JP2001066812A

JP2001066812A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001066812A
Application number: JP24418899A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nakamura; 隆中村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2001-03-16
Anticipated expiration: 2019-08-31
Also published as: JP4070173B2

Abstract

(57)【要約】【課題】感光体加熱用のヒーターを設けない程度にまで
表面の疎水性を高めた感光体を搭載した画像形成装置を
提供することにある。【解決手段】導電性基板２上に電荷注入阻止層３と光導
電層４と、フッ素含有量を１２〜３５原子％にしたアモ
ルファスシリコンカーバイドもしくはアモルファスカー
ボンからなる表面保護層５とを順次積層した感光体１
と、コロナ帯電器９と、露光器１０と、研磨性粒子を含
むトナー１１を備えた現像機１２と、被転写材１３に転
写する転写器１４と、転写後に感光体表面の残留トナー
を除去するクリーニング手段１５と、除電手段１６とを
配設し、表面保護層５の表面自由エネルギーを４０ｍＮ
／ｍ以下にした画像形成装置７。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアモルファスシリコ
ンカーバイドもしくはアモルファスカーボンからなるフ
ッ素含有の表面保護層を備えた感光体を搭載した画像形
成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アモルファスシリコン（以下、アモルフ
ァスシリコンをａ−Ｓｉと略記する）を光導電層とした
感光体が、すでに製品化されているが、このａ−Ｓｉ感
光体は導電性基板上にグロー放電分解法により水素化ア
モルファスシリコン（以下、水素化アモルファスシリコ
ンをａ−Ｓｉ：Ｈと略記する）からなる電荷注入阻止層
と、ａ−Ｓｉ：Ｈからなる光導電層と、水素化アモルフ
ァスシリコンカーバイド（以下、水素化アモルファスシ
リコンカーバイドをａ−ＳｉＣ：Ｈと略記する）からな
る表面保護層とを順次積層した層構成である。

【０００３】しかしながら、このような層構成の感光体
においては、とくに高湿環境下で耐刷をおこなうと、画
像流れと呼ばれる画像不良が発生していた。

【０００４】この画像流れの発生を防止するために、ヒ
ーターを用いて感光体を加熱して、その原因となる水分
を飛散させる技術が提示されているが、これによって画
像流れが改善されたが、その反面、感光体の帯電能が低
下したり、感光体表面にトナーが固着したり、画像形成
装置の消費電力が増大していた。

【０００５】かかる課題を解消するために、ａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈ表面保護層の元素比率と自由表面の動的押し込み
硬さとを規定することで、ヒーターを用いないでもクリ
ーニング手段などにより表面を適度に研磨して、表面層
に吸着した放電生成物などを除去し、これによって画像
流れを解消する技術が提示されている（特開平９−２０
４０５６号参照）。

【０００６】一方、ａ−Ｓｉを主成分とする感光体層の
上に水素化アモルファスカーボン（以下、水素化アモル
ファスカーボンをａ−Ｃ：Ｈと略記する）からなる表面
保護層を積層し、ついでフッ素を含むガスでプラズマ放
電処理をおこない、表面近傍中にＣＦ、ＣＦ₂等の官能
基を形成し、これによって疎水性を高め、オゾンの照射
による疎水性の劣化を抑制して耐環境性が高める技術が
提示されている（特公平７−３５９７号参照）。

【０００７】上記のようなプラズマ放電処理をおこなう
と、膜の表面がエッチングされるにしても、成膜とエッ
チングを交互に複数回繰り返すことで表面保護層となす
技術も提案されている（特開平１０−１７７２６５号参
照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
９−２０４０５６号によれば、ヒーターを用いた加熱を
おこなわないにしても、この感光体を搭載した画像形成
装置に、弾性ローラ（摺擦ローラ）などの研磨手段を設
けなければならず、設計上および構成上煩雑になり、製
造歩留りを低下させたり、耐久性および信頼性が劣る原
因になっていた。

【０００９】他方、特公平７−３５９７号においては、
ａ−Ｃ：Ｈからなる表面保護層を設けて、フッ素を含む
ガスでプラズマ放電処理し、疎水性を高めることができ
るが、画像形成装置に感光体用ヒーターを設けないでも
よい程度の高い疎水性能は達成されていない。

【００１０】また、特開平１０−１７７２６５号におい
ては、表面保護層をＢＮ膜で形成し、１回のエッチング
によってエッチングされる膜厚を２０Å以上にすること
が記載されるが、このような方法にてＢＮ膜を形成する
と成膜速度が低くなり、製造コストが高くなる。さらに
表面保護層をＢＮ膜で形成しても、硬度が低く、耐久性
に劣ったり、原子レベルにおける結合状態が不安定であ
るために、電位特性にバラツキが生じるという問題点も
ある。

【００１１】本発明者は上記事情に鑑みて鋭意研究に努
めた結果、グロー放電法によりシリコンカーバイドもし
くはカーボンからなるアモルファス層を成膜形成し、つ
いでこのアモルファス層に対しフッ素を含むガスにより
エッチング処理するフッ素化工程を経て、フッ素を１２
〜３５％含有する表面保護層を形成することで、疎水性
が著しく高くなり、これによって画像形成装置に感光体
用のヒーターを設けなくてもよくなることが見出した。
しかも、転写後に表面保護層を適度にクリーニングする
ことで、表面保護層の表面自由エネルギーが４０ｍＮ／
ｍ以下に維持され、このような値に設定することで、良
好な画質が得られることも見出した。

