JP2001060012A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高速カラー印字に適する高性能なカラープリン
タを提供する。 【解決手段】感光体８の表面に静電潜像を形成するとと
もに、静電潜像に対応した着色トナー像を感光体８の表
面に形成する現像機１２と、トナー像を被転写材１３に
転写する転写器１４と、転写後に感光体８表面の残留ト
ナーを除去するクリーニング手段１５と、転写後に残余
静電潜像を除去する除電手段１６とを配設した画像形成
要素７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを複数配列するとともに、
黒色トナー像を形成する画像形成要素７ａに搭載される
感光体１の表面保護層５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 以上にせしめ、かつ黒
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
７ｂ、７ｃ、７ｄに搭載される感光体をＯＰＣにより構
成したタンデム型電子写真方式の画像形成装置１８。

Description

【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７−３０６６
２４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、Ｏ
ＰＣ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Ｂ
Ｎ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】本発明のタンデム型電子
写真方式の画像形成装置は、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から成り、これら帯電手段と
露光手段とにより感光体の表面に静電潜像を生ぜしめる
とともに、静電潜像に対応した着色トナー像を感光体の
表面に形成する現像手段と、着色トナー像を被転写材に
転写する転写手段と、転写後に感光体表面の残留トナー
を除去するクリーニング手段と、転写後に残余静電潜像
を除去する除電手段とを配設した画像形成要素を複数配
列するとともに、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 以上にせし
め、かつ黒色トナー像以外の着色トナー像を形成する画
像形成要素に搭載される感光体をＯＰＣ（有機感光体）
により構成したことを特徴する。

【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、Ｎ
ｉ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、Ｓ
ｅ−Ｔｅ、Ａｓ₂ Ｓｅ₃ などのＳｅ合金、ＺｎＯ、Ｃｄ
Ｓ、ＣｄＳｅなどのII−VI族化合物の粒子を樹脂に分散
したもの、ポリビニルカルバゾール等の有機半導体材料
などがあり、これでもって単層型とする。あるいは光導
電層４を電荷発生層と電荷輸送層に分けた機能分離型に
してもよい。

【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Ｏ
ＰＣ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３０〜７
０μｍ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９０〜５
００ｋｇｆ／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DYNAMICULTRA MICRO HARDNES
S TESTER （ＤＵＨ−２０１・２０２）を使用してダイ
ナミック硬さでもって表す。この測定方法によれば、電
磁石により圧子（三角すい圧子）を試料に押しつけ、こ
の押圧力を０．１〜２ｇｆ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、Ｎ
Ｆ₃ ガス、ＳＦ₆ ガス、Ｃ₂ Ｆ₆ ガス、Ｆ₂ ガス、Ｃｌ
Ｆ₃ 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６
ｂ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１
０００〜１５００Å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０．２〜１．０
μｍにするとよく、この範囲内であれば、耐久性および
電位特性の双方を高めるという点でよい。

【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Ｓｉ_X Ｃ_1-X のＸ値を０．５以下、好適
には０．３以下、最適には０．１以下にするとよい。そ
して、このようにＳｉを減少させたままで含有させるこ
とで耐コロナ性が向上する。ただし、ａ−Ｃ膜について
は、ガス希釈することで硬度を大きくすることができる
が、ａ−ＳｉＣ膜にて得られる程度の硬度が得られな
い。

【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１
３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１
３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〜の各プロセ
スを繰り返し経る。 感光体８の周面をコロナ帯電器９により帯電する。 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。 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。 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。 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。 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、７
ａ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）、７
ｃ（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】

【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】

【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】

【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−３５５
０、乾式現像：トナー平均粒径８μｍ）に搭載し、この
装置７に設けられた感光体加熱用ヒーターのスイッチン
グを常時ＯＦＦにして、感光体加熱をおこなわなかっ
た。そして、カールソン法で画像形成して、３０万枚の
ランニングテストをおこない、画像流れと画質を測定し
たところ、表４に示すような結果（ａ−Ｃ：Ｈ：Ｆから
なる表面保護層）が得られた。

【００６１】

【表４】

【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】

【００６７】

【表６】

【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／ｍ
ｍ² 、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】

【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】

【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１
０に示すような結果が得られた。

【００７５】

【表９】

【００７６】

【表１０】

【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】

【００８０】

【表１２】

【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】

【００８３】

【表１４】

【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−Ｓ
ｉＣ：Ｈ：Ｆからなる表面保護層５を形成方法Ａにより
設ける。その場合、表１５に示す（イ）工程の成膜条件
によりａ−ＳｉＣ：Ｈからなるアモルファス層６ａを２
０００Åの厚みで成膜形成する。

【００８７】

【表１５】

【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】

【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−３５５
０、乾式現像：トナー平均粒径８μｍ）に搭載し、この
装置７に設けられた感光体加熱用ヒーターのスイッチン
グを常時ＯＦＦにして、感光体加熱をおこなわなかっ
た。そして、カールソン法で画像形成して、３０万枚の
ランニングテストをおこない、画像流れと画質を測定し
たところ、表１７に示すような結果（ａ−ＳｉＣ：Ｈ：
Ｆからなる表面保護層）が得られた。

【００９３】

【表１７】

【００９４】比較例として、（例１）に示すａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈからなる表面保護層やａ−Ｃ：Ｈからなる表面保
護層を記す。

【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／ｍ
ｍ² 、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１２〜３
５原子％の範囲内にある。

【００９７】

【表１８】

【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】

【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】

【０１０３】

【表２１】

【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】

【０１０７】

【表２３】

【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】

【０１１０】

【表２５】

【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１５〜４
０μｍ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１
８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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体と、該感光体の表面に電荷を付与す
   る帯電手段と、感光体の帯電領域に対し光照射する露光
   手段とから成り、これら帯電手段と露光手段とにより感
   光体の表面に静電潜像を生ぜしめるとともに、該静電潜
   像に対応した着色トナー像を感光体の表面に形成する現
   像手段と、該着色トナー像を被転写材に転写する転写手
   段と、該転写後に感光体表面の残留トナーを除去するク
   リーニング手段と、該転写後に残余静電潜像を除去する
   除電手段とを配設した画像形成要素を複数配列するとと
   もに、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
   ァスカーボンにより構成して動的押し込み硬さを９０ｋ
   ｇｆ／ｍｍ² 以上にせしめ、かつ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搭載される感光体
   をＯＰＣにより構成したことを特徴する画像形成装置。