JP2008145737A - 電子写真感光体、その製造方法およびそれを用いた電子写真装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高感度で耐摩耗性が高く、しかも低コストな感光体、この感光体を製造する製造方法、およびこの感光体を用いた電子写真装置を提供することを目的とする。
【解決手段】感光体を、導電性の支持体１の上に電荷発生層２となる有機膜（あるいはアモルファスシリコン膜）と電荷輸送層３となる光透過性を有する無機の金属酸化物を積層した構成とした。更に必要に応じて、電荷発生層２と電荷輸送層３の間にバッファ層４を形成した構成とした。また、電荷輸送層３となる光透過性を有する金属酸化物はエアロゾルデポジション法を用いて形成する。
【選択図】図１

Description

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積層した機能分離型電子写真感光体に関し、さらに詳細には電荷輸送層に光透過性を有する金属酸化物を用いた電子写真感光体、その製造方法およびそれを用いた電子写真装置に関するものである。

電子写真において、感光体における感光層を形成する光導電材料としては、高感度で、ＳＮ比が高く、照射する電磁波のスペクトル特性に適合した吸収スペクトルを有すること、光応答性が早く、所望の暗抵抗値を有すること、使用時および廃棄時において人体に対して無害であること、等の特性が要求される。

これら性能、特性を満たすべく、古くから様々な材料や構成が提案されてきたが、現在は、有機光導電性物質を主成分とする有機感光体とアモルファスシリコン系の材料を光電材料に用いた無機感光体の二つが主流となっている。これら二種類の感光体の特徴を簡単に説明すれば、前者の有機感光体は生産性が高く低コスト化が可能であるが、耐久性としては十分であるとは言えない。後者のアモルファスシリコン感光体は非常に高い耐久性を有しているが、高価な真空装置や複雑な成膜技術を必要とするためにコストが高くなってしまう。従って、これら感光体はその価格や性能に応じて製品用途での棲み分けがなされており、有機感光体は中・低速機を中心に、アモルファスシリコンは高速機を中心として採用されている。

有機感光体は可視光から赤外光まで各種露光光源に対応した材料が開発しやすいこと、環境汚染のない材料を選択できること、製造コストが安いことなど、有利な点が多々ある。一方、欠点としては、機械的強度が弱く表面の擦過傷が発生しやすい、化学的な耐久性が弱いので多数枚のプリント時に感光体の静電特性の劣化が起き、画質を低下させる等の問題がある。従って有機感光体には、感光体上に形成されたトナー像を紙等の転写材に転写する時や感光体上の残留トナーをクリーニングする時等に加えられる機械的な外力で発生する表面の異物付着やキズに対する耐久性（耐摩耗性）を改善することが要求され続けている。

その改善策の一例として、感光体の異物付着や耐摩耗性を向上させる目的で、感光体の最表面層にポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等の含フッ素樹脂微粒子を含有させる技術が知られている。特に、感光体表面の摩擦係数を効果的に低下させて耐摩耗性を向上させる手段として、例えば（特許文献１）等には、結晶化度の小さい小粒径の含フッ素樹脂微粒子を使用する技術が開示されている。

また、他の方法として、感光層の最表面に高硬度の保護層を形成する方法が知られている。その好適な例は炭素または炭素を主成分として構成されるダイヤモンド状カーボン膜（ＤＬＣ膜）である。このＤＬＣ膜は、例えば（特許文献２）等に開示されるように、非晶質（アモルファス）構造でダイヤモンド結合やグラファイト結合などを持っており、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、スパッタリング法などの真空成膜技術を用いて作製される。

アモルファスシリコンを用いた無機感光体は、一般的には、導電性支持体を５０℃〜４００℃に加熱し、該支持体上に真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーテイング法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の成膜法によりアモルファスシリコン系材料からなる光導電層を形成する。なかでも、例えば（特許文献３）等に開示されたプラズマＣＶＤ法、すなわち、原料ガスをグロー放電することによって分解し、基板上にアモルファスシリコン系堆積膜を形成する方法が最も好適な方法として実用に付されている。

但し、プラズマＣＶＤで用いる原料ガスは、シラン、ジボラン等の有毒ガスであり、それらを無毒化するための排ガス処理システムが必要となるので、それに伴う設備費が増大する。また、プラズマＣＶＤにて成膜することができるアモルファスシリコンの成膜レートはせいぜい１時間当たり数μｍ程度であり、一般的な感光体にて必要とされる１０〜２０μｍを形成するためにはかなりの時間を費やさなければならず、プロセスコストが増大してしまう。プロセス改善対策としては、例えば（非特許文献１）に開示されるように、感光体ドラムに直接ＤＣバイアス電位を印加することでアモルファスシリコンや保護膜とするＳｉＣの成膜レートを大幅に改善し、生産性を高める工夫がなされている。

