JP4593797B2 - 感光体の製法 - Google Patents
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Description
【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およびそ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】
この画像流れは、以下の理由により発生することがわかっている。
すなわち、帯電をおこなうと、その放電によりオゾンが発生するが、このオゾンにより空気中の成分が分解され、ＮＯｘやＳＯｘ等のイオン生成物が生成される。このイオン生成物は水溶性であることで、感光体の表面に付着し、さらに大気中の水分を取り込むことで、表面の抵抗が低下し、これにより、静電潜像のエッジ部にて電位の横流れが起き、その結果、像流れとなっていた。
【０００５】
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。
【０００６】
かかる課題を解消するために、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。
【０００９】
また、同公報に提案された技術のように、表面保護層を形成した後にフッ素を含むガスでプラズマ放電処理しても、そのフッ素化された領域は、きわめて表面だけであり、実際の使用において、研磨するプロセスがある場合には、そのフッ素化領域では不十分であり、効果が小さいと言える。
【００１０】
しかも、炭酸水素ガス（ＣｍＨｎ，ｎ，ｍ≧１又は整数）とフッ素系ガス（ＣＦ4 、Ｃ2 Ｈ6 ，ＣＨＦ3 等）の混合ガス、あるいはＣＦ4 とＨ2 の混合ガスによって得られた膜は、（−ＣＦ3 −）の鎖結合が多くなり、そのために硬度が小さくなり、その結果、耐久性に劣るという課題もある。
【００１１】
また、特開昭６２−２７２２７５号においても、表面保護層にフッ素を含む感光体でもって画像流れを抑制する技術が提案されているが、耐久性については、問題があった。
【００１２】
さらにまた、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。
【００１３】
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、動的押し込み硬さが４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の表面保護層を形成することで、疎水性が著しく高くなり、しかも、ヒーターを用いないでも研磨用の弾性ロ−ラ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、画像流れが解消されることを見出した。
【００１４】
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感光体を提供することにある。
【００１５】
本発明の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を提供することにある。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、かかる本発明の感光体を得るため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】
なお、特開平９−２０４０５６号によれば、ａ−ＳｉＣ：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が、同公報にはフッ素を含む表面保護層については、記載されていない。
【００１９】
【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、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、フッ素を含むガスを高周波電力でプラズマ化して前記アモルファス層をエッチング処理すると同時に、膜内にフッ素を含有させる工程を経て、動的押し込み硬さが４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ 2 の表面保護層を形成せしめる感光体の製法であって、前記エッチング処理する際の前記高周波電力が、１００（Ｗ）〜３００（Ｗ）であることを特徴とする感光体の製法を提供する。
【００２０】
また、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、フッ素を含むガスを高周波電力でプラズマ化して前記アモルファス層をエッチング処理すると同時に、膜内にフッ素を含有させる工程を経て、動的押し込み硬さが４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ2 で、かつフッ素含有割合が１２〜３５原子％の表面保護層を形成せしめたことを特徴とする感光体の製法を、併せて提供する。
【００２１】
本発明の画像形成装置は、本発明の感光体と、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、この転写後に感光体表面を研磨する弾性ロ−ラとを配設したことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（感光体の構成）本発明の製法によって作製され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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
光導電層４はａ−Ｓｉ以外に、Ｓｅ、Ｓｅ−Ｔｅ、Ａｓ2 Ｓｅ3 などのＳｅ合金、ＺｎＯ、ＣｄＳ、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。
【００２７】
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４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ2 に規定したことが特徴である。
【００２８】
すなわち、表面保護層５にフッ素を含有させることで、ＣＦあるいはＣＦ2 等の官能基が形成され、これによって表面自由エネルギ−が大幅に小さくなり、その結果、イオン生成物が付着しなくなり、また、付着した場合でも容易にクリ−ニングすることができた。また、従来のフッ素を含まない表面保護層では、コロナ放電によって結合力の弱いＣ−Ｈ結合やＣ−Ｃ結合が切れてＣ＝Ｏなるカルボニル基が生成されるが、フッ素エッチング処理などでもってフッ素を含有させることで、これらを事前に結合エネルギ−の大きいＣ−Ｆ結合に置き換え、これにより、耐酸化性をきわめて向上することができた。
【００２９】
