(57)【要約】      （修正有）【課題】第三の堆積膜と第一の堆積膜の間に干渉防止機能を持つ第二の堆積膜を設けた多層膜において、光干渉膜厚計測方式を用いて第三の堆積膜の膜厚を測定する膜厚測定方法を提供する。【解決手段】導電性基体の上に、第一の堆積膜４０１、干渉防止機能を有する第二の堆積膜４０２、および第三の堆積膜４０３がこの順に形成された多層膜における前記第三の堆積膜の膜厚を測定する方法において、第三の堆積膜の屈折率より大きい屈折率を持ち、かつ膜厚が既知のフィルムを、前記第三の堆積膜に密着させた状態で光学的な表面反射率を測定し、取得される光学的な表面反射率の特性に基づいて、第三の堆積膜の膜厚を決定する。【選択図】図４
2019144201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基体の上に、第一の堆積膜、干渉防止機能を有する第二の堆積膜、および第三の堆積膜がこの順に形成された多層膜における前記第三の堆積膜の膜厚を測定する方法において、
前記第三の堆積膜の屈折率より大きい屈折率を持ち、かつ膜厚が既知のフィルムを、前記第三の堆積膜に密着させた状態で光学的な表面反射率を測定し、取得される光学的な表面反射率の特性に基づいて、前記第三の堆積膜の膜厚を決定することを特徴とする膜厚測定方法。
【請求項２】
前記第一の堆積膜がケイ素原子を含有するアモルファス材料から形成され、前記第二の堆積膜がケイ素原子及び炭素原子を含有するアモルファス材料から形成され、前記第三の堆積膜が炭素原子を含有するアモルファス材料から形成されている請求項１に記載の膜厚測定方法。
【請求項３】
前記フィルムの屈折率は、前記第三の堆積膜の屈折率より０．１以上１．０以下、かつ前記フィルムの膜厚は、５０ｎｍ以上３．０μｍ以下である請求項１又は２に記載の膜厚測定方法。
【請求項４】
前記第一の堆積膜が光導電層であり、前記第二の堆積膜が中間層であり、前記第三の堆積膜が表面層である電子写真感光体の前記表面層の膜厚を、請求項１〜３のいずれか一項に記載の膜厚測定方法によって決定することを特徴とする電子写真感光体の表面層の膜厚測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜厚測定方法および電子写真感光体の表面層の膜厚測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、電子写真感光体（以下、「感光体」とも表記する。）の表面を帯電装置によって一様に帯電し、帯電した感光体を像露光装置によって露光して静電潜像を形成する。その後に、この静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する。そして、このトナー像を用紙などの転写材に転写し、そのトナー像を転写材に定着させ、トナー像が定着された転写材を画像形成装置から出力する。
【０００３】
近年、電子写真方式の画像形成装置は、オフセット印刷機が主流であったプロダクション市場へも参入し始めている。プロダクション市場で扱われるプリントは、マニュアルやダイレクトメール等の低画像密度のものから、チラシ、ポスターやグラフィックアート等の高画像密度のプリントまでバリエーションが幅広いため、高画質化への要求は高い。高画質としては、画像濃度ムラが少ないこと、高解像であること、高精細であること、画像欠陥（白抜けや黒点など）が少ないこと等が挙げられる。
【０００４】
高画質が要求されるため、電子写真方式の画像形成装置が、プロダクション市場へ参入するにはいくつもの課題がある。
例えば、プロダクション市場のポスターやグラフィックアート等では画像濃度ムラが問題となる場合がある。画像濃度ムラの原因の一つとしては、光感度の不均一が挙げられる。光感度が不均一になる理由の一つとしては、初期の膜厚の不均一がある。また、もう一つの理由としては、感光体が繰り返し使用され、感光体表面が、用紙、トナー、現像器、クリーナー等との摺擦で不均一に削られることで、反射率の変動にムラが発生することが挙げられる。画像濃度ムラを抑制し高画質を達成するには、反射率のムラが発生しない感光体を得ることは重要な課題となっている。
【０００５】
初期の膜厚の不均一による画像濃度ムラに対しては、製造装置や製造方法の改良を継続的に行うことで改善され続けている。
また、感光体表面が不均一に削られることで発生する反射率の変動ムラに対しては、表面層と光導電層の間に干渉防止機能を持つ中間層を設けるなど様々な対策が行われている。例えば、光導電層と表面層との界面における屈折率および光学的バンドギャップ（Ｅｇｏｐｔ）差を適正化し、画像濃度むらを抑える技術が開示されている。（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平５−７３２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来、反射率のムラに起因した光感度の不均一によって発生する画像濃度ムラを、上述のような技術により改善してきた。特に、長期使用により感光体表面が不均一に削られることで発生する反射率の変動によるムラは、上述のように表面層と光導電層の間に干渉防止機能を持つ中間層を設けることで改善してきた。
【０００８】
しかしながら、上述のようなプロダクション市場で用いられる画像形成装置に要求されるスペックは厳しく、今までは問題にならなかったレベルが問題視される場合がある。
このため、さらなる画像品質の向上のためには、電子写真感光体には特性改善の余地がある。特に、初期における光感度の均一性や、経時安定性および耐久性の点における総合的な特性向上、改良されるべき余地が存在する。
【０００９】
