JP2001337473A - 感光体の製法ならびにこの感光体を搭載した画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】画像のかぶり現象を防止する。 【解決手段】導電性基板２上に光導電層４を形成し、こ
の光導電層４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
ァス層を成膜形成し、ついでアモルファス層に対しフッ
素を含むガスをプラズマ化してエッチング処理すると同
時に、膜内に含有させる工程を経て、フッ素を１２〜３
５原子％含有した表面保護層５を形成し、しかる後にボ
ンバード処理をおこなう。

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の製法ならびにこ
の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が、加えて成膜とエッ
チングを交互に複数回繰り返すことで表面保護層を形成
する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、ブレード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、エッチングレートについては、一切記
載されていない。しかしながら、このような方法にてＢ
Ｎ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。

【００１１】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。

【００１２】この問題点を解消するために、本願出願人
は、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技術を提案した。

【００１３】しかしながら、このようなフッ素を含む表
面保護層においては、フッ素の電気陰性度によりマイナ
ス極性をおび、プラスに帯電したトナーが容易に感光体
表面に付着し、これにより、画像にかぶりという現象を
引き起こしやすいという問題点があることが判明した。

【００１４】したがって本発明は上記叙上に鑑みて完成
されたものであり、その目的は画像にかぶりが生じない
ようにした感光体の製法を提供することにある。

【００１５】本発明の他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感光体の
製法を提供することにある。

【００１６】本発明のさらに他の目的は表面保護層の硬
度を高めて優れた耐久性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の
製法を提供することにある。

【００１７】本発明のさらに他の目的は、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。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、導電性基板上
に光導電層を形成し、この光導電層上にフッ素含有のア
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を
積層した感光体の製法であって、導電性基板上に光導電
層を形成し、この光導電層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を成膜形成し、ついでアモルファス
層に対しフッ素を含むガスをプラズマ化してエッチング
処理すると同時に、膜内に含有させる工程を経て、フッ
素を１２〜３５原子％含有した表面保護層を形成し、し
かる後にボンバード処理をおこなうことを特徴とする。

【００１９】本発明の画像形成装置は、本発明の製法に
より得られた感光体と、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て光照射する
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、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と、転写後に残余静電潜像
を除去する除電手段とを配設したことを特徴とする。

【００２０】

【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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】光導電層４はａ−Ｓｉ以外に、Ｓｅ、Ｓｅ
−Ｔｅ、Ａｓ₂、Ｓｅ₃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。

【００２５】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、動
的押し込み硬さを９０ｋｇｆ／ｍｍ² 以上、好適には１
５０ｋｇｆ／ｍｍ² 以上にするとよく、さらにフッ素含
有量を１２〜３５原子％に規定している。

【００２６】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。

【００２７】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、硬度を高めるとよい。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。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、硬度を高めると
よい。

【００２８】本発明にて規定する動的押し込み硬さは島
津製作所製の超微小硬度計DYNAMICULTRA MICRO HARDNES
S TESTER （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。

【００２９】かくして上記構成のように表面保護層５の
動的押し込み硬さを９０ｋｇｆ／ｍｍ² 以上であり、フ
ッ素含有量を１２〜３５原子％にしたことで、優れた耐
刷性が得られ、紙などでもって擦れる度合いが著しく低
減し、これによって優れた耐久性が得られ、画像流れが
発生しない高性能な感光体となった。

【００３０】さらに本発明においては、上記のような表
面保護層５に対し、ボンバード処理をおこない、これに
よってかぶりが生じないようにしている。この点を、つ
ぎの表面保護層の形成方法にて述べる。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。

【００３１】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。 〔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）、ならびにボンバード処理の工程
（ヘ）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。 （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、ＮＦ₃ガス、ＳＦ
₆ガス、Ｃ₂Ｆ₆ガス、Ｆ₂ガス、ＣｌＦ₃ 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２００
Ｗ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。

【００３２】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／分に規定することで、
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。

【００３３】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。 （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６ｂ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。 （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１０００〜１５０
０Å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。 （ヘ）工程：表面保護層５に対し、水素ガスを用いてボ
ンバード処理をおこなう。

【００３４】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、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、防止することができる。

【００３５】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。

【００３６】さらに（ヘ）の工程において、表面保護層
５に対し、水素ガスを用いてボンバード処理をおこなう
ことで、最表面のマイナスの極性を水素により電気的に
中性化し、これによってプラスのトナーの付着性を弱
め、その結果、画像のかぶり現象が防止される。 〔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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】そして、（ホ）の工程の後に、つづけて
（ヘ）工程、すなわち表面保護層５に対し、水素ガスを
用いてボンバード処理をおこなう。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。 〔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−Ｓ
ｉＣ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。

