(57)【要約】【課題】アモルファスシリコン系感光体を用いる接触帯電方式の画像形成装置において、耐久による帯電部材表面層の劣化を防止し、帯電性を低下を防止し、長期にわたって安定な帯電性を有し、良好な画像を提供することが可能な新たな画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供する。【解決手段】感光体４１と、感光体４１に接触する帯電部材４を有しこの帯電部材４に電圧を印加する事によって感光体４１を帯電させる帯電手段とを有し、帯電した感光体に静電潜像を形成し、形成された静電潜像をトナーによって可視化し、トナー像を転写材に転写する画像形成装置において、感光体４１は導電性支持体と、導電性支持体上にシリコン原子を母体とする非単結晶材料で構成された光導電層とを有するアモルファスシリコン系感光体であり、帯電部材４は導電性基体４２と導電性基体４２上に形成された導電性の弾性層４３と表面層４４とを有し、表面層４４はポリイミド樹脂を構成材料とする。【選択図】　　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、感光体に接触する帯電部材を有しこの帯電部材に電圧を印加する事によって該感光体を帯電させる帯電手段とを有し、帯電した感光体に静電潜像を形成し、この形成された静電潜像をトナーによって可視化し、この可視化により形成されたトナー像を転写材に転写し、この転写材上に画像を形成する画像形成装置において、
前記感光体は、導電性支持体と、導電性支持体上にシリコン原子を母体とする非単結晶材料で構成された光導電層とを有するアモルファスシリコン系感光体であり、
前記帯電部材は、導電性基体と導電性基体上に形成された導電性の弾性層と表面層とを有し、表面層はポリイミド樹脂を構成材料とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記弾性層の抵抗値は１×１０４Ωｃｍ〜１×１０１０Ωｃｍであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記表面層の体積抵抗率は１×１０４Ωｃｍ〜１×１０１０Ωｃｍである事を特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記表面層はポリイミド樹脂のチューブを弾性層に被せることにより形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記表面層はポリイミド樹脂のフィルムを弾性層に巻き付けることにより形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記弾性層はシリコーンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、及びクロロスルホン化ポリエチレンゴムから選ばれるいずれかのゴム材料から形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記弾性層はシリコーンゴムのゴム材料から形成されていることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記弾性層は、ＪＩＳ　Ｋ６３０１のＡ型硬度計により規定された硬度にて３５〜７５度を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記感光体は非単結晶質水素化炭素膜で表面層を構成したアモルファスシリコン系感光体であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記非単結晶質水素化炭素膜において膜中の炭素量及び水素量の和に対する水素量が４１〜６０％であることを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像形成装置に用いられ、少なくとも前記感光体及び前記帯電部材が画像形成装置本体に対して一体的にかつ着脱自在に構成されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アモルファスシリコン系感光体に接触配置され、帯電電圧が印加されて、感光体を帯電処理する帯電部材を有し、像露光を行うことにより該感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段、この静電潜像をトナー担持体上トナーによって可視化する現像手段、これを転写材に転写する手段を有する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真感光体に用いる感光体の素材としては、セレン、硫化カドミウム、酸化亜鉛、アモルファスシリコン等の無機材料、又は有機材料等、各種の材料が提案されている。これらのうちでもアモルファスシリコンに代表されるケイ素原子を主成分として含む非単結晶質堆積膜、例えば水素及び／又はハロゲン（例えばフッ素、塩素等）を含む（例えば水素又はダングリングボンドを補償する）アモルファスシリコン等のアモルファス堆積膜は高性能、高耐久、無公害な感光体として提案され、そのいくつかは実用化されている。
【０００３】
特開昭５４−８６３４１号公報、ＵＳＰ４，２６５，９９１号には、光導電層を主としてアモルファスシリコンで形成した電子写真感光体の技術が開示されている。また特開昭６０−１２５５４号公報にはケイ素原子を含有する非晶質シリコンからなる光導電層の表面に炭素及びハロゲン原子を含む表面層が開示されており、さらに特開平２−１１１９６２号公報には、感光層上に表面保護潤滑層を設けた感光体が開示されている。
【０００４】
アモルファスシリコンに代表されるアモルファスシリコン系感光体は、半導体レーザー等の長波長光に高い感度を示し、しかも繰り返し使用による劣化もほとんど認められない等の優れた点を有するので、例えば高速複写機やＬＢＰ（レーザービームプリンター）等の電子写真用感光体として広く使用されている。
【０００５】
また、感光体を帯電させる帯電方式としては、帯電部材を感光体に押圧接触させ帯電部材に帯電電圧を印加することで感光体を所定の極性、電位に帯電させる接触帯電方式が知られている。
【０００６】
これらの接触式の帯電方式は非接触帯電方式であるコロナ帯電方式に比べて、感光体に所望の電位を与えるのに必要とされる印加電圧の低電圧化が図れる、帯電部材がコロナ帯電器に比べて小型化が可能、帯電過程で発生するオゾン量が極微量であり、コロナ帯電であるようなシールドが不要であるため装置の排気系の構成の簡素化が可能、帯電過程において発生したオゾン並びにオゾン生成物が被帯電体面である像担持体、例えば感光体表面に付着し、コロナ生成物の影響で感光体表面が湿度に敏感となり水分を吸着しやすくなることによる表面低抵抗化による画像流れをコロナ帯電方式に比べて低減できる、等の長所を有している。
【０００７】
帯電部材の形態としては、例えば特開平１０−９０９７０号公報に記載されているようにフィルムなどの導電性基体上にポリイミド樹脂からなる半導電性被膜を形成させた接触帯電チップ等、種々の形態が知られているが、特に帯電部材としてはローラ型の帯電ローラが広く用いられている。帯電ローラは例えば帯電電圧を印加させる導電性基体と、感光体と均一に接触させるために導電性基体上に形成され適度な抵抗を有する導電性の弾性層と、表面汚染による帯電不良を防止する表面層とで形成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらアモルファスシリコン系の感光体に帯電部材を接触させて帯電を行う場合、アモルファスシリコン系の感光体は有機系感光体（ＯＰＣ）に比べて静電容量が大きく、また一般的にプロセススピードが速いことから、感光体上を同じ帯電電位にするためには多くの帯電電流が必要であり、アモルファスシリコン系感光体の処方にもよるが、およそ２〜３倍の電流量が必要である。またプロセススピードが速いので感光体表面層の摩耗量も多くなってしまう。
