(57)【要約】【課題】電子写真感光体の表面に傷がつきにくく、トナーの融着、ムラ削れの発生が少なく、高品質の画像を形成できる画像形成方法および画像形成装置を提供する。【解決手段】本発明の画像形成方法は、円筒状基体上に、光導電層と、少なくとも炭素および水素を含む非単結晶材料から成る表面層とを有する電子写真感光体を用い、接触帯電方式の電子写真プロセスにより画像を形成する方法であって、画像形成時の電子写真感光体表面層の摩耗量が該表面層のダイナミック硬度に対して実質的に相関を持たない領域、つまり、凝着摩耗領域で画像形成する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状基体上に、光導電層と、少なくとも炭素および水素を含む非単結晶材料から成る表面層とを有する電子写真感光体を帯電させる接触帯電工程と、
像露光を行うことにより前記電子写真感光体上に静電潜像を形成させる潜像形成工程と、
前記電子写真感光体上に形成された前記静電潜像を現像して、トナー像を形成させる現像工程と、
前記トナー像を、中間転写体を介して、または、介さずに転写材に転写させる転写工程とを有する画像形成方法であって、
画像形成時の前記電子写真感光体表面層の摩耗量が該表面層のダイナミック硬度に対して実質的に相関を持たない領域で画像形成を行うことを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
前記帯電工程は、磁性粒子を磁気拘束することによって形成される磁気ブラシを、前記電子写真感光体の表面に当接させ電圧を印加することにより前記電子写真感光体を帯電させる磁気ブラシ帯電器を用いた帯電工程であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項３】
前記表面層が、炭素原子を母材とし、シリコン原子と炭素原子の和に対するシリコン原子の比が０＜Ｓｉ／Ｓｉ＋Ｃ＜０．１であるシリコン微量添加炭素膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成方法。
【請求項４】
前記表面層が、ハロゲンを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項５】
前記磁性粒子は、体積平均径が１０〜５０μｍであるフェライト粒子であって、該フェライトの組成は、銅、亜鉛、マンガン、マグネシウム、鉄、リチウム、ストロンチウム、バリウムの少なくとも一つの金属元素を含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項６】
前記感光体の表面の移動速度に基づくプロセススピードが５０〜１０００ｍｍ／ｓｅｃであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項７】
前記磁気ブラシと感光体との相対速度が０％〜４００％となるように前記磁気ブラシを回転させながら前記電子写真感光体を帯電させることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項８】
前記帯電工程は、導電性微粉体と、この導電性微粉体を表面に担持する帯電部材とを有する装置において、該導電性微粉体が該電子写真感光体と当接部を形成し、該帯電部材に電圧を印加することによって該電子写真感光体を帯電させる帯電工程であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項９】
前記表面層が、炭素原子を母材とし、シリコン原子と炭素原子の和に対するシリコン原子の比が０＜Ｓｉ／Ｓｉ＋Ｃ＜０．１であるシリコン微量添加炭素膜であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成方法。
【請求項１０】
前記表面層が、ハロゲンを含むことを特徴とする請求項８または９に記載の画像形成方法。
【請求項１１】
前記導電性微粉体は、体積平均粒子径が０．５〜１０μｍであるカーボンブラック、グラファイトなどの炭素微粉末または銅、金、銀、アルミニウム、ニッケルなどの金属微粉末；酸化亜鉛、酸化チタン、酸化すず、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化モリブデン、酸化鉄、酸化タングステンなどの金属酸化物；硫化モリブデン、硫化カドミウム、チタン酸カリなどの金属化合物、またはこれらの複合酸化物であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項１２】
前記帯電部材は多孔体表面を有する弾性体であることを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項１３】
前記帯電部材はアスカーＣ硬度が５０度以下のローラー部材であることを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項１４】
前記感光体の表面の移動速度に基づくプロセススピードが５０〜１０００ｍｍ／ｓｅｃであることを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項１５】
前記帯電部材と感光体との相対速度が０％〜４００％となるように前記帯電部材を回転させながら前記電子写真感光体を帯電させることを特徴とする請求項８〜１４のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項１６】
円筒状基体上に、光導電層と、少なくとも炭素および水素を含む非単結晶材料から成る表面層とを有する電子写真感光体を帯電させる接触帯電工程と、
像露光を行うことにより前記電子写真感光体上に静電潜像を形成させる潜像形成工程と、
前記電子写真感光体上に形成された前記静電潜像を現像して、トナー像を形成させる現像工程と、
前記トナー像を、中間転写体を介して、または、介さずに転写材に転写させる転写工程とを有する画像形成装置であって、
画像形成時の前記電子写真感光体表面層の摩耗量が該表面層のダイナミック硬度に対して実質的に相関を持たない領域で画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスによる画像形成方法および画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真装置では、導電性基体上に、例えば、ａ−Ｓｉから成る光導電層を成膜した感光体を用い、この感光体の表面をコロナ帯電、ローラ帯電、ファーブラシ帯電、磁気ブラシ帯電等により一様に帯電させ、反射光や変調信号に応じてレーザーやＬＥＤにより被複写像を露光することで感光体の表面上に静電潜像を形成し、潜像と逆極性に帯電されたトナーを付着させることで現像し、これを複写用紙などに転写することで複写が行なわれる。このとき、感光体の表面は接触帯電部材等により摺擦され、磨耗する。
【０００３】
また、このような電子写真装置では、通常、感光体の表面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。残留トナーは、一般的に、クリーニングブレード、ファーブラシ、マグネットブラシ等を用いたクリーニング工程により除去される。
【０００４】
近年の電子写真装置では、印刷画像の高画質化や省エネルギー化のために、従来よりも平均粒径が小さく、融点が低いトナーが用いられるようになってきている。また、電気回路素子の発達に伴って、複写速度が向上し、感光体の回転数も上昇の一途をたどっている。
【０００５】
しかし、電子写真装置の複写速度が速くなると、摺擦部分の相対速度が速くなるために、トナーの融着やムラ削れがより発生しやすくなる傾向がある。また、このトナーの融着は、低融点トナーの場合にはさらに発生しやすくなる傾向がある。低融点トナーは、近年の省エネルギー化の要請で消費電力を低減するために定着器の温度設定を下げた際にも定着不良を起こしにくいので、よく用いられている。
【０００６】
その結果、近年の電子写真装置では、印刷画像の高画質化、省エネルギー化および複写速度の向上に伴って、感光体表面に発生するトナーの融着やムラ削れが問題になる場合が生じている。特に、電子写真装置のデジタル化の進展に伴い、画質に対する要求がレベルアップし、従来許容されていた画像欠陥も問題視されるようになってきている。
【０００７】
これまでトナーの融着を防止するためには、クリーニングブレードの押し当て圧を高くしたり、トナーの外添材として含まれるシリカ成分を多くしたりする等の、いわゆる研磨力をアップすることが行われてきた。しかし、この研磨力アップは、逆に電子写真感光体自身をも研磨してしまって筋状のムラ削れを引き起こすことがあり、ハーフトーン画像やベタ黒画像を荒らし、画像品質を極端に低下させてしまうという弊害を併発する場合もある。
