(57)【要約】  本発明の電子写真感光体は、円筒状基体と、該円筒状基体上に形成された感光層とを備え、該感光層は、前記円筒状基体上に設けられた光導電層と、該光導電層上に形成された電荷注入阻止層と、該電荷注入阻止層上に形成された表面層とを少なくとも有し、前記電荷注入阻止層は、窒素および酸素の少なくとも一方、炭素ならびに第１３族元素を含み、前記電荷注入阻止層に含まれる窒素および酸素の少なくとも一方の含有量は、前記光導電層側よりも前記表面層側で少ないことを特徴とする。
2013047662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状基体と、該円筒状基体上に形成された感光層とを備え、
該感光層は、前記円筒状基体上に設けられた光導電層と、該光導電層上に形成された電荷注入阻止層と、該電荷注入阻止層上に形成された表面層とを少なくとも有し、
前記電荷注入阻止層は、窒素および酸素の少なくとも一方、炭素ならびに第１３族元素を含み、
前記電荷注入阻止層に含まれる窒素および酸素の少なくとも一方の含有量は、前記光導電層側よりも前記表面層側で少ないことを特徴とする電子写真感光体。
【請求項２】
前記電荷注入阻止層に含まれる窒素および酸素の少なくとも一方の含有量は、前記光導電層側から前記表面層側に向かって漸次少なくなっていることを特徴とする請求項１に記載の電子写真感光体。
【請求項３】
前記電荷注入阻止層に含まれる炭素の含有量は、前記光導電層側から前記表面層に向かって漸次多くなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子写真感光体。
【請求項４】
前記第１３族元素がホウ素であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子写真感光体。
【請求項５】
前記表面層上に形成された保護層をさらに有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子写真感光体。
【請求項６】
前記保護層が炭素を主体とする非単結晶材料で構成されていることを特徴とする請求項５に記載の電子写真感光体。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電子写真感光体と、該電子写真感光体の軸方向における一端部に設けられた、回転の駆動力を伝達する駆動力伝達部と、前記電子写真感光体に対して前記軸方向に沿って設けられた、同一極性の帯電能力を有する帯電器とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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ものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用した画像形成装置では、例えばアルミニウム製の円筒状基体の外周面に、感光層を含む成膜層を形成してなる電子写真感光体が搭載されている。このような電子写真感光体としては、表面電荷が正である正帯電用電子写真感光体と、表面電荷が負である負帯電用電子写真感光体とがある。通常、正帯電用電子写真感光体は、円筒状基体上に、電荷注入阻止層、光導電層および表面層の順で成膜層を形成してなり、負帯電用電子写真感光体は、円筒状基体上に、光導電層、電荷注入阻止層および表面層の順で成膜層を形成してなる。つまり、負帯電用電子写真感光体では、正帯電用電子写真感光体とは異なり、電荷注入阻止層が光導電層上に存在する。このような構成の負帯電用電子写真感光体としては、例えば特開平７−１２０９５２号公報に開示のものが挙げられる。【０００３】
しかしながら、このような負帯電用電子写真感光体では、帯電性が向上されるものの画像特性、特に画像のコントラストが低下するという問題があった。【０００４】
本願発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、帯電性を向上しつつ画像特性を比較的高く維持することができる負帯電用電子写真感光体を提供することを目的とする。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一実施形態に係る電子写真感光体は、円筒状基体と、該円筒状基体上に形成された感光層とを備え、該感光層は、前記円筒状基体上に設けられた光導電層と、該光導電層上に形成された電荷注入阻止層と、該電荷注入阻止層上に形成された表面層とを少なくとも有し、前記電荷注入阻止層は、窒素および酸素の少なくとも一方、炭素ならびに第１３族元素を含み、前記電荷注入阻止層に含まれる窒素および酸素の少なくとも一方の含有量は、前記光導電層側よりも前記表面層側で少ないことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を表す断面図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の一実施形態に係る電子写真感光体の断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の要部拡大図である。図２（ｃ）は、本発明の他の実施形態に係る電子写真感光体の要部拡大図である。
【図３】図３は、図２に示した電子写真感光体の感光層を形成するためのプラズマＣＶＤ装置の一例を示す断面図である。
【図４】図３に示したプラズマＣＶＤ装置における電圧印加状態を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１は、本発明に係る画像形成装置１の概略構成を表す図である。画像形成装置１は、画像形成方式としてカールソン法を採用したものであり、負帯電用電子写真感光体（以下、「負帯電ドラム」とする）１０、帯電器１１、露光器１２、現像器１３、転写器１４、定着器１５、クリーニング器１６および除電器１７を備えている。
【０００８】