上記で示したアモルファスシリコン以外の無機の光電材料としては、酸化物半導体が候補として挙げられ、その良い例が酸化亜鉛である。この酸化亜鉛を用いた感光体は、現在ではほとんど見られなくなったが、樹脂結着剤と分散させた構成にて、普通紙電子写真感光体やエレクトロファックス紙等の安価で、かつ、無毒な電子写真感光体用光導電体として、かつては広く用いられた（例えば、（特許文献４））。しかしながら、この分散系での電子写真感光体は本質的に酸化亜鉛と樹脂からなる２元系物質であるためプロセス中の劣化が激しく、また環境雰囲気に影響されるという欠点があった。酸化亜鉛を分散させた感光体の信頼性が乏しかった原因は、酸化亜鉛が波長３８０ｎｍを中心とした短波長側に光感度を有しているので、樹脂に分散させることで物理増感、化学増感、色素増感などを施して長波長側に分光感度を持たせる必要があったためである。ところが、最近になって例えば（特許文献５）に開示されるように、酸化亜鉛を分散させること無く、酸化亜鉛を単独で薄膜化させることにより信頼性上の欠点を補った薄膜型感光体として応用する試みがなされて来た。また、アモルファスシリコンを用いた感光体の生産性を向上させる試みとして、例えば（特許文献６）に開示されるように、導電性支持体上に順に電荷輸送層となる酸化亜鉛と電荷発生層となるアモルファスシリコンを積層した構成も提案されている。
特開平０８−３２８２８７号公報 特開平０７−２３９５６５号公報 特開平０６−２７３９５６号公報 特開平０１−０３１１６０号公報 特開２０００−３２１８０３号公報 特開昭５９−１３６７４１号公報 Ｉｍａｇｉｎｇ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｊａｐａｎ ２００６論文集 Ｂ−１２

上述した様に、有機感光体、無機感光体共に実用化されているが、更なる向上を目指して様々な取り組みが引き続きなされている。有機感光体の課題は耐久性であり、寿命決定要因は、材料劣化に起因する要因と膜の磨耗による機械的劣化が主な要因である。

他方、アモルファスシリコン感光体は、ドーピング濃度を正確に制御する為のプロセスの複雑さ、成膜速度が遅いこと、および莫大な設備を必要とするためのコスト高が大きな課題と言える。

（特許文献１）に開示されている技術では、従来の有機材料と比べて耐摩耗性を向上させているとはいえ、材料の本質的な改善には限界がある。フッ素によって耐久性は向上しているが、無機材料に比べてオゾン、酸素、水分等の外因による影響を受け易く、恒久的な改善策にはならない。

（特許文献２）に開示されている、無機の保護膜を用いて有機膜を保護する方法では、磨耗性が改善され、オゾン、酸素、水分等の外因の進入を防ぐ効果がある。この効果を十分に引き出すためには保護膜の膜厚を厚くしなければならない。ところが、感光体上に形成される潜像の滲みなど、画質を維持するためには保護膜の膜厚を厚くすることはできず、保護膜の性能を十分に引き出すことはできない。この特性上のトレードオフよって、耐久性も不十分なものとなる。

（特許文献５）に開示されている、酸化亜鉛をプラズマ溶射で形成する方法では、酸化亜鉛の分光感度を長波長側に改善させているとはいえ４３０ｎｍ程度であり、電子写真装置にて一般的に用いられている７８０ｎｍ程度の赤色レーザでは十分に感光することはできず、良好な画質を得ることは困難である。また、酸化亜鉛に限らず、他の透明な酸化物をこのプラズマ溶射法にて作製したとしても分光感度の大幅な改善は見込まれず、短波長にしか吸収を持たないとの根本的な特性は改善できない。

（特許文献６）に開示されている、アモルファスシリコンと酸化亜鉛を積層する方法では、酸化亜鉛の上にアモルファスシリコンを形成するので、酸化亜鉛の表面は、アモルファスシリコンを形成する時に必要な有毒ガスを含んだプラズマに晒されることになるのでダメージを受け、良好な特性が得られ難い。また、アモルファスシリコンは不純物のドーピングにより価電子制御が可能であり、例えば、ジボランガスを添加すればＰ型半導体、フォスフィンを添加させればＮ型半導体となるが、酸化亜鉛はアモルファスシリコンと異なり、Ｎ型半導体として主に用いられる。よって、導電支持体の上に順に酸化亜鉛構成とアモルファスシリコンが形成された従来の構成においては、負帯電の感光体しかなり得ないので、負帯電の感光体と比べてオゾンの発生を低減でき、高い耐久性を有する正帯電の感光体を実現することは不可能である。

（非特許文献１）に開示されている、ＤＣプラズマを用いたＣＶＤにて成膜する方法では、改善されるとしてもアモルファスシリコンの成膜レートは１〜２μｍ／ｈｒであり、仮に２０μｍの膜厚が必要とした場合、１０時間程度の非常に長いプロセス時間を必要とする。また、この方法では、所定の特性を得るために必要となるドープ濃度を正確に制御しなければならず、プロセス上の複雑さは改善されない。