本発明者が繰り返しおこなった実験によれば、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、この範囲内であれば、耐酸化性をきわめて向上し、表面自由エネルギ−が大幅に小さくなり、これによって、イオン生成物が付着しなくなり、また、付着した場合でも容易にクリ−ニングすることができた。
【００３０】
１２原子％未満の場合には画像流れが発生しやすくなり、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ことがある。
【００３１】
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、硬度を高めることが重要である。すなわち、上述のようにフッ素を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４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ2 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、硬度を高めている。
【００３２】
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DYNAMIC ULTRA MICRO HARDNESS 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。
【００３３】
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４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ2 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、しかも、ヒーターを用いないでも研磨用の弾性ロ−ラ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、画像流れが発生しない高性能な感光体となった。
【００３４】
（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。
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。
【００３５】
〔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。
【００３６】
（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。
【００３７】
（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、ＳＦ6 ガス、Ｃ2 Ｆ6 ガス、Ｆ2 ガス、ＣｌＦ3 ガス、ＣＨＦ3 ガス、ＣＨ2 Ｆ2 ガス、ＣＨ3 Ｆ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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
（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。
【００４２】
（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１０００〜１５００Å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。
【００４３】
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しても、表面硬度が高くなったことで、研磨用の弾性ロ−ラ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、これによっても画像流れが発生しなくなった。
【００４４】
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。
【００４５】
〔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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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０．２〜１．０μｍ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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
〔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ＳｉX Ｃ1-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。
【００５４】
（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、基本構成として、感光体８と、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、この転写後に感光体表面を研磨する弾性ロ−ラＲとからなる。
【００５５】
さらには必要に応じて、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。
【００５６】
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。
【００５７】
本発明においては、上記構成の画像形成装置７に対し、感光体８の表面を研磨し、そこに付着したイオン生成物を除去するための弾性ロ−ラＲを配設する。この弾性ロ−ラＲはクリーニング手段１５として兼用してもよく、もしくは別途、クリーニング手段１５の前もしくは後に付設してもよい。
【００５８】
この弾性ロ−ラＲは、その感光体表面の当接面をシリコン、ウレタン、ＥＰＤＭなどの合成樹脂などでもって構成し、そして、硬度を２０〜６０°ＨＳ（アスカ−Ｃ）にするとよい。
【００５９】
また、弾性ロ−ラの回転速度を、感光体８の回転速度に対し０．９〜１．６倍に、さらに線圧を２０〜２００ｇ／ｃｍに荷重にて当接させるとよく、このように弾性ロ−ラの諸条件を設定することで、感光体８の表面に付着したイオン生成物を最適に除去することができる。
【００６０】
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。
【００６１】
【実施例】
（例１）
純度９９．９％のＡｌからなる円筒状の基板（φ３０ｍｍ×長手寸法２５４ｍｍ）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。
【００６２】
【表１】
【００６３】
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。
