(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基板上に光導電層と表面保護層とを有する感光体であって、
前記光導電層は有機半導体材からなり、
前記表面保護層は、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第１領域と、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にフッ素を１２〜３５原子％含有してなる第２領域とを交互に複数形成してなり、且つ、その動的押し込み硬さが９０ｋｇｆ／ｍｍ２以上であることを特徴とする、感光体。
【請求項２】
前記表面保護層は、前記第１領域と前記第２領域との積層が２〜１５である、請求項１に記載の感光体。
【請求項３】
前記表面保護層における前記第１領域の厚さは、該表面保護層における前記第２領域の厚さより小さい、請求項１または２に記載の感光体。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の感光体と、前記感光体に電荷を付与する帯電手段と、前記感光体の帯電領域に対して光を照射する露光手段と、前記帯電手段および前記露光手段により前記感光体に形成される静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を被転写材に転写する転写手段と、前記感光体に残留するトナーを除去するクリーニング手段と、前記感光体に残る残余静電潜像を除去する除電手段とを備えることを特徴とする、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】
本発明は有機半導体材からなる光導電層の上に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】
有機半導体材からなる光導電層により構成した、いわゆるＯＰＣ感光体（有機感光体）は高い帯電性が得られ、暗減衰が小さく、さらに長波長に対し優れた光感度が得られるという点で幅広く使用されている。しかも、ＯＰＣ感光体を使用するに当たって、それを加熱するヒーターを使用しないという利点もある。
【０００３】
しかしながら、このようなＯＰＣ感光体においては、その表面の硬度が小さいという課題がある。
【０００４】
そこで、有機半導体材からなる光導電層の上に炭素または炭素を主成分とする高い硬度の耐磨耗性の被膜を形成する技術が提案されている（特許第２６０６７１５号参照）。
【０００５】
さらに、導電性支持体上に有機半導体層、炭素、窒素、酸素のうちの少なくとも一つを含むアモルファスシリコン層（以下、アモルファスシリコンをａ−Ｓｉと略記する）、およびアモルファスシリコンカーバイド層（以下、アモルファスシリコンカーバイドをａ−ＳｉＣと略記する）を順次積層し、これによってオゾンにさらされたり、吸湿しても画像流れを生じなくする技術も提示されている（特開昭６１−２７５８４６号参照）。
【０００６】
また、特開平２−１４０７５４号においても、有機半導体層上にアモルファスシリコンカーバイド層を積層し、表面の硬度を高めとともに、電荷潜像にボケが生じないようにする技術が提示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにａ−ＳｉＣ表面保護層からなる感光体を使用すると、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。
【０００８】
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、しかも、ＯＰＣ感光体には、このようなヒーター加熱をおこなわないことで、ヒーターを用いることで余分に複雑な装置構成になり、生産コストが上がっていた。
【０００９】
しかも、ＯＰＣ感光体は表面硬度が低く、耐久性に劣り、そのために高速印字に適しておらず、高速印字用のＯＰＣ感光体が求められている。
【００１０】
本発明者は上記事情に鑑みて鋭意研究に努めたところ、ＯＰＣ感光体の表面保護層をフッ素含有量が１２〜３５原子％のａ−ＳｉＣもしくはアモルファスカーボン（ａ−Ｃ）により構成して動的押し込み硬さを９０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上にしたことで、画像流れおよび画像劣化が生じなくなり、さらに高速印字用として十分に実用性がある画像形成装置が提供されることを見出した。
【００１１】
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ａ−ＳｉＣ表面保護層からなる感光体を使用するに当たり、感光体加熱用ヒーターを設けない程度にまで表面の疎水性を高め、表面保護層の硬度を高めるとともに優れた耐久性を得て、さらに電位特性のバラツキをなくすことで、高信頼性かつ低コストを達成した感光体および高速印字に適した画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
また、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。
【００１４】
さらにまた、本発明の目的は高速印字に適した画像形成装置を提供することにある。
【００１５】
ちなみに、画像流れを解消するために、特開平９−２０４０５６号には、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、その反面、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。
【００１６】
特公平７−３５９７号には、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が、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。
【００１７】
また、特開平１０−１７７２６５号によれば、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を形成する技術が提案されているが、同技術によれば、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、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ていた。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る感光体は、導電性基板上に光導電層と表面保護層とを有するものであって、前記光導電層は有機半導体材からなり、前記表面保護層は、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第１領域と、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にフッ素を１２〜３５原子％含有してなる第２領域とを交互に複数形成してなり、且つ、その動的押し込み硬さが９０ｋｇｆ／ｍｍ２以上であることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る感光体において前記表面保護層は、前記第１領域と前記第２領域との積層が２〜１５であるのが好ましい。本発明に係る感光体において、前記表面保護層における前記第１領域の厚さは、該表面保護層における前記第２領域の厚さより小さいのが好ましい。
