(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画像形成要素を複数配列してなり、
前記複数の画像形成要素のうち前記トナー像として黒色トナー像を形成する画像形成要素における前記感光体の前記表面保護層は、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以上であり、
前記複数の画像形成要素のうち前記トナー像として黒色トナー像以外の着色トナー像を形成する画像形成要素における前記感光体は有機感光体であることを特徴とする、画像形成装置。
【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に記載の画像形成装置。
【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に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナーは研磨性粒子を含む、請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフッ素含有のアモルファスシリコンカーバイドもしくはアモルファスカーボンからなる表面保護層をもつ感光体を搭載したタンデム型電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
すでに製品化されているカラープリンタとしてはタンデム型電子写真方式の画像形成装置があるが、それに搭載する感光体はＯＰＣにより構成している（特開平４−２８７０７５号および特開平７−３０６６２４号参照）。
【０００３】
しかしながら、ＯＰＣ感光体を搭載した画像形成装置を高速カラー印字に応用しようとすると、ＯＰＣ感光体では磨耗性および耐久性に劣るために適していなかった。
【０００４】
そこで、すべてをアモルファスシリコン光導電層からなる感光体（以下、アモルファスシリコンをａ−Ｓｉと略記する）にした画像形成装置が提案されているが、帯電能が低く、シアン、マゼンタ、イエローの各色においてコントラストが得られないという課題がある。
【０００５】
この課題を解消するために、黒色トナー像を形成する場合にａ−Ｓｉ光導電層とアモルファスシリコンカーバイド表面保護層（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）との積層構造の感光体を用いて、その他の着色トナー像を形成する場合にＯＰＣ感光体を用いるようになした画像形成装置が提案されている（特開平１０−３３３３９３号および特開平１１−２４３５８号参照）。
【０００６】
【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。
【０００７】
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、他の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、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。
【０００８】
本発明者は上記事情に鑑みて鋭意研究に努めたところ、タンデム型電子写真方式のカラープリンタにおいては、実際上カラー印字をおこなうだけでなく、モノクロ（黒色）での印字も頻繁におこなわれ、モノクロ印字の方がカラー印字と比べ、使用頻度が多い場合もあることに着目し、その上で、黒色トナー像を形成する画像形成要素に搭載される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、黒色トナー像を形成する画像形成要素に搭載される感光体に対し感光体用ヒーターを使用しなくても画像流れの発生が解消され、共通の画像形成装置に異種の感光体を搭載しても、画像流れおよび画像劣化が生じなくなり、高速カラー印字用のカラープリンタ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。
【０００９】
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て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高速カラー印字に適した画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的はモノクロ印字に対する耐久性を高めることで、カラー印字との間で使い分けしても、全体としての印字性能を長期間にわたって維持し、これによって長期信頼性の画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像形成装置は、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画像形成要素を複数配列してなり、前記複数の画像形成要素のうち前記トナー像として黒色トナー像を形成する画像形成要素における前記感光体の前記表面保護層は、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以上であり、前記複数の画像形成要素のうち前記トナー像として黒色トナー像以外の着色トナー像を形成する画像形成要素における前記感光体は有機感光体であることを特徴とする。本発明に係る画像形成装置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。本発明に係る画像形成装置において、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。本発明に係る画像形成装置において前記トナーは研磨性粒子を含むのが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
感光体の構成
本発明の黒色トナー像を形成する画像形成要素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る。
【００１７】
図２は本発明の黒色トナー像を形成する画像形成要素に係る感光体１の具体的な層構成である。
【００１８】
導電性の基板２の上に感光層を真空蒸着法、活性反応蒸着法、イオンプレーテイング法、ＲＦスパッタリング法、ＤＣスパッタリング法、ＲＦマグネトロンスパッタリング法、ＤＣマグネトロンスパッタリング法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などで成膜形成したり、塗布法にて有機材を形成してもよい。
【００１９】
この感光層は、たとえばキャリア注入阻止層３、ＯＰＣやａ−Ｓｉからなる光導電層４、表面保護層５とを順次積層してなる。
【００２０】
上記基板２は銅、黄銅、ＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉなどの金属導電体からなり、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。
【００２１】
上記キャリア注入阻止層３はａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、アモルファスシリコンナイトライドなどにより形成する。
【００２２】
上記光導電層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。
【００２３】
光導電層４をａ−Ｓｉにて構成した場合（このａ−Ｓｉにカーボンを入れたａ−ＳｉＣでもよい）、この光導電層５の厚みを３０μｍ以上にするとＯＰＣ感光体の帯電能に相当に近づけることができる。さらにはその厚みを３０〜１００μｍ、好適には３０〜７０μｍにするのが望ましく、３０μｍ未満の場合には帯電能力が低くなり、１００μｍを越えると残留電位が高くなる傾向にある。
【００２４】
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、フッ素含有量を１２〜３５原子％に規定し、さらに動的押し込み硬さを９０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上、好適には９０〜５００ｋｇｆ／ｍｍ2 、最適には１５０〜５００ｋｇｆ／ｍｍ2 にしたことを特徴である。
