JP2010002835A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所定構造の感光層を薄膜化した場合であっても、絶縁破壊の発生を抑制して、解像度に優れた画像を安定的に形成することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】基体上に、高抵抗層と、電荷注入阻止層と、光導電層と、表面保護層と、を順次積層してなる感光層を有するアモルファスシリコン感光体と、前記アモルファスシリコン感光体をクリーニングするためのクリーニング手段を搭載した画像形成装置であって、
前記高抵抗層の膜厚を１〜１２μｍとするとともに、
前記光導電層の膜厚を８〜１８μｍとし、かつ、
前記クリーニング手段はクリーニングローラと、前記クリーニングローラ上のトナー層厚を規制するための規制部材を有する。

【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置及に関し、特に、リークを防止した画像形成装置に関する。

従来、複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に搭載される電子写真感光体として、アモルファスシリコン感光体が広く使用されている。

かかるアモルファスシリコン感光体は、機械的強度に優れ、繰り返し使用した場合であっても感光層の摩耗が少なく、良質な画像を安定的に供給することができるという利点を有する。

一方、さらなる高解像度化の要求に応えるべく、アモルファスシリコン感光体における感光層の薄膜化が進められている。

これは、感光層を薄膜化することにより、感光層における静電容量を増加させて、感光層表面に形成される静電潜像の潜像電界を増加させることができることから、所望の高解像度化を実現することが可能となるためである。

しかしながら、感光層を薄膜化した場合、それにともなって感光層の耐電圧性が低下し、絶縁破壊が生じやすくなるという問題が見られた。

一方、感光層の耐電圧性の向上を目的としたものではないが、基体上に窒素原子を所定の割合で含有したアモルファスシリコンからなる補助層を形成し、その上に光導電層等を形成したアモルファスシリコン感光体が開示されている（例えば、特許文献１及び２）。

すなわち、特許文献２及び３においては、基体上に、シリコン原子を母体とし、構成原子として４３ａｔｏｍｉｃ％までの窒素原子を含有する非晶質材料で構成された補助層と、光導電層等と、を積層したアモルファスシリコン感光体が開示されている。

また、感光体としてアモルファスシリコンドラムを用いた画像形成装置において、感光体を摺擦するローラ表面に、研磨剤を捕捉する弾性層を備え、該弾性層にトナー中に含有された研磨剤が捕捉され、捕捉された研磨剤によりドラム表面を研磨・クリーニングするように構成された画像形成装置が開示されている。（例えば、特許文献３）

特開昭５８−１４５９６１号公報（特許請求の範囲） 特開昭５８−１４５９６２号公報（特許請求の範囲） 特開平１０−６３１５７号公報（特許請求の範囲）

しかしながら、特許文献１及び２のアモルファスシリコン感光体においては、感光層の薄膜化にともなう耐電圧性の低下という問題点を考慮していないことから、高解像度化のために感光層を薄膜化すると、補助層の膜厚によっては、容易に耐電圧性が低下して絶縁破壊が生じたり、それとは逆に十分な感度特性を得ることが困難となったりする場合が見られた。
また、特許文献３の画像形成装置において、摺擦ローラとクリーニングブレードの間に転写残トナーが滞留しやすく、この滞留したトナーがクリーニングブレードや摺擦ローラとの摩擦によって、感光体の回転に伴って除々にチャージアップし、チャージ量が感光体の耐圧電位を超えると、感光層に絶縁破壊が発生し、画像欠陥が生じるという現象が見られた。このような画像形成装置に、高画質化のために感光層を薄膜化したアモルファスシリコン感光体を使用すると、感光層に絶縁破壊が生じ、画像上で黒点発生となって表れるといった問題が生じていた。
したがって、アモルファスシリコン感光体を用いた画像形成装置において、高画質と高耐圧性を両立することが求められていた。

そこで、本発明の発明者らは、鋭意検討した結果、基体上に所定の膜厚を有する高抵抗層等を形成するとともに、光導電層の膜厚を所定の範囲とすることで、感光層を薄膜化した場合であっても、所定の耐電圧を得ることができることを見出した。一方で、クリーニングローラのトナー層厚を規制するための規制部材を有しているので、クリーニングローラ上のトナーのチャージアップを防ぎ、感光層のリークを防止することができること見出し、本発明を完成させたものである。

すなわち、本発明の目的は、所定構成の感光層を薄膜化した場合であっても、絶縁破壊の発生を抑制して、解像度に優れた高画質な画像を安定的に形成することができる画像形成装置及びそれを用いた画像形成方法を提供することにある。

本発明の画像形成装置によれば、基体上に、高抵抗層と、電荷注入阻止層と、光導電層と、表面保護層と、を順次積層してなる感光層を有するアモルファスシリコン感光体と、前記アモルファスシリコン感光体をクリーニングするためのクリーニング手段を搭載した画像形成装置であって、
前記高抵抗層の膜厚を１〜１２μｍとするとともに、
前記光導電層の膜厚を８〜１８μｍとし、かつ、
前記クリーニング手段はクリーニングローラと、前記クリーニングローラ上のトナー層厚を規制するための規制部材を有することを特徴とする画像形成装置が提供され、上述した問題を解決することができる。

