(57)【要約】【課題】オゾン、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの発生を引き起こす帯電工程をなくし、電位コントラストが大きい静電潜像形成を行うことができる構成の像担持体と、それを用いた画像形成方法及び画像形成装置を提供することを課題とする。【解決手段】画像形成に用いられ、静電潜像が形成される像担持体であって、導電性支持体１上に、少なくとも、感光層２と、該感光層２を被覆している部分と被覆していない部分を有する上部電極（ランダムなパターンまたは縞状または格子状に形成され、感光層の表面を所定のパターンで被覆するように形成された上部電極）３と、該上部電極３を含む像担持体表面を被覆する保護層５とを順次積層した構造を有し、潜像形成用の光照射時に、前記上部電極３にバイアスが印加されることにより、潜像が形成される構成とした。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成に用いられ、静電潜像が形成される像担持体であって、
導電性支持体上に、少なくとも、感光層と、該感光層を被覆している部分と被覆していない部分を有する上部電極と、該上部電極を含む像担持体表面を被覆する保護層とを順次積層した構造を有し、
潜像形成用の光照射時に、前記上部電極にバイアスが印加されることにより、潜像が形成されることを特徴とする像担持体。
【請求項２】
画像形成に用いられ、静電潜像が形成される像担持体であって、
導電性支持体上に、少なくとも、感光層と、電荷保持層と、該電荷保持層を被覆している部分と被覆していない部分を有する上部電極と、該上部電極を含む像担持体表面を被覆する保護層とを順次積層した構造を有し、
潜像形成用の光照射時に、前記上部電極にバイアスが印加されることにより、潜像が形成されることを特徴とする像担持体。
【請求項３】
画像形成に用いられ、静電潜像が形成される像担持体であって、
導電性支持体上に、少なくとも、感光層と、該感光層上に縞状に形成された上部電極と、該上部電極を含む像担持体表面を被覆する保護層とを順次積層した構造を有し、
潜像形成用の光照射時に、前記上部電極にバイアスが印加されることにより、潜像が形成されることを特徴とする像担持体。
【請求項４】
画像形成に用いられ、静電潜像が形成される像担持体であって、
導電性支持体上に、少なくとも、感光層と、電荷保持層と、該電荷保持層上に縞状に形成された上部電極と、該上部電極を含む像担持体表面を被覆する保護層とを順次積層した構造を有し、
潜像形成用の光照射時に、前記上部電極にバイアスが印加されることにより、潜像が形成されることを特徴とする像担持体。
【請求項５】
画像形成に用いられ、静電潜像が形成される像担持体であって、
導電性支持体上に、少なくとも、感光層と、該感光層上に格子状に形成された上部電極と、該上部電極を含む像担持体表面を被覆する保護層とを順次積層した構造を有し、
潜像形成用の光照射時に、前記上部電極にバイアスが印加されることにより、潜像が形成されることを特徴とする像担持体。
【請求項６】
画像形成に用いられ、静電潜像が形成される像担持体であって、
導電性支持体上に、少なくとも、感光層と、電荷保持層と、該電荷保持層上に格子状に形成された上部電極と、該上部電極を含む像担持体表面を被覆する保護層とを順次積層した構造を有し、
潜像形成用の光照射時に、前記上部電極にバイアスが印加されることにより、潜像が形成されることを特徴とする像担持体。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一つに記載の像担持体において、
前記感光層は単層構造であり、該単層構造の感光層は、電荷発生機能と電荷輸送機能を有することを特徴とする像担持体。
【請求項８】
請求項１乃至６の何れか一つに記載の像担持体において、
前記感光層は積層構造であり、該積層構造の感光層は、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ことを特徴とする像担持体。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか一つに記載の像担持体において、
前記保護層が、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膜であることを特徴とする像担持体。
【請求項１０】
請求項１乃至８の何れか一つに記載の像担持体において、
前記保護層が、樹脂中にフィラーを分散させた膜であることを特徴とする像担持体。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一つに記載の像担持体を用い、潜像形成用の光照射時に、前記上部電極にバイアスを印加することにより、潜像を形成することを特徴とする画像形成方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１０の何れか一つに記載の像担持体を備え、潜像形成用の光照射時に、前記上部電極にバイアスを印加することにより、潜像を形成する手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の画像形成装置において、
少なくとも、前記像担持体に潜像形成用の光照射を行うとともに該光照射時に前記上部電極にバイアスを印加することにより潜像を形成する手段を有する潜像形成部と、該像担持体上の潜像を現像して顕像化する現像部と、該像担持体上の顕像を転写媒体に転写する転写部とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１０の何れか一つに記載の像担持体を内蔵し、潜像形成手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、除電手段のうちの少なくとも一つを備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のプロセスカートリッジを着脱可能に備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方法を応用した画像形成方法及び画像形成装置に用いられる像担持体と、その像担持体を用いた画像形成方法、画像形成装置並びにプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、「電子写真方法」とは、光導電性の像担持体（感光体と言う）を用い、まず感光体を暗所で帯電（例えばコロナ放電によって帯電）させ、次いで光照射により像露光し、露光部のみの電荷を選択的に散逸せしめて静電潜像を形成し、この潜像部を染料、顔料などの着色剤と高分子物質などの結合剤とから構成される検電微粒子（トナーと言う）で現像し、可視化して画像を形成するようにした画像形成方法の一つである。
【０００３】
このような電子写真方法において像担持体である感光体に要求される基本的な特性としては、
・暗所で適当な電位に帯電できること、
・暗所において電荷の散逸が少ないこと、
・光照射によって速やかに電荷を散逸できること、
などが挙げられる。
【０００４】
従来、電子写真方法において使用される感光体としては、導電性支持体上にセレンないしセレン合金を主体とする感光層を設けたもの、酸化亜鉛、硫化カドミウムなどの無機系光導電材料を樹脂中に分散させたもの、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾールとトリニトロフルオレノンあるいはアゾ顔料などの有機光導電材料とを用いたもの、及び非晶質シリコン系材料を用いたもの等が一般に知られているが、近年では、コストの低さ、感光体設計の自由度の高さ、低公害性等から有機系電子写真感光体が広く利用されるようになってきている。