【００６４】
【表２】
【００６５】
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。
【００６６】
【表３】
【００６７】
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。
【００６８】
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７５０ｋｇｆ／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。
【００６９】
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ＦＳ−１７００でもって２成分現像方式を採用し、さらにトナ−には研磨剤としてＴｉＯ2 を添加している）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。
【００７０】
弾性ロ−ラとして発泡ウレタン製ロ−ラ（外径１１ｍｍ、スポンジ厚１．５ｍｍ）を使用し、その発泡ウレタンの硬度は３０°ＨＳ（アスカ−Ｃ）、弾性ロ−ラの回転速度は感光体の回転速度に対し１．２０倍、線圧は１００ｇ／ｃｍの荷重に設定している。
【００７１】
そして、Ａ４紙に対しカールソン法で５％印字でもって画像形成して、３０万枚（３００Ｋ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。
【００７２】
【表４】
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
【表５】
【００７８】
【表６】
【００７９】
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。
【００８０】
（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、高周波電力を変えることで、表面保護層５の動的押し込み硬さ３００ｋｇｆ／ｍｍ2 、４５０ｋｇｆ／ｍｍ2 、６００ｋｇｆ／ｍｍ2 、７５０ｋｇｆ／ｍｍ2 、９００ｋｇｆ／ｍｍ2 、１０５０ｋｇｆ／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１２〜３５原子％の範囲内にある。
【００８１】
また、今回の測定においては、ガラス基板上に感光体と同条件にて表面保護層を形成し、それに対し２０００Åまで侵入したときの硬度でもって動的押し込み硬さを示す。
【００８２】
【表７】
【００８３】
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４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ2 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。
【００８４】
（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。
【００８５】
【表８】
【００８６】
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１０に示すような結果が得られた。
【００８７】
【表９】
【００８８】
【表１０】
【００８９】
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。
【００９０】
（例４）
（例１）にて作製した感光体について、弾性ロ−ラの硬度をＨＳ１５°に小さくしたり、さらに弾性ロ−ラを設けない場合について、それぞれ（例１）と同じ測定条件でもって画像流れおよび画質を測定したところ、表１１に示すような結果が得られた。なお、同表に示す結果は画像流れと画質の双方を共通するものである。
【００９１】
【表１１】
【００９２】
同表から明らかなとおり、ＨＳ３０°の硬度の弾性ロ−ラを用いることで、３０万枚の印字枚数でも画像流れが発生せず、また、優れた画質が得られた。
【００９３】
（例５）
（例１）にて作製した感光体について、弾性ロ−ラの硬度をＨＳ５°〜ＨＳ１００°にまで幾とおりにも変え、そして、（例１）と同じ測定条件（印字枚数：５万枚（５０Ｋ枚））でもって画像流れおよび画質を測定したところ、表１２に示すような結果が得られた。
【００９４】
【表１２】
【００９５】
同表から明らかなとおり、ＨＳ２０°〜ＨＳ６０°の硬度の弾性ロ−ラを用いることで、５万枚の印字枚数でも画像流れが発生せず、また、優れた画質が得られた。
【００９６】
しかし、ＨＳ２０°未満の硬度の弾性ロ−ラを用いると、研磨能力が低下し、画像流れが発生し、ＨＳ６０°を超える硬度の弾性ロ−ラを用いると、感光体の研磨量が大きくなりすぎてキズ等が発生し、画質が低下した。
【００９７】
（例６）
（例５）にて作製した感光体について、弾性ロ−ラの硬度をＨＳ２０°、ＨＳ３５°、ＨＳ６０°の３とおりに変え、それぞれに対し印字枚数を多くすることで、耐久性を評価したところ、表１３に示すような結果が得られた。この耐久性については、印字枚数を３０万枚まで多くすることで画像流れおよび画質を測定した。
【００９８】
【表１３】
【００９９】
同表から明らかなとおり、いずれの弾性ロ−ラにおいても、３０万枚の印字をおこなっても、画像流れが発生せず、また、優れた画質が得られた。
【０１００】
（例７）
（例１）にて作製した感光体について、画像形成装置７（京セラ株式会社製エコシスＦＳ−１７００でもって２成分現像方式を採用し、さらにトナ−には研磨剤としてＴｉＯ2 を添加している）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。
【０１０１】
また、弾性ロ−ラとして発泡ウレタン製ロ−ラ（外径１１ｍｍ、スポンジ厚１．５ｍｍ）を使用し、その発泡ウレタンの硬度は３５°ＨＳ（アスカ−Ｃ）、線圧は１００ｇ／ｃｍの荷重に設定し、さらに弾性ロ−ラの回転速度の感光体の回転速度に対する比率を幾とおりにも変え、そして、Ａ４紙に対しカールソン法で５％印字でもって画像形成して、５万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１４に示すような結果が得られた。
【０１０２】
【表１４】
【０１０３】
同表から明らかなとおり、弾性ロ−ラの回転速度の感光体の回転速度に対する比率を０．９０〜１．６０にすることで、５万枚の印字枚数にて画像流れが発生せず、また、優れた画質が得られた。
【０１０４】
しかし、その比率が０．９０未満の場合には、研磨能力が低下し、画像流れが発生し、比率が１．６０を超えると、感光体の研磨量が大きくなりすぎてキズ等が発生し、画質が低下した。
【０１０５】
（例８）