【００２５】
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。
【００２６】
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、硬度を高めている。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。ただし、５００ｋｇｆ／ｍｍ2 以下にすることで、高い画質が達成される。
【００２７】
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。
【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０．１〜２ｇｆ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。
【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 以上に、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、たとえば研磨性の粒子を含むトナーやブレードなどでもって適度に研磨され、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画質が得られる感光体となった。
【００３０】
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。
【００３１】
〔表面保護層５の形成方法Ａについて〕
以下、図３の各工程（イ）〜（ニ）を述べる。
（イ）工程：光導電層４の上にグロー放電法によりシリコンカーバイド（ＳｉＣ）もしくはカーボン（Ｃ）からなるアモルファス層６ａを成膜形成する。
【００３２】
（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。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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
（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。
【００３６】
（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。
【００３７】
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、研磨性粒子を含むトナーを使用して適度に表面が研磨され、表面層に吸着した放電生成物などを除去できる。さらにクリーニング手段や紙などでもって容易にクリーニングができ、トナーの付着を抑制したり、防止できる。
【００３８】
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。
【００３９】
〔表面保護層５の形成方法Ｂについて〕
つぎに図４に示すような表面保護層５の他の形成方法Ｂを述べる。
この形成方法Ｂにおいては、上述した形成方法Ａに比べて（ハ）工程を除いている。すなわち、（ロ）工程のエッチング処理によりフッ素化領域６ｃが形成されるが、フッ素未侵入領域６ｂが残存する程度にエッチング処理を進める。そして、つぎの（ホ）工程にて、（イ）工程および（ロ）工程を一サイクルとして、このサイクルを繰り返すことでフッ素化領域６ｃとフッ素未侵入領域６ｂとを交互に積層させ、表面保護層５をなす。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
〔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。
【００４７】
画像形成装置の構成
図１は本発明の画像形成装置であって、まずは図５に本発明に係るプリンタ様式の画像形成要素７の原理を示す。８は感光体であり、この感光体８の周面に帯電手段であるコロナ帯電器９と、その帯電後に光照射する露光手段である露光器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を備えた現像手段である現像機１２と、そのトナー像を被転写材１３に転写する転写手段である転写器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。
【００４８】
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。この現像により着色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。
【００４９】
なお、画像形成要素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。
【００５０】
次に図１の画像形成装置１８において、７ａはブラック用の画像形成要素（図中Ｋで表示する）、７ｂはイエロー用の画像形成要素（図中Ｙで表示する）、７ｃはシアン用の画像形成要素（図中Ｃで表示する）、７ｄはマゼンタ用の画像形成要素（図中Ｍで表示する）である。そして、画像形成要素７ａ（Ｋ）に上記感光体１を搭載し、他の各画像形成要素７ｂ（Ｙ）、７ｃ（Ｃ）、７ｄ（Ｍ）に公知のＯＰＣ感光体（有機感光体）を搭載する。また、搬送ベルト１９の上に被転写材１３としての用紙を乗せて、それを矢印方向へ移動させる。
【００５１】
かくして上記構成の画像形成装置１８によれば、画像流れおよび画像劣化が生じなくなり、さらに印字ムラが生じなくなり、鮮明なカラー画像が得られるカラー用の画像形成装置が提供できる。しかも、画像形成要素７ａ（Ｋ）の感光体１の耐久性能を向上させたことで、高速カラー印字ができるとともに、カラー印字とモノクロ印字との間で使い分けしても、全体としての品質を長期間にわたって維持できる。
【００５２】
【実施例】
画像形成要素７ａ（Ｋ）の感光体について
（例１）〜（例８）により画像形成要素７ａ（Ｋ）の感光体を詳述する。
（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。
【００５３】
【表１】
0004313476.tif 000002
【００５４】
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。
【００５５】
【表２】
0004313476.tif 000003
【００５６】
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。
【００５７】
【表３】
0004313476.tif 000004
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
【表４】
0004313476.tif 000005
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
【表５】
0004313476.tif 000006
【００６７】
【表６】
0004313476.tif 000007
【００６８】
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。
【００６９】
（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 、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。
【００７０】
【表７】
0004313476.tif 000008
【００７１】
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。
【００７２】
（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。
【００７３】
【表８】
0004313476.tif 000009
【００７４】
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。
【００７５】
【表９】
0004313476.tif 000010
