画像形成方法、該方法を実行可能な画像形成装置
【課題】オゾン、窒素酸化物などの発生を引き起こす帯電工程を省略可能な画像形成方法、電位コントラストの大きい静電潜像形成を行うことのできる画像形成装置を提供。
【解決手段】導電性支持体上に、少なくとも、感光層と、該感光層を被覆する部分と被覆しない部分を有する上部電極を順次積層した構造を有した像担持体と、少なくとも潜像形成部と、トナー現像部と、転写部と、クリーニング部とを有する画像形成装置を用いた画像形成方法であって、前記潜像形成部は、潜像形成光照射時に、前記上部電極にバイアスが印加されることにより、潜像形成を行い、潜像形成後、前記トナー現像部は、トナーを前記像担持体表面へ供給して現像し、前記転写部は、その現像されたトナーを被転写材に転写し、前記クリーニング部は、前記像担持体の上部電極にバイアスを印加して転写後の像担持体に残存するトナーを除去する。
【解決手段】導電性支持体上に、少なくとも、感光層と、該感光層を被覆する部分と被覆しない部分を有する上部電極を順次積層した構造を有した像担持体と、少なくとも潜像形成部と、トナー現像部と、転写部と、クリーニング部とを有する画像形成装置を用いた画像形成方法であって、前記潜像形成部は、潜像形成光照射時に、前記上部電極にバイアスが印加されることにより、潜像形成を行い、潜像形成後、前記トナー現像部は、トナーを前記像担持体表面へ供給して現像し、前記転写部は、その現像されたトナーを被転写材に転写し、前記クリーニング部は、前記像担持体の上部電極にバイアスを印加して転写後の像担持体に残存するトナーを除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーを用いた複写機などの画像形成装置を用いた画像形成方法に関し、また、このような画像形成方法を実行可能な画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機などにおける電子写真プロセスは、次のような工程（１）〜（５）により画像形成が行われてきた。
（１）帯電、（２）露光（書き込み）、（３）トナー現像、（４）トナー転写、（５）トナー定着
このような発明として特許文献１〜５の発明などが知られている。
一方、特許文献６には、上記した電子写真プロセスの工程（１）〜（５）において、（１）の帯電工程を省く発明が開示されている。これは、導電性支持体上に、少なくとも正孔輸送物質を含有する正孔輸送層、電荷発生層を順次積層した構成を有する像担持体を用いて、光照射と同時にプラスバイアス印加により潜像形成を行なうことを特徴とするものである。このことにより、オゾン、ＮＯｘ生成物を発生する放電を伴う帯電工程をなくすことが出来る。
【０００３】
しかし、この公報に開示された方法では、バイアス印加と同時に光書き込み機構が複雑であり、且つ電子写真プロセス周りが大型化する可能性がある。また外部バイアス印加のときに、像担持体と外部バイアス印加部材の間に、トナー、現像剤、紙粉などの異物が介在した場合、像担持体へのバイアス印加が不均一となり、濃度ムラなどの問題が発生する惧れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、オゾン、窒素酸化物などの発生を引き起こす帯電工程を省略可能な画像形成方法を提供し、また電位コントラストの大きい静電潜像形成を行うことのできる画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、以下の（１）〜（５）に示す課題を解決する手段により、前記目的が達成できることを発見して本発明を成すに至った。
（１）導電性支持体上に、少なくとも、感光層と、該感光層を被覆する部分と被覆しない部分を有する上部電極を順次積層した構造を有した像担持体と、少なくとも潜像形成部と、トナー現像部と、転写部と、クリーニング部とを有する画像形成装置を用いた画像形成方法であって、前記潜像形成部は、潜像形成光の照射時に、前記上部電極にバイアスが印加されることにより潜像形成を行い、潜像形成後、前記トナー現像部はトナーを前記像担持体の表面に供給して現像し、前記転写部は、その現像されたトナー像を被転写材に転写し、前記クリーニング部は、前記像担持体の上部電極にバイアスを印加して転写後の像担持体に残存するトナーを除去することを特徴とする。
（２）（１）に記載の画像形成方法において、前記上部電極に直流バイアスを印加することにより、トナーを除去することを特徴とする。
（３）（１）に記載の画像形成方法において、前記像担持体の上部電極に交流バイアスを印加することにより、トナーを除去することを特徴とする。
（４）（１）に記載の画像形成方法において、前記像担持体の上部電極に直流バイアスに交流バイアスを重畳して印加することにより、トナーを除去することを特徴とする。
（５）（１）乃至（４）のいずれかに記載の画像形成方法を実行可能な画像形成装置であって、像担持体と、潜像形成部、トナー現像部、転写部、クリーニング部、除電部とを備え、前記像担持体が、少なくとも、感光層と、該感光層を被覆する部分と被覆しない部分を有する上部電極を順次積層した構造を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、オゾン、窒素酸化物などの発生を引き起こす帯電工程をなくし、小型で、長期的使用においても電位ムラが少ない、クリーニング性が向上した直接潜像形成を行う画像形成方法、これを実行可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の像担持体の構成の１例を示す説明断面図である。
【図２】本発明の像担持体の構成の別の１例を示す説明断面図である。
【図３】本発明の像担持体の構成の別の１例を示す説明断面図である。
【図４】本発明の像担持体の構成の別の１例を示す説明断面図である。
【図５】本発明の像担持体の構成の別の１例を示す説明断面図である。
【図６】本発明の像担持体の構成の別の１例を示す説明断面図である。
【図７】本発明の像担持体の構成の別の１例を示す説明断面図である。
【図８】本発明の像担持体の構成の別の１例を示す説明断面図である。
【図９】本発明の像担持体の構成の別の１例を示す説明断面図である。
【図１０】本発明の像担持体の構成の別の１例を示す説明断面図である。
【図１１】本発明の像担持体の構成の別の１例を示す説明断面図である。
【図１２】本発明の静電潜像形成のメカニズムを示す図である。
【図１３】本発明の画像形成装置を説明する概略図である。
【図１４】ダイヤモンド状カーボン若しくは非晶質カーボン構造よりなる保護層を形成する際に用いるプラズマＣＶＤ装置の具体例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、導電性支持体上に、少なくとも、感光層と、該感光層を被覆する部分と被覆しない部分を有する上部電極を順次積層した構造を有した像担持体と、少なくとも潜像形成部と、トナー現像部と、転写部と、クリーニング部とを有する画像形成装置を用いた画像形成方法であって、前記潜像形成部は、潜像形成光の照射時に、前記上部電極にバイアスが印加されることにより潜像形成を行い、潜像形成後、前記トナー現像部は、トナーを前記像担持体表面に供給して現像し、前記転写部は、その現像されたトナーを被転写材に転写し、前記クリーニング部は、前記像担持体の上部電極にバイアスを印加して転写後の像担持体に残存するトナーを除去する画像形成方法を特徴とする。
このような感光体である像担持体及び画像形成プロセスを用いることにより、オゾン、窒素酸化物などの発生を引き起こす帯電行程をなくし、トナークリーニング特性を向上させた静電潜像形成するための像担持体周りのプロセスを簡略化した画像形成方法を提供することができる。
【０００９】
先ず本発明の画像形成方法に用いられる像担持体の構成例について説明する。
図１は、本発明の画像形成方法に用いられる像担持体の基本的な構成例を示す図である。１は導電性支持体であり、２は感光層であり、３は電極を示す。図１（Ａ）は像担持体である感光体を上から見た図であり、（Ｂ）は、その側面の断面図である。図１（Ｂ）に示すように、本発明の画像形成方法に用いられる像担持体は導電性支持体１上に感光層２、電極３、を順次積層した構造を有している。図２は、本発明に用いられる別の像担持体の構成例を示す図であり、（Ａ）は像担持体である感光体を上から見た図であり、（Ｂ）は、その側面の断面図である。図２（Ｂ）に示す像担持体の構成例では導電性支持体１上に感光層２、電荷保持層４および電極３を順次積層した構造を有する。図３は、本発明のまた別の像担持体の構成例を示す図であり、（Ａ）は像担持体である感光体を上から見た図であり、（Ｂ）は、その側面の断面図である。この図では導電性支持体１上に感光層２、電極（縞状電極）３を順次積層した構造を有する。図４は、本発明に用いられる、さらに別の像担持体の構成例を示すその側面の断面図である。この図では導電性支持体１上に感光層２、電荷保持層４、電極（縞状電極）３を順次積層した構造を有する。図５は、本発明に用いられるさらに別の像担持体の構成例を示すその側面の断面図である。この図では導電性支持体１上に感光層２、電極（格子状電極）３を順次積層した構造を有する。図６は、本発明に用いられる、さらに別の像担持体の構成例を示すその側面の断面図である。この図では導電性支持体１上に感光層２、電極（格子状電極）３、保護層５を順次積層した構造を有する。図７は、本発明に用いられる、さらに別の像担持体の構成例を示すその側面の断面図である。この図では導電性支持体１上に感光層２、電荷保持層４、電極３、保護層５を順次積層した構造を有する。図８は、本発明に用いられる、さらに別の像担持体の構成例を示すその側面の断面図である。この図では導電性支持体１上に電荷輸送層２ａ、電荷発生層２ｂ、電極３、保護層５を順次積層した構造を有する。図９は、本発明に用いられる、さらに別の像担持体の構成例を示す図である。この図では導電性支持体１上に電荷輸送層２ａ、電荷発生層２ｂ、電荷保持層４、電極３を順次積層した構造を有する。図１０は、本発明に用いられるさらに別の像担持体の構成例を示すその側面の断面図である。この図では導電性支持体１上に電荷発生層２ｂ、電荷輸送層２ａ、電極３を順次積層した構造を有する。図１１は、本発明に用いられるさらに別の像担持体の構成例を示すその側面の断面図である。この図では導電性支持体１上に電荷発生層２ｂ、電荷輸送層２ａ、電荷保持層４、電極３を順次積層した構造を有する。
【００１０】
図１２は、画像形成方法における画像形成のメカニズムを示した図である。
図１２（Ａ）に示すように、本発明では像担持体の上部電極にプラスバイアスを印加しながら、像担持体表面から光書き込みを行う。図１２（Ｂ）に示すように、露光により生成された光キャリアは、正孔及び電子に分離し、上部電極により形成された電界に従い、電子が像担持体表面側に、また正孔が導電性支持体側に移動する。その後、図１２（Ｃ）で示すように、上部電極へのバイアス印加を停止し、フロート状態もしくは接地状態とすると、上部電極に被覆されていない部分に電子が残存し、静電潜像が形成される。