【０００５】
有機系電子写真感光体には、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）に代表される光導電性樹脂型、ＰＶＫ−ＴＮＦ（２，４，７−トリニトロフルオレノン）に代表される電荷移動錯体型、フタロシアニン−樹脂に代表される顔料分散型、電荷発生物質と電荷輸送物質とを組み合わせて用いる機能分離型の感光体などが知られており、特に機能分離型の感光体が注目されている。
【０００６】
この機能分離型の感光体における静電潜像形成のメカニズムは、感光体を帯電した後、光照射すると、光は透明な電荷輸送層を通過し、電荷発生層中の電荷発生物質により吸収され、光を吸収した電荷発生物質は電荷担体を発生し、この電荷担体は電荷輸送層に注入され、帯電によって生じている電界にしたがって電荷輸送層中を移動し、感光体表面の電荷を中和することにより静電潜像を形成するものである。機能分離型感光体においては、主に紫外部に吸収を持つ電荷輸送物質と、主に可視部に吸収を持つ電荷発生物質とを組み合わせて用いることが知られており、上記基本特性を充分に満たすものが得られている。
【０００７】
近年、電子写真プロセスの高速化、小型化が進むなか、感光体に対して上記特性以外に長期繰返し使用に際しても高画質を保つことの出来る信頼性及び高耐久性が強く要求される様になっている。
感光体は、電子写真プロセスにおいて、様々な機械的、化学的負荷を受けている。このうち化学的負荷は、電子写真プロセスにおける帯電部から発生するオゾンや窒素酸化物等による影響が大きい。これらのオゾン、窒素酸化物等が帯電部で発生し、感光体表面へ吸着し、化学変化を引き起こす。帯電工程から発生したオゾンは、感光体を形成するバインダー樹脂や電荷輸送物質を酸化する。そしてバインダー樹脂の分子鎖が切断され、さらにカルボン酸等の有機酸が生成される。また、同様に発生した窒素酸化物等の放電生成物は空気中の水（水分子）と結合あるいは反応することにより電気導電性を有する物質となる。この物質及び前述した有機酸が感光体上に吸着した場合、感光体表面近傍が低抵抗化し、感光体上に形成された静電潜像が破壊されてしまう。その結果、現像工程の施された感光体上にはいわゆる画像流れ状態のトナー像が形成される。また、感光体上に吸着した放電生成物により感光体表面の摩擦係数の増加が一般に生じるが、その結果、例えば感光体へのクリーニングブレード当接部位における力学的な負荷が増加し、さらに前述した感光体を形成するバインダー樹脂の分子鎖切断により、感光体摩耗が促進されてしまう。また、これらのオゾン、窒素酸化物などの発生は、環境側面からも問題となる。
【０００８】
一般に、電子写真における帯電方法としては、コロナ帯電方法や接触帯電方法が使用されてきた。
コロナ帯電方法には、コロトロン方式とグリッドを有するスコロトロン方式があり、金属板で遮蔽されたハウジングの中央に張架されたタングステンやニッケルのチャージワイヤーに、直流もしくは交流を重畳した直流電圧を印加する事によりコロナ放電を起こし、感光体を帯電する方法である。しかし、この方法では、チャージワイヤーに高電圧を印加するために、オゾンや窒素酸化物などが生成される。この生成物は、環境的側面ばかりでなく、前述したように感光体に対しても、耐久性や画像特性に対し、悪影響を及ぼすことが知られている。
【０００９】
近年、この方法に代わり、低オゾン、低電力を目的として、接触帯電方法が実用化されてきている。接触帯電方法は、感光体に１０２〜１０１０Ω・ｃｍ程度の抵抗を持つ帯電部材に、直流もしくは交流を重畳した直流電圧を印加し、感光体に加圧当接させ、電荷を付与する方法である。この帯電方法は、パッシェンの法則に従い、帯電部材から被帯電体への放電によって行われるため、或るしきい値電圧以上の電圧を印加することによって帯電が開始される。この接触帯電方法は、コロナ帯電方法と比較すると、帯電部材への印加電圧は低くなるが、放電が伴うために、少量のオゾン及び窒素酸化物が発生する。
【００１０】
このために、新たなる帯電方式として、感光体への電荷の直接注入による帯電方式（例えば特許文献１（特開平０６−００３９２１号公報））が開示されている。この帯電方式は、低抵抗な電荷注入層を感光体表面に設け、帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電磁気ブラシ等の接触導電部材に電圧を印加し、電荷を接触により、注入帯電を行う方法である。この帯電方式では、放電現象を用いないため、帯電に必要とされる電圧は所望する感光体表面電位分のみである。そのために、従来の接触帯電方式と比べると、オゾン、窒素酸化物の発生量が、非常に少なく、低電力の帯電方式である。これらの電荷注入帯電を行うために感光体に設けられる電荷注入層は、樹脂中に、酸化すずなどの金属酸化物を分散させ、感光体の表面抵抗を下げている。しかし、このような感光体の表面抵抗は、使用される環境（温度、湿度）により、大きく変化し、安定した帯電が行えなくなる。そのため機内環境を制御する方法として、機内でのヒーター等の設置が考えられるが、このようなヒーターを設置した場合、機械全体としての消費電力が大きくなる。
【００１１】
つぎに感光体に光照射し、生成された電荷を外部電界により、感光体表面に移動させ帯電させる帯電方式（例えば特許文献２（特開平８−７６５５９号公報））が開示されている。この方式では、電荷注入帯電に比べ、オゾン、窒素酸化物等の発生はなく、且つ低電力で、さらには使用環境（温度、湿度）により、特性の変化が少なくなる。
【００１２】
また、特許文献３（特開平８−７６５５９号公報）、特許文献４（特開平９−２６６８１号公報）に示される帯電方式では、感光体として、導電性支持体上に電荷発生層及び電荷輸送層を順次積層した構成の積層型電子写真感光体、及び導電性支持体上に単一感光層を設けた単層型電子写真感光体のような既存の電子写真感光体が使用される。この感光体は、帯電時に電荷が発生する層と潜像形成時に電荷を発生する層が同じであるために、帯電時の電荷発生から、潜像形成時の電荷発生までの時間が限定され、小径高速化対応が不可能となる。
【００１３】
特許文献５（特許第３８９５５１４号公報）に示される電子写真感光体では、導電性支持体上に帯電時に電荷発生する層、電荷輸送層、潜像形成時に電荷を発生する層、表面端部に設けられた電極を有する構成である。この構成の感光体であれば、上記問題は解消される。この構成の感光体を帯電させるときには、表面端部電極に電圧を印加し電界を形成し、電荷を移動させる。この方法では、帯電を均一に行うためには、最表層を低抵抗化させる必要がある。しかし、このような低抵抗化させた層を設けた場合、感光体表面に形成した潜像が拡がり、細線再現性や微細ドット再現性が低下する。
【００１４】
そこで、これらの不具合を解消するために、本発明者らが先に提案した特許文献６（特許第３５６６２７５号公報）で示される電子写真感光体では、導電性支持体上に潜像形成時に電荷発生する層、電荷輸送層、帯電時に電荷発生する層を設け、さらにそれぞれの電荷発生層の電荷発生材料を限定する事により、画像劣化しにくく、かつ効率的な帯電性を達成した。
そして、このような感光体を用いた電子写真プロセスでは、
（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、
等の工程で画像形成を行う。
【００１５】
また、本発明者らが先に提案した特許文献７（特開２００７−１７８８１６号公報）には、上記の電子写真プロセスの工程において、帯電工程を省き、潜像形成工程を簡略化した画像形成方法が開示されている。これは、感光体表面から透明性のバイアス印加部材によりバイアスを印加し、同時に光書き込みを行い、潜像形成を行うものである。このことにより、オゾン、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の生成物を発生する放電を伴う帯電工程を無くすことが出来る。
