(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の基体上に、少なくとも光導電層と表面層とが順次形成された電子写真用感光体と、前記電子写真用感光体の表面を帯電させる帯電手段を有する電子写真装置であって、前記帯電手段が、前記電子写真用感光体と当接部を形成して接触する帯電部材に電圧を印加することによって前記電子写真用感光体を帯電させる帯電装置であり、
前記光導電層が、シリコン原子を主要な成分とするアモルファス層で形成され、
前記表面層が、アルミニウム原子、窒素原子、および酸素原子を主要な成分とし、アルミニウム原子に対する酸素原子の含有比率が１原子％以上３０原子％以下であり、かつ、アルミニウム原子に対する窒素原子の含有比率が８０原子％以上９５原子％以下であり、
前記表面層が、水素原子またはハロゲン原子を含有しない
ことを特徴とする電子写真装置。
【請求項２】
前記光導電層と前記表面層の間に、シリコン原子および窒素原子を主要な成分とするアモルファス材料で構成された中間層を有する請求項１に記載の電子写真装置。
【請求項３】
前記中間層のシリコン原子に対する窒素原子の含有比率が、１０原子％以上５５原子％以下である請求項２に記載の電子写真装置
【請求項４】
前記光導電層と前記表面層の間に、シリコン原子および炭素原子を主要な成分とするアモルファス材料で構成された中間層を有する請求項１に記載の電子写真装置。
【請求項５】
前記中間層のシリコン原子に対する炭素原子の含有比率が、１０原子％以上１００原子％以下である請求項４に記載の電子写真装置
【請求項６】
前記帯電部材が、磁性部材表面に導電性磁性粒子を保持した磁気ブラシであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真用感光体と、少なくとも電子写真用感光体の表面を帯電させる帯電手段とを有する電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方法及びこれを利用した電子写真装置としては、複写機、ファクシミリ装置、コンピュータの出力手段であるプリンタとして広く一般に利用されている。
【０００３】
そのような電子写真装置では、表面に光導電層が設けられた感光体の外周面をコロナ帯電の如き帯電手段で一様に帯電させ、変調信号に応じたレーザやＬＥＤによって露光させることにより感光体の外周面上に静電潜像を形成する。その後、さらに感光体上にトナーを付着させることでトナー像を形成し、これを紙などの如き転写材へ転写させて複写又はプリントが行なわれる。このようにして電子写真装置で複写又はプリントを行ったのちに、感光体の外周面上にトナーが一部残留するため、残留トナーを除去する必要がある。かかる残留トナーの除去は、クリーニングブレード、ファーブラシ又はマグネットブラシを用いたクリーニング工程によって行なわれるのが一般的である。
【０００４】
電子写真プロセスに用いられる帯電手段としては、コロナ放電方式の帯電手段が一般的に広く知られている。しかしながら、最近においては、電源の低電圧化が図れる、オゾンの発生が極めて微量或は皆無である等の長所を有していることから、導電部材を感光体に接触させる接触式の帯電手段が、実用化されるようになってきた。接触式の帯電手段は、例えば、電圧を印加した帯電部材を感光体表面に当接させてその表面を所定の電位に帯電するものや、磁性体と磁性粒子（あるいは粉体）からなる磁気ブラシ状粒子の接触帯電部材を感光体表面に接触させて電荷を付与するものが知られている。また、それら他にも、導電性と弾性を有する担持体の表面に帯電粒子を担持するように構成された担持体を感光体表面に接触させて電荷を付与するものなども知られている。
【０００５】
そのような電子写真装置に好適に用いることが可能な感光体として、シリコン原子を母材とする非単結晶材料からなる光導電層を有する感光体（以下、ａ−Ｓｉ感光体と略記することがある）が挙げられる。ａ−Ｓｉ感光体は、そのビッカース硬度が１０００ｋｇｆ／ｍｍ2以上と非常に硬く、耐久性、耐熱性、環境安定性に優れている。そのため、特に高信頼性が要求される高速機において好ましい。このようなａ−Ｓｉ感光体は、さまざまな性能要求に合わせ、種々の層構成を有するものが提案されている。例えば、シリコン原子を母体としたアモルファス材料で構成された光導電層上に、シリコン原子及び炭素原子を含む非光導電性のアモルファス材料で構成された表面層を設けた層構成等がよく知られている。
【０００６】
この他にも、例えば、水素化無定形ケイ素光励起体層とチッ化アルミニウム、酸化アルミニウム、チッ化ホウ素、リン化ホウ素、等からなる群より選ばれた成分を含むプラズマ蒸着電荷移送層からなる電子写真像形成部材の例が、特許文献１に開示されている。
【０００７】
また、電荷輸送層にアルミニウムの酸化物、炭化物または窒化物、またはそれらの混合物からなり、遷移金属元素を０．０１〜３０原子％含有する電子写真用感光体の例が、特許文献２に開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−８７４８号公報
【特許文献２】特公平７−１１７７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、フルカラー化、システム化、デジタル化が進むと共に、出力画像の高画質化、高速化、高安定化の要求が高まっており、複写機や各種プリンタのプリント・オン・ディマンドといわれる軽印刷市場への進出が期待される。複写機や各種プリンタで一般的に用いられている電子写真方式で、印刷市場に割って入っていくためには、高画質化、高安定化は最低限の課題である。この点において、ａ−Ｓｉ感光体は、電子写真において広く一般的に用いられているＯＰＣ感光体に比べて、画質、安定性、耐久性に優れた特性を備えていることが知られている。
【００１０】
しかしながら、ａ−Ｓｉ感光体の場合、堆積膜を成膜する面積が非常に広く、電子写真において必要とされる種々の特性に対して、すべての特性ムラをゼロにすることは、極めて難しい技術である。従って、本体の使いこなしの工夫によって、感光体の特性ムラが出力画像に反映され難い構成が必要となる。このため、例えば、帯電手段の構成としては、帯電工程において感光体の持つ帯電特性のムラを軽減し、帯電後の電位が均一化され易い構成が好ましい。上述の帯電手段の中で、感光体の特性ムラを軽減し、電位を均一化する効果に着目すると、コロナ帯電方式より、接触帯電方式のほうが有利である。しかしながら、接触帯電方式では、何らかの部材が感光体に接触し、それが感光体表面を摺擦する構成であるため、耐磨耗性という観点においては、感光体にとって厳しい環境に曝されることとなる。その上、接触帯電方式の場合は、接触帯電部材の被帯電体への接触性が変化すると、摩耗ムラが生じる恐れがあり、微視的な帯電不均一や感度不均一につながって、ブラシで掃いたような掃きムラといわれる画像となる場合があった。このため、表面層の耐摩耗性に関しては、更なる改善が求められている。
【００１１】
本発明は、帯電手段に接触帯電方式を用いた電子写真装置において、物理的な摺擦による摩耗だけでなく、電気的な作用が関与した摩耗に関しても耐久性に優れる、高画質、高耐久、高安定な電子写真装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の電子写真装置は、導電性の基体上に、少なくとも光導電層と表面層とが順次形成された電子写真用感光体と、少なくとも電子写真用感光体の表面を帯電させる帯電手段を有する電子写真装置であって、
前記帯電手段は、前記電子写真用感光体と当接部を形成して接触する帯電部材に電圧を印加することによって前記電子写真用感光体を帯電させる帯電装置であり、
前記光導電層はシリコン原子を主要な成分とするアモルファス層で形成され、前記表面層はアルミニウム原子、窒素原子、および酸素原子を主要な成分とし、アルミニウム原子に対する酸素原子の含有比率が１原子％以上、３０原子％以下であり、かつ、
アルミニウム原子に対する窒素原子の含有量の比率が８０原子％以上、９５原子％以下であることを特徴とする電子写真装置である。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明の電子写真装置に好適に用いられる感光体は、接触帯電方式の帯電手段を使用し、感光体に対して厳しい環境に曝される構成の電子写真装置に使用しても、物理的な摺擦による摩耗性に優れ、マクロ的に見た摩耗レートに優れている。更に、帯電による電気的な作用に起因し、帯電器と感光体表面との接触性がミクロ的に変化したことによって引き起こされる微視的な摩耗ムラに対しても非常に優れた特性を持っている。即ち、総合的な耐摩耗性に優れているので、高画質、高耐久、高安定な電子写真装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明者らは上記の課題を解決し、高画質、高耐久、高安定の電子写真装置を見い出すべく鋭意検討を行った。その結果、表面層材料として求められる重要な特性の一つである耐摩耗性に関しては、接触帯電部材やクリーニングブレード等の何らかの部材と感光体表面との摺擦による物理的な摩耗だけでなく、帯電による電気的な作用が摩耗に関与していることがわかってきた。また、帯電手段に接触帯電方式を用いる場合においては、それらの物理的な摺擦と電気的な作用が同時におこるため、特に感光体表面の材料的な特性によって、耐摩耗性は大きく影響を受けることがわかってきた。
【００１５】
その後、表面層材料として様々な材料を用いて種々の実験を積み重ねていった。この結果、物理的な摺擦による摩耗に対しては、ビッカース硬度や研磨テープによる耐擦試験などの公知の評価方法による、いわゆる、硬さを指標とすることで概ね相関が得られることがわかってきた。
【００１６】
しかしながら、物理的な摺擦による摩耗性に優れ、表面層の膜厚がどの程度の割合で減少して言うかという観点でみたマクロ的な摩耗レートは良好であっても、微視的に見た摩耗ムラに関しては、必ずしも良好であるとは限らないことがわかってきた。微視的な摩耗ムラは、上述のように接触帯電部材との接触性が変化したために発生したと推測される。そこで、そのような接触性の変化は、帯電による電気的な作用により表面層の最表面部分に何らかの変化が生じたことに起因するものではないかと考え、接触帯電方式の帯電手段との組み合わせがより最適となる表面層材料について検討を重ねた。この結果、表面層をアルミニウム原子、窒素原子、および酸素原子を主要な成分とする材料とし、さらにその組成比を所定の範囲内とした場合に、物理的な摺擦に対する摩耗と、電気的な作用が関与する摩耗との両方に優れた特性が得られることを見出し、本発明に到達したものである。
【００１７】
