JPS61255352A - 感光体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は感光体、特に表面にダイヤモンド状カーボン薄
膜の層を有する感光体およびその製造法に関する。

従来技術 ダイヤモンド状カーボン薄膜を干渉フィルター、ミラー
、レンズ等の光学器機用多層干渉膜として用いる提案が
なされている（特公昭５９−４１１６３号公報）。これ
は透明基板（石英、ジエチレンカーボネート樹脂等）上
にダイヤモンド状カーボン層をイオンビームスパッタリ
ング蒸着法またはスパッタリングイオン銃を用いて設け
たものであり、干渉膜を得ることを目的としている。

一方、感光体の表面保護層として、ダイヤモンド状カー
ボン層を設けることについては従来全く提案されていな
い。

発明の解決しようとする問題点 感光体、特に感光体ドラムは、転写工程、クリーニング
工程等において紙やクリーニングブレードと擦れあい表
面摩耗や傷を生じ易く、これが感光体の寿命を支配する
ことが多い。特に光導電性材料粒子を絶縁性高分子材料
からなる結着剤中に分散させた感光層を有する感光体に
おいては、感光層表面が樹脂であるため耐摩耗性、耐ブ
レード傷性が小さく、その寿命はせいぜい２００００枚
程度、通常１５０００枚程度と通常れている。

上記問題を解決するためにはこれらの感光体表面に高硬
度の表面保護層を設ける方法が考えられるが、光透過性
に優れ、感光体の特性を損なうことのない素材の選定は
必らずしも容易でなく、また、この素材をいかに感光体
表面に密着させるかと云う困難な問題があった。特に性
質の全く異なる有機物表面に無機物の層を剥離しないよ
う密着させると云う困難な問題を解決する必要があった
。

加えて、得られた表面層はクリーニング時に容易にトナ
ーが除去できる平滑性を有していなければならない。

問題を解決するための手段 本発明は感光体表面上にダイヤモンド状カーボンの表面
保護層を設けた感光体を提供する。

感光体としては、アモルファスセレンやアモルファスセ
レン基の薄膜を基板上に形成させた無機薄膜感光体と光
導電性材料粒子を高分子材料で金属ドラム上に結着した
樹脂膜型感光体がある。

本発明はそのいずれの感光体についても適用し得るが、
表面保護層を特に必要とする樹脂模型感光体に適用する
のが特に好ましい。適用し得る樹脂模型感光体は特に限
定的ではない。例えば光導電性材料としてフタロシアニ
ン系顔料（例えば胴フタロンアニン、無金属フタロシア
ニン、ハロゲン置換フタロシアニン等）、ポリビニルカ
ルバゾール等の有機光導電性材料、酸化亜鉛、硫化カド
ミウム等の無機光導電性材料等を用いたちのいずれであ
ってもよい。またこれらの光導電性材料を結着する樹脂
バインダーとしては、アクリル樹脂、スチレン樹脂、飽
和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エチレン−酢酸
ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、スチレン・ブタジ
ェン共重合体、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、
ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラ
ミン樹脂、アルキッド樹脂、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾ
ール等が例示されるがこれに限定されるものではない。

ダイヤモンド状カーボン薄膜を形成するに特に適した樹
脂は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等がある。

もちろん感光層自体多層構造のものであってもよい。

感光体最表面には、ダイヤモンド状カーボン層を設ける
。カーボン層厚さは０．０５〜１．０μｍ１特に０．１
〜０．５μｍが好ましい。ダイヤモンドはモス硬度で最
も硬い物質であるが薄膜にした場合もろい性質がある。

特に樹脂模型感光体表面にこれを設けた場合感光層との
硬度差が極めて大きいため、応力に対して剥離や亀裂を
生じ易い。

従って本発明はまたダイヤモンド状カーボン層を感光層
上によく密着させ剥離や亀裂を生じ難くする技術を提供
する。

即ち、本発明はカーボン蒸発源近くにイオン化電極と熱
電子放射線を設け、イオン化されたカーボンを直流電界
にて加速し、感光体表面に付着させる電子写真感光体の
製造法において、カーボン蒸発源とイオン化電極との間
の電界強度を徐々に高めることを特徴とするダイヤモン
ド状カーボンの表面保護層を有する感光体の製造方法に
関する。

上記製造法を第１図にもとづいて説明する。第１図は、
感光体表面にカーボン層を形成させるためのイオンブレ
ーティング装置である。（１）はカーボン（ターゲット
）（２）を入れたルツボ（例えば銅製）である。このル
ツボ（１）を電子銃（３）により加熱（４２００℃以上
）するとカーボンが蒸発する。ルツボ上方にはイオン化
電極（４）を設けこれを電圧源（５）によって正電圧を
印加すると、蒸発したカーボン粒子はイオン化電極と接
触し、正電荷を有するイオン粒子となる。この際、ルツ
ボ（１）とイオン化電極（４）の間に熱電子放射電極（
６）（例えばタングステンフィラメント）を配置すると
、これから発生する熱電子によってイオン化が促進され
る。

