JP2002099108A - 感光体および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】優れた耐刷性が得られ、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、画像流れが発生させず、さらに電位特性のバラツキ
をなくす。 【解決手段】感光体１によれば、導電性基板２上に感光
層３を形成し、この感光層３上に表面保護層４を積層す
る。この表面保護層４は酸素原子を０．０００１原子％
〜１．０原子％の範囲で含有し、弗素原子を０．１原子
％〜２５原子％の範囲で含有するアモルファスカーボン
でもって構成し、その硬度を感光層３の硬度に比べて６
倍〜６０倍にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は有機感光層上に主と
してアモルファスカーボンの表面保護層を形成してなる
感光体および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感光層により構成
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ＯＰＣ感光体において
は、その表面の硬度が小さく、耐久性に劣るという課題
がある。

【０００４】この課題を解消するために、有機半導体材
からなる感光層（有機感光層）の上に炭素又は炭素を主
成分とする高い硬度の耐磨耗性の被膜を積層する技術が
提示されている（特公平７−２７２６８号、特公平７−
１２２７５７号、特開平１−８６１５８号、特開平１−
２２７１６１号、特許第２８１８８８１号、特許第２８
１８８８２号および特許第２９７９０７０号参照）。

【０００５】このように有機感光層の上に無機材から表
面保護層を被覆するに当たっては、下記のような特性が
求められる。 可視光透過率が高い（有機感光層への入射光量が充分
に確保できる）。 表面に傷を受けない程度の高硬度
を有する。 有機感光層との接着性に優れ、複写機内
での実使用において、機械的接触あるいは温湿度の変化
等により剥離しない。 無害である。 有機感光層
との電気的整合性に優れ、残留電位、メモリー現象、さ
らには不整合界面での電荷の横流れ（画像流れ）が発生
しない。高温高湿の条件下において、画像品位が劣化
せず、所謂、画像流れが発生しない。 有機感光層
は、耐熱性に乏しい化合物からなることで、その上の被
膜を常温及至１００℃にておこない、有機感光層を熱劣
化させない。

【０００６】最近のかかる特性の要求に対し、さまざま
な技術開発がおこなわれている。たとえば、酸素原子を
含有する炭化水素化合物を用いることで、そのプラズマ
有機重合膜が得られることから、それでもって有機感光
層上に表面保護層として積層し、これによって接着性、
電気的整合性ならびに耐環境性を高める技術が提案され
ている（特公平７−２７２６８号参照）。

【０００７】また、上記のように酸素原子を含有させる
代わりにハロゲン原子を含有させても同等の効果が得ら
れることが提案されている（特公平７−１２２７５７号
参照）。

【０００８】さらに有機感光層上の表面保護層を、ハロ
ゲン原子と酸素原子とを含有してなる非晶質炭化水素膜
でもって構成し、これにより、耐湿性を改善した技術が
提示されている（特開平１−８６１５８号参照）。同公
報によれば、非晶質炭化水素膜中に含有されるハロゲン
原子の量は、全構成原子に対して0.01原子％〜50原子
％、酸素原子の量は、0.01〜20原子％である。また、硬
度については有機感光層が５Ｂ〜Ｂ、非晶質炭化水素膜
が４Ｈ程度である。

【０００９】また、有機感光層上に、１原子％以下の窒
素と２原子％以上の弗素を含有するアモルファス構造の
ダイヤモンド状炭素からなる表面保護層を積層し、撥水
性を高めたり（特許第２９７９０７０号参照）、表面の
酸素濃度が１原子％以下である有機感光層の上に、水素
を30原子％以下含有する炭素又は炭素を主成分とする表
面保護層を積層し、これら保護層と有機系感光層との接
着性を高める技術も提案されている（特許第２８１８８
８２号参照）。

【００１０】硬度については、表面保護層のビッカ−ス
硬度が100〜2500kg/mm²の範囲にあり、有機感光層との
ビッカース硬度の差が2500 kg/mm²以下である技術が提
案されている（特許第３０５７１６５参照）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように有機感光層上にアモルファスカーボンからなる表
面保護層を積層した感光体を実際使用してみると、当初
予定していた耐久性は得られず、キズや剥離が発生し、
メモリーが悪化し、しかも、高温高湿下にて耐刷をおこ
なうと、画像流れと呼ばれる画像不良が発生していた。