即ち、本発明の電子写真装置は、導電性の基体上に、少なくとも光導電層と表面層とが順次形成された電子写真用感光体と、前記電子写真用感光体の表面を帯電させる帯電手段を有する電子写真装置であって、
前記帯電手段が、前記電子写真用感光体と当接部を形成して接触する帯電部材に電圧を印加することによって前記電子写真用感光体を帯電させる帯電装置であり、
前記光導電層が、シリコン原子を主要な成分とするアモルファス層で形成され、
前記表面層が、アルミニウム原子、窒素原子、および酸素原子を主要な成分とし、アルミニウム原子に対する酸素原子の含有比率が１原子％以上３０原子％以下であり、かつ、アルミニウム原子に対する窒素原子の含有比率が８０原子％以上９５原子％以下であり、
前記表面層が、水素原子またはハロゲン原子を含有しない
ことを特徴とする電子写真装置である。
【００１８】
ここで水素原子またはハロゲン原子を含有しない（実質的に含有しない）とは表面層形成時にこれらの原子を積極的に添加せずに形成されたことを意味している。
【００１９】
又、光導電層と表面層の間には、シリコン原子および窒素原子、またはシリコン原子および炭素原子を主要な成分とするアモルファス材料（以下、ａ−ＳｉＮまたはａ−ＳｉＣと表記する場合がある）からなる中間層を形成することが好ましい。中間層としてａ−ＳｉＮを採用する場合は、シリコン原子に対する窒素原子の含有量を１０原子％以上、５５原子％以下の範囲とすることが好ましい。中間層としてａ−ＳｉＣを採用する場合には、シリコン原子に対する炭素原子の含有量を１０原子％以上、１００原子％以下の範囲とすることが好ましい。
【００２０】
帯電部材が、磁性部材表面に導電性磁性粒子を保持した磁気ブラシであることが好ましい。
【００２１】
以下に、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
（電子写真装置）
本発明に好適に用いられる電子写真装置について、図１の概略構成図を参照して説明する。
【００２３】
この電子写真装置は、表面に静電潜像が形成され、この静電潜像上にトナーが付着されてトナー像が形成されるドラム型の感光体１０１を有している。感光体１０１の周りには、感光体１０１の表面を所定の極性・電位に一様に帯電させる帯電器として、接触式１次帯電器１０２と、帯電された感光体１０１の表面に画像露光１０３を行って静電潜像を形成する、不図示の画像露光装置とが配置されている。また、形成された静電潜像上にトナーを付着させて現像する現像器が配置されている。
【００２４】
現像器は、ブラックトナー（Ｂ）を付着させる第１現像器１０４ａと、イエロートナー（Ｙ）を付着させる現像器とマゼンタトナー（Ｍ）を付着させる現像器とシアントナー（Ｃ）を付着させる現像器とを内蔵した回転型の第２の現像器１０４ｂとが配置されている。
【００２５】
また、感光ドラム上でトナー像を形成しているトナーの電荷を均一にし、安定した転写を行うようにするための転写前帯電器１０５が設けられている。さらに、中間転写ベルト１０６にトナー像を転写した後、感光体１０１上をクリーニングする感光体クリーナ１０７および感光体１０１の除電を行う除電光１０８が設けられている。
【００２６】
中間転写ベルト１０６は、感光体１０１に当接ニップ部を介して駆動するように配置されており、内側には感光体１０１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１０６に転写するための一次転写ローラ１０９が配備されている。
【００２７】
一次転写ローラ１０９には、感光体１０１上のトナー像を中間転写ベルト１０６に転写するための一次転写バイアスを印加するバイアス電源（不図示）が接続されている。
【００２８】
中間転写ベルト１０６の周りには、中間転写ベルト１０６に転写されたトナー像を記録材１１２にさらに転写するための二次転写ローラ１１０が、中間転写ベルト１０６の下面部に接触するように設けられている。
【００２９】
二次転写ローラ１１０には、中間転写ベルト１０６上のトナー像を記録材１１２に転写するための二次転写バイアスを印加するバイアス電源が接続されている。また、中間転写ベルト１０６上のトナー像を記録材１１２に転写した後、中間転写ベルト１０６の表面上に残留した転写残トナーをクリーニングするための中間転写ベルトクリーナ１１１が設けられている。
【００３０】
また、この電子写真装置は、画像が形成される複数の記録材１１２を保持する給紙カセット１１３と、記録材１１２を給紙カセット１１３から中間転写ベルト１０６と二次転写ローラ１１０との当接ニップ部を介して搬送する搬送機構とが設けられている。記録材１１２の搬送経路上には、記録材１１２上に転写されたトナー像を記録材１１２上に定着させる定着器１１４が配置されている。
【００３１】
（接触式帯電器）
図２に、本発明に好適に用いることができる接触式帯電器の一例として、導電性ローラ帯電器の模式図を示す。
【００３２】
導電性ローラ帯電器は導電性芯金２１、弾性体層２２、および、表面層２３を備えている。導電性芯金２１は、鉄、アルミニウム、ステンレス、などが好適に使用可能である。弾性体層２２は、ウレタン、シリコンゴム、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンの３元共重合体）、などのソリッド又は発泡ソリッド弾性体に、カーボンや、ＴｉＯ2、ＺｎＯなどの金属酸化物を加え、体積抵抗率１×１０4〜１×１０13Ω・ｃｍとしたものが好適に使用できる。
【００３３】
表面層２３は、トレジン（商品名）のようなナイロン系の樹脂又は、ポリエチレン、ポリエステル、フッ素樹脂、ポリプロピレンなどを導電化した合成樹脂皮膜が好適である。抵抗値は内側の弾性体の抵抗より大きい値であることが好ましい。それにより電子写真用感光体の表面にピンホールがあっても、電流が集中して流れ込みにくく、より好ましい。具体的には、例えばウレタンにカーボンを分散し抵抗調整された弾性体層にナイロン系樹脂を導電化した合成樹脂皮膜の表面層を設けた帯電ローラが好適なものとして挙げられる。
【００３４】
図３に、本発明に好適に用いることができる接触式帯電器の一例として、磁気ブラシ帯電器の模式図を示す。磁気ブラシ帯電器は、微粒子の磁性粒子によって感光体に直接接触させて電荷を注入する方式を取るため、ファーブラシや導電性ローラに比べて接触点が多く取れることによる帯電の均一化や、比表面積が大きいため汚染に強いと言った利点がある。磁気ブラシ方式の注入帯電器は導電性の磁性粒子を直接マグネット、あるいは、マグネットを内包するスリーブ上に磁気的に拘束させ、停止、あるいは、回転しながら像担持体に接触させ、これに電圧を印加することによって帯電が開始される。
【００３５】
磁気ブラシ帯電器３０は、内部に固定マグネット３０２が設けられ、回転自在の非磁性の帯電スリーブ３０３上に、磁性粒子規制手段３０１によって規制された帯電用磁性粒子３０４が磁界によってブラシ状に形成される。帯電スリーブ３０３の回転にともない帯電用磁性粒子３０４が搬送される。帯電スリーブ３０３は感光体と、例えば、５００μｍの間隔をもって設けられ、不図示の電源より、例えば、５００Ｖｐｐ、１ｋＨｚの交番電界に、定電圧制御された０〜８００Ｖの直流電圧を重畳した帯電バイアスＡＣ＋ＤＣが印加できるようになっている。帯電スリーブ３０３に、上記の帯電電圧を印加することにより、帯電用磁性粒子３０４から電荷が感光体上に与えられ、帯電電圧に対応した電位に近い値に帯電される。
【００３６】
また、帯電スリーブ３０３は感光体に対しカウンター方向に回転している。帯電スリーブ３０３の周速度は遅すぎると感光体表面と磁性粒子の接触確率が不十分となり、帯電ムラ等画像不良の要因となり、速すぎると磁性粒子の飛散を引き起こしてしまう。良好な帯電が行なえる周速度は、帯電スリーブ３０３の外径や感光ドラムとの間隔にも依存するが、感光体の周速度に対して２０〜１５０％の範囲とするのが好ましい。
【００３７】
磁気ブラシ帯電器３０において、感光体に対して形成される帯電用磁性粒子３０４の接触ニップ幅は、例えば、６ｍｍになるよう調整されている。
【００３８】
磁性粒子としては、樹脂とマグネタイト等の磁性粉体を混練して粒子に成型したもの、もしくはこれに抵抗値調節のために導電カーボン等を混ぜたもの、焼結したマグネタイト、フェライト、もしくはこれらを還元または酸化処理して抵抗値を調節したもの、上記の磁性粒子を抵抗調整したコート材（フェノール樹脂にカーボンを分散したもの等）でコートまたはＮｉ等の金属でメッキ処理して抵抗値を適当な値にしたもの等が好適に用いられる。
【００３９】
これら磁性粒子の抵抗値としては、高すぎると感光ドラムに電荷が均一に注入できず、微小な帯電不良によるカブリ画像となってしまう。低すぎるとピンホールリークが生じた場合、ピンホールに流れる電流により、電源が過負荷となって電圧が降下し、感光ドラム表面をすることができず、帯電ニップ状の帯電不良となる。よって磁性粒子の抵抗値（体積抵抗値）としては、１×１０4Ω・ｃｍ以上、１×１０10Ω・ｃｍ以下が好ましい。また、帯電用磁性粒子の抵抗値は、底面積が２２８ｍｍ2の金属セルに帯電用磁性粒子を２ｇ入れた後、６．６ｋｇ／ｃｍ2で加重し、１００Ｖの電圧を印加して測定している。
【００４０】
磁性粒子の磁気特性としては、感光体への磁性粒子付着を防止するために磁気拘束力を高くする方がよく、飽和磁化が２０〜８０Ａ・ｍ2／ｋｇが望ましい。
【００４１】
また、磁性粒子の粒径は帯電能力や帯電の均一性に影響する。つまり、粒径が大きすぎると感光ドラムとの接触割合が低下し帯電ムラの原因となる。粒径が小さいと帯電能力、均一性ともに向上する反面、一粒子に作用する磁力が低下し、感光ドラムへの付着が起きやすくなる。このため磁性粒子の粒径としては５〜１００μｍのものが好適に用いられる。
【００４２】
（アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体）
本発明の電子写真装置に好適に用いることができる電子写真用感光体（以下、感光体と表記することがある。）の層構成について、図４の模式的構成図を参照して説明する。
【００４３】
図４（ａ）は、本出願にかかる第１の発明の層構成の一例を模式的に示した図であり、例えばアルミニウム等の円筒状で導電性の基体４０１と、導電性の基体４０１の表面に順次積層された光導電層４０２、表面層４０３とから構成される。図４（ｂ）に示すように、基体４０１上に、基体側からの電荷の注入を阻止するために、下部電荷注入阻止層４０４を設け、下部電荷注入阻止層４０４上に光導電層４０２と、表面層４０３とを順次設けた層構成であってもよい。
【００４４】