【００４５】画像形成装置の構成 図２は本発明の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残留トナーを除去するクリーニ
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。

【００４６】このカールソン法は次の（１）〜（６）の
各プロセスを繰り返し経る。 （１）感光体８の周面をコロナ帯電器９により帯電す
る。 （２）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。 （３）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。 （４）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。 （５）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。 （６）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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】

【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。

【００５０】

【表１】

【００５１】ついで表面保護層５を形成方法Ａにより設
ける。

【００５２】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２０
００Åの厚みで成膜形成する。

【００５３】

【表２】

【００５４】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。

【００５５】

【表３】

【００５６】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。

【００５７】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２５０ｋｇｆ／ｍｍ² であ
り、フッ素含有量が２４原子％の表面保護層５を形成し
た。

【００５８】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）に搭載し、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。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。

【００５９】

【表４】

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】このようなａ−ＳｉＣ：Ｈからなる表面保
護層の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動的押し込み硬さ
は２００ｋｇｆ／ｍｍ² であった。

【００６４】

【表５】

【００６５】

【表６】

【００６６】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。 （例２）（例１）にて得られた感光体に対し、水素ガス
の導入量を変えることで、表面保護層５の動的押し込み
硬さ６４ｋｇｆ／ｍｍ² 、９８ｋｇｆ／ｍｍ² 、２９０
ｋｇｆ／ｍｍ² 、４９０ｋｇｆ／ｍｍ² に設定し、それ
ぞれの感光体について（例１）と同様に画像流れと画質
を評価測定したところ、表７に示すような結果が得られ
た。ただし、いずれの感光体もフッ素含有量が１２〜３
５原子％の範囲内にある。

【００６７】

【表７】

【００６８】この表から明らかなとおり、表面保護層の
動的押し込み硬さを９０ｋｇｆ／ｍｍ²以上にすること
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。 （例３）（例１）にて得られた感光体に対し、表８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。

【００６９】

【表８】

【００７０】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９と表１
０に示すような結果が得られた。

【００７１】

【表９】

【００７２】

【表１０】

【００７３】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。 （例４）（例１）にて作製した感光体について、ａ−Ｓ
ｉＣの表面保護層を表１１に示すようなエッチング条件
でもって、表１２に示すようにＣＦ₄ガス流量をさまざ
まに変えることでエッチングも変え、これによって試料
ａ〜ｈ（感光体ａ〜ｈ）を作製した。

【００７４】

【表１１】

【００７５】

【表１２】

【００７６】そして、各感光体ａ〜ｈに対し同様に画像
流れと画質を評価測定したところ、表１３と表１４に示
すような結果が得られた。

【００７７】

【表１３】

【００７８】

【表１４】

【００７９】以上のとおり、本発明の試料ｃ〜ｆによう
にエッチングレートを５０〜５００Å／分にしたこと
で、画像変化がまったくなく、さらに黒ベタ濃度・白ベ
タにおいてかぶりにまったくなくなった。 （例５）（例１）〜（例４）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。

【００８０】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。

【００８１】

【表１５】

【００８２】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。

【００８３】

【表１６】

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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）に搭載し、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。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。

【００８７】

【表１７】

【００８８】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。

【００８９】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。 （例６）（例５）にて得られた感光体に対し、水素ガス
の導入量を変えることで、表面保護層５の動的押し込み
硬さ７５ｋｇｆ／ｍｍ² 、９４ｋｇｆ／ｍｍ² 、３１０
ｋｇｆ／ｍｍ² 、５２０ｋｇｆ／ｍｍ² に設定し、それ
ぞれの感光体について画像流れと画質を評価測定したと
ころ、表１８に示すような結果が得られた。ただし、い
ずれの感光体もフッ素含有量が１２〜３５原子％の範囲
内にある。

【００９０】

【表１８】

【００９１】この表から明らかなとおり、表面保護層の
動的押し込み硬さを９０ｋｇｆ／ｍｍ² 以上にすること
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。 （例７）（例５）にて得られた感光体に対し、表１９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。

【００９２】

【表１９】

【００９３】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２０と表
２１に示すような結果が得られた。

【００９４】

【表２０】

【００９５】

【表２１】

【００９６】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。 （例８）（例５）にて作製した感光体について、表２２
に示すようなエッチング条件でもって、表２３に示すよ
うにＣＦ₄ガス流量をさまざまに変えることでエッチン
グも変え、これによって試料ａ〜ｈ（感光体ａ〜ｈ）を
作製した。