帯電器１１は、負帯電ドラム１０の表面を負極性に帯電（例えば２００Ｖ以上１０００Ｖ以下）させるためのものである。この帯電器１１は、負帯電ドラム１０を押圧するように密着して配置されており、例えば芯金の上に、導電性ゴムおよびＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）によって被覆したものとして構成されている。帯電器１１としては、本実施形態のようなローラ状の接触型帯電器に代えて、放電ワイヤを備える非接触型帯電器を使用してもよい。
【０００９】
露光器１２は、負帯電ドラム１０に静電潜像を形成するためのものであり、特定波長（例えば６５０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下）の光を出射可能とされている。この露光器１２によると、負帯電ドラム１０の表面に対して画像信号に応じた光を照射して光照射部分の電位を減衰させることにより、電位コントラストとしての静電潜像が形成される。露光器１２としては、例えば６８０ｎｍの波長の光を出射可能な複数のＬＥＤ素子を配列してなるＬＥＤヘッドを採用することができる。
【００１０】
もちろん、露光器１２の光源としては、ＬＥＤ素子に代えてレーザ光を出射可能なものを使用することもできる。つまり、ＬＥＤヘッドなどの露光器１２に代えて、レーザービームやポリゴンミラーなどからなる光学系や原稿からの反射光を通すレンズやミラーなど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。
【００１１】
現像器１３は、負帯電ドラム１０の静電潜像を現像してトナー像を形成するためのものである。この現像器１３は、現像剤（トナー）を磁気的に保持する磁気ローラ１３Ａを備えている。
【００１２】
現像剤は、負帯電ドラム１０の表面に形成されるトナー像を構成するためのものであり、現像器１３において摩擦帯電させられるものである。現像剤としては、磁性キャリアと絶縁性トナーとから成る二成分系現像剤や、磁性トナーから成る一成分系現像剤を使用することができる。
【００１３】
磁気ローラ１３Ａは、負帯電ドラム１０の表面（現像領域）に現像剤を搬送する役割を果すものである。
【００１４】
現像器１３においては、磁気ローラ１３Ａにより摩擦帯電したトナーが一定の穂長に調整された磁気ブラシの形で搬送され、負帯電ドラム１０の現像領域において、トナーが静電潜像との静電引力によって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なわれる場合には、負帯電ドラム１０の表面の帯電極性と逆極性とされ、反転現像により画像形成が行なわれる場合には、負帯電ドラム１０の表面の帯電極性と同極性とされる。
【００１５】
なお、本実施形態において現像器１３は、乾式現像方式を採用しているが、液体現像剤を用いた湿式現像方式を採用してもよい。
【００１６】
転写器１４は、負帯電ドラム１０と転写器１４との間の転写領域に供給された記録媒体Ｐに、負帯電ドラム１０のトナー像を転写するためのものである。この転写器１４は、転写用チャージャ１４Ａおよび分離用チャージャ１４Ｂを備えている。転写器１４では、転写用チャージャ１４Ａにおいて記録媒体Ｐの背面（非記録面）がトナー像とは逆極性に帯電され、この帯電電荷とトナー像との静電引力によって、記録媒体Ｐ上にトナー像が転写される。転写器１４ではさらに、トナー像の転写と同時的に、分離用チャージャ１４Ｂにおいて記録媒体Ｐの背面が交流帯電させられ、記録媒体Ｐが負帯電ドラム１０の表面から速やかに分離させられる。
【００１７】
なお、転写器１４としては、負帯電ドラム１０の回転に従動し、かつ負帯電ドラム１０とは微小間隙（通常、０．５ｍｍ以下）を介して配置された転写ローラを用いることも可能である。この場合の転写ローラは、たとえば直流電源により、負帯電ドラム１０上のトナー像を記録媒体Ｐ上に引きつけるような転写電圧を印加するように構成される。転写ローラを用いる場合には、分離用チャージャ１４Ｂのような転写分離装置は省略することもできる。
【００１８】
定着器１５は、記録媒体Ｐに転写されたトナー像を記録媒体Ｐに定着させるためのものであり、一対の定着ローラ１５Ａ，１５Ｂを備えている。定着ローラ１５Ａ，１５Ｂは、たとえば金属ローラ上にテフロン（登録商標）などで表面被覆したものとされている。この定着器１５では、一対の定着ローラ１５Ａ，１５Ｂの間に記録媒体Ｐを通過させることにより、熱や圧力などによって記録媒体Ｐにトナー像を定着させることができる。
【００１９】
クリーニング器１６は、負帯電ドラム１０の表面に残存するトナーを除去するためのものであり、クリーニングブレード１６Ａを備えている。クリーニングブレード１６Ａは、負帯電ドラム１０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１６Ａは、たとえばポリウレタン樹脂を主成分としたゴム材料で形成されている。
【００２０】
除電器１７は、負帯電ドラム１０の表面電荷を除去するためのものであり、特定波長（たとえば７８０ｎｍ以上）の光を出射可能とされている。この除電器１７は、たとえばＬＥＤなどの光源によって負帯電ドラム１０の表面全体を光照射することにより、負帯電ドラム１０の表面電荷（残余の静電潜像）を除去するように構成されている。
【００２１】
図２は、負帯電ドラム１０の概略構成を表す断面図である。負帯電ドラム１０は、円筒状基体１８および感光層１９を有しており、画像信号に基づいた静電潜像やトナー像が形成されるものである。なお、負帯電ドラム１０は、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る。
【００２２】