【００１２】したがって本発明は上記知見により完成さ
れたものであり、その目的は感光体加熱用のヒーターを
設けない程度にまで表面の疎水性を高めた高性能な感光
体を搭載した画像形成装置を提供することにある。

【００１３】本発明の他の目的は感光体における表面保
護層の表面自由エネルギーを規定することで、良好な画
質を達成するとともに、電位特性のバラツキをなくした
高信頼性かつ低コストの感光体を搭載した画像形成装置
を提供することにある。

【００１４】本発明のさらに他の目的は、高品質な画像
形成装置を製造する基準として、感光体の表面保護層の
表面自由エネルギーを規定することで、製造管理が容易
になり、これによって製造コストが低減され、その結
果、低コストな画像形成装置を提供することにある。

【００１５】さらにまた、本発明の目的は感光体用のヒ
ーターを設けないことで、構造上簡単となり、製造歩留
りが向上し、さらに部品点数が少なくなることで優れた
耐久性が得られ、その結果、低コストかつ高信頼性の画
像形成装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、導電性基板上に光導電層とフッ素含有量が１２〜３
５原子％のアモルファスシリコンカーバイド（ａ−Ｓｉ
Ｃ）もしくはアモルファスカーボン（ａ−Ｃ）からなる
表面保護層とを順次積層した感光体と、この感光体の表
面に電荷を付与する帯電手段と、感光体の帯電領域に対
し光照射する露光手段と、これら帯電手段と露光手段と
により感光体表面に形成された静電潜像に対してトナー
像を感光体の表面に形成する現像手段と、上記トナー像
を被転写材に転写する転写手段とからなる構成に対し、
上記転写後の感光体の表面保護層をクリーニングするた
めのクリーニング手段を配設して、表面保護層の表面自
由エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下にしたことを特徴とす
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】感光体の構成本発明に係る感光体は導電性基板の上に少なくとも光導
電層と表面保護層との積層構造を基本とするものであっ
て、さらに性能を上げるために、たとえば図１に示すよ
うな積層構造にする。

【００１８】同図は本発明の実施形態に係る感光体１の
層構成であり、グロー放電分解法などによりａ−Ｓｉ：
Ｈなどからなる電荷注入阻止層３およびａ−Ｓｉ：Ｈな
どからなる光導電層４とを順次積層し、この光導電層４
上に表面保護層５を積層する。

【００１９】導電性基板２は銅、黄銅、ＳＵＳ、Ａｌ、
Ｎｉなどの金属導電体、あるいはガラス、セラミックな
どの絶縁体の表面に導電性薄膜を被覆したものなどがあ
る。この導電性基板２はシート状、ベルト状もしくはウ
ェブ状可とう性導電シートでもよく、このようなシート
にはＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉなどの金属シート、あるいはポ
リエステル、ナイロン、ポリイミドなどの高分子樹脂フ
ィルムの上にＡｌ、Ｎｉなどの金属もしくは酸化スズ、
インジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）などの透明導
電性材料や有機導電性材料を蒸着などにより被覆して導
電処理したものを用いる。

【００２０】また、電荷注入阻止層３をａ−Ｓｉ：Ｈな
どで構成した場合には、酸素や窒素を含有させて、禁制
帯幅を大きくし、これによって電荷注入阻止という機能
上、障壁を高くしてもよい。しかも、酸素を含有させる
ことで基板との密着性が高められる。ただし、酸素のみ
ではシランガスとの反応して爆発を引き起こし易いので
不活性な窒素も併存させるとよく、実際には一酸化窒素
（ＮＯ）ガスなどを使用する。

【００２１】光導電層４はａ−Ｓｉ以外に、Ｓｅ、Ｓｅ
−Ｔｅ、Ａｓ₂Ｓｅ₃などのＳｅ合金、ＺｎＯ、Ｃｄ
Ｓ、ＣｄＳｅなどのII−VI族化合物の粒子を樹脂に分散
したもの、ポリビニルカルバゾール等の有機半導体材料
などがあり、これでもって単層型とする。あるいは光導
電層４を電荷発生層と電荷輸送層に分けた機能分離型に
してもよい。

【００２２】そして、上記表面保護層５については、シ
リコンカーバイド（ＳｉＣ）もしくはカーボン（Ｃ）か
らなるフッ素含有のアモルファス層により構成して、フ
ッ素含有量を１２〜３５原子％に規定している。

【００２３】すなわち、フッ素含有量は表面保護層５を
構成する各種原子の全量に対し１２〜３５原子％、好適
には１８〜２６原子％にするとよく、１２原子％未満の
場合には画像流れが発生し、３５原子％を超えると結合
状態において終端部が増え、原子間のネットワークが少
なくなり、Ｃ−Ｃ、Ｓｉ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｃというような
原子間結合が減少し、これによって膜強度が弱くなり、
その結果、膜削れおよびキズが発生する。

【００２４】しかも、本発明においては、フッ素含有量
を規定するとともに、表面保護層５の表面自由エネルギ
ーを４０ｍＮ／ｍ以下、好適には３５ｍＮ／ｍ以下にす
ることが重要である。すなわち、上述のようにフッ素を
１２〜３５原子％にまで多く含有させる処理（フッ素を
含むガスのプラズマ化）をおこなった場合に、成膜条件
によってフッ素の含有状態にもバラツキが生じる場合が
あり、フッ素を１２〜３５原子％の範囲内に含有させて
も画像流れが発生することがある。しかも、画像流れが
発生しない程度の基準については、感光体１を搭載した
画像形成装置でもって良否をするよりも、作製した感光
体１でもって、あらかじめ良否判定するのがよい。