【００２０】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る感光体と、前記感光体に電荷を付与する帯電手段と、前記感光体の帯電領域に対して光を照射する露光手段と、前記帯電手段および前記露光手段により前記感光体に形成される静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を被転写材に転写する転写手段と、前記感光体に残留するトナーを除去するクリーニング手段と、前記感光体に残る残余静電潜像を除去する除電手段とを備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る画像形成装置において、感光体のプロセススピードＡ（ｍｍ／秒）と、その外径Ｂ（ｍｍ）との関係をＡ／Ｂ≧３．０にするのが望ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
感光体の構成
本発明の感光体は図１に示すような積層構造にする。
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、導電性基板２の上に有機半導体材からなる光導電層３を塗布形成し、この光導電層３の上にグロー放電分解法などにより表面保護層４を積層する。
【００２３】
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。
【００２４】
光導電層３は電子供与性化合物と電子吸引性化合物があり、前者には高分子量のものとして、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ピレン−ホルミアルデヒド縮重合体などがあり、また、低分子量のものとしてオキサジアゾール、オキサゾール、ピラゾリン、トリフェニルメタン、ヒドラゾン、トリアリールアミン、Ｎ−フェニルカルバゾール、スチルペンなどがあり、この低分子物質は、ポリカーボネート、ポリエステル、メタアクリル樹脂、ポリアミド、アクリルエポキシ、ポリエチレン、フェノール、ポリウレタン、プチラール樹脂、ポリ酢酸ビニル、ユりア樹脂などのバインダに分散されて用いられる。
【００２５】
また、電子吸引性化合物には２．４．７−トリニトロフルオレンなどがある。
【００２６】
そして、電子供与性化合勿を選択した場合、負帯電型電子写真感光体となり、他方、電子吸引性化合物を選択した場合には正帯電型電子写真感光体となる。さらに単層型としても、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】
また、光導電層３の厚みは１０〜５０μｍ、好適には２０〜４０μｍの範囲内にすることで、高い表面電位が得られ、残留電位が低くなる。
【００２８】
そして、上記表面保護層４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１５０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上にして、さらにフッ素含有量を１２〜３５原子％に規定したことを特徴である。
【００２９】
すなわち、フッ素含有量は表面保護層４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。
【００３０】
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、硬度を高めている。
【００３１】
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０．１ｇｆ〜２ｇｆ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。
【００３２】
かくして上記構成のように表面保護層４のフッ素含有量を１２〜３５原子％にして、さらに動的押し込み硬さを９０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上にしたことで、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。また、このように高硬度の表面保護層４が得られたことで、プロセススピード比の大きな画像形成装置に搭載することができた。
【００３３】
表面保護層４の形成方法
つぎに上記構成の表面保護層４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４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４の他の形成方法Ｂを示す各工程図である。
【００３４】
〔表面保護層４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３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。この場合に、基板温度を８０℃〜１５０℃に、好適には１００℃〜１３５℃にする。基板温度が８０℃未満の場合には残留電位が大きくなったり、成膜することができず、１５０℃を越えると光導電層３の一部が溶ける。このように基板温度を下げると、一般的には膜質が低下し、残留電位が高くなる傾向にあるが、高周波電力（ＲＦ電力）やガス圧を下げるなどして、最適な成膜条件に設定している。
【００３５】
（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１２０℃、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
（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。
【００３９】
（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４を形成する。
【００４０】
かくして表面保護層４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。
【００４１】
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４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４を構成する。
【００４２】
〔表面保護層４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４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４をなす。