（例７）にて作製した感光体について、弾性ロ−ラの回転速度の感光体の回転速度に対する比率を０．９０、１．２０、１．６０の３とおりに変え、それぞれに対し印字枚数を多くすることで、耐久性を評価したところ、表１５に示すような結果が得られた。この耐久性については、印字枚数を３０万枚まで多くすることで画像流れおよび画質を測定した。
【０１０６】
【表１５】
【０１０７】
同表から明らかなとおり、いずれの弾性ロ−ラにおいても、３０万枚の印字をおこなっても、画像流れが発生せず、また、優れた画質が得られた。
【０１０８】
（例９）
（例１）にて作製した感光体について、画像形成装置７（京セラ株式会社製エコシスＦＳ−１７００でもって２成分現像方式を採用し、さらにトナ−には研磨剤としてＴｉＯ2 を添加している）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。
【０１０９】
また、弾性ロ−ラとして発泡ウレタン製ロ−ラ（外径１１ｍｍ、スポンジ厚１．５ｍｍ）を使用し、その発泡ウレタンの硬度は３５°ＨＳ（アスカ−Ｃ）、弾性ロ−ラの回転速度の感光体の回転速度に対する比率を１．２０に設定し、さらに線圧を幾とおりにも変え、そして、Ａ４紙に対しカールソン法で５％印字でもって画像形成して、５万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１６に示すような結果が得られた。
【０１１０】
【表１６】
【０１１１】
同表から明らかなとおり、弾性ロ−ラの線圧を２０〜２００ｇ／ｃｍの荷重に設定したことで、５万枚の印字枚数にて画像流れが発生せず、また、優れた画質が得られた。
【０１１２】
しかし、その比率が２０ｇ／ｃｍ未満の場合には、研磨能力が低下し、画像流れが発生し、比率が２００ｇ／ｃｍを超えると、感光体の研磨量が大きくなりすぎてキズ等が発生し、画質が低下した。
【０１１３】
（例１０）
（例９）にて作製した感光体について、弾性ロ−ラの線圧を２０ｇ／ｃｍ、１２０ｇ／ｃｍ、２００ｇ／ｃｍの荷重に設定し、それぞれに対し印字枚数を多くすることで、耐久性を評価したところ、表１７に示すような結果が得られた。この耐久性については、印字枚数を３０万枚まで多くすることで画像流れおよび画質を測定した。
【０１１４】
【表１７】
【０１１５】
同表から明らかなとおり、いずれの弾性ロ−ラも、３０万枚の印字をおこなっても、画像流れが発生せず、また、優れた画質が得られた。
【０１１６】
（例１１）
（例１）〜（例１０）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、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も、その表面保護層の動的押し込み硬さを４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ2 に規定することで、（例１）〜（例１０）にて達成されたのと同じ作用効果を奏することを、繰り返しおこなった実験により確認した。
【０１１７】
以下、そのａ−ＳｉＣ：Ｈ：Ｆからなる表面保護層の作製方法を述べる。
【０１１８】
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−ＳｉＣ：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１８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２０００Åの厚みで成膜形成する。
【０１１９】
【表１８】
【０１２０】
つぎに表１９に示す（ロ）工程の条件によりエッチング処理する。
【０１２１】
【表１９】
【０１２２】
表１９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。
【０１２３】
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７７０ｋｇｆ／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。
【０１２４】
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ＦＳ−１７００でもって２成分現像方式を採用し、さらにトナ−には研磨剤としてＴｉＯ2 を添加している）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。
【０１２５】
弾性ロ−ラとして発泡ウレタン製ロ−ラ（外径１１ｍｍ、スポンジ厚１．５ｍｍ）を使用し、その発泡ウレタンの硬度は３０°ＨＳ（アスカ−Ｃ）、弾性ロ−ラの回転速度は感光体の回転速度に対し１．２０倍、線圧は１００ｇ／ｃｍの荷重に設定している。
【０１２６】
そして、Ａ４紙に対しカールソン法で５％印字でもって画像形成して、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。
【０１２７】
画像流れは３３℃、８５％湿度の環境下で８時間放置して測定したところ、画像変化がまったくなく、さらに画質は黒ベタ濃度・白ベタにおいてかぶりにまったく問題なく、良好であった。
【０１２８】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の感光体によれば、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に対し、動的押し込み硬さを４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ2 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、しかも、ヒーターを用いないでも研磨用の弾性ロ−ラ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、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。
【０１２９】
本発明の感光体の製法によれば、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ることで、フッ素を含有し、動的押し込み硬さが４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ2の表面保護層を形成でき、これによって、上記のような優れた耐久性を備え、さらに高性能かつ高信頼性、低コストを達成した感光体が提供できた。
【０１３０】
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
Ｒ 弾性ロ−ラ
【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およびそ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】
この画像流れは、以下の理由により発生することがわかっている。