【００２５】そこで、このような状況に鑑みて、作製し
た感光体１に対し表面保護層５の表面自由エネルギーに
より良否判定をおこない、その値を４０ｍＮ／ｍ以下に
まで下げられたものを良品とし、これによって、かかる
良品の感光体を画像形成装置に搭載すれば、何ら品質上
問題なく市場に提供することができることを知見し、本
発明を完成するにいたった。

【００２６】このような表面自由エネルギーは分散力成
分、極性力成分、水素結合力成分でもって、それぞれの
表面自由エネルギーが数値化できるものであって、これ
らの各数値の合計値によって求めた。測定は拡張Ｆｏｗ
ｋｅｓの理論を適用して解析するが、具体的には３種類
の液体（分散力成分と双極子成分と水素結合力成分の各
表面自由エネルギーの値がすでにわかっている、α−ブ
ロムナフタリン、水、ヨウ化メチレン）を用いて、液滴
法にて接触角を測定し、そのデータをもとにして拡張Ｆ
ｏｗｋｅｓの理論に基づいて算出した。

【００２７】かくして上記構成のように表面保護層５の
フッ素含有量を１２〜３５原子％にして、さらに表面自
由エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下にまで下げたことで、
画像流れが発生しない高画質が得られる感光体が容易に
作製することができた。

【００２８】また、上記表面保護層５については、動的
押し込み硬さを９０〜５００ｋｇｆ／ｍｍ²、好適には
１５０〜５００ｋｇｆ／ｍｍ²にするのが望ましい。

【００２９】すなわち、表面保護層５はフッ素含有量と
表面自由エネルギーを規定するとともに、硬度を高める
ことがよく、フッ素を１２〜３５原子％にまで多く含有
させる処理（フッ素を含むガスのプラズマ化）をおこな
って、表面をエッチングすると、その表面の硬度にバラ
ツキが生じやすくなり、低い硬度になる場合もあり、そ
こで、原料ガスを希釈ガスでもって希釈させたり、高周
波電力を高くする、というような製造条件でもって動的
押し込み硬さを９０ｋｇｆ／ｍｍ²以上にまで高めてい
る。ただし、５００ｋｇｆ／ｍｍ²以下にすることで、
高い画質が達成される。さらに一回のエッチング量を少
なくすることで、膜強度のバラツキを小さくするととも
に、硬度を高めている。

【００３０】このような動的押し込み硬さは島津製作所
製の超微小硬度計DYNAMIC ULTRA MICRO HARDNESS TESTE
R （ＤＵＨ−２０１・２０２）を使用してダイナミック
硬さでもって表す。この測定方法によれば、電磁石によ
り圧子（三角すい圧子）を試料に押しつけ、この押圧力
を０．１ｇの荷重まで一定の割合で増加させ、圧子が試
料に侵入していく過程で、圧子の試料への侵入深さを自
動計測するものであって、その際に生じるくぼみの大き
さを顕微鏡にて測定し、塑性変形分から硬さの値を得
る。

【００３１】表面保護層５の形成方法つぎに上記構成の表面保護層５の形成方法を図３および
図４により述べる。

【００３２】図３（イ）〜（ニ）は表面保護層５の形成
方法Ａを示す各工程図であって、図４（イ）〜（ホ）は
表面保護層５の他の形成方法Ｂを示す各工程図である。

【００３３】〔表面保護層５の形成方法Ａについて〕以
下、図３の各工程（イ）〜（ニ）を述べる。（イ）工程：光導電層４の上にグロー放電法によりシリ
コンカーバイド（ＳｉＣ）もしくはカーボン（Ｃ）から
なるアモルファス層６ａを成膜形成する。

【００３４】（ロ）工程：フッ素を含むガスによりエッ
チング処理する。このエッチング処理はＣＦ₄ガス、Ｎ
Ｆ₃ガス、ＳＦ₆ガス、Ｃ₂Ｆ₆ガス、Ｆ₂ガス、Ｃｌ
Ｆ₃ガス、ＣＨＦ₃ガス、ＣＨ₂Ｆ₂ガス、ＣＨ₃Ｆガ
スなどのガスを用いて、たとえばＣＦ₄ガスを使用した
場合であれば、真空度０．３５torr、基板温度２７０
℃、高周波電力２００Ｗという条件でもってプラズマ化
し、これによってアモルファス層６ａの表面から内部に
漸次フッ素を侵入させると同時に、表面がエッチングさ
れる。６ｂはアモルファス層６ａのうちフッ素が侵入し
ていない領域（フッ素未侵入領域）、６ｃはフッ素化領
域、６ｄはアモルファス層６ａのうち上層領域のエッチ
ング処理された領域（エッチング領域）である。

【００３５】また、エッチングレートが膜質に影響する
こともわかり、エッチングレートを５０〜５００Å／
分、好適には１００〜２５０Å／分に規定するのが望ま
しく、これによって膜表面に対するダメージが小さくな
り、膜剥がれや画像欠陥等が発生しなくなるとともに、
十分にフッ素化処理される。

【００３６】フッ素化領域６ｃにおいては、エッチング
処理されたことで、水素原子がフッ素原子に置換された
り、終端部にフッ素原子が結合し、Ｃ−Ｆ、Ｃ−Ｆ₂、
Ｃ−Ｆ₃などの官能基が生成され、とくにＣ−Ｆ₂が多
く生成される。そして、これらの生成物は疎水性を高め
るのに顕著な効果がある。これら各官能基の量はフーリ
エ変換赤外分光光度計により測定する。

