(57)【要約】【課題】コロナ放電による帯電工程を必要せず、感光体表面に直接、静電荷潜像を形成でき、且つ安価な画像形成方法、及び画像形成装置を提供する。【解決手段】導電性支持体上に、少なくとも電気絶縁層と、光を吸収して電荷を発生し、電圧印加によって電荷が充電される光電荷充電層を有し、且つ該光電荷充電層が最表面にある感光体に、像露光を行い、像露光を行うと同時又は像露光後に前記感光体表面に接触した導電性部材と前記導電性支持体との間に電圧を印加し、感光体表面上に電圧印加された電極と同極性の静電荷像を前記絶縁体上に形成させる工程と、感光体上に印加時と同極性の静電荷潜像を形成した後、静電荷潜像をトナーを用いて現像する工程、及び該トナー像を記録体に転写する工程を有することを特徴とする画像形成方法を主たる構成にする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性支持体上に、少なくとも、電気絶縁層と、光を吸収して電荷を発生し、電圧印加によって電荷が充電される光電荷充電層を有し、且つ該光電荷充電層が最表面にあることを特徴とする感光体。
【請求項２】
前記光電荷充電層に少なくとも電荷発生物質と電荷輸送物質を含有することを特徴とする請求項１記載の感光体。
【請求項３】
前記光電荷充電層に含有される電荷発生物質がアゾ顔料であることを特徴とする請求項２記載の感光体。
【請求項４】
前記光電荷充電層に含有される電荷輸送物質が電子供与性化合物であることを特徴とする請求項２又は３項記載の感光体。
【請求項５】
前記光電荷充電層に含有される電子供与性化合物がトリアリールアミン構造を有する化合物であることを特徴とする請求項４記載の感光体。
【請求項６】
前記光電荷充電層中にフィラーが含有されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の感光体。
【請求項７】
前記導電性支持体が光透過性であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の感光体。
【請求項８】
導電性支持体上に、少なくとも電気絶縁層と、光を吸収して電荷を発生し、電圧印加によって電荷が充電される光電荷充電層を有し、且つ該光電荷充電層が最表面にある感光体に、像露光を行い、像露光を行うと同時又は像露光後に前記感光体表面に接触した導電性部材と前記導電性支持体との間に電圧を印加し、感光体表面上に電圧印加された電極と同極性の静電荷像を前記絶縁層上に形成させる工程と、感光体上に印加時と同極性の静電荷潜像を形成した後、静電荷潜像をトナーを用いて現像する工程、及び該トナー像を記録体に転写する工程を有することを特徴とする画像形成方法。
【請求項９】
導電性支持体上に、少なくとも電気絶縁層と、光を吸収して電荷を発生し、電圧印加によって電荷が充電される光電荷充電層を有し、且つ該光電荷充電層が最表面にある感光体と、該感光体に像露光を行う露光手段、像露光と同時、又はその後に感光体表面に接触した導電性部材によって電圧を印加する電圧印加手段、感光体上の静電荷潜像を現像して感光体表面にトナー像を形成する現像手段、該トナー像を記録体に転写する転写手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
画像露光を感光体の支持体側から行うことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
導電性支持体上に、少なくとも、電気絶縁層と光を吸収して電荷を発生し、電圧印加によって電荷が充電される光電荷充電層を有し、且つ該光電荷充電層が最表面にあることを特徴とする感光体と、帯電手段、現像手段、クリーニング手段、除電手段、転写手段のうち、少なくとも１つを一体化し着脱自在に設けたことを特徴とする画像形成装置用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、画像形成方法、装置に関し、さらに詳しくは、カールソンプロセスを用いず、感光体に露光と感光体表面への電圧印加により、静電荷潜像を形成する感光体、その感光体を使用した画像形成方法、及び複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般に使われているカールソンプロセスを用いた電子写真方式での画像形成方法は、以下の通りである。
１）感光体表面に均一帯電を行う。
２）像露光によって感光体表面近傍にある静電荷を消去し、感光体表面に静電荷パターン（静電荷潜像）を形成する。
３）この静電荷潜像をトナーと呼ばれる荷電した着色微粒子で現像し感光体表面にトナー像を形成する。
４）このトナー像を直接、又は中間転写体を介して記録体上に転写する。
５）トナー像を加熱等の方法で記録体上に定着する。
【０００３】
このように、静電荷潜像を形成するためにまず、感光体表面に均一な帯電を行う必要があり、その帯電には、コロナ放電を利用した帯電方法が用いられるのが一般的である。
【０００４】
コロナ放電を利用した帯電方法としては、金属ワイヤに高電圧を印加して帯電を行う方法、抵抗値をある範囲に制御した帯電ローラを感光体表面に接触又は近接させ、電圧を印加して感光体に帯電する方法が用いられる。
【０００５】