すなわち、帯電をおこなうと、その放電によりオゾンが発生するが、このオゾンにより空気中の成分が分解され、ＮＯｘやＳＯｘ等のイオン生成物が生成される。このイオン生成物は水溶性であることで、感光体の表面に付着し、さらに大気中の水分を取り込むことで、表面の抵抗が低下し、これにより、静電潜像のエッジ部にて電位の横流れが起き、その結果、像流れとなっていた。
【０００５】
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。
【０００６】
かかる課題を解消するために、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。
【０００９】
また、同公報に提案された技術のように、表面保護層を形成した後にフッ素を含むガスでプラズマ放電処理しても、そのフッ素化された領域は、きわめて表面だけであり、実際の使用において、研磨するプロセスがある場合には、そのフッ素化領域では不十分であり、効果が小さいと言える。
【００１０】
しかも、炭酸水素ガス（ＣｍＨｎ，ｎ，ｍ≧１又は整数）とフッ素系ガス（ＣＦ4 、Ｃ2 Ｈ6 ，ＣＨＦ3 等）の混合ガス、あるいはＣＦ4 とＨ2 の混合ガスによって得られた膜は、（−ＣＦ3 −）の鎖結合が多くなり、そのために硬度が小さくなり、その結果、耐久性に劣るという課題もある。
【００１１】
また、特開昭６２−２７２２７５号においても、表面保護層にフッ素を含む感光体でもって画像流れを抑制する技術が提案されているが、耐久性については、問題があった。
【００１２】
さらにまた、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。
【００１３】
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、動的押し込み硬さが４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の表面保護層を形成することで、疎水性が著しく高くなり、しかも、ヒーターを用いないでも研磨用の弾性ロ−ラ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、画像流れが解消されることを見出した。
【００１４】
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感光体を提供することにある。
【００１５】
本発明の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を提供することにある。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、かかる本発明の感光体を得るため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】
なお、特開平９−２０４０５６号によれば、ａ−ＳｉＣ：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が、同公報にはフッ素を含む表面保護層については、記載されていない。
【００１９】
【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、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、フッ素を含むガスを高周波電力でプラズマ化して前記アモルファス層をエッチング処理すると同時に、膜内にフッ素を含有させる工程を経て、動的押し込み硬さが４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ 2 の表面保護層を形成せしめる感光体の製法であって、前記エッチング処理する際の前記高周波電力が、１００（Ｗ）〜３００（Ｗ）であることを特徴とする感光体の製法を提供する。
【００２０】
また、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、フッ素を含むガスを高周波電力でプラズマ化して前記アモルファス層をエッチング処理すると同時に、膜内にフッ素を含有させる工程を経て、動的押し込み硬さが４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ2 で、かつフッ素含有割合が１２〜３５原子％の表面保護層を形成せしめたことを特徴とする感光体の製法を、併せて提供する。
【００２１】
本発明の画像形成装置は、本発明の感光体と、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、この転写後に感光体表面を研磨する弾性ロ−ラとを配設したことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（感光体の構成）本発明の製法によって作製され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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
光導電層４はａ−Ｓｉ以外に、Ｓｅ、Ｓｅ−Ｔｅ、Ａｓ2 Ｓｅ3 などのＳｅ合金、ＺｎＯ、ＣｄＳ、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。
【００２７】
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４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ2 に規定したことが特徴である。
【００２８】
すなわち、表面保護層５にフッ素を含有させることで、ＣＦあるいはＣＦ2 等の官能基が形成され、これによって表面自由エネルギ−が大幅に小さくなり、その結果、イオン生成物が付着しなくなり、また、付着した場合でも容易にクリ−ニングすることができた。また、従来のフッ素を含まない表面保護層では、コロナ放電によって結合力の弱いＣ−Ｈ結合やＣ−Ｃ結合が切れてＣ＝Ｏなるカルボニル基が生成されるが、フッ素エッチング処理などでもってフッ素を含有させることで、これらを事前に結合エネルギ−の大きいＣ−Ｆ結合に置き換え、これにより、耐酸化性をきわめて向上することができた。
【００２９】
本発明者が繰り返しおこなった実験によれば、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、この範囲内であれば、耐酸化性をきわめて向上し、表面自由エネルギ−が大幅に小さくなり、これによって、イオン生成物が付着しなくなり、また、付着した場合でも容易にクリ−ニングすることができた。
【００３０】
１２原子％未満の場合には画像流れが発生しやすくなり、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ことがある。
【００３１】