すなわち、アモルファスシリコン感光体の基体上に形成される高抵抗層の膜厚を所定の範囲とし、かつ、光導電層の膜厚を所定の範囲とすることによって、所定構成の感光層を薄膜化して高画質を得ながらも、所定の耐電圧性を得ることができる。

さらにクリーニング手段としてのクリーニングローラによって、アモルファスシリコン感光体上の付着物を効果的に除去できると共に、クリーニングローラ上のトナー層厚を規制するための規制部材を有しているので、クリーニングローラ上のトナーのチャージアップを防ぎ、感光層を薄膜化した場合であっても感光層の絶縁破壊を防止することができる。
すなわち、所定構成の感光層の薄膜化による高解像度化と、絶縁破壊の抑制という互いに相反する効果を両立することができる。

また、本発明の画像形成装置を構成するにあたり、前記規制部材が金属板であることが好ましい。
このように構成することにより、クリーニングローラのトナー層の層厚を厳密に規制すると共に、規制部材の寿命を向上させることができるので、長期にわたって良好な画像を得ることができる。

また、本発明の画像形成装置を構成するにあたり、前記金属板が弾性部材によって前記クリーニングローラに押圧されていることが好ましい。

このように構成することにより、クリーニングローラ上のチャージアップしやすいトナーを確実に除去できるので、感光層の絶縁破壊を防止し、長期にわたって良好な画像を得ることができる。
また、本発明の画像形成装置を構成するにあたり、前記クリーニング手段がクリーニングブレードをさらに含むことが好ましい。
このように、クリーニングローラとクリーニングブレードを併用することで、アモルファスシリコン感光体上の転写残トナーを除去しながら、アモルファスシリコン感光体上の付着物を効果的に除去できる。また、クリーニングブレードやクリーニングローラとの摩擦によって、トナーがチャージアップやすくなっても、感光層の絶縁破壊を防止しできるので、長期にわたって良好な画像を得ることができる。

［第１の実施形態］
第１の実施形態は、基体上と、高抵抗層と、電荷注入阻止層と、光導電層と、表面保護層と、を順次積層してなる感光層を有するアモルファスシリコン感光体と前記感光体をクリーニングするためのクリーニング手段を搭載した画像形成装置であって、図１に示すように、高抵抗層の膜厚を１〜１２μｍとするとともに、光導電層の膜厚を８〜１８μｍとし、かつ、クリーニング手段がクリーニングローラと該クリーニングローラ上のトナー層厚を規制するための規制部材を有することを特徴とする画像形成装置である。
以下、第１の実施形態としての画像形成装置について、各構成要件ごとに具体的に説明する。
１．基本的構成
本発明の画像形成装置は、アモルファスシリコン感光体と、帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段と、感光体のクリーニング手段と除電手段から構成してある。

以下、具体例として、図１に示すフルカラー画像形成装置１を挙げて、本発明の画像形成装置における基本的構成を説明する。

図１は、画像形成装置１の垂直断面における正面図である。この画像形成装置１は、中間転写方式を採用し、トナー像を用紙に転写するカラー印刷タイプの画像形成装置である。また、この画像形成装置１は、潜像担持体としてのアモルファスシリコン感光体（以下、感光体ドラムと称する場合がある。）２２Ｂ、２２Ｙ、２２Ｃ、２２Ｍの表面に担持されたトナーを、転写体としての中間転写ベルト８に対して、下方から転写する方式（以下、下方転写方式と称する場合がある。）を採用することを特徴とする。

このように、下方転写方式を採用することによって、高画質を維持できると共に、使用頻度の高いブラックの画像形成部を２次転写位置に最も近く配置できるため、それによって、ファーストコピータイムが短縮できる。

以下、本発明としての画像形成装置を、各構成要件ごとに、具体的に説明する。

図１に示すように、画像形成装置１の本体２の内部下方には、用紙カセット３が配置されている。この用紙カセット３の内部には、印刷前のカットペーパー等の用紙Ｐが積まれて収容されている。そして、この用紙Ｐは、用紙カセット３の左上方に向けて、１枚ずつ分離されて送り出されるように構成してある。また、用紙カセット３は、本体２の前面側から水平に引き出すことが可能である。

また、本体２の内部であって、用紙カセット３の左方には、用紙搬送部４が備えられている。かかる用紙カセット３から送り出された用紙Ｐは、用紙搬送部４により本体２の側面に沿って垂直上方に搬送され、二次転写部４０に到達する。

一方、画像形成装置１の上面には、原稿送り部５が備えられており、その下方には、原稿画像読み取り部６が備えられている。そして、使用者が原稿の複写を行う場合には、原稿送り部５に、文字や図形、模様等の画像が描かれた原稿を載置することになる。

次いで、原稿送り部５では、１枚ずつ分離して原稿が送り出され、原稿画像読み取り部６によってその画像データが読み取られる。そして、この画像データの情報は、用紙カセット３の上方に配置された露光装置であるレーザ照射部７に送られる。次いで、レーザ照射部７により、画像データに基づいて制御されたレーザ光Ｒが、画像形成部２０に向かって照射される。