初期の光感度の均一性や耐久性に関わる部分の改善の余地の一つとしては、表面層の膜厚適正化ならびに生産工程内での膜厚や膜厚分布のばらつきが無い安定した膜厚の電子写真感光体の製造が挙げられる。
このため電子写真感光体の層構成や特性の改良が図られる一方で、製造における膜厚や膜厚分布の管理法などの観点からの改良を図ることが必要とされている。
【００１０】
製造における膜厚の管理法としては、従来から知られている光干渉膜厚計測方式により、膜厚を測定し管理することが考えられる。
光干渉膜厚計測方式は、多層膜内の異なる屈折率をもつ層の間の境界面において多重反射して膜表面に戻ってきた光と、表面で直接反射した光とでは、光路長が異なるため位相がずれ、光の干渉が発生するので、この干渉を利用して膜厚を測定する方法である。このことを具体的に説明すると次のようなことである。
【００１１】
図１に示すような入射雰囲気（添え字０）、薄膜（添え字１）、基体（添え字２）の３層からなる多層膜又は４層以上の層からなる多層膜において、
ｉ番目の層と（ｉ＋１）番目の層との間の境界面でのＰ偏光成分の反射率振幅ρｉ，ｉ＋１Ｐは次の式１のように表すことができ、
ｉ番目の層と（ｉ＋１）番目の層との間の境界面でのＳ偏光成分の反射率振幅ρｉ，ｉ＋１Ｓは次の式２のように表すことができる。
ｎｉはｉ番目の層における屈折率であり、ｎｉ＋１は（ｉ＋１）番目の層における屈折率である。
θｉはｉ番目の層における入射角であり、θｉ＋１は（ｉ＋１）番目の層における入射角である。
θｉ、θｉ＋１、ｎｉ、およびｎｉ＋１は、スネルの法則によって式３の関係を有する。
【００１２】
【数１】
2019144201.tif 000003
【００１３】
【数２】
2019144201.tif 000004
【００１４】
そして、光が干渉可能な厚さをもつ薄膜内では、式３で表される反射率で反射する光が薄膜内を何度も往復する多重反射が起きる。その結果、上述のように、表面で直接反射した光と薄膜内を多重反射した後の光で位相がずれることで光の干渉が生じる。
このとき位相のズレとしては、ｉ層の薄膜における光の位相角βｉを以下の式４のように表すことができる。
【００１５】
【数３】
2019144201.tif 000005
【００１６】
ここで、ｄｉはｉ層の膜厚を表し、λは入射光の波長を表す。
また、多層膜試料に対して入射角θｉ＝０で垂直に光が照射される場合、Ｐ偏光とＳ偏光との区別はなくなる。このため、各層の界面における反射率振幅ρおよび薄膜の位相角βは以下の式５および式６のように表すことができる。
【００１７】
【数４】
2019144201.tif 000006
【００１８】
そして、図１に示す３層の多層膜試料における反射率Ｒは、以下の式７のように表すことができる。
【００１９】
【数５】
2019144201.tif 000007
【００２０】
この反射率Ｒは、入射光の波長λにより変化するため、各波長における反射率Ｒは異なる。
そして、光干渉膜厚計測方式の膜厚測定装置は、適切な波長範囲で、各波長における反射率Ｒ、言い換えれば、分光スペクトルを取得し、
反射率が極大となる波長（以下、山のピーク波長とも記載する。）と
反射率が極小となる波長（以下、谷のピーク波長とも記載する。）と
を解析することで、多層膜の膜厚を算出している。
屈折率ｎと膜厚ｄとは、以下の式８に示す関係を有するため、屈折率ｎが既知で、干渉波形の隣接する分光スペクトルの山のピーク波長と谷のピーク波長とを正確に検出できれば周波数解析による膜厚ｄの算出が可能になる。
【００２１】
【数６】
2019144201.tif 000008
【００２２】
このとき分光スペクトルの、山のピーク波長と谷のピーク波長を高精度で取得できれば、屈折率ｎを用いて、より精度良く膜厚ｄが算出できる。
しかしながら、上述のように表面層と光導電層の間に干渉防止機能を持つ中間層を設けた電子写真感光体では、中間層の干渉防止効果により、表面層の膜厚の算出に必要な、山のピーク波長・谷のピーク波長が十分に明確な反射波形を得ることができない。
【００２３】
例えば、図２に示すように、表面層と光導電層との間に干渉防止機能を有する膜（以下、干渉防止膜とも記載する。）を設けた場合では、干渉防止膜を設けない場合に対して、分光スペクトル強度である山のピーク波長と谷のピーク波長が不明確になる。このため表面層の膜厚を光干渉膜厚計測方式によって精度良く算出することが難しくなり、膜厚分布を管理することが困難であった。
【００２４】
従って、本発明の目的の１つ目は、表面層と光導電層の間に干渉防止機能を持つ中間層を設けた電子写真感光体において、光干渉膜厚計測方式を用いて精度良く表面層の膜厚を算出して膜厚分布を決定する膜厚測定方法を提供することである。
また、上述の層構成である電子写真感光体以外にも、光導電層を第一の堆積膜、中間層を干渉防止機能を持つ第二の堆積膜、表面層を第三の堆積膜としたような層構成であれば、光干渉膜厚計測方式では、一般的に同様の課題が発生する。
よって、本発明の目的の２つ目は、第三の堆積膜と第一の堆積膜の間に干渉防止機能を持つ第二の堆積膜を設けた多層膜において、光干渉膜厚計測方式を用いて精度良く第三の堆積膜の膜厚を算出して膜厚分布を決定する膜厚測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上述した目的を達成するため、本発明の一態様によれば、
導電性基体の上に、第一の堆積膜、干渉防止機能を有する第二の堆積膜、および第三の堆積膜がこの順に形成された多層膜における前記第三の堆積膜の膜厚を測定する方法において、
前記第三の堆積膜の屈折率より大きい屈折率を持ち、かつ膜厚が既知のフィルムを、前記第三の堆積膜に密着させた状態で光学的な表面反射率を測定し、取得される光学的な表面反射率特性に基づいて、前記第三の堆積膜の膜厚を決定する膜厚測定方法が提供される。