【０００９】
また接触帯電方式においては、感光体と帯電部材の接触性を制御することが重要であり、フィルムなどの硬い基材上に表面層を形成させた帯電部材の場合、感光体との接触を均一にさせる事が難しく、スジ状の帯電ムラを生じやすい。また、アモルファスシリコン系感光体のように高速なプロセススピードで使用される場合、機械的な衝撃を吸収できず、ビビリなどで帯電部材が破壊される（特に帯電部材の表面層が剥がれやすい）という問題点が生じる。
【００１０】
また接触帯電方式においては、感光体と帯電部材との微少な空隙で放電によっても帯電が行われることから放電や放電に伴い発生するオゾン等の生成物によって、また帯電部材の表面層が劣化し、破壊され、弾性層との剥がれや、表面層の膜厚、抵抗が変化してしまい、帯電性が低下しやすく、帯電部材の寿命が短くなる問題が生じやすい。
【００１１】
また接触帯電方式においては、感光体と帯電部材とが接触することから、帯電部材と感光体との接触部及びその近傍では温度が上がりやすく、この温度上昇による帯電部材表面層の劣化等によって上記の問題を生じることもある。
【００１２】
そこで本発明は、上述の問題点を解決した画像形成装置を提供することを目的とするものである。
すなわち本発明の目的は、帯電部材をアモルファスシリコン系感光体に接触させて帯電を行う画像形成装置において、耐久による帯電部材表面層の劣化を防止し、帯電性を低下を防止し、長期にわたって安定な帯電性を有し、良好な画像を提供することが可能な新たな画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するための手段として、感光体と、感光体に接触する帯電部材を有しこの帯電部材に電圧を印加する事によって該感光体を帯電させる帯電手段とを有し、帯電した感光体に静電潜像を形成し、この形成された静電潜像をトナーによって可視化し、この可視化により形成されたトナー像を転写材に転写し、この転写材上に画像を形成する画像形成装置において、感光体は、導電性支持体と、導電性支持体上にシリコン原子を母体とする非単結晶材料で構成された光導電層とを有するアモルファスシリコン系感光体であり、帯電部材は、導電性基体と導電性基体上に形成された導電性の弾性層と表面層とを有し、表面層はポリイミド樹脂を構成材料とすることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１４】
上記の構成によれば、感光体にアモルファスシリコン系感光体が用いられ、耐熱性や耐摩耗性等に優れるポリイミド樹脂によって帯電部材の表面層が形成され、かつ弾性層により感光体への表面層の当接がより確実になされることから、接触帯電方式における有機系感光体に比べて、互いに接触する帯電部材及び感光体の耐久性に対する信頼性がより向上することにより、耐久による帯電部材表面層の劣化を防止し、帯電性を低下を防止し、長期にわたって安定な帯電性を有し、良好な画像を提供することが可能な新たな画像形成装置を提供することが可能となる。
【００１５】
また本発明では、弾性層は抵抗値が１×１０４Ωｃｍ〜１×１０１０Ωｃｍであることが好ましく、ＪＩＳ　Ｋ６３０１のＡ型硬度計により規定された硬度にて３５〜７５度を有することがより好ましい。さらに弾性層の材質としては、シリコーンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、及びクロロスルホン化ポリエチレンゴムから選ばれるいずれかのゴム材料であることが好ましく、特にシリコーンゴムであることがより好ましい。
【００１６】
また本発明では、表面層の体積抵抗率は１×１０４Ωｃｍ〜１×１０１０Ωｃｍであることが好ましい。さらに表面層の形態としては、ポリイミド樹脂のチューブを弾性層に被せることにより形成されている形態や、ポリイミド樹脂のフィルムを弾性層に巻き付けることにより形成されている形態であることが好ましい。
【００１７】
また本発明では、感光体は非単結晶質水素化炭素膜で表面層を構成したアモルファスシリコン系感光体であることが好ましく、非単結晶質水素化炭素膜における膜中の炭素量及び水素量の和に対する水素量は４１〜６０％であることがより好ましい。
【００１８】
さらに本発明は、前記画像形成装置に用いられ、少なくとも前記感光体及び前記帯電部材が画像形成装置本体に対して一体的にかつ着脱自在に構成されたことを特徴とするプロセスカートリッジを提供する。この構成によれば、帯電部材をアモルファスシリコン系感光体に接触させて帯電を行う画像形成装置において、耐久による帯電部材表面層の劣化を防止し、帯電性を低下を防止し、長期にわたって安定な帯電性を有し、良好な画像を提供することが可能な新たなプロセスカートリッジを提供することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
上述したようにアモルファスシリコン系感光体を接触帯電方式で帯電させる画像形成装置においては、感光体の帯電に必要な帯電電流やそれに伴う放電量が多いことから、特に帯電部材における表面層は熱、放電、さらに摩耗によるダメージをうけ劣化しやすい。このため本発明では、耐熱性、耐摩耗性、耐放電において良好で、オゾンによるダメージをより受けにくいポリイミド樹脂を帯電部材の表面層に使用する。
【００２０】
すなわち本発明では、導電性基体と導電性基体上に形成された導電性の弾性層とポリイミド樹脂を構成材料とする表面層をと有する帯電部材を用いる。本発明では上記の構成を有する帯電部材であれば、プレート状やベルト状等の様々な形態の帯電部材を用いることができるが、感光体に従動する形態のものが好ましく、ロール状であることがより好ましい。
【００２１】
本発明で用いられる帯電部材の抵抗値は１×１０４　〜１×１０１０Ωであることが好ましい。１×１０１０Ω以上であると感光体への帯電付与性が悪化し帯電不良を招く傾向にあるので好ましくなく、１×１０４以下では感光体にピンホールが存在した場合にそこに電流が集中し、他の部分への帯電性が低下してしまうと共に、ピンホール部に過大な電流が流れるために絶縁破壊を起こしやすく、これに伴い弾性層を劣化させてしまう傾向にあるので好ましくない。
【００２２】
上記帯電部材の好ましい抵抗測定方法としては、室温２３度、湿度６０％環境下でアースに接続した金属製のドラムを使用し、両端部分にそれぞれ両側で総圧１５．６９Ｎ（片側７．８Ｎ）の圧力をもって帯電部材を金属ドラムに押し当て、金属ドラムを１００ｍｍ／ｓの速度で回転させると共にローラー形状の帯電部材を従動により回転させ、アースに接続した高圧電源から帯電部材の導電性基体の部分に−１００Ｖの電圧を印加し、その系に流れた帯電部材の長手方向（ロールの長さ方向）の幅１ｃｍ幅あたりの電流量を測定し、抵抗を算出する方法を挙げることができる。
【００２３】