円筒状基体１８は、負帯電ドラム１０の支持母体となるものであり、少なくとも表面に導電性を有するように構成されている。円筒状基体１８は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、ステンレス（ＳＵＳ）、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、スズ（Ｓｎ）、金（Ａｕ）および銀（Ａｇ）などの金属材料や、例示した金属材料を含む合金材料により、全体が導電性を有するものとして形成されている。中でも、円筒状基体１８の構成材料としては、アモルファスシリコン系（ａ−Ｓｉ系）材料で感光層１９を形成する場合におけるこの感光層１９との密着性を高める観点から、Ａｌ合金材料（例えばＡｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金）が特に好ましい。なお、円筒状基体１８としては、樹脂、ガラス、セラミックスなどの絶縁体の表面に、例示した金属材料やＩＴＯ（Indium Tin Oxide）およびＳｎＯ２などの透明導電性材料による導電成膜を形成したものであってもよい。
【００２３】
感光層１９は、円筒状基体１８の外周面１８ａ上に形成されており、その厚みは例えば１５μｍ以上１００μｍ以下に設定されている。感光層１９の厚みを１５μｍ以上にすると、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することができ、感光層１９の厚みを９０μｍ以下にすると、応力に起因して感光層１９が剥がれてしまうのを適切に抑制することができる。
【００２４】
本実施形態において感光層１９は、光導電層１９Ａ、電荷注入阻止層１９Ｂおよび表面層１９Ｃを積層形成したものである。
【００２５】
光導電層１９Ａ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ためのものであり、その厚みは、電子写真特性の観点から、例えば１２．５μｍ以上１００μｍ以下（好適には１０μｍ以上８０μｍ以下）に設定されている。光導電層１９Ａの構成材料としては、ａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、ａ−ＳｉＮ、ａ−ＳｉＯ、ａ−ＳｉＧｅ、ａ−ＳｉＣＮ、ａ−ＳｉＮＯ、ａ−ＳｉＣＯおよびａ−ＳｉＣＮＯなどのａ−Ｓｉ系材料が挙げられるが、中でも、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、耐久性など）を安定して得る観点や表面層１９Ｃをａ−ＳｉＣ（特に水素化アモルファスシリコンカーバイト（ａ−ＳｉＣ：Ｈ））により形成する場合における表面層１９Ｃとの整合性の観点から、ａ−Ｓｉあるいはａ−ＳｉにＣ、Ｎ、Ｏなどの元素を加えたａ−Ｓｉ系の合金材料が特に好ましい。
【００２６】
光導電層１９Ａは、全体を無機物として形成する場合であれば、例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（Electron Cyclotron Resonance）法、光ＣＶＤ法、触媒ＣＶＤ法あるいは反応性蒸着法などの成膜手法によって形成することができる。
【００２７】
電荷注入阻止層１９Ｂは、帯電器１１によって感光層１９の表面に帯電した電荷が光導電層１９Ａ側に注入されるのを阻止するためのものであり、その厚みは例えば０．１μｍ以上１．０μｍ以下に設定されている。電荷注入阻止層１９Ｂは、光導電層１９Ａの材料に応じて種々のものを使用することができるが、光導電層１９Ａとの密着性向上の観点から電荷注入阻止層１９Ｂにもａ−Ｓｉ系の材料の無機物材料を使用するのが好ましい。
【００２８】
ａ−Ｓｉ系の電荷注入阻止層１９Ｂを設ける場合は、ａ−Ｓｉ系の光導電層１９Ａと比べて、より多くの第１３族元素を含有させて導電型を調整する。そして、窒素（Ｎ）あるいは酸素（Ｏ）の少なくとも一方を含有させて高抵抗化する、つまり導電率を下げることによって負帯電ドラム１０の帯電性を向上させることができる。しかしながら、窒素（Ｎ）あるいは酸素（Ｏ）の少なくとも一方を含有させると、帯電性は向上するものの画像特性、特に画像のコントラストが低下することが経験的に分かっている。画像特性が低下するメカニズムとしては、耐湿性が比較的高くない窒素（Ｎ）あるいは酸素（Ｏ）を含有することにより、感光層１９の主成分であるＳｉが酸化され易く、酸化されたＳｉは水分を吸着しやすいことから、感光層１９に吸着したトナーが所望位置よりも感光層１９の表面方向に滲むためと考えられる。
【００２９】
そこで、電荷注入阻止層１９Ｂに含有される窒素（Ｎ）あるいは酸素（Ｏ）は、光導電層１９Ａ側よりも表面層１９Ｃ側で少なくなるように構成する。
【００３０】
このような構成とすることで、帯電性を向上させつつ、画像特性を比較的高く維持することが可能な負帯電ドラム１０とすることができる。
【００３１】
このような電荷注入阻止層１９Ｂは、全体を無機物として膜形成する場合には、例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って形成することができる。
【００３２】
表面層１９Ｃは、負帯電ドラム１０の表面を保護するためのものであり、画像形成装置１内での摺擦による削れに耐え得るように、例えばａ−ＳｉＣやａ−ＳｉＮなどのａ−Ｓｉ系材料などで形成されている。表面層１９Ｃの厚みは、例えば０．２μｍ以上１．５μｍ以下（好適には、０．５μｍ以上１．０μｍ以下）に設定されている。これは、表面層１９Ｃ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充分に防止することが可能となり、表面層１９Ｃの厚みを１．５μｍ以下にすることで残留電位による画像不良の発生を適切に抑制することが可能となるからである。
【００３３】
このような表面層１９Ｃは、ａ−ＳｉＣに水素を含有させたａ−ＳｉＣ：Ｈで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と表した場合に、例えば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（好適には０．６以上０．７以下）の範囲内にすることにより、表面層１９Ｃとして適切な硬度を得ることが可能となり、表面層１９Ｃひいては負帯電ドラム１０の耐久性を確保することが可能となる。表面層１９Ｃをａ−ＳｉＣ：Ｈで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（好適には４５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結合に比べて少なくなり、表面層１９Ｃ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。
