WO2020085490A1 - 電子写真感光体および画像形成装置 - Google Patents

電子写真感光体および画像形成装置 Download PDF

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WO2020085490A1
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atomic
photosensitive member
charge injection
electrophotographic photosensitive
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Inventor
中村　隆
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京セラ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G5/00—Recording members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat, to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
    • G03G5/02—Charge-receiving layers
    • G03G5/04—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
    • G03G5/08—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic

Definitions

  • the present invention relates to an electrophotographic photosensitive member and an image forming apparatus equipped with the same.
  • An electrophotographic photosensitive member used in an image forming apparatus includes an amorphous silicon (hereinafter referred to as "a-”) including a photoconductive layer on an outer peripheral surface which is an outer surface of a cylindrical conductive substrate such as a hollow cylindrical body made of aluminum. (Also referred to as "Si”) and a surface coating layer having a multi-layer structure composed of various dopants are laminated (see Patent Document 1).
  • a- amorphous silicon
  • the electrophotographic photosensitive member there are an electrophotographic photosensitive member for positive charging having a positive surface charge and an electrophotographic photosensitive member for negative charging having a negative surface charge.
  • the electrophotographic apparatus adopts negative charging for charging the electrophotographic photosensitive member, image exposure method for forming an electrostatic latent image, and negative toner for color toner. Is often adopted (see Patent Document 2).
  • This electrophotographic photosensitive member for negative charging has a photoconductive layer made of a-Si as described above on the outer surface (outer peripheral surface) of the above-mentioned conductive substrate, and on it (on the outer diameter side and A charge injection blocking layer laminated on the outer side) for blocking injection of charges (electrons) from the outer surface of the photoconductor to the photoconductive layer, and a surface protective layer formed further on the upper side (outer side). , Is provided.
  • the charge injection blocking layer formed above the photoconductive layer in the stacking direction and on the outer side of the substrate is hereinafter referred to as an upper charge injection blocking layer.
  • the upper charge injection blocking layer includes, for example, boron (boron: symbol B) as a group (a group 13) of the periodic table, as an atom (hereinafter referred to as a dopant) for controlling electric conductivity in the base a-Si component. It is configured by adding an element belonging to.
  • the upper charge injection blocking layer has P-type electrical conductivity, so that negative charges can be blocked from being injected from the outer surface of the photoconductor to the photoconductive layer.
  • the electrophotographic photoreceptor of the present disclosure includes a conductive substrate and a surface coating layer that coats the outer surface of the substrate.
  • a photoconductive layer An upper charge injection blocking layer located outside the photoconductive layer, And a surface protective layer located outside the upper charge injection blocking layer.
  • the upper charge injection blocking layer is Amorphous silicon which is the main body, It contains boron (B), which is a Group 13 element of the periodic table, which is a dopant, and at least one element of nitrogen (N) and oxygen (O).
  • the upper charge injection blocking layer has a first region at the center in the layer thickness direction, and has second regions at both ends in the layer thickness direction adjacent to the other layers to form the dopant.
  • the atomic concentration of the first region is higher than the atomic concentration of the second region.
  • the image forming apparatus of the present disclosure includes the electrophotographic photosensitive member described above.
  • FIG. 1A is a half cross-sectional view of the electrophotographic photosensitive member of the embodiment
  • FIG. 1B is a schematic cross-sectional view illustrating the structure of the surface coating layer
  • FIG. 1C is a P distribution in FIG.
  • FIG. 5 is a graph showing changes in atomic concentration of nitrogen (N) and boron (B) in the layer thickness direction of the upper charge injection blocking layer of the example.
  • 5 is a graph showing changes in atomic concentration of oxygen (O) in the layer thickness direction in the upper charge injection blocking layer of the example.
  • FIG. 1 is a structural diagram showing a partial cross-section of the configuration of an image forming apparatus according to an embodiment.
  • the electrophotographic photosensitive member 10 of the embodiment is used by being incorporated in the image forming apparatus 100 shown in FIG. 4 as an electrophotographic photosensitive member alone or as an electrophotographic photosensitive member unit.
  • a multi-layered surface coating layer 2 shown in FIG. 1B is formed (deposited) on the outer peripheral surface 1a of a cylindrical substrate 1 which is a conductive substrate. Take the configured configuration.
  • the conductive base 1 serves as a support for the surface coating layer 2. At least the surface of the base 1 has conductivity, and as shown in FIG. 1A, a circumferential outer peripheral surface 1a that is an outer surface, an inner peripheral surface 1b, and a base end surface 1c formed at both ends in the cylinder length direction. Have.
  • the base 1 is entirely made of a metal material such as aluminum (Al), stainless steel (SUS), zinc (Zn), copper (Cu), iron (Fe), or an alloy containing these exemplified metal materials and is entirely conductive. Is formed with.