前記導電性基体としては、表面に弾性層等を形成することが可能であり導電性を有するものであれば特に限定されず、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス、銅などの金属や、ガラス、樹脂、紙などの非導電性の表面にアルミニウム、パラジウム、ロジウム、金、白金などの金属を蒸着又はラミネートすることにより導電性の薄膜を形成し、そこに帯電電圧を印加するようにした導電性基体、及び上記金属などの上に導電性顔料を分散などを行い抵抗値が１０４Ω以下の樹脂や弾性を有する導電性ゴムなどを形成させたもの等、種々の形態のものを挙げることができる。
【００２４】
前記弾性層は導電性であれば良いが、１×１０４Ωｃｍ〜１×１０１０Ωｃｍの抵抗値を示すことがより好ましい。弾性層の抵抗が上記範囲よりも小さいと感光体にピンホール等の欠陥が生じた際にその部分に電流が集中してしまい、該位置を含む感光体の長手方向全域で帯電電圧が印加されずに帯電不良が発生しやすく、また弾性層の抵抗が上記範囲よりも大きいと帯電部材中で印加帯電電圧の電圧が降下してしまい帯電不良が生じやすい。
【００２５】
弾性層の好ましい抵抗測定方法としては、例えば表面層を研磨機で弾性層がむき出しになるまで研磨した弾性層のみの帯電部材、又は表面層を被覆する前の弾性層のみの帯電部材を準備し、前述した帯電部材の抵抗と同様に測定し、金属製ドラムと帯電部材（弾性層）のニップの面積、及び弾性層の膜厚より弾性層の体積抵抗値を算出する方法を挙げることができる。
【００２６】
弾性層の硬度はＪＩＳ　Ｋ６３０１のＡ型硬度計により規定された硬度にて３５〜７５度であることが好ましい。７０℃以上では硬度が高すぎて、感光体との接触状態を均一にすることが困難であり、帯電ムラを生じやすく、また３５℃以下では圧縮永久歪みが悪化し、長期間放置することで帯電部材が変形し、感光体への帯電が不均一になりやすいので好ましくない。
【００２７】
前述した導電性及び硬度を有する弾性層を形成する構成材料としては、適当なゴム材料に、必要に応じて導電性を付与する添加剤を分散させたものを用いることができる。ゴム材料としては、例えばＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＩＲ（合成天然ゴム）、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム等のゴム材料を例示することができ、前記添加剤としては、例えばカーボンブラック、カーボン繊維、金属酸化物、金属粉、過塩素酸塩等の個体電解質や界面活性剤などの導電性付与剤等を例示することができる。
【００２８】
弾性層のゴム材料については、弾性層の形成や表面層の形成工程等に応じて好ましい材料を選択しても良く、例えば後述する表面層を弾性層に塗布して加熱硬化するような場合では、耐熱性の高いゴム材料を用いることが好ましい。このようなゴム材料としては、例えばシリコーンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）が好ましく用いられ、特にシリコーンゴムが好適である。
【００２９】
前述したような弾性層を設けることで、感光体と帯電部材の接触が均一になり、不均一な帯電ムラも防止され、また耐久での機械的な衝撃を吸収できるので帯電部材における表面層の剥がれなども防止することが可能となる。
【００３０】
本発明で用いられる帯電部材の表面層は、ポリイミド樹脂を構成材料とすることを特徴とする。ポリイミド樹脂は被膜強度が高く、離型性も高いことから、接触帯電部材の表面層として使用した場合に、前述した利点の他にも感光体表面からの異物によって汚染され難いという利点もある。
【００３１】
ポリイミド樹脂としては、５員環イミドを分子構造中に有する樹脂であって、例えば、「ポリイミド樹脂」（技術情報協会、１９９１年２月２５日発行）に記載されているような各種のものを用いることが可能である。
【００３２】
前記表面層の体積抵抗率は１×１０４Ωｃｍ〜１×１０１０Ωｃｍであることが好ましい。表面層の体積抵抗率が１×１０１０Ω以上であると感光体へ帯電電圧が正常に印加されずに、帯電性が悪化し帯電不良を招く傾向にあることから好ましくなく、１×１０４以下では感光体にピンホールが存在した場合に、そこに電流が集中し、他の部分への帯電性が低下してしまい、またピンホール部に過大な電流が流れるために絶縁破壊によって表面層が破壊されやすいので好ましくない。表面層の体積抵抗率としては１×１０５Ωｃｍ〜１×１０８Ωｃｍであることがより好ましい。なお表面層の体積抵抗率の好ましい測定方法としては、例えばＪＩＳ　Ｋ６９１１に規定されている体積固有抵抗値の測定方法、又はこれに準じた測定方法を挙げることができる。
【００３３】
ポリイミド樹脂は一般に抵抗値が高いので、ポリイミド樹脂内に導電性付与剤を必要に応じて添加し分散させることが、表面層の体積抵抗率を調整する上で好ましい。
【００３４】
導電性付与剤としては、当該技術分野において樹脂化合物の導電性を調整するために用いられる導電性又は絶縁性のフィラーや種々の添加剤を用いることができ、例えばカーボンブラック、カーボン繊維、よう化銀、硫化亜鉛、炭化ケイ素、金属粉、金属酸化物、過塩素酸塩等が挙げられ、特に、酸素欠乏物質を含む金属酸化物及び用いられる金属酸化物に対してドナーを形成する異種原子を少量含むもの等は、導電性が高いこと、すなわち電子正孔対を多く含有することから好ましく用いられる。
【００３５】
前記金属酸化物の例としては、ＺｎＯ、ＴｉＯ２　、ＳｎＯ２　、ＭｏＯ３等またはこれらの複合酸化物が挙げられ、前記異種原子を含む例としては、ＺｎＯに対してはＡｌ、Ｉｎ等、ＴｉＯ２に対しては、Ｎｂ、Ｔａ等、ＳｎＯ２に対してはＳｂ、Ｎｂ、ハロゲン元素等の異種原子を含むものが挙げられる。
【００３６】
ポリイミド樹脂を用いた表面層を形成する方法としては特に限定されず、弾性層にポリイミド樹脂の前駆体等を塗布して加熱により硬化させる方法や、チューブ又はフィルム形状等に成形されたポリイミド樹脂成形体で弾性層を覆う方法等を例示することができる。前駆体等の塗布には前駆体等が可溶な溶剤に溶解させて、ディッピングやスプレー塗布等により形成させる方法が挙げられる。
【００３７】
ポリイミド樹脂は加熱硬化温度が２５０〜３５０℃と高いために、ディッピングやスプレー塗布などで塗工した後に弾性層と共に加熱硬化させると、硬化温度が高いために弾性層が熱によって劣化（硬化劣化又は軟化劣化現象等）し、弾性層の硬度、抵抗、伸び等が変化してしまいやすい。
【００３８】
そこで本発明では、チューブ形状のポリイミド樹脂を弾性層に被せることにより表面層を形成することが好ましい。このような表面層の形成方法としては、ポリイミド樹脂を予めチューブ形状に硬化させた状態で形成しておき、それに空気を送り込みながら弾性層上に被せる方法が挙げられる。
【００３９】
また本発明では、フィルム形状のポリイミド樹脂を弾性層に巻き付けることにより表面層を形成することが好ましい。このような表面層の形成方法としては、ポリイミド樹脂を予めフィルム形状に硬化させた状態で形成しておき、導電性の両面テープなどを用いて弾性層上に巻き付ける方法が挙げられる。
【００４０】
ポリイミド樹脂のチューブ成形品やフィルム成形品には市販のものを用いても良く、このような成形品としては、例えば商品名：カプトン（東レ・デュポン）、ユーピレックス（宇部興産）、アピカル（鐘淵化学工業）、ノバックス（三菱化学）、メタルーセント（東洋メタライジング）等が挙げられる。
【００４１】
ポリイミドはポリマー状態では適当な可溶な溶剤がないので、表面層の形成にはポリイミドの前駆体であるポリアミックス酸のワニスを用い、その溶液を加熱（例えば３００℃程度）して硬化させることで表面層の構成材料であるポリイミド樹脂を形成することが可能である。
【００４２】