【００１２】このような耐久性および画像流れの発生を
防止するために、表面保護層にハロゲン原子や酸素原
子、窒素原子を含有させる技術が提案されているが、電
子写真特性を含め、各種の特性を十分に満足する感光体
は、いまだ得られていない。

【００１３】具体的には、特公平７−２７２６８号およ
び特公平７−１２２７５７号の各公報に記載された技術
によれば、画像流れが発生し、さらに耐久による削れ量
が大きくキズ等が発生していた。

【００１４】特開平１−８６１５８号では、画像流れは
改善されたが、その反面、感光体特性が低下したり（帯
電能の低下、残留電位の増大等）、表面硬度が低くな
り、耐久性に劣っていた。また、表面保護層にハロゲン
原子と酸素原子とを双方とも含有させ、これによって、
表面保護層の接着性を向上させ、さらに電子写真特性が
大きく向上（光メモリーの減少）させることができる
が、その反面、酸素原子の含有量が多くなることで、感
光体の特性が低下していた。

【００１５】さらに特許第２９７９０７０号によれば、
表面保護層の接着性を向上させるために、有機感光層表
面の酸素濃度を規定する技術が提案されているが、その
有機感光層の表面側の酸素量の管理が非常に難しい上
に、成膜条件によっては、所要とおりの性能が得られな
かった。

【００１６】また、特許第３０５７１６５号によれば、
感光体の耐久性を高めるために、表面保護層の硬度及び
有機感光体との硬度差を規定する技術が提案されている
が、有機感光層の硬度との関連が不明確であり、かつ、
硬度差の下限値がなく、実際の硬度の設定が困難であっ
た。さらに特に柔らかい有機感光層の上に硬度差が2500
kg/mm²もある表面保護層を設けると硬度差から密着性が
低減し、クラック及び剥離が発生し、所要とおりの性能
が得られなかった。

【００１７】本発明者は上記事情に鑑みて鋭意研究に努
めたところ、有機感光層上の表面保護層に対し、酸素原
子を０．０００１原子％〜１．０原子％の範囲で含有
し、弗素原子を０．１原子％〜２５原子％の範囲で含有
するアモルファスカーボンから成し、さらにその表面保
護層の硬度が、有機感光層の硬度に比べて６倍〜６０倍
にすることで画像流れおよび耐久による画像劣化が生じ
なくなり、ＯＰＣ感光体に比べて充分に耐久性の高い実
用性がある電子写真感光体が提供されることを見出し
た。

【００１８】本発明は上記知見により完成されたもので
あり、、その目的は優れた耐刷性が得られ、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、高信頼性の感光体を提供することにある。

【００１９】また、本発明の他の目的は、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、製造歩留まり
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。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の感光体は、導電
性支持体上に有機感光層と表面保護層とを順次積層し、
そして、この表面保護層は、酸素原子を０．０００１原
子％〜１．０原子％の範囲で含有し、弗素原子を０．１
原子％〜２５原子％の範囲で含有するアモルファスカー
ボンから成すことで、その硬度を前記有機感光層の硬度
に比べて６倍〜６０倍にしたことを特徴とする。

【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、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
段とを配設したことを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】図1は本発明の感光体１の積層構
造であり、導電性基板２の上に前記有機半導層である感
光層３を塗布形成し、この感光層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。この表面保護
層４は酸素原子を０．０００１原子％〜１．０原子％の
範囲で含有し、弗素原子を０．１原子％〜２５原子％の
範囲で含有するアモルファスカーボンでもって構成す
る。

【００２３】以下、導電性基板２および各層を詳述す
る。

【００２４】導電性基板２について 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】感光層３の具体的な構成例 感光層３には、電荷輸送剤を電荷発生剤とともに同一の
感光層中に分散させた単層型感光層と、電荷発生剤を含
有する電荷発生層と電荷輸送剤を含有する電荷輸送層と
を積層した積層型感光層とがあるが、本発明はこのいず
れにも適用できる。

【００２６】単層型の感光層は、電荷発生剤、電荷輸送
剤および結着樹脂を適当な有機溶媒に溶解または分散し
た塗工液を、塗布などの手段によって導電性基体上に塗
布し、乾燥させることで形成される。かかる単層型の感
光層は、層構成が簡単で生産性に優れている。