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、硬度を高めることが重要である。すなわち、上述のようにフッ素を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４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ2 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、硬度を高めている。
【００３２】
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DYNAMIC ULTRA MICRO HARDNESS 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。
【００３３】
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４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ2 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、しかも、ヒーターを用いないでも研磨用の弾性ロ−ラ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、画像流れが発生しない高性能な感光体となった。
【００３４】
（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。
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。
【００３５】
〔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。
【００３６】
（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。
【００３７】
（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、ＳＦ6 ガス、Ｃ2 Ｆ6 ガス、Ｆ2 ガス、ＣｌＦ3 ガス、ＣＨＦ3 ガス、ＣＨ2 Ｆ2 ガス、ＣＨ3 Ｆ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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
（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。
【００４２】
（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１０００〜１５００Å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。
【００４３】
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しても、表面硬度が高くなったことで、研磨用の弾性ロ−ラ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、これによっても画像流れが発生しなくなった。
【００４４】
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。
【００４５】
〔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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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０．２〜１．０μｍ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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
〔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ＳｉX Ｃ1-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。
【００５４】
（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、基本構成として、感光体８と、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、この転写後に感光体表面を研磨する弾性ロ−ラＲとからなる。
【００５５】
さらには必要に応じて、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。
【００５６】
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。
【００５７】
本発明においては、上記構成の画像形成装置７に対し、感光体８の表面を研磨し、そこに付着したイオン生成物を除去するための弾性ロ−ラＲを配設する。この弾性ロ−ラＲはクリーニング手段１５として兼用してもよく、もしくは別途、クリーニング手段１５の前もしくは後に付設してもよい。
【００５８】
この弾性ロ−ラＲは、その感光体表面の当接面をシリコン、ウレタン、ＥＰＤＭなどの合成樹脂などでもって構成し、そして、硬度を２０〜６０°ＨＳ（アスカ−Ｃ）にするとよい。
【００５９】
また、弾性ロ−ラの回転速度を、感光体８の回転速度に対し０．９〜１．６倍に、さらに線圧を２０〜２００ｇ／ｃｍに荷重にて当接させるとよく、このように弾性ロ−ラの諸条件を設定することで、感光体８の表面に付着したイオン生成物を最適に除去することができる。
【００６０】
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。
【００６１】
【実施例】
（例１）
純度９９．９％のＡｌからなる円筒状の基板（φ３０ｍｍ×長手寸法２５４ｍｍ）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。
【００６２】
【表１】
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。
【００６４】
【表２】
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。
【００６６】
【表３】
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。
【００６８】
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７５０ｋｇｆ／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。