一方、感光体ドラム（７）には電圧源（８）によって負
電圧が印加されており、正電荷が印加されたイオン化電
極（４）との間に直流電界が形成される。

この直流電界によって上記イオン化されたカーボンは感
光体ドラム（７）の方へ加速され、感光体表面に付着す
る。必要ならば感光体表面近傍にヒーター（９）を配置
してよく、これによって感光体表面を加熱してカーボン
薄膜の成長を補助してもよい。なお上記イオンブレーテ
ィングは真空容器（１０）（１０−’Ｔｏｒｒ以下）中
で行なうのが好ましい。必要なら真空容器にガス導入ラ
イン（ｌｌ）を設け、導入ガスと蒸発粒子とを感光体表
面において化学反応させ膜を形成させる必要がある場合
に用いてもよい。感光体ドラム（７）は駆動用モーター
（１２）で回転し、被着が全面に一様になるようにする
。

上記方法において、イオンプレヘティングの設定条件で
あるイオン化率またはターゲットとイオン化電極間の距
離を変えることにより、カーボンの薄膜構造を変えるこ
とができる。イオン化率はイオン化電圧とイオン化電流
を変えることにより調節できる。イオン化率が小さいか
あるいは上記距離が長いとカーボン層は無定形構造とな
り、その逆の場合はダイヤモンド状カーボン層に近づく
。

無定形カーボンは比較的柔軟で樹脂との結着性に優れて
いるため、直接感光体表面にダイヤモンド状カーボン層
を形成させるよりもこれを間に介在させることにより耐
剥離性や耐亀裂性を著るしく向上させることができる。

無定形カーボン層は０．０２〜０．２μｍ１特に　０４
１μｍ以下にするのが好ましい。０．０２μｍより薄い
と無定形カーボン層の効果が不十分となり、０．１μｍ
より厚いと透明度か低下する。無定形カーボン層形成の
後、イオン化率を徐々に上げて、またはターゲット−イ
オン化電極間距離を短かくしてダイヤモンド状カーボン
層を形成させる。ダイヤモンド状カーボン層の厚さは０
．０５〜１．０μｍ、より好ましくは０．１〜０．５μ
ｍである。表面保護層の厚さを０．５μｍより大きくす
ると、感光体表面の残留電位が増大することになる。

無定形カーボン層を形成するためには、ターゲット−イ
オン化電極間距離を８０ｍｍとしたときイオン化電圧２
０〜３０Ｖ、イオン化電流を５０〜１５（１＋Ａに設定
し、厚さを０．０１〜０．０２）ｔｍとするには０．５
〜１分間ブレーティングする。

イオン化電圧およびイオン化電流を徐々に上げ（例えば
１〜２分かけて）、ダイヤモンド状カーボン層が形成さ
れるイオン化率とする。無定形カーボン層から急激にダ
イヤモンド状カーボン層を形成させると剥離を生じ易く
なる。

ダイヤモンド状カーボン層を形成させるにはイオン化電
圧５０Ｖ以上、好ましくは６０〜７０Ｖとするのが好ま
しく、また、イオン化電流は１０Ａ以上、好ましくは２
０〜３０Ａである。

カーボンの沸点は極めて高いため（４２００℃）、これ
を蒸発させるための電子銃にも相当量の電流（例えば約
６００ｍＡ）を必要とする。電子銃から発生する電子ビ
ームをカーボンターゲット（２）の−ｉ所に当てるとタ
ーゲットの蒸散が早くなり急激に穴があき、電子ビーム
が胴ルツボまで達して蒸着を困難にする。この問題を解
するには第２図に示すごとく銅ルツボ（１）中のカーボ
ンターゲット（円板）（２）を回転させながら蒸着を行
なうのが好ましい。この方法では電子ビームのスポット
の位置（１３）は固定されているがルツボ（１）が回転
しているため電子ビームが図中の破線に沿って当たるこ
とになり、カーボンを徐々に蒸発させることが可能とな
る。

イオン化電極はカーボンを蒸発させるため、カーボンか
ら１００ｍｍ以内、好ましくは６０〜８０ｍｍ以内に設
置するのが好ましい。この付近ではカーボンの蒸気が非
常に多いため（１〜０．１　　ｔｏｒｒ）イオン化電極
と蒸発源との間で放電が起る。この放電は局所的な範囲
で起るため感光体、特に有機感光体に有害な紫外光の発
生は微かである。