図４（ｃ）は、本出願にかかる第２の発明の層構成の一例を模式的に示した図であり、例えばアルミニウム等の円筒状で導電性の基体４０１と、導電性の基体４０１の表面に順次積層された光導電層４０２、中間層４０５、表面層４０３とから構成される。図４（ｄ）に示すように、基体４０１上に、基体側からの電荷の注入を阻止するために、下部電荷注入阻止層４０４を設け、下部電荷注入阻止層４０４上に光導電層４０２、中間層４０５、および、表面層４０３をこの順に設けた層構成であってもよい。
【００４５】
また、必要に応じて、光導電層４０２は、基体４０１側から第一の層領域と第二の層領域とからなる２層構成にしてもよい。また、光導電層４０２と表面層４０３との界面に関しては、連続的に変化させ界面反射を抑制する界面制御を施してもよい。
【００４６】
基体および各層は、以下のように構成される。
【００４７】
（表面層）
本発明の電子写真装置に好適に用いることができる電子写真用感光体の表面層４０３は、アルミニウム原子（Ａｌとも表記）、窒素原子（Ｎとも表記）、酸素原子（Ｏとも表記）を主要な構成要素とするアモルファス材料（以下ＡｌＮＯと表記するが、互いの原子の組成比を表すものではない）により形成される。本発明において、ＮはＡｌと結合することによって、バンドギャップの広い化合物を形成する効果を有する。表面層として必要な光透過率を有するためにはＡｌに対するＮの含有量（以下Ｎ含有量と表記）が８０原子％以上とすることが好ましい。Ｎ含有量が８０原子％未満では、バンドギャップが極端に狭くなる傾向がある。このため、画像露光として広く一般的に用いられている波長が６００〜８００ｎｍの赤から近赤外の波長帯、及び、それよりもさらに短波長となる３８０〜４５０ｎｍの波長帯の光に対して十分な感度を得ることが難しくなる。３８０〜４５０ｎｍの短波長帯の光は、レーザスポット径を小さくすることが容易となることが知られており、スポット径を小さくすることにより、より高解像な像形成を行うことが容易となる。
【００４８】
一方、Ｎ含有量が多い場合には膜の硬度が次第に低下する傾向が現れる。そのため、電子写真用感光体表面にキズが発生しやすくなるなど、耐久性の低下が起こる場合がある。こうした傾向は、Ｎ含有量が９５原子％を超えると顕著になる。
【００４９】
本来化学量論組成における窒化アルミニウム（ＡｌＮとも表記）はＡｌに対するＮの含有量が１００原子％となるが、本発明でＡｌに対するＮの含有量が９５原子％以下の範囲で最適値が得られたことは、Ｏが含有される効果によるものと推測される。
【００５０】
本発明におけるＯの効果は、帯電部材との接触性が変化したことに起因する微視的な摩耗ムラの防止効果に現れる。これは、堆積膜形成過程でＯがＮと選択的に置換してＡｌと結合しやすい性質により、ＡｌとＮの結合で形成されうる膜中の欠陥を効果的に補償され、帯電における電気的な安定性が向上するためであると考えられる。
【００５１】
その結果、Ｏを含有することで膜の化学的な安定性が増し、表面の劣化を起こし難くなり、帯電部材との摺擦が長期間に渡って安定して行われるために、微視的な摩耗ムラの発生が抑制でき、掃きムラといわれる画像不良の発生を効果的に防止するものと考えられる。こうした効果は微量のＯでも十分に得られ、Ａｌに対するＯの含有量（以下Ｏ含有量と表記）が１原子％以上であれば効果が見込める。
【００５２】
一方、Ｏ含有量が３０％を超えると、逆に摩耗ムラが発生しやすくなる傾向が現れる。これはＡｌＮに対して、酸化アルミニウム（ＡｌＯとも表記）そのものが、摩耗ムラの発生し易い傾向をもっているためと思われる。この理由に関してはすべてが明らかになったわけではないが、材料的にＡｌＯはＡｌＮに比べて帯電による電気的な作用に対する安定性が低く、表面変化を起こし易いのではないかと推測している。
【００５３】
従って、帯電部材との摺擦が長期間に渡って繰り返し行われると、帯電による何らかの表面変化が生じ、それに起因して帯電部材と感光体との接触性が変化し、微視的な摩耗ムラが発生し易くなるのではないかと推測している。このため、Ｏ含有量が３０％を超えると、摩耗ムラに対するＡｌＯの性質が顕在化するものと推測される。
【００５４】
上述のＡｌ、Ｎ、Ｏの含有率を有するＡｌＮＯにおいて、水素原子（Ｈとも表記）またはハロゲン原子（Ｘとも表記）を実質的に含有しないことが好ましい。ＨまたはＸが、表面層中に含有されることにより、前述のような膜中の欠陥を補償する効果が知られている。しかしながら、Ａｌのような元素に対しては、ＨやＸの結合力は比較的弱く、長期間に渡って画像形成を繰り返した場合、主として帯電工程の影響でその結合が切れてしまうことが起こる。その結果、長期にわたる使用では次第に膜中欠陥が増加していき、このような化学的な変化は、帯電部材との接触性の変化を引き起こす要因となり易く、このため、摩耗ムラが発生しやすくなる傾向にある。
【００５５】
したがって、摩耗ムラを防止するためにはＡｌに対するＨの含有量（以下Ｈ含有量と表記）またはＡｌに対するＸの含有量（以下Ｘ含有量と表記）が少ないほうがよく、実質的に含有しないことが望ましいものである。
【００５６】
本発明において、表面層４０３の層厚は、機械的な特性および電子写真上の電気的な特性の点から適宜所望にしたがって決定される。しかしながら、極端に薄い場合は表面保護の機能の低下、また、極端に厚い場合には残留電位の増加等の懸念が表れることから、０．１μｍ以上、３μｍ以下が好適である。
【００５７】
ＡｌＮＯの形成方法はいずれであっても限定されず、プラズマＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法など、公知の堆積膜形成方法が採用できる。
【００５８】
なかでも、スパッタリング法、特にＡｌをターゲットとして、窒素ガス（Ｎ2とも表記）および酸素ガス（Ｏ2とも表記）を導入する反応性スパッタリング法は、組成比を簡単に調整できるなどの理由から最も好ましい方法として採用できる。
【００５９】
また、Ｈおよびハロゲン原子Ｘを含まない表面層を作成するためにも、上記の反応性スパッタリング法が最も好ましいものと言える。
【００６０】
（光導電層）
本発明の電子写真装置に好適に用いることができる電子写真用感光体の光導電層４０２は、電子写真特性上の性能を満足できる光導電特性を有するシリコン原子（Ｓｉとも表記）を主要な成分とするアモルファス材料（以下ａ−Ｓｉと表記）で形成される。
【００６１】
ａ−Ｓｉは、硬度、安定性に優れるため、上述の表面層４０３と組み合わせることで、耐久性に優れた電子写真用感光体を提供することができる。
【００６２】
本発明では、ａ−Ｓｉ中の未結合手を補償するため、水素原子に加えて、ハロゲン原子を含有させることができる。光導電層４０２においては表面層４０３に保護されるため、これらの原子を含有しても安定性を損なうことは無い。
【００６３】
水素原子およびハロゲン原子の含有量の合計は、シリコン原子と、水素原子およびハロゲン原子との和に対して１０原子％以上、特に１５原子％以上であることが好ましく、また、シリコン原子と、水素原子およびハロゲン原子との和に対して３０原子％以下、特に２５原子％以下であることが好ましい。
【００６４】
光導電層４０２には必要に応じて伝導性を制御する原子を含有させることが好ましい。伝導性を制御する原子は、光導電層４０２中に万偏なく均一に分布した状態で含有されていてもよいし、また、層厚方向には不均一な分布状態で含有している部分があってもよい。
【００６５】
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る。周期表１３族に属する原子（以後「第１３族原子」と略記する）または周期表１５族に属する原子（以後「第１５族原子」と略記する）を用いることができる。
【００６６】
第１３族原子としては、具体的には、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）等があり、特にホウ素、アルミニウム、ガリウムが好適である。第１５族原子としては、具体的にはリン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等があり、特にリン、砒素が好適である。
【００６７】
光導電層４０２に含有される伝導性を制御する原子の含有量は、シリコン原子に対して１×１０-2原子ｐｐｍ以上、特に５×１０-2原子ｐｐｍ以上、さらには１×１０-1原子ｐｐｍ以上であることが好ましく、また、１×１０4原子ｐｐｍ以下、特に５×１０3原子ｐｐｍ以下、さらには１×１０3原子ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００６８】
光導電層４０２の層厚は、所望の電子写真特性が得られること、経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定される。例えば、光導電層４０２の層厚は、１５μｍ以上、特に２０μｍ以上とすることが好ましく、また、６０μｍ以下、特に５０μｍ以下、さらには４０μｍ以下とすることが好ましい。光導電層４０２の層厚が１５μｍ未満であると、帯電部材への通過電流量が増大し、劣化が早まりやすい傾向がある。光導電層４０２の層厚が６０μｍを超えると、光導電層の異常成長部位が大きくなることがあり、具体的には水平方向で５０〜１５０μｍ、高さ方向で５〜２０μｍとなり、表面を摺擦する部材へのダメージが無視できなくなったり、画像欠陥となったりする場合がある。
【００６９】
なお、光導電層４０２は上記のように単一の層から形成されても良いし、キャリア発生層とキャリア輸送層を分離した複数構成としてもよい。
【００７０】
（基体）
本発明の電子写真装置に好適に用いることができる電子写真用感光体の導電性の基体４０１は表面に形成される光導電層および表面層を保持し得るものであれば特に限定されずいずれのものであってもよい。例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ等の金属、および、これらの合金、例えばＡｌ合金、ステンレス等が挙げられる。また、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルムまたはシート、ガラス、セラミック等の電気絶縁性支持体の少なくとも光導電層を形成する側の表面を導電処理したものも、導電性の基体として用いることができる。
【００７１】
（中間層）
本発明の電子写真装置に好適に用いることができる電子写真用感光体は、光導電層４０２と表面層４０３の間にシリコン原子および窒素原子を主要な成分とするアモルファス材料（以下、ａ−ＳｉＮと表記）、またはシリコン原子および炭素原子を主要な成分とするアモルファス材料（以下、ａ−ＳｉＣと表記）で形成された中間層を形成することができる。
【００７２】
中間層４０５の効果は、光感度の向上にある。
【００７３】