また、レーザ照射部７の上方には、合計４台の画像形成部２０が、さらにそれら各画像形成部２０の上方には、中間転写体を無端ベルトの形で用いた中間転写ベルト８が備えられている。かかる中間転写ベルト８は、複数のローラに巻き掛けられて支持され、図示しない駆動装置により図１において時計方向に回転する。

また、４台の画像形成部２０（２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０Ｂ）は、中間転写ベルト８の回転方向上流側から下流側に向かって直列に配置されている。また、かかる４台の画像形成部２０とは、上流側から順に、マゼンタ用の画像形成部２０Ｍ、シアン用の画像形成部２０Ｃ、イエロー用の画像形成部２０Ｙ、及びブラック用の画像形成部２０Ｂである。

これらの画像形成部２０に対して、トナーを補うため、画像形成部２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０Ｂに対応するトナー供給容器２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｂが、中間転写ベルト８の上方に設けられ、図示しない搬送手段によりトナーが、各画像形成部２０に補給される。

なお、以下の説明において、特に限定する必要がある場合を除き、トナーの色を示す「Ｍ」「Ｃ」「Ｙ」「Ｂ」の識別記号は省略するものとする。

次いで、各画像形成部２０では、露光装置であるレーザ照射部７によって照射されたレーザ光Ｒにより、原稿画像の静電潜像が作られる。したがって、この静電潜像に対応して、トナー像が形成される。また、各画像形成部２０の上方には、中間転写ベルト８を隔てて、一次転写ローラ３１を含む一次転写部３０が備えられている。

かかる一次転写ローラ３１は、図１において上下方向に移動可能であって、必要に応じて、中間転写ベルト８に圧接、離間することができる。そして、この一次転写ローラ３１が、中間転写ベルト８に圧接するに従って、中間転写ベルト８が、上方から画像形成部２０に圧接することにより、画像形成部２０で形成されたトナー像が、中間転写ベルト８の表面に転写される。次いで、中間転写ベルト８の回転とともに、所定のタイミングで各画像形成部２０のトナー像が、中間転写ベルト８に転写される。

したがって、中間転写ベルト８の表面にはマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされたカラートナー像が形成されることになる。

また、中間転写ベルト８が、用紙搬送路に懸かる箇所には、二次転写部４０が配置されている。かかる二次転写部４０は、二次転写ローラ４１を備えている。そして、中間転写ベルト８の表面のカラートナー像は、用紙搬送部４によって、同期をとって送られてきた用紙Ｐに、中間転写ベルト８と、二次転写ローラ４１とが圧接して形成されるニップ部にて転写される。次いで、二次転写後、中間転写ベルト８の表面に残留するトナーは、中間転写ベルト８に対して、マゼンタ用画像形成部２０Ｍの回転方向上流側に設けられた中間転写ベルト８のクリーニング装置９によりクリーニングされる。

また、二次転写部４０の上方には、定着部１０が備えられている。そして、二次転写部４０にて、未定着トナー像を担持した用紙Ｐは、定着部１０へと送られる。したがって、定着ローラと、加圧ローラとによって、トナー像が加熱、加圧されて定着される。

また、定着部１０の上方には、分岐部１１が備えられている。そして、定着部１０から排出された用紙Ｐは、両面印刷を行わない場合、分岐部１１から画像形成装置１の胴内に設けられた胴内用紙排出トレイ１２に排出されるように構成してある。

また、分岐部１１から胴内用紙排出トレイ１２に向かって用紙Ｐが排出されるその排出口部分は、スイッチバック部１３としての機能を果たす。そして、両面印刷を行う場合には、このスイッチバック部１３において、定着部１０から排出された用紙Ｐの搬送方向が切り替えられる。その結果、用紙Ｐは、分岐部１１、定着部１０の左方、及び二次転写部４０の左方を通って下方に送られ、再度用紙搬送部４を経て二次転写部４０へと送られる。
２．画像形成部
次いで、図２（ａ）を参照しながら、画像形成部２０について、さらに詳細に説明する。また、上述したマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色のトナーを使用するそれぞれの画像形成部２０（２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０Ｂ）は、構造が共通するため、トナー色を限定せずに説明する。図２（ａ）はクリーニングローラ上のトナー層厚を規制するための規制部材の第１の態様を示し、図２（ｂ）は第２の態様を示す。図２（ａ）と図２（ｂ）の該規制部材は同一の構成であり、ここでは図２（ａ）を例にとって説明する。

図２に示すように、画像形成部２０には、その中心にアモルファスシリコン感光体２２が備えられている。かかるアモルファスシリコン感光体２２の近傍には、その回転方向に沿って、順に、帯電装置５０、現像装置６０、除電装置７０、及びクリーニング装置８０が、それぞれ配置されている。また、一次転写部３０は、アモルファスシリコン感光体２２の回転方向に沿って、現像装置６０と、除電装置７０との間に設けられている。

以下、本発明の画像形成装置１における画像形成部２０を、潜像担持体（アモルファスシリコン感光体）２２、帯電装置５０、現像装置６０、除電装置７０及びクリーニング装置８０に分けて、それぞれ具体的に説明する。
３．アモルファスシリコン感光体
（１）基本的構成
本発明におけるアモルファスシリコン感光体の基本構成は、図３に示すように、基体２２ｃ上に、高抵抗層２２ｅと、電荷注入阻止層２２ｄと、光導電層２２ｂと、表面保護層２２ａと、を順次積層してなる感光層２２´を有することを特徴とする。