【００３４】
このようなａ−ＳｉＣ：Ｈの表面層１９Ｃは、光導電層１９Ａをａ−Ｓｉ系材料で形成する場合と同様に、全体を無機物として膜形成する場合には、例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。
【００３５】
図２（ｃ）に示したように、感光層１９は、円筒状基体１８と光導電層１９Ａとの間に形成される電荷注入阻止層１９Ｄをさらに含んでいてもよい。
【００３６】
電荷注入阻止層１９Ｄは、円筒状基体１８からのキャリアが光導電層１９Ｂ側に注入されるのを阻止するためのものであり、たとえばａ−Ｓｉ系材料で形成されている。この電荷注入阻止層１９Ｄは、たとえばａ−Ｓｉに、ドーパントとしてリン（Ｐ）、窒素（Ｎ）あるいは酸素（Ｏ）を含有させたものとして形成されており、その厚みはたとえば２μｍ以上１０μｍ以下とされている。
【００３７】
負帯電ドラム１０における光導電層１９Ａ、電荷注入阻止層１９Ｂおよび表面層１９Ｃは、例えば図３に示したプラズマＣＶＤ装置２を用いることによって形成される。
【００３８】
プラズマＣＶＤ装置２は、支持体３を反応室４に収容したものであり、回転手段５、ガス供給手段６および排気手段７をさらに備えている。
【００３９】
支持体３は、円筒状基体１８を支持するためのものであるとともに、第１導体として機能するものである。この支持体３は、フランジ部３０を有する中空状に形成されているとともに、円筒状基体１８と同様な導電性材料を用いて全体が導体として形成されている。支持体３は、２つの円筒状基体１８を支持することができる長さ寸法に形成されており、導電性支柱３１に対して着脱自在とされている。そのため、支持体３では、支持した２つの円筒状基体１８の表面に直接触れることなく、反応室４に対して２つの円筒状基体１８の出し入れを行なうことができる。
【００４０】
導電性支柱３１は、円筒状基体１８と同様な導電性材料を用いて全体が導体として形成されており、反応室４の中心において、後述するプレート４２に対して絶縁材３２を介して固定されている。導電性支柱３１には、導板３３を介して直流電源３４が接続されている。この直流電源３４は、制御部３５によってその動作が制御されている。制御部３５は、直流電源３４を制御することにより、導電性支柱３１を介して、支持体３にパルス状の直流電圧（図４参照）を供給することができるように構成されている。
【００４１】
導電性支柱３１の内部には、セラミックパイプ３６を介してヒータ３７が収容されている。セラミックパイプ３６は、絶縁性および熱伝導性を確保するためのものである。ヒータ３７は、円筒状基体１８を加熱するためのものである。ヒータ３７としては、例えばニクロム線やカートリッジヒータを使用することができる。
【００４２】
ここで、支持体３の温度は、例えば支持体３あるいは導電性支柱３１に取り付けられた熱電対（図示略）によってモニタされており、この熱電対におけるモニタ結果に基づいて、ヒータ３７をオン・オフさせることにより、円筒状基体１８の温度を所定範囲（例えば２００℃以上４００℃以下）から選択される一定の範囲に維持される。
【００４３】
反応室４は、円筒状基体１８に対して堆積膜を形成するための空間であり、円筒状電極４０および一対のプレート４１，４２によって構成されている。
【００４４】
円筒状電極４０は、第２導体として機能するものであり、支持体３の周囲を囲むように略円筒状に形成される。この円筒状電極４０は、円筒状基体１８と同様な導電性材料を用いて中空に形成されており、絶縁部材４３,４４を介して一対のプレート４１，４２に接合されている。なお、円筒状電極４０は、支持体３に支持させた円筒状基体１８と円筒状電極４０との離間距離が１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下となるように形成されている。これは、円筒状基体１８と円筒状電極４０との距離が１０ｍｍよりも小さくなると、円筒状基体１８と円筒状電極４０との間で安定した放電を得難くなり、円筒状基体１８と円筒状電極４０との距離が１００ｍｍよりも大きくなると、プラズマＣＶＤ装置２が必要以上に大きくなってしまい単位設置面積当たりの生産性が不当に低下するからである。
【００４５】
円筒状電極４０は、ガス導入口４５および複数のガス吹き出し孔４６を有しているとともに、その一端において接地されている。なお、円筒状電極４０は、必ずしも接地する必要はなく、直流電源３４とは別の基準電源に接続してもよい。円筒状電極４０を直流電源３４とは別の基準電源に接続する場合には、基準電源における基準電圧は、例えば１５００Ｖ以上１５００Ｖ以下とされる。
【００４６】
ガス導入口４５は、反応室４に供給すべき洗浄ガスや原料ガスを導入するためのものであり、ガス供給手段６に接続されている。
【００４７】
複数のガス吹き出し孔４６は、円筒状電極４０の内部に導入された洗浄ガスや原料ガスを円筒状基体１８に向けて吹き出すためのものであり、図の上下方向に等間隔で配置されているとともに、周方向にも等間隔で配置されている。複数のガス吹き出し孔４６は、同一形状の円形に形成されており、その孔径は、例えば０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とされている。なお、複数のガス吹き出し孔４６の孔径、形状および配置については、適宜変更可能である。
【００４８】