ａ−Ｓｉで形成された光導電層４０２上に直接ＡｌＮＯで形成された表面層４０３を積層した場、条件によっては、光導電層４０２と表面層４０３の界面で互いの構成元素が交じり合う拡散層を形成する場合がある。拡散層が形成されると、その一部に若干の光吸収を起こす領域が発生し、結果として光感度が制限を受ける場合があった。
【００７４】
本発明の中間層４０５は上記のような拡散層の形成を防止し、光感度の制限をなくして向上させる効果を有する。この効果の詳細は現時点では明確ではないが、ａ−ＳｉＮまたはａ−ＳｉＣは、光導電層４０２として使用する上記の範囲のａ−Ｓｉに較べて化学的安定性が高いことなどの特性により、互いの成分の拡散を防止できるものと推測される。
【００７５】
上記の効果を得るためには、中間層４０５の組成比を適宜調整することが望ましい。
【００７６】
具体的には、中間層４０５としてａ−ＳｉＮを採用する場合は、シリコン原子に対する窒素原子の含有量を１０原子％以上、５５原子％以下の範囲とすることが好ましい。また、中間層４０５としてａ−ＳｉＣを採用する場合には、シリコン原子に対する炭素原子の含有量を１０原子％以上、１００原子％以下の範囲とすることが好ましい。
【００７７】
また、中間層４０５には、導電性を制御する物質を含有させてもよい。導電性を制御する原子としては上記の光導電層４０２に含有させる原子が使用できる。
【００７８】
光導電層４０２上に表面層４０３を直接積層した場合の光感度の制限は、通常の電子写真用感光体の使用の可否を区別するような特段の影響を与えるものではない。しかし、中間層４０５を用いることで、光感度の向上によりさらに広いプロセス条件で寛容度の高い電子写真用感光体特性を提供するとともに、将来の更なる高速な画像形成条件に対する優位性を確保することができる。
【００７９】
（下部電荷注入阻止層）
本発明の電子写真装置に好適に用いることができる電子写真用感光体においては、図４（ｂ）、図４（ｄ）に示すように、基体の上に基体側からの電荷の注入を阻止する働きのある下部電荷注入阻止層４０４を設けるのが効果的である。下部電荷注入阻止層４０４は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のを阻止する機能を有するものである。
【００８０】
下部電荷注入阻止層４０４の材質としては、シリコン原子を母材とする非単結晶材料からなり、導電性を制御する不純物を光導電層に比べて比較的多く含有させることができる。電子写真用感光体がプラス帯電用の場合、下部電荷注入阻止層に含有される不純物元素としては、周期表第１３族元素を用いることができる。また、マイナス帯電用の場合は、下部電荷注入阻止層４０４に含有される不純物元素としては、周期表第１５族元素を挙げることができる。下部電荷注入阻止層４０４中に含有される不純物元素の含有量率は、下部電荷注入阻止層中の構成原子の総量に対して、例えば１０原子ｐｐｍ以上、１００００原子ｐｐｍ以下、好ましくは５０原子ｐｐｍ以上、７０００原子ｐｐｍ以下、より好ましくは１００原子ｐｐｍ以上、５０００原子ｐｐｍ以下である。
【００８１】
更に、下部電荷注入阻止層には、窒素、炭素、及び酸素を含有することによって、下部電荷注入阻止層と基体との間の密着性を向上させることができる。
【００８２】
また、下部電荷注入阻止層４０４には層内に存在する未結合手と結合し膜質の向上を図ることができる水素原子を含有させるのが好ましい。下部電荷注入阻止層中に含有される水素原子の含有量は、下部電荷注入阻止層中の構成原子の総量に対して、例えば１原子％以上、５０原子％以下、好ましくは５原子％以上、４０原子％以下、より好ましくは１０原子％以上、３０原子％以下である。
【００８３】
このような下部電荷注入阻止層の層厚は、所望の電子写真特性が得られること、及び、経済的効果等の点から、例えば０．１μｍ以上、５μｍ以下、好ましくは０．３μｍ以上、４μｍ以下、より好ましくは０．５μｍ以上、３μｍ以下である。層厚を０．１μｍ以上、５μｍ以下とすることにより、基体からの電荷の注入阻止能が充分となり、充分な帯電能が得られると共に電子写真特性の向上が期待でき、残留電位の上昇などを抑制することができる。
【００８４】
上述の光導電層、および、下部電荷注入阻止層の作製方法は、一般的に知られている真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法の如き成膜方法により、基体上に図４に示すような層構成の堆積膜を形成すればよい。それらの中でも、原料ガスにＲＦ帯やＶＨＦ帯の高周波電力を印加してグロー放電により分解し、基体上に堆積膜を形成するプラズマＣＶＤ法を用いると、より好適に作製することができる。
【００８５】
次に、本発明の電子写真装置に好適な感光体の製造に使用することができる装置、および、これを用いた感光体の製造方法について、以下に説明する。図６は、電源周波数としてＲＦ帯を用いた高周波プラズマＣＶＤ法による感光体製造装置の一例を、模式的に示した構成図である。
【００８６】
この装置は、大別すると、堆積装置６１００、原料ガスの供給系６２００、反応容器６１１１内を減圧するための排気装置（図示せず）から構成されている。堆積装置６１００中の反応容器６１１１内には円筒状基体６１１２を載置する載置台６１１０、基体加熱用ヒータ６１１３、原料ガス導入管６１１４が設置されている。更に、高周波マッチングボックス６１１５を介して高周波電源６１２０が反応容器６１１１を兼ねるカソード電極に接続されている。
【００８７】
原料ガス供給装置６２００は、原料ガスのボンベ６２２１〜６２２６とバルブ６２３１〜６２３６、６２４１〜６２４６、６２５１〜６２５６、及び、マスフローコントローラ６２１１〜６２１６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６１１１内のガス導入管６１１４に接続されている。
【００８８】
この装置を用いた堆積膜の形成は、例えば以下のような手順によって行われる。
【００８９】
まず、反応容器６１１１内に円筒状基体６１１２を設置し、例えば真空ポンプなどの排気装置（図示せず）により反応容器６１１１内を排気する。続いて、基体加熱用ヒータ６１１３により円筒状基体６１１２の温度を２００℃乃至３５０℃の所定の温度に制御する。
【００９０】
次に、堆積膜形成用の原料ガスを、ガス供給装置６２００により流量制御し、反応容器６１１１内に導入する。そして、排気速度を調整することにより所定の圧力に設定する。
【００９１】
以上のようにして堆積の準備が完了した後、以下に示す手順で各層の形成を行う。
【００９２】
内圧が安定したところで、高周波電源６１２０を所望の電力に設定して、高周波マッチングボックス６１１５を通じてカソード電極に供給し高周波グロー放電を生起させる。放電に用いる周波数は１〜３０ＭＨｚのＲＦ帯が好適に使用できる。
【００９３】
この放電エネルギーによって反応容器６１１１内に導入された各原料ガスが分解され、円筒状基体６１１２上に所定のシリコン原子を主成分とする堆積膜が形成される。所望の膜厚の形成が行われた後、高周波電力の供給を止め、ガス供給装置の各バルブを閉じて反応容器６１１１への各原料ガスの流入を止め、堆積膜の形成を終える。
【００９４】
同様の操作を複数回繰り返すことによって、所望の多層構造の感光層が形成される。また、膜形成の均一化を図るために、層形成を行っている間は、円筒状基体６１１２を駆動装置（不図示）によって所定の速度で回転させることも有効である。さらに、上述のガス種およびバルブ操作は各々の層の作製条件にしたがって変更が加えられることは言うまでもない。
【００９５】
次に本発明の電子写真装置に好適に用いることができる電子写真用感光体に好適に用いられる表面層の形成方法を、反応性ガスを用いたスパッタリング法を例として説明する。
【００９６】
図５は本発明本発明の電子写真装置に好適に用いることができる電子写真用感光体の表面層の形成に使用できるスパッタリング法による堆積膜形成装置の一例を模式的に示した図である。
【００９７】
図５の装置は、大別して、反応炉５１００と、投入炉５２００からなり、反応炉５１００は反応容器５１０８、反応性ガスノズル５１０３、回転軸５１０４、スパッタガス導入管５１０５、カソード５１０２を含む。
【００９８】
反応容器５１０８はバルブ５１１７を通して排気装置（図示せず）に接続され、内部を真空排気可能となっている。基体１２２（上記の手順によって、少なくとも光導電層を形成されたもの）は、ホルダー５１１３を介し回転軸５１０４に設置され、回転軸５１０４は回転軸シール５１１９により回転可能に支持され、大気下で、モーター５１１８と接続される。基体１２２は、堆積膜形成中、モーター５１１８によって回転することにより、全周にわたって均一な堆積膜が形成される。
【００９９】
回転軸５１０４の外側には、ホルダー５１１３に内包される形状のヒータ５１１４が設置され、基体１２２を所望の温度に加熱することができる。
【０１００】
反応性ガスノズル５１０３はガス放出孔５１１６を備え、バルブ５１１５を通して、原料ガス供給手段（図示せず）に接続され、Ｎ2、Ｏ2等からなる反応性ガスを供給する。なお、原料ガス供給手段は、図６に示した原料ガス供給装置６２００と同様のものが使用できる。
【０１０１】
カソード５１０２は絶縁部材５１０７を介してそれぞれ反応容器５１０８に支持され、その外周はシールド５１１１により、プラズマから隔離されている。また、カソード５１０２は外部から冷却水配管５１３１、５１３２を通してスパッタリングプロセス中に冷却することができる。
【０１０２】
また、カソード５１０２は反応容器５１０８の外部で電源５１０９に接続される。カソード５１０２は、アルミニウムからなるターゲット５１０６を備え、さらに磁石５１２９が設置される。この磁石５１２９は基体１２２の長さに対応して、配置を適宜調整することにより、基体１２２の母線方向に均一な膜を形成できるようになっている。
【０１０３】
カソード５１０２近傍にはスパッタガス導入管５１０５が設置され、バルブ５１１０を介して、原料ガス供給手段（図示せず）に接続され、アルゴン（Ａｒ）等のスパッタリング用のガスを導入する。
【０１０４】
投入炉５２００は、真空容器５２０１、アクチュエータ５２０３、扉５２０２からなり、真空容器５２０１は、ゲートバルブ５１０１によって反応容器５１０８と連通する。また、真空容器５２０１はバルブ５２０５を介して接続される排気装置によって、反応容器５１０８とは個別に真空排気可能となっている。
【０１０５】
アクチュエータ５２０３はシャフト５２０７を真空シール５２０６によって真空容器５２０１に支持される。シャフト５２０７にはチャッキング機構５２０８が設置され、真空中で基体１２２を保持し、ゲートバルブ５１０１を開きシャフト５２０７を伸縮させることで基体１２２を反応炉５１００と投入炉５２００の間で搬送できる。
【０１０６】
また、真空容器５２０１にはバルブ５２０４を介して内部をベント可能としている。
