摩擦や磨耗を防ぐためのものである。この表面層２６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２６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防止することが可能となり、表面層２６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２６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２６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－Ｓｉ１－ＸＣＸ：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２６として適切な硬度を得ることが可能となり、表面層２６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２６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２６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２６は、光導電層２５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２６はまた、有機光導電物質を用いた層として光導電層２５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。
　アモルファス窒化シリコン含有層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、円筒状基体２０と感光層２２（電荷注入阻止層２４）との間に形成されている。このアモルファス窒化シリコン含有層２３は、アモルファス窒化シリコン（ａ－ＳｉＮ）を含んでいる。アモルファス窒化シリコン含有層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、０．３２以下とされる。このような範囲にシリコン原子と窒素原子の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、アモルファス窒化シリコン含有層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は、０．３１以下とされる。
　アモルファス窒化シリコン含有層２３の厚みは、アモルファス窒化シリコン含有層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、０．５μｍ以上１５μｍ以下とされるのが好ましい。
　アモルファス窒化シリコン含有層２３はまた、第１３族元素と、窒素以外の第１５族元素とのノンドープ層であるのが好ましい。このような構成によると、残留電位の上昇を抑制することができる。
　このようなアモルファス窒化シリコン含有層２３は、光導電層２５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。
　また、アモルファス窒化シリコン含有層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は、たとえばアモルファス窒化シリコン含有層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。アモルファス窒化シリコン含有層２３の厚みは、たとえばアモルファス窒化シリコン含有層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。
　電子写真感光体２では、被覆層２１がアモルファス窒化シリコン含有層２３を備えている。また、このアモルファス窒化シリコン含有層２３は、窒素原子数とシリコン原子数の合計に対する窒素原子数の比率が０．３２以下に設定されている。そのため、電子写真感光体２では、高画質化に対応すべく被覆層２１（たとえば光導電層２５）の厚みを小さくする場合でも、アモルファス窒化シリコン含有層２３によって耐電圧特性を適切に維持しつつ残留電位の発生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、被覆層２１における耐電圧特性が適切に維持されつつ残留電位の発生が抑制されたものが使用されている。そのため、画像形成装置１では、画像欠陥の発生を抑制し、高品質な画像を提供することが可能となる。
　本実施例では、アモルファス窒化シリコン含有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（Ｎ／（Ｓｉ＋Ｎ)）が、耐電圧および残留電位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に示す条件で被覆層（アモルファス窒化シリコン含有層、電荷注入阻止層、光導電層、および表面層）を形成することにより作成した。なお、矩形波パルス電圧のＯＮ：ＯＦＦのｄｕｔｙ比を７０％：３０％とし、表２の値はＯＮ時の値を示す。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。アモルファス窒化シリコン含有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（Ｎ／（Ｓｉ＋Ｎ)）は、耐圧保持層を形成するときの原料ガス組成において、表２の範囲でＮ2の流量を選択することにより調整した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
（耐電圧の検討）