以上のように、上記従来の方法では、高感度で、耐久性に優れ、かつ、安価な電子写真感光体を得ることは困難であった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、高感度で、機械的強度に優れ、かつ、安価な電子写真感光体、その製造方法を提供すると共に、この電子写真感光体を用いた高画質な電子写真装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の感光体は、少なくとも表層が導電性を有する支持体と、光透過性を有する金属酸化物で構成された電荷輸送層と、支持体と電荷輸送層の間に電荷発生層を設けたものである。

本発明によれば、電荷発生層の上層に、電荷輸送層として働く光透過性を有する金属酸化物を形成した構成とするので、光を受けて電荷を発生する機能とその電荷を輸送する機能が分離できる。

光透過性を有する金属酸化物、つまり、バンドギャップが広い半導体に光電効果による電荷を発生する機能を持たせるには、照射する光の波長が短波長でなくてはならず、安価な赤外レーザを使用することができないが、本発明の構成とすることでその制約を受けなくなる。また、本発明に係る電子写真感光体の電荷輸送層は光透過性を有することから、光が光源から電荷発生層に達するまの間の損失を無くすことができ、高い感度を維持することができる。更に、最表面には有機物質で無く、有機物と比べて信頼性の高い無機物質である金属酸化膜で覆われているので高い耐久性（耐摩耗性）も同時に得ることができる。

本発明の電子写真感光体は、少なくとも表面が導電性を有する支持体と、光透過性を有する金属酸化物で構成された電荷輸送層と、支持体と電荷輸送層の間に電荷発生層を設けたものである。これによって、オゾン、酸素、水分等の外乱要因に対して劣化の少ない無機物質を最表面に配した構成となり、しかも、透明であることから露光に必要な光エネルギーを損失すること無く電荷発生層に導くことができるので、高感度で耐久性の高い性能を維持することができる。また、電荷輸送層となる透明な金属酸化膜にはＰ型半導体、Ｎ型半導体を任意に選択することができるので、正帯電感光体と負帯電感光体の両方に容易に対応することができる。

また本発明は、電荷発生層を有機光導電性材料で構成したものである。有機光導電性材料は簡易な方法で塗布することができるため、これによって生産性を向上することができる。

また本発明は、電荷発生層をアモルファスシリコンで構成したものである。これによって、成膜レートの遅いアモルファスシリコンによって、感光体を構成する全膜厚を形成する必要がなくなるので、いわゆるアモルファスシリコン感光体と比べて生産性を向上させることができる。

また本発明は、電荷輸送層を主に酸化亜鉛、酸化チタンまたは酸化錫で構成したものである。酸化亜鉛や酸化チタンという優れた光電効果を有する透明な金属酸化物を用いることで、高感度、高い耐久性が維持できる。

また本発明は、電荷輸送層の表面にカーボンを主成分とする保護膜を形成したものである。これによって、透明な金属酸化物と比べて更に耐摩耗性に優れたカーボン系の保護膜を最表面に配した構成となるので、耐久性が向上するという作用を有する。

また本発明は、電荷発生層と電荷輸送層の間に、更にバッファ層を設けたものである。これによって、電荷輸送層を形成する時に生じる有機膜またはアモルファスシリコンへの特性的なダメージを低減することができるので、感光特性が向上するという作用を有する。

本発明の電子写真感光体の製造方法は、少なくとも表層が導電性を有する支持体に、電荷発生層を形成し、電荷輸送層をエアロゾルデポジション法によって形成したものである。この成膜方法はプラズマを発生しないので、電荷発生層となる有機膜やアモルファスシリコン、更には、バッファ層へのダメージを大幅に低減することができる。さらに成膜レートもスパッタリング法やプラズマＣＶＤ法と比べて桁違いに早いので、感光特性を劣化させることなく高い生産性を維持することができる。

また本発明は、少なくとも表層が導電性を有する支持体に、電荷発生層を形成し、バッファ層を真空蒸着法によって形成し、電荷輸送層をエアロゾルデポジション法によって形成したものである。これによって、バッファ層を形成する時に生じる有機膜への特性的なダメージを低減することができるので、感光特性を向上させることができる。

また本発明は、エアロゾルデポジション法に用いる導入ガス中に酸素を含有させたものである。成膜中に酸素を添加することで、透明な金属酸化膜の還元による酸素欠乏を防ぐことができ、電荷輸送性能を防止することができるという作用を有する。

また本発明は、電荷輸送層を形成した後、更に熱処理を施すようにしたものである。熱処理によって各層界面に拡散が起きるので、各層の付着力を向上させることができる。

また本発明は、上述した電子写真感光体を有する電子写真装置である。本発明に係る感光体を採用した電子写真装置は、長時間に亘り安定した印字品質を保つことができる。

（実施例１）
以下、本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る電子写真感光体（以降、感光体）５０の層構造を示す模式図である。