  • the base 1 may be one in which a conductive film made of a conductive material such as the exemplified metal material or ITO (Indium Tin Oxide) is deposited on the surface of a non-conductive material such as ceramics.
  • the base body 1 of the embodiment is made of an aluminum material.
  • the aluminum-based material is lightweight and low-cost, and when a layer mainly composed of an amorphous silicon (a-Si) -based material is formed on the outer surface (outer peripheral surface 1a) of the aluminum-based material and the substrate 1, The adhesiveness between the two is high, which is preferable.
  • a-Si amorphous silicon
  • the electrophotographic photosensitive member 10 of the embodiment is a photosensitive drum for negative charging, and as the surface coating layer 2 on the base 1, as shown in FIG. 1B, the outermost surface side (upper side in the drawing) that is the outer side of the photosensitive member.
  • a surface protective layer 21, an upper charge injection blocking layer 22 and a photoconductive layer 23 are formed in this order from the above.
  • the lower charge injection blocking layer 24 inside the photoconductive layer 23 suppresses the inflow of charges (electrons) from the base 1 side.
  • the lower charge injection blocking layer 24 may or may not be provided and is not particularly described in this embodiment.
  • the surface protection layer 21 protects the surface of the photoconductive layer 23 described later.
  • the surface protective layer 21 uses, for example, an a-Si-based material such as amorphous silicon carbide (a-SiC) or amorphous silicon nitride (a-SiN), or amorphous carbon (a-C), or has a multilayer structure thereof. do it.
  • aC having high resistance is adopted from the viewpoint of wear resistance.
  • the preferable thickness of the surface protective layer 21 is about 0.1 to 2 ⁇ m.
  • the photoconductive layer 23 has a role of generating carriers by irradiation with light such as laser light.
  • the photoconductive layer 23 is formed of, for example, an a-Si-based material and an amorphous selenium (a-Se) -based material such as Se-Te or As 2 Se 3 .
  • the photoconductive layer 23 of the embodiment is formed of a-Si and a-Si-based material obtained by adding carbon (C), nitrogen (N), oxygen (O) and the like to a-Si, and as a dopant, It contains boron (B) or phosphorus (P).
  • its preferable thickness is about 5 to 100 ⁇ m.
  • the upper charge injection blocking layer 22 of the present embodiment has a role of blocking injection of charges (electrons) introduced from the outer surface side of the surface coating layer 2, and is, for example, an amorphous silicon (a-Si) -based material. Is formed by.
  • the upper charge injection blocking layer 22 is made of, for example, a-Si containing boron (B) as a dopant and optionally nitrogen (N) or oxygen (O) or both.
  • a suitable thickness of the upper charge injection blocking layer 22 is set to, for example, 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less from the viewpoint of desired electrophotographic characteristics and economic effects.
  • the thickness of the upper charge injection blocking layer 22 is in the above range, injection of charges from the surface protective layer 21 side can be sufficiently blocked, and generation of residual charges can be sufficiently suppressed.
  • the present embodiment and examples provide a high-quality electrophotographic photosensitive member and an image forming apparatus including the same, which can suppress deterioration in image quality of a printed image due to speeding up and high definition of the printing process. It is provided.
  • the configuration of the upper charge injection blocking layer 22 described above will be described in more detail with reference to FIGS. 1C, 2 and 3 as an example. In the examples described later, the upper charge injection blocking layer 22 having a thickness of 0.6 ⁇ m in the layer thickness direction, which is the stacking direction, is described.
  • the upper charge injection blocking layer 22 includes amorphous silicon (a-Si) as a main component, boron (B) as a group 13 element as a dopant, and nitrogen (N) or oxygen (O). ) Or both.
  • a-Si amorphous silicon
  • B boron
  • N nitrogen
  • O oxygen
  • the upper charge injection blocking layer 22 of the embodiment has a first region A having a high dopant concentration formed in the central portion in the vertical direction in the drawing, which is the layer thickness direction.
  • a region B-1 and a region B-2 are formed as second regions having a low dopant concentration on both end sides (the upper side or the lower side in the drawing) adjacent to the surface protective layer 21 or the photoconductive layer 23 in the layer thickness direction, respectively. Has been done.
  • 2 and 3 are graphs showing changes in the atomic concentration of each dopant in the layer thickness direction in the upper charge injection blocking layer 22 of the example.
  • the atomic number counts in FIGS. 2 and 3 were obtained by secondary ion mass spectrometry (SIMS), and the origin “0 (zero)” side on the left side of the graph is the photoreceptor 10.