しかし、この方法では、像担持体（感光体）の外部から透明性のバイアス印加部材によりバイアスを印加すると同時に光書き込みを行うため、外部からバイアスを印加する部材が必要であり、電子写真プロセス周りが大型化し、装置が大型化するという問題がある。また、外部からバイアスを印加するときに、像担持体と外部バイアス印加部材の間に、異物（トナー、現像剤、紙粉など）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。また、像担持体の表面を傷付ける恐れもある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、オゾン、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの発生を引き起こす帯電工程をなくし、電位コントラストが大きい静電潜像形成を行うことができる構成の像担持体と、その像担持体を用いた画像形成方法、画像形成装置、プロセスカートリッジを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、以下のような解決手段を採ることにより、前記課題を解決することができることを発見して本発明を成すに至った。
すなわち、本発明の第１の解決手段は、画像形成に用いられ、静電潜像が形成される像担持体であって、導電性支持体上に、少なくとも、感光層と、該感光層を被覆している部分と被覆していない部分を有する上部電極と、該上部電極を含む像担持体表面を被覆する保護層とを順次積層した構造を有し、潜像形成用の光照射時に、前記上部電極にバイアスが印加されることにより、潜像が形成されることを特徴とする（請求項１）。
【００１８】
本発明の第２の解決手段は、画像形成に用いられ、静電潜像が形成される像担持体であって、導電性支持体上に、少なくとも、感光層と、電荷保持層と、該電荷保持層を被覆している部分と被覆していない部分を有する上部電極と、該上部電極を含む像担持体表面を被覆する保護層とを順次積層した構造を有し、潜像形成用の光照射時に、前記上部電極にバイアスが印加されることにより、潜像が形成されることを特徴とする（請求項２）。
【００１９】
本発明の第３の解決手段は、画像形成に用いられ、静電潜像が形成される像担持体であって、導電性支持体上に、少なくとも、感光層と、該感光層上に縞状に形成された上部電極と、該上部電極を含む像担持体表面を被覆する保護層とを順次積層した構造を有し、潜像形成用の光照射時に、前記上部電極にバイアスが印加されることにより、潜像が形成されることを特徴とする（請求項３）。
【００２０】
本発明の第４の解決手段は、画像形成に用いられ、静電潜像が形成される像担持体であって、導電性支持体上に、少なくとも、感光層と、電荷保持層と、該電荷保持層上に縞状に形成された上部電極と、該上部電極を含む像担持体表面を被覆する保護層とを順次積層した構造を有し、潜像形成用の光照射時に、前記上部電極にバイアスが印加されることにより、潜像が形成されることを特徴とする（請求項４）。
【００２１】
本発明の第５の解決手段は、画像形成に用いられ、静電潜像が形成される像担持体であって、導電性支持体上に、少なくとも、感光層と、該感光層上に格子状に形成された上部電極と、該上部電極を含む像担持体表面を被覆する保護層とを順次積層した構造を有し、潜像形成用の光照射時に、前記上部電極にバイアスが印加されることにより、潜像が形成されることを特徴とする（請求項５）。
【００２２】
本発明の第６の解決手段は、画像形成に用いられ、静電潜像が形成される像担持体であって、導電性支持体上に、少なくとも、感光層と、電荷保持層と、該電荷保持層上に格子状に形成された上部電極と、該上部電極を含む像担持体表面を被覆する保護層とを順次積層した構造を有し、潜像形成用の光照射時に、前記上部電極にバイアスが印加されることにより、潜像が形成されることを特徴とする（請求項６）。
【００２３】
本発明の第７の解決手段は、第１乃至第６の何れか一つの解決手段の像担持体において、前記感光層は単層構造であり、該単層構造の感光層は、電荷発生機能と電荷輸送機能を有することを特徴とする（請求項７）。
また、本発明の第８の解決手段は、第１乃至第６の何れか一つの解決手段の像担持体において、前記感光層は積層構造であり、該積層構造の感光層は、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ことを特徴とする（請求項８）。
【００２４】
本発明の第９の解決手段は、第１乃至第８の何れか一つの解決手段の像担持体において、前記保護層が、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膜であることを特徴とする（請求項９）。
また、本発明の第１０の解決手段は、第１乃至第８の何れか一つの解決手段の像担持体において、前記保護層が、樹脂中にフィラーを分散させた膜であることを特徴とする（請求項１０）。
【００２５】
本発明の第１１の解決手段は、画像形成方法であって、第１乃至第１０の何れか一つの解決手段の像担持体を用い、潜像形成用の光照射時に、前記上部電極にバイアスを印加することにより、潜像を形成することを特徴とする（請求項１１）。
【００２６】
本発明の第１２の解決手段は、画像形成装置であって、第１乃至第１０の何れか一つの解決手段の像担持体を備え、潜像形成用の光照射時に、前記上部電極にバイアスを印加することにより、潜像を形成する手段を有することを特徴とする（請求項１２）。
また、本発明の第１３の解決手段は、第１２の解決手段の画像形成装置において、少なくとも、前記像担持体に潜像形成用の光照射を行うとともに該光照射時に前記上部電極にバイアスを印加することにより潜像を形成する手段を有する潜像形成部と、該像担持体上の潜像を現像して顕像化する現像部と、該像担持体上の顕像を転写媒体に転写する転写部とを有することを特徴とする（請求項１３）。
【００２７】
本発明の第１４の解決手段は、プロセスカートリッジであって、第１乃至第１０の何れか一つの解決手段の像担持体を内蔵し、潜像形成手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、除電手段のうちの少なくとも一つを備えたことを特徴とする（請求項１４）。
また、本発明の第１５の解決手段は、画像形成装置であって、第１４の解決手段のプロセスカートリッジを着脱可能に備えたことを特徴とする（請求項１５）。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る像担持体は、導電性支持体上に、少なくとも感光層と（または感光層と、電荷保持層と）、該感光層（または電荷保持層）を被覆している部分と被覆していない部分を有する上部電極（具体的には、ランダムなパターンまたは縞状または格子状に形成され、感光層（または電荷保持層）の表面を所定のパターンで被覆するように形成された上部電極）と、該上部電極を含む像担持体表面を被覆する保護層とを順次積層した構造を有し、潜像形成用の光照射時に、前記上部電極（像担持体の保護層内に設けられた所定のパターンの電極）にバイアスが印加されることにより、潜像が形成されることを特徴とするので、オゾン、窒素酸化物などの発生を引き起こす従来の帯電工程（像担持体の外部から帯電手段で電荷を付与する帯電工程）をなくすことができ、小型で、長期的使用においても電位ムラが少ない、直接潜像形成を行うことができる像担持体を提供することができる。