【００１１】
次に図面を用いて本発明の画像形成方法ならびに画像形成装置を詳しく説明する。
図１３は、本発明の画像形成装置を説明するための概略図の一例である。
（Ｉ）像担持体６の上部電極にバイアスを印加し、露光部７により、光書き込みを行う。光書き込み後も像担持体６へバイアスを印加し、静電潜像を形成する。
（ＩＩ）像担持体６へのバイアス印加を停止し、現像部（トナー現像部）８においてトナーにより現像する。
（ＩＩＩ）像担持体６上に現像されたトナー像を転写部９で被転写材Ｐに転写する。
（ＩＶ）像担持体６表面に残存するトナーをクリーニング部１０で像担持体６の上部電極にバイアスを印加し、クリーニングブレード及びブラシを当接させ、残存トナーを除去し、像担持体６表面の残存電位を除電部１１で除電する。
このときに上部電極に印加するバイアスは、トナーと同極性の直流バイアスを印加することができる。このバイアス印加により、像担持体表面に静電的な力で保持されていたトナーが像担持体表面から脱離しやすくなり、トナークリーニング性が向上する。
【００１２】
この直流バイアスは、通常、極性トナー（現像部で印加された極性）と同極性の５Ｖ以上１００Ｖ以下の電位のバイアスが好ましい。
さらに、上部電極に交流バイアスを印加することが好ましい。この場合、像担持体表面に残存している通常の極性トナーだけでなく、わずかに残存している逆極性トナーも同時クリーニングしやすくなる。この場合の交流バイアスとしては、Ｖｐｐが１００Ｖ〜５００Ｖ、周波数が０．５〜２．０ｋＨｚが好ましい。
さらに直流バイアスと交流バイアスを重畳して印加することが好ましい。この場合の直流バイアス成分は、通常極性トナーと同極性の５Ｖ以上１００Ｖ以下のバイアスであり、交流バイアス成分は、Ｖｐｐが１００Ｖ〜５００Ｖ、周波数が０．５〜２．０ｋＨｚが好ましい。
【００１３】
以下、本発明に用いられる像担持体について詳細に説明する。
本発明に用いられる像担持体は、導電性支持体上に、少なくとも感光層、該感光層を被覆している部分と被覆されていない部分を有する上部電極、表面保護層が順次積層された構成のものであればよく、その他の層等が任意に組み合わされていても構わない。
【００１４】
＜導電性支持体について＞
導電性支持体としては、体積抵抗１０１０Ω・ｃｍ以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、金、銀、白金などの金属、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物を蒸着またはスパッタリングにより、フィルム状もしくは円筒状のプラスチック、紙に被覆したもの、あるいはアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレスなどの板およびそれらを押し出し、引き抜きなどの工法で素管化後、切削、超仕上げ、研摩などの表面処理を施した管などを使用することができる。また、エンドレスニッケルベルト、エンドレスステンレスベルトも導電性支持体として用いることができる。
この他、上記支持体上に導電性粉体を適当なバインダー樹脂に分散して塗工したものについても、本発明の導電性支持体として用いることができる。
【００１５】
この導電性粉体としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、また、アルミニウム、ニッケル、鉄、ニクロム、銅、亜鉛、銀などの金属粉、あるいは導電性酸化スズ、ＩＴＯなどの金属酸化物粉体などが挙げられる。また、同時に用いられるバインダー樹脂には、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂などの熱可塑性、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂が挙げられる。このような導電性層は、これらの導電性粉体とバインダー樹脂を適当な溶剤、例えば、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、メチルエチルケトン、トルエンなどに分散して塗布することにより設けることができる。
【００１６】
さらに、適当な円筒基体上にポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、塩化ゴム、テフロン（登録商標）などの素材に前記導電性粉体を含有させた熱収縮チューブによって導電性層を設けてなるものも、本発明の導電性支持体として良好に用いることができる。
【００１７】
＜感光層について＞
次に感光層について説明する。感光層は積層構造でも単層構造でもよい。
積層構造の場合には、感光層は電荷発生機能を有する電荷発生層と電荷輸送機能を有する電荷輸送層とから構成される。また、単層構造の場合には、感光層は電荷発生機能と電荷輸送機能を同時に有する層である。
以下、積層構造の感光層及び単層構造の感光層のそれぞれについて述べる。
【００１８】
＜感光層が単層のもの＞
単層構造の感光層は電荷発生機能と電荷輸送機能を同時に有する層である。感光層は、電荷発生機能を有する電荷発生物質と電荷輸送機能を有する電荷輸送物質とバインダー樹脂を適当な溶媒に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することによって形成できる。また、必要により酸化防止剤、可塑剤、レベリング剤等を添加することもできる。
【００１９】
電荷発生物質としては、無機系材料と有機系材料を用いることができる。
無機系材料には、結晶セレン、アモルファス・セレン、セレン−テルル、セレン−テルル−ハロゲン、セレン−ヒ素化合物や、アモルファスシリコン等が挙げられる。アモルファスシリコンにおいては、ダングリングボンドを水素原子、ハロゲン原子でターミネートしたものや、ホウ素原子、リン原子等をドープしたものが良好に用いられる。
【００２０】
一方、有機系材料としては、公知の材料を用いることができる。例えば、金属フタロシアニン、無金属フタロシアニン等のフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩顔料、スクエアリック酸メチン顔料、カルバゾール骨格を有するアゾ顔料、トリフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジベンゾチオフェン骨格を有するアゾ顔料、フルオレノン骨格を有するアゾ顔料、オキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ビススチルベン骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルオキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルカルバゾール骨格を有するアゾ顔料、ペリレン系顔料、アントラキノン系または多環キノン系顔料、キノンイミン系顔料、ジフェニルメタン及びトリフェニルメタン系顔料、ベンゾキノン及びナフトキノン系顔料、シアニン及びアゾメチン系顔料、インジゴイド系顔料、ビスベンズイミダゾール系顔料などが挙げられる。これらの電荷発生物質は、単独または２種以上の混合物として用いることができる
【００２１】
電荷輸送物質としては、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。
電子輸送物質としては、たとえばクロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロキサントン、２，４，８−トリニトロチオキサントン、２，６，８−トリニトロ−４Ｈ−インデノ〔１，２−ｂ〕チオフェン−４−オン、１，３，７−トリニトロジベンゾチオフェン−５，５−ジオキサイド、ジフェノキノン誘導体などの電子受容性物質が挙げられる。これらの電子輸送物質は、単独または２種以上の混合物として用いることができる。
【００２２】
正孔輸送物質としては、以下に表わされる電子供与性物質が挙げられ、良好に用いられる。正孔輸送物質としては、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、モノアリールアミン誘導体、ジアリールアミン誘導体、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、α−フェニルスチルベン誘導体、ベンジジン誘導体、ジアリールメタン誘導体、トリアリールメタン誘導体、９−スチリルアントラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、ジビニルベンゼン誘導体、ヒドラゾン誘導体、インデン誘導体、ブタジェン誘導体、ピレン誘導体等、ビススチルベン誘導体、エナミン誘導体等、その他公知の材料が挙げられる。これらの正孔輸送物質は、単独または２種以上の混合物として用いることができる。
【００２３】
バインダー樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。
また、必要により酸化防止剤、可塑剤、レベリング剤を添加することもできる。
【００２４】
感光層の作製方法としては、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート、リングコート法などがあげられる。これらに用いられる塗工液は、上述した無機系もしくは有機系電荷発生物質を、必要ならばバインダー樹脂と共に、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、トルエン、ジクロロメタン、モノクロロベンゼン、ジクロロエタン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、アニソール、キシレン、メチルエチルケトン、アセトン、酢酸エチル、酢酸ブチル等の溶媒を用いて、ボールミル、アトライター、サンドミル、ビーズミル等により分散し、分散液を適度に希釈して塗工液を調製し、この塗工液を塗布し乾燥することにより、形成できる。
感光層の膜厚は、５〜５０μｍ程度が適当であり、好ましくは１０〜３５μｍ程度が適当である。
感光層中に含有される電荷発生物質は感光層全量に対し１〜３０重量％が好ましく、感光層に含有されるバインダー樹脂は全量の２０〜８０重量％、電荷輸送物質は１０〜７０重量％が良好に用いられる。
【００２５】
＜感光層が積層構成のもの＞
（電荷発生層）
電荷発生層は、電荷発生機能を有する電荷発生物質を主成分とする層で、必要に応じて前述のバインダー樹脂を併用することもできる。電荷発生物質としては、前述した無機系材料と有機系材料を用いることができる。また、必要により前述の可塑剤、レベリング剤を添加することもできる。
電荷発生層を形成する方法には、真空薄膜作製法と溶液分散系からの浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート、リングコート法などが使用できる。