前記前駆体としては特に限定されないが、例えば芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸とを反応させて得られるポリアミックス酸等が挙げられ、芳香族ジアミンとしては、例えば３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル、３，３’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、ｐ−フェニレンジアミン等が挙げられ、芳香族テトラカルボン酸としては、例えば３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノン−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。これらの芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸との反応は、例えばジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の有機極性溶剤中で行われる。
【００４３】
また前駆体溶液としては市販のワニス材料を用いることができる。このようなワニス材料としては例えば商品名：バイヤーＭＬ、バイラリン（デュポン）、トレニース、セミコファイン、フォトニース（東レ）、ＴＶＥ、ケミタイト（東芝ケミカル）、ＰＩＱ（日立化成工業）、Ｕ−ワニス（宇部興産）、パイメル（旭化成）、サーモタイト（昭和電線）、Ｕイミド（ユニチカ）等が挙げられる。
【００４４】
前述した前駆体やワニス材料を用いる場合では、加熱硬化によってポリイミド樹脂体が形成される。例えば前記前駆体等を弾性層に塗布して加熱硬化により表面層を形成したり、例えばチューブ成形品であれば円筒状の金属製芯体に前駆体溶液を塗布し、高温（３００℃程度）で加熱硬化させた後に、芯体を除去する方法等、適当な型に前記前駆体等を塗布して加熱硬化により前述したチューブ成形品やフィルム成形品等を形成する。また表面層の体積抵抗率を調整する必要がある場合では、前述した導電性付与剤を前記前駆体等に必要量を添加し、分散させれば良い。
【００４５】
次に本発明に使用される感光体について説明する。
本発明に使用される感光体はアモルファスシリコン系感光体であり、導電性支持体と、導電性支持体上にシリコン原子を母体とする非単結晶材料で構成された光導電層とを有する。
【００４６】
前記導電性支持体は、使用目的に応じた材質や形状を有するものであれば良い。例えば形状に関しては、感光体を製造する場合には円筒状が望ましいが、必要に応じて平板状やその他の形状であってもよい。また材質においては定形性と導電性とを有するものであれば特に限定されず、例えば銅、アルミニウム、金、銀、白金、鉛、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、モリブデン、チタン、ステンレス等の金属及びこれらの材料の二種類以上を含む複合材料、さらにはポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ガラス、石英、セラミックス、紙等の絶縁材料に導電性材料を被覆したもの等が使用できる。
【００４７】
前記感光体は上記光導電層を有するものであれば良く、その他の層をさらに有するものであっても良い。また光導電層は単一の層で光導電層を構成しても良いし、複数の層で光導電層を構成しても良い。
【００４８】
また、上記の感光体は非単結晶質水素化炭素膜の表面層を有することが好ましく、非単結晶質水素化炭素膜において膜中の炭素量及び水素量の和に対する水素量が４１〜６０％であることがさらに好ましい。
【００４９】
非単結晶質水素化炭素膜の表面層を有することで感光体の表面はさらに硬くなり、削れの抑制効果が図られ、また表面層に親水基が存在しないために放電生成物が表層に付着しにくく画像流れが抑制される。特に上記のように非単結晶質水素化炭素膜の水素量が４１〜６０％である範囲であると、非単結晶質水素化炭素膜による効果をより高める上で好ましい。水素量が４１％以下では削れが多くなる傾向にあり、６０％以上では放電生成物の堆積による画像流れが生じやすいので好ましくない。
【００５０】
前述した光導電層や表面層を形成する方法としては、従来より知られている種々の製造技術を用いることができ、例えばスパッタリング法、熱により原料ガスを分解する熱ＣＶＤ法、光により原料ガスを分解する光ＣＶＤ法、プラズマにより原料ガスを分解するプラズマＣＶＤ法等を挙げることができ、中でもプラズマＣＶＤ法を好ましい層形成方法として挙げることができる。
【００５１】
プラズマＣＶＤ法とは周知のごとく、直流又は高周波（ＲＦ、ＶＨＦ）又はマイクロ波を利用して発生させたグロー放電等によって原料ガスを分解し、原料ガスの分解物による堆積膜を支持体上に形成する方法である。
【００５２】
プラズマＣＶＤ法を用いて本発明に使用される感光体を製造する場合では、従来より知られている種々の製造装置を用いることができる。また原料ガスとしては、分解により生じる堆積膜が光導電層や表面層等、所望の性状を有する層となるような分解物を生成する原料ガスで、層を形成する条件下においてガス状となり得る物質を用いることができる。
【００５３】
光導電層の原料ガスとしては、例えばＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｓｉ３Ｈ８、Ｓｉ４Ｈ１０等のガス状態の、又はガス化し得る水素化ケイ素（シラン類）やＳｉＦ４、Ｓｉ２Ｆ６等のシラン誘導体を用いることができる。また原料ガスにはフッ素ガス（Ｆ２）、ＢｒＦ、ＣｌＦ、ＣｌＦ３、ＢｒＦ３、ＢｒＦ５、ＩＦ３、ＩＦ等のハロゲン間化合物を混合しても良いし、必要に応じてＨ２、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ等のガスにより希釈して使用しても良い。
【００５４】
表面層の原料ガスとしては、例えばＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｃ４Ｈ１０等のガス、及びガス化し得る炭化水素を用いることができる。また、これらの炭素供給用の原料ガスを必要に応じてＨ２　、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ等のガスにより希釈して使用しても良い。
【００５５】
また本発明において、上記の層を形成する場合、上記以外の層を形成する場合、及び光導電層を機能の異なる複数の層で構成する場合等で用いられる原料ガスとしては、前述した原料ガスに加えて種々の原料ガス、例えばｐ型伝導特性を与える周期律表第１３族に属する原子やｎ型伝導特性を与える周期律表第１５族に属する原子等の伝導性を制御する原子、ＮＨ３、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｎ２等のガス状態の又はガス化し得る化合物である窒素又は酸素供給用ガスとなり得る物質などを用いることができる。
【００５６】
以下、本発明に用いられる感光体及びその製造方法における具体例を示す。
図１及び図２は本発明に用いられる感光体の一例を示す模式的な断面図であり図１は光導電層が機能分離されていない単一層からなる単層型感光体である。また図２は光導電層が電荷発生層と電荷輸送層とに分離された機能分離型感光体である。
【００５７】
