JP2864124B2 - 光背面記録用感光体及び光背面記録装置 - Google Patents

光背面記録用感光体及び光背面記録装置

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JP2864124B2 JP63052725A JP5272588A JP2864124B2 JP 2864124 B2 JP2864124 B2 JP 2864124B2 JP 63052725 A JP63052725 A JP 63052725A JP 5272588 A JP5272588 A JP 5272588A JP 2864124 B2 JP2864124 B2 JP 2864124B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 記録電極を有する磁気ブラシ現像器と画像露光手段と
を、光導電層を備えた感光体を介し対向配置して画像形
成を行う画像形成装置における感光体に関し、 暗減衰時間を長くしかつ寿命を向上させるようにする
ことを目的とし、 記録電極を有する磁気ブラシ現像器と画像露光手段と
を、透明の導電層及び光導電層を透明基体上に積層して
成る感光体を介し磁気ブラシ現像器が光導電層側となる
ように対向配置して画像形成を行う画像形成装置におい
て、前記光導電層を、アモルファスシリコンを主成分と
して形成した構成とする。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光背面記録用感光体及び光背面記録装置に
関する。
現在の複写機あるいは高速,高印字品質のプリンタ
は、電子写真記録方式を用いたものが一般的である。こ
の方式は、一様帯電,画像露光,現像,転写,定着,除
電,クリーニングの工程で記録が行われる、いわゆるカ
ールソンプロセスである。このカールソンプロセスで
は、一様帯電,転写,除電にコロナ放電器を用いる。コ
ロナ放電器は、数kVの高電圧をコロナワイヤに印加する
構成であるから、高圧電源を必要とするとともに、湿
度,粉塵等の影響を受け易いので、信頼性が低い欠点が
ある。また、コロナ放電器からは臭気のあるオゾンが発
生し、このオゾンの人体への有害性が近年問題になって
いる。さらに、カールソンプロセスでは上記の7つの工
程が必要であるため、装置が複雑かつ大型になる欠点が
ある。
最近、これらの問題点を解決するものとして、コロナ
放電器を不要として装置を小型化することのできる画像
形成方式が提案されている。
〔従来の技術〕
第9図はこの種の従来の画像形成装置(特願昭62−30
703号記載)の構成概要を示すもので、図中、1は帯状
の感光体である。感光体1は、ポリエチレンフタレート
等の透明基体1a上に透明導電層1b,有機体の光導電層1c
を積層して構成され、透明導電層1bはアースに接続され
ている。感光体1の光導電層1c側に設けられた磁気ブラ
シ現像器2は、マグネットローラ2aとスリーブ2bから成
り、マグネットローラ2aは回転自在である。スリーブ2b
の表面には、絶縁フィルム3でスリーブ2bと絶縁されて
図の紙面と垂直方向に伸びる帯状の記録電極4が設けら
れている。記録電極4には、光導電層1cのキャリア極性
(図ではプラス極性)と逆極性の電圧が第1の電圧印加
手段6により印加され、スリーブ2bには記録電極4と逆
極性の電圧が第2の電圧印加手段7により印加されてい
る。この現像器2には一成分系または二成分系の現像剤
5が収納されており、該現像剤5は現像器作動時の矢印
で示す時計方向に搬送される。感光体1の透明基体1a側
には、画像露光手段8が配置されている。画像露光手段
8としては、LEDアレイを用いた光学系、液晶シャッタ
を用いた光学系、エレクトロルミネセンスを用いた光学
系、レーザを用いた光学系等が挙げられる。この画像露
光手段8は、露光光の光軸が記録電極4と交差するよう
に配設されている。
このような構成を有する画像形成装置の作用は次の通
りである。
上記構成の装置のA部において画像露光手段8により
光導電層1cを画像露光すると、該光導電層1c内にホトキ
ャリアが発生する。このホトキャリアの内、記録電極4
の印加電圧と逆極性のキャリアが光導電層1cの表面近傍
に移動して潜像電荷9となる。このように、露光部で