真空薄膜作製法には、真空蒸着法、グロー放電分解法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、ＣＶＤ法等が用いられる。
以上のようにして設けられる電荷発生層の膜厚は、０．０１〜５μｍ程度が適当であり、好ましくは０．０５〜２μｍである。
【００２６】
（電荷輸送層）
電荷輸送層は電荷輸送機能を有する電荷輸送物質、バインダー樹脂を主成分とする層である。電荷輸送物質としては、前述の正孔輸送物質及び電子輸送物質を用いることが出来、バインダー樹脂をしては、前述のバインダー樹脂が使用できる。また、必要により前述の酸化防止剤、可塑剤、レベリング剤を添加することもできる。
電荷輸送層は、好ましくは両極性の電荷を輸送できることが好ましく、この場合は、バインダー樹脂中に正孔輸送物質、電子輸送物質を両方とも含有する。
電荷輸送層を形成する方法には、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート、リングコート法など方法が使用できる。
電荷輸送層の膜厚としては、５〜５０μｍ程度が適当であり、好ましくは１０〜３５μｍ程度が適当である。
電荷発生層及び電荷輸送層は、導電性支持体上に、電荷発生層及び電荷輸送層の順で積層されていても、電荷輸送層及び電荷発生層の順に積層されていてもよい。
【００２７】
＜上部電極＞
本発明に用いられる上部電極は、バイアス印加により、感光層に対して、電界を形成する層である。上部電極の材料としては、導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン、鉛、タンタル、インジウム、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム等、及びこれらの合金やインジウム・錫酸化物等の導電性金属酸化物、あるいはドーピング等で導電率を向上させた無機及び有機半導体、例えば、シリコン単結晶、ポリシリコン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム、グラファイト、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチエニレンビニレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体等が挙げられる。
【００２８】
電極の形成方法としては、上記材料を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅等の金属箔上に熱転写、インクジェット等によるレジストを用いてエッチングする方法がある。また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、導電性微粒子分散液を直接インクジェットによりパターニングしても良いし、塗工膜からリソグラフィーやレーザーアブレーション等により形成しても良い。さらに導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペースト等を凸版、凹版、平版、スクリーン印刷等の印刷法でパターニングする方法も用いることができる。
【００２９】
本発明に用いられる上部電極は、感光層表面を完全に覆うものでなく、被覆されている部分と被覆されていない部分を有する。全体の表面積に対して被覆されている部分の被覆率は、５〜８０％程度であり、好ましくは１０〜５０％程度である。被覆されている電極形状は、不規則な形状でもかまわないが、好ましくは縞状、さらに好ましくは格子状である。縞状電極の場合、電極間距離は、５μｍ〜１００μｍであり、好ましくは５〜２０μｍである。格子状電極の場合も同様で、平行する電極の電極間距離は、５μｍ〜１００μｍであり、好ましくは５〜２０μｍである。またこれらの電極の膜厚は、０．０１μｍ〜５．００μｍであり、好ましくは０．０２〜０．５０μｍである。
上部電極へのバイアス印加は、像担持体端部で行うことができ、導電性ローラや導電性ブラシを押し当てることにより、バイアスを供給する。
【００３０】
＜電荷保持層＞
感光層上に設けられる電荷保持層は、静電潜像形成時に効率的に電荷を保持することを目的として設けられる。ここで言う電荷保持層は、電荷輸送能がないことが好ましいが、前述した感光層、電荷輸送層よりも電荷輸送能が低ければかまわない。
電荷保持層は、前述した感光層のバインダー樹脂材料を用いることが出来る。また必要に応じて、酸化防止剤、可塑剤、レベリング剤を添加することもできる。
電荷保持層の膜厚は、０．２〜５．０μｍ程度が適当であり、好ましくは０．５〜２．５μｍ程度が適当である。
【００３１】
＜保護層＞
上部電極上に設けられる保護層は、上部電極を保護する目的で設けられる。保護層は静電潜像形成に対して、直接、影響を与えるものではない。しかし本像担持体は、上部電極が現像部、転写部、クリーニング部などの機械的なハザードにより消失した場合、基本的な静電潜像を形成が出来なくなる。現状の感光層上の上部電極は、これらの機械的ハザードに対して弱く、実質的に使用するためには保護層を設ける必要がある。
【００３２】
保護層としては、電荷保持層と同じバインダー樹脂材料を用いることが出来る。また好ましくは、ウレタン樹脂やアクリル樹脂などの３次元架橋樹脂を用いた膜、樹脂中にフィラーを分散させた膜、ダイヤモンド状カーボン若しくは非晶質カーボン構造である膜が用いられる。
【００３３】
特にダイヤモンド状カーボン若しくは非晶質カーボン構造を有する保護層が好ましい。ダイヤモンド状カーボン若しくは非晶質カーボン構造を有する保護層は、好ましくはＳＰ３軌道を有するダイヤモンドと類似のＣ−Ｃ結合を有する方が望ましい。なお、ＳＰ２軌道を有するグラファイトと類似の構造を持つ膜でも構わないし、更に非晶質性のものでも構わない。
ダイヤモンド状カーボン若しくは非晶質カーボン構造を有する保護層は、抵抗制御、光透過性制御、機械物性制御などを行うために、窒素、フッ素、硼素、リン、塩素、臭素、沃素などの添加物元素が含有されていても構わない。
【００３４】
ダイヤモンド状カーボン若しくは非晶質カーボン構造を有する保護層を作製するときには、炭化水素ガス（メタン、エタン、エチレン、アセチレン等）を主材料として、Ｈ２、Ａｒ等のキャリアガスを用いる。更に、添加物元素を供給するガスとしては、減圧下で気化できるもの、加熱することにより気化できるものであれば構わない。例えば窒素を供給するガスとしてＮＨ３、Ｎ２等を用い、フッ素を供給するガスとしてＣ２Ｆ６、ＣＨ３Ｆ等を用い、硼素を供給するガスとしてはＢ２Ｈ６等を用い、リンを供給するガスとしてはＰＨ３等を用い、塩素を供給するガスとしてはＣＨ３Ｃｌ、ＣＨ２Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３、ＣＣｌ４等を用い、臭素を供給するガスとしてはＣＨ３Ｂｒ等を用い、沃素を供給するガスとしては、ＣＨ３Ｉ等を用いることができる。また、添加物元素を複数供給するガスとしては、ＮＦ３、ＢＣｌ３、ＢＢｒ、ＢＦ３、ＰＦ３、ＰＣｌ３等を用いる。上記のようなガスを用い、プラズマＣＶＤ法、グロー放電分解法、光ＣＶＤ法などやグラファイト等をターゲットとしたスパッタリング法等により形成される。特にその製膜法は限定されるものではないが、保護層として良好な特性を有する炭素を主成分とする膜を形成する方法として、プラズマＣＶＤ法でありながらスパッタ効果を伴わせつつ製膜させる方法（特開昭５８−４９６０９号公報）等が知られている。
【００３５】
プラズマＣＶＤ法を利用した炭素を主成分とする保護層の製膜法では、支持体を特に加熱する必要がなく、約１５０℃以下の低温で被膜を形成できるため、耐熱性の低い有機系感光層上に保護層を形成する際にも、何ら支障がないというメリットがある。
【００３６】
ダイヤモンド状カーボン若しくは非晶質カーボン構造を有する保護層の膜厚は、０．５μｍ以上３．０μｍ以下であることが望ましい。
【００３７】
また特に樹脂中にフィラーを分散させた保護層は好ましい。保護層に添加されるフィラーは、有機系及び無機系のフィラーがある。
【００３８】
有機系フィラーとしては、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂フィラー、シリコーン樹脂フィラー、炭素を主成分とするフィラー等が挙げられ、無機系フィラー材料としては、銅、スズ、アルミニウム、インジウムなどの金属粉末、酸化珪素、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、チタン酸カリウムなどの無機材料が挙げられる。特に、この中でも無機材料もしくは炭素を主成分とするフィラー材料を用いることが有利である。特に無機材料では金属酸化物が良好であり、さらには、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン等が有効に使用できる。さらに炭素を主成分とするフィラーでは、ダイヤモンドフィラーが有効に使用できる。
【００３９】
保護層のフィラー濃度は、高いほど耐摩耗性が高いので良好であるが、書き込み光透過率が低下し、副作用を生じる場合がある。従って、概ね全固形分に対して、５０重量％以下、好ましくは３０重量％以下である。その下限値は、通常、５重量％である。
【００４０】
樹脂中にフィラーを分散させた保護層の膜厚は、０．５μｍ以上１０μｍ以下が適当であり、好ましくは１．０μｍ以上６．０μｍ以下である。
【００４１】
＜下引き層＞
本発明の像担持体においては、感光層との接着性、モアレ防止を目的として、導電性支持体と感光層との間に下引き層を設けることができる。下引き層は一般には樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層を溶剤で塗布することを考えると、一般の有機溶剤に対して耐溶剤性の高い樹脂であることが望ましい。このような樹脂としては、ポリビニルアルコール、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロン等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。また酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等の金属酸化物フィラーを加えてもよい。
【００４２】
この下引き層は前述の各層の如く適当な溶媒、塗工法を用いて形成することができる。更に本発明では、下引き層として、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用することもできる。この他、下引き層には、Ａｌ２Ｏ３を陽極酸化にて設けたものや、ポリパラキシリレン（パリレン）等の有機物やＳｉＯ２、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、ＣｅＯ２等の無機物を真空薄膜作成法にて設けたものも良好に使用できる。このほかにも公知のものを用いることができる。下引き層の膜厚は０．１〜５．０μｍが適当である。