しかしながら、コロナ放電を用いて感光体に帯電を行った場合、オゾンや窒素酸化物などの酸化作用の強い物質やＮＨ３ＮＯ４などのコロナ生成物が発生する。斯かるオゾンや窒素酸化物は感光体組成物を劣化させ、電気抵抗の低下に基づく画像濃度低下、地肌部の汚れを引き起こす。又、感光層表面の機械的強度の低下を誘因し、感光層の摩耗量増加を引き起こし、感光体寿命を低下させる。また、ＮＨ４ＮＯ３などの吸湿性物質が感光体表面に付着すると、特に高湿度環境下において感光体の表面抵抗が低下し、感光体表面の静電荷潜像が乱れ、画像ぼけ、画像流れが発生し、感光体の寿命を低下させる。
【０００６】
このようにコロナ放電を利用した帯電では、形成される画像品質を著しく損ない、画像形成システムの耐久性、安定性を保持するための種々の対策が必要となり、画像形成のコストを高くするという欠点を有している。
【０００７】
又、近年、電子写真方式を利用した画像形成装置はコンピューターのアウトプット記録、デジタル印刷への応用がなされ、より、高精細な画像形成が望まれている。従来の電子写真方法では静電荷潜像形成のため、均一帯電後に感光体に像露光を行い、感光体内部に電荷を発生させる。この光によって生成した電荷は感光体に均一に帯電された帯電電荷が形成する電界に沿って感光層の中を移動して感光体表面、裏面の帯電電荷を消去し、所望の静電荷潜像を形成する。
【０００８】
感光層内部で光によって生成した電荷は感光層内部を移動する間に電界方向に対して垂直な方向に拡散が起こり、そのために、露光された光像よりも広がった領域の電荷が消去され、静電荷潜像の解像性やシャープさが低下するという欠点を有する。この光で生成した電荷の拡散は感光層の厚みが厚くなるほど激しくなる。
【０００９】
一方、従来のカールソン方式を用いた画像形成方法に使用される電子写真用感光体は高感度、高耐久性の観点から感光層の厚みを厚く設計されており、これらの感光体は上記理由により解像性が低下する欠点を有している。
【００１０】
又、従来の電子写真法では感光体表面全体に均一に高い帯電を行う必要がある。
一般に感光層の内部には局部的に帯電電荷がリークしてしまう電気的ピンホールが存在する。特に局所的なリークが発生すると、反転現像では地肌よごれとなり、正規現像ではベタ画像部で、色抜けが発生してしまう欠点を有していた。
【００１１】
このような、従来の画像形成方法の欠点をなくすために、感光体表面に帯電を行うことなく、直接感光体表面に所望画像の静電荷潜像を形成する方法が望まれている。
【００１２】
従来、帯電を行うことなく、感光体表面に直接、静電荷潜像を形成する方法としては以下の方法が開示されている。即ち、導電性支持体上に酸化亜鉛や酸化チタンのような光起電力を発現する物質を含有した層を設けた感光体に光像を照射し、光が照射された部分に発生した起電圧を利用して現像を行う方法がある（例えば、非特許文献１参照）。
【００１３】
しかし、この方法では、光起電圧は３００〜５００ｍＶぐらいの電圧であり、通常の電子写真で用いられている現像剤を用いて現像した場合、画像濃度が低く、現像に要する時間が長く、特に高速プリントを行う場合には難がある。そのためには、数１００ｍＶ程度の電圧で高速に現像出来る現像システムの開発が必要であるが、現在そのような低電圧の現像システムは開発されていない。
【００１４】
他に、光透過性支持体上にｐ型，ｎ型，ｉ型の非晶質シリコ−ン膜を多層に積層した薄膜発電層を有し、光照射によって、１８ｖの起電圧が発現する感光体が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１５】
この非晶質シリコーン膜を多層に積層した薄膜発電層を使用する方法は、シリコーン膜を多層に積層しなければならず、感光体の製造コストが高くなる欠点を有している。
【００１６】
さらに、感光体の感光層に電圧を印加しながら、露光を行って、感光層中に光で発生した正負極性の電荷を外部電界によって、感光層内部で分極させて静電荷潜像を形成する方法（内部分極型帯電法）も知られている（例えば、特許文献２又は３参照）。
【００１７】
しかし、これらの内部分極型帯電法では、瞬時には、数１０Ｖ以上の電圧が発現可能であるが、外部電圧が除去されると、外部電圧で分離された正負極性電荷自身で形成されている自己電界によって両電荷が互いに引かれ会い、再結合したり又は分離している電荷の拡散によって、電位が低減したり、形成された潜像が乱れるため、安定した静電荷潜像の形成が困難である。
【００１８】
又、この方法では、帯電工程から現像工程までの時間を短くしなければならないプロセス上の制約が生じる。又、感光体表面には印加電圧と逆極性の電荷を誘起する事になり、電極への電荷リークが起こりやすく、静電荷潜像の安定性に欠ける。
【００１９】
又、感光体表面帯電時の光照射により電荷を発生する第１の電荷発生電層と画像露光時の光照射で電荷を発生する第２の電荷発生層を有した積層感光体を用いて、負極性帯電が可能なように感光体表面側に正極性電圧を印加しながら、感光層中に光で発生した正負極性の電荷を外部電圧によって、感光層内部で分極させて負帯電させ、その後、像露光を行う事で、静電荷潜像を形成する方法が知られている（例えば、特許文献４参照）。
【００２０】
しかしながら、この方法も前記特許文献２又は３と同じ内部分極型帯電法を用いたものであり、上述と同じ欠点を有する。
【００２１】
