JPH01227166A - 画像形成装置用感光体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、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、−様帯電２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、−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。

粉塵等の形容を受は易いので、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６２−３
０７０３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ｌａ上に透明導電層１ｂ、有機体の光
導電層ＩＣ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ＩＣ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、液晶シャフタを用いた光学系、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ＩＣを画像露光すると、該光導電層ｌｃ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ＩＣ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の静電容量が見掛は上増加するため
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、印字濃度が低くバンクもで
やすい。

（２）表面硬度が低いために、耐剛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、透明の導
電層及び光導電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。

〔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、耐剛性が著しく向上して寿命
が大幅に延びる。

また、ａ−３ｉ悪感光は、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詳細な説明
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に掛は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」導電性ゴムローラ２
１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２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　−３ｉ　：　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、耐剛性が著し
く向上して寿命が数百方杖と大幅に改善される。また、
ａ　−３ｉ悪感光は、暗減衰時間が長くなり、印字濃度
向上とパン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
体く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１０
２内を１０−’　ｔｏｒｒ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によす２００〜３００℃（２５
０℃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（ＳｉＪ６）ガス（またはシラン（Ｓｉｌｌａ）ガ
ス）とアンモニア（Ｎｌｈ）ガスをポンベ１０７、．１
０７□、１０７３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　　Ｓｉ＋−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５ｉ２Ｈ６（または５ｉＨ
ｔ）のみとし、ａ−Ｓｉ：）ｌ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−３ｉ１．Ｎ）（：Ｈの表面保護層（第２図の表面
保護層１４Ｃに相当）を成膜する。このときの成膜条件
は次の表１に示す通りである。

表　　　１ 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２００■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１（１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０．６μＪ／ｃｔｎ”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　　５ｉｌ−、ＮＸ：ｌとしているが、ａ　　Ｓ
ｉ＋−ｘＣｘ：Ｈとしても良い。この場合は、ＮＨ３の
代りにプロパン（Ｃ３Ｈ，ｌ）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（Ｂｚｌｉｂ）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（ドツト密度）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ＤＣ５ＱＵＩＤ
　（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　Ｑｕａｎｔｕｍ
Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　Ｄｅｖｉｃｅ　；超電導量
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缶に変える。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、ＤＣ５ＱＵＩＤ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−　”　Ｔ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、４
６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
様の他の部材には第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５０．．５Ｑ□、５０３，５
０．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、
ＤＣ５ＱＬＩＩＤ　４１による磁性粉４０の磁場測定に
より調整される。

これらの各側で示したようなりＣ５ＱＵＩＤ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ツト径
（二６０μｍ）より１桁以上小さくすることができ高積
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。また怒光体表面
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ＤＣ５
ＱＵＩＤによるタイミング調整方式を示す側面図、 第８図はＤＣ５ＱＵＩＤ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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 記録電極（４）を有する磁気ブラシ現像器（２）と、画
   像露光手段（８）とを、透明の電導層（１３）及び光導
   電層（１４）を透明基体（１２）上に積層して成る感光
   体（１１）を介し磁気ブラシ現像器（２）が光導電層（
   １４）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（１４）を、アモルフ
   ァスシリコンを主成分として形成したことを特徴とする
   画像形成装置用感光体。