【００３７】（ハ）工程：（ロ）工程のエッチング処理
によりフッ素化領域６ｃが形成されるが、そのエッチン
グ処理をさらに進行させると同時にエッチング領域６ｄ
もさらに大きくすることで、実質上フッ素未侵入領域６
ｂがない程度にまでエッチング処理を進める。これによ
ってアモルファス層６ａの全体がフッ素化されるまでエ
ッチング処理してフッ素化アモルファス層６ｅとなす。

【００３８】（ニ）工程：（イ）工程〜（ハ）工程を一
サイクルとして、このサイクルを繰り返すことで複数の
フッ素化アモルファス層６ｅを積層する。たとえば、
（イ）工程にてアモルファス層６ａを２０００Åの厚み
で成膜形成し、（ロ）工程および（ハ）工程によって１
０００〜１５００Åにする。そして、このようなサイク
ルを５回繰り返すことで、すなわちフッ素化アモルファ
ス層６ｅを５層積層することで、表面保護層５を形成す
る。

【００３９】かくして表面保護層５の形成方法Ａによれ
ば、結合エネルギの大きなＣ−Ｆ系の官能基が形成され
ることで、表面自由エネルギが大幅に小さくなり、耐酸
化性に優れ、これにより、放電生成物が付着されにくく
なり、現像剤に働く力がほとんど静電引力となって転写
性が改善され、その結果、画像流れが発生しなくなっ
た。そして、放電生成物がわずかに付着されても、表面
硬度が高くなったことで、たとえば研磨性粒子を含むト
ナーを使用しても適度に表面が研磨され、表面層に吸着
した放電生成物などを除去できる。さらにクリーニング
手段や紙などでもって容易にクリーニングができ、トナ
ーの付着を抑制したり、防止できる。

【００４０】本発明においては、（イ）工程〜（ハ）工
程により単層のフッ素化アモルファス層６ｅでもって表
面保護層５となしてもよいが、（ロ）工程のエッチング
処理が長くなると、フッ素化領域６ｃの表面が荒れ、こ
れによって膜の密着性が劣ったり、電子写真特性が低下
する傾向にあり、そのためにアモルファス層６ａの膜厚
を小さくし、さらにエッチング処理時間を短くすること
で、膜厚の小さいフッ素化アモルファス層６ｅを成膜形
成し、このようなフッ素化アモルファス層６ｅを積層す
ることで、個々のフッ素化アモルファス層６ｅの表面粗
さを小さくして、膜の密着性が高めたり、電子写真特性
を向上できる。望ましくは２層〜１５層〔（ニ）工程に
おけるサイクル数：２〜１５〕、最適には３層〜１０層
〔（ニ）工程におけるサイクル数：３〜１０〕のフッ素
化アモルファス層６ｅを積層することで表面保護層５を
構成する。

【００４１】〔表面保護層５の形成方法Ｂについて〕つ
ぎに図４に示すような表面保護層５の他の形成方法Ｂを
述べる。この形成方法Ｂにおいては、上述した形成方法
Ａに比べて（ハ）工程を除いている。すなわち、（ロ）
工程のエッチング処理によりフッ素化領域６ｃが形成さ
れるが、フッ素未侵入領域６ｂが残存する程度にエッチ
ング処理を進める。そして、つぎの（ホ）工程にて、
（イ）工程および（ロ）工程を一サイクルとして、この
サイクルを繰り返すことでフッ素化領域６ｃとフッ素未
侵入領域６ｂとを交互に積層させ、表面保護層５をな
す。

【００４２】このようにフッ素未侵入領域６ｂが表面保
護層５内に存在してもよいが、前述の形成方法Ａのよう
にフッ素未侵入領域６ｂが存在しない方が成膜の信頼性
が向上し、安定した電子写真特性が得られ、さらに生産
歩留りも高められる。

【００４３】表面保護層５の形成方法Ａおよび形成方法
Ｂのいずれにおいても、アモルファス層６ａの膜厚を
０．０１〜１μｍ、好適には０．０５〜０．５μｍにす
るとよく、この範囲内であれば、適度な量でもってエッ
チングされ、膜全体に対しフッ素化が容易になるという
点でよい。

【００４４】フッ素化領域６ｃについても、膜厚を０．
００５〜０．５μｍ、好適には０．０３〜０．３μｍに
するとよく、この範囲内であれば、耐久性および電位特
性の双方を高めるという点でよい。

【００４５】そして、このように成膜した表面保護層５
の膜厚を０．１〜１．５μｍ、好適には０．２〜１．０
μｍにするとよく、この範囲内であれば、耐久性および
電位特性の双方を高めるという点でよい。

【００４６】さらに形成方法Ｂについては、フッ素未侵
入領域６ｂの膜厚を０．００１〜０．０５μｍ、好適に
は０．００１〜０．０１μｍにするとよく、この範囲内
であれば、適度な量でもってエッチングされて均等な膜
厚が得られ、安定した膜厚となり、しかも、画像流れが
発生しなくなるという点でよい。

【００４７】この形成方法Ｂにおいても、（イ）工程と
（ロ）工程により単一のフッ素化領域６ｃと単一のフッ
素未侵入領域６ｂとの積層でもって表面保護層５となし
てもよいが、フッ素化領域６ｃの表面の荒れを防ぐため
に、望ましくは２積層〜１５積層〔（ホ）工程における
サイクル数：２〜１５〕、最適には３積層〜１０積層
〔（ホ）工程におけるサイクル数：３〜１０〕の範囲に
て表面保護層５を構成する。