は、光導電層1cの静電容量が見掛け上増加するため付着
トナー量が多くなり、露光部と非露光部とである程度コ
ントラストのあるトナー画像となる。
次に、B部において、スリーブ2bに第2の電圧印加手
段7による逆電圧を印加しかつ現像剤の溜りを作ること
で、非露光部の余分なトナーを静電力と磁力によって現
像器2に回収する。このとき、露光部のトナーもわずか
に回収されるが、潜像電荷9とトナー電荷の静電拘束力
によって大部分のトナーが感光体1上に残り、トナー像
10が形成される。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述のように従来の感光体は有機体の光導電層を備え
た有機感光体であるが、この有機感光体は次の様な問題
点をかかえていた。
(1) 暗減衰が早いために、印字濃度が低くバックも
でやすい。
(2) 表面硬度が低いために、耐刷性が悪く寿命が数
万枚程度と短かい。
本発明は暗減衰時間を長くしかつ寿命を向上させるよ
うにすることのできる画像形成装置用感光体を提供する
ことを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
上述の目的を達成するため、本発明では、記録電極を
有する磁気ブラシ現像器と、画像露光手段とを、透明導
電層、電荷注入阻止層、光導電層、及び、表面保護層を
透明基板上に積層して成る感光体を介し磁気ブラシ現像
器が表面保護層側となるように対向配置して画像形成を
行う画像形成装置において、前記光導電層を、一層の水
素化アモルファスシリコンを主成分として形成した構成
とする。
〔作 用〕
光導電層を水素化アモルファスシリコン(a−Si:H)
を主成分にするものとした場合、その硬度は、ビッカー
ス硬度で2500以上で、従来の有機感光体に比べ3桁以上
も硬い。従って、耐刷性が著しく向上して寿命が大幅に
延びる。
また、a−Si感光体は、ブロッキング構造を用いるこ
と等により暗減衰時間を長くすることができる。
〔実施例〕
以下、第1図乃至第8図に関連して本発明の実施例を
説明する。
第1図は本発明を適用する画像形成装置の1例を示す
構成概要図で、図中、11はエンドレスの帯状感光体であ
る。なお、従来と同一構成の部材には従来と同様の符号
を付している。
感光体11は、厚さ100μm程度のポリエチレンフタレ
ート等の透明基体12上に、ITO(酸化インジウム)の導
電層13及びa−Si系の光導電層14を順次形成して構成さ
れる。光導電層14の詳細は第2図の断面図に示す通り
で、導電層13上に形成された基板ブロック層14Aと、そ
の上に形成された感光層14Bと、その上に形成された表
面保護層14Cとより成る。導電層13はアースに接続さ
れ、感光体11自体は、図示しない駆動系により駆動され
る駆動ローラ15及び従動ローラ16,17,18に掛け渡されて
矢印方向に走行するようになっている。
画像形成部では、従来と同様に、感光体11上に、潜像
電荷の静電力に保持された帯電トナー像19が形成され
る。この場合、記録電極4に接近させて感光体11移動方
向の下流に現像剤の溜り2Cを設けておくことにより、非
露光部分の余分なトナーを静電力と磁力によって現像器
2に回収する。次にトナー像19は、電圧印加手段20によ
り電圧が印加された転写用導電性ゴムローラ21を用い
て、記録紙22を静電転写される。転写されたトナー像23
は、熱定着器24で記録紙22に定着され、半永久的な記録
画像25が得られる。
一方、転写後に感光体11上に残った残留トナー26は、
除電ランプ27を用いて除電され、除電により静電拘束力
を失ったトナー28は、現像器2により回収されて再利用
される。
このような構成,作用を有する像形成装置に使用され
る感光体11の光導電層14は、上述のようにa−Si系で形
成されており、充分な硬度を有している。例えば光導電
層14をa−Si:Hで形成した場合、その硬度は、ビッカー
ス硬度で2500以上で、従来の有機感光体に比べ3桁以上
も硬い。従って、耐刷性が著しく向上して寿命が数百万
枚と大幅に改善される。また、a−Si感光体は、暗減衰
時間が長くなり、印字濃度向上とバックの解消を実現す
ることができる。この効果は、ブロッキング構造を用い
ることによってより顕著になる(詳細資料後述)。
上述の説明では感光体を帯状としたが、ドラム状の感