【０００８】
このため、トナーの融着を起こしにくい表面特性を持った電子写真感光体の最表面を構成する材料、あるいは、ブレード圧をアップしたり、トナーに外添材を添加したりして研磨力をアップした場合に、たとえ感光体表面に削れが発生しても滑らかに削れて筋状のムラ削れを起こさない電子写真感光体の最表面を構成する材料を検討、開発する必要があった。
【０００９】
上記問題を解決するための対策として、例えば、特許文献１および特許文献２には、水素を含有した非単結晶炭素（ａ−Ｃ：Ｈ）膜で最表面が構成されている電子写真感光体が開示されている。
【００１０】
ａ−Ｃ：Ｈは、別名ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）と呼ばれるように硬度が非常に高いために傷や摩耗に強く、特異な固体潤滑性を備えているのでトナーの融着やムラ削れの防止に最適な材料の一つと考えられている。実際、感光体表面にａ−Ｃ：Ｈ膜を形成した場合、様々な環境において融着やムラ削れを効果的に防止できることが確認されている。しかし、前述のように、印刷画像の高画質化、省エネルギー化および複写速度の向上に伴い、感光体表面に発生するトナーの融着やムラ削れをさらに効果的に防止することが求められている。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１１−１３３６４０号公報
【特許文献２】
特開平１１−１３３６４１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、電子写真感光体の表面に傷がつきにくく、トナーの融着、ムラ削れの発生が少なく、高品質の画像を形成できる画像形成方法および画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、電子写真プロセスと感光体の表面層の磨耗量との関係に着目し、表面層の磨耗が表面層の硬さ、すなわちダイナミック硬度と相関を持たない領域、いわゆる凝着磨耗領域となる範囲で画像を形成することによって、感光体表面に傷がつきにくく、トナーの融着、ムラ削れの発生が少なくなることを見出した。
【００１４】
すなわち、上記課題は以下の本発明により解決される。
【００１５】
（１）  円筒状基体上に、光導電層と、少なくとも炭素および水素を含む非単結晶材料から成る表面層とを有する電子写真感光体を帯電させる接触帯電工程と、
像露光を行うことにより前記電子写真感光体上に静電潜像を形成させる潜像形成工程と、
前記電子写真感光体上に形成された前記静電潜像を現像して、トナー像を形成させる現像工程と、
前記トナー像を、中間転写体を介して、または、介さずに転写材に転写させる転写工程とを有する画像形成方法であって、
画像形成時の前記電子写真感光体表面層の摩耗量が該表面層のダイナミック硬度に対して実質的に相関を持たない領域で画像形成を行うことを特徴とする画像形成方法。
【００１６】
（２）  前記帯電工程は、磁性粒子を磁気拘束することによって形成される磁気ブラシを、前記電子写真感光体の表面に当接させ電圧を印加することにより前記電子写真感光体を帯電させる磁気ブラシ帯電器を用いた帯電工程であることを特徴とする（１）に記載の画像形成方法。
【００１７】
（３）  前記表面層が、炭素原子を母材とし、シリコン原子と炭素原子の和に対するシリコン原子の比が０＜Ｓｉ／Ｓｉ＋Ｃ＜０．１であるシリコン微量添加炭素膜であることを特徴とする（１）または（２）に記載の画像形成方法。
【００１８】
（４）  前記表面層が、ハロゲンを含むことを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の画像形成方法。
【００１９】
（５）  前記磁性粒子は、体積平均径が１０〜５０μｍであるフェライト粒子であって、該フェライトの組成は、銅、亜鉛、マンガン、マグネシウム、鉄、リチウム、ストロンチウム、バリウムの少なくとも一つの金属元素を含むことを特徴とする（２）〜（４）のいずれかに記載の画像形成方法。
【００２０】
（６）  前記感光体の表面の移動速度に基づくプロセススピードが５０〜１０００ｍｍ／ｓｅｃであることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の画像形成方法。
【００２１】
（７）  前記磁気ブラシと感光体との相対速度が０％〜４００％となるように前記磁気ブラシを回転させながら前記電子写真感光体を帯電させることを特徴とする（２）〜（６）のいずれかに記載の画像形成方法。
【００２２】
（８）    前記帯電工程は、導電性微粉体と、この導電性微粉体を表面に担持する帯電部材とを有する装置において、該導電性微粉体が該電子写真感光体と当接部を形成し、該帯電部材に電圧を印加することによって該電子写真感光体を帯電させる帯電工程であることを特徴とする（１）に記載の画像形成方法。
【００２３】
（９）  前記表面層が、炭素原子を母材とし、シリコン原子と炭素原子の和に対するシリコン原子の比が０＜Ｓｉ／Ｓｉ＋Ｃ＜０．１であるシリコン微量添加炭素膜であることを特徴とする（８）に記載の画像形成方法。
【００２４】
（１０）  前記表面層が、ハロゲンを含むことを特徴とする（８）  または（９）のいずれかに記載の画像形成方法。
【００２５】
（１１）  前記導電性微粉体は、体積平均粒子径が０．５〜１０μｍであるカーボンブラック、グラファイトなどの炭素微粉末または銅、金、銀、アルミニウム、ニッケルなどの金属微粉末；酸化亜鉛、酸化チタン、酸化すず、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化モリブデン、酸化鉄、酸化タングステンなどの金属酸化物；硫化モリブデン、硫化カドミウム、チタン酸カリなどの金属化合物、またはこれらの複合酸化物であることを特徴とする（８）〜（１０）のいずれかに記載の画像形成方法。
【００２６】
（１２）  前記帯電部材は多孔体表面を有する弾性体であることを特徴とする（８）〜（１１）のいずれかに記載の画像形成方法。
【００２７】
（１３）  前記帯電部材はアスカーＣ硬度が５０度以下のローラー部材であることを特徴とする（８）〜（１２）のいずれかに記載の画像形成方法。
【００２８】
（１４）  前記感光体の表面の移動速度に基づくプロセススピードが５０〜１０００ｍｍ／ｓｅｃであることを特徴とする（８）〜（１１）のいずれかに記載の画像形成方法。
【００２９】
（１５）  前記帯電部材と感光体との相対速度が０％〜４００％となるように前記帯電部材を回転させながら前記電子写真感光体を帯電させることを特徴とする（８）〜（１４）のいずれかに記載の画像形成方法。
【００３０】
（１６）円筒状基体上に、光導電層と、少なくとも炭素および水素を含む非単結晶材料から成る表面層とを有する電子写真感光体を帯電させる接触帯電工程と、
像露光を行うことにより前記電子写真感光体上に静電潜像を形成させる潜像形成工程と、
前記電子写真感光体上に形成された前記静電潜像を現像して、トナー像を形成させる現像工程と、
前記トナー像を、中間転写体を介して、または、介さずに転写材に転写させる転写工程とを有する画像形成装置であって、
画像形成時の前記電子写真感光体表面層の摩耗量が該表面層のダイナミック硬度に対して実質的に相関を持たない領域で画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の画像形成方法は、円筒状基体上に、光導電層と、少なくとも炭素および水素を含む非単結晶材料から成る表面層とを有する電子写真感光体を接触帯電させる帯電工程と、
像露光を行うことにより前記電子写真感光体上に静電潜像を形成させる潜像形成工程と、
前記電子写真感光体上に形成された前記静電潜像を現像して、トナー像を形成させる現像工程と、
前記トナー像を、中間転写体を介して、または、介さずに転写材に転写させる転写工程とを有する画像形成方法であって、
画像形成時の電子写真感光体表面層の摩耗量が、該表面層のダイナミック硬度に対して実質的に相関を持たない領域、つまり、表面層の摩耗が凝着摩耗領域となる範囲で画像形成されるものである。本発明は、特に、接触帯電方法により電子写真感光体を帯電させる場合、中でも、磁性粒子を磁気拘束して形成される磁気ブラシ帯電器により電子写真感光体を帯電させる場合、または、導電性の多孔体表面を有する弾性体ローラーにより、導電性微粉体を介して、電子写真感光体を帯電させる場合に有効である。
【００３２】