【００４３】
以上のような画像形成方法とすることにより、従来の電子写真プロセスの帯電工程で発生していたＮＯｘ、オゾンなどの放電生成物がなくなり、また帯電工程の帯電部材がないことから、小型化が可能であり、長期的画像安定性に優れた画像形成方法を提供できる。
【００４４】
このような画像形成方法は、複写装置、ファクシミリ、プリンター内に固定して組み込まれていてもよいが、プロセスカートリッジの形でそれら装置内に組み込まれてもよい。プロセスカートリッジとは、像担持体を内蔵し、他に潜像形成手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、除電手段等を含んだ１つの装置（部品）である。
【００４５】
このような画像形成方法を用いることにより、オゾン、ＮＯｘ生成物を発生する放電を伴う帯電工程をなくし、潜像形成工程を簡略化できる。特許文献６と比較して、バイアス印加同時バイアス供給機構の小型が可能となる。さらに外部よりバイアス印加を行う場合は、像担持体と外部バイアス印加部材との間に、トナー、現像剤、紙粉などなどの異物の介在により、バイアス印加が不均一となり、濃度ムラが発生する可能性があるが、本発明では前記した像担持体を用いることにより、このような電極及びそれ以下の層との間の異物付着は起こらず、常に均一なバイアス印加が行えることから、濃度ムラなどの悪影響を及ぼすことはない。さらにクリーニング部で、像担持体にバイアスを印加することにより、像担持体からの残存トナーのクリーニング性を向上させ、異常画像が減少する。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明を実施例、比較例により説明するが、本発明はこれら実施例、比較例などにより限定されて解釈されるものではない。なお以下に記す部は重量部を意味する。
《像担持体（感光体）の製造例１：製造例１》
［基体］
φ１００ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムドラム
［感光層］
上記基体上に以下に示す塗工液を塗工して感光層を製膜した。
（塗工液）
ビスフェノールＺ型ポリカーボネート（パンライトＴＳ２０５０：帝人化成社製） １０部
【００４７】
【化１】
【００４８】
オキソチタニウムフタロシアニン顔料 １部
テトラヒドロフラン ８０部
（製膜条件）
塗工方法 ： ディッピング
膜厚：３０μｍ
乾燥条件 ： 加熱乾燥（１３０℃、２０分）
【００４９】
［電荷保持層］
感光層を設けたドラム上に以下に示す塗工液を塗工して、電荷保持層を製膜した。
（塗工液）
共重合ナイロン樹脂（ＣＭ８０００：東レ（株）製） ４．５部
メチルアルコール ８０部
イソブチルアルコール １５．５部
（製膜条件）
塗工方法 ： ディッピング
膜厚：２．０μｍ
乾燥条件 ： 加熱乾燥（１００℃、２０分）
［電極］
電荷保持層を設けたドラムの上に以下に示す電極を製膜した。
製膜法 ： 真空蒸着法（蒸着後、エキシマレーザーによる加工）
蒸着源 ： アルミニウム
電極パターン ： 格子状電極（電極間距離２５μｍ、電極幅２０μｍ）
【００５０】
［保護層：保護層１］
感光層、電荷保持層、電極を設けたドラム上に以下に示す塗工液材料を用いて塗工して電荷保持層を製膜した。
（塗工液材料）
イソシアネート（タケネートＤ１４０Ｎ：三井武田ケミカル社製）
ポリオール（ＬＺＲ１７０：藤倉化成社製）
ＮＣＯ／ＯＨの当量比を１．０になるように、上記イソシアネートとポリオールを混合したもの １０部
アセトン ４０部
セロソルブアセテート ４０部
メチルイソブチルケトン １０部
（製膜条件）
塗工方法 ： スプレー
膜厚：２．０μｍ
乾燥条件 ： 加熱乾燥（１００℃、２０分）
【００５１】
《像担持体（感光体）製造例２：製造例２》
像担持体の保護層の製膜条件を下記に示す製膜条件に変えた以外は全て感光体製造例１（製造例１）と同じにして、像担持体を作製した。
（保護層２の製膜条件）
基体を図１４に示すプラズマＣＶＤ装置にセットし、保護層を形成した。ここで図１４中、１０７はプラズマＣＶＤ装置の真空槽であり、ゲート弁１０９によりロード／アンロード用予備室１１７と仕切られている。真空槽１０７内は排気系１２０（圧力調整バルブ１２１、ターボ分子ポンプ１２２、ロータリーポンプ１２３よりなる）により真空排気され、また一定圧力に保たれるようになっている。
真空槽１０７内には反応槽が設けられている。１３０は反応槽１５０内へ導入するガスラインを示しており、各種材料ガス容器が接続されている。それぞれ、流量計１２９を経てノズル１２５より反応槽１５０の中へ導入される。
枠状構造体１０２中には、前記感光層を形成した基体１０１（１０１−１、１０１−２、・・・、１０１−ｎ、・・・）を配置する。なおこのそれぞれの支持体は、後述するように第三の電極として配置される。電極１０３、１１３には、それぞれ第一の交番電圧を印加するための一対の電源１１５（１１５−１、１１５−２）が用意されている。第一の交番電圧の周波数は、１〜１００ＭＨｚである。これらの電源は、それぞれマッチングトランス１１６−１、１１６−２とつながる。このマッチングトランスでの位相は位相調整器１２６により調整し、互いに１８０°又は０°ずれて供給できる。即ち、対称型又は同相型の出力を有している。マッチンズトランスの一端１０４及び他端１１４は、それぞれ第一及び第二の電極１０３、１１３に連結されている。また、トランスの出力側中点１０５は接地レベルに保持されている。更に、この中点１０５と第三の電極、即ち基体１０１（１０１−１、１０１−２、・・・、１０１−ｎ）又はそれらに電気的に連結するホルダ１０２の間に第二の交番電圧を印加するための電源１１９が配設されている。この第二の交番電圧の周波数は、１〜５００ＫＨｚである。この第一及び第二の電極に印加する第一の交番電圧の出力は、１３．５６ＭＨｚの周波数の場合０．１〜１ＫＷであり、第三の電極即ち支持体に印加する第二の交番電圧の出力は、１５０ＫＨｚの周波数の場合約１００Ｗである。
【００５２】
以下の条件で、保護層を製膜した。
Ｃ２Ｈ４流量 ： ９０ｓｃｃｍ
Ｈ２流量 ： １５０ｓｃｃｍ
ＮＦ３流量 ： ４５ｓｃｃｍ
反応圧力 ： ０．０２ｔｏｒｒ
第一の交番電圧出力 ： ２００Ｗ １３．５６ＭＨｚ
バイアス電圧（直流分） ： −１００Ｖ
膜厚 ： ２．０μｍ
【００５３】
《評価装置及び条件》
（マシン）：
（株）リコー製イマジオＭＦ７０７０改造機
（潜像形成部）
書き込み光 ： ７８０ｎｍＬＤ
像担持体上部電極印加バイアス ： ＋６００Ｖ
バイアス印加時間 ： ６０ｍｓ
（現像部）
現像バイアス ： プラス２５０Ｖ
トナー ： ポリエステル製プラス極性トナー
（転写部）
マシン標準条件と逆極性のバイアス印加
（クリーニング部）
方式 ： 像担持体バイアス印加ブレード当接クリーニング
ブレード当接圧 ： ２０ｇ／ｃｍ
角度 ： ７８度
（クリーニング部像担持体上部電極バイアス印加条件）
バイアス条件１： 直流バイアス ＋５０Ｖ
バイアス条件２： 交流バイアス Ｖｐｐ ２００Ｖ、周波数１．５ｋＨｚ
バイアス条件３（直流と交流の重畳）： 直流バイアス ＋７０Ｖ
重畳交流バイアスＶｐｐ １５０Ｖ、周波数１．５ｋＨｚ
バイアス条件４ ： バイアス印加無し
（評価環境）
環境条件１ ： 温度２０℃、湿度６５％ＲＨ
環境条件２ ： 温度１０℃、湿度１５％ＲＨ
（通紙条件）
画像 ： 日本画像学会発行テストチャートＮＯ．３
通紙パターン ： ５プリント（Ａ３）／ジョブ
【００５４】
（クリーニング不良評価）
上記したバイアス条件１〜４および環境条件１〜２の各評価環境下での像担持体の違いにおける５Ｋ枚（５千枚）、及び１０Ｋ枚（１万枚）通紙を行った。その通紙終了後の、クリーニング不良の発生の有無を、白画像を出力しこれを目視で観察して、以下の○、△、×、××の４段階で評価した。
○： 良好
△： スジ状クリーング不良
× ： 帯状クリーニング不良
×× ： 全面クリーニング不良
評価結果を表１に示す。なお表１にあるように、実施例１〜３および比較例１は像担持体として製造例１のもの、実施例４〜６および比較例２は像担持体として製造例２のものを用い、バイアス条件を変えたものである。
【００５５】
【表１】
【符号の説明】
【００５６】
１ 導電性支持体
２ 感光層
２ａ 電荷輸送層
２ｂ 電荷発生層
３ 上部電極
３ａ 縞状電極
３ｂ 格子状電極
４ 電荷保持層
５ 保護層
６ 像担持体
７ 露光部
８ 現像部
９ 転写部
１０ クリーニング部
１１ 除電部
１０１−１〜１０１−ｎ 支持体
１０２ 枠状構造体
１０３、１１３ 電極
１０４、１１４ マッチングトランスの端部
１０５ トランス出力側中点
１０７ 真空槽
１０８、１１８ フード
１０９ ゲート弁
１１５ 電源
１１６−１、１１６−２ マッチングトランス
１１７ ロード／アンロード用予備室
１１９ 電源
１２０ 排気系統
１２１ 調整バルブ
１２２ ターボ分子ポンプ
１２３ ロータリーポンプ
１２５ ガス導入ノズル
１２６ 位相調整器
１２９ 流量計
１３０ ガスライン
１４０ 交番電源系
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５７】
【特許文献１】特開平０６−００３９２１号公報
【特許文献２】特開平８−７６５５９号公報
【特許文献３】特開平９−２６６８１号公報
【特許文献４】特開２００１−１８３８５３号公報
【特許文献５】特許第３５６６２７５号公報
【特許文献６】特開２００７−１７８８１６号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーを用いた複写機などの画像形成装置を用いた画像形成方法に関し、また、このような画像形成方法を実行可能な画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機などにおける電子写真プロセスは、次のような工程（１）〜（５）により画像形成が行われてきた。
（１）帯電、（２）露光（書き込み）、（３）トナー現像、（４）トナー転写、（５）トナー定着
このような発明として特許文献１〜５の発明などが知られている。
一方、特許文献６には、上記した電子写真プロセスの工程（１）〜（５）において、（１）の帯電工程を省く発明が開示されている。これは、導電性支持体上に、少なくとも正孔輸送物質を含有する正孔輸送層、電荷発生層を順次積層した構成を有する像担持体を用いて、光照射と同時にプラスバイアス印加により潜像形成を行なうことを特徴とするものである。このことにより、オゾン、ＮＯｘ生成物を発生する放電を伴う帯電工程をなくすことが出来る。
【０００３】