  • the surface side surface protection layer 21 side
  • the right side of the graph shows the substrate 1 side (photoconductive layer 23 side).
  • N nitrogen
  • Si silicon
  • the atomic concentration of each element forming the dopant is changed from the second regions B-1 and B-2 located at both ends in the layer thickness direction to the central portion in the layer thickness direction. It is a concentration gradient type layer that gradually or gradually rises toward the located first region A.
  • the surface coating layer When performing the formation and the film forming process of each layer that constitutes No. 2, NH 3 gas and SiH 4 gas, which are the source gases supplied into the vacuum reaction chamber while maintaining the vacuum state in the vacuum reaction chamber of the deposited film forming apparatus A so-called concentration gradient layer or concentration gradient layer can be produced by varying (increasing or decreasing) the flow rate ratio (NH 3 / SiH 4 ) between and during the film forming operation.
  • the concentration of doping atoms in the layer in the layer thickness direction is concentrated to enhance the function as a barrier to charge injection.
  • FIG. 4 shows a configuration example of the image forming apparatus 100 in which the electrophotographic photosensitive member 10 manufactured as described above is incorporated.
  • the image forming apparatus 100 adopts the Carlson method as an image forming method, and includes the electrophotographic photosensitive member 10 described above, a charger 111, an exposure device 112, a developing device 113 including a developing roller 113A, and a transfer device. And a cleaning unit 116 including a cleaning roller 116B and a cleaning blade 116A that are in contact with the electrophotographic photosensitive member, a static eliminator 117, and the like.
  • the arrow along the recording medium P in the drawing indicates the moving direction of the recording medium P, which is a sheet.
  • the configuration of the image forming apparatus 100 will be briefly described.
  • the charger (charging roller) 111 has a role of negatively charging the surface of the negatively charged electrophotographic photosensitive member 10, for example.
  • the charger 111 is a contact type charger.
  • the exposure device 112 forms an electrostatic latent image on the electrophotographic photosensitive member 10.
  • the exposure unit 112 employs a light emitting diode (LED) head.
  • LED light emitting diode
  • the developing device 113 develops the electrostatic latent image on the electrophotographic photosensitive member 10 to form a toner image.
  • the developing device 113 includes a developing roller 113A that magnetically holds a developer (toner) T.
  • the developing roller 113A conveys the toner T frictionally charged in the developing device 113 to the surface of the electrophotographic photosensitive member 10 in the form of a magnetic brush adjusted to have a constant brush length.
  • the transfer device 114 includes a transfer charger 114A and a separation charger 114B that transfer the toner image of the electrophotographic photosensitive member 10 to the recording medium P supplied to the transfer area between the electrophotographic photosensitive member 10 and the transfer device 114.
  • the fixing device 115 includes a pair of fixing rollers 115A and 115B for fixing the toner image transferred onto the recording medium P onto the recording medium P.
  • the cleaning device 116 includes a cleaning roller 116B and a cleaning blade 116A that remove the toner T remaining on the surface of the electrophotographic photosensitive member 10.
  • the static eliminator 117 a device capable of emitting light of a specific wavelength (for example, 630 nm or more) is used in order to remove the surface charge of the electrophotographic photoreceptor 10.
  • the dopant concentration of the first region A at the central portion in the layer thickness direction is such that the second region B-1 on both end sides in the layer thickness direction, which is adjacent to the other layer
  • the electrophotographic photosensitive member 10 is set to have a higher concentration than the dopant concentration of B-2, and the performance of the electrophotographic photosensitive member 10 is configured to match the high-speed printing process. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the image quality of the printed image due to image deletion or the like due to the speeding up and the high definition of the printing process of the image forming apparatus 100.
  • Samples (photoconductors) having different concentrations of these dopants were prepared in the photographic photoconductor 10, incorporated into the image forming apparatus 100, and subjected to a printing process (so-called "image formation") under certain conditions to obtain the samples. The quality of the image obtained was evaluated.
  • Example 2 ⁇ Photoreceptor sample> As a sample, A sample in which the concentration of nitrogen (N) and oxygen (O) is changed to 10 to 20 atom% while the concentration of boron (B) is constant (1163 atom ppm ⁇ 0.12 atom%). (Sample Nos. 1 to 3) ⁇ With the concentration of nitrogen (N) and oxygen (O) being constant (10 atomic%), the concentration of boron (B) is from 250 atomic ppm (0.025 atomic%) to 5000 atomic ppm (0.5 atomic%). Things that have changed. (Sample Nos.
  • Image output was evaluated by mounting a sample electrophotographic photosensitive member on an electrophotographic printer (a modified ECOSYS P4040dn machine manufactured by Kyocera Document Solutions) and performing printing with an actual machine.