プレート４１は、反応室４が開放された状態と閉塞された状態とを選択可能とするためのものであり、プレート４１を開閉することによって反応室４に対する支持体３の出し入れが可能とされている。プレート４１は、円筒状基体１８と同様な導電性材料で形成されているが、下面側に防着板４７が取着されている。これにより、プレート４１に対して堆積膜が形成されるのが防止されている。この防着板４７もまた、円筒状基体１８と同様な導電性材料で形成されており、防着板４７はプレート４１に対して着脱自在とされている。
【００４９】
プレート４２は、反応室４のベースとなるものであり、円筒状基体１８と同様な導電性材料で形成されている。プレート４２と円筒状電極４０との間に介在する絶縁部材４４は、円筒状電極４０とプレート４２との間にアーク放電が発生するのを抑制する機能を担うものである。このような絶縁部材４４は、例えばガラス材料（ホウ珪酸ガラス、ソーダガラス、耐熱ガラスなど）、無機絶縁材料（セラミックス、石英、サファイヤなど）あるいは合成樹脂絶縁材料（テフロン（登録商標）などのフッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、ビニロン、エポキシ、マイラー、ＰＥＥＫ材など）で形成することができるが、絶縁性を有し、使用温度で充分な耐熱性があり、真空中でガスの放出が小さい材料であれば特に限定はない。ただし、絶縁部材４４は、成膜体の内部応力および成膜時の温度上昇に伴って生じるバイメタル効果に起因する応力によって反りが発生して使用できなくなるのを防止するために、一定以上の厚みを有するものとして形成されている。例えば、絶縁部材４４をテフロン（登録商標）のような熱膨張率３×１０−５／Ｋ以上１０×１０５／Ｋ以下の材料で形成する場合には、絶縁部材４４の厚みは１０ｍｍ以上に設定される。このような範囲に絶縁部材４４の厚みを設定した場合には、絶縁部材４４と円筒状基体１８に成膜される１０μｍ以上３０μｍ以下のａ−Ｓｉ膜との界面に発生する応力に起因する反り量が、水平方向（円筒状基体１８の軸方向に略直交する半径方向）の長さ２００ｍｍに対して、水平方向における端部と中央部との軸方向における高さの差で１ｍｍ以下とすることができ、絶縁部材４４を繰り返し使用することが可能となる。
【００５０】
プレート４２および絶縁部材４４には、ガス排出口４２Ａ，４４Ａおよび圧力計４９が設けられている。排気口４２Ａ，４４Ａは、反応室４の内部の気体を排出するためのものであり、排気手段７に接続されている。圧力計４９は、反応室４の圧力をモニタリングするためのものであり、公知の種々のものを使用することができる。
【００５１】
回転手段５は、支持体３を回転させるためのものであり、回転モータ５０、回転導入端子５１、絶縁軸部材５２および絶縁平板５３を有している。回転手段５によって支持体３を回転させて成膜を行なった場合には、支持体３とともに円筒状基体１８が回転させられるために、円筒状基体１８の外周に対してほぼ均等に原料ガスの分解成分を堆積させることが可能となる。
【００５２】
回転モータ５０は、円筒状基体１８に回転力を付与するものである。この回転モータ５０は、例えば円筒状基体１８を１ｒｐｍ以上１０ｒｐｍ以下の一定の回転数で回転させるように動作制御される。回転モータ５０としては、公知の種々のものを使用することができる。
【００５３】
回転導入端子５１は、反応室４内を所定の真空度に保ちながら回転力を伝達するためのものである。このような回転導入端子５１としては、回転軸を二重もしくは三重構造として、オイルシールやメカニカルシールなどの真空シール手段を用いることができる。
【００５４】
絶縁軸部材５２および絶縁平板５３は、支持体３とプレート４１との間の絶縁状態を維持しつつ、回転モータ５０からの回転力を支持体３に入力するためものであり、例えば絶縁部材４４などの同様な絶縁材料で形成されている。ここで、絶縁軸部材５２の外径は、成膜時において、支持体３の外径（後述する上ダミー基体３８Ｃの内径）よりも小さくなるように設定されている。より具体的には、成膜時における円筒状基体１８の温度が２００℃以上４００℃以下に設定される場合には、絶縁軸部材５２の外径は、支持体３の外径（後述する上ダミー基体３８Ｃの内径）よりも０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下、好適には３ｍｍ程度大きくなるように設定される。この条件を満たすために、非成膜時（常温環境下（例えば１０℃以上４０℃以下））においては、絶縁軸部材５２の外径と支持体３の外径（後述する上ダミー基体３８Ｃの内径）との差は、０．６ｍｍ以上５．５ｍｍ以下に設定される。
【００５５】
絶縁平板５３は、プレート４１を取り外しするときに上方から落下するゴミや粉塵などの異物が円筒状基体１８へ付着するのを防止するためのものであり、上ダミー基体３８Ｃの内径より大きな外径を有する円板状に形成されている。絶縁平板５３の直径は、円筒状基体１８の直径の１．５倍以上３．０倍以下とされ、例えば円筒状基体１８として直径が３０ｍｍのものを用いる場合には、絶縁平板５３の直径は５０ｍｍ程度とされる。
【００５６】
このような絶縁平板５３を設けた場合には、円筒状基体１８に付着した異物に起因する異常放電を抑制することができるため、成膜欠陥の発生を抑制することができる。これにより、電子写真感光体１を形成する際の歩留まりを向上させ、また電子写真感光体１を用いて画像形成する場合における画像不良の発生を抑制することができる。
【００５７】
ガス供給手段６は、複数の原料ガスタンク６０，６１，６２，６３、複数の配管６０Ａ，６１Ａ，６２Ａ，６３Ａ、バルブ６０Ｂ，６１Ｂ，６２Ｂ，６３Ｂ，６０Ｃ，６１Ｃ，６２Ｃ，６３Ｃ、および複数のマスフローコントローラ６０Ｄ，６１Ｄ，６２Ｄ，６３Ｄを備えたものであり、配管６４およびガス導入口４５を介して円筒状電極４０に接続されている。
【００５８】
各原料ガスタンク６０〜６３は、原料ガスが充填されたものである。原料ガスとしては、例えばＳｉＨ４、Ｈ２、Ｂ２Ｈ６、ＣＨ４、Ｎ２、あるいはＮＯが用いられる。
【００５９】