【００６９】
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ＦＳ−１７００でもって２成分現像方式を採用し、さらにトナ−には研磨剤としてＴｉＯ2 を添加している）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。
【００７０】
弾性ロ−ラとして発泡ウレタン製ロ−ラ（外径１１ｍｍ、スポンジ厚１．５ｍｍ）を使用し、その発泡ウレタンの硬度は３０°ＨＳ（アスカ−Ｃ）、弾性ロ−ラの回転速度は感光体の回転速度に対し１．２０倍、線圧は１００ｇ／ｃｍの荷重に設定している。
【００７１】
そして、Ａ４紙に対しカールソン法で５％印字でもって画像形成して、３０万枚（３００Ｋ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。
【００７２】
【表４】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
【表５】
【表６】
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。
【００８０】
（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、高周波電力を変えることで、表面保護層５の動的押し込み硬さ３００ｋｇｆ／ｍｍ2 、４５０ｋｇｆ／ｍｍ2 、６００ｋｇｆ／ｍｍ2 、７５０ｋｇｆ／ｍｍ2 、９００ｋｇｆ／ｍｍ2 、１０５０ｋｇｆ／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１２〜３５原子％の範囲内にある。
【００８１】
また、今回の測定においては、ガラス基板上に感光体と同条件にて表面保護層を形成し、それに対し２０００Åまで侵入したときの硬度でもって動的押し込み硬さを示す。
【００８２】
【表７】
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４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ2 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。
【００８４】
（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。
【００８５】
【表８】
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１０に示すような結果が得られた。
【００８７】
【表９】
【表１０】
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。
【００９０】
（例４）
（例１）にて作製した感光体について、弾性ロ−ラの硬度をＨＳ１５°に小さくしたり、さらに弾性ロ−ラを設けない場合について、それぞれ（例１）と同じ測定条件でもって画像流れおよび画質を測定したところ、表１１に示すような結果が得られた。なお、同表に示す結果は画像流れと画質の双方を共通するものである。
【００９１】
【表１１】
同表から明らかなとおり、ＨＳ３０°の硬度の弾性ロ−ラを用いることで、３０万枚の印字枚数でも画像流れが発生せず、また、優れた画質が得られた。
【００９３】
（例５）
（例１）にて作製した感光体について、弾性ロ−ラの硬度をＨＳ５°〜ＨＳ１００°にまで幾とおりにも変え、そして、（例１）と同じ測定条件（印字枚数：５万枚（５０Ｋ枚））でもって画像流れおよび画質を測定したところ、表１２に示すような結果が得られた。
【００９４】
【表１２】
同表から明らかなとおり、ＨＳ２０°〜ＨＳ６０°の硬度の弾性ロ−ラを用いることで、５万枚の印字枚数でも画像流れが発生せず、また、優れた画質が得られた。
【００９６】
しかし、ＨＳ２０°未満の硬度の弾性ロ−ラを用いると、研磨能力が低下し、画像流れが発生し、ＨＳ６０°を超える硬度の弾性ロ−ラを用いると、感光体の研磨量が大きくなりすぎてキズ等が発生し、画質が低下した。
【００９７】
（例６）
（例５）にて作製した感光体について、弾性ロ−ラの硬度をＨＳ２０°、ＨＳ３５°、ＨＳ６０°の３とおりに変え、それぞれに対し印字枚数を多くすることで、耐久性を評価したところ、表１３に示すような結果が得られた。この耐久性については、印字枚数を３０万枚まで多くすることで画像流れおよび画質を測定した。
【００９８】
【表１３】
同表から明らかなとおり、いずれの弾性ロ−ラにおいても、３０万枚の印字をおこなっても、画像流れが発生せず、また、優れた画質が得られた。
【０１００】
（例７）
（例１）にて作製した感光体について、画像形成装置７（京セラ株式会社製エコシスＦＳ−１７００でもって２成分現像方式を採用し、さらにトナ−には研磨剤としてＴｉＯ2 を添加している）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。
【０１０１】
また、弾性ロ−ラとして発泡ウレタン製ロ−ラ（外径１１ｍｍ、スポンジ厚１．５ｍｍ）を使用し、その発泡ウレタンの硬度は３５°ＨＳ（アスカ−Ｃ）、線圧は１００ｇ／ｃｍの荷重に設定し、さらに弾性ロ−ラの回転速度の感光体の回転速度に対する比率を幾とおりにも変え、そして、Ａ４紙に対しカールソン法で５％印字でもって画像形成して、５万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１４に示すような結果が得られた。
【０１０２】
【表１４】
同表から明らかなとおり、弾性ロ−ラの回転速度の感光体の回転速度に対する比率を０．９０〜１．６０にすることで、５万枚の印字枚数にて画像流れが発生せず、また、優れた画質が得られた。
【０１０４】
しかし、その比率が０．９０未満の場合には、研磨能力が低下し、画像流れが発生し、比率が１．６０を超えると、感光体の研磨量が大きくなりすぎてキズ等が発生し、画質が低下した。
【０１０５】
（例８）
（例７）にて作製した感光体について、弾性ロ−ラの回転速度の感光体の回転速度に対する比率を０．９０、１．２０、１．６０の３とおりに変え、それぞれに対し印字枚数を多くすることで、耐久性を評価したところ、表１５に示すような結果が得られた。この耐久性については、印字枚数を３０万枚まで多くすることで画像流れおよび画質を測定した。
【０１０６】
【表１５】
同表から明らかなとおり、いずれの弾性ロ−ラにおいても、３０万枚の印字をおこなっても、画像流れが発生せず、また、優れた画質が得られた。
【０１０８】
（例９）
（例１）にて作製した感光体について、画像形成装置７（京セラ株式会社製エコシスＦＳ−１７００でもって２成分現像方式を採用し、さらにトナ−には研磨剤としてＴｉＯ2 を添加している）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。