例えば、接触帯電装置では、掃きムラと呼ばれる、磁気ブラシや磁性粒子などが接触した跡が画像上に現れることがある。そのため、接触帯電部材とアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体との相対速度をかなり上げて摺擦を行う必要があり、たとえ硬度の高いａ−Ｓｉ感光体といえども、長期にわたる使用においては感光体の表面が削れてしまう場合がある。また、感光体表面に付着した現像材を取り除く工程においても、例えばクリーニングブレード等で感光体表面が削れる場合もある。本発明では、こうした電子写真装置における感光体の削れを磨耗と呼び、その削れ量を磨耗量と呼ぶ。
【００３３】
感光体の表面を構成する材料として、少なくとも水素を含有し、炭素を主体とする非単結晶材料、いわゆるａ−Ｃ：Ｈ膜を用いることで、この磨耗量を大幅に低減することができる。ａ−Ｃ：Ｈ膜は、硬度が従来の材料よりもはるかに高いため、接触帯電器によって摺擦されても十分長寿命を達成することができる。
【００３４】
本発明者らは、このようなａ−Ｃ：Ｈ材料を表面層に用いた感光体において、表面層と磨耗の関係を詳細に検討したところ、図１に示すように、表面層のダイナミック硬度を向上（高硬度化）させると、電子写真プロセスにおける表面層の磨耗量（磨耗速度）が減少する領域（▲１▼の領域）と、ある変局点を境にしてダイナミック硬度と磨耗量とが強い相関を持たなくなる領域（▲２▼の領域）とに分かれることを見出した。
【００３５】
本発明において、感光体表面層材料のダイナミック硬度と磨耗量との関係が強い相関を持たなくなる▲２▼の領域を凝着磨耗領域と呼ぶ。凝着磨耗とは、摩擦面の真実接触面で、原子間の近接力が作用して強く凝着した部分が破断することにより発生する。したがって、凝着磨耗領域では、磨耗量は材料によって決まり、その硬度には依存しない。
【００３６】
これに対し、表面層材料の硬度によって磨耗量が変化する▲１▼の領域をアブレッシブ磨耗と呼ぶ。
【００３７】
本発明では、単に感光体表面の硬度を向上させるだけではなく、感光体表面の磨耗が凝着磨耗領域になるように感光体表面と電子写真プロセスとを選択して画像形成を行うことにより、筋削れ、ムラ削れの発生、トナーの融着を効果的に防止している。本発明では、感光体表面の硬度だけに着目するのではなく、画像形成プロセスにより凝着磨耗領域の開始する硬度が表面層材料と画像形成プロセスの組み合わせによって異なる点を踏まえて設計することが重要である。
【００３８】
凝着磨耗領域という特定の条件の領域において画像形成を行うことにより上記のような効果が得られるメカニズムは現在のところ明らかではないが、電子写真装置内で発生する感光体表面とクリーニングブレードやトナーとの摩擦メカニズムに起因していると考えられる。
【００３９】
さらには、凝着磨耗領域において画像形成を行うことにより、画像形成時に感光体表面に紙紛やごみ等のトナー以外の異物がかみ込んだ場合でも、感光体表面に傷がつきにくくなるという効果もある。
【００４０】
なお、磨耗量は、感光体を磨耗試験機に設置して表面層の磨耗量を求めればよく、具体的には、磨耗試験前後の表面層の膜厚を反射分光式干渉計により測定し、その値から表面層の磨耗量を算出すればよい。そして、各条件での表面層の磨耗量とダイナミック硬度との関係を図１のようにグラフ上にプロットし、その関係から凝着磨耗領域を求めることができる。
【００４１】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００４２】
（電子写真感光体の構造）
まず、本発明で用いる電子写真感光体の構造について説明する。
【００４３】
本発明で用いる電子写真感光体の一例の側断面図を図２に示す。なお、本発明で用いる電子写真感光体は光導電層と表面層とを有していればよく、図２に示すものに限定されない。
【００４４】
図２に示す電子写真感光体は、Ａｌやステンレス等の導電性材料からなる円筒状基体２０１上に、光導電層２０６を含む光受容層２０２と表面層２０３とが順次積層された構造をしている。
【００４５】
本発明では、後述するように、光導電層２０６の材料として好ましくはアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）が用いられ、表面層２０３の材料として好ましくはａ−Ｃ：Ｈ、さらには、ａ−Ｃ：Ｈに微量の珪素を添加させた材料、ａ−Ｃ：Ｈにフッ素等のハロゲンを含有させた材料等が用いられる。
【００４６】
また、図２に示すように、光受容層２０２には、光導電層２０６以外に、必要に応じて下部阻止層２０４や中間層２０５などの種々の機能をもつ層を設けてもよい。円筒状基体２０１と光導電層２０６との間に下部阻止層２０４を設け、光導電層２０６と表面層２０３との間に中間層２０５を設けることも有効である。
【００４７】
（円筒状基体）
円筒状基体２０１としては、上記のＡｌやステンレスのような導電性材料が一般的に用いられるが、使用目的に応じて材質や形状などを適宜決めればよい。材質については、銅、アルミニウム、金、銀、白金、鉛、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、モリブデン、チタン、ステンレスなどの導電性材料、および、これらの材料のいずれか２種以上の複合材料、さらには、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、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ガラス、セラミックス、紙などの絶縁材料に導電性材料を蒸着等で被覆したもの等が使用できる。
【００４８】
（光導電層）
光導電層２０６は公知のものをいずれも用いることができるが、少なくとも珪素と、水素および／またはハロゲンとを含む非単結晶珪素膜であることが好ましい。
【００４９】
珪素の未結合手を補償し、層品質、特に光導電性および電荷保持特性を向上させるためには、光導電層中に水素および／またはハロゲンが含有されることが必要である。よって、水素原子またはハロゲン原子の含有量、または水素原子とハロゲン原子の和の量は、シリコン原子と水素原子および／またはハロゲン原子の和に対して１０〜４０原子％とされるのが望ましい。
【００５０】
また、本発明において使用されるハロゲン原子供給用の原料ガスとして有効なのは、例えばハロゲンガス、ハロゲン化物、ハロゲンを含むハロゲン間化合物、ハロゲンで置換されたシラン誘導体等のガス状の、または、ガス化し得るハロゲン化合物が好ましく挙げられる。また、さらにはシリコン原子とハロゲン原子とを構成要素とするガス状の、または、ガス化し得る、ハロゲン原子を含む水素化珪素化合物も有効なものとして挙げることができる。本発明において好適に使用し得るハロゲン化合物としては、具体的には弗素ガス（Ｆ２）、ＢｒＦ、ＣｌＦ、ＣｌＦ３、ＢｒＦ３、ＢｒＦ５、ＩＦ３、ＩＦ７等のハロゲン間化合物を挙げることができる。ハロゲン原子を含む珪素化合物、いわゆるハロゲン原子で置換されたシラン誘導体としては、具体的には、たとえばＳｉＦ４、Ｓｉ２Ｆ６等の弗化珪素が好ましいものとして挙げることができる。
【００５１】
光導電層の組成は均一であることが好ましいが、光導電層の層厚方向に含有量が変化するような不均一な分布をもたせた部分があってもよい。
【００５２】
光導電層の厚さは、所望の電子写真特性、経済的効果等の点から適宜決めればよいが、好ましくは２０〜５０μｍ、より好ましくは２３〜４５μｍ、最適には２５〜４０μｍとされるのが望ましい。層厚が２０μｍより薄くなると、帯電能や感度等の電子写真特性が実用上不充分となり、５０μｍより厚くなると、光導電層の作製時間が長くなって製造コストが高くなる。
【００５３】
（光受容層）
前述のように、光受容層２０２には、光導電層２０６以外に、必要に応じて下部阻止層２０４や中間層２０５などの種々の機能をもつ層を設けてもよい。
【００５４】
下部阻止層は、水素および／またはハロゲンを含み、珪素を母体としたアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ（Ｈ、Ｘ））をベースとし、１３族元素あるいは１５族元素をさらに含有する材料から構成される。１３族元素あるいは１５族元素としては、ホウ素（Ｂ）、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）等が挙げられる。通常は、シリコン原子に対して１０原子ｐｐｍ〜１００００原子ｐｐｍの範囲内にすることが好ましく、５０〜５０００原子ｐｐｍがより好ましく、１００〜３０００ｐｐｍが最も好ましい。
【００５５】
この場合、基体から光導電層に向かって下部阻止層の組成を連続的に変化させてもよい。