さらに別の方法として、光導電性を有する静電潜像担持体に光照射を行い、光導電性部分の電気抵抗を下げた部分に電圧印加部材を接触させ、潜像担持体に帯電を行う方法、及び、帯電後、静電潜像形成用の露光を行って、静電潜像担持体に静電電荷潜像を形成し、画像を形成する装置が開示されている（例えば、特許文献５参照）。
【００２２】
しかし、この方法では、コロナ放電を利用した帯電に基づく欠点は解消されるが、潜像形成が感光体表面への均一帯電後に像露光を行う従来の電子写真方法を用いているために、前述の欠点を免れない。
【００２３】
【特許文献１】
特開平０７−１６８３８４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】
特開２００１−１４７５７６号公報
【非特許文献１】
井上英一編集、印写工学ＩＶ、Ｐ２８０
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した感光体に予めコロナ放電によって帯電を施すことなく、感光体表面に画像露光を行って、静電荷潜像を形成する従来の方法では、潜像形成時の静電コントラストが低い、潜像自身が不安定である、感光体の製造コストが高くなるという諸々の欠点を有するという問題がある。
【００２５】
そこで本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、コロナ放電による帯電工程を必要せず、感光体表面に直接、静電荷潜像を形成でき、且つ安価な画像形成方法、及び画像形成装置を提供する事を目的とする。
【００２６】
又、画像形成方法に用いる感光体、及びプロセスカートリッジを提供する事を目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、導電性支持体上に、電気絶縁層と、露光によって電荷を発生する光電荷充電層を設け、且つ電荷充電層が表面にある感光体を用いる事で、上記目的を達成出来る事を見いだし、本発明に至った。
【００２８】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、導電性支持体上に、少なくとも、電気絶縁層と、光を吸収して電荷を発生し、電圧印加によって電荷が充電される光電荷充電層を有し、且つ該光電荷充電層が最表面にある感光体を最も主要な特徴とする。
【００２９】
請求項２記載の発明では、前記光電荷充電層に少なくとも電荷発生物質と電荷輸送物質を含有する請求項１記載の感光体を主要な特徴とする。
【００３０】
請求項３記載の発明では、前記光電荷充電層に含有される電荷発生物質がアゾ顔料である請求項２記載の感光体を主要な特徴とする。
【００３１】
請求項４記載の発明では、前記光電荷充電層に含有される電荷輸送物質が電子供与性化合物である請求項２又は３項記載の感光体を主要な特徴とする。
【００３２】
請求項５記載の発明では、前記光電荷充電層に含有される電子供与性化合物がトリアリールアミン構造を有する化合物である請求項４記載の感光体を主要な特徴とする。
【００３３】
請求項６記載の発明では、前記光電荷充電層中にフィラーが含有される請求項１から５のいずれか１項に記載の感光体を主要な特徴とする。
【００３４】
請求項７記載の発明では、前記導電性支持体が光透過性である請求項１から６のいずれか１項に記載の感光体を主要な特徴とする。
【００３５】
請求項８記載の発明では、導電性支持体上に、少なくとも電気絶縁層と、光を吸収して電荷を発生し、電圧印加によって電荷が充電される光電荷充電層を有し、且つ該光電荷充電層が最表面にある感光体に、像露光を行い、像露光を行うと同時又は像露光後に前記感光体表面に接触した導電性部材と前記導電性支持体との間に電圧を印加し、感光体表面上に電圧印加された電極と同極性の静電荷像を前記絶縁層上に形成させる工程と、感光体上に印加時と同極性の静電荷潜像を形成した後、静電荷潜像をトナーを用いて現像する工程、及び該トナー像を記録体に転写する工程を有する画像形成方法を最も主要な特徴とする。
【００３６】
請求項９記載の発明では、導電性支持体上に、少なくとも電気絶縁層と光を吸収して電荷を発生し、電圧印加によって電荷が充電される光電荷充電層を有し、且つ該光電荷充電層が最表面にある感光体と、該感光体に像露光を行う露光手段、像露光と同時、又はその後に感光体表面に接触した導電性部材によって電圧を印加する電圧印加手段、感光体上の静電荷潜像を現像して感光体表面にトナー像を形成する現像手段、該トナー像を記録体に転写する転写手段を有する画像形成装置を最も主要な特徴とする。
【００３７】
請求項１０記載の発明では、画像露光を感光体の支持体側から行う請求項９に記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
【００３８】
請求項１１記載の発明では、導電性支持体上に、少なくとも、電気絶縁層と光を吸収して電荷を発生し、電圧印加によって電荷が充電される光電荷充電層を有し、且つ該光電荷充電層が最表面にあることを特徴とする感光体と、帯電手段、現像手段、クリーニング手段、除電手段、転写手段のうち、少なくとも１つを一体化し着脱自在に設けた画像形成装置用プロセスカートリッジを最も主要な特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明の画像形成方法の基本となる静電荷潜像形成のメカニズムを図１、図２に基づいて、負極性の静電荷潜像の形成を例に説明する。