【０１０７】
次に図５に示した装置を用いた場合の表面層４０３の形成手順を具体的に説明する。
【０１０８】
まずバルブ５１１７を開いて排気装置により反応容器５１０８内部を排気しておく。同時にたとえば光導電層４０２を形成した基体１２２を扉５２０２より投入炉５２００に投入し、チャッキング機構５２０８にセットする。次に扉５２０２を閉じ、バルブ５２０５を開いて真空容器５２０１内部を排気する。
【０１０９】
反応容器５１０８、真空容器５２０１内部がともにたとえば０．１Ｐａ以下の真空度になったところで、バルブ５１０１を開き、アクチュエータ５２０３を操作して、シャフト５２０７を伸ばし、基体１２２を反応容器５１０８内のホルダー５１１３に設置し、チャッキング機構５２０８を開いて、基体１２２をホルダー５１１３上に残置する。
【０１１０】
その後、シャフト５２０７を縮めて、チャッキング機構５２０８を投入炉５２００内に収納し、ゲートバルブ５１０１を閉じる。
【０１１１】
この状態で必要に応じヒータ５１１４に通電し基体１２２を所望の温度に加熱することができる。
【０１１２】
基体１２２が所望の温度になったところで、スパッタガスおよび反応性ガスを、それぞれバルブ５１１０、５１１５を開いて、原料ガス供給手段（図示せず）より反応容器５１０８内に供給する。その後、反応容器５１０８に接続された真空計（図示せず）により、所定の圧力になったところで電源よりカソード５１０２に電力を印加してグロー放電を生起させる。
【０１１３】
この際、回転軸５１０４をモーター５１１８により回転させることで、基体１２２の周方向に均一に堆積膜を得ることができる。
【０１１４】
所望の堆積膜が形成されたところで、電源５１０９より電力の供給を止め、堆積膜の形成を終える。
【０１１５】
複数の領域からなる表面層を形成するためには、所望のガス、圧力、基板温度等の条件を設定しなおした上で、再度カソード５１０２に電力を印加してグロー放電を生起させればよい。
【０１１６】
同時にバルブ５１１０、５１１５を閉じ、反応性ガス、スパッタガスの供給を終えると同時に、ヒータ５１１４の通電を止め、いったん反応容器５１０８内をたとえば０．１Ｐａ以下の圧力まで排気し、ゲートバルブ５１０１を開く。
【０１１７】
ここで、アクチュエータ５２０３を操作し、シャフト５２０７を伸ばしでチャッキング機構５２０８により基体１２２を保持した後、再びシャフト５２０７を縮め、基体１２２が投入炉５２００内に収納されたところで、ゲートバルブ５１０１を閉じる。
【０１１８】
ゲートバルブ５１０１が閉じたことを確認した後、バルブ５２０４を開き、真空容器５２０１内をベントし、扉５２０２を開いて、基体１２２を取り出し、電子写真用感光体の形成を終える。
【０１１９】
なお、上記の電子写真用感光体の形成手順の例では、図６に示したプラズマＣＶＤ法による堆積膜形成装置を用いて形成した電子写真用感光体をいったん大気中に取り出し、図５に示したスパッタリング法による堆積膜形成装置に投入した。しかしながら、この手順には特に規定は無く、たとえば両装置を結ぶ真空搬送可能な搬送装置を設置し、真空中で電子写真用感光体の移送を行ってもよい。
【０１２０】
以下、実施例、及び、比較例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらによって何ら限定されるものではない。なお、実施例６の感光体２０、感光体２１及び感光体２２並びに実施例７の感光体２４、感光体２５及び感光体２６は参考例である。
【０１２１】
（実施例１、及び、比較例１）
電子写真用感光体として、図４（ｂ）に示した層構成の感光体を６種類（感光体１〜６）製作した。より具体的には、導電性の基体として直径８４ｍｍ、長さ３８１ｍｍ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、下部電荷注入阻止層、光導電層、及び、表面層を順次積層して図４（ｂ）に示した層構成の感光体を製作した。
【０１２２】
感光体１に関しては、下部電荷注入阻止層、光導電層、及び、表面層を図６に示した装置を用いてプラズマＣＶＤ法によって、表１に示した条件で形成した。プラズマＣＶＤに用いた高周波電力は周波数１３．５６ＭＨｚを使用した。
【０１２３】
【表１】
0005311830.tif 000002
【０１２４】
感光体２〜６に関しては、下部電荷注入阻止層、および、光導電層を図６に示した装置を用いてプラズマＣＶＤ法によって、表２に示した条件で形成した。表面層は図５に示した装置を用いてスパッタリング法によって、表３、４に示した条件でＡｌＮＯからなる層を形成した。プラズマＣＶＤに用いた高周波電力は周波数１３．５６ＭＨｚを使用した。なお、本実施例では、ターゲットにアルミニウム、反応性ガスにＯ2、Ｎ2を用い、Ｏ2、Ｎ2の流量を変化させることで、Ｎ含有量を変化させるとともに、Ｏ含有量をほぼ一定となるように調整した。
【０１２５】
【表２】
0005311830.tif 000003
【０１２６】
【表３】
0005311830.tif 000004
【０１２７】
【表４】
0005311830.tif 000005
【０１２８】
また、表４中のＮ含有量とＯ含有量は、同一条件で形成した感光体をおよそ１２ｍｍ×１２ｍｍの大きさに切り出したサンプルを形成し、ＥＳＣＡ（ＰＨＩ  Ｑｕａｎｔｕｍ  ２０００  Ｓｃａｎｉｎｇ  ＥＳＣＡ）により、２ｍｍ×２ｍｍの範囲を４ｋＶで５分間スパッタして表面付着物の影響を取り除いた上で測定し、それぞれの値をアルミニウム原子に対する原子％として示したものである。なお、感光体２〜６では、Ｈ、Ｘは工程上添加していないため、これらは実質的に含有しないとして扱っている。
【０１２９】
また、電子写真装置として、図１に示した構成の電子写真装置を準備した。より具体的には、カラー複合機であるキヤノン製電子写真装置ｉＲＣ−６８００をベースとした。実験用として、一次帯電器を図２に示したような導電性ローラ帯電器に改造し、帯電器に印加する高圧条件を任意に設定できるように外部電源から供給するように改造した。
【０１３０】
本実施例に用いた導電性ローラ帯電器の材質は、芯金としてはステンレスを用いた。弾性体層としては、ウレタンなどを主に用いた発泡ソリッド弾性体に、カーボン、ＴｉＯ2、ＺｎＯなどの金属酸化物を加えて、体積抵抗率を１×１０4〜１×１０13Ω・ｃｍとしたものを用いた。用意した帯電器は、ニップ幅５ｍｍで感光体表面に当接させた。
【０１３１】
準備した電子写真装置に、感光体１〜６を順次搭載し、以下に示すような評価を行った。
【０１３２】
評価１、電位特性評価
まず、評価に先立ち帯電及び露光の条件設定を行った。
【０１３３】
導電性ローラ帯電器への印加条件を調整して、第２現像器１０４ｂ位置の電位が４００Ｖとなるように設定した。
【０１３４】
次に、画像露光の条件は、先に設定した帯電条件で帯電させ、その状態で画像露光を行った場合における第２現像器１０４ｂ位置の電位が１００Ｖとなるようにレーザパワーを設定した。
【０１３５】
本実施例に用いた電子写真装置の画像露光光源は、発振波長が６５５ｎｍの半導体レーザである。したがって、設定したレーザパワーにおける照射エネルギー量によって６５５ｎｍ光に対する光感度の評価を行った。その結果を、表５および図７に示す。なお、表５および図７においては、感光体１を搭載した場合の光感度を１．００とした相対比較で示した。
【０１３６】
この評価においては、数値が小さいほど光感度が優れていることを表しており、光感度は１．１５以下であれば、実用上問題なく、１．１０以下であれば幅広いプロセス条件に適応可能な良好な特性と判断することができる。
【０１３７】
評価２、画像特性評価
帯電条件は評価１で設定した条件とし、画像露光条件に関しては、より厳しい条件で評価を行うため、評価１で設定した照射エネルギー量の２倍のエネルギー量となるようにレーザパワーを調整した。その状態において、まずレーザオフで帯電オンさせて、帯電電位Ｖｄ１を測定し、その後、感光体１回転分の時間だけレーザオンさせて、その翌周の帯電電位Ｖｄ２を測定し、Ｖｄ１とＶｄ２の差分値をゴースト電位として算出した。その結果を、表５に示す。なお、表５においては、感光体１を搭載した場合のゴースト電位を１．００とした相対比較で示した。
【０１３８】
この評価においては、数値が小さいほど画像特性が優れていることを表しており、ゴースト電位の相対比較値が０．９以下であれば有意に画像特性が改善されていると判断することができる。
【０１３９】
評価３、耐久評価
評価１で設定したプロセス条件にて、Ａ４コピー用紙５０万枚の画像形成を繰り返す通紙耐久試験を行った。耐久試験の終了後に次に示す要領で、摩耗レート、摩耗ムラ（掃きムラ）の評価を行った。
【０１４０】
３−１  摩耗レート
耐久試験のスタート前、及び、１０万枚耐久経過毎に、軸方向５個所、周方向４箇所の２０箇所に対して表面層の膜厚を測定し、耐久試験スタート前の膜厚との差分から摩耗した膜厚を求めた。膜厚は、マルチチャンネル分光光度計（大塚電子製、ＭＣＰＤ−２０００）を使用して反射スペクトルを測定し、表面層材料の屈折率等から表面層厚を算出した。そして耐久枚数と摩耗量との関係をプロットしたグラフを作成し、その近似直線の傾きから１万枚あたりの摩耗レートを算出した。その結果を、表５に示す。なお、表５においては、感光体１を搭載した場合の摩耗レートを１．００とした相対比較で示した。
【０１４１】
この評価においては、数値が小さいほど耐磨耗性に優れていることを示し、１．００±０．０５の範囲内であれば、概ねリファレンスとして示した感光体１と同等に優れた耐磨耗性を有していると考えることができる。
【０１４２】
３−２  摩耗ムラ（掃きムラ）
耐久試験のスタート前、及び、１万枚耐久経過毎に、評価用の画像サンプリングを行い、サンプリングした画像で摩耗ムラ（掃きムラ）の評価を行った。より具体的には、
（１）各色の画素密度が２０％のブラック単色、シアン単色、４色のハーフトーン画像
（２）各色の画素密度が４０％のブラック単色、シアン単色、４色のハーフトーン画像
（３）各色の画素密度が６０％のブラック単色、シアン単色、４色のハーフトーン画像
をＡ３用紙に出力し、それらの画像を用いて、画像濃度ムラや帯状スジなどの画像不良の発生有無について評価を行った。
【０１４３】
感光体に起因した濃度ムラが発生した場合、各色の濃度ムラを重ね合ねると色味の違いとして、濃度ムラが強調されるので、４色ハーフトーンでは、単色ハーフトーンよりより厳しい評価となる。評価結果は、初期、及び、耐久終了後の画像に関して、以下の基準により判定した。
Ａ：まったく画像不良が確認できず、非常に優れている。
Ｂ：注視して見ると僅かに画像不良が確認できる程度であり、優れている。
Ｃ：ごく軽微な画像不良が確認できるが、実用上は問題なし。
Ｄ：画像不良が確認でき、実用上問題となる場合あり。