しかし、この公報に開示された方法では、バイアス印加と同時に光書き込み機構が複雑であり、且つ電子写真プロセス周りが大型化する可能性がある。また外部バイアス印加のときに、像担持体と外部バイアス印加部材の間に、トナー、現像剤、紙粉などの異物が介在した場合、像担持体へのバイアス印加が不均一となり、濃度ムラなどの問題が発生する惧れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、オゾン、窒素酸化物などの発生を引き起こす帯電工程を省略可能な画像形成方法を提供し、また電位コントラストの大きい静電潜像形成を行うことのできる画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、以下の（１）〜（５）に示す課題を解決する手段により、前記目的が達成できることを発見して本発明を成すに至った。
（１）導電性支持体上に、少なくとも、感光層と、該感光層を被覆する部分と被覆しない部分を有する上部電極を順次積層した構造を有した像担持体と、少なくとも潜像形成部と、トナー現像部と、転写部と、クリーニング部とを有する画像形成装置を用いた画像形成方法であって、前記潜像形成部は、潜像形成光の照射時に、前記上部電極にバイアスが印加されることにより潜像形成を行い、潜像形成後、前記トナー現像部はトナーを前記像担持体の表面に供給して現像し、前記転写部は、その現像されたトナー像を被転写材に転写し、前記クリーニング部は、前記像担持体の上部電極にバイアスを印加して転写後の像担持体に残存するトナーを除去することを特徴とする。
（２）（１）に記載の画像形成方法において、前記上部電極に直流バイアスを印加することにより、トナーを除去することを特徴とする。
（３）（１）に記載の画像形成方法において、前記像担持体の上部電極に交流バイアスを印加することにより、トナーを除去することを特徴とする。
（４）（１）に記載の画像形成方法において、前記像担持体の上部電極に直流バイアスに交流バイアスを重畳して印加することにより、トナーを除去することを特徴とする。
（５）（１）乃至（４）のいずれかに記載の画像形成方法を実行可能な画像形成装置であって、像担持体と、潜像形成部、トナー現像部、転写部、クリーニング部、除電部とを備え、前記像担持体が、少なくとも、感光層と、該感光層を被覆する部分と被覆しない部分を有する上部電極を順次積層した構造を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、オゾン、窒素酸化物などの発生を引き起こす帯電工程をなくし、小型で、長期的使用においても電位ムラが少ない、クリーニング性が向上した直接潜像形成を行う画像形成方法、これを実行可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の像担持体の構成の１例を示す説明断面図である。
【図２】本発明の像担持体の構成の別の１例を示す説明断面図である。
【図３】本発明の像担持体の構成の別の１例を示す説明断面図である。
【図４】本発明の像担持体の構成の別の１例を示す説明断面図である。
【図５】本発明の像担持体の構成の別の１例を示す説明断面図である。
【図６】本発明の像担持体の構成の別の１例を示す説明断面図である。
【図７】本発明の像担持体の構成の別の１例を示す説明断面図である。
【図８】本発明の像担持体の構成の別の１例を示す説明断面図である。
【図９】本発明の像担持体の構成の別の１例を示す説明断面図である。
【図１０】本発明の像担持体の構成の別の１例を示す説明断面図である。
【図１１】本発明の像担持体の構成の別の１例を示す説明断面図である。
【図１２】本発明の静電潜像形成のメカニズムを示す図である。
【図１３】本発明の画像形成装置を説明する概略図である。
【図１４】ダイヤモンド状カーボン若しくは非晶質カーボン構造よりなる保護層を形成する際に用いるプラズマＣＶＤ装置の具体例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、導電性支持体上に、少なくとも、感光層と、該感光層を被覆する部分と被覆しない部分を有する上部電極を順次積層した構造を有した像担持体と、少なくとも潜像形成部と、トナー現像部と、転写部と、クリーニング部とを有する画像形成装置を用いた画像形成方法であって、前記潜像形成部は、潜像形成光の照射時に、前記上部電極にバイアスが印加されることにより潜像形成を行い、潜像形成後、前記トナー現像部は、トナーを前記像担持体表面に供給して現像し、前記転写部は、その現像されたトナーを被転写材に転写し、前記クリーニング部は、前記像担持体の上部電極にバイアスを印加して転写後の像担持体に残存するトナーを除去する画像形成方法を特徴とする。
このような感光体である像担持体及び画像形成プロセスを用いることにより、オゾン、窒素酸化物などの発生を引き起こす帯電行程をなくし、トナークリーニング特性を向上させた静電潜像形成するための像担持体周りのプロセスを簡略化した画像形成方法を提供することができる。
【０００９】
先ず本発明の画像形成方法に用いられる像担持体の構成例について説明する。
図１は、本発明の画像形成方法に用いられる像担持体の基本的な構成例を示す図である。１は導電性支持体であり、２は感光層であり、３は電極を示す。図１（Ａ）は像担持体である感光体を上から見た図であり、（Ｂ）は、その側面の断面図である。図１（Ｂ）に示すように、本発明の画像形成方法に用いられる像担持体は導電性支持体１上に感光層２、電極３、を順次積層した構造を有している。図２は、本発明に用いられる別の像担持体の構成例を示す図であり、（Ａ）は像担持体である感光体を上から見た図であり、（Ｂ）は、その側面の断面図である。図２（Ｂ）に示す像担持体の構成例では導電性支持体１上に感光層２、電荷保持層４および電極３を順次積層した構造を有する。図３は、本発明のまた別の像担持体の構成例を示す図であり、（Ａ）は像担持体である感光体を上から見た図であり、（Ｂ）は、その側面の断面図である。この図では導電性支持体１上に感光層２、電極（縞状電極）３を順次積層した構造を有する。図４は、本発明に用いられる、さらに別の像担持体の構成例を示すその側面の断面図である。この図では導電性支持体１上に感光層２、電荷保持層４、電極（縞状電極）３を順次積層した構造を有する。図５は、本発明に用いられるさらに別の像担持体の構成例を示すその側面の断面図である。この図では導電性支持体１上に感光層２、電極（格子状電極）３を順次積層した構造を有する。図６は、本発明に用いられる、さらに別の像担持体の構成例を示すその側面の断面図である。この図では導電性支持体１上に感光層２、電極（格子状電極）３、保護層５を順次積層した構造を有する。図７は、本発明に用いられる、さらに別の像担持体の構成例を示すその側面の断面図である。この図では導電性支持体１上に感光層２、電荷保持層４、電極３、保護層５を順次積層した構造を有する。図８は、本発明に用いられる、さらに別の像担持体の構成例を示すその側面の断面図である。この図では導電性支持体１上に電荷輸送層２ａ、電荷発生層２ｂ、電極３、保護層５を順次積層した構造を有する。図９は、本発明に用いられる、さらに別の像担持体の構成例を示す図である。この図では導電性支持体１上に電荷輸送層２ａ、電荷発生層２ｂ、電荷保持層４、電極３を順次積層した構造を有する。図１０は、本発明に用いられるさらに別の像担持体の構成例を示すその側面の断面図である。この図では導電性支持体１上に電荷発生層２ｂ、電荷輸送層２ａ、電極３を順次積層した構造を有する。図１１は、本発明に用いられるさらに別の像担持体の構成例を示すその側面の断面図である。この図では導電性支持体１上に電荷発生層２ｂ、電荷輸送層２ａ、電荷保持層４、電極３を順次積層した構造を有する。
【００１０】
図１２は、画像形成方法における画像形成のメカニズムを示した図である。
図１２（Ａ）に示すように、本発明では像担持体の上部電極にプラスバイアスを印加しながら、像担持体表面から光書き込みを行う。図１２（Ｂ）に示すように、露光により生成された光キャリアは、正孔及び電子に分離し、上部電極により形成された電界に従い、電子が像担持体表面側に、また正孔が導電性支持体側に移動する。その後、図１２（Ｃ）で示すように、上部電極へのバイアス印加を停止し、フロート状態もしくは接地状態とすると、上部電極に被覆されていない部分に電子が残存し、静電潜像が形成される。
【００１１】
次に図面を用いて本発明の画像形成方法ならびに画像形成装置を詳しく説明する。
図１３は、本発明の画像形成装置を説明するための概略図の一例である。
（Ｉ）像担持体６の上部電極にバイアスを印加し、露光部７により、光書き込みを行う。光書き込み後も像担持体６へバイアスを印加し、静電潜像を形成する。
（ＩＩ）像担持体６へのバイアス印加を停止し、現像部（トナー現像部）８においてトナーにより現像する。
（ＩＩＩ）像担持体６上に現像されたトナー像を転写部９で被転写材Ｐに転写する。
（ＩＶ）像担持体６表面に残存するトナーをクリーニング部１０で像担持体６の上部電極にバイアスを印加し、クリーニングブレード及びブラシを当接させ、残存トナーを除去し、像担持体６表面の残存電位を除電部１１で除電する。
このときに上部電極に印加するバイアスは、トナーと同極性の直流バイアスを印加することができる。このバイアス印加により、像担持体表面に静電的な力で保持されていたトナーが像担持体表面から脱離しやすくなり、トナークリーニング性が向上する。
【００１２】
この直流バイアスは、通常、極性トナー（現像部で印加された極性）と同極性の５Ｖ以上１００Ｖ以下の電位のバイアスが好ましい。
さらに、上部電極に交流バイアスを印加することが好ましい。この場合、像担持体表面に残存している通常の極性トナーだけでなく、わずかに残存している逆極性トナーも同時クリーニングしやすくなる。この場合の交流バイアスとしては、Ｖｐｐが１００Ｖ〜５００Ｖ、周波数が０．５〜２．０ｋＨｚが好ましい。
さらに直流バイアスと交流バイアスを重畳して印加することが好ましい。この場合の直流バイアス成分は、通常極性トナーと同極性の５Ｖ以上１００Ｖ以下のバイアスであり、交流バイアス成分は、Ｖｐｐが１００Ｖ〜５００Ｖ、周波数が０．５〜２．０ｋＨｚが好ましい。
【００１３】
以下、本発明に用いられる像担持体について詳細に説明する。
本発明に用いられる像担持体は、導電性支持体上に、少なくとも感光層、該感光層を被覆している部分と被覆されていない部分を有する上部電極、表面保護層が順次積層された構成のものであればよく、その他の層等が任意に組み合わされていても構わない。
【００１４】
＜導電性支持体について＞
導電性支持体としては、体積抵抗１０１０Ω・ｃｍ以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、金、銀、白金などの金属、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物を蒸着またはスパッタリングにより、フィルム状もしくは円筒状のプラスチック、紙に被覆したもの、あるいはアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレスなどの板およびそれらを押し出し、引き抜きなどの工法で素管化後、切削、超仕上げ、研摩などの表面処理を施した管などを使用することができる。また、エンドレスニッケルベルト、エンドレスステンレスベルトも導電性支持体として用いることができる。