【００４０】
先ず本発明で使用する感光体の基本的な構成を説明する。該感光体は、図１に示す如く、導電性支持体１上に少なくとも、電気絶縁層２と、その上に積層された光電荷充電層３からなる。図１に示される導電性支持体１上に、少なくとも、電気絶縁層２と、その上に積層された光電荷充電層３とを設けた感光体に、まず画像露光が行われる。
【００４１】
図２の露光工程（１）に示すように、光９を吸収した感光体１０の光電荷充電層３中には正、負両極性の電荷担体が発生する。図２の電圧印加工程（２）に示すように、感光体表面に接触している電圧印加用導電性部材６（ローラ）によって感光体表面に電源５により負極性の電圧が印加される。光電荷充電層３中の負極性電荷単体は支持体方向に移動するが、絶縁層に遮られて、光充電層中に残存する。
【００４２】
一方、正極性電荷単体は電極側に移動し、正極性電荷担体は電圧印加用導電性部材６（電極）から注入される電子と結合して、電荷が消滅する。導電性支持体１には正極性の電荷が誘起されて、感光体表面層には印加電圧用の電極と同極性の安定した負極性の静電荷潜像が形成される。
【００４３】
このように本発明で形成される潜像は、光電荷充電層３と導電性支持体１の間に設けられる電気絶縁層２によって正、負電荷が分離されており、安定した静電荷潜像が確保出来、そのために安定した高画質な画像形成が可能になる。
【００４４】
又、本発明は、潜像形成のための像露光が感光体の表面にある光電荷充電層３で吸収され、潜像形成電荷が感光体表面に直接形成されるため光像の持つ高解像度が保持され、高精細な画像が形成出来る。
【００４５】
さらに本発明の画像形成方法に用いる導電性支持体１上に電気絶縁層１と、光電荷充電層３から構成される感光体は、実施例で詳細に説明するごとく、正、負両極性の光電荷充電が可能であり、同じ感光体を用いて両極性の静電荷潜像の形成が可能である。
【００４６】
次に本発明の画像形成装置とそれに基づいて画像形成方法について説明する。図３には本発明の画像形成装置の実施形態の１例を示す。上述した構成の感光体１０の周りには画像露光手段１１、感光体１０に接触当接する電圧印加手段１２、感光体表面の潜像を現像する現像手段１３、転写手段１４と、必要によってはクリーニング手段１５、除電手段１６が配置される。
【００４７】
感光体１０にはまず、画像露光手段１１によって画像露光が行われる。画像露光手段１１としては、ハロゲンランプ、キセノンランプ等の光源によって原稿に光を照射して、その反射光をミラー、レンズなどの光学手段を用いて感光体表面上に焦点を絞って露光する、所謂アナログ露光手段、又は記録情報に従って変調されたレーザー、ＬＥＤ、蛍光ドットアレイなどを用いてドット状に露光する所謂デジタル露光手段が使用できる。デジタル露光の場合、ドット径をより小さくすることが出来る青色発光レーザーなどの短波長光源を用いる事で、より高精細な潜像形成が可能となる。
【００４８】
又、本発明の感光体１０は導電性支持体、電気絶縁層及び必要によって設けられる中間層など、導電性支持体と感光体表面に設けられた光電荷充電層間を透光性にすることが可能であり、その場合は図５に示すような感光体の裏面からの露光１８が可能になり、画像形成装置をコンパクトにすることが出来る。
【００４９】
像露光と同時又は露光後に電圧印加部材６に電圧が印加される。電圧印加部材６は電源５に接続され、感光体表面に接触している。電圧印加部材６は、感光体表面に均一に電圧が印加されればよく、導電性ブラシ、導電性ローラなどが用いられる。電圧印加部材の導電性は１０１２Ω・ｃｍ以下、好ましくは１０９Ω・ｃｍ以下が良い。１０１２Ω・ｃｍを越えると、光電荷充電層３に電荷が充電されにくくなり、安定した高精細な静電荷潜像が形成されない。
【００５０】
電圧印加部材６の材質は、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレスなどの金属、ゴムの中にカーボンブラックのような導電性材料を含有させた導電性ゴム、ガラス、プラスチック、布などの表面を塗布、蒸着などの方法で、導電性化処理を施した部材が用いられる。電圧印加部材６の形態は図５に示すようなローラ形状のみならず、ブラシ状、板状、ベルト状も用いる事が出来る。更には、内部にマグネットを有したローラスリーブ上に磁性を有する導電性微粒子で形成される磁気穂を有した磁性ブラシ等も使用可能である。
【００５１】
感光体表面に形成された静電荷潜像は通常の電子写真に用いられる現像手段１３で現像される。現像手段１３としては、例えば、飽和炭化水素系溶媒のような絶縁性の分散媒体に色素、顔料、カーボンブラックなどの着色微粒子に電荷を持たせて分散させた湿式現像剤を用いる湿式現像法、酸化金属化合物等の磁性体と色素、顔料などを樹脂中に分散した磁性粉体で構成される１成分現像剤、着色荷電粒子と磁性キャリアーからなる２成分現像剤を用いて感光体表面に接触現像する乾式接触現像、感光体表面に飛翔トナーを用いて現像するジャンピング現像などが使用可能である。
【００５２】
感光体表面に形成されたトナー画像は、従来公知の転写手段１４で記録体に転写する。転写手段１４としては、従来公知の転写手段が使用可能である。即ち、記録体に直接転写する方法、中間転写体への１次転写後、記録体へ２次転写する中間転写方法が使用可能である。
【００５３】