【００５６】
下部阻止層の厚さは特に限定されないが、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、好ましくは０．１〜５μｍ、より好ましくは０．３〜４μｍ、最適には０．５〜３μｍとされるのが望ましい。層厚が０．１μｍより薄くなると、支持体からの電荷の注入阻止能が不充分になって充分な帯電能が得られなくなり、５μｍより厚くしても電子写真特性の向上は期待できず、作製時間の延長による製造コストの増加を招くだけである。
【００５７】
本発明においては、表面層との密着性を向上させるために中間層を設けてもよい。中間層は、表面層の材料と光導電層の材料との中間の組成となるように設計することが有効である。したがって本発明の中間層は、ａ−ＳｉとＣ原子とから構成されるａ−ＳｉＣであることが好ましい。
【００５８】
この場合、光導電層から表面層に向かって中間層の組成を連続的に変化させてもよい。
【００５９】
中間層の厚さは特に限定されないが、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、好ましくは０．１〜５μｍ、より好ましくは０．３〜４μｍ、最適には０．５〜３μｍとされるのが望ましい。層厚が０．１μｍより薄くなると、密着性向上の効果が得られにくく、５μｍより厚くしても電子写真特性の向上は期待できず、作製時間の延長による製造コストの増加を招くだけである。
【００６０】
（表面層）
次に、本発明で用いる感光体の表面層２０３について説明する。
【００６１】
表面層は、少なくとも炭素および水素を含む非単結晶材料から成る。具体的には、水素化アモルファスカーボン（ａ−Ｃ：Ｈ）、ａ−Ｃ：Ｈに微量の珪素を添加させた材料、ａ−Ｃ：Ｈにフッ素等のハロゲンを含有させた材料等が用いられる。
【００６２】
例えば、表面層２０３にａ−Ｃ：Ｈを用いる場合、炭素原子（Ｃ）を供給し得るＣ供給用の原料ガス、必要に応じて水素原子（Ｈ）を供給し得るＨ供給用の原料ガス、ハロゲン原子（Ｘ）を供給し得るＸ供給用の原料ガスを用いたプラズマＣＶＤ法や、スパッタリング法、イオンプレーティング法等によって作成可能である。中でも、後述するプラズマＣＶＤ法を用いて作成した膜は、透明度、硬度ともに高く、感光体の表面層として好ましい。
【００６３】
表面層を作成する際のプラズマＣＶＤ法に用いる放電周波数としてはいかなる周波数も用いることができ、工業的にはＲＦ周波数帯と呼ばれる１ＭＨｚ以上、５０ＭＨｚ未満、代表的には１３．５６ＭＨｚの高周波や、ＶＨＦ周波数帯と呼ばれる５０ＭＨｚ以上、４５０ＭＨｚ以下、代表的には１０５ＭＨｚの高周波を好適に用いることができる。
【００６４】
炭素供給用ガスとなり得る物質としては、例えば、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｃ４Ｈ１０等のガス状態の、または、ガス化し得る炭化水素が有効に使用でき、中でも、層作成時の取り扱いやすさ、炭素供給効率のよさ等の点で、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６が好ましい。
【００６５】
また、表面層に、微量の珪素を含有させる場合、上記のガスに加え、シリコン原子（Ｓｉ）を供給し得るＳｉ供給用の原料ガスを導入する。珪素供給用ガスとなり得る物質としては、例えば、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｓｉ３Ｈ８、Ｓｉ４Ｈ１０等のガス状態の、または、ガス化し得る水素化珪素（シラン類）が有効に使用でき、中でも、層作製時の取り扱いやすさ、Ｓｉ供給効率のよさ等の点でＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６が好ましい。
【００６６】
また、これらの炭素および珪素供給用の原料ガスを、必要に応じてＨ２、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ等のガスにより希釈して使用してもよい。
【００６７】
また、表面層には、必要に応じてハロゲン、好ましくはフッ素が含まれていてもよい。通常の場合は０．０１〜１５原子％、好適には０．１〜１０原子％、最適には０．６〜４原子％である。
【００６８】
ハロゲン原子供給用ガスとなり得る物質としては、例えば、Ｆ２、ＢｒＦ、ＣｌＦ、ＣｌＦ３、ＢｒＦ３、ＢｒＦ５、ＩＦ３、ＩＦ７等のハロゲン含有化合物を挙げることができる。中でも、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、ＣｌＦ３、ＣＨＣｌＦ２、Ｆ２、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ１０等のフッ素含有ガスが好ましい。
【００６９】
また、表面層には、Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｂ等の不純物が含有されていてもかまわない。その含有量は全元素に対して１０原子％以下程度であることが好ましい。
【００７０】
本発明で用いる感光体の表面層２０３中には、水素が含有される。水素を含有させることで効果的に膜中の構造欠陥が補償され、局在準位密度が低減するために、膜の透明性が改善され、表面層中では好ましくない不要の光吸収が抑えられることにより光感度が改善する。さらには、膜中の水素の存在が固体潤滑性に重要な役割を果たしているといわれている。
【００７１】
ａ−Ｃ：Ｈからなる表面層２０３中の水素の含有量は、光学的バンドギャップが広く、十分な感度が得られるので、Ｈ／（Ｃ＋Ｈ）で４１原子％以上、特に４５原子％以上であることが好ましく、また、十分に硬度が高く、削れが発生しにくいので、Ｈ／（Ｃ＋Ｈ）で６０原子％以下、特に５０原子％以下であることが好ましい。
【００７２】
本発明において、感光体の表面層中の水素の含有量を測定する方法としては、以下のような方法が挙げられる。
【００７３】
表面層成膜時に、鏡面研磨したＳｉウェハー上に成膜時と同じ製造条件で１μｍ堆積し、サンプルを作成する。このサンプルを赤外分光光度計により赤外吸収スペクトルを測定し、水素量を測定する。この場合、２９２０ｃｍ−１付近に現れるＣ−Ｈｎの吸収ピークの面積と膜厚とから膜中の水素量を求めることができる。
【００７４】
表面層に含有される水素の量を制御するには、例えば、感光体を製造する際の導電性基体の温度、水素を含有させるために使用される原料物質の反応容器内へ導入する量、放電電力等を制御すればよい。
【００７５】
表面層の組成は均一であることが好ましいが、表面層の層厚方向に含有量が変化するような不均一な分布をもたせた部分があってもよい。
【００７６】
表面層の光学的バンドギャップは、一般には、１．２ｅＶ以上、または、２．２ｅＶ以下であることが好ましく、感度の点から１．６ｅＶ以上とすることがさらに好ましい。
【００７７】
また、表面層の屈折率は、１．６以上、または、２．８以下であることが好ましい。
【００７８】
表面層の膜厚は、好ましくは０．０１〜３μｍ、より好ましくは０．０５〜２μｍ、特に好ましくは０．１〜１μｍである。層厚が０．０１μｍよりも薄いと、光受容部材を使用中に摩耗等の理由により表面層が失われてしまうという問題が生じやすく、３μｍを超えると、残留電位の増加等の電子写真特性の低下がみられる場合がある。
【００７９】
（電子写真感光体の作成方法）
次に、本発明で用いる電子写真感光体の作成方法について説明する。  図３は、本発明で用いる電子写真感光体を作成するための製造装置の一例を模式的に示したものであり、電子写真用感光体のような円筒状の基体の堆積膜の作成に好適なものである。
【００８０】
図３に示すプラズマＣＶＤ法による堆積膜の製造装置の構成は以下の通りである。
【００８１】
この装置は、大別すると、堆積装置（２１００）と、原料ガスの供給装置（２２００）とからなる。
【００８２】
堆積装置（２１００）は、カソード電極を兼ねた反応容器（２１１１）、ゲートなどからなる上板（２１２０）、底板（２１２１）から構成され、反応容器（２１１１）内を減圧にするための排気装置（２１１７）が接続されている。反応容器（２１１１）、上板（２１２０）および底板（２１２１）は、それぞれ、碍子（２１２２）で絶縁されている。堆積装置（２１００）中の反応容器（２１１１）内には、同心円中央に上端を回転軸（２１２６）により支持されたダミーホルダー（２１３０）を取り付けられた導電性円筒状基体（２１１２）、その内部に基体加熱ヒーター（２１１３）、導電性円筒状基体の軸方向に平行になるようにセラミック製の原料ガス導入管（２１１４）が設置され、さらに高周波マッチングボックス（２１１５）を介して高周波電源（不図示）が接続されている。排気は反応容器下部か排気管（２１１９）を介してなされるようになっている。