この他、上記支持体上に導電性粉体を適当なバインダー樹脂に分散して塗工したものについても、本発明の導電性支持体として用いることができる。
【００１５】
この導電性粉体としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、また、アルミニウム、ニッケル、鉄、ニクロム、銅、亜鉛、銀などの金属粉、あるいは導電性酸化スズ、ＩＴＯなどの金属酸化物粉体などが挙げられる。また、同時に用いられるバインダー樹脂には、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂などの熱可塑性、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂が挙げられる。このような導電性層は、これらの導電性粉体とバインダー樹脂を適当な溶剤、例えば、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、メチルエチルケトン、トルエンなどに分散して塗布することにより設けることができる。
【００１６】
さらに、適当な円筒基体上にポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、塩化ゴム、テフロン（登録商標）などの素材に前記導電性粉体を含有させた熱収縮チューブによって導電性層を設けてなるものも、本発明の導電性支持体として良好に用いることができる。
【００１７】
＜感光層について＞
次に感光層について説明する。感光層は積層構造でも単層構造でもよい。
積層構造の場合には、感光層は電荷発生機能を有する電荷発生層と電荷輸送機能を有する電荷輸送層とから構成される。また、単層構造の場合には、感光層は電荷発生機能と電荷輸送機能を同時に有する層である。
以下、積層構造の感光層及び単層構造の感光層のそれぞれについて述べる。
【００１８】
＜感光層が単層のもの＞
単層構造の感光層は電荷発生機能と電荷輸送機能を同時に有する層である。感光層は、電荷発生機能を有する電荷発生物質と電荷輸送機能を有する電荷輸送物質とバインダー樹脂を適当な溶媒に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することによって形成できる。また、必要により酸化防止剤、可塑剤、レベリング剤等を添加することもできる。
【００１９】
電荷発生物質としては、無機系材料と有機系材料を用いることができる。
無機系材料には、結晶セレン、アモルファス・セレン、セレン−テルル、セレン−テルル−ハロゲン、セレン−ヒ素化合物や、アモルファスシリコン等が挙げられる。アモルファスシリコンにおいては、ダングリングボンドを水素原子、ハロゲン原子でターミネートしたものや、ホウ素原子、リン原子等をドープしたものが良好に用いられる。
【００２０】
一方、有機系材料としては、公知の材料を用いることができる。例えば、金属フタロシアニン、無金属フタロシアニン等のフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩顔料、スクエアリック酸メチン顔料、カルバゾール骨格を有するアゾ顔料、トリフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジベンゾチオフェン骨格を有するアゾ顔料、フルオレノン骨格を有するアゾ顔料、オキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ビススチルベン骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルオキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルカルバゾール骨格を有するアゾ顔料、ペリレン系顔料、アントラキノン系または多環キノン系顔料、キノンイミン系顔料、ジフェニルメタン及びトリフェニルメタン系顔料、ベンゾキノン及びナフトキノン系顔料、シアニン及びアゾメチン系顔料、インジゴイド系顔料、ビスベンズイミダゾール系顔料などが挙げられる。これらの電荷発生物質は、単独または２種以上の混合物として用いることができる
【００２１】
電荷輸送物質としては、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。
電子輸送物質としては、たとえばクロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロキサントン、２，４，８−トリニトロチオキサントン、２，６，８−トリニトロ−４Ｈ−インデノ〔１，２−ｂ〕チオフェン−４−オン、１，３，７−トリニトロジベンゾチオフェン−５，５−ジオキサイド、ジフェノキノン誘導体などの電子受容性物質が挙げられる。これらの電子輸送物質は、単独または２種以上の混合物として用いることができる。
【００２２】
正孔輸送物質としては、以下に表わされる電子供与性物質が挙げられ、良好に用いられる。正孔輸送物質としては、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、モノアリールアミン誘導体、ジアリールアミン誘導体、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、α−フェニルスチルベン誘導体、ベンジジン誘導体、ジアリールメタン誘導体、トリアリールメタン誘導体、９−スチリルアントラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、ジビニルベンゼン誘導体、ヒドラゾン誘導体、インデン誘導体、ブタジェン誘導体、ピレン誘導体等、ビススチルベン誘導体、エナミン誘導体等、その他公知の材料が挙げられる。これらの正孔輸送物質は、単独または２種以上の混合物として用いることができる。
【００２３】
バインダー樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。
また、必要により酸化防止剤、可塑剤、レベリング剤を添加することもできる。
【００２４】
感光層の作製方法としては、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート、リングコート法などがあげられる。これらに用いられる塗工液は、上述した無機系もしくは有機系電荷発生物質を、必要ならばバインダー樹脂と共に、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、トルエン、ジクロロメタン、モノクロロベンゼン、ジクロロエタン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、アニソール、キシレン、メチルエチルケトン、アセトン、酢酸エチル、酢酸ブチル等の溶媒を用いて、ボールミル、アトライター、サンドミル、ビーズミル等により分散し、分散液を適度に希釈して塗工液を調製し、この塗工液を塗布し乾燥することにより、形成できる。
感光層の膜厚は、５〜５０μｍ程度が適当であり、好ましくは１０〜３５μｍ程度が適当である。
感光層中に含有される電荷発生物質は感光層全量に対し１〜３０重量％が好ましく、感光層に含有されるバインダー樹脂は全量の２０〜８０重量％、電荷輸送物質は１０〜７０重量％が良好に用いられる。
【００２５】
＜感光層が積層構成のもの＞
（電荷発生層）
電荷発生層は、電荷発生機能を有する電荷発生物質を主成分とする層で、必要に応じて前述のバインダー樹脂を併用することもできる。電荷発生物質としては、前述した無機系材料と有機系材料を用いることができる。また、必要により前述の可塑剤、レベリング剤を添加することもできる。
電荷発生層を形成する方法には、真空薄膜作製法と溶液分散系からの浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート、リングコート法などが使用できる。
真空薄膜作製法には、真空蒸着法、グロー放電分解法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、ＣＶＤ法等が用いられる。
以上のようにして設けられる電荷発生層の膜厚は、０．０１〜５μｍ程度が適当であり、好ましくは０．０５〜２μｍである。
【００２６】
（電荷輸送層）
電荷輸送層は電荷輸送機能を有する電荷輸送物質、バインダー樹脂を主成分とする層である。電荷輸送物質としては、前述の正孔輸送物質及び電子輸送物質を用いることが出来、バインダー樹脂をしては、前述のバインダー樹脂が使用できる。また、必要により前述の酸化防止剤、可塑剤、レベリング剤を添加することもできる。
電荷輸送層は、好ましくは両極性の電荷を輸送できることが好ましく、この場合は、バインダー樹脂中に正孔輸送物質、電子輸送物質を両方とも含有する。
電荷輸送層を形成する方法には、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート、リングコート法など方法が使用できる。
電荷輸送層の膜厚としては、５〜５０μｍ程度が適当であり、好ましくは１０〜３５μｍ程度が適当である。
電荷発生層及び電荷輸送層は、導電性支持体上に、電荷発生層及び電荷輸送層の順で積層されていても、電荷輸送層及び電荷発生層の順に積層されていてもよい。
【００２７】
＜上部電極＞
本発明に用いられる上部電極は、バイアス印加により、感光層に対して、電界を形成する層である。上部電極の材料としては、導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン、鉛、タンタル、インジウム、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム等、及びこれらの合金やインジウム・錫酸化物等の導電性金属酸化物、あるいはドーピング等で導電率を向上させた無機及び有機半導体、例えば、シリコン単結晶、ポリシリコン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム、グラファイト、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチエニレンビニレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体等が挙げられる。
【００２８】