転写後、感光体表面に残留するトナー、紙粉等の除去には従来公知のクリーニング手段１５が使用可能である。感光体表面に残った残留電荷は次の画像形成工程前に、露光、加熱、残留電荷の極性と逆極性の電圧を印加、又は交番電圧を印加する等の除電手段１６で除電される。
【００５４】
更に、本発明の感光体１０は、両極性の光電荷充電が可能であるため、露光と逆極性印加、又は光とＡＣ電圧印加などを併用ですることで除電効率を高める事が出来る。
【００５５】
又、本発明においては、上述の感光体１０、電圧印加手段１２（６）、現像手段１３、クリーニング手段１５、除電手段１６等の構成要素のうち、複数のものを図７に例示するようなプロセスカートリッジ２３として一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やプリンター等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する事ができる。
【００５６】
図７に、本発明の感光体を用いたプロセスカートリッジの一例を示すが、本発明の画像形成方法はコロナ放電を利用した帯電手段を用いないため、感光体の劣化が少なく、長寿命なプロセスカートリッジが提供出来る。
【００５７】
次に本発明に使用する感光体について更に詳細に説明する。
基本層構成
上述の如く、本発明で使用する感光体の基本的な構成は図１に示すごとく、導電性支持体１上に、少なくとも電気絶縁層２と、その上に積層された光電荷充電層３とを有してなる。
導電性支持体
導電性支持体１としては、従来の静電荷像現像用感光体に使用可能な導電性支持体であれば、使用可能である。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、銀、金、白金、鉄などの金属、酸化スズ、酸化インジウムなどの酸化物を、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、紙等に被覆したもの、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、及びそれらを押出し、引き抜きなどの工法で素管化後、切削、超仕上げ、研磨などで表面処理した管などを使用することが出来る。
【００５８】
又、支持体を光透過性にすることで、支持体側から像露光が可能になり、画像形成装置をコンパクトに設計する事が可能である。光透過性の支持体としては、例えば、円筒状ガラス基体やプラスチック基体に酸化インジュウムや酸化錫のような光透過性の導電物質を蒸着やスパッタリング、化学処理等で付着させるか、これらの導電性微粒子を樹脂に分散させた塗料を塗布、乾燥して作成したものが使える。
【００５９】
電気絶縁層
電気絶縁層は露光と電圧印加によって、光電荷充電層に充電された電荷が光充電層から注入されないようにするか、注入されても、電荷の移動が困難なように設計する必要がある。そのために、基本的に電荷が移動できない絶縁材料によって構成される。
【００６０】
例えば、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、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絶縁性の熱可塑性又は熱硬化性樹脂層膜が使われる。又、酸化チタン、酸化亜鉛、チタン酸バリウムなどの絶縁性無機化合物膜や、それらの微粒子を樹脂中に分散させた膜を用いてもよい。
【００６１】
光電荷充電層
光電荷充電層は光を吸収して電荷担体を発生し、電圧印加部材によって電圧が印加された時に光電荷充電層に充電可能であるように設計する必要がある層であり、所謂電荷発生物質を含有する。
【００６２】
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、酸化亜鉛、酸化チタン等が挙げられる。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。酸化チタン、酸化亜鉛はローズベンガルなどの増感紙色素で増感したものが使用可能である。
【００６３】
有機系材料としては、電子写真用の電荷発生物質として公知の材料を用いることが出来る。例えば、各種金属フタロシアニン、無金属フタロシアニンなど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。
【００６４】
光電荷充電層を形成する方法には、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、上述した無機系材料、有機系材料が良好に形成できる。
【００６５】
また、電気絶縁層の上に光電荷充電層を設けるには、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、シクロヘキサノン、ジオキサン、ジクロロエタン、ブタノン等の溶媒を用いてボールミル、アトライター、サンド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。塗布は、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート法などを用いて行なうことができる。
【００６６】