図１に示すアモルファスシリコン系感光体（ａ−Ｓｉ系感光体）２００はアルミニウム等の導電性支持体１０１と、導電性支持体１０１の表面に順次積層された電荷注入阻止層１０２と、光導電層１０３と、表面層１０４とからなる。ここで、電荷注入阻止層１０２は導電性支持体１０１から光導電層１０３への電荷の注入を阻止するものであり、必要に応じて設けられる。また、光導電層１０３は少なくともシリコン原子を含む非晶質材料で構成され、光導電性を示すものである。さらに表面層１０４は炭素原子と水素原子を含むａ−Ｃ：Ｈ膜（非単結晶質水素化炭素膜）からなり、画像形成装置における顕像を保持する能力をもつものである。
【００５８】
図２に示すａ−Ｓｉ系感光体２００は、光導電層１０３が少なくともシリコン原子と炭素原子を含む非晶質材料で構成された電荷輸送層１０６と、少なくともシリコン原子を含む非晶質材料で構成された電荷発生層１０５が順次積層された構成の機能分離型とした感光体である。この感光体に光照射すると、主として電荷発生層１０５で生成されたキャリアーが電荷輸送層１０６を通過して導電性支持体１０１に至る。
【００５９】
図３は、プラズマＣＶＤ法により感光体を製造するための一般的堆積装置の一例を模式的に示した図である。この装置は大別すると、反応容器２１１０を有する堆積装置２１００、原料ガス供給装置２２００、反応容器２１１０内を減圧するための排気装置（図示せず）から構成されている。堆積装置２１００中の反応容器２１１０内にアースに接続された円筒状の導電性支持体２１１２、導電性支持体２１１２の加熱用ヒーター２１１３、原料ガス導入管２１１４が設置され、さらに高周波マッチングボックス２１１５を介して高周波電源２１２０が接続されている。
【００６０】
高周波マッチングボックス２１１５は高周波電源２１２０と負荷の整合をとることができるものであれば如何なる構成のものでも好適に使用できる。また、整合をとる方法としては、自動的に調整されるものが好適であるが手動で調整されるものであっても、形成される感光体の物性にさほどの影響を及ぼすものではない。
【００６１】
原料ガス供給装置２２００は、ＳｉＨ４、Ｈ２、ＣＨ４、ＮＯ、Ｂ２Ｈ６、ＣＦ４等の原料ガスボンベ２２２１〜２２２６とバルブ２２３１〜２２３６、流入バルブ２２４１〜２２４６、流出バルブ２２５１〜２２５６及びマスフローコントローラー２２１１〜２２１６から構成され、各構成ガスのボンベは補助バルブ２２６０を介して反応容器２１１０内のガス導入管２１１４に接続されている。導電性支持体２１１２は導電性受け台２１２３の上に設置されることによってアースに接続される。また導電性受け台２１２３との間に絶縁材料２１２１を介して導電性材料からなるカソード電極２１１１が設けられている。
【００６２】
導電性受け台２１２３に用いる導電性材料としては、銅、アルミニウム、金、白金、鉛、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、モリブデン、チタン、ステンレス及びこれらの材料の二種類以上を含む複合材料等が使用できる。
【００６３】
高周波電力が印加されるカソード電極２１１１の材質としては銅、アルミニウム、金、銀、白金、鉛、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、モリブデン、チタン、ステンレス及びこれらの材料の二種類以上を含む複合材料等が使用できる。また、形状は円筒形状が好ましいが必要に応じて楕円形状、多角形状を用いてもよい。
【００６４】
カソード電極２１１１は必要に応じて冷却手段を設けてもよい。具体的な冷却手段としては水、空気、液体窒素、ペルチェ素子等による冷却が挙げられ、必要に応じて用いられる。
【００６５】
カソード電極２１１１を絶縁するための絶縁材料２１２１としては、セラミックス、フッ素系樹脂、マイカ、ガラス、石英、シリコーンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン等の絶縁材が使用できる。
【００６６】
以下、図３の装置を用いた、感光体の形成方法における手順の一例について説明する。
反応容器２１１０内に導電性支持体２１１２を設置し、不図示の排気装置（例えば真空ポンプ）により反応容器２１１０内を排気する。続いて加熱用ヒーター２１１３により導電性支持体２１１２の温度を２０℃〜５００℃の所望の温度に制御する。
【００６７】
次いで、感光体形成用の原料ガスを反応容器２１１０内に流入させる。原料ガスの流入にはガスボンベのバルブ２２３１〜２２３６、反応容器のリークバルブ２１１７が閉じられていることを確認しまた、流入バルブ２２４１〜２２４６、流出バルブ２２５１〜２２５６、補助バルブ２２６０が開かれていることを確認し、メインバルブ２１１８を開いて反応容器２１１０及びガス供給配管２１１６を排気する。
【００６８】
その後、真空計２１１９の読みが５×１０−６Ｔｏｒｒ（０．６７ｍＰａ）になった時点で補助バルブ２２６０、流出バルブ２２５１〜２２５６を閉じる。その後ガスボンベ２２２１〜２２２６より各ガスをバルブ２２３１〜２２３６を開いて導入し圧力調整器２２６１〜２２６６により各ガス圧を２ｋｇ／ｃｍ２（０．２ＭＰａ）に調整する。次に流入バルブ２２４１〜２２４６を徐々に開けて各ガスをマスフローコントローラー２２１１〜２２１６内に導入する。
【００６９】
以上の手順によって成膜準備を完了した後の層形成について、光導電層の形成を例に説明する。
導電性支持体２１１２が所望の温度になったところで、各流出バルブ２２５１〜２２５６のうちの必要なものと補助バルブ２２６０とを徐々に開き、各ガスボンベ２２２１〜２２２６から所望の原料ガスをガス導入管２１１４を介して反応容器２１１０内に導入する。
【００７０】
次に、各マスフローコントローラー２２１１〜２２１６によって、各原料ガスが所望の流量になるように調整する。その際、反応容器２１１０内が１Ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ）以下の所望の圧力になるように、真空計２１１９を見ながらメインバルブ２１１８の開口を調整する。
【００７１】
内圧が安定したところで、高周波電源２１２０を所望の電力に設定して例えば、周波数１ＭＨｚ〜４５０ＭＨｚの高周波電力を高周波マッチングボックス２１１５を通じてカソード電極２１１１に供給し高周波グロー放電を生起させる。この放電エネルギーによって反応容器２１１０内に導入させた各原料ガスは分解され、導電性支持体２１１２上に堆積し、所望のシリコン原子を主成分とする光導電層が導電性支持体２１１２上に形成される。所望の膜厚となるように光導電層の形成を行った後に高周波電力の供給を止め、各流出バルブ２２５１〜２２５６を閉じて反応容器２１１０への各原料ガスの流入を止める。
【００７２】
これが、通常ＲＦプラズマＣＶＤ法といわれる方法であり、高周波電源２１２０の代わりにＶＨＦ電源を用いる方法は、ＶＨＦプラズマＣＶＤ法といわれる。上記の各方法における諸条件は、電源の変更に伴い適宜変更することが必要になるが、本発明において感光体の製造方法は特に制限されるものではなく、従来公知の方法を使用することができる。
【００７３】
上記の操作により光導電層が形成される。光導電層の組成には公知のものを使用することができ、膜厚の制御には公知の技術を使用することができる。また表面層など他の層を形成する場合も、用いる原料ガスや製膜条件等に多少の違いがあるものの基本的に上記の操作と同様に行われる。
【００７４】
なお、膜形成を行っている間は導電性支持体２１１２を駆動装置（不図示）によって所定の速度で回転させても良い。
【００７５】
次に本発明の画像形成装置について説明する。