電極の形成方法としては、上記材料を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅等の金属箔上に熱転写、インクジェット等によるレジストを用いてエッチングする方法がある。また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、導電性微粒子分散液を直接インクジェットによりパターニングしても良いし、塗工膜からリソグラフィーやレーザーアブレーション等により形成しても良い。さらに導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペースト等を凸版、凹版、平版、スクリーン印刷等の印刷法でパターニングする方法も用いることができる。
【００２９】
本発明に用いられる上部電極は、感光層表面を完全に覆うものでなく、被覆されている部分と被覆されていない部分を有する。全体の表面積に対して被覆されている部分の被覆率は、５〜８０％程度であり、好ましくは１０〜５０％程度である。被覆されている電極形状は、不規則な形状でもかまわないが、好ましくは縞状、さらに好ましくは格子状である。縞状電極の場合、電極間距離は、５μｍ〜１００μｍであり、好ましくは５〜２０μｍである。格子状電極の場合も同様で、平行する電極の電極間距離は、５μｍ〜１００μｍであり、好ましくは５〜２０μｍである。またこれらの電極の膜厚は、０．０１μｍ〜５．００μｍであり、好ましくは０．０２〜０．５０μｍである。
上部電極へのバイアス印加は、像担持体端部で行うことができ、導電性ローラや導電性ブラシを押し当てることにより、バイアスを供給する。
【００３０】
＜電荷保持層＞
感光層上に設けられる電荷保持層は、静電潜像形成時に効率的に電荷を保持することを目的として設けられる。ここで言う電荷保持層は、電荷輸送能がないことが好ましいが、前述した感光層、電荷輸送層よりも電荷輸送能が低ければかまわない。
電荷保持層は、前述した感光層のバインダー樹脂材料を用いることが出来る。また必要に応じて、酸化防止剤、可塑剤、レベリング剤を添加することもできる。
電荷保持層の膜厚は、０．２〜５．０μｍ程度が適当であり、好ましくは０．５〜２．５μｍ程度が適当である。
【００３１】
＜保護層＞
上部電極上に設けられる保護層は、上部電極を保護する目的で設けられる。保護層は静電潜像形成に対して、直接、影響を与えるものではない。しかし本像担持体は、上部電極が現像部、転写部、クリーニング部などの機械的なハザードにより消失した場合、基本的な静電潜像を形成が出来なくなる。現状の感光層上の上部電極は、これらの機械的ハザードに対して弱く、実質的に使用するためには保護層を設ける必要がある。
【００３２】
保護層としては、電荷保持層と同じバインダー樹脂材料を用いることが出来る。また好ましくは、ウレタン樹脂やアクリル樹脂などの３次元架橋樹脂を用いた膜、樹脂中にフィラーを分散させた膜、ダイヤモンド状カーボン若しくは非晶質カーボン構造である膜が用いられる。
【００３３】
特にダイヤモンド状カーボン若しくは非晶質カーボン構造を有する保護層が好ましい。ダイヤモンド状カーボン若しくは非晶質カーボン構造を有する保護層は、好ましくはＳＰ３軌道を有するダイヤモンドと類似のＣ−Ｃ結合を有する方が望ましい。なお、ＳＰ２軌道を有するグラファイトと類似の構造を持つ膜でも構わないし、更に非晶質性のものでも構わない。
ダイヤモンド状カーボン若しくは非晶質カーボン構造を有する保護層は、抵抗制御、光透過性制御、機械物性制御などを行うために、窒素、フッ素、硼素、リン、塩素、臭素、沃素などの添加物元素が含有されていても構わない。
【００３４】
ダイヤモンド状カーボン若しくは非晶質カーボン構造を有する保護層を作製するときには、炭化水素ガス（メタン、エタン、エチレン、アセチレン等）を主材料として、Ｈ２、Ａｒ等のキャリアガスを用いる。更に、添加物元素を供給するガスとしては、減圧下で気化できるもの、加熱することにより気化できるものであれば構わない。例えば窒素を供給するガスとしてＮＨ３、Ｎ２等を用い、フッ素を供給するガスとしてＣ２Ｆ６、ＣＨ３Ｆ等を用い、硼素を供給するガスとしてはＢ２Ｈ６等を用い、リンを供給するガスとしてはＰＨ３等を用い、塩素を供給するガスとしてはＣＨ３Ｃｌ、ＣＨ２Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３、ＣＣｌ４等を用い、臭素を供給するガスとしてはＣＨ３Ｂｒ等を用い、沃素を供給するガスとしては、ＣＨ３Ｉ等を用いることができる。また、添加物元素を複数供給するガスとしては、ＮＦ３、ＢＣｌ３、ＢＢｒ、ＢＦ３、ＰＦ３、ＰＣｌ３等を用いる。上記のようなガスを用い、プラズマＣＶＤ法、グロー放電分解法、光ＣＶＤ法などやグラファイト等をターゲットとしたスパッタリング法等により形成される。特にその製膜法は限定されるものではないが、保護層として良好な特性を有する炭素を主成分とする膜を形成する方法として、プラズマＣＶＤ法でありながらスパッタ効果を伴わせつつ製膜させる方法（特開昭５８−４９６０９号公報）等が知られている。
【００３５】
プラズマＣＶＤ法を利用した炭素を主成分とする保護層の製膜法では、支持体を特に加熱する必要がなく、約１５０℃以下の低温で被膜を形成できるため、耐熱性の低い有機系感光層上に保護層を形成する際にも、何ら支障がないというメリットがある。
【００３６】
ダイヤモンド状カーボン若しくは非晶質カーボン構造を有する保護層の膜厚は、０．５μｍ以上３．０μｍ以下であることが望ましい。
【００３７】
また特に樹脂中にフィラーを分散させた保護層は好ましい。保護層に添加されるフィラーは、有機系及び無機系のフィラーがある。
【００３８】
有機系フィラーとしては、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂フィラー、シリコーン樹脂フィラー、炭素を主成分とするフィラー等が挙げられ、無機系フィラー材料としては、銅、スズ、アルミニウム、インジウムなどの金属粉末、酸化珪素、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、チタン酸カリウムなどの無機材料が挙げられる。特に、この中でも無機材料もしくは炭素を主成分とするフィラー材料を用いることが有利である。特に無機材料では金属酸化物が良好であり、さらには、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン等が有効に使用できる。さらに炭素を主成分とするフィラーでは、ダイヤモンドフィラーが有効に使用できる。
【００３９】
保護層のフィラー濃度は、高いほど耐摩耗性が高いので良好であるが、書き込み光透過率が低下し、副作用を生じる場合がある。従って、概ね全固形分に対して、５０重量％以下、好ましくは３０重量％以下である。その下限値は、通常、５重量％である。
【００４０】
樹脂中にフィラーを分散させた保護層の膜厚は、０．５μｍ以上１０μｍ以下が適当であり、好ましくは１．０μｍ以上６．０μｍ以下である。
【００４１】
＜下引き層＞
本発明の像担持体においては、感光層との接着性、モアレ防止を目的として、導電性支持体と感光層との間に下引き層を設けることができる。下引き層は一般には樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層を溶剤で塗布することを考えると、一般の有機溶剤に対して耐溶剤性の高い樹脂であることが望ましい。このような樹脂としては、ポリビニルアルコール、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロン等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。また酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等の金属酸化物フィラーを加えてもよい。
【００４２】
この下引き層は前述の各層の如く適当な溶媒、塗工法を用いて形成することができる。更に本発明では、下引き層として、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用することもできる。この他、下引き層には、Ａｌ２Ｏ３を陽極酸化にて設けたものや、ポリパラキシリレン（パリレン）等の有機物やＳｉＯ２、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、ＣｅＯ２等の無機物を真空薄膜作成法にて設けたものも良好に使用できる。このほかにも公知のものを用いることができる。下引き層の膜厚は０．１〜５．０μｍが適当である。
【００４３】
以上のような画像形成方法とすることにより、従来の電子写真プロセスの帯電工程で発生していたＮＯｘ、オゾンなどの放電生成物がなくなり、また帯電工程の帯電部材がないことから、小型化が可能であり、長期的画像安定性に優れた画像形成方法を提供できる。
【００４４】
このような画像形成方法は、複写装置、ファクシミリ、プリンター内に固定して組み込まれていてもよいが、プロセスカートリッジの形でそれら装置内に組み込まれてもよい。プロセスカートリッジとは、像担持体を内蔵し、他に潜像形成手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、除電手段等を含んだ１つの装置（部品）である。
【００４５】
このような画像形成方法を用いることにより、オゾン、ＮＯｘ生成物を発生する放電を伴う帯電工程をなくし、潜像形成工程を簡略化できる。特許文献６と比較して、バイアス印加同時バイアス供給機構の小型が可能となる。さらに外部よりバイアス印加を行う場合は、像担持体と外部バイアス印加部材との間に、トナー、現像剤、紙粉などなどの異物の介在により、バイアス印加が不均一となり、濃度ムラが発生する可能性があるが、本発明では前記した像担持体を用いることにより、このような電極及びそれ以下の層との間の異物付着は起こらず、常に均一なバイアス印加が行えることから、濃度ムラなどの悪影響を及ぼすことはない。さらにクリーニング部で、像担持体にバイアスを印加することにより、像担持体からの残存トナーのクリーニング性を向上させ、異常画像が減少する。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明を実施例、比較例により説明するが、本発明はこれら実施例、比較例などにより限定されて解釈されるものではない。なお以下に記す部は重量部を意味する。
《像担持体（感光体）の製造例１：製造例１》
［基体］
φ１００ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムドラム
［感光層］
上記基体上に以下に示す塗工液を塗工して感光層を製膜した。
（塗工液）
ビスフェノールＺ型ポリカーボネート（パンライトＴＳ２０５０：帝人化成社製） １０部
【００４７】
【化１】
【００４８】
オキソチタニウムフタロシアニン顔料 １部
テトラヒドロフラン ８０部
（製膜条件）
塗工方法 ： ディッピング
膜厚：３０μｍ
乾燥条件 ： 加熱乾燥（１３０℃、２０分）
【００４９】
［電荷保持層］
感光層を設けたドラム上に以下に示す塗工液を塗工して、電荷保持層を製膜した。
（塗工液）
共重合ナイロン樹脂（ＣＭ８０００：東レ（株）製） ４．５部
