JP2006317859A - 電子写真感光体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】硬度と摩擦特性に優れた非晶質カーボンからなる表面保護層の付着強度を改善した電子写真感光体を提供することを目的とする。
【解決手段】導電性支持体２に電荷発生層４と電荷輸送層５と表面保護層７を有する電子写真感光体１であって、電荷輸送層５と表面保護層７との間に、電荷輸送層５の表面に炭化水素系ガスを含まないプラズマ照射により形成した電荷輸送層５の改質層６を設け、表面保護層７と電荷輸送層５とを改質層６を介して積層させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式の複写機や画像形成装置などに用いられる表面保護層を有する電子写真感光体およびその製造方法に関するものである。

有機質材料からなる感光体は、成膜が容易であることや、安価であること、また安全性が高いことなどから複写機や画像形成装置などに幅広く利用されている。しかしながら、感光層が有機質材料であるために脆弱であり、たとえば帯電ローラやクリーニングブレードなどとの摺動により磨耗しやすく、機械的な耐久性の面から劣っていた。また、近年の環境問題の高まりからも、有機質材料からなる感光体の高寿命化、すなわち耐久性の向上または高耐刷性が求められるようになっており、感光層の表面に表面保護層を設けるなどの検討がなされている。表面保護層には、有機系材料からなる保護層と無機系材料からなる保護層とがある。無機系の表面保護層は、たとえば非晶質カーボンが代表的であり、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法や熱ＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法などの種々の方法により、感光層の表面に形成されている。特に、プラズマＣＶＤ法による成膜は、比較的低温度で、均質な非晶質カーボンを容易に得ることができるが、非晶質カーボンからなる表面保護層の成膜の際にプラズマが感光層に直接照射されるために、感光層が損傷を受け感光特性が劣化してしまうなどの問題があった。この点を改善すべくたとえば感光層の表面に炭素を主成分とする防御層をスパッタリング法やプラズマＣＶＤ法、塗布法などにより形成した後に硬質炭素からなる表面保護層を形成するなどの技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特開平３−１３５５７１号公報

しかしながら、上記の従来の技術においては、保護層形成時の感光層の劣化を防ぐことはできるものの、防御層と感光層との間で十分な付着強度を得ることができなかった。そのため、表面保護層としての硬質の炭素膜を有していても使用中に、防御層が感光層から剥離してしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、量産性に優れるプラズマＣＶＤ法により、感光層と表面保護層との付着強度が十分に強い表面保護層を有し、耐刷性に優れた有機質材料からなる電子写真感光体およびその製造方法を得ることを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、導電性支持体上に少なくとも電荷発生層と電荷輸送層と表面保護層とを有する電子写真感光体であって、前記電荷輸送層と前記表面保護層との間に前記電荷輸送層の一部を改質した改質層を有するものである。

また、本発明は、導電性支持体上に電荷発生層と電荷輸送層とを順に積層し、前記電荷輸送層の表面にプラズマを照射して改質層を形成し、該改質層上に表面保護層を形成するものである。

本発明によれば、量産性に優れるプラズマＣＶＤ法により、感光層と表面保護層との付着強度が十分に強い表面保護層を有し、耐刷性に優れた有機質材料からなる電子写真感光体が得られる。

また、本発明によれば、感光層と表面保護層との付着強度が十分に強い表面保護層を有し、耐刷性に優れた有機質材料からなる電子写真感光体を容易に製造することのできる電子写真感光体の製造方法が得られる。

本発明の第１の発明の電子写真感光体は、導電性支持体上に少なくとも電荷発生層と電荷輸送層と表面保護層とを有する電子写真感光体であって、電荷輸送層と表面保護層との間に電荷輸送層の一部を改質した改質層を有するものである。電荷輸送層の改質層の表面は、表面保護層形成時の核となり得る微細な多数の欠陥を有するために、改質層の表面に形成する表面保護層は、改質層と十分な付着強度を有するものとなる。一方で、改質層は、後から堆積させたものではなく電荷輸送層自体が層状に連続的な変化をしたものであるために、電荷輸送層と改質層との間は、十分な付着強度を有する。したがって、改質層上に堆積された表面保護層は、電荷輸送層と十分な付着強度を有するものとなるという作用を有する。