【０１４４】
評価４、分光感度特性（４０５ｎｍ光の透過性）
より短波な波長帯の光に対する適応性を評価するため、分光感度特性を評価し、４０５ｎｍ光の分光感度によって４０５ｎｍ光の透過性の評価を行った。
【０１４５】
ここでいう分光感度とは、感光体の表面を一定電位、例えば４５０Ｖに帯電させ、その後さまざまな波長の光を当てたとき、単位光量（単位面積）あたりの表面電位減衰分（単位はＶ・ｃｍ2／μＪ）を指している。即ち、光の単位エネルギー量当たりの電位減衰量をその露光波長に対する分光感度とし、露光波長を変化させた時の各波長における分光感度を測定して、分光感度が最大になる波長の分光感度（分光感度のピーク値）によって規格化した数値によって評価を行った。図８は、測定の一例として、横軸に波長、縦軸に電位減衰分の最大値で規格化した値でプロットしたものである。
【０１４６】
この表面電位減衰分の測定は、梶田ら（電子写真学会誌、第２２巻、第１号、１９８３）の方法と同様の方法で行った。表面電位減衰分の測定は、電子写真装置内での挙動を再現するため、感光体表面にＩＴＯ電極など透明な電極を密着させ、電子写真装置内のシーケンスを模して露光や電圧印加を行い、表面の電位変化を測定した。
【０１４７】
その結果を、図７に示したような分光感度のピーク値で規格化した値で、表５および図９に示す。
【０１４８】
この評価においては、数値が大きいほど光感度が良いことを表す。電子写真プロセスにおいて必要とされる光感度の値に関しては、使用するレーザ素子や光学系の性能に依存するものであり、一概にその絶対値を言及することは難しい。光感度について本発明者らのさまざまな検討の結果、ある波長の光に対して光感度を有し、その波長の光を画像形成光とする電子写真装置に搭載するためには、図９に示したような指標で、３０％以上の感度を有することが好ましく、４０％以上の感度を有することがより好ましい。
【０１４９】
【表５】
0005311830.tif 000006
【０１５０】
表５および図７から明らかなように、６５５ｎｍの光に対する感度が１．１０以下になるＮ含有量はおおよそ８０原子％以上であることがわかる。即ち、Ｎ含有量を８０原子％以上とすることで、幅広いプロセス条件に適応可能な良好な特性をもつ感光体の表面層が得られることが確認できる。
【０１５１】
また、表５および図９から明らかなように、Ｎ含有量を８０原子％以上とすることで、４０５ｎｍの光に対しても十分な分光感度が得られるようになり、４０５ｎｍ付近の波長帯の光に対する適応性が向上することがわかる。このような短波長の光は、スポット径を小さく絞ることが容易であることが知られている。このため、Ｎ含有量が８０原子％以上の表面層は、レーザスポット径をより小さく絞った更なる高解像な画像が得られる電子写真装置への適用が容易になる。
【０１５２】
また、本実施例の感光体は摩耗レートに関しても優れた耐磨耗性を有することが確認でき、さらに、摩耗ムラに関しては、非常に優れていることが確認できる。この結果より、本実施例に示した表面層は、物理的な摺擦による摩耗性に優れるだけなく、帯電による電気的な作用に起因する微視的な摩耗ムラに対しても非常に優れた特性を示し、総合的に優れた耐磨耗性を有していることが確認できる。このため、接触式帯電器との適応性が非常に優れていることがわかる。
【０１５３】
（実施例２、及び、比較例２）
電子写真装置として、図１に示した構成の電子写真装置を準備した。より具体的には、カラー複合機であるキヤノン製電子写真装置ｉＲＣ−６８００をベースとした。実験用として、一次帯電器を図３に示したような磁気ブラシ帯電器に改造し、帯電器に印加する高圧条件を任意に設定できるように外部電源から供給するように改造した。
【０１５４】
本実施例に用いた磁気ブラシ帯電器に用いた帯電用磁性粒子は、フェライト表面を酸化、還元処理して抵抗調整を行ったものに対して、表面にチタンカップリング処理を施したものを用い、平均粒径２５μｍ、飽和磁化６０Ａ・ｍ2／ｋｇ、抵抗が５×１０6Ω・ｃｍの帯電用磁性粒子を用いた。また、帯電スリーブと感光体との感覚は、５００μｍとし、接触ニップ幅は６ｍｍになるよう調整し、感光体の周速度に対して１２０％の周速度でカウンター方向に帯電スリーブを回転させた。
【０１５５】
準備した電子写真装置に、実施例１および比較例１で示した、感光体１〜６を順次搭載し、実施例１と同様の手法により、評価１の電位特性評価、評価２の画像特性評価、および、評価３の耐久評価を行った。それらの結果を表６に示す。なお、表６では、評価１の電位特性と評価３の耐久評価は、本実施例の電子写真装置、即ち、磁気ブラシ帯電器を用いた電子写真装置に感光体１を搭載した時の評価値を１．００とした相対比較で表した。評価２の画像特性評価（ゴースト）に関しては、比較例１の電子写真装置、即ち、導電ローラ帯電器を用いた電子写真装置に感光体１を搭載した時の評価値を１．００とした相対比較で表した。
【０１５６】
【表６】
0005311830.tif 000007
【０１５７】
表６から明らかなように、６５５ｎｍ光感度や摩耗レート、摩耗ムラに関しては、実施例１とほぼ同等の結果であった。即ち、本実施例に示したような接触帯電器に磁気ブラシ方式の帯電器を用いた場合においても、本発明のＡｌＮＯ系の表面層を有する感光体を用いることで実施例１と同様の効果が得られることが確認できる。
【０１５８】
さらに、画像特性（ゴースト電位）に関しては、磁気ブラシ帯電器を用いた本実施例では、リファレンスとして示した導電ローラ帯電器を用いた電子写真装置に感光体１を搭載した時の評価値に対して有意に画像特性が改善されている。実施例１と比較しても画像特性が改善されていることが確認できる。
【０１５９】
この結果、本発明のＡｌＮＯ系の表面層と磁気ブラシ方式の帯電器とを組み合わせた場合、画像特性が改善されるという更なる効果を有していることがわかった。この理由に関しては、すべてが明らかになったわけではないが、概ね次のように考えている。ゴースト現象とは、前周の露光履歴が翌周に現れる現象であり、露光によって生成された光キャリア翌周になっても消滅されずに膜中のどこかに残っているために発生するものと考えられる。光キャリアの消滅過程は、非常に複雑でそのメカニズムを解明することは難しいが、帯電による電界によってもいくらかは消滅されるものと推察できる。このため、電気的な作用に対する安定性に優れる本発明のＡｌＮＯ系の表面層と、より接触点を多く有する磁気ブラシ帯電と組み合わせた場合、光キャリアの消滅が行われ易い構成になっているのではないかと考えられ、この効果によって画像特性が改善されたのではないかと推測している。
【０１６０】
（実施例３、及び、比較例３）
感光体として、図４（ｂ）に示した層構成の感光体を４種類（感光体７〜１０）製作した。より具体的には、導電性の基体として直径８４ｍｍ、長さ３８１ｍｍ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、下部電荷注入阻止層、光導電層、及び、表面層を順次積層して図４（ｂ）に示した層構成の感光体を製作した。
【０１６１】
下部電荷注入阻止層、および、光導電層は、感光体２〜６と同様の条件にて形成し、表面層は図５に示した装置を用いてスパッタリング法によって、表７、８に示した条件でＡｌＮＯからなる層を形成した。なお、本実施例では、ターゲットにアルミニウム、反応性ガスにＯ2、Ｎ2を用い、Ｏ2、Ｎ2の流量を変化させることで、Ｎ含有量を変化させるとともに、Ｏ含有量をほぼ一定となるように調整した。
【０１６２】
【表７】
0005311830.tif 000008
【０１６３】
【表８】
0005311830.tif 000009
【０１６４】
また、表８中のＮ含有量とＯ含有量は、Ａｌに対する値であり、実施例１と同様の手法で測定した。また、感光体７〜１０では、Ｈ、Ｘは工程上添加していないため、これらは実質的に含有しないとして扱っている。
【０１６５】
また、電子写真装置としては、実施例２に示した装置と同様の構成の磁気ブラシ帯電器を有する装置を用意した。用意した電子写真装置に、感光体７〜１０を順次搭載し、実施例１と同様の手法により、評価１の電位特性評価、評価３の耐久評価、及び、評価４の分光感度特性評価を行った。それらの結果を表９に示す。なお、表９においては、比較例１の評価値を１．００とした相対比較で表した。
【０１６６】
【表９】
0005311830.tif 000010
【０１６７】
表９から明らかなように、６５５ｎｍ光に対する感度に関しては、リファレンスとして示した感光体１とほぼ同等であることが確認でき、本実施例に示したＡｌＮＯ表面層は、幅広いプロセス条件に適応可能な良好な特性をもつ表面層であることが確認できる。また、４０５ｎｍの光に対しても十分な分光感度が得られており、４０５ｎｍ付近の波長帯の光に対する適応性にも優れていることが確認できる。
【０１６８】
また、Ｎ含有量が９５原子％以下であれば、摩耗レートに関しては優れた耐磨耗性を有しており、さらに、摩耗ムラに関しても非常に優れていることが確認できる。この結果から、Ｎ含有量が９５原子％以下となるＡｌＮＯ表面層は、物理的な摺擦による摩耗性に優れるだけなく、帯電による電気的な作用に起因する微視的な摩耗ムラに対しても非常に優れた特性を示し、総合的に優れた耐磨耗性を有していることが確認できる。このため、接触式帯電器との適応性が非常に優れていることがわかる。
【０１６９】
以上、実施例１〜３および比較例１〜３の結果から、Ｎ含有量は、８０原子％以上、９５原子％以下の範囲が好適であることがわかった。
【０１７０】
（実施例４、及び、比較例４）
感光体として、図４（ｂ）に示した層構成の感光体を４種類（感光体１１〜１４）製作した。より具体的には、導電性の基体として直径８４ｍｍ、長さ３８１ｍｍ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、下部電荷注入阻止層、光導電層、及び、表面層を順次積層して図４（ｂ）に示した層構成の感光体を製作した。下部電荷注入阻止層、および、光導電層は、感光体２〜６と同様の条件にて製作し、表面層は図５に示した装置を用いてスパッタリング法によって、表１０、１１に示した条件でＡｌＮＯからなる層を形成した。なお、本実施例では、ターゲットにアルミニウム、反応性ガスにＯ2、Ｎ2を用い、Ｏ2、Ｎ2の流量を変化させることで、Ｎ含有量をほぼ一定に保ちながら、Ｏ含有量を変化させた。
【０１７１】
【表１０】
0005311830.tif 000011
【０１７２】
【表１１】
0005311830.tif 000012
【０１７３】
また、表１１中のＮ含有量とＯ含有量は、Ａｌに対する値であり、実施例１と同様の手法で測定した。また、感光体１１〜１４では、Ｈ、Ｘは工程上添加していないため、これらは実質的に含有しないとして扱っている。