また、本発明に係る像担持体は、最表面に保護層を有するので、保護層によって上部電極の保護と、像担持体表面の均一化（平坦化）を図ることができ、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傷付けられることを防止できるとともに、画像ムラの発生等を防止することができる。
【００２９】
本発明に係る画像形成方法は、上記の構成及び効果を有する像担持体を用い、潜像形成用の光照射時に、上部電極にバイアスを印加することにより、潜像を形成するので、オゾン、窒素酸化物などの発生を引き起こす従来の帯電行程をなくすことができ、小型で、長期的使用においても電位ムラが少ない、直接潜像形成を行うことができる画像形成方法を実現することができる。
【００３０】
本発明に係る画像形成装置は、上記の構成及び効果を有する像担持体を備え、潜像形成用の光照射時に、上部電極にバイアスを印加することにより、潜像を形成するので、オゾン、窒素酸化物などの発生を引き起こす従来の帯電工程をなくすことができ、小型で、長期的使用においても電位ムラが少ない、直接潜像形成を行うことができる画像形成装置を実現することができる。
【００３１】
本発明に係るプロセスカートリッジは、上記の構成及び効果を有する像担持体を内蔵しているので、従来の帯電工程を行う部材をなくすことができ、小型で、長期的使用においても電位ムラが少ない、直接潜像形成を行うことができるプロセスカートリッジを実現することができる。
また、このプロセスカートリッジを着脱可能に備えた画像形成装置では、小型で、長期的使用においても電位ムラが少ない、直接潜像形成を行うことができ、かつ、保守やメンテナンスも容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態を示す像担持体の構成説明図であり、（ａ）は像担持体の要部上面図、（ｂ）は像担持体の側面から見た要部断面図である。
【図２】本発明の別の実施形態を示す像担持体の要部断面図である。
【図３】本発明の別の実施形態を示す像担持体の構成説明図であり、（ａ）は像担持体の要部上面図、（ｂ）は像担持体の側面から見た要部断面図である。
【図４】本発明の別の実施形態を示す像担持体の要部断面図である。
【図５】本発明の別の実施形態を示す像担持体の構成説明図であり、（ａ）は像担持体の要部上面図、（ｂ）は像担持体の側面から見た要部断面図である。
【図６】本発明の別の実施形態を示す像担持体の要部断面図である。
【図７】本発明の別の実施形態を示す像担持体の要部断面図である。
【図８】本発明の別の実施形態を示す像担持体の要部断面図である。
【図９】本発明の別の実施形態を示す像担持体の要部断面図である。
【図１０】本発明の別の実施形態を示す像担持体の要部断面図である。
【図１１】本発明の別の実施形態を示す像担持体の要部断面図である。
【図１２】本発明の像担持体の静電潜像形成メカニズムを示す説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態を示す画像形成装置の概略構成図である。
【図１４】本発明の像担持体の最表面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装置の具体例の構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
本発明に係る像担持体（感光体）は、導電性支持体上に、少なくとも感光層と（または感光層と、電荷保持層と）、該感光層（または電荷保持層）を被覆している部分と被覆していない部分を有する上部電極（具体的には、ランダムなパターンまたは縞状または格子状に形成され、感光層（または電荷保持層）の表面を所定のパターンで被覆するように形成された上部電極）と、該上部電極を含む像担持体表面を被覆する保護層とを順次積層した構造を有し、潜像形成用の光照射時に、前記上部電極（像担持体の保護層内に設けられた所定のパターンの電極）にバイアスが印加されることにより、潜像が形成される構成としている。
そして、本発明では、このような構成の像担持体を用い、潜像形成用の光照射時に、上部電極にバイアスを印加することにより、潜像を形成する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従来の帯電工程（像担持体の外部から帯電手段で電荷を付与する帯電工程）をなくし、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及び画像形成装置を実現するものである。
【００３４】
先ず本発明の像担持体の構成例について説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す像担持体の構成説明図であり、（ａ）は像担持体の要部上面図、（ｂ）は像担持体の側面から見た要部断面図であり、本発明の像担持体の基本的な構成例を示している。この像担持体は、導電性支持体１上に感光層２、上部電極３を順次積層した構造を有する。また、図１では上部電極３の形状例を示すために保護層の図示を省略しているが、上部電極３を含む像担持体表面は、図６に示すような保護層５で被覆される。
図１に示す構成例では、上部電極３は感光層２を被覆している部分と被覆していない部分を有するように不規則（ランダム）なパターンで形成されている。
【００３５】
図２は本発明の別の実施形態を示す像担持体の要部断面図であり、この像担持体は、図１の構成に加えて電荷保持層４を設けたものであり、導電性支持体１上に感光層２、電荷保持層４、上部電極３を順次積層した構造を有する。また、図２でも保護層の図示を省略しているが、上部電極３を含む像担持体表面は、図７に示すような保護層５で被覆される。尚、上部電極３は、図１（ａ）と同様に、電荷保持層４を被覆している部分と被覆していない部分を有するように不規則（ランダム）なパターンで形成されている。
【００３６】
図３は本発明の別の実施形態を示す像担持体の構成説明図であり、（ａ）は像担持体の要部上面図、（ｂ）は像担持体の側面から見た要部断面図であり、本発明の像担持体の別の構成例を示している。この像担持体は、導電性支持体１上に感光層２、縞状の上部電極３ａを順次積層した構造を有する。また、図３では上部電極３ａの形状例を示すために保護層の図示を省略しているが、上部電極３ａを含む像担持体表面は、図６に示すように保護層５で被覆される。
図３に示す構成例では、上部電極３ａは感光層２を被覆している部分と被覆していない部分を有するように縞状（規則的なストライプ状）のパターンで形成されている。
【００３７】
図４は本発明の別の実施形態を示す像担持体の要部断面図であり、この像担持体は、図３の構成に加えて電荷保持層４を設けたものであり、導電性支持体１上に感光層２、電荷保持層４、縞状の上部電極３ａを順次積層した構造を有する。また、図４でも保護層の図示を省略しているが、縞状の上部電極３ａを含む像担持体表面は、図７に示すように保護層５で被覆される。尚、上部電極３ａは、図３（ａ）と同様に、電荷保持層４を被覆している部分と被覆していない部分を有するように縞状（規則的なストライプ状）のパターンで形成されている。
【００３８】
図５は本発明の別の実施形態を示す像担持体の構成説明図であり、（ａ）は像担持体の要部上面図、（ｂ）は像担持体の側面から見た要部断面図であり、本発明の像担持体の別の構成例を示している。この像担持体は、導電性支持体１上に感光層２、格子状の上部電極３ｂを順次積層した構造を有する。また、図５では上部電極３ｂの形状例を示すために保護層の図示を省略しているが、格子状の上部電極３ｂを含む像担持体表面は、図６に示すように保護層５で被覆される。
図５に示す構成例では、上部電極３ｂは感光層２を被覆している部分と被覆していない部分を有するように規則的な格子状のパターンで形成されている。
尚、図示を省略するが、感光層２と格子状の上部電極３ｂの間に電荷保持層４を設けてもよい。
【００３９】