この様にして得られる感光体の模式的断面図を第３図に
示す。図中、（１４）は導電性基板、（１５）は光導電
層、（１６ａ）は無定形カーボン層、（１６ｂ）はグラ
ファイト層および（１６ｃ）はダイヤモンド状カーボン
層である。

以下、実施例をあげて本発明を説明する。

寒ム■ （１’）　　光導電性塗料の調製； 胴フタロシアニン５０重量部とテトラニトロ胴フタロシ
アニン０．２重量部を９８％ａ硫酸５００重量部に充分
撹拌しながら溶解させ、これを水３０００重量部にあけ
、胴フタロシアニン胴とテトラニトロ胴フタロシアニン
の光導電性材料組成物を析出さけた後、胛過、水洗し、
減圧下１２０℃で乾燥した。

得られた組成物１０重量部を熱硬化性アクリル樹脂（ア
クリディックＡ４０５：大日本インキ（株）製）２２．
５重量部、メラミン樹脂（スーパーベッカミンＪ８２０
　　：大日本インキ（株）製）７．５重量部、ヒドラゾ
ン化合物（１）１５重量部をメチルイソブチルケトン：
セロソルブアセテルト（ｌ　：１）７０重量部とともに
ボールミルポットに入れて４８時間混練し、光導電性塗
料を調製した。

（２）光導電層の形成 上記塗料をアルミニウム基体上に約１５μｍとなるよう
に塗布した。これを１５０℃の条件下に乾燥硬化して光
導電層を形成した。

（３）カーボン層の形成 上で得た感光体を第１図に示す装置に入れた。

カーボン層形成条件は以下の通りである。

ターゲット−感光体表面間距離：　　１０００ｍｍター
ゲット−イオン化電極間距離：　　　８０ｍ１ｌｌター
ゲット−熱電子放射電極間距離：２０ｍｍ（タングステ
ンフィラメント１２ｈｍ）真空容器内圧：　　　　　　
　　〜ｌ　Ｏ”−５Ｔｏｒｒ電子ビーム：　　　　　　
　　　　　６００ｍＡ感光体電圧：　　　　　　　　　
　−５００Ｖ感光体表面温度：　　　　　　　　１００
℃熱電子放射電極電圧（電流）：　　９Ｖ（６０Ａ）上
記条件下でまずイオン化電圧（電流）　　３０Ｖ（２Ａ
）で１分間イオンブレーティング処理を施し、無定形カ
ーボン層を感光体上に形成した。次いで１分を要してイ
オン化電圧（電流）を９０Ｖ（３０Ａ）まで上昇せしめ
、グラファイト層を形成させた。

次いでこの条件下で２分間でブレーティングを行ないダ
イヤモンド状カーボン層を形成させた。

得られたカーボン層は０．２μｍであった。

（４）感光体評価試験 上で得られた感光体を電子写真用複写機（ミノルタカメ
ラ（株）製：　ＥＰ−３００ＲＥ）に組み込み感光体の
基本特性とクリーニング性および耐久性を評価した。結
果を表−１に示す。表−１中、Ｖｏは直流電圧＋　７．
５ＫＶを印加したときの初期表面電位、ＤＤＲ，は帯電
後１秒間暗所に放置したときの電位の減衰率およびＥｌ
／２は初期表面電位が１／２になるまでに要した露光量
を示す。

「傷発生」とは感光体表面に傷が発生することなくコピ
ーし得る枚数、クリーニング性とはブラックスポットが
コピー紙上に表われる量、経時変化とは、感光体表面状
態の変化などによって感光体表面電位力（＋１ＯＯＶ以
上変化する耐刷枚数であり、いずれの試験も２０°Ｃ／
４０％ＲＨで行なった。

結果を表−１に示す。比較のため、カーボン層を設ける
前の感光体の試験結果を示す。

表−１ 発明の効果 本発明感光体は耐刷枚数が著るしく向上し、ブレード傷
や摩耗を生じ難く、また、感光体表面に付着するトナー
の除去、即ちクリーニング性が向上した。

また、本発明方法を用いることにより、光導電性層とな
じみのよい無定形カーボン層を設け、徐々にダイヤモン
ド状カーボン層を設けることができるため剥離や亀裂を
生じなくすることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明感光体のダイヤモンド状カーボン層を形
成するためのイオンブレーティング装置、第２図は回転
式のルツボとターゲットおよび第３図は本発明感光体を
示す。 （１）　　ルツボ、　（２）　カーボンターゲット、（
３）電子銃、　（４）イオン化電極、（６）熱電子放射
電極、　（７）感光体ドラム、（９）ヒーター、　（ｌ
Ｏ）真空容器、（１３）電子ビームスポット、　（１４
）基板、（１５）光導電層、　（１６）カーボン層。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、最表面にダイヤモンド状カーボン保護層を設けた感
   光体。