バルブ６０Ｂ〜６３Ｂ，６０Ｃ〜６３Ｃおよびマスフローコントローラ６０Ｄ〜６３Ｄは、反応室４に導入するガス成分の流量、組成およびガス圧を調整するためのものである。なお、ガス供給手段６においては、各原料ガスタンク６０〜６３に充填すべきガスの種類、あるいは複数の原料ガスタンク６０〜６３の数は、円筒状基体１８に形成すべき膜の種類あるいは組成に応じて適宜選択すればよい。
【００６０】
排気手段７は、反応室４のガスをガス排出口４２Ａ，４４Ａを介して外部に排出するためのものであり、メカニカルブースタポンプ７１およびロータリーポンプ７２を備えている。これらのポンプ７１，７２は、圧力計４９でのモニタリング結果により動作制御されるものである。すなわち、排気手段７では、圧力計４９でのモニタリング結果に基づいて、反応室４を所定の真空状態に維持できるとともに、反応室４のガス圧を目的値に設定することができる。なお、反応室４の圧力は、例えば１．０Ｐａ以上１００Ｐａ以下とされる。
【００６１】
次に、プラズマＣＶＤ装置２を用いた堆積膜の形成方法について、円筒状基体１８にａ−Ｓｉ系膜が形成された負帯電ドラム１０（図２参照）を作製する場合を例にとって説明する。
【００６２】
まず、プラズマＣＶＤ装置２のプレート４１を取り外した上で、複数の円筒状基体１８（図面上は２つ）を支持させた支持体３を、反応室４の内部にセットし、再びプレート４１を取り付ける。
【００６３】
支持体３に対する２つの円筒状基体１８の支持に当たっては、支持体３の主要部を外套した状態で、フランジ部３０上に、下ダミー基体３８Ａ、円筒状基体１８、中間ダミー基体３８Ｂ、円筒状基体１８、および上ダミー基体３８Ｃが順次積み上げられる。
【００６４】
各ダミー基体３８Ａ〜３８Ｃとしては、製品の用途に応じて、導電性または絶縁性基体の表面に導電処理を施したものが選択されるが、通常は、円筒状基体１８と同様な材料を用いて円筒状に形成されたものが使用される。
【００６５】
ここで、下ダミー基体３８Ａは、円筒状基体１８の高さ位置を調整するためのものである。中間ダミー基体３８Ｂは、隣接する円筒状基体１８の端部間で生じるアーク放電に起因する円筒状基体１８に成膜不良が発生するのを抑制するためのものである。この中間ダミー基体３８Ｂとしては、その長さがアーク放電を防止できる最低限の長さ（本実施形態では１ｃｍ）以上を有し、その表面側角部が曲面加工で曲率０．５ｍｍ以上または端面加工でカットされた部分の軸方向の長さおよび深さ方向の長さが０．５ｍｍ以上となるように面取りされたものが使用される。上ダミー基体３８Ｃは、支持体３に堆積膜が形成されるのを防止し、成膜中に一旦被着した成膜体の剥離に起因する成膜不良の発生を抑制するためのものである。上ダミー基体３８Ｃは、一部が支持体３の上方に突出した状態とされる。
【００６６】
次いで、円筒状基体１８を加熱し、排気手段７によって反応室４を減圧する。
【００６７】
円筒状基体１８の加熱は、例えばヒータ３７に対して外部から電力を供給してヒータ３７を発熱させることによって行なわれる。このようなヒータ３７の発熱により、円筒状基体１８が目的とする温度に昇温される。円筒状基体１８の温度は、その表面に形成すべき膜の種類および組成によって選択されるが、例えばａ−Ｓｉ系膜を形成する場合には２５０℃以上３００℃以下の範囲に設定され、ヒータ３７をオン・オフすることによって略一定に維持される。
【００６８】
一方、反応室４の減圧は、排気手段７によってガス排出口４２Ａ，４４Ａを介して真空反応室４からガスを排出させることによって行なわれる。反応室４の減圧の程度は、圧力計４９での反応室４の圧力をモニタリングしつつ、メカニカルブースタポンプ７１およびロータリーポンプ７２の動作を制御することにより、例えば１０−３Ｐａ程度とされる。
【００６９】
次いで、円筒状基体１８の温度が所望温度となり、反応室４の圧力が所望圧力となった場合には、ガス供給手段６により反応室４に原料ガスを供給するとともに、円筒状電極４０と支持体３との間にパルス状の直流電圧を印加する。これにより、円筒状電極４０と支持体３（円筒状基体１８）との間にグロー放電が起こり、原料ガスが分解され、原料ガスの分解成分が円筒状基体１８の表面に堆積される。
【００７０】
一方、排気手段７においては、圧力計４９によって反応室４におけるガス圧をモニタリングしつつ、メカニカルブースタポンプ７１およびロータリーポンプ７２の動作を制御することにより、反応室４におけるガス圧を目的範囲に維持する。すなわち、反応室４の内部は、ガス供給手段６におけるマスフローコントローラ６０Ｄ〜６３Ｄと排気手段７におけるポンプ７１，７２によって安定したガス圧に維持される。反応室４におけるガス圧は、例えば１．０Ｐａ以上１００Ｐａ以下とされる。
【００７１】
反応室４への原料ガスの供給は、バルブ６０Ｂ〜６３Ｂ，６０Ｃ〜６３Ｃの開閉状態を適宜制御しつつ、マスフローコントローラ６０Ｄ〜６３Ｄを制御することにより、原料ガスタンク６０〜６３の原料ガスを、所望の組成および流量で、配管６０Ａ〜６３Ａ，６４およびガス導入口４５を介して円筒状電極４０の内部に導入することによって行なわれる。円筒状電極４０の内部に導入された原料ガスは、複数のガス吹き出し孔４６を介して円筒状基体１８に向けて吹き出される。そして、バルブ６０Ｂ〜６３Ｂ，６０Ｃ〜６３Ｃおよびマスフローコントローラ６０Ｄ〜６３Ｄによって原料ガスの組成を適宜切り替えることにより、円筒状基体１８の表面には、光導電層１９Ａ、電荷注入阻止層１９Ｂ、および表面層１９Ｃが順次積層形成される。
【００７２】
例えば、光導電層１９Ａをａ−Ｓｉ系の堆積膜として形成する場合には、原料ガスとして、ＳｉＨ４（シランガス）などのＳｉ含有ガスおよび水素（Ｈ２）やヘリウム（Ｈｅ）などの希釈ガスの混合ガスが用いられる。光導電層１９Ａにおいては、その層中にダングリングボンド終端用に水素（Ｈ）やハロゲン元素（Ｆ、Ｃｌ）を１原子％以上４０原子％以下含有させるように、希釈ガスとして水素ガスを用い、あるいは原料ガス中にハロゲン化合物を含ませておいてもよい。また、原料ガスには、暗導電率や光導電率などの電気的特性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、周期表第１３族元素（以下「第１３族元素」と略す）や周期表第１５族元素（以下「第１５族元素」と略す）を含有させてもよく、上記諸特性を調整するために炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）などの元素を含有させてもよい。