【００２６】
また、本発明の他の態様によれば、前記第一の堆積膜が光導電層であり、前記第二の堆積膜が中間層であり、前記第三の堆積膜が表面層である電子写真感光体の前記表面層の膜厚を、前記の膜厚測定方法によって決定する表面層の膜厚測定方法が提供される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の一態様によれば、第三の堆積膜と第一の堆積膜の間に干渉防止機能を持つ第二の堆積膜を設けた多層膜において、光干渉膜厚計測方式を用いて第三の堆積膜の膜厚を測定する方法を提供することが可能である。
また、本発明の他の態様によれば表面層と光導電層の間に干渉防止機能を持つ中間層を設けた電子写真感光体において、光干渉膜厚計測方式を用いて表面層の膜厚を測定する方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】反射を計算する多層膜の模式図。
【図２】干渉防止膜の有無による分光スペクトルの違いを示す比較図。
【図３】本発明の膜厚測定方法を適用可能な多層膜の一例を模式的に示した図。
【図４】本発明に関わる光学的な反射を模式的に示した図。
【図５】本発明の膜厚測定方法を適用可能な電子写真感光体の層構成の一例を模式的に示した図。
【図６】プラズマＣＶＤ法による堆積層形成装置の一例を示した図。
【図７】中間層の無い電子写真感光体の層構成の一例を模式的に示した図。
【図８】膜厚の決定におけるシミュレーションの反射波形と実測の反射波形の比較を示した図。
【図９】実施例１〜３の表面反射率の反射波形を示した図。
【図１０】比較例１の表面反射率の反射波形を示した図。
【図１１】実施例４の表面反射率の反射波形を示した図。
【図１２】実施例５の表面反射率の反射波形を示した図。
【図１３】実施例６の表面反射率の反射波形を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明者らは上述の目的を達成すべく鋭意検討を行った。その結果、干渉防止機能を有する第二の堆積膜上に積層された上述の第三の堆積膜の屈折率に対して、より大きい屈折率を持ち、かつ膜厚が既知であるフィルムを上記多層膜に密着させて光学的な表面反射率を測定する。これにより第三の堆積膜の膜厚の計測に必要な分光スペクトル強度の極大・極小、山と谷のピーク波長・谷のピーク波長が十分に分離した検出光を得ることができ、上述の第三の堆積膜の膜厚を算出して膜厚分布を決定できることを見出した。
【００３０】
具体的な方法の例を、図３を用いて説明する。
図３においては、基体３００の上に、第一の堆積膜３０１、第二の堆積膜３０２、および第三の堆積膜３０３を順次積層した多層膜３０４が形成され、多層膜３０４にフィルム３０５が密着されている。
第二の堆積膜３０２は干渉防止機能を持つ。フィルム３０５の膜厚は既知である。フィルム３０５の屈折率は第三の堆積膜３０３の屈折率より大きい。
【００３１】
まず、予め図３に示すように、多層膜３０４に膜厚が既知のフィルム３０５を密着させた状態で、
第三の堆積膜３０３の膜厚が目標とする膜厚である場合に、検出される表面反射率の反射波形（分光スペクトルの波形）を理論的に算出、もしくは実際に計測することで取得しておく。
【００３２】
また、同様に、多層膜３０４にフィルム３０５を密着させた状態で、
第三の堆積膜３０３が目標とする膜厚以外の膜厚である場合に、検出される表面反射率の反射波形も算出又は実際に計測しておく。
表面反射率の反射波形の算出は、上述の式１から式７までの数式等を用いて、理論的に計算することができる。
なお、予め理論的に算出もしくは実際に計測する場合の「導電性基体、第一の堆積膜、第二の堆積膜、および第三の堆積膜ならびに第三の堆積膜に密着させるフィルム」はいずれも、
本発明を適用して膜厚を測定する場合の「導電性基体、第一の堆積膜、第二の堆積膜、および第三の堆積膜ならびに第三の堆積膜に密着させるフィルム」と実質的に同じものである。
【００３３】
次に、実際に第三の堆積膜３０３まで積層された多層膜３０４に、膜厚が既知であるフィルム３０５を密着させ、第三の堆積膜３０３の膜厚を計測したい任意の各位置で表面反射率を測定し反射波形を取得する。
そして、取得された反射波形と、
予め取得しておいた「第三の堆積膜３０３の膜厚が目標とする膜厚である場合の反射波形」および「第三の堆積膜３０３の膜厚が目標とする膜厚以外の膜厚である場合の反射波形」とを比較し、
第三の堆積膜３０３の膜厚が目標とする膜厚であるのか、それとも目標とする膜厚以外の膜厚であるならその膜厚がいくつであるのかを決定する。
【００３４】
このようにして、干渉防止機能をもつ第二の堆積膜３０２の上に積層された第三の堆積膜３０３の膜厚を決定できるため、上述の２つ目の目的を達成できる知見を得た。
現時点で、理由を以下のように推察する。
上述のように入射光が、多重反射され、位相の異なる複数の反射光が干渉する結果、検出される表面反射率の反射波形は複雑になる。そして、干渉防止膜は、入射光の特定の波長領域において反射振幅を抑制する効果がある。
【００３５】
これは、図４（ａ）に示すように、
入射光Ｌ０が最表面で反射された反射光Ｌ１と、
入射光Ｌ０が多層膜内の境界面で多重反射され、各層内で干渉を起こして反射してきた反射光Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４とが、
特定の波長で互いに打ち消し合い、反射振幅が減衰するように、各層の屈折率と膜厚を設計した結果である。
【００３６】