【００４３】
このようにフッ素未侵入領域６ｂが表面保護層４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。
【００４４】
表面保護層４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。
【００４５】
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。
【００４６】
そして、このように成膜した表面保護層４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。
【００４７】
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。
【００４８】
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４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４を構成する。
【００４９】
〔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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
かくして本発明の画像形成装置７によれば、本発明の感光体８を搭載することで、そのプロセススピードＡ（ｍｍ／秒）と、その外径Ｂ（ｍｍ）との関係がＡ／Ｂ≧３．０になる程度にまで、高速印字ができるようになった。
【００５４】
【実施例】
（例１）
純度９９．９％のＡｌからなる円筒状の基板（外径３０ｍｍ、長さ２５４ｍｍ）の上に光導電層３を塗布形成し、正帯電のレーザープリンタ用にする。この光導電層３はポリカーボネートとほぼ同量の電荷輸送材料を添加した液にて塗工をおこなう（内面圧式で液温２３〜２８℃、７分）。その後、端部内外面処理、後熱処理（１３０℃、８０分）をおこなう。
【００５５】
ついで表面保護層４を形成方法Ａにより設ける。
まず、表１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１】
0004191856.tif 000002
【００５７】
つぎに表２に示す（ロ）工程の条件によりエッチング処理する。
【００５８】
【表２】
0004191856.tif 000003
【００５９】
表２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、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４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−３５５０、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３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３】
0004191856.tif 000004
【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４および表５に示すような成膜条件にて形成し、その他の層構成を本発明のとおりにして、それぞれの感光体を作製し、同様に評価したところ、表３に示すような結果が得られた。なお、表５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。
【００６７】
【表４】
0004191856.tif 000005
【００６８】
【表５】
0004191856.tif 000006
【００６９】
表３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、水素ガスの導入量を変えることで、表面保護層４の動的押し込み硬さ６４ｋｇｆ／ｍｍ2 、９８ｋｇｆ／ｍｍ2 、２９０ｋｇｆ／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６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。
【００７１】
【表６】
0004191856.tif 000007
【００７２】
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。
【００７３】
（例３）
（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４のフッ素量を規定した各種感光体Ａ〜Ｇを作製した。
【００７４】
【表７】
0004191856.tif 000008
【００７５】
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。
【００７６】
【表８】
0004191856.tif 000009
【００７７】
【表９】
0004191856.tif 000010
【００７８】
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。
【００７９】
（例４）
（例１）にて作製した感光体について、ａ−ＳｉＣの表面保護層を表１０に示すようなエッチング条件でもって、表１１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。
【００８０】
【表１０】
0004191856.tif 000011
【００８１】
【表１１】
0004191856.tif 000012
【００８２】
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１２と表１３に示すような結果が得られた。
【００８３】
【表１２】
0004191856.tif 000013
【００８４】
【表１３】
0004191856.tif 000014
【００８５】
以上のとおり、本発明の試料ｃ〜ｆの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。
【００８６】
（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。
【００８７】
（例１）に示す光導電層３の上にａ−ＳｉＣ：Ｈ：Ｆからなる表面保護層４を形成方法Ａにより設ける。その場合、表１４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。
【００８８】
【表１４】
0004191856.tif 000015
【００８９】
つぎに表１５に示す（ロ）工程の条件によりエッチング処理する。
【００９０】
【表１５】
0004191856.tif 000016
【００９１】
表１５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。
【００９２】