光体(透明ドラムの表面に導電層,光導電層を形成)を
使用する場合にも本発明は適用可能である。このドラム
状感光体を例にとって光導電層成膜要領を説明すると次
の通りである。
成膜に際しては、まず円筒状の透明基体(材質;石
英)上に透明電極(ITO)を数十μmスパッタ法で蒸着
し、この透明基体101を第3図に示す成膜装置の真空容
器102内にセットする。そして、図示しない油拡散ポン
プ等により真空容器102内を10-7torrまで排気する。次
に、透明基体101を、モータ103により一定速度で回転さ
せるとともに、ヒータ104により200〜300℃(250℃が望
ましい)に加熱する。ここで、ポンプをメカニカルブー
スタポンプ(PMB)105とロータポンプ(RP)106に切り
替え、ジシラン(Si2H6)ガス(またはシラン(SiH4
ガス)とアンモニア(NH3)ガスをボンベ1071,1072,107
3から図示しない流量調整器,バルブを経て真空容器102
内に導入する。そして、ガス圧を一定(10-2〜数torr)
とした後、RF電源108より放電電極109に高周波電力を投
入してグロー放電を生起させる。このプラズマのエネル
ギにより、材料ガスは励起、分解され、基板101上にa
−Si1-xNx:Hの基板ブロック層(第2図の基板ブロック
層14Aに相当)が成膜される。次に導入ガスをSi2H6(ま
たはSiH4)のみとし、a−Si:Hの感光層(第2図の感光
層14Bに相当)を成膜する。次に再びNH3も導入し、a−
Si1-xNx:Hの表面保護層(第2図の表面保護層14Cに相
当)を構成する。このときの成膜条件は次の表1に示す
通りである。
このようにして得られた感光体の特性を従来のカール
ソンプロセスで評価した結果を第4図及び第5図に示
す。
第4図に明らかなように、帯電電位200Vに対し残留電
位は20Vで、その電圧差の半分が減衰するのにかかる時
間(暗減衰時間)は約50秒と、従来の10数秒に比べ5倍
近くに改善されている。この値は、本印字プロセスで必
要としている20秒を大幅に改善するものである。また、
この感光体は、第5図に明らかなように十分な光感度を
持っており、波長λ=750nmの半減露光エネルギは0.6μ
J/cm2であった。
上述の成膜要領の説明では基板ブロック層及び表面保
護層をa−Si1-xNx:Hとしているが、a−Si1-xCx:Hとし
ても良い。この場合は、NH3の代りにプロパン(C3H8
ガス等の炭化水素ガスを用いても良い。また、同説明で
は、感光層は、ドープされていないa−Si:Hで、n型半
導体(メインキャリアが電子)であるが、これにジボラ
ン(B2H6)ガスを混合して成膜することにより、ボロン
(B)をドープし、i型〜p型にする(メインキャリア
が正孔)ことができる。この場合は、基板ブロック層を
a−Si:HのBの高ドープ層(P+層)とすることもでき
る。第3図のボンベ1074はB2H6供給用のものである。
ところで、電子写真法でカラー刷り(多色刷り)を行
う場合、複数の色を重ねる必要がある。フルカラー出力
の場合は、通常3原色と黒で総ての色を表現する。紙は
4回トナーと接触し、各色のトナーが転写された後定着
が行われるが、この各色の重ね合わせの精度が色の表現
精度(ドット密度)を限定していた。第6図は従来の位
置合わせ要領説明図で、第1ドラム31,第2ドラム32,第
3ドラム33,第4ドラム34の4本のドラムで各色を表現
する場合、ベルト35上に紙200を固定し、該ベルト35の
回転と第1〜第4ドラム31〜34の回転を機構的に同期さ
せることで位置精度を出していた。36,37,38,39は転写
器である。この方式では、電子写真法の精度を上回る±
100μm程度の色ずれが出ていた。この問題を解決する
ためには、紙上に予め小さな磁性粉(10〜100μm)を
印字領域外で付着させておき、この磁性粉40の磁場を、
第7図に第1ドラム31について例示したように各ドラム
の前にあるDC SQUID(Superconducting Quantum Interf
erence Device;超電動量子干渉計)41で測定し、紙の位
置及び移動状態を把握する方式が有効である。この磁性
粉の量は、装置内に紙が複数枚ある場合は紙毎に変え
る。この測定情報に基づき、各ドラムで露光のタイミン