本発明の画像形成装置は、前述した帯電部材を用いて前述した感光体を接触帯電方式で帯電させるものであれば特に限定されない。本発明の画像形成装置における一実施の形態を図４に示す。
【００７６】
本実施の形態における画像形成装置は図４に示すように、感光体４１と、感光体４１に接触する帯電部材４と、帯電部材４に電圧を印加するための電源４５と、図示しない潜像形成手段と、現像装置５と、転写装置６と、クリーニング装置８とを有している。
【００７７】
感光体４１は前述したａ−Ｓｉ系感光体である。帯電部材４も前述した帯電部材であり、導電性基体４２、弾性層４３及び表面層４４によって形成されるローラ状の帯電部材である。本実施の形態では帯電部材４及び電源４５によって本発明の帯電手段を形成している。潜像形成手段はレーザー発生器やＬＥＤ等を例示することができ、形成すべき画像の画像情報に応じた光（図中の像露光９）を感光体４１に照射するものである。
【００７８】
現像装置５は、形成された静電潜像をトナーによって可視化するための手段であり、トナーを収容する現像容器と、現像容器の開口部に回転自在に設けられている導電性かつ円筒状のトナー担持体５２と、トナー担持体５２内部に固定され複数の磁界を発生させるマグネット５３と、トナー担持体５２に担持されたトナー５１の層厚を規制する規制ブレード５４とを有している。トナーには磁性トナーが用いられている。
【００７９】
転写装置６はトナー像を転写材７に転写するための手段であり、導電性のローラとこのローラに電圧を印加するための電源（図示せず）で構成されている。またクリーニング装置８は感光体４１に当接するクリーニングブレード８１と、クリーニングブレード８１で掻き落とした転写残トナーを収容する廃トナー容器を有している。
【００８０】
感光体４１は帯電部材４へ電圧を印加することによって帯電する。帯電した感光体４１には像露光９の照射によって所望の静電潜像が形成される。形成された静電潜像はトナー担持体５２に担持搬送されたトナー５１によって可視化され、形成されたトナー像は転写装置６で転写される。このとき転写装置６のローラは感光体４１との間に導入される転写材７を感光体４１に当接させ、電圧を印加することによりトナー像を感光体４１から転写材７に転写する。転写後に感光体４１に残った転写残トナーはクリーニングブレード８１によって掻き取られ、廃トナー容器に収容される。
【００８１】
本実施の形態における画像形成装置によれば、帯電部材４には弾性層４３が設けられており、表面層４４がポリイミド樹脂で構成されており、感光体４１にはａ−Ｓｉ系感光体が用いられていることから、耐熱性や耐摩耗性に優れる帯電部材が用いられ、有機系感光体に比べてプロセススピードが速く耐久性においてハードな条件となるａ−Ｓｉ系感光体を用いた接触帯電方式の画像形成装置において、帯電部材に表面劣化及びこれに伴う帯電性の低下を防止し、長期にわたって安定な帯電性と帯電安定性によってもたらされる良好な画像とを提供することができる。
【００８２】
なお本発明では、感光体及び帯電部材を少なくとも有するプロセスカートリッジを構成しても良い。本発明においては感光体と帯電部材との相対的な強度が互いの耐久度に影響することから、これらの設計によっては感光体と帯電部材とを同時に交換することが好ましい場合がある。このような場合に感光体と帯電部材とを含む構成のプロセスカートリッジとすると、さらにメンテナンスが容易となり、ユーザーフレンドリーな構成を提供することができる。
【００８３】
プロセスカートリッジの構成は、感光体と帯電部材とを含む構成要素が画像形成装置本体に対して一体的にかつ着脱自在に構成されていれば良い。このような構成の一例を挙げるならば、枠体等によって一体的に支持された感光体及び帯電部材を挙げることができ、画像形成装置本体に対して着脱自在な構成の一例としては、画像形成装置本体に設けられたレール等の案内部材を挙げることができる。このような構成によれば、感光体及び帯電部材は一体的に構成されたまま案内部材によって画像形成装置内の所定の位置に案内され配置される。
【００８４】
【実施例】
以下実施例により本発明を具体的に示すが、本発明がこれら実施例に限定されるものではない。
【００８５】
＜感光体製造例１＞
図２に記載のプラズマＣＶＤ装置を用いて、以下の条件により円筒形のＡｌ基体上に下部阻止層、光導電層、表面層を順次積層し、負帯電で用いられる感光体を完成させた。
2004013089.tif 000003
【００８６】
＜感光体製造例２、３、４＞
上記感光体１の表面層の上にさらに以下の条件で新たな表面層を０．２μｍ堆積した感光体２、３、４を得た。また感光体２、３、４の表面層における水素下含有量を測定した。水素含有量の測定はシリコンウエハー上に下記表の条件で表面層のサンプルを作製し、ＩＲにより測定した。表面層の製造条件及び水素量Ｈ／（Ｃ＋Ｈ）の測定結果を以下に示す。
【００８７】
【表１】
2004013089.tif 000004
【００８８】
＜帯電部材製造例１＞
シリコーンゴム　　　　　　　　　　　　　　　　　１００質量部
パラフィンオイル　　　　　　　　　　　　　　　　　１０質量部
酸化亜鉛　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６質量部
高級脂肪酸　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１質量部
導電性カーボンブラック　　　　　　　　　　　　　　　５質量部
以上の材料を５０℃に調整した密閉型ミキサーにて１０分間混練し、原料コンパウンドを調整し、このコンパウンドに原料のシリコーンゴム１００質量部に対し、加硫剤としての硫黄を２質量部、加硫促進剤としてのＭＢＴ（２−メルカプトベンゾチアゾール）を１質量部及びＴＭＴＤ（テトラメチルチウラムジスルフィド）を１．５質量部、ＺｎＭＤＣ（亜鉛ジメチルジチオカルバメート）を１．５質量部それぞれ加え、２０℃に冷却した二本ロール機にて１０分間混練しゴムコンパウンドを作製した。
【００８９】
一方でφ８ｍｍステンレス製の芯金を用意し、外径φ１６ｍｍのローラ状になるように上記のゴムパウンドを押し出し成型機にて芯金上に供給、成形し、１５０℃、１５分間加熱加硫し、抵抗値が４×１０３Ωｃｍ弾性ローラＡを作製した。
【００９０】
また一方では、外径１５．５ｍｍで肉厚１．５ｍｍのステンレス素管を用意し、常法にしたがって、電気メッキにより銅メッキ層を形成し、その後、酸洗、水洗を行い、一般的な銅メッキステンレスパイプを、金属製芯体として用意をした。
【００９１】
次いで、ポリアミド酸（宇部興産社製、商品名ｕワニスＳ）を、溶剤ジメチルアセトアミド／ナフサ（９／１）中に溶解させて、導電性顔料として酸化チタンを用い、ポリアミド酸１００質量部に対して上記酸化チタンを１５質量部添加し、ペイントシェーカーで２時間ほど分散させた溶液を調製し、この溶液を金属製芯体の外周表面に室温にてディッピングで塗布した。
【００９２】
その後この芯体を、３５０℃で３０分間、加熱硬化させ、放冷後、上記芯金上に形成されたポリイミド樹脂体を取り外し、厚さ５００μｍのポリイミドチューブを得た。
【００９３】
上記のポリイミドチューブにエアーを吹き込みその外径を広げつつ、上記弾性ローラＡ上にポリイミドチューブを被せ、帯電部材１を得た。
【００９４】
＜帯電部材製造例２＞