【００８３】
原料ガス供給装置（２２００）は、ＳｉＨ４、Ｈ２、ＣＨ４、ＮＯ、Ｂ２Ｈ６、ＧｅＨ４等の原料ガスのボンベ（２２２１〜２２２６）、バルブ（２２３１〜２２３６，２２４１〜２２４６，２２５１〜２２５６）およびマスフローコントローラー（２２１１〜２２１６）から構成され、各原料ガスのボンベは補助バルブ（２２６０）を介して反応容器（２１１１）内のセラミック製ガス導入管（２１１４）に接続されている。
【００８４】
この装置を用いた堆積膜の形成は、例えば以下のように行うことができる。なお、成膜条件は以下のものに限らず、適宜決めればよい。
【００８５】
まず、反応容器（２１１１）内にダミーホルダー（２１３０）を取り付けた円筒状基体（２１１２）を設置し、排気装置（２１１７）により反応容器（２１１１）内を排気する。反応容器（２１１１）内を真空排気した後、ガス供給装置（２２００）から不活性ガス、例えばＡｒやＨｅなどを所定の流量流し、所定の内圧に設定した後に基体加熱ヒーター（２１１３）をＯＮし、円筒状基体（２１１２）を５０℃〜５００℃に加熱保持する。
【００８６】
堆積膜形成用の原料ガスを反応容器（２１１１）に流入させるには、ガスボンベのバルブ（２２３１〜２２３６）、反応容器のリークバルブ（２１２３）が閉じられていることを確認し、また、流出バルブ（２２５１〜２２５６）、流入バルブ（２２４１〜２２４６）、補助バルブ（２２６０）が開かれていることを確認して、まずメインバルブ（２１１８）を開いて反応容器（２１１１）およびガス配管（２１１６）内を排気する。そして、真空計（２１２４）の読みが約６．７×１０−４Ｐａになった時点で補助バルブ（２２６０）、流出バルブ（２２５１〜２２５６）を閉じる。その後、ガスボンベ（２２２１〜２２２６）より各ガスをバルブ（２２３１〜２２３６）を開いて導入し、圧力調整器（２２６１〜２２６６）により各ガス圧を（例えば０．２ＭＰａ／ｃｍ２）調整する。次に、流入バルブ（２２４１〜２２４６）を徐々に開けて、各ガスをマスフローコントローラー（２２１１〜２２１６）内に導入する。
【００８７】
円筒状基体（２１１２）が所定の温度分布になったところで流出バルブ（２２５１〜２２５６）のうちの必要なもの、および、補助バルブ（２２６０）を徐々に開き、ガスボンベ（２２２１〜２２２６）から所定のガスをガス導入管（２１１４）を介して反応容器（２１１１）内に導入する。次に、マスフローコントローラー（２２１１〜２２１６）によって各原料ガスが所定の流量になるように調整する。その際、反応容器（２１１１）内の圧力が１３３Ｐａ以下の所定の圧力になるように真空計（２１２４）を見ながらメインバルブ（２１１８）の開口を調整する。内圧が安定したところで、ＲＦ電源（図示せず）を所望の電力に設定して高周波マッチングボックス（２１１５）を通じて反応容器（２１１１）内にＲＦ電力を導入し、ＲＦグロー放電を生起させる。この放電エネルギーによって反応容器内に導入された原料ガスが分解され、円筒状基体（２１１２）上に所定の組成の堆積膜が形成される。
【００８８】
そして、所望の膜厚が形成された後、ＲＦ電力の供給を止め、流出バルブ（２２５１〜２２５６）を閉じて反応容器（２１１１）へのガスの流入を止め、堆積膜の形成を終える。
【００８９】
同様の操作を複数回繰り返すことによって、多層構造の電子写真感光体が形成される。
【００９０】
それぞれの層を形成する際には必要なガス以外の流出バルブはすべて閉じられていることはいうまでもなく、それぞれのガスが反応容器（２１１１）内、流出バルブ（２２５１〜２２５６）から反応容器（２１１１）に至る配管内に残留することを避けるために、流出バルブ（２２５１〜２２５６）を閉じ、補助バルブ（２２６０）を開き、さらにメインバルブ（２１１８）を全開にして系内を一旦高真空に排気する操作を必要に応じて行う。
【００９１】
また、膜形成の均一化を図るため、膜形成を行っている間は、円筒状基体（２１１２）を駆動装置（図示せず）に接続された回転軸（２１２６）によって所定の速度で回転させる。
【００９２】
上述のガス種およびバルブ操作は、各々の層の作成条件にしたがって変更が加えられる。
【００９３】
使用される高周波電源は、発振周波数が１ＭＨｚから４５０ＭＨｚであればいずれも好適に使用することができる。また、出力は１０Ｗ以上５０００Ｗ以下の範囲で、装置に適した電力を発生することができればいかなる出力のものでも好適に使用できる。さらに、高周波電源の出力変動率はいかなる値であってもよい。
【００９４】
使用される整合回路は、高周波電源と負荷の整合を取ることができるものであればいかなる構成のものでも好適に使用できる。また、整合を取る方法としては、自動的に調整されるものが製造時の煩雑さを避けるために好適であるが、手動で調整されるものであってもよい。また、整合回路が配置される位置に関しては、整合が取れる範囲においてどこに設置してもなんら問題はないが、整合回路からカソード電極間の配線のインダクタンスをできるだけ小さくするような配置にした方が、広い負荷条件で整合を取ることが可能になるため、好ましい。
【００９５】
カソード電極、アノード電極の材質としては、銅、アルミニウム、金、銀、白金、鉛、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、モリブデン、チタン、ステンレス、および、これらの材料のいずれか２種以上の複合材料などが好適に用いられる。また、形状は円筒形状が好ましいが、必要に応じて楕円形、多角形形状を用いてもよい。
【００９６】
カソード電極は、必要に応じて冷却手段を設けてもよい。具体的な冷却手段としては、水、空気、液体チッ素、ペルチェ素子などによる冷却を用いることができる。
【００９７】
本発明で用いる電子写真感光体は、上述のプラズマＣＶＤ法によって製造することができる。一般にプラズマＣＶＤ法は装置依存性が大きいため、一律に本発明によるところの堆積膜が得られる成膜条件を規定することはできないが、一般的には、原料ガス種、キャリアガス種、ガス混合方法、ガス導入方法、排気形態の調整、圧力調整、電力調整、周波数調整、電力波形調整、直流バイアス調整、基板温度調整、成膜時間の調整などを行うことによって、作成される堆積膜の特性は大きく変わる。
【００９８】
（画像形成プロセス）
次に、本発明の電子写真装置の画像形成プロセス（電子写真プロセス）について説明する。
【００９９】
図４は、電子写真装置の一例を示す概略図である。図４に示す電子写真装置において、感光体４０１は内側に設けられた面状ヒーター４２３によって温度コントロール可能とされ、必要に応じて矢印Ｘ方向に回転する。感光体４０１の周辺には、主帯電器４０２、静電潜像形成部位４０３、現像器４０４、転写材供給系４０５、転写帯電器４０６（ａ）、分離帯電器４０６（ｂ）、クリーナー４２５、搬送系４０８、除電光源４０９等が必要に応じて配設されている。
【０１００】
以下、さらに具体的に画像形成プロセスの一例を説明する。感光体４０１は、＋６〜８ｋＶの高電圧を印加した主帯電器４０２により一様に帯電される。これに、ランプ４１０から発した光が原稿台ガラス４１１上に置かれた原稿４１２に反射し、ミラー４１３、４１４、４１５を経由してレンズユニット４１７のレンズ４１８によって結像され、ミラー４１６を経由して導かれ、情報を担った光として投影されて感光体４０１上に静電潜像が形成される。この潜像に現像器４０４からネガ極性の現像剤が供給されて現像剤像が形成される。なお、この露光は、原稿４１２からの反射によらず、ＬＥＤアレーやレーザービーム、液晶シャッター等を用いて情報を担った光を走査露光するようにしてもよい。
【０１０１】
一方、紙等の転写材Ｐは、転写材供給系４０５を通って、レジストローラー４２２によって先端供給タイミングを調整され、感光体４０１方向に供給される。転写材Ｐは、＋７〜８ｋＶの高電圧を印加した転写帯電器４０６（ａ）と感光体４０１の間隙において背面から現像剤とは逆極性の正電界を与えられ、これによって光受容部材表面のネガ極性の現像剤像は転写材Ｐに転写される。次いで、転写材Ｐは、１２〜１４ｋＶｐ−ｐ、３００〜６００Ｈｚの高圧ＡＣ電圧を印加した分離帯電器４０６（ｂ）により、感光体４０１から分離される。続いて、転写材Ｐは転写搬送系４０８を通って定着装置４２４に至り、現像剤像が定着されて装置外に搬出される。
【０１０２】
感光体４０１上に残留する現像剤はクリーナー４２５のクリーニングローラー４０７およびシリコーンゴンムやウレタンゴム等の弾性材料からなるクリーニングブレード４２１によって回収され、残留する静電潜像は除電光源４０９によって消去される。