干渉防止膜４０２を設けた場合、特定の狭い波長領域であればほぼ完全に反射振幅を低減できるが、実際は図２に示すような微小な反射振幅が存在する（波長に応じて反射率が異なる）。そして、この微小な反射振幅は、第三の堆積膜４０３の膜厚の情報を持っていると考えられる。
そこで、本発明では、第三の堆積膜４０３の屈折率に対してより大きい屈折率を持ち、かつ膜厚が既知であるフィルム４０４を第三の堆積膜に密着させた状態で、表面反射率の反射波形を測定する。このようにすることで、干渉防止膜４０２で減衰された反射光の情報をもちながら、山のピーク波長の反射振幅と谷のピーク波長の反射振幅とが増幅され、山のピーク波長と谷のピーク波長とを特定しやすい反射波形が得られる。これにより、第三の堆積膜４０３の膜厚が測定できていると考えている。
【００３７】
これは、図４（ｂ）に示すように、第三の堆積膜４０３の屈折率に対して、より大きい屈折率を持ち、かつ膜厚が既知であるフィルム４０４を密着させることで、フィルム４０４を密着させていない図４（ａ）に対して、最表面の反射光Ｌ５が加わることになる。このため、図４（ａ）に示す減衰された反射光（＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）の情報を持ちながら、反射振幅が増幅されていると考えている。
【００３８】
このとき、干渉防止膜４０２により減衰された反射光に依存した反射波形について、上述のような方法で反射振幅を増幅した場合、表面反射率の反射波形には、第三の堆積膜４０３の膜厚の情報に加えて、フィルム４０４の膜厚の情報を含むことになる。しかし、フィルム４０４の膜厚と屈折率が既知であるので、任意の第三の堆積膜４０３の膜厚に対して、反射振幅を増幅した場合の表面反射率の反射波形は理論的に算出できていると考えている。
また、反射振幅を増幅した場合の反射波形の山のピーク波長と谷のピーク波長は、第三の堆積膜４０３の膜厚に依存するので、ピーク波長により相対的な膜厚分布も決定できていると考えている。
【００３９】
そして、同様の方法を用いて、第一の堆積膜が光導電層、第二の堆積膜が干渉防止機能をもつ中間層、第三の堆積膜が表面層である電子写真感光体であれば、表面層の膜厚を算出して膜厚分布を決定できるため、上述の１つ目の目的を達成できる。
以下、図５を使用して、本発明の電子写真感光体について、ａ−Ｓｉ感光体を例にして説明するが本発明はこれらにより何ら制限されるものではない。
【００４０】
（円筒状基体）
堆積膜が形成される円筒状基体５０１の材質としては、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、モリブデン、チタンやこれらの合金を用いることができる。中でも、加工性や製造コストを考慮すると、アルミニウムが優れている。この場合、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金のいずれかを用いることが好ましい。円筒状基体５０１は、基体洗浄装置で処理される前に、例えば表面を鏡面切削加工することがある。
次に、ａ−Ｓｉ感光体を構成する各層について説明する。
【００４１】
（下部阻止層）
下部阻止層５０２は電子写真感光体が一定極性の帯電処理をその自由表面に受けた際、基体側より光導電層側に電荷が注入されることを阻止する機能を有する。逆の極性の帯電処理を受けた際には、そのような機能は発揮されない極性依存性を有している。
【００４２】
そのような機能を付与するために、下部阻止層５０２には伝導性を制御する原子を、光導電層５０３と比較して高濃度で含有させる。
含有される伝導性を制御する原子は、層中に万偏なく均一に分布させてもよいし、層厚方向に不均一に分布させてもよい。分布濃度が不均一な場合には、基体側に多く分布するように含有させることがより好適である。下部阻止層５０２に含有される伝導性を制御する原子としては、第１３族原子、又は第１５族原子を用いることができる。
【００４３】
下部阻止層５０２中に含有される伝導性を制御する原子の含有量としては、本発明の目的が効果的に達成できるように所望にしたがって適宜決定されることが好ましい。例えば、下部阻止層５０２の構成原子の総量に対して１ａｔｍｐｐｍ以上１０，０００ａｔｍｐｐｍ以下が好ましく、１０ａｔｍｐｐｍ以上５，０００ａｔｍｐｐｍ以下の範囲とされることがより好ましい。
【００４４】
（光導電層）
光導電層５０３は、帯電処理に対する電荷を保持する誘電特性、露光される光の波長に対して感度を有する光導電性、露光で生成された光キャリアの走行性を機能として有する。帯電処理に対する電荷保持特性は、光導電層５０３の層厚により制御できる。
また、光導電層５０３は、電子写真感光体に照射される光の波長に感度を有する材料である必要があり、ケイ素原子を含有する（母体とする）アモルファス材料が挙げられる。
【００４５】
光導電層には、光導電性および電荷保持特性を向上させるため、水素原子や、必要に応じてハロゲン原子を含有させてもよい。光導電層中の水素原子やハロゲン原子は、ケイ素原子の未結合手に結合し、層品質の向上、特に光導電性および電荷保持特性を向上させ得る。
【００４６】
光導電性、キャリアの走行性を制御するために、光導電層５０３には上述のように伝導性を制御する原子を含有させると良い。さらに、光学的バンドギャップの異なる光導電層をさらに積層する２層化や伝導性を制御する原子の含有量を変化させることで光メモリーやキャリアの走行性を所望の値にできる。
【００４７】
伝導性を制御する原子としては、半導体分野における、いわゆる不純物を挙げることができ、周期表第１３族に属する原子（第１３族原子とも略記する）、又は周期表第１５族に属する原子（第１５族原子とも略記する）を用いることができる。