【０１７４】
また、電子写真装置としては、実施例２に示した装置と同様の構成の磁気ブラシ帯電器を有する装置を用意した。用意した電子写真装置に、感光体１１〜１４を順次搭載し、実施例１と同様の手法により、評価１の電位特性評価、評価３の耐久評価、及び、評価４の分光感度特性評価を行った。それらの結果を表１２に示す。なお、表１２においては、比較例１の評価値を１．００とした相対比較で表した。
【０１７５】
【表１２】
0005311830.tif 000013
【０１７６】
表１２から明らかなように、６５５ｎｍ光に対する感度に関しては、リファレンスとして示した感光体１とほぼ同等であることが確認でき、本実施例に示したＡｌＮＯ表面層は、幅広いプロセス条件に適応可能な良好な特性をもつ表面層であることが確認できる。また、４０５ｎｍの光に対しても十分な分光感度が得られており、４０５ｎｍ付近の波長帯の光に対する適応性にも優れていることが確認できる。
【０１７７】
また、感光体１２〜１４の結果から、Ｏ含有量が１原子％以上であれば、摩耗レートに関しても、摩耗ムラに関しても非常に優れていることが確認できる。
【０１７８】
（実施例５、及び、比較例５）
感光体として、図４（ｂ）に示した層構成の感光体を４種類（感光体１５〜１８）製作した。より具体的には、導電性の基体として直径８４ｍｍ、長さ３８１ｍｍ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、下部電荷注入阻止層、光導電層、及び、表面層を順次積層して図４（ｂ）に示した層構成の感光体を製作した。下部電荷注入阻止層、および、光導電層は、感光体２〜６と同様の条件にて製作し、表面層は図５に示した装置を用いてスパッタリング法によって、表１３、１４に示した条件でＡｌＮＯからなる層を形成した。なお、本実施例では、ターゲットにアルミニウム、反応性ガスにＯ2、Ｎ2を用い、Ｏ2、Ｎ2の流量を変化させることで、Ｎ含有量をほぼ一定に保ちながら、Ｏ含有量を変化させた。
【０１７９】
【表１３】
0005311830.tif 000014
【０１８０】
【表１４】
0005311830.tif 000015
【０１８１】
また、表１４中のＮ含有量とＯ含有量は、Ａｌに対する値であり、実施例１と同様の手法で測定した。また、感光体１５〜１８では、Ｈ、Ｘは工程上添加していないため、これらは実質的に含有しないとして扱っている。
【０１８２】
また、電子写真装置としては、実施例２に示した装置と同様の構成の磁気ブラシ帯電器を有する装置を用意した。用意した電子写真装置に、感光体１５〜１８を順次搭載し、実施例１と同様の手法により、評価１の電位特性評価、評価３の耐久評価、及び、評価４の分光感度特性評価を行った。それらの結果を表１５に示す。なお、表１５においては、比較例１の評価値を１．００とした相対比較で表した。
【０１８３】
【表１５】
0005311830.tif 000016
【０１８４】
表１５から明らかなように、６５５ｎｍ光に対する感度に関しては、リファレンスとして示した感光体１とほぼ同等であることが確認でき、本実施例に示したＡｌＮＯ表面層は、幅広いプロセス条件に適応可能な良好な特性をもつ表面層であることが確認できる。また、４０５ｎｍの光に対しても十分な分光感度が得られており、４０５ｎｍ付近の波長帯の光に対する適応性にも優れていることが確認できる。
【０１８５】
また、感光体１５〜１７の結果より、Ｏ含有量が３０原子％以下であれば、摩耗レートに関しても、摩耗ムラに関しても非常に優れていることが確認できる。
【０１８６】
以上、実施例４、５および比較例４、５の結果より、Ｏ含有量が１原子％以上、３０原子％以下となるＡｌＮＯ表面層は、物理的な摺擦による摩耗性に優れるだけなく、帯電による電気的な作用に起因する微視的な摩耗ムラに対しても非常に優れた特性を示し、総合的に優れた耐磨耗性を有していることが確認できる。このため、接触式帯電器との適応性が非常に優れていることがわかる。
【０１８７】
（実施例６）
感光体として、図４（ｂ）に示した層構成の感光体を４種類（感光体１９〜２２）製作した。より具体的には、導電性の基体として直径８４ｍｍ、長さ３８１ｍｍ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、下部電荷注入阻止層、光導電層、及び、表面層を順次積層して図４（ｂ）に示した層構成の感光体を製作した。下部電荷注入阻止層、および、光導電層は、感光体２〜６と同様の条件にて製作し、表面層は図５に示した装置を用いてスパッタリング法によって、表１６、１７に示した条件でＡｌＮＯからなる層を形成した。なお、本実施例では、ターゲットにアルミニウム、反応性ガスにＯ2、Ｎ2を用い、さらに、Ｈ2を添加してＡｌＮＯにＨを含有させた。その際、Ｏ2、Ｎ2、Ｈ2の流量を変化させることで、Ａｌに対するＨの含有量（以降、Ｈ含有量と表記する。）を変化させながら、Ｎ含有量とＯ含有量はほぼ一定となるように調整した。
【０１８８】
【表１６】
0005311830.tif 000017
【０１８９】
【表１７】
0005311830.tif 000018
【０１９０】
表１７中のＮ含有量とＯ含有量は、Ａｌに対する値であり、実施例１と同様の手法で測定した。Ｘ含有量はＡｌに対するハロゲン原子の含有量の総和を原子％で記載したものであり、Ｎ含有量、Ｏ含有量と同様の手法で測定した。しかしながら、実際の測定では、含有量として有意な数値が得られなかったため、実質的に含有しないものとして扱い、数値は記載していない。また、Ｈ含有量は、各々の感光体と同一の成膜条件でコーニング社製７０５９（商品名）上に膜厚約０．３μｍを形成したサンプルを作製し、ラザフォード後方散乱分析（ＲＢＳ）法により、表面より約０．２μｍの深さの部分のＨ含有量を計測して採用した。なお、感光体１９については、有意な数値が得られなかったため、実質的に含有しないものとして扱い、含有量を０．０と表記した。
【０１９１】
また、電子写真装置としては、実施例２に示した装置と同様の構成の磁気ブラシ帯電器を有する装置を用意した。用意した電子写真装置に、感光体１９〜２２を順次搭載し、実施例１と同様の手法により、評価１の電位特性評価、評価３の耐久評価、及び、評価４の分光感度特性評価を行った後、更に、次に示すような条件で追加耐久を行い、耐摩耗性に対する加速的評価を行った。
【０１９２】
まず、プロセス条件としては、帯電条件を、通常条件の耐久評価を行ったときの帯電設定に対し、帯電器に流れる電流値が３倍になるように変更した。露光条件に関しては、通常条件の耐久評価を行ったときと同じ設定とした。これに伴い、帯電電位、および、露光電位は、ともに高くなるが、その設定に応じて現像におけるバイアス電位も高く設定した。このような条件において、Ａ４コピー用紙５０万枚の画像形成を繰り返す通紙を行った。耐久が終了したら、帯電、露光、現像の条件を、通常条件の耐久評価を行ったときの設定に戻し、その状態で、通常条件の耐久評価と同様の方法にて、摩耗レートおよび摩耗ムラの評価を行った。
【０１９３】
このように帯電時における電流値を通常の設定よりも多くして耐久を行うことで、特に帯電による電気的な作用に対する安定性に関してはより厳しい評価条件となるため、加速的に評価することが可能となる。
【０１９４】
それらの結果を表１８に示す。なお、表１８においては、比較例１の評価値を１．００とした相対比較で表した。
【０１９５】
【表１８】
0005311830.tif 000019
【０１９６】
表１８から明らかなように、６５５ｎｍ光に対する感度に関しては、リファレンスとして示した感光体１とほぼ同等であることが確認でき、本実施例に示したＡｌＮＯ表面層は、幅広いプロセス条件に適応可能な良好な特性をもつ表面層であることが確認できる。また、４０５ｎｍの光に対しても十分な分光感度が得られており、４０５ｎｍ付近の波長帯の光に対する適応性にも優れていることが確認できる。
【０１９７】
また、何れの感光体も、５０万枚耐久後においては、摩耗レートと摩耗ムラともに優れた結果が得られており、総合的に優れた耐磨耗性を有していることがわかる。一方、Ｈを実質的に含有していない感光体１９に関しては、１００万枚耐久後においても、５０万枚耐久後と同等の耐磨耗性を示したのに対し、他の感光体は何れも摩耗ムラ特性がやや劣る傾向があった。
【０１９８】
これは長期に渡り画像形成を繰り返すに従い、次第に水素の結合が切れることにより欠陥を発生させ、このため、電気的な安定性に関しても何らかの変化が生じてしまい、表面層の最表面部分と帯電部材との接触性が変化し、帯電部材による摺擦が均一に行われ難くなっていく様子を示しているのではないかと考えられる。
【０１９９】
なお、本実施例においては、表面層の形成をスパッタリング法で行ったため、Ｎ2、Ｏ2に加え、Ｈ2を添加することでＨ含有量を調整し、総合的な耐磨耗性におけるＨ含有量の効果の検証を行ったが、他の成膜方法でも同様の結果が得られると推測される。
【０２００】
（実施例７）
感光体として、図４（ｂ）に示した層構成の感光体を４種類（感光体２３〜２６）製作した。より具体的には、導電性の基体として直径８４ｍｍ、長さ３８１ｍｍ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、下部電荷注入阻止層、光導電層、及び、表面層を順次積層して図４（ｂ）に示した層構成の感光体を製作した。下部電荷注入阻止層、および、光導電層は、感光体２〜６と同様の条件にて製作し、表面層は図５に示した装置を用いてスパッタリング法によって、表１９、２０に示した条件でＡｌＮＯからなる層を形成した。なお、本実施例では、ターゲットにアルミニウム、反応性ガスにＯ2、Ｎ2を用い、さらに、フッ素ガス（Ｆ2とも表記）を添加してＡｌＮＯにフッ素原子（Ｆとも表記）を含有させた。その際、Ｏ2、Ｎ2、Ｆ2の流量を変化させることで、Ａｌに対するＦの含有量（以降、Ｆ含有量と表記する。）を変化させながら、Ｎ含有量とＯ含有量はほぼ一定となるように調整した。
【０２０１】
【表１９】
0005311830.tif 000020
【０２０２】
【表２０】
0005311830.tif 000021
【０２０３】
表２０中のＮ含有量とＯ含有量は、Ａｌに対する値であり、実施例１と同様の手法で測定した。Ｘ含有量はＡｌに対するハロゲン原子の含有量の総和を原子％で記載したものであり、Ｎ含有量、Ｏ含有量と同様の手法で測定した。なお、Ｆ以外のハロゲン原子の含有量は有意な値が得られず、実質的にはＸ含有量とＦ含有量は同一値である。また、感光体２３については、有意な数値が得られなかったため、実質的に含有しないものとして扱い、含有量を０．０と表記した。
【０２０４】