この理由は、アモルファスシリコン感光体の基本的な層構成を、かかる構成とし、かつ、高抵抗層２２ｅの膜厚、光導電層２２ｂの膜厚をそれぞれ所定の範囲とすることによって、耐圧性、解像度に優れた画像を安定的に形成することができるためである。
以下、アモルファスシリコン感光体の構成要件ごとに、具体的に説明する。
（２）基体
アモルファスシリコン感光体２２における基体２２ｃとしては、アルミニウム、ステンレス、亜鉛、銅、鉄、チタン、ニッケル、クロム、タンタル、スズ、金、銀等の金属材料や、それらの合金材料等の導電部材が好適に使用できる。また、樹脂、ガラス、セラミック等の絶縁体の表面に対して、上述した金属や、ＩＴＯ、ＳｎＯ2等の透明導電性材料による導電性膜を蒸着等により形成した基体の使用も可能である。
（３）高抵抗層
本発明における高抵抗層２２ｅは、光導電層２２ｂの膜厚を所定の厚さに抑制しつつも、感光層２２´の耐電圧性を向上させることを主な目的として形成される層である。
（３）−１ 単位膜厚当たりの耐電圧
また、高抵抗層における単位膜厚当たりの耐電圧を１２０Ｖ／μｍ以上の範囲内の値とすることが好ましい。

この理由は、高抵抗層における単位膜厚当たりの耐電圧をかかる範囲内の値とすることによって、感光層における耐電圧性の向上と、感度特性の保持と、のバランスを向上させることができるためである。

すなわち、高抵抗層における単位膜厚当たりの耐電圧が１２０Ｖ／μｍ未満の値となると、感光層の耐電圧性を所望の範囲とするにあたり、高抵抗層の膜厚が過度に増加してしまい、その結果、感光層全体の膜厚についても過度に増加し、十分な感度特性を得ることが困難となる場合があるためである。

なお、高抵抗層における単位膜厚当たりの耐電圧の測定方法は、以下の通りである。先端径φが０．５ｍｍである針電極の先端をアモルファスシリコン感光体の表面保護層に接触させ、電圧を１Ｖ間隔で印加して電流が流れ出す直前の電圧を耐電圧とした。

なお、上述した感光層の耐電圧の測定値から、高抵抗層における単位膜厚当たりの負耐電圧を算出した。
すなわち、高抵抗層の膜厚のみを振ったアモルファスシリコン感光体を複数製造し、それぞれのアモルファスシリコン感光体における感光層の耐電圧における差と、高抵抗層における膜厚差と、から高抵抗層における単位膜厚当たりの耐電圧を算出した。
（３）−２ 構成材料
また、高抵抗層が、窒素原子を含有したアモルファスシリコンからなることが好ましい。

この理由は、高抵抗層の構成材料を窒素原子を含有したアモルファスシリコンとすることによって、高抵抗層における単位膜厚当たりの耐電圧を所定の範囲に調節することが容易となるばかりか、高抵抗層と、基材及び電荷注入阻止層と、の密着性を効果的に向上させることができるためである。

また、窒素原子の含有量をＸ（モル）とし、珪素原子の含有量をＹ（モル）とした場合に、（Ｘ／（Ｘ＋Ｙ））×１００（％）の値を１５〜５０％の範囲内の値とすることが好ましい。

この理由は、窒素原子及びケイ素原子の含有割合をこのようにすることによって、感光層における耐電圧性の向上と、感度特性の保持と、のバランスを、より向上させることができるためである。

すなわち、（Ｘ／（Ｘ＋Ｙ））×１００が１５％未満の値となると、高抵抗層に対して十分な耐電圧性を付与することが困難となり、ひいては感光層における耐電圧性が過度に低下する場合があるためである。一方、（Ｘ／（Ｘ＋Ｙ））×１００が５０％を超えた値となると、高抵抗層に対して過度に耐電圧性を付与することとなり、ひいては感光層における感度特性が過度に低下する場合があるためである。
（３）−３ 膜厚
また、高抵抗層の膜厚を１〜１２μｍの範囲内の値とすることを特徴とする。

この理由は、高抵抗層の膜厚をかかる範囲することで、所定構成の感光層を薄膜化しつつも、所定の耐電圧性を得ることができるためである。

また、耐電圧性を向上させた場合、一般に感度特性を保持することが困難となるが、所定の高抵抗層の効果により、感度特性についても安定的に保持することができるためである。

したがって、耐電圧性及び感度特性を共に向上させることにより、光導電層の薄膜化による高解像度化と、絶縁破壊の抑制という互いに相反する効果を両立することができる。

すなわち、アモルファスシリコン感光体における高抵抗層の膜厚が１μｍ未満の値となると、感光層における耐電圧が過度に低下して、感光層の絶縁破壊を抑制することが困難となる場合があるためである。あるいは、膜厚が過度に低下して、均一な高抵抗層を形成することが困難となり、逆に感光層の耐電圧が低下する場合があるためである。一方、そのようなアモルファスシリコン感光体における高抵抗層の膜厚が１２μｍを超えた値となると、感光層の膜厚が過度に増加して、高解像度化が困難となる場合があるためである。