【０１０３】
なお、４２０はブランク露光ＬＥＤであり、感光体４０１の転写材Ｐの幅を越える部分および余白部分等の非画像部領域に不要な現像剤が付着しないように必要に応じて感光体４０１を露光するために設けられる。
【０１０４】
（接触帯電器）
次に、本発明における帯電手段、接触帯電器について説明する。本発明では、磁性粒子を磁気拘束して形成される磁気ブラシ帯電器により、電子写真感光体を帯電させること、または、導電性の多孔体表面を有する弾性体ローラーにより、導電性微粉体を介して、電子写真感光体を帯電させることが好ましい。
【０１０５】
図５は、接触帯電器として磁気ブラシを用いた場合の画像形成装置の模式図である。
【０１０６】
磁気ブラシ帯電器は、磁性体からなる芯金５０１と、その周りに磁性粒子で構成された磁気ブラシ層５０２とからなる。
【０１０７】
芯金５０１は、通常、フェライト磁石等の金属や、プラスチックマグネット等の多極構成が可能な磁性体を用いる。
【０１０８】
磁気ブラシ層５０２を形成する磁性粒子は、一般に、フェライト、マグネタイト等の磁性粒子、トナーのキャリア、あるいは、磁性体と樹脂とからなるトナーを使用する。
【０１０９】
磁性粒子の粒径は、通常、１μｍ以上、特に１０μｍ以上であることが好ましく、また、１００μｍ以下、特に５０μｍ以下であることが好ましいが、画質に支障がなければさらに大粒径の粒子を使用してもよい。また、粒径は均一なものを用いてもよいし、流動性向上のために上記の範囲内で異なる粒径の磁性粒子を混合して用いてもよい。
【０１１０】
磁気ブラシ層５０２の抵抗は、帯電効率を良好に保持し、一方で、リークポチや感光体表面の微小欠陥から帯電部材長軸方向で電位が低下してしまうことを防止できる等のために、１×１０３Ω・ｃｍ以上、特に１×１０４Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、また、１×１０１２Ω・ｃｍ以下、特に１×１０９Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【０１１１】
芯金５０１には電圧印加手段５０４が接続されており、直流電圧Ｖｄｃ、あるいは、交流を重乗した電圧Ｖｄｃ＋Ｖａｃが芯金５０１を経由して磁性粒子５０２に印加され、感光体５０３の表面との接触部位から電荷を直接注入し、感光体５０３を均一に帯電させる。
【０１１２】
磁気ブラシ帯電器は感光体５０３の回転方向Ｘに対して前記帯電部材と感光体との相対速度が０％〜４００％となるように前記帯電部材を回転させながら電子写真感光体を帯電させる。また、磁気ブラシ帯電器は振動していてもよい。
【０１１３】
図６は、接触帯電器としてブラシ帯電器を用いた場合の画像形成装置の模式図である。
【０１１４】
ブラシ帯電器は、金属等の導電部材からなる芯金６０１と、導電性の繊維を使用したブラシ６０２とからなる。ブラシ６０２の導電性繊維としては、ビニル、ＰＥＴ、ポリスチレンなどの繊維にカーボンを分散させたもの等が一般的に使用される。
【０１１５】
図６はブラシ帯電器が回転する回転ブラシタイプであるが、ブラシが固定された固定ブラシタイプであってもよい。
【０１１６】
図７は、接触帯電器として弾性ローラーを用いた場合の画像形成装置の模式図である。
【０１１７】
弾性ローラー帯電器は、導電部材からなる芯金７０１と、弾性体層７０２とからなる。
【０１１８】
芯金７０１としては、通常、金属材料が使用され、ＳＵＳ材や鉄、ニッケル、および、これらの合金等を用いる。
【０１１９】
弾性体層７０２としては、多孔体表面を有するゴム材、いわゆるスポンジ系材料等が用いられる。
【０１２０】
弾性体層７０２を用いると、感光体７０３表面への接触性はブラシと比較して比較的密であり、帯電において掃きムラが抑制されやすい。
【０１２１】
弾性体層７０２の抵抗は、帯電効率を良好に保持し、一方で、リークポチや感光体表面の微小欠陥から帯電部材長軸方向で電位が低下してしまうことを防止できる等のために、１×１０３Ω・ｃｍ以上、特に１×１０４Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、また、１×１０１２Ω・ｃｍ以下、特に１×１０７Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【０１２２】
図８は、導電部材からなる芯金８０１の上にスポンジローラーなどの可撓性の帯電部材（導電性弾性体層）８０２を設け、さらにその表面に導電性微粉体８０５を付着させた画像形成装置の模式図である。
【０１２３】
可撓性の帯電部材８０２と感光体８０３との間に導電性微粉体８０５を介在させることにより、さらに接触状態を向上させ、帯電電荷の注入性を改善することができる。
【０１２４】
導電性微粉体８０５は導電性が制御された物質が好ましく、具体的にはＺｎＯ、ＴｉＯなどが挙げられる。また、周知の１成分トナーや２成分トナーのキャリアなどでもよく、その他にクリーニング工程で捕獲された残トナーを使用してもよい。
【０１２５】
【実施例】
次に、本発明を実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
【０１２６】
〔実施例１〕
（ダイナミック硬度の測定）
図３に示した堆積膜形成装置を用い、ダミーホルダー（２１３０）を取り付けられた導電性円筒状基体（２１１２）に鏡面研磨した直径１インチのＳｉウエハーを取り付け、表１の条件で膜厚約１．０μｍの表面層を形成してダイナミック硬度測定サンプルを作成した。本実施例では、表３に示すように、基板温度を５０〜３００℃の間で変化させてサンプル１Ａ−１〜１Ｇ−１を作成した。
【０１２７】
【表１】
2004177469.tif 000003
【０１２８】
そして、作成した表面層サンプル１Ａ−１〜１Ｇ−１のダイナミック硬度をそれぞれ測定した。ダイナミック硬度の測定は、島津製作所製ダイナミック硬度計（ＤＵＨ−２０１Ｓ）を用い、Ｓｉウエハー上に堆積した表面層サンプルの表面に、先端の半径０．１μｍ以下、稜線の角度１１５゜の三角錐ダイヤモンドスタイラスを垂直に押し当て、スタイラスに掛けた荷重と押し込み深さの関係を
ＤＨ＝α×ｐ／ｄ２
の式に当てはめてダイナミック硬度ＤＨを計算した。ここで、α＝３７．８、ｐ：荷重（ｇｆ）、ｄ：押し込み深さ（μｍ）である。押し込み深さは、下地の影響を防ぐために、堆積膜の膜厚の約１／５とした。その結果を表３に示す。
【０１２９】
（感光体の作成）
図３に示した堆積膜形成装置を用い、円筒状アルミ基体上に表２の条件で下部阻止層、光導電層を順次積層し、さらに表１の条件で表３に示すように基板温度を変化させて膜厚約１．０μｍの、サンプル１Ａ−１〜１Ｇ−１と同等の表面層を積層し、電子写真感光体（サンプル１Ａ−２〜１Ｇ−２）を作成した。
【０１３０】
【表２】
2004177469.tif 000004
【０１３１】
（トナーの作成）
次に、次の手順で重合トナー（１）を作成した。
【０１３２】
イオン交換水７０９ｇに０．１Ｍ−Ｎａ３ＰＯ４水溶液４５１ｇを投入し、６０℃に加温した後、１．０Ｍ−ＣａＣｌ２水溶液６７．７ｇを徐々に添加してＣａ３（ＰＯ４）２を含む水系媒体を得た。
【０１３３】
・スチレン                  ８０部
・ｎ−ブチルアクリレート    ２０部
・不飽和ポリエステル樹脂      ２部
・飽和ポリエステル樹脂        ３部
・負荷電性制御剤              １部
（モノアゾ染料系のＦｅ化合物）
・表面処理疎水化磁性体      ９０部
【０１３４】
上記処方をアトライター（三井三池化工機（株））を用いて均一に分散混合した。この単量体組成物を６０℃に加温し、そこにベヘニン酸ベヘニルを主体とするエステルワックス（ＤＳＣにおける吸熱ピークの極大値７２℃）６部を添加混合、溶解し、これに重合開始剤２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）［ｔ１／２＝１４０分、６０℃条件下］５ｇを溶解した。
【０１３５】
前記水系媒体中に上記重合性単量体系を投入し、６０℃、Ｎ２雰囲気下においてＴＫ式ホモミキサー（特殊機化工業（株））にて１０，０００ｒｐｍで１５分間撹拌し、造粒した。その後パドル撹拌翼で撹拌しつつ、６０℃で６時間反応させた。その後液温を８０℃とし、さらに４時間撹拌を続けた。反応終了後、８０℃でさらに２時間蒸留を行い、その後、懸濁液を冷却し、塩酸を加えてＣａ３（ＰＯ４）２を溶解し、濾過、水洗、乾燥して重量平均粒径６．５μｍのトナー粒子を得た。
【０１３６】