【００２７】電荷輸送剤としては、電子輸送剤および正
孔輸送剤のうちのいずれか一方または両方が使用でき、
とくに上記両輸送剤を併用した単層型の感光層は、単独
の構成で正負いずれの帯電にも対応できるという利点が
ある。

【００２８】電子輸送剤および正孔輸送剤としては、そ
れぞれ電荷発生剤とのマッチングがよく、電荷発生剤で
発生した電子または正孔を引き抜いて、効率よく輸送で
きるものが望ましい。

【００２９】また、電子輸送剤と正孔輸送剤とが共存す
る系では、両者が電荷移動錯体を形成して、感光層全体
での電荷輸送能の低下を引き起こし、感光体の感度が低
下するのを防止すべく、両輸送剤の組合せについても配
慮する必要がある。つまり、両輸送剤を、正孔輸送およ
び電子輸送が効率よく起こる高濃度で同一層中に含有さ
せても、層中で電荷移動錯体が形成されず、正孔輸送剤
は正孔を、電子輸送剤は電子を、それぞれ効率よく輸送
できる、電子輸送剤と正孔輸送剤との組合せを選択する
のが望ましい。

【００３０】一方、積層型の感光層は、まず導電性基体
上に、蒸着または塗布などの手段によって、電荷発生剤
を含有する電荷発生層を形成し、ついでこの電荷発生層
上に、電荷輸送剤と結着樹脂とを含む塗工液を、塗布な
どの手段によって塗布し、乾燥させて電荷輸送層を形成
することで構成される。また、上記とは逆に、導電性基
体上に電荷発生層を形成し、その上に電荷発生層を形成
してもよい。

【００３１】ただし、電荷発生層は、電荷輸送層に比べ
て膜厚がごく薄いため、その保護のためには、導電性基
体上に電荷発生層を形成し、その上に電荷輸送層を形成
するのが好ましい。

【００３２】積層型感光層は、上記電荷発生層、電荷輸
送層の形成順序と、電荷輸送層に使用する電荷輸送剤の
種類によって、正負いずれかの帯電型となるかが選択さ
れる。

【００３３】たとえば、上記の如く、帯電性基体上に電
荷発生層を形成し、その上に電荷輸送層を形成した層構
成において、電荷輸送層の電荷輸送剤として正孔輸送剤
を使用した場合には、感光層は負帯電型となる。この場
合、電荷発生層には電子輸送剤を含有させてもよい。電
荷発生層に含有させる電子輸送剤としては、電荷発生剤
とのマッチングがよく、電荷発生剤で発生した電子を引
き抜いて、効率よく輸送できるものが望ましい。

【００３４】一方、上記の層構成において、電荷発生層
の電荷輸送剤として電子輸送剤を使用した場合には、感
光層は正帯電型となる。この場合、電荷発生層には正孔
輸送剤を含有させてもよい。

【００３５】［単層型の感光層３］電子輸送剤は正孔輸
送剤と電荷移動錯体を形成しないため、とくに電子輸送
剤と正孔輸送剤とを併用した単層型の感光層（感光層
３）において好適である。

【００３６】単層型の感光層は、電子輸送剤と電荷発生
剤と結着樹脂とを含有する単一の層であり、正負いずれ
の帯電にも対応できるが、負極性コロナ放電を用いる必
要のない正帯電型で使用するのが好ましい。この単層型
は、層構成が簡単で生産性に優れていること、感光層の
被膜欠陥が発生するのを抑制できること、層間の界面が
少ないので光学的特性を向上できること等の利点を有す
る。

【００３７】電子輸送剤を正孔輸送性に優れた正孔輸送
剤と併用した単層型は、電子輸送剤と正孔輸送剤との相
互作用が生じないため、両輸送剤を高濃度で同一の感光
層中に含有させても、電子輸送および正孔輸送がそれぞ
れ効率よく行うことができ、より高感度の感光体を得る
ことができる。

【００３８】また、電子輸送剤とともに電子受容体を含
有させた単層型の感光層３においては、電子輸送性能を
より一層向上することができ、より高感度の感光体を得
ることができる。