グを決定して色ずれをなくす。この場合、潜像の形成の
タイミングだけでなく、紙送りの速度を調整しても良
い。なお、DC SQUIDは、二つのジョセフソン結合を超伝
導体で並列接続して構成され、10-15T以上の磁束の測定
が可能である。第7図において、42は前帯電器、43は露
光器、44は現像器、45は転写器、46は除電器、47はクリ
ーナである。
この磁性粉を用いる位置合わせ方式は、第8図に示す
装置によりカラー刷りを行う場合にも適用できる。第8
図において、48はドラム、49は現像部で、第7図と同様
の他の部材に第7図と同様の符号を付している。現像部
49は、各色の現像器501,502,503,504を現像位置に選択
的に位置決めできるようになっており、1つのドラムに
よって4色の色刷りを可能としている。この場合は転写
位置に矢印で示すように供給される紙200は、図中矢印
線で示す経路を4回循環して4回の転写が行われ、各色
毎の露光開始のタイミングは、DC SQUID 41による磁性
粉40の磁場測定により調整される。
これらの各例で示したようなDC SQUIDによるタイミン
グ調整方式の採用によって、従来±100μmの大きさで
起きていた色ずれを、電子写真の潜像のドット径(〜60
μm)より1桁以上小さくすることができ高精度の多色
刷りが可能になるが、この調整方式は、本発明が適用さ
れる画像形成装置にも応用可能である。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、感光体の光導電
層がa−Siを主成分とする構成となっているため、暗減
衰時間を長くすることができ、印字濃度の向上、バック
の解消を実現することが可能になる。また感光体表面硬
度が向上し、寿命を大幅に改善することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の画像形成装置の構成概要図、 第2図は本発明の実施例の感光体の構成を示す断面図、 第3図は本発明の実施例の感光体の光導電層成膜要領説
明図、 第4図は本発明の実施例の感光体の暗減衰特性を示すグ
ラフ、 第5図は本発明の実施例の感光体の光感度特性を示すグ
ラフ、 第6図は従来のカールソンプロセスによる色重ね合わせ
要領を示す側面図、 第7図は第6図の方式の問題点を解決するためのDC SQU
IDによるタイミング調整方式を示す側面図、 第8図はDC SQUIDによるタイミング調整方式の他の例を
示す側面図、 第9図は従来の画像形成装置の要部の構成概要説明図
で、 図中、 2は磁気ブラシ現像器、 4は記録電極、 8は画像露光手段、 11は感光体、 12は透明基体、 13は導電層、 14は光導電層である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 正利 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−4240(JP,A) 特開 昭62−241475(JP,A) 特開 昭62−81641(JP,A) 特開 昭62−217259(JP,A) 特開 昭62−296657(JP,A) 特開 昭62−81642(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明基体上に透明導電層が形成され、該透
    明導電層上にアモルファスシリコン系からなる電荷注入
    阻止層と光導電層と表面保護層が順次積層されており、
    且つ、前記光導電層が一層の水素化アモルファスシリコ
    ンを主成分として形成されていることを特徴とする光背
    面記録用感光体。
  2. 【請求項2】透明基体上に透明導電層が形成され、該透
    明導電層上にアモルファスシリコン系からなる電荷注入
    阻止層と光導電層と表面保護層が順次積層されており、
    且つ、前記光導電層が一層の水素化アモルファスシリコ
    ンを主成分として形成された感光体、 該感光体に対して、前記表面保護層側に設けられた現像
    手段、 前記感光体に対して、前記透明導電層側に設けられた画
    像露光手段、 とよりなることを特徴とする光背面記録装置。
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