  • an electrophotographic printer a modified ECOSYS P4040dn machine manufactured by Kyocera Document Solutions
  • an image abnormality such as an image flow at the time of printing an image is caused. Can be suppressed.

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Abstract

本開示の電子写真感光体は、導電性の基体と、表面被覆層とを備え、表面被覆層は、負帯電する光導電層と、光導電層よりも外側に位置する上部電荷注入阻止層と、上部電荷注入阻止層よりも外側に位置する表面保護層とを含む。上部電荷注入阻止層は、主体であるアモルファスシリコンと、ドーパントである、ホウ素（Ｂ）と、窒素（Ｎ）および酸素（Ｏ）のうち少なくとも一方の元素と、を含む。そして、上部電荷注入阻止層は、その層厚み方向の中央部に第１領域Ａを有し、層厚み方向の両端部に第２領域Ｂ－１，Ｂ－２を有し、ドーパントを構成する各元素ごとの層中濃度は、それぞれ、第１領域Ａの原子濃度が、第２領域Ｂ－１，Ｂ－２の原子濃度よりも高い。

Description

電子写真感光体および画像形成装置
　本発明は、電子写真感光体およびこれを備えた画像形成装置に関する。
　画像形成装置に用いられる電子写真感光体は、たとえばアルミニウム製の中空円筒体等、円筒状の導電性基体などの外表面である外周面に、光導電層を含む、アモルファスシリコン（以下「ａ－Ｓｉ」とも記す）と各種のドーパントとで構成された多層構造の表面被覆層が、積層形成された構成をとる（特許文献１を参照）。
　電子写真感光体としては、表面電荷を正とする正帯電用の電子写真感光体と、表面電荷を負とする負帯電用の電子写真感光体とがあるが、近年の、デジタル化およびフルカラー化された電子写真装置では、出力画像の高画質化のために、電子写真感光体の帯電には負帯電が採用され、静電潜像の形成にイメージ露光法が採用され、カラートナーにはネガトナーが採用される例が多い（特許文献２を参照）。
　この負帯電用の電子写真感光体は、前述の導電性の基体の外表面（外周面）に、先に述べたようなａ－Ｓｉからなる光導電層と、その上（外径側でかつ外側）に積層された、感光体の外表面からの光導電層への電荷（電子）の注入を阻止するための電荷注入阻止層と、そのさらに上側（外側）に形成された表面保護層と、を備える。
　なお、光導電層よりも積層方向上側で、かつ、基体外側方向に形成された電荷注入阻止層を、以降、上部電荷注入阻止層と表記する。また、上部電荷注入阻止層は、ベースとなるａ－Ｓｉ成分に、電気伝導性を制御するための原子（以下、ドーパント）として、たとえばホウ素（ボロン：元素記号Ｂ）等の周期表第１３族に属する元素を添加して構成されている。これにより、上部電荷注入阻止層は、Ｐ型の電気伝導性を有することになるため、負電荷が、感光体の外表面から光導電層へ注入されるのを、阻止することができる。
国際公開第２００９／０２８４４８ 特開２０１４－１６４０４２号公報
　本開示の電子写真感光体は、導電性の基体と、該基体の外表面を被覆する表面被覆層と、を備え、該表面被覆層は、
　　光導電層と、
　　該光導電層よりも外側に位置する上部電荷注入阻止層と、
　　該上部電荷注入阻止層よりも外側に位置する表面保護層と、を含む。
　また、前記上部電荷注入阻止層は、
　　主体であるアモルファスシリコンと、
　　ドーパントである、周期表第１３族元素であるホウ素（Ｂ）と、窒素（Ｎ）および酸素（Ｏ）のうち少なくとも一方の元素と、を含む。
　そして、前記上部電荷注入阻止層は、その層厚み方向の中央部に第１領域を有し、他層に隣接する層厚み方向の両端部にそれぞれ第２領域を有し、前記ドーパントを構成する各元素ごとの層中濃度は、それぞれ、前記第１領域の原子濃度が前記各第２領域の原子濃度よりも高い。
　また、本開示の画像形成装置は、前述の電子写真感光体を備える。
　本開示の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とから、より明確になるであろう。
図１Ａは実施形態の電子写真感光体の半断面図、図１Ｂは表面被覆層の構成を説明する模式的断面図、図１Ｃは上部電荷注入阻止層におけるドーパントの分布イメージを表す図１ＢのＰ部拡大図である。 実施例の上部電荷注入阻止層における層厚み方向の窒素（Ｎ）およびホウ素（Ｂ）の原子濃度変化を示すグラフである。 実施例の上部電荷注入阻止層における層厚み方向の酸素（Ｏ）の原子濃度変化を示すグラフである。 実施形態に係る画像形成装置の構成を一部断面で示す構造図である。