【００３９】単層型の感光層３において、電子輸送剤は
結着樹脂１００重量部に対して、５〜１００重量部の範
囲にて、好適には１０〜８０重量部にて含有するのがよ
い。電子輸送剤が１０重量部未満の場合、残留電位が高
くなり、感度が不十分になる虞があり、５００重量部を
越える場合は結晶化の可能性があり、感光体としての性
能が十分発揮されない。

【００４０】［積層型の感光層３］一方、積層型は電荷
発生剤を含有する電荷発生層と、電荷輸送剤を含有する
電荷輸送層とをこの順で、あるいは逆の順で積層したも
のである。

【００４１】電荷発生層は電荷輸送層に比べて膜厚がご
く薄いため、その保護のためには導電性基体上に電荷発
生層を形成し、その上に電荷輸送層を形成するのが好ま
しい。

【００４２】積層型の感光層３は、電荷発生層と電荷輸
送層との形成順序と、電荷輸送層中で使用する電荷輸送
剤の種類とによって、正負いずれの帯電型となるかが選
択される。たとえば、導電性基板２の上に電荷発生層を
形成し、その上に電荷輸送層を形成した層構成におい
て、電荷輸送層中に電子輸送剤としてキノン誘導体のよ
うな電子輸送剤を使用したときは、正帯電型の感光体に
なる。この場合、電荷発生層には正孔輸送剤や電子輸送
剤を含有させてもよい。ここで、前記電荷輸送層に電子
受容体を含有させた場合は、電子輸送性が向上するた
め、より高感度の積層型の感光体が得られる。

【００４３】なお、上記の層構成において、電荷輸送層
中の電荷輸送剤として正孔輸送剤を使用したときは負帯
電型の感光体になる。この場合、電荷発生層には電子輸
送剤や電子受容体を含有させてもよい。

【００４４】積層型の感光層３においては、電荷発生剤
と結着樹脂を含む電荷発生層と、電子輸送剤を含む電荷
輸送層から構成される。積層型における電子輸送剤の配
合割合は、単層型の場合と同様の理由で、結着樹脂１０
０重量部に対して１０〜５００重量部、好適には２５〜
１００重量部がよい。

【００４５】前述のように、本発明の感光体は、単層型
および積層型のいずれにも適用できるが、とくに正負い
ずれの帯電型にも使用できること、構造が簡単で製造が
容易であること、層を形成する際の皮膜欠陥を抑制でき
ること、層間の界面が少なく、光学的特性を向上できる
こと等の観点から、単層型が好ましい。つぎに感光層３
に用いられる種々の材料について説明する。

【００４６】《電荷発生剤》種々のフタロシアニン顔
料、多環キノン顔料、アゾ顔料、ペリレン顔料、インジ
ゴ顔料、キナクリドン顔料、アズレニウム塩顔料、スク
アリリウム顔料、シアニン顔料、ピリリウム染料、チオ
ピリリウム染料、キサンテン染料、キノンイムン色素、
トリフェニルメタン色素、スチリル色素、アンサンスロ
ン系顔料、ピリリウム塩、トリフェニルメタン系顔料、
スレン系顔料、トルイジン系顔料、ピラゾリン系顔料等
の有機光導電材料、セレン、テルル、アモルファスシリ
コン、硫化カドミウム等の無機光導電材料があげられ、
単独または２種類以上を混合して使用できる。

【００４７】《正孔輸送剤》高い正孔輸送能を有する主
々の化合物、たとえば、２,５−ジ（４−メチルアミノ
フェニル）−１,３,４−オキサジアゾール等のオキサジ
アゾール系の化合物、９−（４−ジエチルアミノスチリ
ル）アントラセン等のスチリル系化合物、ポリビニルカ
ルバゾール等のカルバゾール系化合物、有機ポリシラン
化合物、１−フェニル−３（ｐ−ジメチルアミノフェニ
ル）ピラゾリン等のピラゾリン系化合物、ヒドラゾン系
化合物、トリフェニルアミン系化合物、インドール系化
合物、オキサゾール系化合物、イソオキサゾール系化合
物、チアゾール系化合物、チアジアゾール系化合物、イ
ミダゾール系化合物、ピラゾール系化合物、トリアゾー
ル系化合物、スチルベン系化合物等の含窒素環式化合
物、縮合多環式化合物等があげられる。