【００７３】
電荷注入阻止層１９Ｂをａ−Ｓｉ系の堆積膜として形成する場合には、原料ガスとして、ＳｉＨ４（シランガス）などのＳｉ含有ガス、Ｂ２Ｈ６などのドーパント含有ガス、および水素（Ｈ２）やヘリウム（Ｈｅ）などの希釈ガスの混合ガスが用いられる。ドーパント含有ガスとしては、ホウ素（Ｂ）含有ガスの他に、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）あるいは酸素（Ｏ）含有ガスを用いることにより電荷注入阻止層１９Ｂに炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）あるいは酸素（Ｏ）を含有させる。そして、上述のように感光体ドラム１０の帯電性を向上させつつ、画像特性を比較的高く維持するために、電荷注入阻止層１９Ｂの窒素（Ｎ）あるいは酸素（Ｏ）の含有量が、光導電層１９Ａ側よりも表面層１９Ｃ側が少なくなるように窒素（Ｎ）あるいは酸素（Ｏ）含有ガスの供給量を調整する。具体的には電荷注入阻止層１９Ｂの形成初期から一定の窒素（Ｎ）あるいは酸素（Ｏ）含有ガスを供給し、電荷注入阻止層１９Ｂの表面層１９Ｃ側で窒素（Ｎ）あるいは酸素（Ｏ）含有ガスの供給量を減らしてもよいし、電荷注入阻止層１９Ｂの形成初期から徐々に一定割合で窒素（Ｎ）あるいは酸素（Ｏ）含有ガスの供給量を減らしてもよいし、電荷注入阻止層１９Ｂの形成初期から徐々に一定の減少割合で窒素（Ｎ）あるいは酸素（Ｏ）含有ガスの供給量を減らし、さらに多くの一定の減少割合で窒素（Ｎ）あるいは酸素（Ｏ）含有ガスの供給量を減らしてもよい。つまり、窒素（Ｎ）あるいは酸素（Ｏ）の含有量が、光導電層１９Ａ側よりも表面層１９Ｃ側に向かって一定濃度であり表面層１９Ｃ側近傍で急激に濃度減少するか、表面層１９Ｃ側に向かって一定割合で濃度が漸次減少するか、表面層１９Ｃ側に向かって一定割合で濃度が漸次減少し、さらに大きな減少割合で濃度が漸次減少するように減少率が２段階以上となっていてもよい。
【００７４】
第１３族元素および第１５族元素としては、それぞれホウ素（Ｂ）およびリン（Ｐ）が共有結合性に優れて半導体特性を敏感に変え得る点、および優れた光感度が得られるという点で望ましい。電荷注入阻止層１９Ｂに対して第１３族元素または第１５族元素を窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）などの元素とともに含有させる場合には、第１３族元素の含有量は０．１ｐｐｍ以上１０００００ｐｐｍ以下、第１５族元素の含有量は０．１ｐｐｍ以上１０００００ｐｐｍ以下、窒素（Ｎ）あるいは酸素（Ｏ）の含有量はそれぞれ１ｐｐｍ以上５０００００ｐｐｍ以下となるように調整される。
【００７５】
また、光導電層１９Ａ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１９Ａ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って形成することができる。例えば、グロー放電分解法では、円筒状基体１８の温度および直流パルス電力を高めに設定し、希釈ガスとしての水素流量を増すことによって形成できる。また、μｃ−Ｓｉを含む光導電層１９Ａにおいても、先に説明したのと同様な元素（第１３族元素、第１５族元素、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）など）を添加してもよい。
【００７６】
表面層１９Ｃをａ−ＳｉＣ系の堆積膜として形成する場合には、原料ガスとして、ＳｉＨ４（シランガス）などのＳｉ含有ガスおよびＣＨ４などのＣ含有ガスの混合ガスを供給する。原料ガスにおけるＳｉとＣとの組成比については、連続的あるいは間欠的に変化させてもよい。
【００７７】
表面層１９Ｃをａ−Ｃ層として形成した場合には、Ｃ−Ｏ結合の方がＳｉ−Ｏ結合に比べて結合エネルギが小さいため、表面層１９Ｃをａ−Ｓｉ系材料で形成する場合に比べて、表面層１９Ｃの表面が酸化するのをより確実に抑制できる。そのため、表面層１９Ｃをａ−Ｃ層として形成した場合には、印刷時のコロナ放電に伴って発生するオゾンなどによって、表面層１９Ｃの表面が酸化されることが適切に抑制されるため、高温高湿環境下などにおける画像流れの発生を抑制することができる。ここで、画像流れの発生とは上述の画像コントラストの低下と同義である。
【００７８】
一方、円筒状電極４０と支持体３との間へのパルス状の直流電圧を印加は、制御部３５によって直流電源３４を制御することによって行なわれる。
【００７９】
より具体的には、制御部３５は、円筒状電極４０が接地されている場合には、支持体３（導電性支柱３１）に対して、−３０００Ｖ以上−５０Ｖ以下、好ましくは−３０００Ｖ以上−５００Ｖ以下の範囲内の負のパルス状直流電位Ｖ１（図４参照）を供給する。
【００８０】
一方、円筒状電極４０が基準電極（図示を省略）に接続されている場合には、支持体（導電性支柱３１）に対して供給するパルス状直流電位Ｖ１は、基準電源から供給される電位Ｖ２を基準電位として、例えば３０００Ｖ以上−５０Ｖ以下の範囲（目的とする電位差ΔＶ）となるように設定される。また、基準電源により供給する電位Ｖ２は、支持体３（円筒状基体１８）に対して負のパルス状電圧（図４参照）を印加する場合には、例えば１５００Ｖ以上１５００Ｖ以下に設定される。
【００８１】
制御部３５はまた、直流電圧の周波数（１／Ｔ（ｓｅｃ））が３００ｋＨｚ以下に、ｄｕｔｙ比（Ｔ１／Ｔ）が２０％以上９０％以下となるように直流電源３４を制御する。
【００８２】
なお、本発明におけるｄｕｔｙ比とは、図４に示したように、パルス状の直流電圧の１周期（Ｔ）（円筒状基体１８と円筒状電極４０との間に電位差が生じた瞬間から、次に電位差が生じた瞬間までの時間）における電位差発生Ｔ１が占める時間割合と定義される。例えば、ｄｕｔｙ比２０％とは、パルス状の電圧を印加する際の１周期に占める電位差発生（ＯＮ）時間が１周期全体の２０％であることをいう。