第２の発明の電子写真感光体は、第１の発明において、電荷輸送層は有機質材料としたものであり、改質層を容易に作製できるとともに、改質層は電荷輸送層自身が連続的に変化してできたものであるから、電荷輸送層と改質層とを良好な付着強度にするという作用を有する。

第３の発明の電子写真感光体は、第１または第２の発明において、表面保護層は非晶質カーボンとしたものであり、非晶質カーボンからなる表面保護層は、有機質材料からなる改質層上に、炭素同士または水素を介した結合で積層され、改質層と表面保護層とが良好に付着されるという作用を有する。

第４の発明の電子写真感光体は、第１〜第３の発明のいずれかの発明において、改質層は、炭化水素を含まない動作ガスを用いたプラズマを電荷輸送層の表面に照射することにより形成される層としたものであり、電荷輸送層の表面に炭化物層の堆積層を形成することなく改質層を形成できるという作用を有する。

第５の発明の電子写真感光体は、第４の発明において、動作ガスは、水素ガスとしたものであり、電荷輸送層の表面に炭化物層の堆積層を形成することなく電荷輸送層の表面に改質層を形成できるという作用を有する。

第６の発明の電子写真感光体は、第１〜第５の発明のいずれかの発明において、改質層の厚さは、１０〜３００ｎｍとしたものであり、電荷輸送層の特性を損なうことなく、改質層により表面保護層と電荷輸送層との良好な付着強度が得られるという作用を有する。

第７の発明の電子写真感光体は、第１〜第６の発明のいずれかの発明において、改質層の電気抵抗は、１×１０¹²〜１×１０¹⁴Ω／□としたものであり、電荷輸送層の特性を損なうことなく、改質層により表面保護層と電荷輸送層との良好な付着強度が得られるという作用を有する。

第８の発明の電子写真感光体は、第１〜第７の発明のいずれかの発明において、改質層のダイナミック硬度は、６０〜１００ｋｇｆ／ｍｍ²としたものであり、電荷輸送層の改質層の表面に形成する表面保護層の硬度と相俟って感光体の良好な機械的強度が得られるという作用を有する。

第９の発明の電子写真感光体の製造方法は、導電性支持体上に電荷発生層と電荷輸送層とを順に積層し、電荷輸送層の表面にプラズマを照射して改質層を形成し、該改質層上に表面保護層を形成するものであり、電荷輸送層と表面保護層との良好な付着強度を確保できる改質層を、この改質層を形成するための新たな装置を必要とすることなく、表面保護層を形成するための装置と同一の装置で形成することができるという作用を有する。

第１０の発明の電子写真感光体の製造方法は、第９の発明において、プラズマの照射は、炭化水素を含まない動作ガスを用い、導電性支持体にパルス高周波電圧と負のパルスバイアス電圧を重畳した電圧を印加して行うようにしたものであり、有機質材料からなる感光層の周囲に発生する均質なプラズマにより、電荷輸送層の表面に、炭化物層を堆積させることなく改質層を形成でき、この改質層を介して電荷輸送層と表面保護層とが積層されることになり、表面保護層の良好な付着強度が得られるという作用を有する。

第１１の発明の電子写真感光体の製造方法は、第９または第１０の発明において、動作ガスは、水素ガスとしたものであり、電荷輸送層の表面に炭化物層の堆積層を形成することなく改質層を形成でき、この改質層を介して電荷輸送層と表面保護層とが積層されることになり、表面保護層の良好な付着強度が得られるという作用を有する。

第１２の発明の電子写真感光体の製造方法は、第９〜第１１の発明のいずれかの発明において、改質層の厚さは、１０〜３００ｎｍとしたものであり、電荷輸送層の特性を損なうことなく、改質層により表面保護層と電荷輸送層との良好な付着強度を得ることができるという作用を有する。

第１３の発明の電子写真感光体の製造方法は、第９〜第１２の発明のいずれかの発明において、改質層の電気抵抗は、１×１０¹²〜１×１０¹⁴Ω／□としたものであり、電荷輸送層の特性を損なうことなく、改質層により表面保護層と電荷輸送層との良好な付着強度を得ることができるという作用を有する。

第１４の発明の電子写真感光体の製造方法は、第９〜第１３のいずれかの発明において、改質層のダイナミック硬度は、６０〜１００ｋｇｆ／ｍｍ²としたものであり、改質層の表面に形成する表面保護層の硬度と相俟って感光層の良好な機械的強度を得ることができるという作用を有する。