したがって、高抵抗層の膜厚を３〜１０μｍ、より好ましくは５〜８μｍの範囲内の値とすることがより好ましい。
（３）−４ 形成方法
窒素原子を含有したアモルファスシリコンを用いた場合の高抵抗層の形成方法としては、スパッタリング法、イオンインプランテーション法、イオンプレーティング法、エレクトロンビーム法等の物理蒸着、あるいはプラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、触媒ＣＶＤ法等の化学蒸着によって形成することができる。

例えば、スパッタリング法を採用する場合であれば、単結晶または多結晶のＳｉウェーハー、Ｓｉ₃Ｎ₄ウェーハー、あるいはＳｉ₃Ｎ₄が混合されたＳｉウェーハーをターゲットとして、種々のガス雰囲気中にてスパッタリングを実施することができる。

すなわち、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ等のスパッタリング用ガスを、スパッタ用堆積室中に導入してガスプラズマを形成し、上述したウェーハーをスパッタリングすることができる。

また、高抵抗層を形成する際に、当該高抵抗層を形成する対象としての基体の温度を２０〜２００℃の範囲内の値とすることが好ましく、２０〜１５０℃の範囲内の値とすることがより好ましい。

また、スパッタリング法やエレクトロンビーム法を採用する場合には、放電パワーを５０〜２５０Ｗの範囲内の値とすることが好ましく、８０〜１５０Ｗの範囲内の値とすることがより好ましい。
（４）電荷注入阻止層
電荷注入阻止層２２ｄは、感光層２２´が帯電された際に、電荷が基体２２ｃ側から光導電層２２ｂに対して注入されることを抑制し、特に帯電特性を向上させることを目的として形成される層である。

かかる電荷注入阻止層としては、アモルファスシリコンに対して、ドーパントとして、ホウ素原子、ガリウム原子、アルミニウム原子等を含有させたものを用いることができる。

なかでも特に、ドーパントとしてホウ素原子を含有したアモルファスシリコンからなることが好ましい。

この理由は、ドーパントとしてホウ素原子を含有したアモルファスシリコンを用いることにより、特にアモルファスシリコン感光体を正帯電として使用する場合には、基体から光導電層への電荷の注入を、より効果的に抑制することができるためである。

なお、ホウ素原子の含有量としては、ホウ素原子の含有量をＸ´（モル）とし、珪素原子の含有量をＹ´（モル）とした場合に、（Ｘ´／（Ｘ´＋Ｙ´））×１００（％）の値を０．０１〜１．０％の範囲内の値とすることが好ましく、０．１〜０．５％の範囲内の値とすることがより好ましい。

また、電荷注入阻止層の膜厚を２〜１０μｍの範囲内の値とすることが好ましい。

この理由は、電荷注入阻止層の膜厚をかかる範囲とすることによって、感光層の薄膜化を図りつつも、基体から光導電層への電荷の注入を、さらに効果的に抑制することができるためである。

すなわち、電荷注入阻止層の膜厚が２μｍ未満の値となると、基体からの電荷の注入を十分に阻止することが困難となって、感光層に対して所定の帯電特性を付与することが困難となる場合があるためである。一方、電荷注入阻止層の膜厚が１０μｍを超えた値となると、感光層全体としての膜厚が過度に増加して、所定の高解像度を得ることが困難となる場合があるためである。

したがって、電荷注入阻止層の膜厚を３〜７μｍの範囲内の値とすることがより好ましく、３〜５μｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。

なお、電荷注入阻止層においても、高抵抗層を形成する場合と同様に、物理蒸着または化学蒸着を用いて形成することができる。
（５）光導電層
また、光導電層２２ｂは、感光層２２´に対して露光される露光光に応じて電荷を発生するとともに、発生した電荷を輸送して、感光層表面に静電潜像を形成する機能を有する層である。

かかる光導電層としては、アモルファスシリコンまたはアモルファスシリコンに対してIIIａ族、Ｖａ族等の原子を含有させたアモルファスシリコン系材料を用いることができ
る。

また、光導電層の膜厚を８〜１８μｍの範囲内の値とする。
この理由は、光導電層の膜厚をかかる範囲とすることによって、感光層の薄膜化を図りつつも、所定の電荷発生量を保持し、よりすぐれた感度特性を得ることができることから、さらに解像度に優れた画像を形成することができるためである。

すなわち、光導電層の膜厚が８μｍ未満の値となると、光導電層の強度が低下し、膜ハガレが生じる場合があるためである。一方、光導電層の膜厚が１８μｍを超えた値となると、感光層全体としての膜厚が過度に増加して、所定の高解像度を得ることが困難となる場合があるためである。

したがって、光導電層の膜厚を９〜１８μｍの範囲内の値とすることがより好ましく、１０〜１５μｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。

なお、光導電層においても、高抵抗層を形成する場合と同様に、物理蒸着または化学蒸着を用いて形成することができる。
（６）表面保護層
また、表面保護層２２ａは、感光層２２´表面に対して十分な耐部材性を付与することを目的として形成される層である。