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４を形成した。
【００９３】
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−３５５０、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１６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。
【００９４】
【表１６】
0004191856.tif 000017
【００９５】
比較例として、（例１）に示す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記す。
【００９６】
表１６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。
【００９７】
（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４の動的押し込み硬さ７５ｋｇｆ／ｍｍ2 、９４ｋｇｆ／ｍｍ2 、３１０ｋｇｆ／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１７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。
【００９８】
【表１７】
0004191856.tif 000018
【００９９】
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。
【０１００】
（例７）
（例５）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４のフッ素量を規定した各種感光体Ａ〜Ｇを作製した。
【０１０１】
【表１８】
0004191856.tif 000019
【０１０２】
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。
【０１０３】
【表１９】
0004191856.tif 000020
【０１０４】
【表２０】
0004191856.tif 000021
【０１０５】
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。
【０１０６】
（例８）
（例５）にて作製した感光体について、表２１に示すようなエッチング条件でもって、表２２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。
【０１０７】
【表２１】
0004191856.tif 000022
【０１０８】
【表２２】
0004191856.tif 000023
【０１０９】
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２３と表２４に示すような結果が得られた。
【０１１０】
【表２３】
0004191856.tif 000024
【０１１１】
【表２４】
0004191856.tif 000025
【０１１２】
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。
【０１１３】
（例９）
（例５）にて作製した本発明の感光体について、基板温度を表２５に示すように変えることで、電位特性および成膜状況を測定したところ、同表に示すような結果が得られた。
【０１１４】
【表２５】
0004191856.tif 000026
【０１１５】
この表から明らかなとおり、基板温度を８０℃〜１５０℃に設定することで、残留電位が小さくなり、膜の溶解もないことがわかる。
【０１１６】
（例１０）
つぎに本発明の画像形成装置７（京セラ株式会社製エコシスＦＳ−１７００と、搭載する感光体を変えた比較例の画像形成装置７について、特性評価をおこなったところ、表２６に示すような結果が得られた。
【０１１７】
【表２６】
0004191856.tif 000027
【０１１８】
本発明の画像形成装置７には（例５）にて作製した本発明の感光体を搭載し、比較例１では（例１）に示すａ−ＳｉＣ：Ｈからなる表面保護層を備えた感光体と搭載した画像形成装置である。さらに比較例２では（例５）にて作製した本発明の感光体より表面保護層４を形成しないで、その他を同じにした感光体を用いて、その感光体を搭載した画像形成装置である。
【０１１９】
この結果から明らかなとおり、本発明の画像形成装置７は画質および画像流れともの優れていることがわかる。また、比較例２では画質上キズが発生していた。
【０１２０】
（例１１）
（例５）にて作製した本発明の感光体を搭載した本発明の画像形成装置７（京セラ株式会社製エコシスＦＳ−１７００について、周速およびＡ／Ｂを変えることで、画像流れと画質を測定したところ、表２７に示すような結果が得られた。
【０１２１】
【表２７】
0004191856.tif 000028
【０１２２】
この表から明らかなとおり、周速が高くなり、Ａ／Ｂが３以上にまで高速化してくると、本発明の画像形成装置が効果的になることがわかる。また、比較例２の画像形成装置において、Ａ／Ｂが３．００ではキズが発生し、削りムラが生じ、Ａ／Ｂが３．９３ではハーフトーンむらが発生していた。
【０１２３】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の感光体によれば、有機半導体材からなる光導電層の上に形成した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、動的押し込み硬さを９０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上に規定したことで、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。
【０１２４】
本発明の感光体の製法によれば、導電性基板上に有機半導体材からなる光導電層を形成し、該光導電層上に基板温度を８０℃〜１５０℃に設定した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１２〜３５原子％含有し、動的押し込み硬さが９０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
また、本発明の画像形成装置によれば、表面硬度を高めたことで、感光体のプロセススピードＡ（ｍｍ／秒）と、その外径Ｂ（ｍｍ）との関係をＡ／Ｂ≧３．０になる程度にまで高速印字が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          光導電層
４          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
【図１】
0004191856.tif 000029
【図２】
0004191856.tif 000030
【図３】
0004191856.tif 000031
【図４】
0004191856.tif 000032