以下に、本発明にかかる電子写真感光体およびその製造方法の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

（実施の形態）
図１は、本発明にかかる電子写真感光体の一部断面図である。図１において、１は電子写真感光体、２は電子写真感光体１の形状を機械的に維持する導電性支持体、３は導電性支持体２上に形成された感光層、６は感光層３の上部に形成された改質層、７は感光層３の耐刷性を向上させ、電子写真感光体１の磨耗を防止する表面保護層である。また、４は感光層３の下層を構成し、外部からの入射光に応じて電荷を発生する電荷発生層、５は感光層３の上層を構成し、電荷発生層４で発生した電荷を感光層３の表面まで輸送する電荷輸送層である。なお、８は導電性支持体２に電荷発生層４と電荷輸送層５とが積層された基体である。また、この図１に示されるように、電子写真感光体１は、導電性支持体２上に電荷発生層４と電荷輸送層５と改質層６と表面保護層７とが順に積層されて構成される。

導電性支持体２は、導電性を有する材料から構成され、たとえば軽量で加工し易いアルミニウムを用いることができるが、この他に、表面がアルマイト処理された導電性支持体や、またはアルミニウムの表面に酸化チタンとポリアミドとからなる下引き層を形成した導電性支持体を用いてもよい。

電荷発生層４は、導電性支持体２上に形成され、半導体レーザの波長領域に吸収を有する材料から構成される。このような電荷発生層４として、たとえばフタロシアニンなどの電荷発生物質をブチラール樹脂などのバインダ樹脂に分散させた材料から構成されるものなどを用いることができる。この電荷発生層４の厚さとして、０．２μｍ程度のものが適当である。

電荷輸送層５は、電荷発生層４の上に形成され、正孔を輸送する材料によって構成される。このような電荷輸送層５として、たとえばトリフェニルアミン系化合物などの電子供与物質をポリカーボネイトなどのバインダ樹脂に分散させた材料から構成されるものなどを用いることができる。この電荷輸送層４の厚さとして、２０μｍ程度の厚みのものが用いられる。

改質層６は、電荷輸送層５と表面保護層７との良好な付着強度を得るためのものであり、電荷輸送層５の上部を改質することによって形成された層である。後述するように、高耐刷性を有する電子写真感光体１を形成するためには、この改質層６の厚さは１０〜３００ｎｍのものが望ましく、その電気抵抗は１×１０¹²〜１×１０¹⁴Ω／□であるものが望ましく、そしてそのダイナミック硬度は６０〜１００ｋｇｆ／ｍｍ²であるものが望ましい。

表面保護層７は、感光層３の耐刷性を向上させることができるものであれば、有機系の材料でも無機系の材料でもよい。ただし、この実施の形態では、その製造条件により、硬度、電気抵抗の取り得る幅が広く最適化しやすい一方で、膜の摩擦特性、すなわち表面保護層７の表面の摩擦特性を小さくできる非晶質カーボン膜を選択した場合を示す。

以下に、電子写真感光体の製造方法について説明する。本実施の形態では、図１に示されるような一般的に利用されている有機質材料からなる感光層３によって構成される基体８の表面に、改質層６と表面保護層７をプラズマＣＶＤ装置を用いて形成する。

図２は、プラズマＣＶＤ装置の概略構成を示す図である。図２において、９は基体８の表面の改質または成膜を行うための真空容器、１０は真空容器９内の空気の排除または動作ガスのガス圧などを制御する真空ポンプ、１１は動作ガスを反応室に導くガス管、１２は動作ガスの流量を制御するための流量計、１３は動作ガスを真空容器９内に供給する動作ガス源、１４はパルス高周波電圧を発生するためのパルス高周波電源、１５はパルスバイアス電圧を発生するためのパルスバイアス電圧電源、１６はパルス高周波電圧とパルスバイアス電圧とを重畳して基体ホルダ１７を介して基体８に印可する重畳装置、１７は基体８を真空容器９内に保持する基体ホルダである。なお、動作ガス源１３は、改質層６を形成するための炭化水素を含まない動作ガスと、改質層６上に表面保護層７を形成するための炭化水素系の動作ガスとを含んで構成される。