また、電子写真装置としては、実施例２に示した装置と同様の構成の磁気ブラシ帯電器を有する装置を用意した。用意した電子写真装置に、感光体２３〜２６を順次搭載し、実施例１と同様の手法により、評価１の電位特性評価、評価３の耐久評価、及び、評価４の分光感度特性評価を行った。その後、更に、実施例６で示した方法と同様の方法にて、追加耐久を行い、耐磨耗性に対する加速的評価を行った。それらの結果を表２１に示す。なお、表２１においては、比較例１の評価値を１．００とした相対比較で表した。
【０２０５】
【表２１】
0005311830.tif 000022
【０２０６】
表２１から明らかなように、６５５ｎｍ光に対する感度に関しては、リファレンスとして示した感光体１とほぼ同等であることが確認でき、本実施例に示したＡｌＮＯ表面層は、幅広いプロセス条件に適応可能な良好な特性をもつ表面層であることが確認できる。また、４０５ｎｍの光に対しても十分な分光感度が得られており、４０５ｎｍ付近の波長帯の光に対する適応性にも優れていることが確認できる。
【０２０７】
また、何れの感光体も、５０万枚耐久後においては、摩耗レートと摩耗ムラともに優れた結果が得られており、総合的に優れた耐磨耗性を有していることがわかる。一方、Ｘを実質的に含有していない感光体２３に関しては、１００万枚耐久後においても、５０万枚耐久後と同等の耐磨耗性を示したのに対し、他の感光体は何れも摩耗ムラ特性がやや劣る傾向があった。
【０２０８】
これは長期に渡り画像形成を繰り返すに従い、次第にハロゲン原子の結合が切れることにより欠陥を発生させ、このため、電気的な安定性に関しても何らかの変化が生じてしまい、表面層の最表面部分と帯電部材との接触性が変化し、帯電部材による摺擦が均一に行われ難くなっていく様子を示しているのではないかと考えられる。
【０２０９】
なお、本実施例においては、表面層の形成をスパッタリング法で行ったため、Ｎ2、Ｏ2に加え、Ｆ2を添加することでＦ含有量を調整し、総合的な耐磨耗性におけるＦ含有量の効果の検証を行ったが、他の成膜方法でも同様の結果が得られると推測される。
【０２１０】
以上、実施例６、７の結果から、Ｈ、Ｘを実質的に含有しないことが総合的な耐磨耗性に優れ、安定した画像が長期間にわたってが得られる電子写真用感光体の提供を可能にすることが確かめられた。
【０２１１】
なお、どのような含有量の数値を実質的に含有しないとして扱うかは、そのときの分析技術、手段により異なるが、本発明で検証した通り、Ｈ、Ｘ含有量はそれぞれ少ない方が、総合的な耐磨耗性に対してして優位であることは明らかであり、どのような分析手段を用いたとしてもより少ないほうが望ましいことは変わらないと推測される。
【０２１２】
一方、本発明のＮ含有量、Ｏ含有量の範囲の電子写真用感光体においては、Ｈ、Ｘを含有したものであっても、総合的な耐摩耗特性が向上するという効果が得られることに変わりはない。
【０２１３】
（実施例８）
感光体として、図４（ｄ）に示した層構成の感光体を６種類（感光体２７〜３２）製作した。より具体的には、導電性の基体として直径８４ｍｍ、長さ３８１ｍｍ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、下部電荷注入阻止層、光導電層、中間層、及び、表面層を順次積層して図４（ｄ）に示した層構成の感光体を製作した。
【０２１４】
本実施例では、中間層としてａ−ＳｉＮからなる堆積膜を用い、成膜時のＮ2流量によって、中間層中のＳｉに対するＮの含有量（以降、Ｎｔ含有量と表記する。）を変化させた。
【０２１５】
下部電荷注入阻止層、光導電層、および、中間層は、図６に示した装置を用いてプラズマＣＶＤ法によって、表２２、および、表２３に示した条件で形成し、表面層は図５に示した装置を用いてスパッタリング法によって、表２４に示した条件でＡｌＮＯからなる層を形成した。プラズマＣＶＤに用いた高周波電力は周波数１３．５６ＭＨｚを使用した。なお、本実施例では、ターゲットにアルミニウム、反応性ガスにＯ2、Ｎ2を用いた。
【０２１６】
また、本実施例では、光導電層と表面層との間に、中間層を形成しないものも製作し、感光体３２とした。
【０２１７】
【表２２】
0005311830.tif 000023
【０２１８】
【表２３】
0005311830.tif 000024
【０２１９】
【表２４】
0005311830.tif 000025
【０２２０】
電子写真装置としては、実施例２に示した装置と同様の構成の磁気ブラシ帯電器を有する装置を用意した。用意した電子写真装置に、感光体２７〜３２を順次搭載し、実施例１と同様の手法により、評価１の電位特性評価、評価３の耐久評価、及び、評価４の分光感度特性評価を行った。それらの結果を表２５に示す。
【０２２１】
なお、表２５においては、比較例１の評価値を１．００とした相対比較で表した。また、表２５中のＮ含有量とＯ含有量は、Ａｌに対する値であり、実施例１と同様の手法で測定した。Ｎｔ含有量は、Ｓｉに対する値であり、各感光体の中間層と同一条件でコーニング社７０５９ガラス（商品名）上に厚さ約１μｍの堆積膜を形成し、これを、実施例１と同様にの手法でＥＳＣＡにより測定した
【０２２２】
【表２５】
0005311830.tif 000026
【０２２３】
表２５から明らかなように、中間層を形成した感光体２７〜３１では、何れも中間層を形成しい感光体３２に対して、６５５ｎｍ光に対する感度の向上が認められた。
【０２２４】
図１０に、中間層中におけるＮｔ含有量と６５５ｎｍ光に対する感度の関係についてプロットしたグラフを示す。本実施例においては、６５５ｎｍ光に対する感度が０．９２以下であれば、評価に用いた電子写真装置に対して２０％程度の高速化を行っても十分な光感度が得られると予想される。図１０によれば、Ｎｔ含有量のおおよそ１０原子％以上、５５原子％以下の範囲で光感度が０．９２以下まで向上し、特に良好な特性が得られることが分かった。
【０２２５】
（実施例９）
感光体として、図４（ｄ）に示した層構成の感光体を６種類（感光体３３〜３８）製作した。より具体的には、導電性の基体として直径８４ｍｍ、長さ３８１ｍｍ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、下部電荷注入阻止層、光導電層、中間層、及び、表面層を順次積層して図４（ｄ）に示した層構成の感光体を製作した。
【０２２６】
本実施例では、中間層としてａ−ＳｉＣかならる堆積膜を用い、成膜時のＣＨ4流量によって、中間層中のＳｉに対するＣの含有量（以降、Ｃ含有量と表記する。）を変化させた。
【０２２７】
下部電荷注入阻止層、光導電層、および、中間層は、図６に示した装置を用いてプラズマＣＶＤ法によって、表２６、および、表２７に示した条件で形成し、表面層は図５に示した装置を用いてスパッタリング法によって、表２４に示した条件でＡｌＮＯからなる層を形成した。プラズマＣＶＤに用いた高周波電力は周波数１３．５６ＭＨｚを使用した。なお、本実施例では、ターゲットにアルミニウム、反応性ガスにＯ2、Ｎ2を用いた。
【０２２８】
また、本実施例では、光導電層と表面層との間に、中間層を形成しないものも製作し、感光体３８とした。
【０２２９】
【表２６】
0005311830.tif 000027
【０２３０】
【表２７】
0005311830.tif 000028
【０２３１】
電子写真装置としては、実施例２に示した装置と同様の構成の磁気ブラシ帯電器を有する装置を用意した。用意した電子写真装置に、感光体３３〜３８を順次搭載し、実施例１と同様の手法により、評価１の電位特性評価、評価３の耐久評価、及び、評価４の分光感度特性評価を行った。それらの結果を表２８に示す。
【０２３２】
なお、表２８においては、比較例１の評価値を１．００とした相対比較で表した。また、表２８中のＮ含有量とＯ含有量は、Ａｌに対する値であり、実施例１と同様の手法で測定した。Ｃ含有量は、Ｓｉに対する値であり、各感光体の中間層と同一条件でコーニング社７０５９ガラス（商品名）上に厚さ約１μｍの堆積膜を形成し、これを、実施例１と同様にの手法でＥＳＣＡにより測定した
【０２３３】
【表２８】
0005311830.tif 000029
【０２３４】
表２８から明らかなように、中間層を形成した感光体３３〜３７では、何れも中間層を形成しい感光体３２に対して、６５５ｎｍ光に対する感度の向上が認められた。
【０２３５】
図１１に、中間層中におけるＣ含有量と６５５ｎｍ光に対する感度の関係についてプロットしたグラフを示す。本実施例においては、６５５ｎｍ光に対する感度が０．９２以下であれば、評価に用いた電子写真装置に対して２０％程度の高速化を行っても十分な光感度が得られると予想される。図１１によれば、Ｃ含有量のおおよそ１０原子％以上、１００原子％以下の範囲で光感度が０．９２以下まで向上し、特に良好な特性が得られることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【０２３６】
【図１】本発明の電子写真装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の電子写真装置に好適に用いられる導電ローラ帯電器の一例を示す概略構成図である。
【図３】本発明の電子写真装置に好適に用いられる磁気ブラシ帯電器の一例を示す概略構成図である。
【図４】本発明に好適に用いられる感光体の層構成を示す断面図である。
【図５】スパッタリング法による堆積膜形成装置の一例を模式的に示した図である。
【図６】プラズマＣＶＤ法による堆積膜形成装置の一例を模式的に示した図である。
【図７】実施例１および比較例１における表面層中のＮ含有量と６５５ｎｍ光に対する感度の相関を示す図である。
【図８】ａ−Ｓｉ感光体の分光感度特性の一例を示すグラフである。
【図９】実施例１および比較例１における表面層中のＮ含有量と４０５ｎｍ光に対する感度の相関を示す図である。
【図１０】実施例８におけるＳｉＮ中間層中のＮｔ含有量と６５５ｎｍ光に対する感度の相関を示す図である。
【図１１】実施例９におけるＳｉＣ中間層中のＣ含有量と６５５ｎｍ光に対する感度の相関を示す図である。
【符号の説明】
【０２３７】
１０１  感光体
１０２  接触式一次帯電器
１０３  画像露光
１０４ａ  第１現像器
１０４ｂ  第２現像器
１０５  転写前帯電器
１０６  中間転写ベルト
１０７  感光体クリーナ
１０８  第一の除電光
１０９  一次転写ローラ
１１０  二次転写ローラ
１１１  中間転写ベルトクリーナ
１１２  記録材
１１３  給紙カセット
１１４  定着器
４００  電子写真用感光体
４０１  基体
４０２  光導電層
４０３  表面層
４０４  下部電荷注入阻止層
４０４  中間層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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