なお感光体５０は、通常、例えばドラム状に構成されており、図１はその要部断面を拡大して示したものである。

図中、１は導電性の支持体、２は例えば有機膜で構成した電荷発生層、３は光透過性を有する金属酸化膜で構成した電荷輸送層であり、支持体１の上に順に形成されている。

支持体１としては支持体１自体が導電性を有するもの、例えば、アルミニウムが代表的ではあるが、それ以外にも、アルミニウム合金、銅、ステンレス、クロム、チタン、ニッケル、マグネシウム、インジウム、金、白金、銀、鉄等を用いることが出来る。その他に、プラスチック等の誘電体基材に、アルミニウム、酸化インジウム、酸化スズ、金、等を蒸着等により被膜形成して導電性を持たせたものや、プラスチックや紙に導電性微粒子を混合したもの等を用いることが出来る。これらの導電性の支持体１は均一な導電性が求められるとともに、平滑な表面性も重要となる。支持体１表面の平滑性は、その上層に形成する電荷発生層２、電荷輸送層３の均一性に大きな影響を与えることから、その表面荒さは０．５μｍ以下で用いられることが好ましい。

即ち、上述した構成は、少なくとも表面が導電性を有する支持体１と、光透過性を有する金属酸化物で構成された電荷輸送層３と、支持体１と電荷輸送層３の間に電荷発生層２を設けたものに他ならない。

図１においては、支持体１の上に直接電荷発生層２を形成した構成について示したが、支持体１と電荷発生層２の中間に、注入阻止機能と接着機能をもつ下引層を設けることもできる（図示せず）。下引層は電気的には支持体１と電荷発生層２の間の抵抗値を所定の範囲に設定するためのものであり、電荷発生層２をアモルファスシリコンで構成した場合は必須とされている。下引層の材料としては絶縁性能を示すカゼイン、ポリビニルアルコール、ニトロセルロース、エチレンーアクリル酸コポリマー、ポリビニルブチラール、フェノール樹脂、ポリアミド、ポリウレタン、ゼラチン等が一般的な材料として挙げられる。

電荷発生層２としては、特に指定を要するものではなく、公知のどのようなものでも使用できる。例えば、チタニルフタロシアニン、無金属フタロシアニン、銅フタロシアニン等の金属フタロシアニン類、ナフタロシアニン類、またこれら２種のフタロシアニンの混晶、アゾ化合物、セレン−テルル、ピリリウム化合物、ペリレン系化合物、シアニン系化合物、スクアリウム化合物、多環キノン化合物等が挙げられる。

これら電荷発生物質は単独で又は適当なバインダー樹脂中に分散して層形成が行われる。バインダー樹脂としては、広範な絶縁性樹脂から選択でき、例えばポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリアリレート、ポリアミド、アクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、セルロース系樹脂等の樹脂が挙げられる。電荷発生層２中に含有する樹脂は、８０重量％以下、好ましくは５０重量％以下が適している。電荷発生層２の厚さは一般的には数μｍ程度、特に０．０５〜２μｍであることが好ましい。上述の電荷発生物質を、これも上述したバインダー樹脂、及び溶剤とともに、ホモジナイザー、超音波、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミルなどの方法でよく分散し、塗布、乾燥して膜を形成する。また、フタロシアニン系に代表される昇華型の材料は真空蒸着法によって単独で形成することも可能である。

電荷輸送層３には光透過性を有する金属酸化物を用いる。金属酸化物材料は、大気中において安定で、資源として豊富であり、無公害材料であるものが多く、かつ、成膜方法としても真空装置を必要とするスパッタリング法、プラズマＣＶＤ法等から、ゾルゲル法などを採用したディップコーティング法、スピンコート法等の幅広い成膜手法の利用が可能となり、金属酸化物材料を光機能膜の主体材料に利用するメリットは多い。

実施例１で使用する光透過性を有する金属酸化物は感光体５０の電荷輸送層３として利用するため、露光する光の波長帯域において吸収することなく電荷発生層２に達し、発生した電荷を輸送する機能があればどのような材料であっても使用できる。但し、酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）等の金属酸化物材料は、安定性、無公害性の点で問題があるものであり、上記の金属酸化物の利点を享受でき難く、実用化は難しい。酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化錫（ＳｎＯ₂）はバンドギャップがそれぞれ、３．３ｅＶ、３．２ｅＶ、３．６ｅＶと大きく、しかも安定した材料であることから、感光体５０用の電荷輸送層３に用いることのメリットは非常に大きい。

実施例１で電荷輸送層３として用いる金属酸化物の透明性は、当然、透過率が高ければ高い方が良いが、一義的には決められない。電荷発生層２や電荷輸送層３の電気的な特性が優れていて感度が高ければ、電荷輸送層３による露光エネルギーの損失が多少起きたとしても、感光体５０としての特性には問題とならない場合も多々ある。