　耐電圧は、接触針耐圧法にて測定した。より具体的には、電極針を電子写真感光体の表面と接触させた状態で定電圧電源（「ＭＯＤＥＬ６１０Ｃ」；ＴＲＥＫ製）を用いて感光体表面に電圧を印加し、絶縁破壊が生じた電圧を耐電圧とした。電極針としては先端径がφ１．４ｍｍのものを用い、測定温度は２３℃とした。耐電圧の評価結果については、表３および図３に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３および図３から分かるように、円筒状基体と電荷注入阻止層との間にアモルファス窒化シリコン含有層を設けることにより耐電圧が向上した。とくに、アモルファス窒化シリコン含有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（Ｎ／（Ｓｉ＋Ｎ)）を大きくすれば、耐電圧が大きくなる傾向にあった。
（残留電位の検討）
　残留電位は、電子写真感光体を組み込んだ画像形成装置を用いて帯電・露光・除電のサイクルを１回行うとともに、そのサイクルにおける除電後に電位検査機（「ＰＤＴ１０００」；ＱＥＡ製）を用いて計測される電圧値とした。帯電・露光・除電のサイクルにおいては、電子写真感光体の表面温度は２３℃、回転速度は１５０ｍｍ／ｓｅｃ、帯電圧は３５０Ｖ、除電光量は３μＪ／ｃｍ２に設定した。残留電位の測定結果については、表４および図４に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表４および図４から分かるように、アモルファス窒化シリコン含有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（Ｎ／（Ｓｉ＋Ｎ)）が０．３２以下のときに残留電圧が充分に小さく実用上問題のない程度であった。とくに、比率（Ｎ／（Ｓｉ＋Ｎ)）が０．３１以下のときに残留電位が測定誤差範囲である１０Ｖ以下であり、実質的に残留電位がないものと判断できる程度であった。このように、残留電位が実質的にないものとみなせる程度である場合、電子写真プロセスの設計をより容易に行うことができる。
　以上の結果より、アモルファス窒化シリコン含有層を設けるとともに、窒素原子数とシリコン原子数の合計に対する窒素原子数の比率（Ｎ／（Ｓｉ＋Ｎ)）を０．３２以下とすることにより、耐電圧特性および残存電位特性が良好なものとなり、これらの特性は比率（Ｎ／（Ｓｉ＋Ｎ)）を０．３１以下とすることにより、さらに良好なものとなることが分かった。
　本実施例では、アモルファス窒化シリコン含有層における厚みが、耐電圧および残留電位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、基本的には実施例１と同様にして作成した。ただし、アモルファス窒化シリコン含有層の厚みは、アモルファス窒化シリコン含有層の成膜時間を調整することにより、表５および表６に示したように０．５μｍ以上１８μｍ以下の範囲で調整した。それぞれの厚みのアモルファス窒化シリコン含有層を形成するときの原料ガスにおいては、窒素ガスの流量は４５０ｓｃｃｍで固定し、窒素原子数とシリコン原子数の合計に対する窒素原子数の比率（Ｎ／（Ｓｉ＋Ｎ)）は０．２０と０．３１とに設定した。
（アモルファス窒化シリコン含有層の厚みの測定）
　アモルファス窒化シリコン含有層の厚みは、光学式厚み計（商品名（型番）：ＭＣ－８５０Ａ、大塚電子株式会社製）にて測定した。アモルファス窒化シリコン含有層の厚みの測定結果については、表５および表６に示した。表５および表６においてアモルファス窒化シリコン含有層の厚みは、周方向に沿った任意の５点につきアモルファス窒化シリコン含有層の厚みを測定し、その５点の平均値として示した。
（耐電圧および残留電位の検討）
　耐電圧および残留電位は、実施例１と同様にして測定した。耐電圧および残留電位の測定結果については、比率（Ｎ／（Ｓｉ＋Ｎ)）が０．２０のものを表５に示し、比率（Ｎ／（Ｓｉ＋Ｎ)）が０．３１のものを表６に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表５および表６から分かるように、アモルファス窒化シリコン含有層の厚みが１８μｍ以下の範囲では、耐電圧値および残留電位ともに、実用上問題のない程度であることが確認された。とくに、アモルファス窒化シリコン含有層の厚みが１５μｍ以下の範囲では、残留電位が実質的にないものとみなせる程度であることが確認された。なお、本実施例では、膜厚が１８μｍのものまで確認を行ったが、画質あるいは成膜時間の観点から実際は１５μｍ以下（特に１０μｍ以下）に設定するのが好ましい。そして、このような範囲内であれば、本発明の範囲において比率（Ｎ／（Ｓｉ＋Ｎ)）を変化させても、残留電位は実質的にないものとみなせる程度である。

Claims (6)

  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するアモルファス窒化シリコン含有層とを含んでなり、
    　前記アモルファス窒化シリコン含有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、０．３２以下であることを特徴とする、電子写真感光体。
  2. 　前記比率は、０．３１以下である、請求項１に記載の電子写真感光体。
  3. 　前記アモルファス窒化シリコン含有層の厚みは、０．５μｍ以上１５μｍ以下である、請求項１に記載の電子写真感光体。
  4. 　前記アモルファス窒化シリコン含有層は、周期律表第１３族元素と、窒素以外の周期律表第１５族元素とのノンドープ層である、請求項１に記載の電子写真感光体。
  5. 　前記感光層は、光導電層と、前記アモルファス窒化シリコン含有層と前記光導電層との間に位置する電荷注入阻止層と、を含んでなる、請求項１に記載の電子写真感光体。
  6. 　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。
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