【００４８】正孔輸送剤は１種のみを用いるほか、２種
以上を混合して用いてもよい。また、ポリビニルカルバ
ゾール等の成膜性を有する正孔輸送剤を用いる場合に
は、結着樹脂は必ずしも必要でない。

【００４９】《電子輸送剤》電子輸送剤としては、高い
電子輸送能を有する種々の化合物、たとえば、ナフトキ
ノン系化合物、ピラゾリン系化合物、ベンゾキノン系化
合物、ジフェノキノン系化合物、マロノニトリル、チオ
ピラン系化合物、テトラシアノエチレンシアノエチレ
ン、２，４，８−トリニトロチオキサントン、ジニトロ
ベンゼン、ジニトロアントラセン、ジニトロアクリジ
ン、ニトロアントラキノン、ジニトロアントラキノン、
無水コハク酸、無水マレイン酸、ジブロモ無水マレイン
酸等があげられる。

【００５０】《結着樹脂》感光層に使用されている従来
周知の樹脂を使用することができる。たとえば、スチレ
ン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトニト
リル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、アクリ
ル共重合体、スチレン−アクリル共重合体、ポリエチレ
ン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチレ
ン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、アイオノマー、
塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリエステル、アル
キド樹脂、ポリアミド、ポリウレタン、ポリカーボネー
ト、ポリアリレート、ポリスルホン、ジアリルフタレー
ト、ケトン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエー
テル樹脂、ポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂；シリ
コーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹
脂、メラミン樹脂、その他架橋性の熱硬化性樹脂；エポ
キシアクリレート、ウレタン−アクリレート等の光硬化
型樹脂等の樹脂が使用可能である。

【００５１】さらに感光層３には、前記各成分のほか
に、電子写真特性に悪影響を与えない範囲で、従来公知
の種々の添加剤、たとえば酸化防止剤、ラジカル捕捉
剤、一重項クエンチャー、紫外線吸収剤等の劣化防止
剤、軟化剤、可塑剤、表面改質剤、増量剤、増粘剤、分
散安定剤、ワックス、アクセプター、ドナー等を配合す
ることができる。また、感光層の感度を向上させるため
に、たとえばテルフェニル、ハロナフトキノン類、アセ
ナフチレン等の公知の増感剤を電荷発生剤と併用しても
よい。

【００５２】単層型の感光層３において、電荷発生剤
は、結着樹脂１００重量部に対して０．１〜５０重量
部、好ましくは０．５〜３０重量部の割合で配合すれば
よい。電荷輸送剤として、電子輸送剤を含有させる場合
は、結着樹脂１００重量部に対して５〜１００重量部、
好ましくは１０〜８０重量部の割合で配合すればよい。
また、正孔輸送剤を含有させる場合、正孔輸送剤の割合
を結着樹脂の１００重量部に対して５〜５００重量部、
好ましくは２５〜２００重量部とすればよい。さらにま
た、単層型感光層３の厚さは５〜１００μｍ、好ましく
は１０〜５０μｍである。

【００５３】一方、積層型の感光層３において、電荷発
生層を構成する電荷発生剤と結着樹脂とは、種々の割合
で使用することができるが、結着樹脂１００重量部に対
して電荷発生剤を５〜１０００重量部、好ましくは３０
〜５００重量部の割合で配合するとよい。電荷発生層に
正孔輸送剤あるいは電子輸送剤を含有させる場合は、そ
れらの割合を結着樹脂１００重量部に対して０．１〜１
００重量部、好ましくは０．５〜８０重量部とするとよ
い。

【００５４】電荷輸送層を構成する電荷輸送剤と結着樹
脂とは、電荷の輸送を阻害しない範囲および結晶化しな
い範囲で種々の割合で使用することができるが、光照射
により電荷発生層で生じた電荷が容易に輸送できるよう
に、結着樹脂１００重量部に対して、電荷輸送剤を１０
〜５００重量部、好ましくは２５〜１００重量部の割合
で配合するとよい。電荷輸送層に正孔輸送剤を含有させ
る場合は、正孔輸送剤の割合を結着樹脂１００重量部に
対して５〜２００重量部、好ましくは１０〜８０重量部
とすればよい。