【００４８】〔アモルファス層６ａの材質について〕（イ）工程にて成膜形成するアモルファス層６ａはシリ
コンカーバイド（ＳｉＣ）またはカーボン（Ｃ）からな
るが、ａ−Ｃ膜はａ−ＳｉＣ膜に比べて硬度が小さいこ
とから、ａ−ＳｉＣ膜にて形成するのがよい。そのため
に原子組成比率Ｓｉ_XＣ_1-XのＸ値を０．５以下、好適
には０．３以下、最適には０．１以下にするとよい。そ
して、このようにＳｉを減少させたままで含有させるこ
とで耐コロナ性が向上する。ただし、ａ−Ｃ膜について
は、ガス希釈することで硬度を大きくすることができる
が、ａ−ＳｉＣ膜にて得られる程度の硬度が得られな
い。

【００４９】画像形成装置の構成図２は本発明に係る感光体を搭載したプリンター構成の
画像形成装置７であり、８は感光体であり、この感光体
８の周面にコロナ帯電器９と、その帯電後に光照射する
露光器１０（ＬＥＤヘッド）と、トナー像を感光体８の
表面に形成するためのトナー１１を備えた現像機１２
と、そのトナー像を被転写材１３に転写する転写器１４
と、その転写後に感光体表面のクリーニングするための
ブレードやブラシなどからなるクリーニング手段１５
と、その転写後に残余静電潜像を除去する除電手段１６
とを配設した構成である。また、１７は被転写材１３に
転写されたトナー像を熱もしくは圧力により固着するた
めの定着器である。トナー１１にはアルミナ、酸化チタ
ン、シリカなどのセラミック粒子などの研磨性粒子を含
んでもよく、これによってクリーニング性が向上する。

【００５０】このカールソン法は次の〜の各プロセ
スを繰り返し経る。感光体８の周面をコロナ帯電器９により帯電する。露光器１０により画像を露光することにより、感光
体８の表面上に電位コントラストとしての静電潜像を形
成する。この静電潜像を現像機１２により現像する。この現
像により黒色のトナーが静電潜像との静電引力により感
光体表面に付着し、可視化する。感光体表面のトナー像を紙などの被転写材１３の裏
面よりトナーと逆極性の電界を加えて、静電転写し、こ
れにより、画像を被転写材１３の上に得る。感光体表面をブレードやブラシなどからなるクリー
ニング手段１５によってクリーニングする。感光体表面を強い光で全面露光し除電手段１６によ
り残余の静電潜像を除去する。

【００５１】なお、画像形成装置７はプリンターの構成
であるが、露光器１０に代えて原稿からの反射光を通す
レンズやミラーなどの光学系を用いれば、複写機の構成
の画像形成装置となる。また、この画像形成装置７には
通常の乾式現像を用いているが、その他、湿式現像に使
用される液体現像剤にも適用される。

【００５２】本発明の画像形成装置７においては、クリ
ーニング手段１５を設けることで、感光体表面の残留ト
ナーをクリーニング手段１５により機械的に除去するこ
とができる。通常、クリーニング手段１５を用いない場
合には、さらにトナー１１にアルミナ、酸化チタン、シ
リカなどのセラミック粒子などの研磨性粒子を含まない
と、感光体表面が機械的に研磨されないために、表面保
護層５の表面自由エネルギーが増大する傾向にあるが、
このようにクリーニング手段１５を用いることで、その
表面自由エネルギーの増大を抑制することができる。本
発明においては、作製した感光体１の表面保護層５の表
面自由エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下にまで下げただけ
ではなく、その後、画像形成装置７に搭載し、継続的に
使用するに当たっても、感光体１の表面保護層５の表面
自由エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下にするようにクリー
ニング手段１５により感光体表面をクリーニングするこ
とで、画像流れが発生しない高画質を長期間にわたって
安定的に得ることができた。

【００５３】

【実施例】（例１）純度９９．９％のＡｌからなる円筒
状の基板の上に表１に示すような成膜条件（この条件は
一チェンバ内での値である）でもってグロー放電分解法
により電荷注入阻止層３および光導電層４を積層した。

【００５４】

【表１】

【００５５】ついで表面保護層５を形成方法Ａにより設
ける。まず、表２に示す（イ）工程の成膜条件によりカ
ーボン（Ｃ）からなるアモルファス層６ａを２０００Å
の厚みで成膜形成する。

【００５６】

【表２】

【００５７】つぎに表３に示す（ロ）工程の条件により
エッチング処理する。

【００５８】

【表３】

【００５９】表３のエッチング処理を続けることで、
（ハ）工程を経ることで、実質上フッ素未侵入領域６ｂ
がない程度にまでエッチング処理を進め、これによって
膜厚１０００Åのフッ素化アモルファス層６ｅとなす。

【００６０】しかる後に（ニ）工程、すなわち（イ）工
程〜（ハ）工程を一サイクルとして、このサイクルを５
回繰り返すことでフッ素化アモルファス層６ｅを５層積
層し、表面自由エネルギーが１６．２ｍＮ／ｍ、動的押
し込み硬さが２５０ｋｇｆ／ｍｍ²、フッ素含有量が２
４原子％の表面保護層５を形成した。