ここで、図２のプラズマＣＶＤ装置を使用した改質層６と表面保護層７の形成方法について説明する。まず、導電性支持体２上に電荷発生層４と電荷輸送層５を順に積層させた基体８をプラズマＣＶＤ装置の真空容器９内の基体ホルダ１７にセットする。ついで、空気など動作ガス以外のガスからのプラズマへの影響を避けるために、真空容器９内の空気を所定の真空度となるまで真空ポンプ１０を用いて排気する。真空容器９の真空度がたとえば１×１０^-3Ｐａとなるまで排気を行った後に動作ガス源１３から動作ガスを導入する。動作ガスとしては、炭化水素を含まないガスを用いることができるが、ここでは水素ガスを使用した。真空容器９内のガス圧が１０Ｐａとなるように、動作ガス源１３からの動作ガスの導入量と真空ポンプ１０からの排気量を、流量計１２と真空ポンプ１０の排気弁の開度で調節する。

ガス流が安定した後に、電源を投入する。電源は、１３．５６ＭＨｚのパルス高周波電源１４を用いた。パルス高周波電源１４から出力されるパルス高周波電圧を所定のパルス幅で断続的に入力するとともに、パルス高周波電圧を入力後所定の時間が経過した後にパルスバイアス電源１５から出力されるパルスバイアス電圧をまた所定の時間印加した。これら２種類の電圧は重畳装置１６により重畳された後に、真空容器９内の基体ホルダ１７にセットされた基体８に伝えられ、グランドに保持された真空容器９との間で、水素ガスを動作ガスとした放電が発生する。

この放電により、水素ガスはイオン化され、化学的に活性な水素ラジカルを含む水素プラズマが形成される。一方で、基体８には負のパルスバイアス電圧が印加されており、負のパルスバイアス電圧により水素プラズマは、基体８に向かって加速され、基体８に照射される。この基体８への水素プラズマの照射により、基体８の表面を構成する電荷輸送層５は除々に改質を受ける。つまり、水素イオンや水素ラジカルを含む水素プラズマが電荷輸送層５の表面に照射されることにより、電荷輸送層５の表面は物理的な変化または化学的な変化を受けて電荷輸送層５の改質層６が形成される。なお、動作ガスには水素ガスを用いているために、電荷輸送層５に与える衝撃が小さいので、電荷輸送層５の特性劣化を抑制することができるとともに、電荷輸送層５の表面に新たな堆積物が形成されることはない。

改質層６の形成が終了した後、動作ガス源１３からの水素ガスを停止するとともに、真空ポンプ１０のバルブを全開にして真空容器９内の水素ガスを排出する。所定時間の排気後に、非晶質カーボンからなる表面保護層７を形成するための動作ガスとして炭化水素系ガスを別の動作ガス源１３から真空容器９内に導入する。ここでは、炭化水素系ガスとしてメタンガスを選択した場合を示す。真空容器９内のガス圧が、５０Ｐａとなるように流量計１２と真空ポンプ１０の排気弁の開度を調節した。

ガス流が安定した後に、電源を投入する。電源は、１３．５６ＭＨｚのパルス高周波電源１４を用いた。パルス高周波電源１４から出力されるパルス高周波電圧を所定のパルス幅で断続的に入力するとともに、パルス高周波電圧を入力後所定の時間が経過した後にパルスバイアス電源１４から出力されるパルスバイアス電圧をまた所定の時間印加した。これら２種類の電圧は、重畳装置１６で重畳された後に真空容器９内の基体ホルダ１７にセットされた基体８に伝えられ、グランドに保持された真空容器９との間で、メタンガスを動作ガスとした放電が発生する。

この放電により、メタンガスは分解、イオン化され化学的に活性な炭化水素ラジカルを含む炭化水素プラズマが形成される。一方で、基体８には負のパルスバイアス電圧が印加されており、負のパルスバイアス電圧により炭化水素プラズマは、基体８に向かって加速され、照射される。基体８への炭化水素プラズマの照射により、基体８の表面の改質層６上には非晶質カーボン膜が形成される。以上のようにして、基体８上に電荷輸送層５の改質層６と非晶質カーボン膜からなる表面保護層７を形成して、この実施の形態による有機質材料からなる電子写真感光体が製造される。