【００５５】単層型においては、導電性基板２と感光層
３との間に、また積層型においては、導電性基板２と電
荷発生層との間、導電性基板２と電荷輸送層との間また
は電荷発生層と電荷輸送層との間に、感光体の特性を阻
害しない範囲でバリア層を形成してもよい。

【００５６】［感光層３の成膜方法］このような構成の
感光層３の形成方法を述べると、前記例示の電荷発生
剤、電荷輸送剤、結着樹脂を適当な溶剤とともに、公知
の方法、たとえばロールミル、ボールミル、アトライ
タ、ペイントシェーカー、超音波分散機等を用いて分散
混合して分散液を調整し、これを公知の手段により塗布
して乾燥させればよい。

【００５７】分散液を作るための溶剤としては、種々の
有機溶剤が使用可能であり、たとえばメタノール、エタ
ノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール
類；ｎ−ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン等の脂肪
族系炭化水素；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香
族系炭化水素、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロ
ロホルム、四塩化炭素、クロロベンゼン等のハロゲン化
炭化水素；ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テト
ラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテ
ル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテ
ル類；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノ
ン等のケトン類；酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル
類；ジメチルホルムアルデヒド、ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルスルホキシド等があげられる。これらの溶
剤は単独でまたは２種以上を混合して用いられる。

【００５８】さらに、電荷輸送剤や電荷発生剤の分散
性、感光層表面の平滑性をよくするために界面活性剤、
レベリング剤等を使用してもよい。

【００５９】表面保護層４の構成 表面保護層４については、酸素原子を０．０００１原子
％〜１．０原子％の含有比率でもって含み、さらに弗素
原子を０．１原子％〜２５原子％の含有比率でもって含
む炭素または炭素を主成分とするアモルファスカーボン
膜であり、そして、この膜の硬度は、有機感光層である
感光層３の硬度に比べて６倍以上６０倍以下に設定して
いる。

【００６０】この点を詳しく説明すると、弗素含有量は
表面保護層４を構成する各種原子の全量に対し０．１〜
２５原子％、好適には２〜２０原子％にするとよく、
０．１原子％未満の場合には画像流れが発生し、２５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。

【００６１】また、弗素含有量が２５原子％を超える場
合には、構造およびグロー放電という製造面から必然的
にむずかしく、無理に含有量を増加させようとすると、
感光体特性および硬度という点にて劣る。

【００６２】酸素含有量については、表面保護層４を構
成する各種原子の全量に対し０．０００１〜１．０原子
％、好適には０．０１〜０．５原子％にするとよく、
０．０００１原子％未満では密着性および電気整合性が
悪く、界面から剥離したり、光メモリー特性が悪化す
る。

【００６３】また、酸素含有量が１．０原子％を超える
と、保護層の膜質低下によるトラップ準位が増加した
り、残留電位が上昇したり、帯電能が低下するなどのさ
まざまな感光体特性が悪化し、さらに膜密度低下するこ
とにともなって表面硬度が低下する。

【００６４】表面保護層４の硬度は、有機感光層（感光
層３）の硬度に比べて６〜６０倍、好適には１５〜５０
倍にするとよく、この比率が６倍未満の場合には硬度が
不充分となり、耐久性が満足できず、一方、６０倍を超
えると硬度差が大きすぎて表面保護層４にクラックが発
生する。

【００６５】本発明にて規定する硬度については、動的
押し込み硬さで評価をおこなう。この動的押し込み硬さ
は島津製作所製の超微小硬度計（ＤＵＨ−２０１・２０
２）を使用してダイナミック硬さでもって表す。

【００６６】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
が試料に浸入していく過程で、圧子の試料への浸入深さ
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。

【００６７】かくして上記構成のように表面保護層４は
酸素原子を０．０００１原子％〜１．０原子％の含有比
率でもって含み、さらに弗素原子を０．１原子％〜２５
原子％の含有比率でもって含む炭素または炭素を主成分
とするアモルファスカーボン膜でもって成膜し、そし
て、この膜の硬度は、有機感光層である感光層３の硬度
に比べて６倍以上６０倍以下に設定したことで、優れた
耐刷性が得られ、紙やトナーなどでもって削れる度合い
が著しく低減し、これによって優れた耐久性が得られ、
画像流れの発生しない高性能な感光体となった。