【００９７】

【表２２】

【００９８】

【表２３】

【００９９】そして、各感光体ａ〜ｈに対し同様に画像
流れと画質を評価測定したところ、表２４と表２５に示
すような結果が得られた。

【０１００】

【表２４】

【０１０１】

【表２５】

【０１０２】以上のとおり、本発明の試料ｃ〜ｆによう
にエッチングレートを５０〜５００Å／分にしたこと
で、画像流れと画質の双方とも優れている。 （例９）つぎに（例１）〜（例４）にて説明したａ−
Ｃ：Ｈ：Ｆからなる表面保護層において、本例において
は、さらに（ヘ）工程のボンバード処理に関する作用効
果を説明する。

【０１０３】表２６に示されるように、従来の単一の組
成のａ−Ｃ：Ｈ：Ｆからなる表面保護層を３種類作成
し、それらを感光体１、感光体２および感光体３とす
る。

【０１０４】

【表２６】

【０１０５】また、（例１）にて述べているような表面
保護層５の形成方法Ａにしたがって、表２７に示す成膜
条件により感光体４、感光体５および感光体６を作製し
た。

【０１０６】

【表２７】

【０１０７】そして、これら感光体において、コロナ暴
露時の表面自由エネルギおよび５時間後の表面自由エネ
ルギを測定したところ、表２８に示すような結果が得ら
れた。

【０１０８】

【表２８】

【０１０９】つぎに各感光体について、画像流れの評価
をおこなった。

【０１１０】京セラ製ＬＳ−３５５０（ＥＣＯＳＹＳ）
を使用し、ドラムヒータは常時、OFFとした。そして、
２５℃、５０％の環境にて１０００枚耐刷した後、３３
℃、８５％の環境に移し、８時間放置した後の画像を確
認した。また、画像流れ以外には、画質およびトナー付
着性も評価したところ、表２９に示すような結果が得ら
れた。

【０１１１】

【表２９】

【０１１２】各評価を５段階に分け、◎、〇、△、×、
××という順序にて劣化するものとした。

【０１１３】表２９に示す結果から明らかなとおり、従
来の感光体３においてもトナー付着がないが、本発明の
ようにフッ素を含む表面保護層を形成すると、いずれも
トナー付着が生じていた。

【０１１４】さらに感光体４〜６について、ボンバード
ガスをアルゴン、窒素、水素の３種類を用いて、表３０
に示す条件にてボンバード処理をおこなって、同様に画
像流れ、トナー付着性およびかぶりを測定したところ、
表３１に示すような結果が得られた。

【０１１５】

【表３０】

【０１１６】

【表３１】

【０１１７】同表から明らかなとおり水素ガスを用いる
ことで、トナー付着およびかぶりが改善されていること
がわかる。

【０１１８】さらにまた、感光体６について高周波電力
を変化させ、同様に画像流れ、トナー付着性およびかぶ
りを測定したところ、表３２に示すような結果が得られ
た。

【０１１９】

【表３２】

【０１２０】高周波電力が１００Ｗ〜５００Ｗの範囲に
おいては、良好な結果が得られ、一方、電力が低いとボ
ンバードによる効果が小さくなり、トナー付着性および
かぶりが改善されていないことがわかる。

【０１２１】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の感光体の製法に
よれば、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を作製するに当り、光導電層上
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を成膜形
成し、ついでアモルファス層に対しフッ素を含むガスを
プラズマ化してエッチング処理すると同時に、膜内に含
有させる工程を経て、フッ素を１２〜３５原子％含有し
た表面保護層を形成したことで、優れた耐刷性が得ら
れ、紙などでもって擦れる度合いが著しく低減し、しか
も、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、かつ低コストの感光体が提供でき
た。

【０１２２】しかも、かかる表面保護層に対し、さらに
水素ガスを用いてボンバード処理をおこなうことで、最
表面のマイナスの極性を水素により電気的に中性化し、
これによってプラスのトナーの付着性を弱め、その結
果、画像のかぶり現象が防止される。

【０１２３】本発明の画像形成装置は、上記本発明の感
光体を装着することで、感光体用のヒーターを設けなく
てもよく、これにより、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
形成装置が提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性基板上に光導電層を形成し、該光導
   電層上に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
   で該アモルファス層に対しフッ素を含むガスをプラズマ
   化してエッチング処理すると同時に、膜内に含有させる
   工程を経て、フッ素を１２〜３５原子％含有した表面保
   護層を形成し、しかる後にボンバード処理をおこなうこ
   とを特徴とする感光体の製法。
2. 【請求項２】請求項１の製法により得られた感光体と、
   該感光体の表面に電荷を付与する帯電手段と、感光体の
   帯電領域に対して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、該
   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
   グ手段と、転写後に残余静電潜像を除去する除電手段と
   を配設した画像形成装置。