伝導性を制御する原子の光導電層中の含有量は、好ましくは光導電層５０３の構成原子の総量に対して０．００１ａｔｍｐｐｍ以上１００ａｔｍｐｐｍ以下が好ましく、０．０１ａｔｍｐｐｍ以上１０ａｔｍｐｐｍ以下の範囲とすることがより好ましい。
光導電層５０３の層厚は、所望の電子写真特性が得られることおよび製造上の効率や経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、例えば１０〜５０μｍ、好ましくは２０〜４０μｍである。
【００４８】
（中間層）
次に、中間層５０４について説明する。
中間層５０４は光導電層５０３と表面層５０５との間に設けられ、電荷が注入されることを阻止する機能を有する。そして、干渉防止膜としての機能を持ち、例えば水素原子（Ｈ）を含有したアモルファスシリコンカーバイド（以下「ａ−ＳｉＣ：Ｈ」と表記する）で形成される。
【００４９】
干渉防止膜としての機能を付与するためには、光学的な設計を基に、中間層のａ−ＳｉＣ：Ｈを構成するケイ素原子の原子数（Ｓｉ）と炭素原子の原子数（Ｃ）の組成比を変更した屈折率の異なるａ−ＳｉＣ：Ｈ膜を複数組み合わせて積層する。層厚方向にａ−ＳｉＣ：Ｈ膜の組成を漸次変化させることによっても干渉防止膜としての機能を付与することができる。
【００５０】
そして、ｐ型の伝導性を付与し阻止能を持たせるためには、第１３族原子を含有させる。含有量は、中間層５０４の構成原子の総量に対して１ａｔｍｐｐｍ以上５，０００ａｔｍｐｐｍ以下が好ましく、５ａｔｍｐｐｍ以上３，０００ａｔｍｐｐｍ以下の範囲とすることがより好ましい。
また、中間層５０４のアモルファスシリコンカーバイドに含有される水素原子の含有量は、中間層５０４中の構成原子の総量に対して通常の場合５ａｔｍ％以上７０ａｔｍ％以下が好ましく、１０ａｔｍ％以上６５ａｔｍ％以下がより好ましい。１５ａｔｍ％以上６０ａｔｍ％以下がより一層好ましい。
【００５１】
（表面層）
最後に、表面層５０５について説明する。表面層５０５は、アモルファス材料であればいずれの材質でも使用可能である。例えば、水素原子（Ｈ）を含有したアモルファスカーバイト（以下「ａ−Ｃ：Ｈ」と表記する）、又は、水素原子（Ｈ）を含有したアモルファスシリコンカーバイド材料が好適に用いられる。
表面層５０５の層厚は、０.０１〜３μｍが好ましく、０.０５〜２μｍがより好ましく、０.１〜１μｍがより一層好ましい。
以上が電子写真感光体を構成する各層に求められる特性および役割である。
【００５２】
そして、上述のａ−Ｓｉ感光体を構成する堆積膜は、図６に示すような堆積膜形成装置を用いて、原料ガスのグロー放電を用いたプラズマＣＶＤ法で成膜ができる。
図６の装置は大別すると、堆積膜形成装置６１００、原料ガスの供給装置６２００、反応容器６１１０内を減圧するための排気装置(真空ポンプ６１２１)から構成されている。堆積膜形成装置６１００中の反応容器６１１０内にはアースに接続された基体６１１２、基体の加熱用ヒーター６１１３、ガス導入管６１１４が設置され、さらに高周波マッチングボックス６１２５を介して高周波電源６１２３が接続されている。
【００５３】
ガス供給装置６２００は、原料ガスボンベ６２２１〜６２２５とバルブ６２３１〜６２３５、６２４１〜６２４５、６２５１〜６２５５およびマスフローコントローラ６２１１〜６２１５から構成されている。各原料ガスのボンベはバルブ６２６０を介して反応容器６１１０内のガス導入管６１１４に接続されている。原料ガスとしては、例えば以下のものが挙げられる。ＳｉＨ４（シラン）、Ｈ２（水素）、ＣＨ４（メタン）、ＮＯ（一酸化窒素）、Ｂ２Ｈ６（ジボラン）、ＣＦ４（四フッ化炭素）等。
【００５４】
円筒状の基体６１１２は導電性受け台６１２６の上に設置されることによってアースに接続される。
以下に、図６の装置を用いたａ−Ｓｉ感光体を構成する堆積膜の形成手順の一例について説明する。
【００５５】
（堆積膜形成）
まず、反応容器６１１０内に基体６１１２を設置し、第一の開閉弁６１１８を閉じた状態で、第二の開閉弁６１１９を開け、第二の排気経路６１２０を通じて、反応容器６１１０の内部と真空ポンプ６１２１を連通させ大気圧よりスロー排気で減圧する。スロー排気で、任意の圧力に到達した時点で、第二の開閉弁６１１９を閉じ、第一の開閉弁６１１８を開けて、主排気経路６１１７により反応容器６１１０の内部を排気する。
【００５６】
続いて基体加熱用ヒーター６１１３により基体６１１２の温度を２００℃〜４５０℃、より好ましくは２５０℃〜３５０℃の所望の温度に制御する。次いで、感光体形成用の原料ガスを反応容器６１１０内に流入させるためにはガスボンベのバルブ６２３１〜６２３５、堆積膜形成装置の第二の排気弁６１１９が閉じられている事を確認し又、流入バルブ６２４１〜６２４５、流出バルブ６２５１〜６２５５を開く。そして、補助バルブ６２６０を徐々に開くことで反応容器６１１０およびガス供給配管６１１６を排気する。
【００５７】
その後、真空計６１２２の読みが０．６７ｍＰａになった時点で補助バルブ６２６０、流入バルブ６２４１〜６２４５、流出バルブ６２５１〜６２５５を閉じる。その後、ガスボンベ６２２１〜６２２５より各ガスをバルブ６２３１〜６２３５を開いて導入し圧力調整器６２６１〜６２６５により各ガス圧を０．２ＭＰａに調整する。次に流入バルブ６２４１〜６２４５を徐々に開けて各ガスをマスフローコントローラ６２１１〜６２１５内に導入する。
【００５８】