　以下、実施形態の電子写真感光体およびこれを備えた画像形成装置について、図面を参照しつつ説明する。
　実施形態の電子写真感光体１０は、図４に示す画像形成装置１００に、電子写真感光体単体で、または、電子写真感光体ユニットとして、組み込んで使用される。電子写真感光体１０は、図１Ａに示すような、導電性基体である円筒状の基体１の外周面１ａに、図１Ｂに示す、多層からなる表面被覆層２が、積層形成（成膜）された構成をとる。
　表面被覆層２を構成する各層２１～２３および導電性を有する基体１について簡単に説明する。
　導電性の基体１は、表面被覆層２の支持体となるものである。少なくとも基体１の表面は導電性を有し、図１Ａに示すように、外表面である円周状の外周面１ａと、内周面１ｂと、筒長方向両端に形成された基体端面１ｃとを有する。
　基体１は、たとえばアルミニウム（Ａｌ），ステンレススチール（ＳＵＳ），亜鉛（Ｚｎ），銅（Ｃｕ），鉄（Ｆｅ）などの金属材料、あるいはこれら例示した金属材料を含む合金によって、全体が導電性を有するものとして形成される。また、基体１は、セラミックスなどの非導電性材料の表面に、例示した金属材料あるいはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの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。
　実施形態の基体１はアルミニウム系材料で形成されている。アルミニウム系材料は、軽量かつ低コストで、その外表面（外周面１ａ）上に、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）系材料を主体とする層を形成する場合には、それらの層と基体１との間の密着性が高くなり、好適である。
　実施形態の電子写真感光体１０は、負帯電用の感光体ドラムであって、基体１上の表面被覆層２として、図１Ｂに示すように、感光体外側である最表面側（図示上側）から順に、表面保護層２１、上部電荷注入阻止層２２および光導電層２３が、形成されている。
　なお、光導電層２３の内側（図示下側）の、下部電荷注入阻止層２４は、基体１側からの電荷（電子）の流入を抑制するものである。下部電荷注入阻止層２４は、配設されていてもいなくてもよく、本実施形態では特に説明は行なわない。
　また、図１Ｂ，１Ｃでは、各層または各膜の厚みを強調して描いているため、層厚さおよび層厚比等は、実際のものとは異なる。
　表面保護層２１は、後記の光導電層２３の表面を保護する。表面保護層２１は、たとえばアモルファス炭化シリコン（ａ－ＳｉＣ）あるいはアモルファス窒化シリコン（ａ－ＳｉＮ）などのａ－Ｓｉ系材料または、アモルファスカーボン（ａ－Ｃ）を用いるか、あるいはそれらの多層構造とすればよい。実施形態では、耐摩耗性の観点から、耐性の高いａ－Ｃが採用される。表面保護層２１の好適な厚さは、０．１～２μｍ程度である。
　光導電層２３は、レーザ光などの光照射によってキャリアを発生させる役割を有するものである。光導電層２３は、たとえばａ－Ｓｉ系材料ならびにＳｅ－ＴｅあるいはＡｓ２Ｓｅ３などのアモルファスセレン（ａ－Ｓｅ）系材料で形成される。実施形態の光導電層２３は、ａ－Ｓｉならびにａ－Ｓｉに、炭素（Ｃ），窒素（Ｎ）および酸素（Ｏ）などを加えたａ－Ｓｉ系材料で形成されており、ドーパントとして、ホウ素（Ｂ）あるいはリン（Ｐ）を含有する。ａ－Ｓｉ系材料を用いて光導電層２３を形成する場合、その好適な厚さは、５～１００μｍ程度である。
　本実施形態の上部電荷注入阻止層２２は、表面被覆層２の外表面側から導入される電荷（電子）の注入を阻止する役割を有するものであり、たとえばアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）系材料で形成される。この上部電荷注入阻止層２２は、たとえばａ－Ｓｉに、ドーパントとしてホウ素（Ｂ）と、場合により窒素（Ｎ）もしくは酸素（Ｏ）またはその両方とを含有させたもので構成される。
　上部電荷注入阻止層２２の好適な厚さは、所望の電子写真特性および経済的効果などの観点から、たとえば０．１μｍ以上１０μｍ以下に設定されている。上部電荷注入阻止層２２の厚みが、上記範囲内であると、表面保護層２１側からの電荷の注入を充分に阻止することができるとともに、残留電荷の発生を充分に抑制することができる。