光電荷充電層に必要に応じて用いられるバインダー樹脂としては、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド、ポリスチレンなどが用いられる。これらのバインダー樹脂は、単独または２種以上の混合物として用いることが出来る。
【００６７】
又、本発明者達は、光電荷充電層に上記電荷発生物質とともに電荷輸送物質を添加することで、光電荷充電の効率が高くなり、より高い静電コントラストの静電荷潜像が形成される事を見出した。
【００６８】
これは、電荷発生物質と同時に電荷輸送物質を含有させることで、電荷発生物資の表面近傍で発生した電圧印加部材からの電荷の注入因子である正負両極性の電荷の片方が電荷輸送物質に移動する事によって正負両電荷が分離され、電荷同士の再結合速度が遅くなり、充電効率を高めると考えられる。
【００６９】
光電荷充電層に添加する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出来る。
【００７０】
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。たとえば、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、トリフェニルアミン誘導体、９−（ｐ−ジエチルアミノスチリルアントラセン）、１，１−ビス−（４−ジベンジルアミノフェニル）プロパン、スチリルアントラセン、スチリルピラゾリン、フェニルヒドラゾン類、α−フェニルスチルベン誘導体、チアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナジン誘導体、アクリジン誘導体、ベンゾフラン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、チオフェン誘導体などが挙げられる。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出来る。
【００７１】
光電荷充電層として上述の結着樹脂中に電荷発生物質を分散した層を用いる場合は、光電荷充電層中の結着樹脂は電荷発生物質１００重量部に対して０．１重量部以上あればよく、好ましくは０．１〜５００重量部がよい。０．１重量部以下だと、結着剤としての機能が発揮出来ず、光電荷充電層が脆弱なものになる。５００重量部以上では光電荷充電の効率が低下し、高い電圧が発現しない。電荷輸送性物質は電荷発生物質１００重量部に対して０．０１重量部以上あれば良く、好ましくは０．１〜５００重量部を含有させるのが良い。光電荷充電層の厚みは０．０１〜３０μｍがよい。３０μｍ以上では電荷の拡散によって静電荷潜像の解像度が低下する。０．０１μｍ以下では像露光光の十分な吸収がなく、感度低下を起こす。
【００７２】
又、光電荷充電層には、耐摩耗性を向上させる目的でフィラー材料を添加する事が可能である。フィラーは主に有機フィラーと無機フィラーとに分類され、有機フィラー材料としては、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂粉末、シリコーン樹脂粉末、ａ−カーボン粉末等が挙げられ、無機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、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化カルシウム、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、フッ化錫、フッ化カルシウム、フッ化アルミニウム等の金属フッ化物、チタン酸カリウム、窒化硼素などの無機材料が挙げられる。
【００７３】
図７に本発明の感光体を有するプロセスカートリッジを有する画像形成装置の概略構成を示す。図７において、２３はプロセスカートリッジ全体を示し、１０は感光体、６は帯電手段、２４は現像手段、１５はクリーニング手段を示す。
【００７４】
【実施例】
次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。なお、実施例中、部はすべて重量部を表す。
【００７５】
実施例１
光電荷充電層塗工液
下記構造式（１）のビスアゾ顔料を３部、下記構造式（２）の電荷輸送物質を３部、ポリカーボネート樹脂（帝人社製、Ｋ１３００）の５％ＴＨＦ溶液を４０部、シクロヘキサノン３０部を振動ミルで３０分間、粉砕混合した後、ＴＨＦを８４部添加して更に１時間振動ミルで混合し、光電荷充電層塗工液を作成した。
【化１】
2004272101.tif 000003
【化２】
2004272101.tif 000004
【００７６】
裏面に約１０００Å厚みのアルミニウム蒸着層を設けた２５μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上に上記光電荷充電層塗工液を塗布、自然乾燥後、１００℃で１０分間乾燥し、ＰＥＴ面上に１μｍの光電荷充電層を設けた感光体Ａを作成した。
【００７７】
次に図６に示す光電荷充電特性測定装置を用いて、光充電特性の評価を行った。
上記作成の感光体Ａを外径６０ｍｍφのアルミドラムに張り付け感光体ドラムとした。
まず、感光体ドラムを回転させて、ＬＥＤを点灯せず、導電性ローラで所定の電圧を印加した直後、表面電位計で電位し、そのときの電位をＶ（ｏｆｆ）とした。
【００７８】