以上の手順によって成膜準備を完了した後、基体６１１２上に、例えば光導電層の積層を行う。すなわち、基体６１１２が所望の温度になったところで、各流出バルブ６２５１〜６２５５のうちの必要なものと補助バルブ６２６０とを徐々に開く。このようにすることで、各ガスボンベ６２２１〜６２２５から所望の原料ガスをガス導入管６１１４を介して反応容器６１１０の内部に導入する。次に、各マスフローコントローラ６２１１〜６２１５によって、各原料ガスが所望の流量になる様に調整する。その際、反応容器６１１０の内部が１３３Ｐａ〜１３３０Ｐａの所望の圧力になる様に、真空計６１２２を見ながら第一の開閉弁６１１８の開口を調整する。内圧が安定したところで、高周波電源６１２３を所望の電力に設定して例えば、周波数１ＭＨｚ〜５０ＭＨｚ（例えば、１３．５６ＭＨｚ）の高周波電力を高周波マッチングボックス６１２５を通じてカソード電極６１１１に供給し高周波グロー放電を生起させる。この放電エネルギーによって反応容器６１１０の内部に導入させた各原料ガスが分解され、基体６１１２の上に所望のアモルファスシリコンを主成分とする光導電層が積層される。
【００５９】
所望の膜厚の形成がおこなわれた後、高周波電力の供給を止め、各流出バルブ６２５１〜６２５５を閉じて反応容器６１１０の内部への各原料ガスの流入を止め、光導電層の積層を終える。
光導電層の組成や膜厚は公知のものを使用することができる。続いて中間層や表面層を積層する場合や光導電層と基体６１１２の間に下部阻止層を積層する場合も基本的には上記と同様の操作を行えばよい。
【００６０】
以上がａ−Ｓｉ感光体を構成する堆積膜の形成手順である。
このようにして、堆積膜が形成された電子写真感光体について、上述の方法を用いて表面層の膜厚分布を算出する。
最後に、表面層の膜厚分布を算出するために使用する「表面層の屈折率より大きい屈折率を持ち、かつ膜厚が既知であるフィルム」と、表面反射率の反射波形を測定するための光干渉方式の膜厚測定装置とについて以下に説明する。
【００６１】
（フィルム）
表面層の膜厚分布を算出する際に用いる、表面層の屈折率より大きい屈折率を持ち、かつ膜厚が既知であるフィルムについて説明する。用いるフィルムは、膜厚が既知であり、屈折率と膜厚が均一であれば材質などには特に制限はない。
フィルムの屈折率は、表面層の屈折率より大きければ特に制限はないが、表面層の屈折率に対して０．１以上大きいほうが、表面反射率の反射波形の山のピーク波長と谷のピーク波長とが得やすく、より好ましい。
【００６２】
フィルムの膜厚にも特に制限はない。しかし、上述のように、干渉防止膜により減衰された反射光の微小な反射振幅を増幅した反射波形には、表面層の膜厚の情報とともに、フィルムの膜厚の情報も含まれるため、フィルムの屈折率と合わせて適宜決定することが好ましい。フィルムの膜厚の上限値、下限値は特にないが、フィルムの膜厚としては、３．０μｍ以下の膜厚が、表面反射率の反射波形の山のピーク波長と谷のピーク波長とが得やすいため、より好ましい。また、フィルムの膜厚は測定時の取り扱いやすさ（ハンドリング性）、入手のし易さで適宜決定することが好ましい。膜厚計算の観点からは、５０ｎｍ以上の膜厚がより好ましい。
【００６３】
（光干渉膜厚計測装置）
光干渉膜厚計測方式の膜厚測定装置は特に制限はないが、検出する波長領域は広域なほどよく、電子写真感光体では、２００ｎｍから１，０００ｎｍの波長領域を検出できることが好ましい。使用する光学センサには、発光素子と受光素子が含まれているものを用いればよい。
【００６４】
発光素子としては、例えばハロゲン、ニクロムのような一般的に用いられる光源を、測定対象となる表面層の吸収波長域に合わせて用いればよい。光の吸収が可視光領域で顕著に現れるようなものの場合には、可視光の光源としてよく利用されるハロゲンの光源を用いればよい。また、可視光領域に透明な層の場合には、赤外線の光源としてよく利用されるニクロムの光源を用いればよい。もちろん、他の光源を用いることも可能であり、測定対象の吸収波長域に合わせて用いればよい。
受光素子としては、例えば、ＣＣＤ（電荷結合素子）が用いられ、測定対象となる表面層の吸収波長域に合わせて光学フィルタを併用する。又は、分光光度計を用いれば広範囲にわたる吸収波長域に合わせることができる。
【実施例】
【００６５】
以下、実施例および比較例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらにより何ら制限されるものではない。
【００６６】
＜実施例１＞
円筒状の導電性の基体として、外径φ８４ｍｍ、長さ３８１ｍｍ、厚さ３ｍｍのアルミニウム材料の表面に鏡面加工を施したシリンダーを用いた。
そして、図５に示したような、下部電荷阻止層５０２、光導電層５０３、干渉防止膜としての機能を持つ中間層５０４、および表面層５０５からなる電子写真感光体を上述の手順で作製した。なお、円筒の厚さは、（円筒の外径−円筒の内径）／２である。
また、図７に示したような、中間層が無く、下部電荷阻止層７０２、光導電層７０３、および表面層７０４からなる電子写真感光体も上述の手順で作製した。
【００６７】
表１に下部電荷阻止層、光導電層の形成条件を示し、表２に干渉防止膜としての機能を持つ中間層および表面層の成膜条件を示す。下部電荷阻止層、光導電層、表面層の形成条件は、図５の中間層のある電子写真感光体と図７の中間層の無い電子写真感光体とで同じ形成条件とした。
【００６８】
【表１】
2019144201.tif 000009
【００６９】
【表２】
2019144201.tif 000010
【００７０】
干渉防止機能をもつ中間層の形成条件はＡ〜Ｆの６個のポイントに分け、ホウ素原子を含有する領域と含有しない領域とのポイント間では、プラズマ放電用電力を一度切った。
プラズマ放電用電力を切るポイント間では、プラズマ放電用電力を一度切った後に、圧力と原料ガスの設定を変更し、安定した後にプラズマ放電用電力を再度投入した。また、プラズマ放電用電力を切らないポイント間では成膜条件を直線的に漸次変化させた。