ポリアミド酸（ユニチカ、商品名ｕイミド）を溶剤ジメチルホルムアミド中に溶解させて、導電性顔料としてカーボンブラックを用い、ポリアミド酸１００質量部に対して上記カーボンブラックを５質量部添加し、ペイントシェーカーで１時間ほど分散させた溶液を調製し、３００℃で３０分間、加熱硬化させ、厚さ２５０μｍのポリイミドチューブを作製した以外は帯電部材製造例１と同様に製造し、帯電部材２を得た。
【００９５】
＜帯電部材製造例３＞
金属製の芯体を平板に変更し、帯電部材２のチューブ形成と同様にして厚さ１５０μｍポリイミドフィルムを作製し、帯電部材製造例１で作製した弾性ローラＡに導電性両面テープを用いて巻き付け、帯電部材３を得た。
【００９６】
＜帯電部材製造例４＞
ポリアミド酸（ユニチカ、商品名ｕイミド）を溶剤ジメチルホルムアミド中に溶解させて、導電性顔料として酸化スズを用い、ポリアミド酸１００質量部に対して上記酸化スズを２０質量部添加し、ペイントシェーカーで１時間ほど分散させた溶液を調製し、この溶液を用いて帯電部材製造例１で作製した弾性ローラＡ上にディッピングにより表層を塗工し、３００℃、３０分間で加熱硬化させ、厚さ３０μｍの表層を有する帯電部材４を得た。
【００９７】
2004013089.tif 000005
以上の材料を５０℃に調整した密閉型ミキサーにて１０分間混練し、原料コンパウンドを調整し、このコンパウンドに原料のゴムのエピクロルヒドリンゴム１００質量部に対し、加硫剤としての硫黄を２質量部、加硫促進剤としてのＭＢＴＳ（ジベンゾチアジル・ジスルフィド）を１質量部及びＴＭＴＭ（テトラメチルチウラムモノスルフィド）を０．５質量部それぞれ加え、２０℃に冷却した二本ロール機にて１０分間混練しゴムコンパウンドを作製した。
【００９８】
一方でφ８ｍｍステンレス製の芯金を用意し、外径φ１６ｍｍのローラ状になるように上記のゴムパウンドを押し出し成型機にて芯金上に供給、成形し、１５０℃、１時間加熱加硫し、５×１０６Ωｃｍである弾性ローラＢを作製した。この弾性ローラＢを用いた以外は帯電部材製造例１と同様に製造し、帯電部材５を得た。
【００９９】
＜帯電部材製造例６＞
弾性ローラＢを用いた以外は帯電部材製造例４と同様に製造することにより帯電部材６を得た。
【０１００】
＜帯電部材製造例７＞
Ｎ−メトキシメチル化ナイロン（商品名：トレジン、帝国化学産業（株）製）１００質量部に対して酸化亜鉛１０質量部を添加し、ボールミルにて４時間かけて分散させた樹脂溶液を調整した。この樹脂溶液を用いて弾性ローラＡにディッピングにより表層を塗布し、１２０℃で１時間程度加熱乾燥を行い、厚さ１５μｍの表層を有する帯電部材７を得た。
【０１０１】
＜帯電部材製造例８＞
導電性顔料である酸化チタンを添加しなかった以外は帯電部材製造例１と同様に製造することにより帯電部材８を得た。
【０１０２】
＜帯電部材製造例９＞
帯電部材製造例２の被覆用チューブの製造時に、ポリアミド酸１００質量部に対して導電性顔料としてのカーボンブラックを２０質量部添加し、ペイントシェーカーで２時間ほど分散させた溶液を調製し、弾性ローラＡにスプレー塗工により塗布し、３００℃で３０分間、加熱硬化させ、厚さ３００μｍの表層を有する帯電部材９を得た。
【０１０３】
＜帯電部材製造例１０＞
パラフィンオイルを３０質量部　加硫剤としての硫黄１質量部、加硫促進剤としてのＭＢＴ０．５質量部及びＺｎＭＤＣ１質量部とした以外は弾性ローラＡと同様の弾性ローラＣを作製し、弾性ローラＣを用いた以外は帯電部材製造例１と同様に製造することにより帯電部材１０を得た。
【０１０４】
＜帯電部材製造例１１＞
φ１６ｍｍのステンレス製の芯金を用意し、この芯金に帯電部材製造例１で作製した被覆用チューブを被覆して帯電部材１１を得た。
【０１０５】
＜帯電部材製造例１２＞
帯電部材製造例３で作製した被覆用フィルムを基体として使用し、そのフィルムと感光体が接触する先端に帯電部材製造例４で作製した被覆用樹脂溶液を厚さ３０μｍ程度塗布、硬化させ、フィルム状の帯電部材１２を得た。
以下、表２に帯電部材の各種物性をまとめる。
【０１０６】
【表２】
2004013089.tif 000006
【０１０７】
本発明の画像形成装置の概略を下記に示す。
本発明の画像形成装置としてレーザービームを用いたデジタル複写機（キヤノン社製：ＧＰ４０５）を用意した。該装置の概略は、感光体の帯電手段としてローラ帯電器を備え、現像手段として一成分ジャンピング現像方法を採用した一成分現像器を備え、転写手段としてローラ帯電器、ブレードクリーニング手段、帯電前露光手段を備えたネガ帯電、ネガトナーによる反転現像方式の画像形成装置である。また、感光体帯電器、クリーニング手段、及び感光体は一体型のユニットとなっている。
【０１０８】
本実施例では、該装置を以下のように改造を施した。
まず感光体は上記感光体製造例で作製した感光体を用い、画像露光、前露光の光の波長を６６０ｎｍに改造し、トナーにはマイナス帯電性のトナーを用意した。帯電部分は感光体に両側の芯金部分をバネ（両側で総圧１５．６９Ｎ、片側７．８Ｎ）でローラーを感光体に押しつけるようにし、感光体と従動で回転するようにし、帯電電圧を芯金に印加する事で感光体を帯電させる事とした。帯電電圧は−６５０Ｖの直流電圧に２１００Ｖｐｐ／２０００Ｈｚのサイン波を重畳した。現像電圧の直流成分は−３５０Ｖとした。
【０１０９】
上記の画像形成装置を用い、画像を形成し、得られた画像について以下に示す評価方法により評価した。また、評価方法に記載のかぶりは反射式濃度計（ＴＯＫＹＯ　ＤＥＮＳＨＯＫＵ　ＣＯ．ＬＴＤ社製、ＲＥＦＬＥＣＴＯＭＥＴＥＲＭＯＤＥＬ　ＴＣ−６ＤＳ）を用いて測定（プリント後の反射濃度最悪値をＤＳとし、プリント前の用紙の反射濃度平均値をＤｒとし、ＤＳ−Ｄｒをかぶり量とした）した。
【０１１０】
＜評価方法１＞
感光体の表面を感光体の基体が見えるまで０．５ｍｍ２程度はぎ取り、その感光体を用いて室温３０℃、湿度８０％環境下で画出しを行い、リーク画像について、以下の評価項目に従い評価を行った。
○　：リークによる画像欠陥が感光体上の欠陥部分に留まっている。
○△：リークによる画像欠陥が感光体上の欠陥部分より幅５ｍｍに留まっている。
△　：リークによる画像欠陥が感光体上の欠陥部分より幅２０ｍｍに留まっている。
×　：リークによる画像欠陥が感光体上の欠陥部分より画像全域まで広がっている。
【０１１１】
＜評価方法２＞
室温１５℃、湿度１０％環境下でベタ白画像の画出しを行い、紙上のかぶりを測定する事で帯電不良の評価を行った。
○　：かぶりが３％未満
○△：かぶりが３〜５％
△　：かぶりが５〜１０％
×　：かぶりが１０％を越える
【０１１２】
＜評価方法３＞
上記画像形成装置において、現像、転写、クリーニング手段を除去し、感光体に金属ドラムを用い、帯電ローラの１０ｍｍ当たり流れる電流量が１０μＡになるような定電流制御を施した直流電圧を印加し、４０時間空回転を行った後、帯電ローラの表層を観察し、以下の評価項目に従い評価を行った。
○：空回転初期の表層の様子と変化なく、空回転後の抵抗値が初期の抵抗に比較して１／２〜２倍以内。
△：空回転後の表層にややヒビ割れが認められ空回転後の抵抗値が初期の抵抗に比較して１／１０〜１０倍以内。
×：空回転後の表層が削れて弾性層がむき出しの状態になり、空回転後の抵抗値が初期の抵抗に比較して１／１０未満か１０倍を越える。
【０１１３】
＜評価方法４＞
上記の画像形成装置を用いてＡ４横、画像比率５％の画像で２０万枚の耐久を温度３２℃、湿度８０％の環境下で行った後に、評価方法１と同様の評価を行い、耐久運転に伴う放電、熱による表層の摩耗、劣化等の影響を評価した。
【０１１４】
＜評価方法５＞