このトナー粒子１００部と、一次粒径８ｎｍのシリカにヘキサメチルジシラザンで表面を処理し、処理後のＢＥＴ値が２５０ｍ２／ｇの疎水性シリカ微粉体１．２部とをヘンシェルミキサー（三井三池化工機（株））で混合して、重合トナー（１）を調製した。得られたトナーの平均円形度は０．９８３、磁場７９．６ｋＡ／Ｍにおける磁化の強さは、２８Ａｍ２／ｋｇであった。
【０１３７】
（画像形成装置）
以上の手順で作成したａ−Ｓｉ感光体、重合トナー（１）を、図５に示した磁気ブラシ帯電器を取り付けた画像形成装置にセットした。この際のプロセススピードは４００ｍｍ／ｓ、感光体と磁気ブラシの相対速度は逆方向１２０％とした。
【０１３８】
なお、本実施例の磁気ブラシ帯電器で使用する磁性粒子は以下の手順で作成した。
【０１３９】
Ｆｅ２Ｏ３  ５０モル％、ＣｕＯ  ２５モル％、ＺｎＯ  ２５モル％にリンを０．０５質量％添加し、分散剤および結着剤と水とを加え、ボールミルにて分散混合し、スプレードライヤーにより造粒成形を行った。次いで、１１５０℃の条件下６時間の焼成を行った。焼成物を解砕後、分級（ディスパージョンセパレータ）を行い、体積平均径  ３５μｍの球状のフェライト粒子を得た。
【０１４０】
上記磁性粒子１００質量部に対してチタンカップリング剤（イソプロポキシトリイソステアロイルチタネート）０．１０質量部をトルエン溶媒を用いて混合させた後、湿式コートし、電気オーブンで１７０℃でキュアした。本磁性粒子の体積抵抗値は３．５×１０７Ω・ｃｍであった。
【０１４１】
評価は以下の手順に従って、融着、ムラ削れ、磨耗量、キズ試験について行った。
【０１４２】
（融着の評価）
上記電子写真装置に設置した電子写真感光体の表面温度を５０℃にし、２５℃、相対湿度１０％の環境条件で、白地に１ｍｍ幅の黒ラインがたすき状に１本プリントされた１ラインチャートを用いることで融着が発生しやすい環境を作りだした。このように改造した加速試験機に作成した電子写真感光体（サンプル１Ａ−２〜１Ｇ−２）を設置し、１０万枚相当の耐久試験を行った。
【０１４３】
そして、耐久試験後のハーフトーン画像および電子写真感光体表面を顕微鏡観察し、融着の有無を観察した。その結果を表４に示す。
【０１４４】
融着の評価は、
◎：感光体全面にわたって融着は全く観察されず、非常に良好、
○：わずかに融着が観察されるが、画像には出ないレベルで支障なし、
△：画像に現れる融着がわずかに発生する、
×：画像に現れる融着が多く発生し、実用上問題あり、
のように表した。
【０１４５】
（ムラ削れの評価）
上記の耐久試験後のハーフトーン画像および電子写真感光体表面を目視観察し、ムラ削れ、筋削れが発生していないかを観察した。その結果を表４に示す。
【０１４６】
ムラ削れの評価は、
◎：感光体表面、画像ともにムラ削れや筋削れは観察されず、非常に良好、
○：感光体表面にわずかにムラ削れが観察されるが、画像には出ない、
△：画像に現れる傷が入り、実用上問題あり、
のように表した。
【０１４７】
（磨耗量）
上記の耐久試験前後の表面層の膜厚を反射分光式干渉計（大塚電子（株）社製ＭＣＤＰ２０００）により測定し、その値から表面層の磨耗量を算出した。その結果を表４に示す。また、表面層のダイナミック硬度と磨耗量との関係を図９グラフに示す。
【０１４８】
（キズ試験）
トナーに平均直径５．０μｍのセラミックビーズを０．１％（体積比）混入して１万枚の画像形成を行った後、べた黒画像および感光体表面を観察した。その結果を表４に示す。
【０１４９】
キズの評価は、
◎：感光体表面、画像ともにキズは観察されず、非常に良好、
○：感光体表面にわずかにキズが観察されるが、画像には出ない、
△：画像に現れる傷が入り、実用上問題あり、
のように表した。
【０１５０】
【表３】
2004177469.tif 000005
【０１５１】
【表４】
2004177469.tif 000006
【０１５２】
なお、図９から凝着磨耗領域で画像を形成する場合（サンプル１Ｄ−１〜１Ｇ−１）を実施例１、それ以外の場合（サンプル１Ａ−１〜１Ｃ−１）を比較例１とした。
【０１５３】
表４に示すように、ａ−ＳｉＣ：Ｈ表面層を有する感光体を凝着磨耗領域で使用した場合（サンプル１Ｄ−２〜１Ｇ−２）では、比較例の場合（サンプル１Ａ−２〜１Ｃ−２）と比べて、各評価項目において良好な結果が得られた。
【０１５４】
〔実施例２〕
（ダイナミック硬度の測定）
図３に示した堆積膜形成装置を用い、ダミーホルダー（２１３０）を取り付けられた導電性円筒状基体（２１１２）に鏡面研磨した直径１インチのＳｉウエハーを取り付け、表５の条件で膜厚約１．０μｍの表面層を形成してダイナミック硬度測定サンプルを作成した。本実施例では、表６に示すように、高周波電力を５０〜２０００Ｗの間で変化させてサンプル２Ａ−１〜２Ｇ−１を作成した。
【０１５５】
【表５】
2004177469.tif 000007
【０１５６】
そして、実施例１と同様にして、作成した表面層サンプル２Ａ−１〜２Ｇ−１のダイナミック硬度をそれぞれ測定した。
【０１５７】
（感光体の作成）
図３に示した堆積膜形成装置を用い、円筒状アルミ基体上に表２の条件で下部阻止層、光導電層を順次積層し、さらに表５の条件で表６に示すように高周波電力を変化させて膜厚約１．０μｍの、サンプル２Ａ−１〜２Ｇ−１と同等の表面層を積層し、電子写真感光体（サンプル２Ａ−２〜２Ｇ−２）を作成した。
【０１５８】
（感光体の評価）
作成した感光体ついて、実施例１と同様にして、評価を行った。その結果を表６、７および図１０グラフに示す。
【０１５９】
【表６】
2004177469.tif 000008
【０１６０】
【表７】
2004177469.tif 000009
【０１６１】
なお、図１０から凝着磨耗領域で画像を形成する場合（サンプル２Ｄ−１〜２Ｇ−１）を実施例２、それ以外の場合（サンプル２Ａ−１〜２Ｃ−１）を比較例２とした。
【０１６２】
表７に示すように、ａ−Ｃ：Ｈ表面層を有する感光体を凝着磨耗領域で使用した場合（サンプル２Ｄ−２〜２Ｇ−２）では、比較例の場合（サンプル２Ａ−２〜２Ｃ−２）と比べて、各評価項目において良好な結果が得られた。
【０１６３】
また、本実施例では、表面層にａ−Ｃ：Ｈを用いることによって、実施例１で用いたａ−ＳｉＣ：Ｈ表面層を有する感光体に比べ一層優れた評価結果が得られている。また、磨耗量も少なく、耐久性にも優れた結果となった。
【０１６４】
〔実施例３〕
（ダイナミック硬度の測定）
図３に示した堆積膜形成装置を用い、ダミーホルダー（２１３０）を取り付けられた導電性円筒状基体（２１１２）に鏡面研磨した直径１インチのＳｉウエハーを取り付け、表６の条件で膜厚約１．０μｍの表面層を形成してダイナミック硬度測定サンプルを作成した。本実施例では、表９に示すように、高周波電力を５０〜２０００Ｗの間で変化させてサンプル３Ａ−１〜３Ｇ−１を作成した。
【０１６５】
【表８】
2004177469.tif 000010
【０１６６】
そして、実施例１と同様にして、作成した表面層サンプル３Ａ−１〜３Ｇ−１のダイナミック硬度をそれぞれ測定した。
【０１６７】
（感光体の作成）
図３に示した堆積膜形成装置を用い、円筒状アルミ基体上に表２の条件で下部阻止層、光導電層を順次積層し、さらに表８の条件で表９に示すように高周波電力を変化させて膜厚約１．０μｍのサンプル３Ａ−１〜３Ｇ−１と同等の表面層を積層し、電子写真感光体サンプル３Ａ−２〜３Ｇ−２を作成した。
【０１６８】
（感光体の評価）
作成した感光体ついて、実施例１と同様にして、評価を行った。その結果を表９、１０および図１１グラフに示す。
【０１６９】
【表９】
2004177469.tif 000011
【０１７０】
【表１０】
2004177469.tif 000012
【０１７１】
なお、図１１から凝着磨耗領域で画像を形成する場合（サンプル３Ｄ−１〜３Ｇ−１）を実施例３、それ以外の場合（サンプル３Ａ−１〜３Ｃ−１）を比較例３とした。
【０１７２】
表１０に示すように、Ｆを含有させたａ−Ｃ：Ｈ表面層を有する感光体を凝着磨耗領域で使用した場合（サンプル３Ｄ−２〜３Ｇ−２）では、比較例の（サンプル３Ａ−２〜３Ｃ−２）と比べて、各評価項目において良好な結果が得られた。
【０１７３】
〔実施例４〕
実施例２と同様にして表面層のサンプル４Ａ−１〜４Ｇ−１および電子写真感光体のサンプル４Ａ−２〜４Ｇ−２を作成した。
【０１７４】
（トナーの製造）
次に、次の手順で重合トナー（２）を作成した。
【０１７５】
まず、重合トナー（１）と同様の手法により重量平均粒径６．４μｍのトナー粒子を得た。このトナー粒子１００部と、一次粒径８ｎｍのシリカにヘキサメチルジシラザンで表面を処理した後シリコーンオイルで処理し、処理後のＢＥＴ値が１５０ｍ２／ｇの疎水性シリカ微粉体１．２部と、酸化亜鉛からなる導電性微粉体２部とをヘンシェルミキサー（三井三池化工機（株））で混合して、重合トナー（２）を調製した。得られたトナーの平均円形度は０．９８３、磁場７９．６ｋＡ／ｍにおける磁化の強さは、２８Ａｍ２／ｋｇであった。