【００７１】
さらに、プラズマ放電用電力を切るポイント間では、干渉防止効果が得られるように屈折率を調整した。
図７の層構成である中間層が無い電子写真感光体は、光導電層７０３の成膜の後、プラズマ放電プラズマ放電用電力を切り、表面層の成膜条件の圧力と原料ガスの設定に変更し、安定した後にプラズマ放電用電力を再度投入した。
【００７２】
（膜厚分布の測定）
上述のように作製した干渉防止機能を有する中間層を有する電子写真感光体と、中間層の無い電子写真感光体とについて、表面反射率の反射波形を測定した。
測定には、大塚電子（株）製 ＳＰＥＣＴＲＯ ＭＵＬＴＩ ＣＨＡＮＮＥＬ ＰＨＯＴＯ ＤＥＴＥＣＴＯＲ（ＭＯＤＥＬ ＭＣ−２１００）を用いた。測定する波長領域は、３００ｎｍから８００ｎｍとした。
【００７３】
測定位置は、電子写真感光体の長軸方向の９点を測定した。具体的には、電子写真感光体の一方の端部から、３５ｍｍ、５５ｍｍ、９５ｍｍ、１３５ｍｍ、１８５ｍｍ、２３５ｍｍ、２８５ｍｍ、３２５ｍｍ、３４５ｍｍの各位置で、周方向の０度、９０度、１８０度、２７０度について測定をした。
測定位置は、中間層を有する電子写真感光体の場合も、中間層を有しない電子写真感光体の場合も、同じ位置とした。
【００７４】
干渉防止機能を有する中間層を有する電子写真感光体は、本発明の膜厚測定方法である、表面層の屈折率より大きい屈折率を持ち、かつ膜厚が既知であるフィルムを電子写真感光体の表面層に密着させて、表面反射率の反射波形を測定した。
実測して得られた反射波形と、上述のように理論的に計算して得られた反射波形（以下、シミュレーションの反射波形とも記載する。）とを比較して、最も波形形状が近似するシミュレーションの反射波形の膜厚を、表面層の膜厚とした。
具体的には、図８に示すように、
シミュレーションの反射波形（膜厚：３０１ｎｍ）と端部から１８５ｍｍの位置において実測した反射波形とにおいて、
波形形状が似ていて、かつ
シミュレーションの反射波形（膜厚：３０１ｎｍ）の山のピーク波長と、実測した反射波形の山のピーク波長とが近似した値であり、かつ
シミュレーションの反射波形（膜厚：３０１ｎｍ）の谷のピーク波長と、実測した反射波形の谷のピーク波長とが近似した値であった。
このため、端部から１８５ｍｍの位置の膜厚は３０１ｎｍであるとした。
【００７５】
実施例１では、「表面層の屈折率より大きい屈折率を持ち、かつ膜厚が既知であるフィルム」として、屈折率調整材を用いて屈折率を調整した下記のフィルムを使用した。
・屈折率：２．１（表面層の屈折率より０．１大きい。）
・膜  厚：４．０μｍ
フィルムの屈折率、消衰係数、膜厚は、予め分光エリプソメトリーにより測定し理論計算に反映させた。
図９（ａ）に、実施例１のフィルムを用いて得られた「干渉防止機能を有する中間層を有する電子写真感光体」の表面反射率の反射波形を示した。
【００７６】
中間層の無い電子写真感光体については、表面反射率の反射波形が大きいため、フィルムを使用せずに測定を行い、山のピーク波長と谷のピーク波長とから各測定位置の膜厚を算出して、膜厚分布を決定した。
【００７７】
＜実施例２＞
実施例２では、「表面層の屈折率より大きい屈折率を持ち、かつ膜厚が既知であるフィルム」として、屈折率調整材を用いて屈折率を調整した下記のフィルムを使用した。
・屈折率：２．０５（表面層の屈折率より０．０５大きい。）
・膜  厚：３．０μｍ
使用したフィルムの屈折率および膜厚が異なること以外は実施例１と同様の方法で膜厚を算出して膜厚分布を決定した。
実施例２の測定対象物である電子写真感光体（中間層を有する電子写真感光体および中間層を有しない電子写真感光体）は、実施例１の測定対象物と同じ製造条件で製造されたものを使用した。
図９（ｂ）に、実施例２のフィルムを用いて測定して得られた「干渉防止機能を有する中間層を有する電子写真感光体」の表面反射率の反射波形を示した。
【００７８】
＜実施例３＞
実施例３では、「表面層の屈折率より大きい屈折率を持ち、かつ膜厚が既知であるフィルム」として、屈折率調整材を用いて屈折率を調整した下記のフィルムを使用した。
・屈折率：２．３（表面層の屈折率より０．３大きい。）
・膜  厚：３．０μｍ
使用したフィルムの屈折率および膜厚が異なること以外は実施例１と同様の方法で膜厚を算出して膜厚分布を決定した。
実施例３の測定対象物である電子写真感光体（中間層を有する電子写真感光体および中間層を有しない電子写真感光体）は、実施例１の測定対象物と同じ製造条件で製造されたものを使用した。
図９（ｃ）に、実施例３のフィルムを用いて測定して得られた「干渉防止機能を有する中間層を有する電子写真感光体」の表面反射率の反射波形を示した。
【００７９】
＜比較例１＞
比較例１では、「表面層の屈折率より大きい屈折率を持ち、かつ膜厚が既知であるフィルム」を用いないこと以外は実施例１と同様の方法で、膜厚を算出して膜厚分布を決定した。
図１０に、比較例１のフィルムを用いないで測定して得られた「干渉防止機能を有する中間層を有する電子写真感光体」の表面反射率の反射波形を示した。
上記実施例１〜実施例３、および比較例１で測定した表面層の膜厚分布について、精度良く測定できているかどうかの評価を行った。
【００８０】
＜実施例４＞
実施例４では、「表面層の屈折率より大きい屈折率を持ち、かつ膜厚が既知であるフィルム」として、屈折率調整材を用いて屈折率を調整した下記のフィルムを使用した。
・屈折率：３．０（表面層の屈折率より１．０大きい。）
・膜  厚：３．０μｍ
使用したフィルムの屈折率および膜厚が異なること以外は実施例１と同様の方法で膜厚を算出して膜厚分布を決定した。