【０１０９】
また、弾性ロ−ラとして発泡ウレタン製ロ−ラ（外径１１ｍｍ、スポンジ厚１．５ｍｍ）を使用し、その発泡ウレタンの硬度は３５°ＨＳ（アスカ−Ｃ）、弾性ロ−ラの回転速度の感光体の回転速度に対する比率を１．２０に設定し、さらに線圧を幾とおりにも変え、そして、Ａ４紙に対しカールソン法で５％印字でもって画像形成して、５万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１６に示すような結果が得られた。
【０１１０】
【表１６】
同表から明らかなとおり、弾性ロ−ラの線圧を２０〜２００ｇ／ｃｍの荷重に設定したことで、５万枚の印字枚数にて画像流れが発生せず、また、優れた画質が得られた。
【０１１２】
しかし、その比率が２０ｇ／ｃｍ未満の場合には、研磨能力が低下し、画像流れが発生し、比率が２００ｇ／ｃｍを超えると、感光体の研磨量が大きくなりすぎてキズ等が発生し、画質が低下した。
【０１１３】
（例１０）
（例９）にて作製した感光体について、弾性ロ−ラの線圧を２０ｇ／ｃｍ、１２０ｇ／ｃｍ、２００ｇ／ｃｍの荷重に設定し、それぞれに対し印字枚数を多くすることで、耐久性を評価したところ、表１７に示すような結果が得られた。この耐久性については、印字枚数を３０万枚まで多くすることで画像流れおよび画質を測定した。
【０１１４】
【表１７】
同表から明らかなとおり、いずれの弾性ロ−ラも、３０万枚の印字をおこなっても、画像流れが発生せず、また、優れた画質が得られた。
【０１１６】
（例１１）
（例１）〜（例１０）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、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も、その表面保護層の動的押し込み硬さを４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ2 に規定することで、（例１）〜（例１０）にて達成されたのと同じ作用効果を奏することを、繰り返しおこなった実験により確認した。
【０１１７】
以下、そのａ−ＳｉＣ：Ｈ：Ｆからなる表面保護層の作製方法を述べる。
【０１１８】
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−ＳｉＣ：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１８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２０００Åの厚みで成膜形成する。
【０１１９】
【表１８】
つぎに表１９に示す（ロ）工程の条件によりエッチング処理する。
【０１２１】
【表１９】
表１９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。
【０１２３】
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７７０ｋｇｆ／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。
【０１２４】
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ＦＳ−１７００でもって２成分現像方式を採用し、さらにトナ−には研磨剤としてＴｉＯ2 を添加している）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。
【０１２５】
弾性ロ−ラとして発泡ウレタン製ロ−ラ（外径１１ｍｍ、スポンジ厚１．５ｍｍ）を使用し、その発泡ウレタンの硬度は３０°ＨＳ（アスカ−Ｃ）、弾性ロ−ラの回転速度は感光体の回転速度に対し１．２０倍、線圧は１００ｇ／ｃｍの荷重に設定している。
【０１２６】
そして、Ａ４紙に対しカールソン法で５％印字でもって画像形成して、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。
【０１２７】
画像流れは３３℃、８５％湿度の環境下で８時間放置して測定したところ、画像変化がまったくなく、さらに画質は黒ベタ濃度・白ベタにおいてかぶりにまったく問題なく、良好であった。
【０１２８】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の感光体によれば、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に対し、動的押し込み硬さを４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ2 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、しかも、ヒーターを用いないでも研磨用の弾性ロ−ラ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、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。
【０１２９】
本発明の感光体の製法によれば、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ることで、フッ素を含有し、動的押し込み硬さが４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ2の表面保護層を形成でき、これによって、上記のような優れた耐久性を備え、さらに高性能かつ高信頼性、低コストを達成した感光体が提供できた。
【０１３０】
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
Ｒ 弾性ロ−ラ
Claims (2)
- 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、
フッ素を含むガスを高周波電力でプラズマ化して前記アモルファス層をエッチング処理すると同時に、膜内にフッ素を含有させる工程を経て、動的押し込み硬さが４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ 2 の表面保護層を形成せしめる感光体の製法であって、
前記エッチング処理する際の前記高周波電力が、１００（Ｗ）〜３００（Ｗ）であることを特徴とする感光体の製法。 - 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、
フッ素を含むガスを高周波電力でプラズマ化して前記アモルファス層をエッチング処理すると同時に、膜内にフッ素を含有させる工程を経て、動的押し込み硬さが４５０〜９００ｋｇｆ／ｍｍ2 で、かつフッ素含有割合が１２〜３５原子％の表面保護層を形成せしめたことを特徴とする感光体の製法。
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