　ところで、画像形成装置においては、装置の高速度化および小型化の要望に伴い、帯電装置の小型化と、被印写物が印写プロセスを通過する際の速度（プロセススピード）の増速とが進んできており、より高帯電能で、より高感度な電子写真感光体が、求められるようになってきている。
　しかしながら、近年の高画質化および高精細化の流れによって、露光のドット径が小さくなってきているため、使用条件によっては、上部電荷注入阻止層と光導電層との界面近傍で電荷の横流れが生じて、画像流れ等の画像異常が起きてしまう場合がある。本実施形態および実施例は、印写プロセスの高速化および高精細化に伴う、印写画像の画質低下を抑制することのできる、高品質な電子写真感光体およびそれを備えた画像形成装置を提供するものである。
　前述の上部電荷注入阻止層２２の構成について、実施例として、図１Ｃおよび図２、図３を用いて、より詳細に説明する。なお、後記の実施例においては、積層方向である層厚み方向の厚さを０．６μｍとした上部電荷注入阻止層２２について、説明している。
［実施例１］
　先にも述べたように、上部電荷注入阻止層２２は、主体であるアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）と、ドーパントとして、第１３族元素のホウ素（Ｂ）と、窒素（Ｎ）もしくは酸素（Ｏ）またはその両方と、を含有する。
　そして、実施例の上部電荷注入阻止層２２は、図１Ｃのイメージ図に示すように、その層厚み方向である図示上下方向の中央部に、ドーパント濃度の高い第１領域Ａが形成されているとともに、表面保護層２１または光導電層２３に隣接する、層厚み方向の両端側（図示上側または下側）に、それぞれ、ドーパント濃度の低い第２領域として領域Ｂ－１および領域Ｂ－２が形成されている。
　図２および図３は、実施例の上部電荷注入阻止層２２における、層厚み方向の各ドーパントの原子濃度変化を示すグラフである。
　なお、図２および図３の原子数のカウントは、二次イオン質量分析法（Secondary Ion Mass Spectrometry：ＳＩＭＳ）により得られたものであり、グラフ左側の原点「０（零）」側が感光体１０の表面側（表面保護層２１側）を示し、グラフ右側が基体１側（光導電層２３側）を示す。
　これらのグラフに示すように、たとえば、ドーパントとして、第１３族元素であるホウ素（Ｂ）に着目すると、図２のグラフに示すように、第２領域である領域Ｂ－１および領域Ｂ－２において、その原子の個数の比率〔Ｂ／（Ｓｉ＋Ｂ）〕から計算される濃度が、１～１００原子ｐｐｍであったものが、層厚み方向中央部の第１領域Ａにおいて、そのピーク値（最大値）が０．１～５原子％の範囲内に達するまで、連続的に上昇している。なお、Ｂは測定されたホウ素（Ｂ）原子の個数、Ｓｉは測定されたケイ素（Ｓｉ）原子の個数である。
　また、ドーパントとして、窒素（Ｎ）に着目すると、同じ図２のグラフに示すように、領域Ｂ－１および領域Ｂ－２において、その原子数の比率〔Ｎ／（Ｓｉ＋Ｎ）〕から計算される濃度が、１～１００原子ｐｐｍであったものが、層厚み方向中央部の第１領域Ａにおいて、そのピーク値が３～２０原子％の範囲内に達するまで、連続的に上昇している。なお、Ｎは測定された窒素（Ｎ）原子の個数、Ｓｉは測定されたケイ素（Ｓｉ）原子の個数である。
　さらに、ドーパントとして、酸素（Ｏ）に着目すると、図３のグラフに示すように、領域Ｂ－１および領域Ｂ－２において、その原子数の比率〔Ｏ／（Ｓｉ＋Ｏ）〕から計算される濃度が、１～１００原子ｐｐｍであったものが、層厚み方向中央部の第１領域Ａにおいて、そのピーク値が３～２０原子％の範囲内に達するまで、連続的に上昇していることが見てとれる。なお、Ｏは測定された酸素（Ｏ）原子の個数、Ｓｉは測定されたケイ素（Ｓｉ）原子の個数である。
　しかも、ドーパントを構成する各元素の原子濃度を比べると、図２からは、
　　式（１）　ホウ素（Ｂ）＜窒素（Ｎ）　の関係が成り立つこと、および、
図２および図３からは、
　　式（２）　ホウ素（Ｂ）＜酸素（Ｏ）　の関係が成り立つこと、が分かる。
　また、図２および図３においては、酸素（Ｏ）≦窒素（Ｎ）であるから、これら３種のドーパントの原子濃度の間には、
　　式（３）　ホウ素（Ｂ）＜酸素（Ｏ）≦窒素（Ｎ）の関係が成り立つといえる。
　また、上部電荷注入阻止層２２は、ドーパントを構成する各元素の原子濃度が、層厚み方向の両端部に位置する各第２領域Ｂ－１，Ｂ－２から、層厚み方向の中央部に位置する第１領域Ａにかけて漸次または徐々に上昇する、濃度勾配形の層になっている。