かかる表面保護層は、炭素原子を含有したアモルファスシリコンからなることが好ましい。

この理由は、表面保護層の構成材料を炭素原子を含有したアモルファスシリコンとすることによって、感光層表面に対して、効果的に耐部材性を付与しつつも、露光光を過度に吸収することなく光導電層へと透過させ、かつ、所定の抵抗値を有することから、露光光により形成された静電潜像を安定的に保持することができるためである。

なお、炭素原子の含有量としては、炭素原子の含有量をＸ´´（モル）とし、ケイ素原子の含有量をＹ´´（モル）とした場合に、（Ｘ´´／（Ｘ´´＋Ｙ´´））×１００（％）の値を６０〜９８％の範囲内の値とすることが好ましく、８０〜９５％の範囲内の値
とすることがより好ましい。

また、表面保護層の膜厚を０．５〜２μｍの範囲内の値とすることが好ましい。

この理由は、表面保護層の膜厚をかかる範囲とすることによって、感光層の薄膜化を図りつつも、感光層表面に対して、より効果的に耐部材性を付与することができるためである。

すなわち、表面保護層の膜厚が０．５μｍ未満の値となると、感光層表面に対して十分な耐部材性を付与することが困難となったり、研磨に対する寿命が過度に短くなる場合があるためである。一方、表面保護層の膜厚が２μｍを超えた値となると、露光光を過度に吸収しやすくなって、光導電層における電荷発生量を低下させる原因となったり、感光層全体としての膜厚が過度に増加して、所定の高解像度を得ることが困難となる場合があるためである。

したがって、表面保護層の膜厚を０．４〜１．５μｍの範囲内の値とすることがより好ましく、０．６〜１．２μｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。

なお、表面保護層においても、高抵抗層を形成する場合と同様に、物理蒸着または化学蒸着を用いて形成することができる。
（７）感光層特性
本発明においては、高抵抗層２２ｅと、電荷注入阻止層２２ｄと、光導電層２２ｂと、表面保護層２２ａと、を順次積層してなる感光層２２´の膜厚を１５〜２５μｍの範囲内の値とすることが好ましい。

この理由は、電荷注入阻止層、光導電層及び表面保護層を順次積層することにより、それぞれの層が有する機能が発揮されることから、帯電特性、電荷発生性及び耐部材性に優れたアモルファスシリコン感光体を得ることができるためである。

しかしながら、かかる特定構成の感光層は、その膜厚を１５〜２５μｍ以下の値に薄膜化し、静電容量を増加させて形成画像における解像度を向上させようとした場合、耐電圧性が低下して絶縁破壊が生じやすくなる傾向がある。

この点、本発明においては、既に上述したように、所定の高抵抗層を有していることから、所定構成の感光層を薄膜化しつつも、所定の耐電圧性を得ることができる。

また、耐電圧性を向上させた場合、一般に感度特性を保持することが困難となるが、かかる問題についても、所定の高抵抗層の効果によって解決することができる。

一方、特定構成の感光層の膜厚が１５μｍ未満の値となると、所定の高抵抗層の効果にかかわらず絶縁破壊が生じやすくなったり、更には機械的強度不足になったりする場合がある。

したがって、所定構成の感光層の膜厚を１５〜２３μｍの範囲内の値とすることがより好ましく、１８〜２２μｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
３．帯電手段
帯電装置５０は、そのハウジング５１の内側に、感光体ドラム２２に接触する帯電ローラ５２を備えている。
帯電ローラ５２は、芯金と、その外側に設けられた導電層と、さらにその外側に設けられた抵抗層とを備えている。
帯電ローラ５２は、所定の圧力で感光体ドラム２２に圧接し、感光体ドラム２２の回転に従って回転する。
この帯電ローラ５２により、感光体ドラム２２の表面が所定の極性及び電位で一様に帯電せしめられる。
なお、ハウジング５１内には、感光体ドラム２２に対して帯電ローラ５２を隔てた位置にクリーニングブラシ５３が備えられている。
４．現像手段
現像手段６０には、感光体ドラム２２の近傍に、感光体非接触型の現像ローラ６１が設けられている。
現像ローラ６１には、感光体ドラム２２の帯電極性と同極性のバイアスが印加される。
この現像ローラ６１により、現像剤であるトナーが帯電せしめられるとともに、感光体ドラム２２の表面の静電潜像に飛翔せしめられ、静電潜像が現像される。
トナーとしては非磁性一成分系トナーを使用するが、磁性キャリアと非磁性トナーとを混合してなる二成分系現像剤であっても構わない。
トナーは、トナー供給容器２１（
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参照）に収容され、現像手段６０の箇所まで図示しない搬送手段により搬送されて、スクリュー６２により補給される。
なお、現像ローラは感光体接触型のものであっても構わない。
５．転写手段
一次転写部３０には、中間転写ベルト８を介して感光体ドラム２２に接触する一次転写ローラ３１が設けられている。
一次転写ローラ３１は、芯金３２と、その外側に設けられた導電性弾性層３３とを備えている。
導電性弾性層３３は、カーボン等の導電性材料を分散させたポリウレタンゴム等で形成されている。
一次転写ローラ３１は、アーム３４を介して図示しないフレームに支持されている。
アーム３４はその軸部３４ａを中心として回転可能であって、この回転動作により一次転写ローラ３１が上下に移動する。
一次転写ローラ３１は所定のタイミングで下方に移動して中間転写ベルト８に接触し、これに従って中間転写ベルト８が押し下げられて感光体ドラム２２に接触する。
一次転写ローラ３１が上方に移動すると、中間転写ベルト８は感光体ドラム２２から離間する。
一次転写ローラ３１は、駆動装置を有することなく、中間転写ベルト８に接触することによって、中間転写ベルト８の回転に従って回転する。
また、一次転写ローラ３１には、必要に応じて転写バイアスが印加される