【００６８】表面保護層４の形成方法 グロー放電法により成膜形成するが、その成膜条件は、
たとえば真空度０．３５torr、基板温度５０℃、高周波
電力２００Ｗという条件でもってプラズマ化し、有機感
光層上に積層を行う。

【００６９】そのためのグロー放電用原料ガスとして
は、炭化水素ガスおよび酸素化合物ガス、弗素化合物ガ
スが用いられ、キャリアガスとしては一般に常用される
水素ガスあるいはアルゴンガス等が用いられる。

【００７０】上記炭化水素ガスには飽和炭化水素とし
て、たとえばメタン、エタン、プロパン、ブタン、ペン
タン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソブタン、イ
ソペンタン、ネオペンタン、イソヘキサン、ネオヘキサ
ン、ジメチルブタン、メチルヘキサン、エチルペンタ
ン、ジメチルペンタン、トリプタン、メチルヘプタン、
ジメチルヘキサン、トリメチルペンタン、イソナノン等
がある。

【００７１】表面保護層４を構成するアモルファスカー
ボン膜の硬度は、成膜装置の形態および成膜時の条件
（不純物ドープ量も含む）により変化し、たとえば、基
板温度を高くする、希釈率を高くする、印加電力を高く
する等で硬度が高くなる。

【００７２】アモルファスカーボン膜に酸素原子を添加
するためには、酸素化合物ガスが使用される。酸素化合
物としては、たとえば、酸素、オゾン、水蒸気、一酸化
炭素、二酸化炭素、一酸化窒素、亜酸化炭素、等の無機
化合物、水酸基、酸素を含む複素環等の官能基あるいは
結合を有する有機化合物等がある。

【００７３】アモルファスカーボン膜に弗素原子を添加
するためには、弗素化合物ガスが使用される。この弗素
化合物としては、弗素、弗化水素、弗化塩素、弗化沃素
等の無機化合物が用いられる。

【００７４】表面保護層４の膜厚は、０．１〜２．５μ
ｍが好適である。膜厚が０．１μｍより薄いと、膜削れ
による耐久性が確保できなくなり、また、下地の影響を
受ける。一方、膜厚が２．５μｍを超えると、光透過率
が悪化し、残留電位が発生する。

【００７５】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。

【００７６】このカールソン法はつぎの（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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】

【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）の上に感光
層３を塗布形成し、正帯電のレーザープリンタ用にす
る。この感光層３は下記のとおりにて成膜した。

【００８０】電荷発生剤としてＸ型無金属フタロシアニ
ン５重量部および結着樹脂としてポリカーボネイト１０
０重量部、溶媒としてテトラヒドロフラン８００重量
部、正孔輸送剤として化１のジエチルアミノベンズアル
デヒドジフェニルヒドラゾン１００重量部をボールミル
にて５０時間混合、分散させて単層感光体用の塗布液を
作製した。

【００８１】

【化１】

【００８２】そして、この塗布液をアルミニウム素管上
にディップコート法にて塗布し、１００℃で１時間乾燥
させて、膜厚２５μmの感光層３を形成させ、単層型と
した。

【００８３】この感光層３の動的押し込み硬さは２０ｋ
ｇｆ／ｍｍ²であった。ただし、保護層をつけないで測
定をおこなった。

【００８４】次に表面保護層４を表１に示す成膜条件に
より５０００Åの厚みでカーボン（Ｃ）からなるアモル
ファス層を成膜形成する。

【００８５】

【表１】

【００８６】この表面保護層４は動的押し込み硬さが３
００ｋｇｆ／ｍｍ²であり、弗素原子含有量が５原子
％、酸素原子含有量が０．１原子％である。これらの含
有量の測定については、２次イオン質量分析法（Second
ary Ion Mass Spectrometry：ＳＩＭＳ）にておこな
った。

【００８７】かくして得られた本発明の感光体を前記の
画像形成装置７（京セラ株式会社製エコシスＬＳ−３５
５０、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、画像流れが発生せず、画質についても、かぶ
りやスジ等がなく、まったく問題のない結果が得られ
た。 （例２）（例１）にて得られた感光体に対し、ＮＯガス
およびＣＦ₄ガスの導入量をそれぞれ変えることで、表
面保護層４の酸素原子含有量および弗素原子含有量を表
２および表３に示すように設定し、それぞれの感光体に
ついて（例１）と同様に画質と画像流れを測定したとこ
ろ、表４に示すような結果が得られた。ただし、いずれ
の感光体も硬度は２５０〜３５０ｋｇｆ／ｍｍ²の範囲
内にある。