メチルアルコール ８０部
イソブチルアルコール １５．５部
（製膜条件）
塗工方法 ： ディッピング
膜厚：２．０μｍ
乾燥条件 ： 加熱乾燥（１００℃、２０分）
［電極］
電荷保持層を設けたドラムの上に以下に示す電極を製膜した。
製膜法 ： 真空蒸着法（蒸着後、エキシマレーザーによる加工）
蒸着源 ： アルミニウム
電極パターン ： 格子状電極（電極間距離２５μｍ、電極幅２０μｍ）
【００５０】
［保護層：保護層１］
感光層、電荷保持層、電極を設けたドラム上に以下に示す塗工液材料を用いて塗工して電荷保持層を製膜した。
（塗工液材料）
イソシアネート（タケネートＤ１４０Ｎ：三井武田ケミカル社製）
ポリオール（ＬＺＲ１７０：藤倉化成社製）
ＮＣＯ／ＯＨの当量比を１．０になるように、上記イソシアネートとポリオールを混合したもの １０部
アセトン ４０部
セロソルブアセテート ４０部
メチルイソブチルケトン １０部
（製膜条件）
塗工方法 ： スプレー
膜厚：２．０μｍ
乾燥条件 ： 加熱乾燥（１００℃、２０分）
【００５１】
《像担持体（感光体）製造例２：製造例２》
像担持体の保護層の製膜条件を下記に示す製膜条件に変えた以外は全て感光体製造例１（製造例１）と同じにして、像担持体を作製した。
（保護層２の製膜条件）
基体を図１４に示すプラズマＣＶＤ装置にセットし、保護層を形成した。ここで図１４中、１０７はプラズマＣＶＤ装置の真空槽であり、ゲート弁１０９によりロード／アンロード用予備室１１７と仕切られている。真空槽１０７内は排気系１２０（圧力調整バルブ１２１、ターボ分子ポンプ１２２、ロータリーポンプ１２３よりなる）により真空排気され、また一定圧力に保たれるようになっている。
真空槽１０７内には反応槽が設けられている。１３０は反応槽１５０内へ導入するガスラインを示しており、各種材料ガス容器が接続されている。それぞれ、流量計１２９を経てノズル１２５より反応槽１５０の中へ導入される。
枠状構造体１０２中には、前記感光層を形成した基体１０１（１０１−１、１０１−２、・・・、１０１−ｎ、・・・）を配置する。なおこのそれぞれの支持体は、後述するように第三の電極として配置される。電極１０３、１１３には、それぞれ第一の交番電圧を印加するための一対の電源１１５（１１５−１、１１５−２）が用意されている。第一の交番電圧の周波数は、１〜１００ＭＨｚである。これらの電源は、それぞれマッチングトランス１１６−１、１１６−２とつながる。このマッチングトランスでの位相は位相調整器１２６により調整し、互いに１８０°又は０°ずれて供給できる。即ち、対称型又は同相型の出力を有している。マッチンズトランスの一端１０４及び他端１１４は、それぞれ第一及び第二の電極１０３、１１３に連結されている。また、トランスの出力側中点１０５は接地レベルに保持されている。更に、この中点１０５と第三の電極、即ち基体１０１（１０１−１、１０１−２、・・・、１０１−ｎ）又はそれらに電気的に連結するホルダ１０２の間に第二の交番電圧を印加するための電源１１９が配設されている。この第二の交番電圧の周波数は、１〜５００ＫＨｚである。この第一及び第二の電極に印加する第一の交番電圧の出力は、１３．５６ＭＨｚの周波数の場合０．１〜１ＫＷであり、第三の電極即ち支持体に印加する第二の交番電圧の出力は、１５０ＫＨｚの周波数の場合約１００Ｗである。
【００５２】
以下の条件で、保護層を製膜した。
Ｃ２Ｈ４流量 ： ９０ｓｃｃｍ
Ｈ２流量 ： １５０ｓｃｃｍ
ＮＦ３流量 ： ４５ｓｃｃｍ
反応圧力 ： ０．０２ｔｏｒｒ
第一の交番電圧出力 ： ２００Ｗ １３．５６ＭＨｚ
バイアス電圧（直流分） ： −１００Ｖ
膜厚 ： ２．０μｍ
【００５３】
《評価装置及び条件》
（マシン）：
（株）リコー製イマジオＭＦ７０７０改造機
（潜像形成部）
書き込み光 ： ７８０ｎｍＬＤ
像担持体上部電極印加バイアス ： ＋６００Ｖ
バイアス印加時間 ： ６０ｍｓ
（現像部）
現像バイアス ： プラス２５０Ｖ
トナー ： ポリエステル製プラス極性トナー
（転写部）
マシン標準条件と逆極性のバイアス印加
（クリーニング部）
方式 ： 像担持体バイアス印加ブレード当接クリーニング
ブレード当接圧 ： ２０ｇ／ｃｍ
角度 ： ７８度
（クリーニング部像担持体上部電極バイアス印加条件）
バイアス条件１： 直流バイアス ＋５０Ｖ
バイアス条件２： 交流バイアス Ｖｐｐ ２００Ｖ、周波数１．５ｋＨｚ
バイアス条件３（直流と交流の重畳）： 直流バイアス ＋７０Ｖ
重畳交流バイアスＶｐｐ １５０Ｖ、周波数１．５ｋＨｚ
バイアス条件４ ： バイアス印加無し
（評価環境）
環境条件１ ： 温度２０℃、湿度６５％ＲＨ
環境条件２ ： 温度１０℃、湿度１５％ＲＨ
（通紙条件）
画像 ： 日本画像学会発行テストチャートＮＯ．３
通紙パターン ： ５プリント（Ａ３）／ジョブ
【００５４】
（クリーニング不良評価）
上記したバイアス条件１〜４および環境条件１〜２の各評価環境下での像担持体の違いにおける５Ｋ枚（５千枚）、及び１０Ｋ枚（１万枚）通紙を行った。その通紙終了後の、クリーニング不良の発生の有無を、白画像を出力しこれを目視で観察して、以下の○、△、×、××の４段階で評価した。
○： 良好
△： スジ状クリーング不良
× ： 帯状クリーニング不良
×× ： 全面クリーニング不良
評価結果を表１に示す。なお表１にあるように、実施例１〜３および比較例１は像担持体として製造例１のもの、実施例４〜６および比較例２は像担持体として製造例２のものを用い、バイアス条件を変えたものである。
【００５５】
【表１】
【符号の説明】
【００５６】
１ 導電性支持体
２ 感光層
２ａ 電荷輸送層
２ｂ 電荷発生層
３ 上部電極
３ａ 縞状電極
３ｂ 格子状電極
４ 電荷保持層
５ 保護層
６ 像担持体
７ 露光部
８ 現像部
９ 転写部
１０ クリーニング部
１１ 除電部
１０１−１〜１０１−ｎ 支持体
１０２ 枠状構造体
１０３、１１３ 電極
１０４、１１４ マッチングトランスの端部
１０５ トランス出力側中点
１０７ 真空槽
１０８、１１８ フード
１０９ ゲート弁
１１５ 電源
１１６−１、１１６−２ マッチングトランス
１１７ ロード／アンロード用予備室
１１９ 電源
１２０ 排気系統
１２１ 調整バルブ
１２２ ターボ分子ポンプ
１２３ ロータリーポンプ
１２５ ガス導入ノズル
１２６ 位相調整器
１２９ 流量計
１３０ ガスライン
１４０ 交番電源系
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５７】
【特許文献１】特開平０６−００３９２１号公報
【特許文献２】特開平８−７６５５９号公報
【特許文献３】特開平９−２６６８１号公報
【特許文献４】特開２００１−１８３８５３号公報
【特許文献５】特許第３５６６２７５号公報
【特許文献６】特開２００７−１７８８１６号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性支持体上に、少なくとも、感光層と、該感光層を被覆する部分と被覆しない部分を有する上部電極を順次積層した構造を有した像担持体と、少なくとも潜像形成部と、トナー現像部と、転写部と、クリーニング部とを有する画像形成装置を用いた画像形成方法であって、
前記潜像形成部は、潜像形成光照射時に、前記上部電極にバイアスが印加されることにより、潜像形成を行い、潜像形成後、前記トナー現像部は、トナーを前記像担持体表面へ供給して現像し、前記転写部は、その現像されたトナーを被転写材に転写し、前記クリーニング部は、前記像担持体の上部電極にバイアスを印加して転写後の像担持体に残存するトナーを除去することを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
前記像担持体の上部電極に印加するバイアスが直流バイアスである請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項３】
像担持体の上部電極に印加するバイアスが交流バイアスである請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項４】
像担持体の上部電極に印加するバイアスが直流バイアスに交流バイアスが重畳されたものである請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成方法を実行可能な画像形成装置であって、像担持体と、潜像形成部、トナー現像部、転写部、クリーニング部、除電部とを備え、
前記像担持体が、少なくとも、感光層と、該感光層を被覆する部分と被覆しない部分を有する上部電極を順次積層した構造を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
導電性支持体上に、少なくとも、感光層と、該感光層を被覆する部分と被覆しない部分を有する上部電極を順次積層した構造を有した像担持体と、少なくとも潜像形成部と、トナー現像部と、転写部と、クリーニング部とを有する画像形成装置を用いた画像形成方法であって、
前記潜像形成部は、潜像形成光照射時に、前記上部電極にバイアスが印加されることにより、潜像形成を行い、潜像形成後、前記トナー現像部は、トナーを前記像担持体表面へ供給して現像し、前記転写部は、その現像されたトナーを被転写材に転写し、前記クリーニング部は、前記像担持体の上部電極にバイアスを印加して転写後の像担持体に残存するトナーを除去することを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
前記像担持体の上部電極に印加するバイアスが直流バイアスである請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項３】
像担持体の上部電極に印加するバイアスが交流バイアスである請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項４】
像担持体の上部電極に印加するバイアスが直流バイアスに交流バイアスが重畳されたものである請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成方法を実行可能な画像形成装置であって、像担持体と、潜像形成部、トナー現像部、転写部、クリーニング部、除電部とを備え、
前記像担持体が、少なくとも、感光層と、該感光層を被覆する部分と被覆しない部分を有する上部電極を順次積層した構造を有することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１８０５６０（Ｐ２０１１−１８０５６０Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４７６１６（Ｐ２０１０−４７６１６）
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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