【００６１】かくして得られた本発明の感光体を前記画
像形成装置７（京セラ株式会社製エコシスＬＳ−３５５
０、乾式現像：トナー平均粒径８μｍ）に搭載する。そ
して、画像形成装置７に使用するクリーニング手段１５
はブレードおよび摺擦ローラを用いた。この装置７に設
けられた感光体加熱用ヒーターのスイッチングを常時Ｏ
ＦＦにして、感光体加熱をおこなわなかった。そして、
カールソン法で画像形成して、３０万枚のランニングテ
ストをおこない（Ａ４サイズの用紙を使用して、５％印
字をおこなった。以下、すべて同じ印字条件である）、
画像流れと画質を測定したところ、表４に示すような結
果（ａ−Ｃ：Ｈ：Ｆからなる表面保護層）が得られた。

【００６２】

【表４】

【００６３】画像流れは３３℃、８５％湿度の環境下で
８時間放置し、その画質を３段階にて評価し、○印は
画像変化がまったくない場合であり、△印は一部画像
が流れた場合であり、×印は全面にわたって画像が流
れた場合である。

【００６４】画質は３段階にて評価し、黒ベタ、白ベタ
およびハーフトーン画像にて評価し、○印は黒ベタ濃
度・白ベタにおいてかぶりにまったく問題なく、また、
ハーフトーン画像にスジがまったく発生していない場合
であり、△印はハーフトーン画像の一部にスジが発生
している場合であり、×印はハーフトーン画像の全面
にわたってスジが発生している場合である。

【００６５】比較例として、ａ−ＳｉＣ：Ｈからなる表
面保護層やａ−Ｃ：Ｈからなる表面保護層を表５および
表６に示すような成膜条件にて形成し、その他の層構成
を表１の通りにして、それぞれの感光体を作製し、同様
に評価したところ、表４に示すような結果が得られた。
なお、表６に示すＳｉＨ₄ガス量は８．３ＳＣＣＭから
２．５ＳＣＣＭに漸次減少させている。

【００６６】このようなａ−ＳｉＣ：Ｈからなる表面保
護層の表面自由エネルギーが４３ｍＮ／ｍ、動的押し込
み硬さは３５０ｋｇｆ／ｍｍ²であり、ａ−Ｃ：Ｈから
なる表面保護層の表面自由エネルギーが３８ｍＮ／ｍ、
動的押し込み硬さは２００ｋｇｆ／ｍｍ²であった。

【００６７】

【表５】

【００６８】

【表６】

【００６９】表４に示す結果から明らかなとおり、本発
明のようなａ−Ｃ：Ｈ：Ｆからなる表面保護層を形成し
たことで、画像流れおよび画質の双方が向上しているこ
とがわかる。

【００７０】（例２）（例１）にて得られた感光体に対
し、表７に示すようにＲＦ電力を変えることで、表面保
護層５のフッ素量を規定した各種感光体Ａ〜Ｇを作製し
た。

【００７１】

【表７】

【００７２】これらの感光体を画像形成装置７に搭載
し、画像流れと画質を評価測定したところ、表８と表９
に示すような結果が得られた。

【００７３】

【表８】

【００７４】

【表９】

【００７５】これらの表から明らかなとおり、本発明の
試料である感光体Ｃ〜Ｆは画像流れと画質の双方とも優
れている。しかし、感光体Ｇはフッ素含有量が多くなる
ことで結合状態において終端部が増え、原子間のネット
ワークが少なく、膜強度が弱くなったため、膜削れおよ
びキズが発生した。なお、本発明の感光体Ｃ〜Ｆについ
ては、いずれも表面保護層５の表面自由エネルギーは４
０ｍＮ／ｍ以下である。

【００７６】（例３）（例１）にて作製した感光体につ
いて、成膜条件を変えることでさらに２種類の感光体
１、２を作成した。これらの感光体１、２について、各
表面保護層５を形成方法Ａにより設ける。

【００７７】まず、表１０に示す（イ）工程の成膜条件
によりカーボン（Ｃ）からなるアモルファス層６ａを２
０００Åの厚みで成膜形成する。

【００７８】

【表１０】

【００７９】つぎに表１１に示す（ロ）工程の条件によ
りエッチング処理する。

【００８０】

【表１１】

【００８１】表１１のエッチング処理を続けることで、
（ハ）工程を経ることで、実質上フッ素未侵入領域６ｂ
がない程度にまでエッチング処理を進め、これによって
膜厚１０００Åのフッ素化アモルファス層６ｅとなす。

【００８２】しかる後に（ニ）工程、すなわち（イ）工
程〜（ハ）工程を一サイクルとして、このサイクルを５
回繰り返すことでフッ素化アモルファス層６ｅを５層積
層し、感光体１については、動的押し込み硬さが２８０
ｋｇｆ／ｍｍ²、フッ素含有量が１８原子％の表面保護
層５を形成し、感光体２については、動的押し込み硬さ
が２５０ｋｇｆ／ｍｍ²、フッ素含有量が２５原子％の
表面保護層５を形成した。

【００８３】かくして得られた本発明の感光体を前記画
像形成装置７（京セラ株式会社製エコシスＬＳ−３５５
０、乾式現像：トナー平均粒径８μｍ）に搭載する。そ
して、画像形成装置７に使用するクリーニング手段１５
は（例１）と同様にブレードおよび摺擦ローラを用い
た。この装置７に設けられた感光体加熱用ヒーターのス
イッチングを常時ＯＦＦにして、感光体加熱をおこなわ
なかった。

【００８４】また、比較例の感光体４、５、６につい
て、表１２に示すような成膜条件でもって膜厚２０００
Åの表面保護層を形成した。これら各表面保護層は本発
明にようにエッチング処理しなかった。