６．クリーニング装置
クリーニング装置８０は、そのハウジング８１の内部に、クリーニング部材であるクリーニングローラ８２、クリーニングブレード８３、規制部材８４ａ、及び排出スクリュー８５を備えている。

クリーニングローラ８２、及びクリーニングブレード８３は、感光体ドラム２２とほぼ同じ軸線方向長さを有し、感光体ドラム２２に接触するように設けられている。

感光体ドラム２２表面のトナー像が中間転写ベルト８に転写された後、クリーニングローラ８２とクリーニングブレード８３とが感光体ドラム２２表面に残留したトナーを除去してクリーニングする。

規制部材８４ａは、図２においてクリーニングローラ８２に上方から接触して設けてられ、クリーニングローラ８２表面に付着したトナーのうち余分なものを除去して、トナー層を均一にする。

感光体ドラム２２表面から除去されたトナーは、重力の作用や、クリーニングローラ８２の回転に従って排出スクリュー８５の方へと送られ、排出スクリュー８５によりハウジング８１の外部へと搬送される。
６−１．クリーニングローラ
また、図２（ａ）に示すクリーニングローラ８２は、アモルファスシリコン感光体２２の表面に当接して、アモルファスシリコン感光体２２の表面をクリーニングする。クリーニングローラ８２は、その表面にトナーを保持し、トナー中の酸化チタン等によって、アモルファスシリコン感光体２２の表面を効果的に研磨し、感光層表面に付着した酸化生成物等を除去することができる。クリーニングローラ８２は、金属シャフトの周面を硬度４０〜７０度のゴム層（例えば、発泡ゴム層など）で被覆した構成となっており、軸受けの両端にあるバネ（図示しない）によりアモルファスシリコン感光体２２に５００〜２０００ｇｆ（バネ片側２５０〜１０００ｇｆ）で付勢されていることが好ましい。

また、クリーニングローラ８２に規制部材８４ａが当接しており、規制部材８４ａによってクリーニングローラ上のトナー層厚が規制されている。規制部材８４ａは金属製の板状部材であって、クリーニングローラ８２の上方に配置された支持部材８４´によって支持されている。支持部材８４´はスポンジ部材であり、その押圧力によって、規制部材８４ａはクリーニングローラ８２に接触し、規制部材８４ａの平面部分でクリーニングローラ８２上のトナー層厚が規制されている。
規制部材８４ａとクリーニングローラの対向位置は有効にトナー層を規制する位置であればよいが、クリーニングローラ８２と感光体２２の対向位置に対して、クリーニングローラ８２の回転方向上流側が好ましい。このように配置することによって、感光体２２の対抗位置まで運ばれるクリーニングローラ８２上の過剰なトナーを除去し、トナー層を整え、クリーニングブレード８３及付近に存在するトナー量を適当量にすることができるので、チャージアップしたトナーによるアモルファスシリコン感光体２２のリークを防止することができる。
図２（ｂ）は規制部材の別の実施形態である。規制部材８４ｂは金属製の板状部材であって、支持部材８４´´によってクリーニングローラ８２に弾性的に押圧され、規制部材８４ｂのエッジ部によって、クリーニングローラ８２上のトナー層厚を規制しているため、クリーニングブレード８３及付近に存在するトナー量を適当量にすることができる。故に、チャージアップしたトナーによるアモルファスシリコン感光体２２のリークを防止することができる。
ここでは規制部材として金属製を使用したが、金属性に限られず、ＰＥＴなどの樹脂も用いることができ、トナー層が規制できればクリーニングローラに対して、接触していても非接触でもよい。
７．除電手段
除電手段７０は、感光体ドラム２２の回転方向に沿って、一次転写部３０のさらに下流側に配置されている。
除電装置７０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）７１と、反射板７２とで構成されている。ＬＥＤ７１は、クリーニング装置８０のハウジング８１の上面に取り付けられている。ＬＥＤ７１の代わりに、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）光源、蛍光灯等を用いることもできる。反射板７２は、ＬＥＤ７１の上方に、ＬＥＤ７１をカバーするように設けられている。除電装置７０は、ＬＥＤ７１の除電光を感光体ドラム２２に照射することにより、その表面の帯電電荷を除去する。

以下、実施例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明する。言うまでも無いが、以下の説明は本発明を例示するものであり、特に理由無く、本発明の範囲は以下の説明に限定されるものではない。
［実施例１］
１．アモルファスシリコン感光体の製造
グロー放電分解装置において、１３．５６ＭＨｚのＲＦ電力を使用して、下記表１に示す条件にてアモルファスシリコン感光体を作成した。