【００８３】
本実施形態に係る画像形成装置１は、負帯電ドラム１０を備えているため、形成される画像のコントラストを充分に維持しつつ、残留電位に起因する画質低下を抑制するうえで好適である。
【００８４】
以上、本発明の具体的な実施形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の要旨から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【００８５】
例えば、電荷注入阻止層１９Ｂに含有される炭素（Ｃ）の濃度を光導電層１９Ａ側よりも表面層１９Ｃ側で多くなっていてもよい。このような構成とすることで、電荷注入阻止層１９Ｂに含まれるＳｉの酸化を比較的少なくすることができることから、さらに感光体ドラム１０の帯電性を向上させつつ、画像特性を比較的高く維持することが可能になる。また、電荷注入阻止層１９Ｂに含有される炭素（Ｃ）の含有量が増えることにより、電荷注入阻止層１９Ｂの硬度を比較的高くすることが可能となり、耐摩耗性に優れた感光体ドラム１０とすることができる。
【００８６】
また、表面層１９Ｃの上にさらにａ−Ｃのような炭素を主体とする非単結晶材料で構成される保護層を有していてもよい。このような構成とすることで、比較的硬度の高い炭素を主体とする非単結晶材料を保護層に有することから、感光体ドラム１０の耐摩耗性を比較的高いものとすることができる。また、ａ−Ｃのような炭素を主体とする非単結晶材料は比較的耐湿性に優れる材料であることから、感光体ドラム１０への水分の吸着を比較的抑制することができることから、画像特性、特に高温高湿環境下などにおける画像流れの発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１    画像形成装置
２    プラズマＣＶＤ装置
３    支持体
４    反応室
５    回転手段
６    ガス供給手段
７    排気手段
１０    負帯電用電子写真感光体
１１    帯電器
１２    露光器
１３    現像器
１４    転写器
１５    定着器
１６    クリーニング器
１７    除電器
１８    円筒状基体（基体）
１９    感光層
１９Ａ    光導電層
１９Ｂ    電荷注入阻止層
１９Ｃ    表面層
【図１】
2013047662.tif 000003
【図２】
2013047662.tif 000004
【図３】
2013047662.tif 000005
【図４】
2013047662.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月10日(2014.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状基体と、該円筒状基体上に形成された感光層とを備え、
該感光層は、前記円筒状基体上に設けられたアモルファスシリコン系材料から成る光導電層と、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から成る電荷注入阻止層と、該電荷注入阻止層上に形成されたアモルファスシリコン系材料から成る表面層とを少なくとも有し、
前記電荷注入阻止層は、窒素および酸素の少なくとも一方、炭素ならびに第１３族元素を含み、
前記電荷注入阻止層に含まれる窒素および酸素の少なくとも一方の含有量は、前記光導電層側よりも前記表面層側で少なく、
前記電荷注入阻止層に含まれる炭素の含有量は、前記光導電層側から前記表面層に向かって漸次多くなっていることを特徴とする電子写真感光体。
【請求項２】
前記電荷注入阻止層に含まれる窒素および酸素の少なくとも一方の含有量は、前記光導電層側から前記表面層側に向かって漸次少なくなっていることを特徴とする請求項１に記載の電子写真感光体。
【請求項３】
前記第１３族元素がホウ素であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子写真感光体。
【請求項４】
前記表面層上に形成された保護層をさらに有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子写真感光体。
【請求項５】
前記保護層が炭素を主体とする非単結晶材料で構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電子写真感光体。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電子写真感光体と、該電子写真感光体を回転させる回転機構と、前記電子写真感光体の表面を負極性に帯電させる帯電器とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の一実施形態に係る電子写真感光体は、円筒状基体と、該円筒状基体上に形成された感光層とを備え、該感光層は、前記円筒状基体上に設けられたアモルファスシリコン系材料から成る光導電層と、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から成る電荷注入阻止層と、該電荷注入阻止層上に形成されたアモルファスシリコン系材料から成る表面層とを少なくとも有し、前記電荷注入阻止層は、窒素および酸素の少なくとも一方、炭素ならびに第１３族元素を含み、前記電荷注入阻止層に含まれる窒素および酸素の少なくとも一方の含有量は、前記光導電層側よりも前記表面層側で少なく、前記電荷注入阻止層に含まれる炭素の含有量は、前記光導電層側から前記表面層に向かって漸次多くなっていることを特徴とする。
【国際調査報告】
2013047662.tif 000007
2013047662.tif 000008
2013047662.tif 000009
2013047662.tif 000010