【０１７６】
ここで使用した酸化亜鉛からなる導電性微粉体は、一次粒子径  ０．１〜０．３μｍの酸化亜鉛一次粒子を圧力により造粒して得られた粒子を風力分級して得られた、体積平均粒径１．５μｍ、粒度分布における０．５μｍ以下が３５体積％、５μｍ以上が０個数％の微粒子（抵抗１５００Ω・ｃｍ、透過率３５％）である。この酸化亜鉛微粉体は、走査型電子顕微鏡にて３０００倍および３万倍で観察したところ、０．１〜０．３μｍの酸化亜鉛一次粒子と１〜４μｍの凝集体とからなっていた。
【０１７７】
（画像形成装置）
以上の手順で作成したａ−Ｓｉ感光体、重合トナー（２）を図８に示した導電性の多孔体表面を有する弾性体ローラーにより導電性微粉体を介して電子写真感光体を帯電させる帯電器を用いた電子写真装置にセットした。この際のプロセススピードは４００ｍｍ／ｓ、感光体と弾性ローラの相対速度は逆方向２００％とし、耐久試験、キズ試験を行った以外は、実施例１と同様にして、評価を行った。その結果を表１１、１２および図１２に示す。
【０１７８】
【表１１】
2004177469.tif 000013
【０１７９】
【表１２】
2004177469.tif 000014
【０１８０】
なお、図１２から凝着磨耗領域で画像を形成する場合（サンプル４Ｄ−１〜４Ｇ−１）を実施例４、それ以外の画像形成装置（サンプル４Ａ−１〜４Ｃ−１）を比較例４とした。
【０１８１】
表１２に示すように、ａ−Ｃ：Ｈ表面層を有する感光体を凝着磨耗領域で使用した場合（サンプル４Ｄ−２〜４Ｇ−２）では、比較例の場合（サンプル４Ａ−２〜４Ｃ−２）と比べて、各評価項目において良好な結果が得られた。
【０１８２】
〔実施例５〕
表１３に示す表面層作成条件にて実施例１と同様の手順で電子写真感光体を作成した。同様に、各表面層作成条件にて作成したサンプルもダイナミック硬度の測定を行った。本実施例では、表１３に示すように、高周波電力を５０〜２０００Ｗの間で変化させてサンプル５Ａ−１〜５Ｇ−１を作成した。
【０１８３】
（感光体の作成）
図３に示した堆積膜形成装置を用い、円筒状アルミ基体上に表２の条件で下部阻止層、光導電層を順次積層し、さらに表１３の条件で表１４に示すようにＳｉＨ４流量を変化させて膜厚約１．０μｍのサンプル５Ａ−１〜５Ｇ−１と同等の表面層を積層し、電子写真感光体サンプル５Ａ−２〜５Ｇ−２を作成した。
【０１８４】
（膜中のＳｉ量分析）
作製した各サンプルをＥＳＣＡ分析により膜中のＳｉ量を求めた。
【０１８５】
結果を表１４に合わせて示す。
【０１８６】
【表１３】
2004177469.tif 000015
【０１８７】
（評価）
作成した表面層サンプルおよび感光体サンプルついて、実施例１と同様にして、評価を行った。その結果を表１４、１５および図１３に示す。
【０１８８】
【表１４】
2004177469.tif 000016
【０１８９】
【表１５】
2004177469.tif 000017
【０１９０】
なお、図１３から凝着磨耗領域で画像を形成する場合（サンプル５Ｄ−１〜５Ｇ−１）を実施例５、それ以外の場合（サンプル５Ａ−１〜５Ｃ−１）を比較例５とした。
【０１９１】
表１５に示すように、シリコンを微量添加したａ−Ｃ：Ｈ表面層を有する感光体を凝着磨耗領域で使用した場合（サンプル５Ｄ−２〜５Ｇ−２）では、比較例の画像形成装置（サンプル５Ａ−２〜５Ｃ−２）と比べて、各評価項目において良好な結果が得られた。
【０１９２】
また、本実施例では、表面層にシリコンを微量添加したａ−Ｃ：Ｈ表面層を用いることによって、実施例１で用いたａ−ＳｉＣ：Ｈ表面層を有する感光体に比べ一層優れた評価結果が得られている。また、磨耗量も少なく、耐久性にも優れた結果となった。
【０１９３】
【発明の効果】
以上詳述したように、電子写真感光体表面に紙紛やごみ等のトナー以外の異物が付着した場合においても感光体の表面に傷がつきにくく、トナーの融着、ムラ削れの発生が少なく、高品質の画像を形成できる画像形成方法および画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】少なくとも炭素および水素を含む非単結晶材料を表面層に用いた電子写真感光体の表面層のダイナミック硬度と磨耗量との関係を示すグラフである。
【図２】本発明で用いる電子写真感光体の一例の側断面図である。
【図３】本発明で用いる電子写真感光体を作成するための製造装置の一例を示す模式図である。
【図４】画像形成プロセスの一例を説明するための電子写真装置の一例を示す概略図である。
【図５】本発明の画像形成方法に用いられる接触帯電装置の一例の模式図である。
【図６】本発明の画像形成方法に用いられる接触帯電装置の一例の模式図である。
【図７】本発明の画像形成方法に用いられる接触帯電装置の一例の模式図である。
【図８】本発明の画像形成方法に用いられる接触帯電装置の一例の模式図である。
【図９】実施例１の感光体の表面層のダイナミック硬度と磨耗量との関係を示すグラフである。
【図１０】実施例２の感光体の表面層のダイナミック硬度と磨耗量との関係を示すグラフである。
【図１１】実施例３の感光体の表面層のダイナミック硬度と磨耗量との関係を示すグラフである。
【図１２】実施例４の感光体の表面層のダイナミック硬度と磨耗量との関係を示すグラフである。
【図１３】実施例５の感光体の表面層のダイナミック硬度と磨耗量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
２０１    円筒状基体
２０２    光受容層
２０３    表面層
２０４    下部阻止層
２０５    中間層
２０６    光導電層
２１００  堆積装置
２１１１  反応容器
２１１２  導電性円筒状基体
２１１３  基体加熱ヒーター
２１１４  原料ガス導入管
２１１５  高周波マッチングボックス
２１１６  ガス配管
２１１７  排気装置
２１１８  メインバルブ
２１１９  排気管
２１２０  上板
２１２１  底板
２１２２  碍子
２１２３  リークバルブ
２１２４  真空計
２１２６  回転軸
２１３０  ダミーホルダー
２２００  原料ガス供給装置
２２１１〜２２１６  マスフローコントローラー
２２２１〜２２２６  原料ガスのボンベ
２２３１〜２２３６，２２４１〜２２４６，２２５１〜２２５６  バルブ
２２６０  補助バルブ
２２６１〜２２６６  圧力調整器
４０１    感光体
４０２    主帯電器
４０３    静電潜像形成部位
４０４    現像器
４０５    転写材供給系
４０６（ａ）  転写帯電器
４０６（ｂ）  分離帯電器
４０７    クリーニングローラー
４０８    搬送系
４０９    除電光源
４１０    ランプ
４１１    原稿台ガラス
４１２    原稿
４１３、４１４、４１５、４１６    ミラー
４１７    レンズユニット
４１８    レンズ
４１９    転写材供給部材
４２０    ブランク露光ＬＥＤ
４２１    クリーニングブレード
４２２    レジストローラー
４２３    面状ヒーター
４２４    定着装置
４２５    クリーナー
Ｐ    転写材
５０１    芯金
５０２    磁性粒子
５０３    感光体
５０４    電圧印加手段
６０１    芯金
６０２    ブラシ
６０３    感光体
６０４    電圧印加手段
７０１    芯金
７０２    弾性体層
７０３    感光体
７０４    電圧印加手段
８０１    芯金
８０２    可撓性の帯電部材
８０３    感光体
８０４    電圧印加手段
８０５    導電性微粉体
【図１】
2004177469.tif 000018
【図２】
2004177469.tif 000019
【図３】
2004177469.tif 000020
【図４】
2004177469.tif 000021
【図５】
2004177469.tif 000022
【図６】
2004177469.tif 000023
【図７】
2004177469.tif 000024
【図８】
2004177469.tif 000025
【図９】
2004177469.tif 000026
【図１０】
2004177469.tif 000027
【図１１】
2004177469.tif 000028
【図１２】
2004177469.tif 000029
【図１３】
2004177469.tif 000030