図６は本発明の別の実施形態を示す像担持体の要部断面図であり、図１または図３または図５に示した構成の像担持体の最表面に保護層５を設けた状態を示している。すなわち、この像担持体は、導電性支持体１上に感光層２、上部電極（ランダム状または縞状または格子状の電極）３、保護層５を順次積層した構造を有しており、上部電極３を含む像担持体表面は保護層５により被覆されて均一化（平坦化）されている。このように、図６に示す像担持体では、最表面に保護層５を有するので、保護層５によって上部電極３の保護と、像担持体表面の均一化（平坦化）を図ることができ、上部電極３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傷付けられることを防止できるとともに、画像ムラの発生等を防止することができる。
【００４０】
図７は本発明の別の実施形態を示す像担持体の要部断面図であり、図２または図４に示した構成の像担持体の最表面に保護層５を設けた状態を示している。すなわち、この像担持体は、導電性支持体１上に感光層２、電荷保持層４、上部電極（ランダム状または縞状または格子状の電極）３、保護層５を順次積層した構造を有しており、上部電極３を含む像担持体表面は保護層５により被覆されて均一化（平坦化）されている。このように、図７に示す像担持体では、最表面に保護層５を有するので、保護層５によって上部電極３の保護と、像担持体表面の均一化（平坦化）を図ることができ、上部電極３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傷付けられることを防止できるとともに、画像ムラの発生等を防止することができる。
【００４１】
以上の図１〜７に示した像担持体では、感光層２は単層構造であり、この単層構造の感光層は、電荷発生機能と電荷輸送機能を有している。
また、感光層２は、積層構造にしてもよく、積層構造の感光層は、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。
【００４２】
図８は本発明の別の実施形態を示す像担持体の要部断面図であり、感光層２を積層構造にした構成例を示している。この像担持体は、導電性支持体１上に、電荷輸送層２ａと電荷発生層２ｂからなる感光層２を積層し、その上に上部電極（ランダム状または縞状または格子状の電極）３、保護層５を順次積層した構造を有する。
また、図９は、本発明の別の実施形態を示す像担持体の要部断面図であり、積層構造の感光層２の上に電荷保持層４を設けた構成例を示している。この像担持体は、導電性支持体１上に、電荷輸送層２ａと電荷発生層２ｂからなる感光層２を積層し、その上に電荷保持層４、上部電極（ランダム状または縞状または格子状の電極）３、保護層５を順次積層した構造を有する。
【００４３】
図１０は本発明のさらに別の実施形態を示す像担持体の要部断面図であり、感光層２を図８とは逆の積層構造にした構成例を示している。この像担持体は、導電性支持体１上に、電荷発生層２ｂと電荷輸送層２ａからなる感光層２を積層し、その上に上部電極（ランダム状または縞状または格子状の電極）３、保護層５を順次積層した構造を有する。
また、図１１は、本発明の別の実施形態を示す像担持体の要部断面図であり、積層構造の感光層２の上に電荷保持層４を設けた構成例を示している。この像担持体は、導電性支持体１上に、電荷発生層２ｂと電荷輸送層２ａからなる感光層２を積層し、その上に電荷保持層４、上部電極（ランダム状または縞状または格子状の電極）３、保護層５を順次積層した構造を有する。
【００４４】
次に図１２は、本発明の像担持体による画像形成メカニズムを示したものである。
図１２（ａ）に示すように、像担持体の上部電極３に例えばプラスバイアスを印加しながら、像担持体表面から光照射し、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（＋電荷）と電子（−電荷）に分離し、上部電極３により形成された電界に従い、電子が像担持体表面側に、正孔が導電性支持体１側に移動する。その後、図１２（ｃ）に示すように、上部電極３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、感光層２の電極３に被覆されていない部分に電子が残り、静電潜像が形成される。その後、静電潜像をトナーで現像することにより、像担持体表面にトナー像が形成される。
これは画像形成メカニズムを説明する一例であり、上部電極３にはマイナスバイアスを印加することも可能である。また、その場合は、光キャリアの挙動は、正孔（＋電荷）と電子（−電荷）が逆となる。
【００４５】
以下、本発明による像担持体の構成をより詳しく説明する。
本発明の像担持体は、導電性支持体１上に、少なくとも、感光層２と、該感光層２を被覆している部分と被覆していない部分を有する上部電極（ランダム状または縞状または格子状の電極）３と、保護層５を順次積層し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。
【００４６】
＜導電性支持体について＞
導電性支持体１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及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、特許文献８（特開昭５２−３６０１６号公報）に開示されたエンドレス・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。
【００４７】
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。
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。
【００４８】
＜感光層について＞
次に感光層２について説明する。感光層２は単層構造でも積層構造でもよい。
図１〜７に示した像担持体のような単層構造の感光層の場合には、感光層２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。また、図８〜１１に示した像担持体のような積層構造の感光層の場合には、感光層２は電荷発生機能を有する電荷発生層２ｂと電荷輸送機能を有する電荷輸送層２ａとから構成される。
以下、単層構造の感光層及び積層構造の感光層のそれぞれについて述べる。
【００４９】
＜感光層が単層構造のもの＞
単層構造の感光層２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。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。
【００５０】
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。
【００５１】
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
【００５２】
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、例えばクロルアニル、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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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挙げられる。これらの塗工液は、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布することにより、形成できる。
【００５６】