なお、上述した説明では、基体ホルダ１７にセットされた基体８とグランドに保持された真空容器９との間の放電によるプラズマで電荷輸送層５の表面の改質と表面保護層７の形成を行ったが、基体ホルダ１７にセットされた基体８の近傍の周囲にグランドに保持された円筒状の導電体を配置して、電荷輸送層５の表面の改質と表面保護層７の形成を行ってもよい。この場合、基体ホルダ１７にセットされた基体８とグランドに保持された円筒状の導電体との間の放電によるプラズマで、電荷輸送層５の表面の改質と表面保護層７の形成が行われることになる。基体８の周囲にグランド電極を配置することにより、放電が安定するとともに、原料ガスが円筒状の導電体に沿って流れるなどのために、均質な膜厚の改質層６と表面保護層７を得易くなる。ここで、円筒状の導電体は、全面が導電体で構成されるものでもよいし、メッシュ状の導電体で構成されるものでもよい。後者の場合には、真空排気をし易くすることができる。

ここで、改質層６の形成を行う際に動作ガスとして水素を選択した理由について説明する。電荷輸送層５の改質層６の形成に、プラズマＣＶＤ法で用いられている炭化水素系のガスを用いてプラズマ処理を行った場合には、感光層３の表面がプラズマに曝されることは変わらないので、表面の改質も行われるのであるが、同時に炭素を主成分とする膜も感光層３（電荷輸送層５）上に堆積される。したがって、改質を目的としている電荷輸送層５の表面が表面改質の初期から炭素膜に覆われてしまうために、十分な改質をすることはできない。また、背景技術でも説明したように、炭化水素系のガスのプラズマの感光層３（電荷輸送層５）への直接照射によって、感光層３（電荷輸送層５）が損傷を受け感光特性が劣化してしまう。以上のような理由により、電荷輸送層５の改質層６の形成には表面の改質の際に電荷輸送層５の表面に堆積層を生じさせない、そして感光層３（電荷輸送層５）の特性の劣化を生じさせないような炭化水素系以外のガスを用いることが望ましい。

このような電荷輸送層５上に堆積層を生じさせない炭化水素系以外の動作ガスとして、水素ガスのほかに、酸素ガスや窒素ガス、Ａｒ（アルゴン）ガスなどを用いることができる。これらのうちいずれのガスでも電荷輸送層５の表面を改質することが可能である。しかし、電子写真感光体として用いるために要求される表面改質層６の層厚の制御や表面改質層６の電気抵抗の制御などの細かな制御を行うためには、このような細かな制御が容易で、電荷輸送層５の表面改質が急速に進まない水素ガスが望ましい。また、水素ガスは、電荷輸送層５の表面改質層６を形成後に非晶質カーボンからなる表面保護層７を形成する際に使用される炭化水素系動作ガスの構成元素でもあることから、真空容器９内の雰囲気を大きく変える必要がなく、安定した品質の表面保護層７を得る上でも有効である。

なお、電荷輸送層５に有機質材料を用いたのは、電荷輸送層５の改質層６を比較的容易に作製できるとともに、改質層６は電荷輸送層５自身が連続的に変化してできたものであり、電荷輸送層５とその改質層６との良好な付着強度を得易いからである。また、一般に感光層３は有機質材料が用いられており、それに表面保護層７を施すだけで高耐刷性化を図ることができれば生産性の面からも望ましいためである。

以上説明したように、電荷輸送層５の改質層６の形成と表面保護層７の形成とは、プラズマＣＶＤ装置の同一の真空容器９を用いて連続的に形成できるので、量産性の上で有効である。

以下に、上記のような製造方法で製造された電子写真感光体１のうち、耐刷性に優れる電子写真感光体１となるような改質層６の膜厚、電気抵抗およびダイナミック硬度の範囲を求めた実験結果について説明する。

最初に、電荷輸送層５の改質層６の最適な膜厚に関して調べた結果を示す。プラズマを照射する時間を調整することによって、電荷輸送層５の改質層６の膜厚を０〜１，０００ｎｍの範囲で変えた試験体を作製した。改質層６の膜厚は、改質層６を形成した基体８を冷却破断した際の破断面を走査型電子顕微鏡で観察すると、電荷輸送層５の表面に層状に形成された電荷輸送層５の改質層６を電荷輸送層５と分離して確認することができるので、この破断面の観察により算出した。この改質層６の特性の評価は、表面保護層７を形成しない、すなわち改質層６が最表面を形成する試験体について行った。