好ましくは、露光エネルギーを６０％以上透過する透過率を有していれば、実施例１の構成に用いる金属酸化物電としての機能を十分に発揮できる。

従来から、感光層の最表面に高硬度の保護層を形成する方法が知られているが、当然、本発明においても適用できる。その好適な例は、炭素または炭素を主成分として構成される薄膜、中でもダイヤモンドやダイヤモンド状カーボン膜（ＤＬＣ膜）を保護膜として用いる場合である。ＤＬＣ膜は、ダイヤモンド結合とグラファイト結合が混在したアモルファス構造体であり、メタン、エタン、プロパン、ブタジエン等の炭化水素系のガス、必要に応じ水素、フッ素（ＮＦ３）、窒素（Ｎ２）、硼素（ＢＦ３）ガスなどを流入しつつ、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、スパッタリング法などの真空成膜法を用いて作製される。ＤＬＣ膜を図示しない保護膜として電荷輸送層３の上に成膜する場合には、電荷輸送層３となる金属酸化膜へのダメージを考慮しなければならず、成膜レート、基板加熱、バイアス電圧等の各種成膜条件や、使用するガスにも留意して最適な条件を設定しなければならない。また、必要とする保護膜の膜厚は特に指定は無いが、厚過ぎてしまうと、感光体５０としての感度が低下してしまい良好な画質が得られなくなるので、一般的には１μｍ以下の膜厚が好ましい。

実施例１においては、電荷発生層２として有機材料を用いた例を説明したが、電荷発生層２としてアモルファスシリコン膜を用いてもよい。この場合は、導電性の支持体１を２００〜３００℃に加熱し、支持体１上に真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーテイング法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の成膜法によりアモルファスシリコン膜を形成すればよい。この成膜にあたって、特にプラズマＣＶＤ法によって支持体１上にアモルファスシリコン膜を形成することが望ましい。

また、有機膜／アモルファスシリコン膜で構成した電荷発生層２と、光透過性を有する金属酸化膜で構成した電荷輸送層３と、必要に応じてバッファ層および／または保護層を積層した後に（この場合、感光体５０の最表面は、保護層（図示せず）又は、保護層が設けられていない場合は電荷輸送層３となる）、熱処理を施すことが望ましい。熱処理によって、上述した各層の界面に拡散が起きるので、層間の付着力が増大し外力に対する剥離などが生じにくくなる。熱処理温度は特に規定するわけではなく、個々の材料との組合せによって異なり、特性の劣化と付着力の向上を加味しながら最適化を図ればよい。

（実施例２）
図２は本発明の実施例２に係る感光体５０の層構造を示す模式図である。

実施例２は、電荷発生層２と電荷輸送層３の中間にバッファ層４を配した感光体５０の断面構造を示している。

実施例２と実施例１では、電荷発生層２と電荷輸送層３の中間にバッファ層４が配してあることのみが異なった構成となっている。実施例２におけるバッファ層４の役割は、電荷発生層２である有機膜上に電荷輸送層３としての金属酸化物を形成する際に生じる電荷発生層２のダメージを低減することにある。

上述したように、金属酸化物はプラズマＣＶＤ法やスパッタリング法またはディップコーティング法やスピンコート法によって作製されるが、プラズマ内に存在する紫外線や二次電子が有機膜にダメージを与えるので、電荷を発生させる能力を著しく低下させてしまう。また、溶媒に金属酸化物を分散させているディップコーティング法やスピンコート法においては、その溶媒によって電荷発生層２の有機膜自体が解けてしまい、所望の厚みを均一に形成できなくなる場合がある。特に、電荷発生層２となる有機膜がフタロシアニン系のような単体で存在する場合には溶媒を用いる方法で電荷輸送層３を形成できない。一方、有機材料をバインダーに分散させた電荷発生層２を採用する場合は、電荷輸送層３を分散させた溶媒を選択することで、溶媒を用いた方法での電荷輸送層３の成膜は可能性ではあるが、溶媒の材料選択が重要であり、非常に限定された条件となってしまう。

よって、バッファ層４を電荷発生層２の上に形成した後に電荷輸送層３を形成することで、上述の課題を解決することができ、良好な特性を有する感光体５０を提供することができるようになる。

バッファ層４に求められる特性は、電荷輸送層３形成時の電荷発生層２へのダメージを低減して保護する働きの他、感光体５０としての特性を満足するには、電荷発生層２と電荷輸送層３の間で電荷の受け渡しを行う機能を必要とする。よって、バッファ層４は導体または半導体性能を示すことが好ましく、例えば、グラファイトやフラーレン等が好ましく用いられるが、場合によっては絶縁体であっても良い。例えば、数ｎｍ〜３０ｎｍ程度の絶縁体をバッファ層４とした場合、この膜厚領域では完全な膜として有機膜の全面を覆うことはできず、島状で存在する。また、電荷発生層２自体の表面も数ｎｍ〜数１０ｎｍレベルの凸凹状態であるので、その領域は電荷発生層２である有機膜とバッファ層４である絶縁膜が混在した状態になり、たとえバッファ層４が絶縁体であったとしても導体や半導体として作用し、電荷の受け渡しが可能となる。