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。
【００５７】
<感光層が積層構造のもの>
（電荷発生層について）
電荷発生層２ｂ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。
【００５８】
電荷発生層２ｂ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。
【００５９】
（電荷輸送層について）
電荷輸送層２ａ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２ａ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。
【００６０】
電荷輸送層２ａ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２ｂ及び電荷輸送層２ａは、導電性支持体１上に、電荷発生層２ｂ、電荷輸送層２ａの順で積層されていても、電荷輸送層２ａ、電荷発生層２ｂの順で積層されていても構わない。
【００６１】
＜上部電極について＞
本発明の像担持体における上部電極３は、バイアス印加することにより、感光層２に対して、電界を形成する層である。上部電極の材料は、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。
【００６２】
上部電極３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所定のパターン（ランダム状、縞状、格子状等）の電極に形成する方法、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所定のパターン（ランダム状、縞状、格子状等）に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用いて直接インクジェットにより所定のパターン（ランダム状、縞状、格子状等）に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所定のパターン（ランダム状、縞状、格子状等）に形成しても良い。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所定のパターン（ランダム状、縞状、格子状等）にパターニングする方法も用いることができる。
【００６３】
本発明の像担持体の上部電極３は、感光層２（または電荷保持層４）の表面を完全に覆うものではなく、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服率は、５〜８０％程度であり、好ましくは１０〜５０％程度である。被覆されている部分の電極形状は、図１に示したような不規則（ランダム状）な形状でも構わないが、好ましくは図３に示したような縞状（規則的なストライプ状）、さらに好ましくは図５に示したような規則的な格子状である。縞状電極３ａ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３ｂ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。
【００６４】
上部電極３へのバイアス印加は、像担持体端部（例えばエンドレスベルト状の像担持体の場合は幅方向の両端部、ドラム状の像担持体の場合は軸方向の両端部）で行い、導電性ローラや導電性ブラシ等の導電性部材を電極に押し当てることにより、バイアスを供給する。
【００６５】
＜電荷保持層について＞
図２、図４、図７、図９、図１１に示した構成の像担持体の感光層２上に設けられる電荷保持層４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４は、電荷輸送能がないことが好ましいが、前述した感光層２、電荷輸送層２ａよりも電荷輸送能が低ければ構わない。
電荷保持層４は、前述した感光層２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４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。
【００６６】
＜保護層について＞
上部電極３上に設けられる保護層５は、上部電極３を保護するとともに、像担持体表面を均一化（平坦化）する目的で設けられる。保護層５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、本発明の像担持体は、上部電極３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、基本的な静電潜像の形成が出来なくなる。前述したように、感光層（または電荷保持層）上の上部電極３は薄い膜であるため、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５を設ける必要がある。但し、上部電極３へバイアスを印加する像担持体端部には保護層を設けない。
【００６７】
保護層５としては、電荷保持層４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。
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。
【００６８】
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。さらに、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。
【００６９】
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５は、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（例えば特許文献９（特開昭５８−４９６０９号公報））等が知られている。
【００７０】
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。
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。
【００７１】
また、特に樹脂中にフィラーを分散させた保護層５は好ましい。保護層５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。
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−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−プした酸化錫、錫をド−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。
【００７２】
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。
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。
【００７３】
＜下引き層について＞
本発明の像担持体においては、感光層２との接着性、モアレ防止を目的として、導電性支持体１と感光層２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。
【００７４】
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。この他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。
【００７５】
次に図面を用いて本発明の画像形成方法及び画像形成装置について詳しく説明する。