実施例４の測定対象物である電子写真感光体（中間層を有する電子写真感光体および中間層を有しない電子写真感光体）は、実施例１の測定対象物と同じ製造条件で製造されたものを使用した。
図１１に、実施例４のフィルムを用いて測定して得られた「干渉防止機能を有する中間層を有する電子写真感光体」の表面反射率の反射波形を示した。
【００８１】
＜実施例５＞
実施例５では、「表面層の屈折率より大きい屈折率を持ち、かつ膜厚が既知であるフィルム」として、屈折率調整材を用いて屈折率を調整した下記のフィルムを使用した。
・屈折率：５．０（表面層の屈折率より３．０大きい。）
・膜  厚：３．０μｍ
使用したフィルムの屈折率および膜厚が異なること以外は実施例１と同様の方法で膜厚を算出して膜厚分布を決定した。
実施例５の測定対象物である電子写真感光体（中間層を有する電子写真感光体および中間層を有しない電子写真感光体）は、実施例１の測定対象物と同じ製造条件で製造されたものを使用した。
図１２に、実施例５のフィルムを用いて測定して得られた「干渉防止機能を有する中間層を有する電子写真感光体」の表面反射率の反射波形を示した。
【００８２】
＜実施例６＞
前述のように、フィルムの膜厚には上限値、下限値は特になく、入手可能な膜厚であれば、測定時のハンドリングに問題がない範囲で使用できる。膜厚計算の観点からは、５０ｎｍが好ましい。
実施例６では、表面層の屈折率より大きい屈折率が既知である材料を塗布法により５０ｎｍの膜を積層して膜厚計算をした。
・屈折率：２．１（表面層の屈折率より０．１大きい。）
・膜  厚：０．０５μｍ（＝５０ｎｍ）
膜厚が０．０５μｍの塗布膜を使用したこと以外は実施例１と同様の方法で膜厚を算出して膜厚分布を決定した。
実施例６の測定対象物である電子写真感光体（中間層を有する電子写真感光体および中間層を有しない電子写真感光体）は、実施例１の測定対象物と同じ製造条件で製造されたものを使用した。
図１３に、実施例６のフィルム（膜）を用いて測定して得られた「干渉防止機能を有する中間層を有する電子写真感光体」の表面反射率の反射波形を示した。
【００８３】
（膜厚分布の測定精度の評価）
以下の式９によって算出される値（ばらつき）に基づいて膜厚分布の測定精度を評価した。
ばらつき＝（｜Ｄ１−Ｄ０｜／Ｄ０）×１００・・・（式９）
Ｄ０：フィルムを用いないで測定して得られた「中間層を有しない電子写真感光体」の表面層の膜厚
Ｄ１：実施例１〜６および比較例１において得られた「中間層を有する電子写真感光体」の表面層の膜厚
【００８４】
これは、中間層の無い電子写真感光体は、表面反射率の反射波形の振幅が大きく、膜厚の算出に必要な分光スペクトルの極大である山のピーク波長と極小である谷のピーク波長とが明確であり、正しい表面層の膜厚分布が得られるからである。
評価する測定位置は、作製した電子写真感光体の長軸方向の前記９点とした。それぞれの測定位置で膜厚のばらつきを評価した。評価基準は次のような４段階で評価した。このとき、表面反射率の反射波形の山のピーク波長と谷のピーク波長とのどちらか一方または双方が不明確である場合は測定不能とした。
【００８５】
ランクＡ：  ばらつきが５％未満
ランクＢ：  ばらつきが５％以上１０％未満
ランクＣ：  ばらつきが１０％以上
ランクＤ：  測定不可能
膜厚分布の測定精度の評価結果を表３に示す。
【００８６】
【表３】
2019144201.tif 000011
【００８７】
表３の結果から、本発明の膜厚測定方法により精度良く膜厚を算出して膜厚分布を決定できることがわかった。
また、表面層の屈折率より大きい屈折率を持ち膜厚が既知であるフィルムは、表面層の屈折率より０．１以上１．０以下、かつ膜厚は５０ｎｍ以上３．０μｍ以下のほうがより精度良く膜厚を算出して、膜厚分布を決定できることがわかった。
【００８８】
以上、説明したように本発明の膜厚測定方法を用いれば、表面層と光導電層の間に干渉防止機能を持つ中間層を設けた電子写真感光体において、光干渉膜厚計測方式を用いて表面層の膜厚を算出して膜厚分布を決定できる。
したがって、干渉防止機能を有する中間層を有する電子写真感光体の製造において表面層の膜厚を管理し、堆積膜形成条件にフィードバックして品質を向上することが可能となる。
また、本発明の膜厚測定方法は、実施例において説明したような層構成の電子写真感光体以外の電子写真感光体にも使用することができる。光導電層が第一の堆積膜、中間層が干渉防止機能をもつ第二の堆積膜、表面層が第三の堆積膜となる層構成である多層膜であれば、本発明の膜厚測定方法を用いて第三の堆積膜の膜厚を得ることができる。
【符号の説明】
【００８９】
３００‥‥基体
３０１‥‥第一の堆積膜
３０２‥‥干渉防止機能を有する第二の堆積膜
３０３‥‥第三の堆積膜
３０４‥‥多層膜
３０５‥‥第三の堆積膜の屈折率に対して、より大きい屈折率を持ち膜厚が既知であるフィルム
３０６‥‥多層膜
３０７‥‥第三の堆積膜３０３と同じ屈折率で目標とする膜厚のフィルム
【図１】
2019144201.tif 000012
【図２】
2019144201.tif 000013
【図３】
2019144201.tif 000014
【図４】
2019144201.tif 000015
【図５】
2019144201.tif 000016
【図６】
2019144201.tif 000017
【図７】
2019144201.tif 000018
【図８】
2019144201.tif 000019
【図９】
2019144201.tif 000020
【図１０】
2019144201.tif 000021
【図１１】
2019144201.tif 000022
【図１２】
2019144201.tif 000023
【図１３】
2019144201.tif 000024