また、上記のように改質層６を作製した基体８上に表面保護層７として２００ｎｍの非晶質カーボン膜を形成した。さらに、比較例の試験体として、電荷輸送層５の改質層６を設けることなく電荷輸送層５の表面に上述した製造方法と同様の方法で、表面保護層７として２００ｎｍの非晶質カーボン膜を形成した電子写真感光体を用意した。このようにして作製した電子写真感光体１の試験体を画像形成装置に組み込んで、耐刷試験を行った。

図３は、画像形成装置の概略構成を示す図である。この図３において、１は上述した製造方法によって製造された電子写真感光体、１８は電子写真感光体１の表面を均一に帯電させる帯電装置、１９は帯電された電子写真感光体１の表面をレーザ光により露光し電子写真感光体１の表面に潜像画像を形成する露光装置、２０は非磁性の現像剤を電子写真感光体１に供給し所定量のトナーを電子写真感光体１の表面に形成された潜像画像に付着させる現像装置、２１は潜像画像に付着したトナーを記録紙に対して転写する転写装置、２２は記録紙への転写後に電子写真感光体１の表面上に残留するトナーを除去するクリーニング装置、２３は現像装置２０に内蔵される現像ローラ、２４は記録紙を搬送する搬送ローラ、２５は画像形成対象となる記録紙、２６はクリーニング装置２２に内蔵され、電子写真感光体１の表面に残留したトナーに直接接触して除去するクリーニングブレードである。このような構成の画像形成装置の電子写真感光体１に各種条件で作製した試験体を組み込んで、所定の枚数（１０，０００枚）を印刷した後の画像特性の変化を調べる耐刷試験を行った。

（表１）は、改質層の膜厚とその膜厚の改質層を有する電子写真感光体を組み込んだ画像形成装置で１０，０００枚を印刷した後の画像特性の変化を調べる耐刷試験を行った結果を示す表である。

この（表１）に示されるように、電荷輸送層５の改質層６の膜厚が、１０〜３００ｎｍの試験体では、耐刷試験後の画像特性は何等の問題なく良好であった。一方、改質層６がない比較例の試験体では画像特性の劣化が認められた。また、改質層６の膜厚が５ｎｍの試験体でも同様の画像特性の劣化が認められた。これら画像特性が劣化した両者の試験体について、耐刷試験後の電子写真感光体１の表面を詳細に観察した結果、非晶質カーボン膜からなる表面保護層７の部分的な剥離が認められた。表面保護層７が剥離した部分では、電荷輸送層５の磨耗が進んでおり、これが画像特性の劣化の原因と考えられる。

さらに、電荷輸送層５の改質層６の膜厚が５００ｎｍ、１，０００ｎｍの試験体でも画像特性の劣化が認められた。これらの試験体では、改質層６がない比較例の試験体と改質層６の膜厚が５ｎｍの試験体では認められた表面保護層７の剥離の発生は認められなかった。改質層６の形成時には、電荷輸送層５の特性が劣化しないような条件で形成したのであるが、改質層６の膜厚が５００ｎｍ以上の膜厚となると、帯電された電荷が完全に除電されない等の原因による画像特性の劣化が現れたものと考えられる。一方、非晶質カーボンからなる表面保護層７と改質層６との間での膜の剥離は認められず、非晶質カーボンからなる表面保護層７と改質層６との間の付着強度は特に問題のない良好な付着強度であることが確認できた。これらの結果から、電荷輸送層５の改質層６の膜厚は、１０〜３００ｎｍ程度の膜厚が最適であることがわかった。

つぎに、電荷輸送層５の改質層６の最適な電気抵抗に関して調べた結果を示す。電荷輸送層５の表面のプラズマ処理の際のバイアス電圧を変えることによって、電荷輸送層５の改質層６の電気抵抗を１×１０¹⁰〜１×１０¹⁵Ω／□の範囲で変化させた試験体を作製した。改質層６の電気抵抗は、改質層６を形成した基体８の表面に幅１０ｍｍ、長さ５ｍｍ程度の導電性粘着テープで間隔が１０ｍｍの２つの電極をとり、２つの電極間に直流電源を用いて２０Ｖの電圧をかけた際に流れる微小電流をｐＡメータで検出し、微小電流の時間変化を、直流電源に対して電気抵抗と容量とが直列に配置された等価回路から得られる電圧印加後に流れる電流の時間変化を示す次式（１）にフィッティングさせ、その係数から算出した。