図１３は、本発明の画像形成装置の一実施形態を説明するための概略構成図である。この画像形成装置は、駆動ローラと従動ローラからなる複数のローラに張架されたエンドレスベルト状の像担持体６の周囲に、潜像形成手段である潜像形成部（露光部７とバイアス印加手段（図示省略））、現像手段である現像部８、転写手段である転写部９、クリーニング手段であるクリーニング部１０、除電手段である除電部１１を配置したものであり、以下の（I）〜（IV）のような画像形成プロセスで画像形成を行う。
【００７６】
（I） 潜像形成部で像担持体６の上部電極３にバイアスを印加し、露光部７より画像データに応じた光照射を行い、光書き込みを行う。光書き込み後も像担持体６の上部電極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８において静電潜像をトナーで現像する。
（III）像担持体６に現像されたトナー像を転写部９で紙等の転写媒体に転写する。
（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でクリーニングし、像担持体６表面の残存電位を除電部１１で除電する。
【００７７】
ここで像担持体６は、図１〜図１１を参照して説明した構成の像担持体を使用する。
光書き込みを行う露光部７は、光源として半導体レーザ（ＬＤ）もしくは発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた露光装置で構成され、より詳しくは、ＬＤ光源と光偏向器と走査結像光学系からなる光走査式の露光装置、または、アレイ状に配列されたＬＥＤ光源（ＬＥＤアレイ）と等倍結像光学系（例えばマイクロレンズアレイ、ロッドレンズアレイ等）からなる露光装置、で構成される。
【００７８】
（I） の工程でのバイアス印加は、像担持体６の幅方向の末端部において、図示省略のバイアス印加手段（バイアス電源に接続された、導電性ローラ、導電性ブラシ等の導電性部材）で上部電極３にバイアスを印加する。このときのバイアスは、プラスでもマイナスでも構わない。
（II）の工程では、バイアス印加を停止し、フロート及び接地状態とし、静電潜像を形成し、現像部８で、トナー像を形成する。
（III）の工程では、転写部９で直接紙等の転写媒体にトナー像を転写しても構わないし、中間転写部材を介して紙等の転写媒体にトナー像を転写しても構わない。
（IV）の工程では、クリーニング部１０は、ブレードクリーニング、ブラシクリーニングなどのクリーニング手段で、像担持体６表面に残存するトナーをクリーニングする。また、除電部１１では、光照射により、像担持体６表面を除電するか、もしくは（I） の工程で印加したバイアスとは逆極性のバイアスを印加することにより、像担持体６表面を除電する。
【００７９】
なお、図１３では図示を省略しているが、この画像形成装置には、紙等の転写媒体を収納し、上記の画像形成プロセスにタイミングを合わせて給紙する給紙部や、紙等の転写媒体に転写されたトナー像を定着する定着部、定着後の転写媒体を排紙する排紙部等が設けられている。
【００８０】
本発明の像担持体を用いる画像形成プロセスは、上記の一例に限定されるものではなく、導電性支持体１上に、少なくとも、感光層２（または感光層２と電荷保持層４）、該感光層２（または電荷保持層４）を被覆している部分と被覆していない部分を有する上部電極（具体的には、ランダムなパターンまたは縞状または格子状に形成され、感光層（または電荷保持層）の表面を所定のパターンで被覆するように形成された上部電極）３、保護層５を順次積層した像担持体６を用いて、光照射時に上部電極３にバイアス印加することにより静電潜像を形成するプロセス及び構成であれば、どのようなものであっても構わない。
このような画像形成方法及び画像形成装置とすることにより、オゾン、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの発生がなく、小型で、電位ムラなどが少ない画像形成方法及び画像形成装置が実現できる。
【００８１】
以上に示すような画像形成方法及び画像形成装置は、複写装置、ファクシミリ、プリンター、あるいはこれらの複合機等の画像形成部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いてもよい。
プロセスカートリッジとは、カートリッジ内に像担持体を内蔵し、他に潜像形成手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、除電手段等のうちの少なくとも一つを含んだ構成の１つの装置（部品）であり、画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられている。このプロセスカートリッジは取り外しや交換が容易であり、リサイクルもし易いので、画像形成装置の保守やメンテナンスが容易となり、また、環境保護の面でも利点がある。
【００８２】
本発明では、以上に説明したような像担持体、画像形成方法、画像形成装置、プロセスカートリッジ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従来の帯電工程（像担持体の外部から帯電手段で電荷を付与する帯電工程）をなくし、潜像形成工程を簡略化できるので、前述の特許文献７に記載の先行技術と比較して、光照射時にバイアスを印加する機構の小型化が可能となる。
さらに、特許文献７に記載のような透明性の外部バイアス印加部材により、外部より像担持体表面にバイアス印加を行う場合は、像担持体表面と外部のバイアス印加部材との間に、異物（トナー、現像剤、紙粉など）が介在することがあり、これにより、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や、像担持体表面が傷つく恐れがあるが、本発明の像担持体では、感光層２（または電荷保持層４）上に所定のパターンの上部電極３を形成し、像担持体端部を除いた像担持体表面を保護層５で被覆し、上部電極へのバイアス印加は像担持体端部で行う構成としていることにより、このような上部電極及びそれ以下の層との間には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。また、像担持体表面が傷つく恐れもない。
【実施例】
【００８３】
以下、本発明の像担持体を具体的な実施例により説明するが、これにより本発明の態様が限定されるものではない。
【００８４】
｛実施例各層の塗工液条件｝
［感光層（単層）塗工液］
・ビスフェーノルＺ型ポリカーボネート（パンライトＴＳ２０５０：帝人化成社製）。
・下記の［化１］に示す構造の正孔輸送物質。
・下記の［化２］に示す構造の電子輸送物質。
・オキソチタニウムフタロシアニン顔料。
・テトラヒドロフラン。
【００８５】
【化１】
2010197773.tif 000003
【００８６】
【化２】
2010197773.tif 000004
【００８７】
＜混合比（重量）＞
ポリカーボネート／正孔輸送物質／電子輸送物質／オキソチタニウムフタロシアニン／テトラヒドロフラン＝１０／５／４／１／８０
【００８８】
［感光層（積層）の電荷輸送層塗工液］
・ビスフェーノルＺ型ポリカーボネート（パンライトＴＳ２０５０：帝人化成社製）。
・下記の［化３］に示す構造の正孔輸送物質。
・下記の［化４］に示す構造の電子輸送物質。
・テトラヒドロフラン。
【００８９】
【化３】
2010197773.tif 000005
【００９０】
【化４】
2010197773.tif 000006
【００９１】
＜混合比（重量）＞
ポリカーボネート／正孔輸送物質／電子輸送物質／テトラヒドロフラン＝１０／７／３／８０
【００９２】
［感光層（積層）の電荷発生層塗工液］
・オキソチタニウムフタロシアニン顔料。