　なお、前述のような、ドーパント原子、たとえば窒素（Ｎ）をドーパント成分として含む上部電荷注入阻止層２２を作製する場合、仮にプラズマＣＶＤ装置等の堆積膜形成装置を用いるのであれば、表面被覆層２を構成する各層の形成および成膜処理を行なう際に、堆積膜形成装置の真空反応室内の真空状態を維持したまま、真空反応室内へ供給する原料ガスである、ＮＨ３ガスとＳｉＨ４ガスとの流量比（ＮＨ３／ＳｉＨ４）を、膜形成操作の途中で変動（上昇または下降）させることによって、いわゆる濃度傾斜層または濃度勾配層を作製することができる。
　以上のような構成の上部電荷注入阻止層２２を有する電子写真感光体１０によれば、層中におけるドーピング原子の、層厚み方向の集中配分により、電荷の注入に対する障壁としての機能が高まる。その結果、電子写真感光体１０およびそれを組み込んだ画像形成装置の、印写プロセスの高速化および高精細化に伴う、画像流れ等の印写画像の画質低下を抑制することができる。
　上述の効果の実証については、後記の実施例２において説明する。
　つぎに、以上のようにして製造された電子写真感光体１０が組み込まれる画像形成装置１００の構成例を、図４に示す。
　実施形態に係る画像形成装置１００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、先述の電子写真感光体１０と、帯電器１１１、露光器１１２、現像ローラ１１３Ａを含む現像器１１３、転写器１１４、定着器１１５である１１５Ａおよび１１５Ｂ、電子写真感光体に接触するクリーニングローラ１１６Ｂおよびクリーニングブレード１１６Ａを含むクリーニング器１１６、および、除電器１１７等とを備える。なお、図中の記録媒体Ｐに沿った矢印は、記録媒体Ｐである用紙の移動方向を示す。
　画像形成装置１００の構成を簡単に説明する。
　帯電器（帯電ローラ）１１１は、たとえば負帯電の電子写真感光体１０の表面を負極性に帯電させる役割を有する。本実施形態において帯電器１１１は、接触型帯電器である。
　露光器１１２は、電子写真感光体１０に静電潜像を形成する。本実施形態において露光器１１２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）ヘッドを採用する。
　現像器１１３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。現像器１１３は、現像剤（以下トナー）Ｔを磁気的に保持する現像ローラ１１３Ａを備える。
　現像ローラ１１３Ａは、現像器１１３において摩擦帯電したトナーＴを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１０の表面に搬送する。
　転写器１１４は、電子写真感光体１０と転写器１１４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、転写用チャージャ１１４Ａおよび分離用チャージャ１１４Ｂを備える。
　定着器１１５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、一対の定着ローラ１１５Ａ，１１５Ｂを備える。
　クリーニング器１１６は、電子写真感光体１０の表面に残存するトナーＴを除去する、クリーニングローラ１１６Ｂおよびクリーニングブレード１１６Ａを備える。
　除電器１１７には、電子写真感光体１０の表面電荷を除去するために、特定波長（たとえば６３０ｎｍ以上）の光を出射可能なデバイスが用いられる。
　本実施形態の画像形成装置１００では、先に述べた、層厚み方向中央部の第１領域Ａのドーパント濃度が、他層に隣接する、層厚み方向の両端側の第２領域Ｂ－１，Ｂ－２のドーパント濃度よりも高く設定された電子写真感光体１０が用いられ、その電子写真感光体１０の性能が、高速な印写プロセスにマッチングするように、構成されている。そのため、画像形成装置１００の印写プロセスの高速化および高精細化に伴う、画像流れ等の印写画像の画質低下を、抑制することができる。
　以降の実施例では、主体であるアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）のドーパントとして、ホウ素（Ｂ）と、窒素（Ｎ）および酸素（Ｏ）の両方と、を含む上部電荷注入阻止層２２を有する電子写真感光体１０において、これらドーパントの濃度をそれぞれに変えたサンプル（感光体）を作製し、画像形成装置１００に組み込んで、一定条件で印写プロセス（いわゆる「画像出し」）を行なって、得られた画像の品質を評価した。
［実施例２］
　＜感光体サンプル＞
　サンプルとして、
・ホウ素（Ｂ）の濃度を一定（１１６３原子ｐｐｍ≒０．１２原子％）として、窒素（Ｎ）および酸素（Ｏ）の濃度を１０～２０原子％まで変化させたもの。（サンプルＮｏ．１～３）