次に、ＬＥＤ（発光波長６８０ｎｍ，発光強度２５ｍｗ）を点灯し、感光体に光照射を行った後、導電性ローラでＬＥＤ消灯時と同等の電圧を印加した直後、表面電位計で電位を測定した。そのときの電位をＶ（ｏｎ）とした。Ｖ（ｏｎ）−Ｖ（ｏｆｆ）を光充電電位として評価を行った。
【００７９】
次に除電ブラシに逆電圧を印加して像担持体Ａをの電位を０Ｖになるように除電した。印加電圧を−４００Ｖ、−２００Ｖ、−１００Ｖ、＋１００Ｖ、＋２００Ｖ、＋４００Ｖとして、上記測定を行った結果を図４に示す。
【００８０】
感光体Ａは±４００Ｖ印加時には約±１００Ｖ近くの光電荷充電が行われ、電子写真方式での現像に十分な静電コントラストが得られる事がわかる。又、本感光体は正負両極性の光電荷充電が可能である事がわかる。
【００８１】
次にこの感光体を外径６０ｍｍφの円筒状アルミニウム素管表面に張り付けて画像形成用の感光体とし、図３に示す画像形成装置で以下の条件で画像形成を行った。露光光源としては発振波長６５５ｎｍのレーザー光を用いてドット状に露光した。電圧印加部材としては直径８ｍｍのステンレス製軸上に体積抵抗率約１０７Ωｃｍの導電性ウレタン弾性層を設けた導電性ローラを用い、感光体表面に接触し、−４００Ｖの電圧を印加した。
【００８２】
現像手段としては正極性に帯電したトナーと磁性キャリアーからなる２成分現像剤を用いて現像を行った。感光体表面に鮮明なドット画像が得られた。
【００８３】
実施例２
実施例１の電荷輸送物質を下記トリアリールアミン構造を有する構造式（３）の化合物を用いた以外は実施例１同様に光電荷充電層を設けた像担持体Ｂを作成した。
【００８４】
【化３】
2004272101.tif 000005
【００８５】
像担持体Ｂをアルミニウムドラムに張り付け、導電性ローラでの印加電圧を−６００Ｖとし、実施例１と同様にＬＥＤ消灯時、点灯時の電位を測定して、光充電電位を測定した。充電電位は−５０Ｖであった。感光体Ｂを用いて印加電圧を−６００Ｖにした以外は実施例１と同様に画像形成を行ったところ、鮮明な画像が得られた。
【００８６】
実施例３
ビスアゾ顔料（１）を３部、電荷輸送物質（２）を３部、ポリカーボネート樹脂（帝人社製、Ｋ１３００）の１０％ＴＨＦ溶液を３０部、アルミナ（平均一次粒径：０．３μｍ、「ＡＡ０３」住友化学工業製）３．０部、シクロヘキサノン４０部を振動ミルで１時間、粉砕混合した後、ＴＨＦを１６０部添加して更に１時間振動ミルで混合し、光電荷充電層塗工液を作成した。
【００８７】
裏面に酸化インジウムの透明導電層を設けた２５μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム表面に上記光電荷充電層塗工液を塗布、自然乾燥後、１１０℃で１０分間乾燥し、ＰＥＴ面上に１μｍの光電荷充電層を設けた感光体Ｃを作成した。
【００８８】
この感光体シートを外径６０ｍｍφの円筒状ガラス素管表面に張り付け、画像形成用の感光体とし、電圧印加手段３に電圧を印加しながら、画像露光をＬＥＤを用いてガラス管内部から電圧印加手段３が感光体と接触している部分に行った以外は、実施例１と同様の画像形成装置で、画像形成を行ったところ、鮮明な画像が形成された。
【００８９】
実施例４
実施例１の電荷発生物質を下記ビスアゾ顔料（４）を用いた以外は実施例１と同様に感光体を作成、画像形成を行ったところ、良好な画像が得られた。
【００９０】
【化４】
2004272101.tif 000006
【００９１】
実施例５
実施例４の電荷輸送物質を下記トリアリールアミン構造を有する化合物（５）を用いた以外は実施例４と同様に画像を形成したところ、鮮明なドット画像が得られた。
【００９２】
【化５】
2004272101.tif 000007
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、導電性支持体上に、少なくとも、電気絶縁層と、光を吸収して電荷を発生し、電圧印加によって電荷が充電される光電荷充電層を有し、且つ該光電荷充電層が最表面にあることを特徴とする感光体により、高精細画像を安定に提供でき、コロナ放電を利用した帯電工程を持たないために、感光体の劣化がなく安定した、オゾン排出も少なく、クリーンな環境に優しい画像形成装置の提供が可能となる。
【００９４】
請求項２によれば、前記光電荷充電層に少なくとも電荷発生物質と電荷輸送物質を含有することを特徴とする請求項１記載の感光体により、光電荷充電層に電荷発生物質とともに電荷輸送物質を添加することで、光電荷充電の効率が高くなり、より高い静電コントラストの静電荷潜像を形成することが可能となる。
【００９５】
請求項３によれば、前記光電荷充電層に含有される電荷発生物質がアゾ顔料であることを特徴とする請求項２項記載の感光体により、高い静電コントラストの静電荷潜像を形成することが可能となる。
【００９６】
請求項４によれば、前記光電荷充電層に含有される電荷輸送物質が電子供与性化合物であることを特徴とする請求項２又は３記載の感光体により、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、トリフェニルアミン誘導体などの良好な特性の光電荷充電層を得ることが可能となる。
【００９７】
請求項５によれば、前記光電荷充電層に含有される電子供与性化合物がトリアリールアミン構造を有する化合物であることを特徴とする請求項４記載の感光体により、特に良好な特性の光電荷充電層を得ることが可能となる。