Ｉ＝Ｖ／Ｒ・ｅｘｐ（−ｔ／（Ｃ・Ｒ）） ・・・（１）
ただし、（１）式において、Ｉは電流値を示し、Ｖは印加電圧を示し、Ｒは電気抵抗を示し、ｔは電圧印加後の時間を示し、Ｃは容量を示すものとする。

なお、実験を行ったどの試験体でも、上述した製造方法によって１００ｎｍの改質層６を形成した基体８上に、表面保護層７として２００ｎｍの非晶質カーボン膜を形成した電子写真感光体１を用いた。ただし、各試験体において、改質層６形成時のプラズマ処理の際のバイアス電圧を変化させて、改質層６の電気抵抗を変化させている。このようにして作製した電子写真感光体１の試験体を前述の画像形成装置に組み込んで、耐刷試験を行った。

（表２）は、改質層の電気抵抗とその膜厚の改質層を有する電子写真感光体を組み込んだ画像形成装置で１０，０００枚を印刷した後の画像特性の変化を調べる耐刷試験を行った結果を示す表である。

この（表２）に示されるように、改質層６の電気抵抗が１×１０¹²〜１×１０¹⁴Ω／□の範囲の試験体で、耐刷試験後の画像特性は何等の問題なく良好であった。一方、改質層６の電気抵抗が１×１０¹⁰〜１×１０¹¹Ω／□の範囲では、画像特性の劣化が認められた。これは、改質層６の形成時には、電荷輸送層４の特性が劣化しないような条件で形成したものであるが、改質層６の電気抵抗が１×１０¹⁰〜１×１０¹¹Ω／□の範囲では、画像のボケが発生した。また、改質層６の電気抵抗が１×１０¹⁵Ω／□の試験体でも画像特性の劣化が認められた。これは、改質層６の電気抵抗が１×１０¹⁵Ω／□の場合、帯電された電荷が完全に除電されないために画像特性の劣化として現れたものと考えられる。これらの結果から、電荷輸送層５の改質層６の電気抵抗は１×１０¹²〜１×１０¹⁴Ω／□の範囲の電気抵抗が最適であることがわかった。

つぎに、電荷輸送層５の改質層６のダイナミック硬度に関して調べた結果を示す。改質層６は、電荷輸送層５の表面をプラズマ処理することにより作製されるが、良好な耐刷特性が得られた１００〜３００ｎｍの改質層６の膜厚を有する試験体について、改質層６のダイナミック硬度の計測を行った。なお、電荷輸送層５の改質層６のダイナミック硬度の計測は、島津製作所のダイナミック微小硬度計ＤＵＨ−２００を用い、触針が表面から５０ｎｍ侵入した際に計測される硬度を用いた。

計測の結果、改質層６のダイナミック硬度は、５０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ²の範囲であった。電荷輸送層５のダイナミック硬度が５０ｋｇｆ／ｃｍ²程度であることを考えると、電荷輸送層５の改質層６の形成により、基体８の表面部分の硬度が高くなっていることがわかる。また、非晶質カーボンからなる表面保護層７のダイナミック硬度は、前述と同様の計測によれば、６０〜１５０ｋｇｆ／ｃｍ²である。改質層６を電荷輸送層５と非晶質カーボンからなる表面保護層７との間に設けることによるダイナミック硬度の不連続な変化の緩和も、耐刷試験での非晶質カーボンからなる表面保護層７の剥離の抑制に有効に働いているものと考えられる。

以上のように、本実施の形態では、炭化水素を含まないたとえば水素ガスなどのガスを動作ガスに選択し、適切なプラズマ照射により、電荷輸送層５の表面を改質した改質層６の形成を行うことによって、プラズマ照射による電荷輸送層５の劣化が抑えられている。また、この改質層６の上にメタンなどの炭化水素ガスを動作ガスに選択してプラズマＣＶＤ法による表面保護層７の成膜を行うようにしたので、電荷輸送層５と非晶質カーボンからなる表面保護層７との付着強度を大きくすることができる。その結果、表面保護層７の剥離のない電子写真感光体１が得られ、これを用いることにより優れた耐刷性の画像形成装置を提供することができる。