・窒素（Ｎ）および酸素（Ｏ）の濃度を一定（１０原子％）として、ホウ素（Ｂ）の濃度を２５０原子ｐｐｍ（０．０２５原子％）～５０００原子ｐｐｍ（０．５原子％）まで変化させたもの。（サンプルＮｏ．４～１１）
・窒素（Ｎ）および酸素（Ｏ）の濃度を一定（２０原子％）として、ホウ素（Ｂ）の濃度を２５０原子ｐｐｍ～５０００原子ｐｐｍまで変化させたもの。（サンプルＮｏ．１２～１６）
を用意した。
　＜画像出しの条件＞
　画像出しは、サンプルの電子写真感光体を、電子写真プリンタ（京セラドキュメントソリューションズ製ＥＣＯＳＹＳ　Ｐ４０４０ｄｎ改造機）に搭載し、実機で印写を行なって評価した。
　以下の試験結果における「画質の評価」は、検査員による視覚評価で、印写後の記録媒体（紙）Ｐ上の画像に「画像流れ」の発生が認められるものを「ＮｏＧｏｏｄ」、認められないものを「Ｇｏｏｄ」、認められるけれども許容範囲であるものを「Ａｖａｉｌａｂｌｅ」で表示した。
＜試験結果＞
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　以上のように、実施例の電子写真感光体１０およびそれを備える画像形成装置１００によれば、高速で高精細な印写プロセスであっても、画像の印写時における画像流れ等の画像異常の発生を、抑制することができる。
　本開示は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本開示の範囲は請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、請求の範囲に属する変形および変更は全て本開示の範囲内のものである。
　１　基体
　２　表面被覆層
　　２１　表面保護層
　　２２　上部電荷注入阻止層
　　２３　光導電層
　１０　電子写真感光体
　１００　画像形成装置

Claims (6)

  1. 　導電性の基体と、該基体の外表面を被覆する表面被覆層と、を備え、
    　該表面被覆層は、
    　　光導電層と、
    　　該光導電層よりも外側に位置する上部電荷注入阻止層と、
    　　該上部電荷注入阻止層よりも外側に位置する表面保護層と、を含み、
    　前記上部電荷注入阻止層は、
    　　主体であるアモルファスシリコンと、
    　　ドーパントである、周期表第１３族元素であるホウ素（Ｂ）と、窒素（Ｎ）および酸素（Ｏ）のうち少なくとも一方の元素と、を含み、
    　前記上部電荷注入阻止層は、その層厚み方向の中央部に第１領域を有し、層厚み方向の両端部にそれぞれ第２領域を有し、
    　前記ドーパントを構成する各元素ごとの層中濃度は、それぞれ、前記第１領域の原子濃度が前記各第２領域の原子濃度よりも高い、電子写真感光体。
  2. 　前記第１領域内または前記第２領域内における、前記ドーパントを構成する各元素の原子濃度の間には、下記の式（１）～（３）のうち少なくとも１つの関係が成り立つ、請求項１に記載の電子写真感光体。
    　　　ホウ素（Ｂ）　＜　酸素（Ｎ）　　　・・・・・（１）
    　　　ホウ素（Ｂ）　＜　窒素（Ｏ）　　　　・・・・（２）
    　　　ホウ素（Ｂ）＜酸素（Ｏ）≦窒素（Ｎ）　・・・（３）
    　ただし、原子濃度は、Ｑを元素（Ｑ）の原子の個数、Ｓｉをケイ素（Ｓｉ）の原子の個数とした場合に、原子個数の比率〔Ｑ／（Ｓｉ＋Ｑ）〕から計算される％濃度またはｐｐｍ濃度である。
  3. 　前記第１領域内における各元素ごとの原子濃度のピーク値は、
    　　ホウ素（Ｂ）の場合、０．１～５原子％の範囲内であり、
    　　酸素（Ｏ）の場合、３～２０原子％の範囲内であり、
    　　窒素（Ｎ）の場合、３～２０原子％の範囲内である、請求項２に記載の電子写真感光体。
  4. 　前記各第２領域内における各元素ごとの原子濃度は、
    　　ホウ素（Ｂ）の場合、１～１００原子ｐｐｍの範囲内であり、
    　　酸素（Ｏ）の場合、１～１００原子ｐｐｍの範囲内であり、
    　　窒素（Ｎ）の場合、１～１００原子ｐｐｍの範囲内である、請求項２に記載の電子写真感光体。
  5. 　前記上部電荷注入阻止層は、層中における前記各元素の原子濃度が、層厚み方向の両端部に位置する前記各第２領域から、層厚み方向の中央部に位置する前記第１領域にかけて連続的に上昇する、濃度勾配形の層である、請求項１～４のいずれか１つに記載の電子写真感光体。
  6. 　請求項１～５のいずれか１つに記載の電子写真感光体を備える画像形成装置。
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