バッファ層４も光透過性を有することが好ましいが、例えば金属のような透明でない導体を使用することもできる。金属は膜厚が厚くなれば透明でなく光透過性を失うが、数十ｎｍ程度の薄い膜厚では光を透過する。当然、膜厚が厚くなれば透過率は低下し、金属の材質によっても透過率は異なる。例えば、アルミニウムの場合は１０ｎｍの膜厚では約３０％の可視光の透過率、５ｎｍの膜厚では約５０％の透過率を有する。またＭｇＡｇの場合には、１０ｎｍの膜厚で約５０％、５ｎｍの膜厚で約７０％の透過率になる。この様に、透明でない金属のような膜であっても、材質や膜厚を選択することでバッファ層４として使用することが可能である。

バッファ層４を形成するための成膜方法は特に指定するものではないが、バッファ層４を形成する時に下地となる電荷発生層２にダメージを与えては意味が無い。従って、プラズマ発生することなく下地へのダメージが少ない真空蒸着法が好ましいが、プラズマを発生するスパッタリング法であっても、例えば、対向ターゲット式スパッタリング装置のように基板へのプラズマの影響を極力低減した方法を用いれば、下地層にダメージを与えることなくバッファ層４を形成することもできる。更に、導電性ポリマーもバッファ層４に使用でき、特に、π共役導電性ポリマーが好適である。この場合、電荷発生層２にはバインダーに分散された材料を用いることで、その上に導電性ポリマーであるバッファ層４を形成でき、その機能を十分に発揮することができ、本発明の効果を実現できる。

（実施例３）
図３は本発明の実施例３に係るエアロゾルデポジション法を用いた成膜装置６０の概略図である。

以降図３を用いて、光透過性を有する金属酸化物を形成する方法として好適なエアロゾルデポジション法を用いた電子写真感光体の製造方法について説明する。

実施例３で使用する成膜装置６０は、材料粒子５をキャリアガスに分散させてエアロゾル６を形成させるエアロゾル発生器７、エアロゾル６をノズルから噴出させて基板に付着させるための成膜チャンバー８等から構成され、成膜チャンバー８には排気ポンプ９が接続されている。

エアロゾル発生器７には、キャリアガスを導入するためのガスボンベ１０が導入管１１を介して接続されている。導入管１１の先端はエアロゾル発生器７の内部において底面付近に位置し、材料粒子５中に埋没するように配置されており、ガスボンベ１０からキャリアガスを送ることで材料粒子５が吹き上げられてエアロゾル６を生成する。生成されたエアロゾル６は導入管１１を通って噴出ノズル１２に供給される。

基板１３は、基板ホルダー１４に装着される。

キャリアガスとしては、例えばヘリウム、アルゴン、クリプトン等の不活性ガスや窒素、空気、酸素等を使用することができるが、キャリアガスには酸素を添加することが望ましい。これによって光透過性を有する金属酸化膜の還元による酸素欠乏を防ぐことができ、電荷輸送性能の低下を防止することができる。

以下、図１を併用して説明を続ける。

基板１３として、例えば実施例１で説明した支持体１に電荷発生層２となる有機膜またはアモルファスシリコンを形成したドラムを装着し、この上に噴出ノズル１２よりエアロゾル６を噴出して電荷輸送層３を成膜する。

基板形状や基板サイズによって基板ホルダー１４には様々な機構を装着することができる。例えば、感光体５０のような円筒形の基板１３に成膜する場合には、基板ホルダー１４を回転させる機構、平面で大面積を必要とする場合には、前後左右（ＸＹ軸）に制御できる機構がその一例である。また、噴出ノズル１２を多数並べることで大面積の成膜に対応することもできるし、これら機構を併用しても良い。

さて、エアロゾルデポジション法とは超微粒子化した材料をガス中に分散させたエアロゾルを、基板１３に高速で噴射、衝突させて基板１３表面に所望の膜を形成する方法であり、例えば特開２００１−１８１８５９に開示されている。この方法によって得られた膜は、超微粒子を衝突により破砕して微細断片粒子を生成し、あるいは超微粒子を衝突させてその衝撃により変形を起こさせて、その一部に新生面を形成させるなどし、次いで微細断片粒子を基板１３へ接着あるいは微細断片粒子同士を接合させることにより、焼成させることなく高密度の緻密性の優れた膜を基板１３上に形成することができ、特に、酸化物等のセラミックスを成膜する方法として適している。しかも、その成膜レートは従来の成膜方法であるプラズマＣＶＤやスパッタリング法と比べると桁違いに高速である。