また、電荷輸送層５の改質層６の膜厚や電気抵抗、ダイナミック硬度に留意しながら改質層６の形成を行えば、印刷特性に関して何等の問題のない電子写真感光体を得ることができる。しかも、改質層６の形成は、新たな設備を必要とせず、表面保護層７として非晶質カーボン膜を形成する装置と同じ装置で形成できるので、生産性の面からも有利なものとなる。

本実施の形態によれば、導電性支持体２に電荷発生層４と電荷輸送層５と表面保護層７とを有する電子写真感光体１で、電荷輸送層５の表面に炭化水素系ガスを含まないプラズマ照射によって形成した改質層６を、電荷輸送層５と表面保護層７との間に設けたので、非晶質カーボンからなる表面保護層７と電荷輸送層５とが改質層６を介して形成されるようになり、表面保護層７の基体８への付着強度を向上させることができ、また、高耐刷性を有する有機質材料からなる電子写真感光体を得ることができるという効果を有する。

以上のように、本発明にかかる電子写真感光体は、耐刷で画ボケの無い画像特性を得るようにした画像形成装置に有用である。

本発明にかかる電子写真感光体の一部断面図 プラズマＣＶＤ装置の概略構成を示す図 画像形成装置の概略構成を示す図

符号の説明

１ 電子写真感光体
２ 導電性支持体
３ 感光層
４ 電荷発生層
５ 電荷輸送層
６ 改質層
７ 表面保護層
８ 基体
９ 真空容器
１０ 真空ポンプ
１１ ガス管
１２ 流量計
１３ 動作ガス源
１４ パルス高周波電源
１５ パルスバイアス電源
１６ 重畳装置
１７ 基体ホルダ
１８ 帯電装置
１９ 露光装置
２０ 現像装置
２１ 転写装置
２２ クリーニング装置
２３ 現像ローラ
２４ 搬送ローラ
２５ 記録紙
２６ クリーニングブレード

Claims (14)

1. 導電性支持体上に少なくとも電荷発生層と電荷輸送層と表面保護層とを有する電子写真感光体であって、前記電荷輸送層と前記表面保護層との間に前記電荷輸送層の一部を改質した改質層を有することを特徴とする電子写真感光体。
2. 前記電荷輸送層は有機質材料であることを特徴とする請求項１に記載の電子写真感光体。
3. 前記表面保護層は非晶質カーボンからなることを特徴とする請求項１または２に記載の電子写真感光体。
4. 前記改質層は、炭化水素を含まない動作ガスを用いたプラズマを前記電荷輸送層の表面に照射することにより形成される層であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電子写真感光体。
5. 前記動作ガスは、水素ガスであることを特徴とする請求項４に記載の電子写真感光体。
6. 前記改質層の厚さは、１０〜３００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の電子写真感光体。
7. 前記改質層の電気抵抗は、１×１０¹²〜１×１０¹⁴Ω／□であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の電子写真感光体。
8. 前記改質層のダイナミック硬度は、６０〜１００ｋｇｆ／ｍｍ²であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の電子写真感光体。
9. 導電性支持体上に電荷発生層と電荷輸送層とを順に積層し、前記電荷輸送層の表面にプラズマを照射して改質層を形成し、該改質層上に表面保護層を形成することを特徴とする電子写真感光体の製造方法。
10. 前記プラズマの照射は、炭化水素を含まない動作ガスを用い、前記導電性支持体にパルス高周波電圧と負のパルスバイアス電圧を重畳した電圧を印加して行うことを特徴とする請求項９に記載の電子写真感光体の製造方法。
11. 前記動作ガスは、水素ガスであることを特徴とする請求項９または１０に記載の電子写真感光体の製造方法。
12. 前記改質層の厚さは、１０〜３００ｎｍであることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１つに記載の電子写真感光体の製造方法。
13. 前記改質層の電気抵抗は、１×１０¹²〜１×１０¹⁴Ω／□であることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１つに記載の電子写真感光体の製造方法。
14. 前記改質層のダイナミック硬度は、６０〜１００ｋｇｆ／ｍｍ²であることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１つに記載の電子写真感光体の製造方法。

Images