【００８５】

【表１２】

【００８６】そして、各感光体１〜６について、作成し
た初期における表面自由エネルギーおよびコロナ暴露５
時間による静電ランニング（０．３μＣ／ｃｍ²の電荷
量）をおこなうことでも表面自由エネルギーを測定した
ところ、表１３に示すような結果が得られた。なお、感
光体３は（例１）にて作成した感光体に相当する。

【００８７】

【表１３】

【００８８】この表から明らかなとおり、本発明の各感
光体１〜３によれば、初期の表面自由エネルギーが４０
ｍＮ／ｍ以下であり、さらに５時間後の表面自由エネル
ギーも４０ｍＮ／ｍ以下である。これに対し各感光体４
〜６については、初期の表面自由エネルギーが４０ｍＮ
／ｍ以下であるが、５時間後の表面自由エネルギーは４
０ｍＮ／ｍを越えている。

【００８９】そして、各感光体１〜６について、画像形
成装置７に搭載し、画像流れと画質を評価測定したとこ
ろ、表１４に示すような結果が得られた。

【００９０】

【表１４】

【００９１】この表から明らかなとおり、本発明の感光
体１〜３を使用することで、画像流れおよび画質の双方
に優れていることがわかる。

【００９２】（例４）（例１）〜（例３）はａ−Ｃ：
Ｈ：Ｆからなる表面保護層を形成した場合であるが、以
下、これに代えてａ−ＳｉＣ：Ｈ：Ｆからなる表面保護
層を形成した場合を説明する。

【００９３】表１に示すような成膜条件でもって電荷注
入阻止層３および光導電層４を積層し、その上にａ−Ｓ
ｉＣ：Ｈ：Ｆからなる表面保護層５を形成方法Ａにより
設ける。その場合、表１５に示す（イ）工程の成膜条件
によりａ−ＳｉＣ：Ｈからなるアモルファス層６ａを２
０００Åの厚みで成膜形成する。

【００９４】

【表１５】

【００９５】つぎに表１６に示す（ロ）工程の条件によ
りエッチング処理する。

【００９６】

【表１６】

【００９７】表１６のエッチング処理を続けることで、
（ハ）工程を経ることで、実質上フッ素未侵入領域６ｂ
がない程度にまでエッチング処理を進め、これによって
膜厚１０００Åのフッ素化アモルファス層６ｅとなす。

【００９８】しかる後に（ニ）工程、すなわち（イ）工
程〜（ハ）工程を一サイクルとして、このサイクルを５
回繰り返すことでフッ素化アモルファス層６ｅを５層積
層し、動的押し込み硬さが３００ｋｇｆ／ｍｍ²であ
り、フッ素含有量が２１原子％の表面保護層５を形成し
た。

【００９９】かくして得られた本発明の感光体を前記画
像形成装置７（京セラ株式会社製エコシスＬＳ−３５５
０、乾式現像：トナー平均粒径８μｍ）に搭載する。そ
して、画像形成装置７に使用するクリーニング手段１５
はブレードおよび摺擦ローラを用いた。この装置７に設
けられた感光体加熱用ヒーターのスイッチングを常時Ｏ
ＦＦにして、感光体加熱をおこなわなかった。そして、
カールソン法で画像形成して、３０万枚のランニングテ
ストをおこない、画像流れと画質を測定したところ、表
１７に示すような結果（ａ−ＳｉＣ：Ｈ：Ｆからなる表
面保護層）が得られた。

【０１００】

【表１７】

【０１０１】比較例として、（例１）に示すａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈからなる表面保護層やａ−Ｃ：Ｈからなる表面保
護層を記す。

【０１０２】表１７に示す結果から明らかなとおり、本
発明のようなａ−ＳｉＣ：Ｈ：Ｆからなる表面保護層を
形成したことで、画像流れおよび画質の双方の点が著し
く向上していることがわかる。

【０１０３】（例５）（例４）にて得られた感光体に対
し、表１８に示すようにＲＦ電力を変えることで、表面
保護層５のフッ素量を規定した各種感光体Ａ〜Ｇを作製
した。

【０１０４】

【表１８】

【０１０５】これらの感光体を画像形成装置７に搭載
し、画像流れと画質を評価測定したところ、表１９と表
２０に示すような結果が得られた。

【０１０６】

【表１９】

【０１０７】

【表２０】

【０１０８】これらの表から明らかなとおり、本発明の
試料である感光体Ｃ〜Ｆは画像流れと画質の双方とも優
れている。しかし、感光体Ｇはフッ素含有量が多くなる
ことで結合状態において終端部が増え、原子間のネット
ワークが少なく、膜強度が弱くなったため、膜削れおよ
びキズが発生した。なお、本発明の感光体Ｃ〜Ｆについ
ては、いずれも表面保護層５の表面自由エネルギーは４
０ｍＮ／ｍ以下である。

【０１０９】（例６）（例４）にて作製した感光体につ
いて、成膜条件を変えることでさらに２種類の感光体
１、２を作成した。これらの感光体１、２について、各
表面保護層５を形成方法Ａにより設ける。

【０１１０】まず、表２１に示す（イ）工程の成膜条件
によりシリコンカーバイド（ＳｉＣ）からなるアモルフ
ァス層６ａを２０００Åの厚みで成膜形成する。

【０１１１】

【表２１】

【０１１２】つぎに表２２に示す（ロ）工程の条件によ
りエッチング処理する。

【０１１３】

【表２２】

【０１１４】表２２のエッチング処理を続けることで、
（ハ）工程を経ることで、実質上フッ素未侵入領域６ｂ
がない程度にまでエッチング処理を進め、これによって
膜厚１０００Åのフッ素化アモルファス層６ｅとなす。