我々は、このエアロゾルデポジション法を、感光体５０に用いる電荷輸送層３の形成に用いれば、優れた性能を有する感光体５０を生産性良く得ることができることを見出した。

つまり、いわゆるアモルファスシリコン感光体は、プラズマＣＶＤを用いなければ良好な特性は得られない、しかし、数１０μｍのアモルファスシリコンをプラズマＣＶＤで成膜するには生産性が非常に悪くコストが高くなる。そこで、このエアロゾルデポジション法を用いれば、生産性を大幅に改善することができる。しかしながら、このエアロゾルデポジション法では、ドープ濃度を正確に制御することは困難であり、電荷発生層２として十分に機能するアモルファスシリコン膜を作製することはできない。そこで、アモルファスシリコンに代わる他の材料として光電効果を有する光透過性を有する金属酸化物に着目したが、この材料系では分光感度は短波長側に存在するため、一般の電子写真装置で実用化されている赤色レーザでは感光しない。

よって最終的に、支持体１上に有機膜やアモルファスシリコン膜を電荷発生層２として、例えば実施例１で説明した工法で成膜し、更にその上部に電荷輸送層３としての光透過性を有する金属酸化物（例えば酸化亜鉛）を、上述のエアロゾルデポジション法によって成膜すれば、従来技術の課題を全て解決し、生産性良く良好な特性を有する感光体５０を実現することが初めて可能になる。なおアモルファスシリコン膜を電荷発生層２として用いる場合は膜厚を厚くする必要が無いので、プラズマＣＶＤを用いて成膜しても生産的にそれ程大きな問題とはならない。

（実施例４）
図４は本発明の実施例４に係る電子写真装置７０の概略構成図である。

図４に示す電子写真装置７０は、４つの円筒状または円柱状の像形成体として、例えば実施例１、実施例２で詳細に説明した感光体１５、１６、１７、１８と、これらに跨って延在しているベルト状転写体１９を有する中間転写ユニット２０等から構成されている。それぞれの感光体１５、１６、１７、１８の周辺には、帯電装置（ここでは帯電ローラ）２１、２２、２３、２４、露光装置２５、上部にそれぞれ現像剤格納部を有する現像器２６、２７、２８、２９、感光体クリーナ３０、３１、３２、３３が配置されている。なお、中間転写ユニット２０には、記録紙３４に転写されずにベルト状転写体１９の表面に残ったいわゆる残トナーをクリーニングするためのベルトクリーナ３５が設けられている。さらに、中間転写ユニット２０のベルト状転写体１９には、各感光体１５、１６、１７、１８で形成された後、転写され重畳されたトナー像を記録紙３４に転写するのに必要な最終転写ローラ３６が当接または対向している。定着器３７は記録紙３４に転写されたトナー像を定着させる手段である。

次に画像形成の詳細について説明する。まず、本発明に係る感光体１５が帯電装置２１により一様に帯電された後露光装置２５により露光され、これにより形成された静電潜像を現像器２６により現像する。静電潜像が可視化されたトナー画像は、中間転写ユニット２０のベルト状転写体１９と対向または接する位置でベルト状転写体１９に転写される。この第１のトナー画像が感光体１６と接触する位置に進むタイミングに合わせて、感光体１６の表面に形成された他の色のトナー画像が、第２のトナー画像として第１のトナー画像の上に重ねて転写される。以下同様に第３、第４のトナー画像が重ねて転写され、４色の重ね画像が完成する。この中間転写ユニット２０のベルト状転写体１９の上に形成された重ね画像は、その後最終転写ローラ３６と接する部分において記録紙３４に一括転写され、定着器３７により記録紙３４に定着されて、記録紙３４にカラー画像が形成される。

さて、一連の画像形成プロセスにおいて、感光体１５、１６、１７、１８からベルト状転写体１９に転写されなかったトナーは、感光体クリーナ３０、３１、３２、３３によって掻き落とされるが、一般に感光体クリーナ３０、３１、３２、３３はブレード等によって構成されており、感光体クリーナ３０、３１、３２、３３は、それぞれ感光体１５、１６、１７、１８と接触（摺動）することで転写されなかったトナーを除去する。

本発明に係る感光体１５、１６、１７、１８は高い耐摩耗性（耐久性）を有することから、例えば電子写真装置７０プロセス速度をより高速に設定した場合や、いわゆるヘビーデューティ機といわれるような高いスループットが要求される分野の機器においても好適に用いることができる。

図５は本発明の実施例４に係る電子写真装置７０に応用される露光装置の他の例を示す斜視図である。

図５に示す露光装置８０は、露光光源としてアレイ状に構成された有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子アレイ３９）を用いたものである。

有機ＥＬ素子アレイ３９は、長尺のハウジング４０中に保持されている。長尺のハウジング４０の両端に設けた位置決めピン４１を長尺のハウジング４０の対向する位置決め穴に挿入させると共に、長尺ハウジング４０の両端に設けたねじ挿入孔４２を通して固定することにより、各感光体１５，１６，１７，１８に応じた有機ＥＬ素子アレイ３９を露光手段として所定位置に固定することができる。