【００８８】

【表２】

【００８９】

【表３】

【００９０】

【表４】

【００９１】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。

【００９２】画質も三段階にて評価し、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
低下・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
たり、または黒ベタ濃度の低下、もしくは白ベタでのか
ぶりが若干発生している場合であり、×印はハーフトー
ン画像にスジが発生したり、または黒ベタ濃度が低下し
たり、もしくは白ベタにかぶりが発生している場合であ
る。

【００９３】表4に示す結果から明らかなとおり、酸素
原子含有量が０．０００１〜１．０原子％、かつ弗素原
子含有量が０．１〜２５原子％にすることで、画像流れ
および画質の双方が優れていることがわかる。

【００９４】しかし、酸素原子含有量が０．０００１原
子％未満では光メモリーが悪く、かぶりが発生したり、
一部で密着性が悪くなり、剥離が発生し、ハーフトーン
画像にキズの発生も見られた。

【００９５】また、酸素原子含有量が１．０原子％を超
えるとトラップ準位の増加による残留電位の上昇より、
黒ベタ濃度の低下が見られ、さらに、表面硬度の低下よ
りキズの発生も見られた。

【００９６】弗素原子含有量が０．１原子％未満では、
弗素による撥水性の効果が不充分となり、画像流れを発
生した。また、２５原子％を超える含有量にするのは製
造上難しく、無理に作製しようとするとクラックが発生
したり（50原子％）、硬度が極端に低くなり（30原子
％）、キズが発生した。 （例３）（例１）の成膜条件に対して、Ｈ₂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を
変えた感光体を作製し、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
５〜表７に示すような結果が得られた。ただし、いずれ
の感光体も酸素含有量が０．１〜０．３原子％、弗素含
有量が３〜６原子％の範囲内にある。

【００９７】

【表５】

【００９８】

【表６】

【００９９】

【表７】

【０１００】これらの各表に示す結果から明らかなとお
り、表面保護層の動的押し込み硬度が有機感光層に比べ
て６倍〜６０倍の範囲であれば、画質および画像流れの
双方が優れていることがわかる。

【０１０１】しかし、６倍未満になると耐刷による削れ
が大きくなり、ハーフトーン画像にキズが発生する。ま
た、６０倍を超えると硬度差から密着性等が低減し、ク
ラックおよび剥離が発生した。

【０１０２】本発明者は表面保護層の硬度が同等でも削
れ方が違ってくるのは、下地の感光層の硬度が影響して
おり、下地の感光層の硬度が低いとクッションの役目を
果たし、表面保護層の硬度が低くても耐久性に問題がな
くなり、よって、有機感光層と表面保護層の硬度差が耐
久性向上にとって重要であると考える。

【０１０３】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の感光体によれ
ば、導電性支持体上に有機感光層と表面保護層とを順次
積層し、この表面保護層は酸素原子を０．０００１原子
％〜１．０原子％の範囲で含有し、弗素原子を０．１原
子％〜２５原子％の範囲で含有するアモルファスカーボ
ンにて構成し、その硬度を前記有機感光層の硬度に比べ
て６倍〜６０倍にしたことで、優れた耐刷性が得られ、
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、高信頼性の感光体が提供できた。

【０１０４】また、本発明の画像形成装置については、
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、
製造歩留まりが向上し、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】本発明の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。

【符号の説明】

１，８ 感光体 ２ 導電性基板 ３ 感光層 ４ 表面保護層 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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性支持体上に有機感光層と表面保護層
   とを順次積層した感光体であって、上記表面保護層は酸
   素原子を０．０００１原子％〜１．０原子％の範囲で含
   有し、弗素原子を０．１原子％〜２５原子％の範囲で含
   有するアモルファスカーボンにて構成し、その硬度を前
   記有機感光層の硬度に比べて６倍〜６０倍にしたことを
   特徴とする感光体。
2. 【請求項２】請求項１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、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装
   置。