上記の画像形成装置を用いて温度２３℃、湿度５％の環境下に３０日間放置後、ベタ白画像の画出しを行い、感光体と帯電部材の当接部における帯電部材の変形による帯電不良を以下の評価項目に従い評価を行った。
○：帯電ローラピッチの黒スジ画像の発生なし
△：帯電ローラピッチの黒スジの発生が僅かに見られる。
【０１１５】
＜評価方法６＞
上記の画像形成装置を用いてＡ４横、画像比率５％の画像で１０万枚の耐久を温度２３℃、湿度５％の環境下で行い、耐久初期と耐久後の感光体の膜厚を測定し、感光体の削れ量を評価した。評価結果を表３に示す。削れ量は１万枚あたりの削れ量に換算し、単位は×１０−９ｍである。
【０１１６】
＜評価方法７＞
上記の画像形成装置を用いてＡ４横、画像比率５％の画像で１万枚の耐久を温度３２℃、湿度８０％の環境下で行い、画像形成装置をそのままの環境で４８時間放置し、放置後に文字画像の画出しを行い、画像流れの評価を以下の項目に従い評価を行った。
◎：画像流れによる不良画像の発生なく良好。
○：画像流れが僅かにあるが問題無いレベル。
△：画像流れによる不良画像の発生がやや認められる程度。
【０１１７】
前述した感光体１〜４、帯電部材１〜１２、及び上記の画像形成装置と評価方法を用いて、表３に示す組み合わせの実施例、比較例を行い、評価を行った。実施例、比較例に使用した使用した帯電部材、感光体を表３にまとめて示し、評価結果もあわせて表３に示す。
【０１１８】
【表３】
2004013089.tif 000007
【０１１９】
表３からわかるように、ポリイミド樹脂により形成した表面層と、導電性の弾性層とを有するローラ状の帯電部材を用いることが、ａ−Ｓｉ系感光体を接触帯電方式で帯電させる場合に有効である。
【０１２０】
また表３からわかるように、弾性層にシリコーンゴムやエピクロルヒドリンゴム三元共重合体を用いることが保存に伴う形状変化を防止する上でより有効であり、特にシリコーンゴムを用いることが帯電不良に伴うカブリの発生を防止する上でより一層有効である。
【０１２１】
また表３からわかるように、チューブ状のポリイミド樹脂を弾性層に被せて表面層を形成することが、良好な表面状態の表面層を形成する上でより有効であり、また表面層の厚さを均一かつ自在に調整しやすく、耐久性に優れた帯電部材を形成する上でより一層有効である。
【０１２２】
また表３からわかるように、帯電部材の硬度調整、感光体における非単結晶水素化炭素膜を用いる表面層の形成、及び非単結晶水素化炭素膜中における水素量の調整等により、帯電部材と感光体の硬度を適切に調整することが感光体の削れや起動時における画像流れを抑制する上でより一層有効である。
【０１２３】
【発明の効果】
以上の説明からわかるように、本発明によれば、感光体と、感光体に接触する帯電部材を有しこの帯電部材に電圧を印加する事によって該感光体を帯電させる帯電手段とを有し、帯電した感光体に静電潜像を形成し、この形成された静電潜像をトナーによって可視化し、この可視化により形成されたトナー像を転写材に転写し、この転写材上に画像を形成する画像形成装置において、感光体は、導電性支持体と、導電性支持体上にシリコン原子を母体とする非単結晶材料で構成された光導電層とを有するアモルファスシリコン系感光体であり、帯電部材は、導電性基体と導電性基体上に形成された導電性の弾性層と表面層とを有し、表面層はポリイミド樹脂を構成材料とすることを特徴とすることから、ポリイミドの耐熱性、耐摩耗性により、帯電工程時での放電、熱による劣化、摩耗を抑制させることが可能になり、アモルファスシリコン系感光体を用いるような高耐久、高速の機械に使用しても長期にわたって良好な画像が得られる画像形成装置を提供する事ができる。
【０１２４】
また本発明によれば、弾性層の抵抗値は１×１０４Ωｃｍ〜１×１０１０Ωｃｍであると電気的特性による帯電不良を防止し、かつ感光体を均一に帯電させる上でより効果的である。また表面層の体積抵抗率が１×１０４Ωｃｍ〜１×１０１０Ωｃｍであると、同様により効果的である。
【０１２５】
また本発明によれば、ポリイミド樹脂のチューブを弾性層に被せることにより表面層が形成されていると、層厚の調整や表面状態の良好な帯電部材を形成する上でより効果的であり、ポリイミド樹脂のフィルムを弾性層に巻き付けることにより表面層が形成されていると、前述したように物性面で優れる表面層を容易に形成する上でより効果的である。
【０１２６】
また本発明によれば、弾性層はシリコーンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、及びクロロスルホン化ポリエチレンゴムから選ばれるいずれかのゴム材料から形成されていると、加熱等による温度変化に伴う帯電部材の変形を防止する上でより効果的であり、特にシリコーンゴムのゴム材料から形成されているとより一層効果的である。
【０１２７】
また本発明によれば、弾性層はＪＩＳ　Ｋ６３０１のＡ型硬度計により規定された硬度にて３５〜７５度を有すると、感光体への帯電部材の接触性を高める上でより効果的である。
【０１２８】
また本発明によれば、感光体は非単結晶質水素化炭素膜で表面層を構成したアモルファスシリコン系感光体であると、感光体の表面硬度がより高まり、感光体の削れを防止する上でより効果的であり、非単結晶質水素化炭素膜における膜中の炭素量及び水素量の和に対する水素量が４１〜６０％であるとより一層効果的である。
【０１２９】
また本発明によれば、前記画像形成装置に用いられ、少なくとも前記感光体及び前記帯電部材が画像形成装置本体に対して一体的にかつ着脱自在に構成されたプロセスカートリッジを構成すると、前記の画像形成装置において感光体及び帯電部材の交換等のメンテナンスをより容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いられる感光体の一例を示す模式的断面図である。
【図２】本発明に用いられる感光体の他の例を示す模式的断面図である。
【図３】プラズマＣＶＤ法により本発明に用いられる感光体を製造するための堆積装置の一例を示す模式的構成図である。
【図４】本発明の画像形成装置における一実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
４　帯電部材
５　現像装置
６　転写装置
７　転写材
８　クリーニング装置
９　像露光
４１、２００　（アモルファスシリコン系）感光体
４２　導電性基体
４３　弾性層
４４　表面層
４５　電源
５１　トナー（磁性トナー）
５２　トナー担持体
５３　マグネット
５４　規制ブレード
８１　クリーニングブレード
１０１　導電性支持体
１０２　電荷注入阻止層
１０３　光導電層
１０４　表面層
１０５　電荷発生層
１０６　電荷輸送層
２１００　堆積装置
２２００　原料ガス供給装置
２１１０　反応容器
２１１１　カソード電極
２１１２　導電性支持体
２１１３　加熱用ヒーター
２１１４　原料ガス導入管
２１１５　高周波マッチングボックス
２１１６　ガス供給配管
２１１７　リークバルブ
２１１８　メインバルブ
２１１９　真空計
２１２０　高周波電源
２１２１　絶縁材料
２２２１〜２２２６　原料ガスボンベ
２２３１〜２２３６　バルブ
２２４１〜２２４６　流入バルブ
２２５１〜２２５６　流出バルブ
２２６１〜２２６６　圧力調整器
２２６０　補助バルブ
２２１１〜２２１６　マスフローコントローラー
２１２３　導電性受け台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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