・ブチラール樹脂（エスレックＢＭＳ：積水化学社製）。
・テトラヒドロフラン。
・シクロヘキサノン。
【００９３】
＜混合比（重量）＞
オキソチタニウムフタロシアニン顔料／ブチラール樹脂／テトラヒドロフラン／シクロヘキサノン＝５／２／１００／１００
【００９４】
［電荷保持層及び保護層(1) 塗工液］
・共重合ナイロン樹脂（ＣＭ８０００：東レ製）。
・メチルアルコール。
・イソブチルアルコール。
【００９５】
＜混合比（重量）＞
ナイロン樹脂／メチルアルコール／イソブチルアルコール＝４．５／８０／１５．５
【００９６】
［保護層(2) 塗工液］
・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）。
・アセトン。
・セロソルブアセテート。
・メチルイソブチルケトン。
【００９７】
＜混合条件＞
ＮＣＯ／ＯＨ比＝１．０
イソシアネート＋ポリオール／アセトン／セロソルブアセテート／メチルイソブチルケトン＝１０／４０／４０／１０
【００９８】
［保護層(3) 塗工液］
・イソシアネート（タケネートＤ１４０Ｎ：三井武田ケミカル製）。
・ポリオール（ＬＺＲ１７０：藤倉化成製）。
・酸化チタン（ＣＲ−ＥＬ：石原産業製）。
・アセトン。
・セロソルブアセテート。
・メチルイソブチルケトン。
【００９９】
＜混合条件＞
ＮＣＯ／ＯＨ比＝１．０
イソシアネート＋ポリオール／酸化チタン／アセトン／セロソルブアセテート／メチルイソブチルケトン＝８／２／４０／４０／１０
【０１００】
｛実施例各層の塗工条件｝
［感光層（単層）］
塗工方法：ディッピング。
膜厚：３０μｍ。
乾燥：加熱乾燥（１３０℃、２０分）。
【０１０１】
［感光層（積層）の電荷輸送層］
塗工方法：ディッピング。
膜厚：３０μｍ。
乾燥：加熱乾燥（１３０℃、２０分）。
【０１０２】
［感光層（積層）の電荷発生層］
塗工方法：スプレー。
膜厚：２．０μｍ。
乾燥：加熱乾燥（１１０℃、２０分）。
【０１０３】
［電荷保持層］
塗工方法：ディッピング。
膜厚：２．０μｍ。
乾燥：加熱乾燥（１００℃、２０分）。
【０１０４】
［保護層(1) ］
塗工方法：スプレー。
膜厚：２．０μｍ。
乾燥：加熱乾燥（１００℃、２０分）。
【０１０５】
［保護層(2) ］
塗工方法：スプレー。
膜厚：２．０μｍ。
乾燥：加熱乾燥（１５０℃、２０分）。
【０１０６】
［保護層(3) ］
塗工方法：スプレー。
膜厚：２．０μｍ。
乾燥：加熱乾燥（１５０℃、２０分）。
【０１０７】
［上部電極(1) の製膜条件］
製膜法：真空蒸着法（マスク）。
蒸着源：アルミニウム。
電極パターン：縞状電極（電極間距離３０μｍ、電極幅２０μｍ）。
【０１０８】
［上部電極(2) の製膜条件］
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）。
【０１０９】
［保護層(4) の製膜条件］
より具体的な実施例として保護層(4) の製膜条件を以下に示す。
基体を図１４に示すような構成のプラズマＣＶＤ装置にセットし、保護層を形成した。ここで図１４中、符号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１５０が設けられている。１３０（１３１〜１３４）は反応槽１５０内へ導入するガスラインを示しており、図示しない各種材料ガス容器が接続されており、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。
【０１１０】
枠状構造体１０２中には、導電性支持体状に前記感光層（または前記感光層と電荷保持層）と上部電極を形成した基体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。マッチングトランスの一端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。
【０１１１】
以下の条件で、保護層(4) 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。
【０１１２】
下記の表１に示すように、上記の各層を組み合わせて、実施例１〜９の像担持体を作製した。
【０１１３】
【表１】
2010197773.tif 000007
【０１１４】
以上のようにして作製した実施例１〜９の像担持体を、画像形成装置（リコー製の複合機：イマジオＭＦ７０７０改造機（上部電極へのバイアス印加：静電潜像形成時＋３００Ｖ、現像時０Ｖ））に組み込み、画像評価及び通紙試験（Ａ４、画像面積７％格子画像）を行った。
まず新規な構成の像担持体を用いた画像形成方法であるため、初期的に画像が形成できるか否かを、日本画像学会発行テストチャートＮＯ．３を用いて評価を行った。
その結果、実施例１〜９の全ての像担持体を組み込んだ画像評価で、画像が形成できることを確認した。
また、放電を伴う帯電工程がないため、ＮＯｘ及びオゾンなどの放電生成物の臭気は検出できなかった。
その後、画像評価及び摩耗量評価を行った。摩耗量は、感光体上の２０点の膜厚を渦電流式膜厚計（ＦｉｓｈｅｒｓｃｏｐｅＭＭＳ）で測定し、初期からの膜厚減少量を求めた。その結果を下記の表２及び表３に示す。
【０１１５】
なお、下記の表２の初期画像評価で、実施例１〜５の像担持体は、１．２万枚〜１．６万枚通紙の段階で、保護層が摩耗し、上部電極が消失した。そのために、通紙試験を中止した。
実施例６〜９の像担持体は、初期画像評価の後、下記の表３のように、２万枚通紙迄行って評価した。
【０１１６】
画像評価は、どちらも紙出力後、目視により評価を行った。
・ハーフトーン：○良好、△局所的なムラが発生。
・細線再現性  ：○良好、△局所的に画像流れ発生、×全体的に画像流れ発生。
【０１１７】
【表２】
2010197773.tif 000008
【０１１８】
【表３】
2010197773.tif 000009
【０１１９】
以上の評価の結果、実施例７〜９の像担持体では、２万枚通紙後もハーフトーン、細線再現性ともに良好であり、摩耗量も０．５μｍ以下であり、実用性の確認ができた。
【符号の説明】
【０１２０】
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
１３０〜１３４：ガスライン
１４０：交番電源系
１５０：反応槽
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２１】
【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８−７６５５９号公報
【特許文献４】特開平９−２６６８１号公報
【特許文献５】特許第３８９５５１４号公報
【特許文献６】特許第３５６６２７５号公報
【特許文献７】特開２００７−１７８８１６号公報
【特許文献８】特開昭５２−３６０１６号公報
【特許文献９】特開昭５８−４９６０９号公報
【図１】
2010197773.tif 000010
【図２】
2010197773.tif 000011
【図３】
2010197773.tif 000012
【図４】
2010197773.tif 000013
【図５】
2010197773.tif 000014
【図６】
2010197773.tif 000015
【図７】
2010197773.tif 000016
【図８】
2010197773.tif 000017
【図９】
2010197773.tif 000018
【図１０】
2010197773.tif 000019
【図１１】
2010197773.tif 000020
【図１２】
2010197773.tif 000021
【図１３】
2010197773.tif 000022
【図１４】
2010197773.tif 000023