【００７６】
【表１０】
0004313476.tif 000011
【００７７】
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。
【００７８】
（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。
【００７９】
【表１１】
0004313476.tif 000012
【００８０】
【表１２】
0004313476.tif 000013
【００８１】
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。
【００８２】
【表１３】
0004313476.tif 000014
【００８３】
【表１４】
0004313476.tif 000015
【００８４】
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。
【００８５】
（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。
【００８６】
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２０００Åの厚みで成膜形成する。
【００８７】
【表１５】
0004313476.tif 000016
【００８８】
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。
【００８９】
【表１６】
0004313476.tif 000017
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
【表１７】
0004313476.tif 000018
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
（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 、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。
【００９７】
【表１８】
0004313476.tif 000019
【００９８】
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。
【００９９】
（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。
【０１００】
【表１９】
0004313476.tif 000020
【０１０１】
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。
【０１０２】
【表２０】
0004313476.tif 000021
【０１０３】
【表２１】
0004313476.tif 000022
【０１０４】
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。
【０１０５】
（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。
【０１０６】
【表２２】
0004313476.tif 000023
【０１０７】
【表２３】
0004313476.tif 000024
【０１０８】
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。
【０１０９】
【表２４】
0004313476.tif 000025
【０１１０】
【表２５】
0004313476.tif 000026
【０１１１】
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。
【０１１２】
画像形成装置１８について
（例１）にて作製した画像形成要素７ａ（Ｋ）の感光体（外形寸法：φ１８０ｍｍ、長さ３７２ｍｍ）を用いるとともに、他の各画像形成要素７ｂ（Ｙ）、７ｃ（Ｃ）、７ｄ（Ｍ）に搭載するＯＰＣ感光体については、Ａｌからなる円筒状の基板の上に下引層（中間層）と、膜厚１μｍ以下のキャリア発生層と、膜厚１５〜４０μｍのキャリア輸送層とが順次積層されたものであって、下引層は水溶性もしくはアルコール可溶性の樹脂、熱硬化性や光硬化性樹脂からなし、また、キャリア発生層は樹脂バインダ中に微粒子の顔料が分散されたもので構成し、さらにキャリア輸送層は正孔移動度の大きな電子供与性を備えて、キャリア輸送材料を樹脂バインダ中に分散溶解した層である。
【０１１３】
かくして得られた本発明の画像形成装置１８について、画像形成要素７ａ（Ｋ）の感光体を稼働させながら１０万枚の耐刷試験をおこなったところ、画像流れおよび画像劣化が生じなくなり、さらに印字ムラが生じなくなり、これにより、鮮明なカラー画像、必要に応じてモノクロ画像が得られるカラー用の画像形成装置が提供できた。しかも、画像形成要素７ａ（Ｋ）の感光体１の耐久性能を向上させたことで、高速カラー印字ができるとともに、カラー印字とモノクロ印字との間で使い分けしても、全体としての品質を長期間にわたって維持できる。
【０１１４】
しかるに画像形成要素７ａ（Ｋ）の感光体に対し（例１）にて比較例として使用したａ−ＳｉＣ：Ｈからなる表面保護層を形成したものを使用すると、カラー画像、必要に応じてモノクロ画像を印字形成すると、とくに高温高湿下（３３℃、８５％）において画像流れが発生した。ただし、画質に傷等はなかった。
【０１１５】
また、画像形成要素７ａ（Ｋ）の感光体に従来周知のＯＰＣ感光体を用いると、画像流れが発生しないが、その反面、ハーフトーン画像にスジができていた。
【０１１６】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の画像形成装置によれば、黒色トナー像を形成する画像形成要素に搭載される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、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て優れた耐久性を得て、さらに画像流れおよび画像劣化が生じなくなり、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高速カラー印字に適した画像形成装置が提供できた。
【０１１７】
また、本発明によれば、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が提供できた。
【０１１８】
しかも、本発明によれば、モノクロ印字に対する耐久性を高めることで、カラー印字との間で十分に使い分けができ、全体としての印字性能を長期間にわたって維持できた長期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】本発明の画像形成装置の概略図である。
【図２】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３】（イ）〜（ニ）は本発明の画像形成装置に係る感光体の表面保護層の作製方法を示す工程図である。
【図４】（イ）、（ロ）および（ホ）は本発明の画像形成装置に係る感光体の表面保護層の他の作製方法を示す工程図である。
【図５】本発明の画像形成要素の概略図である。
【符号の説明】
１、８      感光体
２          基板
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、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ
画像形成要素
９          コロナ帯電器
１０        露光器
１１        トナー
１２        現像機
１３        被転写材
１４        転写器
１５        クリーニング手段
１６        除電手段
１８        画像形成装置
１９        搬送ベルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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