有機ＥＬ素子アレイ３９を構成する各有機ＥＬ素子は、同じガラス基板４３上に形成されたＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）４４により駆動される。屈折率分布型ロッドレンズアレイ４５は有機ＥＬ発光素子アレイ３９の前面に設けられた結像光学系であり、屈折率分布型ロッドレンズ４６を俵積みして構成される。

ハウジング４０はガラス基板４３の周囲を覆い、図示しない感光体に面した側は開放する。このようにして、屈折率分布型ロッドレンズ４６から感光体に光線を射出して露光する。ハウジング４０のガラス基板４３の端面と対向する面には、光吸収性の部材（塗料）が設けられている。

実施例４では露光光源として、レーザ光源を用いた露光装置２５、または有機ＥＬ素子アレイを用いた露光装置８０を例示したが、露光光源としてＬＥＤを用いたいわゆるＬＥＤヘッドを露光装置として用いてもよい。

以上のように構成された電子写真装置７０に、本発明に係る感光体を搭載して動作させた結果、得られた画像の画質は従来の有機感光体やアモルファスシリコン感光体を用いて作製したものと比べても遜色は無く、しかも、最表面は無機材料であるので有機感光体と比べて高い耐久性を有していることが確認できた。

本発明によれば、高い耐久性を有した感光体を得ることができる。従って本発明は、この感光体を応用した、例えば複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、ＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｒｉｎｔｅｒ）などの複合機に好適に応用することができる。

本発明の実施例１に係る電子写真感光体の層構造を示す模式図 本発明の実施例２に係る感光体の層構造を示す模式図 本発明の実施例３に係るエアロゾルデポジション法を用いた成膜装置の概略図 本発明の実施例４に係る電子写真装置の概略構成図 本発明の実施例４に係る電子写真装置に応用される露光装置の他の例を示す斜視図

符号の説明

１ 支持体
２ 電荷発生層
３ 電荷輸送層
４ バッファ層
５ 材料粒子
６ エアロゾル
７ エアロゾル発生器
８ 成膜チャンバー
９ 排気ポンプ
１０ ガスボンベ
１１ 導入管
１２ 噴出ノズル
１３ 基板
１４ 基板ホルダー
１５，１６，１７，１８ 感光体
１９ ベルト状転写体
２０ 中間転写ユニット
２１，２２，２３，２４ 帯電装置（帯電ローラ）
２５ 露光装置
２６，２７，２８，２９ 現像器
３０，３１，３２，３３ 感光体クリーナ
３４ 記録紙
３５ ベルトクリーナ
３６ 最終転写ローラ
３７ 定着器
３９ 有機ＥＬ素子アレイ
４０ ハウジング
４１ 位置決めピン
４２ ねじ挿入孔
４３ ガラス基板
４４ ＴＦＴ
４５ ロッドレンズアレイ
４６ 屈折率分布型ロッドレンズ
５０ 感光体
６０ 成膜装置
７０ 電子写真装置
８０ 露光装置

Claims (11)

1. 少なくとも表面が導電性を有する支持体と、
   光透過性を有する金属酸化物で構成された電荷輸送層と、
   前記支持体と電荷輸送層の間に電荷発生層を設けた電子写真感光体。
2. 請求項１記載の電子写真感光体であって、
   前記電荷発生層を有機光導電性材料で構成した電子写真感光体。
3. 請求項１記載の電子写真感光体であって、
   前記電荷発生層をアモルファスシリコンで構成した電子写真感光体。
4. 請求項１から３いずれか１項記載の電子写真感光体であって、
   前記電荷輸送層を主に酸化亜鉛、酸化チタンまたは酸化錫で構成した電子写真感光体。
5. 請求項１から３いずれか１項記載の電子写真感光体であって、
   前記電荷輸送層の表面にカーボンを主成分とする保護膜を形成した電子写真感光体。
6. 請求項１から３いずれか１項記載の電子写真感光体であって、
   前記電荷発生層と前記電荷輸送層の間に、更にバッファ層を設けた電子写真感光体。
7. 少なくとも表層が導電性を有する支持体に、
   電荷発生層を形成し、
   電荷輸送層をエアロゾルデポジション法によって形成した電子写真感光体の製造方法。
8. 少なくとも表層が導電性を有する支持体に、
   電荷発生層を形成し、
   バッファ層を真空蒸着法によって形成し、
   電荷輸送層をエアロゾルデポジション法によって形成した電子写真感光体の製造方法。
9. 請求項７または８記載の電子写真感光体の製造方法であって、
   前記エアロゾルデポジション法に用いる導入ガス中に酸素を含有させた電子写真用感光体の製造方法。
10. 請求項７または８記載の電子写真感光体の製造方法であって、
    前記電荷輸送層を形成した後、更に熱処理を施す電子写真感光体の製造方法。
11. 請求項１から６いずれか１項記載の電子写真感光体を搭載した電子写真装置。

Images