【００９８】
請求項６によれば、前記光電荷充電層中にフィラーが含有されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の感光体により、感光体表面の耐摩耗性を向上させることが可能となる。
【００９９】
請求項７によれば、前記導電性支持体が光透過性であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の感光体により、支持体側からの背面露光が可能な感光体が得られ、コンパクトな装置を得ることが可能となる。
【０１００】
請求項８によれば、導電性支持体上に、少なくとも電気絶縁層と、光を吸収して電荷を発生し、電圧印加によって電荷が充電される光電荷充電層を有し、且つ該光電荷充電層が最表面にある感光体に、像露光を行い、像露光を行うと同時又は像露光後に前記感光体表面に接触した導電性部材と前記導電性支持体との間に電圧を印加し、感光体表面上に電圧印加された電極と同極性の静電荷像を前記絶縁体上に形成させる工程と、感光体上に印加時と同極性の静電荷潜像を形成した後、静電荷潜像をトナーを用いて現像する工程、及び該トナー像を記録体に転写する工程を有することを特徴とする画像形成方法により、表面に静電荷潜像を形成する光電荷充電層があり、支持体との間に設けた絶縁層によって電荷リークが押さえられるため、従来の電子写真式画像形成方法に比べて高解像で、電荷リークの少ない安定した静電荷潜像を形成する事が可能であり、高精細画像を安定に提供できる。又、本発明はコロナ放電を利用した帯電工程を持たないために、感光体の劣化がなく安定した画像形成方法を提供でき、従来のコロナ放電を利用した画像形成装置に比べて、オゾン排出も少なく、クリーンな環境に優しい画像形成方法の提供ができる。
【０１０１】
請求項９によれば、導電性支持体上に、少なくとも電気絶縁層と、光を吸収して電荷を発生し、電圧印加によって電荷が充電される光電荷充電層を有し、且つ該光電荷充電層が最表面にある感光体と、該感光体に像露光を行う露光手段、像露光と同時、又はその後に感光体表面に接触した導電性部材によって電圧を印加する電圧印加手段、感光体上の静電荷潜像を現像して感光体表面にトナー像を形成する現像手段、該トナー像を記録体に転写する転写手段を有することを特徴とする画像形成装置により、従来の電子写真画像装置に比べて高解像で、電荷リークの少ない安定した静電荷潜像を形成する事が可能であり、高精細画像を安定に提供でき、コロナ放電を利用した帯電工程を持たないために、感光体の劣化がなく安定した画像形成装置、プロセスカートリッジを提供可能で、従来のコロナ放電を利用した画像形成装置に比べて、オゾン排出も少なく、クリーンな環境に優しい画像形成装置の提供が可能となる。
【０１０２】
請求項１０によれば、画像露光を感光体の支持体側から行うことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置により、装置をコンパクトに設計することが可能となる。
【０１０３】
請求項１１によれば、導電性支持体上に、少なくとも、電気絶縁層と光を吸収して電荷を発生し、電圧印加によって電荷が充電される光電荷充電層を有し、且つ該光電荷充電層が最表面にあることを特徴とする感光体と、帯電手段、現像手段、クリーニング手段、除電手段、転写手段のうち、少なくとも１つを一体化し着脱自在に設けたことを特徴とするプロセスカートリッジにより、コロナ放電を利用した帯電手段を用いないため、感光体の劣化が少なく、長寿命なプロセスカートリッジの提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用する感光体の基本的な構成を示す断面図である。
【図２】本発明の潜像形成メカニズムの説明図である。
【図３】本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の画像形成に使用される光電荷充電測定結果の１例を示す説明図である。
【図５】本発明の背面書き込み露光方法の説明図である。
【図６】本発明の感光体の光電荷充電特性測定装置の概略図である。
【図７】本発明の感光体を用いたプロセスカートリジの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１  導電性支持体
２  絶縁層
３  電荷充電層
４  画像露光
５  電荷印加手段
６  電圧印加用導電性部材（ローラ）
７  露光部
８  非露光部
９  光
１０  感光体
１１  画像露光手段
１２  電荷印加部材
１３  現像手段
１４  転写手段
１５  クリーニング手段
１６  除電手段
１７  透明導電性支持体
１８  書き込み露光
１９  ＬＥＤ露光
２０  電圧印加部材
２１  表面電位計
２２  除電ローラ
２３  プロセスカートリッジ
２４  現像ローラ
【図１】
2004272101.tif 000008
【図２】
2004272101.tif 000009
【図３】
2004272101.tif 000010
【図４】
2004272101.tif 000011
【図５】
2004272101.tif 000012
【図６】
2004272101.tif 000013
【図７】
2004272101.tif 000014