＊ＳｉＨ₄ガスに対する流量比を示す。
２．評価
上記得られた感光体を図１に示す画像形成装置において、下記条件下にて画像を出力し、各評価を行った。
表面電位：３００Ｖ
アモルファスシリコン感光体上の光量：０．９μＪ／ｃｍ^２
感光体回転速度：１５０ｍｍ／ｓｅｃ
解像度 ６００ｄｐｉ
クリーニングローラ ゴムローラ、ドラムとの周速差：１．２倍（ドラムに対してトレール方向に回転）
トナー層厚規制部材 図２ｂに示すＳＵＳ製板状部材
（１）感光層の耐電圧の評価
１００００枚の連続印字において、ピンホールによる異常画像が発生しなかった場合を、ピンホール発生無しとして○、１００００枚の連続印字中にピンホールによる異常画像が形成された場合を、ピンホール発生有りとして×とした。結果を表１に示す。
（２）解像度の評価
また、製造したアモルファスシリコン感光体を図１に示す画像形成装置に搭載し、入ドット面積率に対する出力ドット面積率の比の値（ドット面積率比）を求めた。

すなわち、５０％の印字パターンを印字したときの、感光体上のトナー像の面積を測定し、入力ドット面積率に対する出力ドット面積率の比の値（ドット面積率比）を画像解析により求めた。

また、得られた測定結果を下記基準に沿って評価した。得られた結果を表２に示す。
○：ドット面積率比の値が１２０未満の値である。
×：ドット面積率比の値が１２０〜１３０である。
×：ドット面積率比の値が１３０を超えた値である。
［実施例２〜８及び比較例２〜５］
実施例２〜８及び比較例２〜５は、アモルファスシリコン感光体を製造する際に、各層の膜厚を表に記載のように変化させた他は実施例１と同様に、それぞれアモルファスシリコン感光体を製造するとともに、評価した。それぞれのアモルファスシリコン感光体の構成、及び得られた評価結果を表２に示す。

［比較例１］
クリーニングローラの層厚規制部材を用いなかったこと以外は実施例１と同様に行った。

表１に示すように、所定膜厚の高抵抗層と、光導電層を有したアモルファス感光体を使用し、クリーニングローラに層厚規制部材を備えた実施例１〜８は、耐圧性、１ドット再現性が良好であった。対して、層厚規制部材を備えていない比較例１は、ブレード近傍に過剰に溜まったトナーによって、リークが生じ、感光体にピンホールが発生した。高抵抗層の膜厚が所定膜厚以下の比較例２は、アモルファスシリコン感光体の耐圧性が低く、クリーニングローラに層厚規制部材を有しているもののピンホールが発生した。高抵抗層の膜厚が所定膜厚を超える比較例３は、耐圧性は良好なものの、高解像度が得られなかった。光導電層が所定膜厚以下の比較例４は、膜はがれ生じた。光導電層が所定膜厚を超える比較例５は、高解像度が得られなかった。

本発明によれば、高抵抗層と、光導電層が所定の膜厚であるアモルファスシリコン感光体使用し、クリーニングローラにトナー層厚規制部材を備えることによって、高解像度で且つ、耐圧性に優れた画像形成装置を得ることができた。

本発明にかかる画像形成装置及びそれを用いた画像形成方法によれば、基体上に所定の膜厚を有する高抵抗層等を形成することによって、所定構成の感光層を薄膜化した場合であっても、所定の耐電圧性を得ることができる一方で、解像度に優れた画像を安定的に形成することができるようになった。

したがって、本発明の画像形成装置及びそれを用いた画像形成方法は、複写機やプリンタ等の各種画像形成装置における画像特性の向上及び長寿命化に、著しく寄与することが期待される。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の模型的垂直断面正面図である。 (a)第１の態様の画像形成部周辺を示す垂直断面部分拡大図である。 (b)第２の態様の画像形成部周辺を示す垂直断面部分拡大図である。 アモルファスシリコン感光体の構成を説明する概略図である。

符号の説明

１ 画像形成装置 ８ 中間転写ベルト（転写体） ２０ 画像形成部 ２０Ｂ ブラック用の画像形成部 ２０Ｃ シアン用の画像形成部 ２０Ｍ マゼンタ用の画像形成部 ２０Ｙ イエロー用の画像形成部 ２２ 感光体ドラム（像担持体） ３０ 一次転写部 ３１ 一次転写ローラ ５０ 帯電手段 ６０ 現像手段 ７０ 除電手段 ７１ ＬＥＤ ８０ クリーニング手段 ９０ 制御手段

Claims (4)

1. 基体上に、高抵抗層と、電荷注入阻止層と、光導電層と、表面保護層と、を順次積層してなる感光層を有するアモルファスシリコン感光体と、前記アモルファスシリコン感光体をクリーニングするためのクリーニング手段を搭載した画像形成装置であって、
   前記高抵抗層の膜厚を１〜１２μｍとするとともに、
   前記光導電層の膜厚を８〜１８μｍとし、かつ、
   前記クリーニング手段はクリーニングローラと、前記クリーニングローラ上のトナー層厚を規制するための規制部材を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記規制部材が金属板であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記規制部材が弾性部材によって前記クリーニングローラに押圧されていることを特徴とする請求項１乃至請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記クリーニング手段がクリーニングブレードをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の画像形成装置。