【０１１５】しかる後に（ニ）工程、すなわち（イ）工
程〜（ハ）工程を一サイクルとして、このサイクルを５
回繰り返すことでフッ素化アモルファス層６ｅを５層積
層し、感光体１については、動的押し込み硬さが２９０
ｋｇｆ／ｍｍ²、フッ素含有量が１８原子％の表面保護
層５を形成し、感光体２については、動的押し込み硬さ
が２３０ｋｇｆ／ｍｍ²、フッ素含有量が２３原子％の
表面保護層５を形成した。

【０１１６】かくして得られた本発明の感光体を前記画
像形成装置７（京セラ株式会社製エコシスＬＳ−３５５
０、乾式現像：トナー平均粒径８μｍ）に搭載する。そ
して、画像形成装置７に使用するクリーニング手段１５
は（例１）と同様にブレードおよび摺擦ローラを用い
た。この装置７に設けられた感光体加熱用ヒーターのス
イッチングを常時ＯＦＦにして、感光体加熱をおこなわ
なかった。

【０１１７】また、比較例の感光体４、５、６につい
て、表２３に示すような成膜条件でもって膜厚２０００
Åの表面保護層を形成した。これら各表面保護層は本発
明にようにエッチング処理しなかった。

【０１１８】

【表２３】

【０１１９】そして、各感光体１〜６について、作成し
た初期における表面自由エネルギーおよびコロナ暴露５
時間による静電ランニング（０．３μＣ／ｃｍ²の電荷
量）をおこなうことで、その経時的な変化を測定したと
ころ、表２４に示すような結果が得られた。なお、感光
体３は（例４）にて作成した感光体に相当する。

【０１２０】

【表２４】

【０１２１】この表から明らかなとおり、本発明の各感
光体１〜３によれば、初期の表面自由エネルギーが４０
ｍＮ／ｍ以下であり、さらに５時間後の表面自由エネル
ギーも４０ｍＮ／ｍ以下である。これに対し各感光体４
〜６については、初期の表面自由エネルギーおよび５時
間後の表面自由エネルギーともに４０ｍＮ／ｍを越えて
いる。

【０１２２】そして、各感光体１〜６について、画像形
成装置７に搭載し、画像流れと画質を評価測定したとこ
ろ、表２５に示すような結果が得られた。

【０１２３】

【表２５】

【０１２４】この表から明らかなとおり、本発明の各感
光体１〜３を使用することで、画像流れおよび画質とも
に優れている。

【０１２５】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、感光体
において、フッ素含有のアモルファスシリコンカーバイ
ド（ａ−ＳｉＣ）もしくはアモルファスカーボン（ａ−
Ｃ）からなる表面保護層に対し、フッ素含有量を１２〜
３５原子％に規定したことで、感光体加熱用のヒーター
を設けない程度にまで表面の疎水性を高め、これによっ
て画像流れが発生しなくなり、さらに電位特性のバラツ
キがなくなり、その結果、高耐久性、高性能、高信頼
性、かつ低コストの画像形成装置が提供できた。

【０１２６】しかも、本発明においては、表面保護層の
表面自由エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下にしたことで、
感光体を搭載した画像形成装置でもって良否をするより
も、作製した感光体でもって、あらかじめ良否判定がで
きるようになり、これによって製造管理が容易になり、
製造コストが低減され、その結果、低コストかつ高信頼
性の画像形成装置が提供できた。

【０１２７】また、本発明の画像形成装置によれば、転
写後の感光体の表面保護層をクリーニングするためのク
リーニング手段を配設して、表面保護層の表面自由エネ
ルギーを４０ｍＮ／ｍ以下にしたことで、市場に出回っ
た後であっても、そのように表面自由エネルギーでもっ
て品質レベルが容易に判別できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る感光体の層構成を示す
断面図である。

【図２】本発明の画像形成装置の概略図である。

【図３】（イ）、（ロ）、（ハ）および（ニ）は本発明
に係る表面保護層の形成方法を示す工程図である。

【図４】（イ）、（ロ）および（ホ）は本発明に係る表
面保護層の他の形成方法を示す工程図である。

【符号の説明】

１、８感光体２導電性基板３電荷注入阻止層４光導電層５表面保護層６ａアモルファス層６ｂフッ素未侵入領域６ｃフッ素化領域６ｄエッチング領域６ｅフッ素化アモルファス層７画像形成装置９コロナ帯電器１０露光器１２現像機１４転写器１５クリーニング手段１６除電手段１７定着器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性基板上に光導電層とフッ素含有量が
１２〜３５原子％のアモルファスシリコンカーバイドも
しくはアモルファスカーボンからなる表面保護層とを順
次積層した感光体と、該感光体の表面に電荷を付与する
帯電手段と、感光体の帯電領域に対し光照射する露光手
段と、これら帯電手段と露光手段とにより感光体表面に
形成された静電潜像に対してトナー像を感光体の表面に
形成する現像手段と、上記トナー像を被転写材に転写す
る転写手段とからなる画像形成装置であって、前記転写
後の感光体の表面保護層をクリーニングするためのクリ
ーニング手段を配設して、該表面保護層の表面自由エネ
ルギーを４０ｍＮ／ｍ以下にしたことを特徴とする画像
形成装置。