JPH0328863A - 感光体、並びにそれを用いた画像記録装置 - 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】 （イ）産業１−の利川分ツｔ 本発明は主として電子写Ｊｌ装；γｌに用いられる新し
い概念に火づく感光体に関する。

（ロ）従来の技術 一般に電子写真装置としてはコロナ放電を利用したもの
が広く知られている。斯る電子写真装ＩＺは、感光体の
周囲にコロナ・；；｝電、露光現像、転−Ｊｆ、除電、
クリーニングなどを行わしめる部品を配：７ｊ　Ｌなけ
ればならず、閘造が複雑になる雉点があった。

このような問題点に鑑み、近年コロナ放電を用いない電
子写真装：ｎが提案されている（例えば、画像電Ｉ一学
会第１６巻第５号１９８７参照）。

第１２ｔＡにこの新しく提案された装：′ｎの構成を示
す模式図を示す。感光体３０の外周而Ｌ部に現像機構３
１を、また外周部下部に転写ローラ３２を配：？？する
と』（に、感光体３０の内側にＬ　Ｅ　ｌ）アレイヘッ
ド３３を配置して構威されている。今少し詳しく説明す
ると、感光＃＋３ｏはガラス製のＰＩ筒状透明支持基板
３４の外周に、透明電極３５と感光部を溝威する光４電
屑３６とを禎屑して構成され、上記透明電桶３５と現像
機構３１を構成する磁極ローラ３７との間に現像バイア
ス３８が印加されている。導電性トナー３９は磁極ロー
ラ３７の外周に被せたスリーブ４０周囲に吸着せしめら
れて所謂磁気ブラシ４ｌが形成され、光導ＸｔｔＪｆＬ
３６の外周而に臨んでいる。ここでこの導電性トナー３
９を通して現像バイアス３８から光導電ＰＣ４３６へ電
荷の１Ｌ人が起こり、光導４ｉ肘３６は現像バイアス３
８と略同電位にイ；｝電する。

・方、Ｌ１ζ■）アレイヘッド３３から投射された光像
が円筒状透明支持鵡板３４の内側から光４電躬３６に入
射せしめられて光導電屑３６に静電潜像が形成されると
、磁只ブラシ４１から光導電屑３６表面にトナーが吸青
されてトナー穎像が形成され、転写ローラ３２にて．２
録紙４２に転写せしめられてゆくことになる。

感光体３０表面の残留トナーは現像機ＦＩ４：ｎによる
１ｓｔ！き取り力，及び磁極ローラ３７の磁力によって
除去される。従って感光体３０に対するイ；｝電、露光
、ＪＪＩ！像、クリーニングが現像機Ｆｌ：ｎと！、Ｅ
　Ｉ）アレイヘノド３３によって略同時的に行われるこ
ととなり、消戊、並びに電子写Ｊ’４処理プロセスが大
幅に簡略化される。

（ハ）発明が解決しようとする課題 この新しく提案された電了・写真装ＩＺにおいては！−
述したように、購戊、並びに１ｔＴ一写直処理プロセス
が大幅に同格化される反面、現像＋１．’Ｆに印加され
る現像バイアスを利用してイ：｝電を行うために、棗電
と現像の全く異なる現象の両立が困難で、良奸な印字品
質を安足して得ることは困難である。

（二）課題を解決するためのＴ段 本発明は、透光性ノ．（板表面にＰｌ数の薄１模を植み
重ねて成る薄膜発電層を多段形成し、上記透光往』．（
板の裏而から該透光れノ，（板を介して薄膜発電層に光
を！！（ｌ　４１することによって、Ｌ足各段の発電層
での起電ハ三を屈４゛トしたＸＩＸ厘をＩ’．　＋ｉＬ
薄膜発電層の７＋ｋ表面に出現せしめ、その電ＩＳ：．
によー〕で該最１表１＋ｉに静屯潜像を形處せしめるも
のである。

（ホ）作用 光の＋ｌｆｌ射を受けて薄膜発電層が発屯した起電圧に
よって静電潜像を形ｌ友する。

（へ）実施ｆ列 ［実施例−ｌ］ 以ドに本発明を示す図面に基づきＪＬ体的に説明する。

第１ｔＡは本発明に係る感光体を川いた電ｆ写Ｊ″｛装
：ｔｌの模式図であり、図中１は本発明に係る感光体、
２は磁只ブラシ、３はＩ．　Ｅ　！）アレイヘノド、４
は転写ローラ、５は記Ｓ，五紙を示している。

感光体ｌは円倚形であって図示しない軸同りに失印方向
に四帖駆動せしめられるようになっており、その外周而
１−１１！ＩＩに臨ませて磁気ブラシ２が、またこの磁
５ｔブラシ２に対向して感光＃＋１の内側には露光のた
めのＩ．　Ｅ　Ｉ）アレイヘッド３が配訳され、更に外
Ｍｉ　＋ＭｉＦ部に臨ませてトナー顕激を記録紙に転写
する転写ローラ４が設けられている。

第２図は本発明に係る感光体１の部分断而ｆａｎ図であ
り、１１１１図において目はグラスなどにて＃ｌｇ威さ
れた透光性Ｊ，％板を示している。この透光性基板ＩＩ
上には、微結品シリコンを主戒分とする透明電極１２が
植ｋ４形成され、更にその−１二に非品質シリコン（ａ
　−Ｓ　ｉ）を主成分とする複数の薄１模を偵み重ねて
成る多段積躬、望ましくは１０層程度積屑された薄膜５
ｌ電層Ｉ３・・・・、及び該発電層の最表面層」：に形
成された非品質窒化シリコン（ａ　−Ｓ　ｉＮ　）から
なる表面ＷＩｚが順次植層形成されている。

ここでこの発電層１３・・・について詳しく説明してお
く。各発Ｘｆｔ，ｌｌ＋は光のｊＫ１射を受けると電子
や正孔からなる白山キャリャを発生する１型の非品質シ
リコンがらなる１，９層Ｉ３−］と、その−４側に設け
られたｐｌ！：ｌの非品質シリコンからなる■】型層１
３−Ｐと，ＮＷの非品質シリコンがらなるＮ５１１３−
Ｎとによって団成されている。そして本発明においては
このそれぞれの発電欝のうち、３　１　ＷＡ’＞　１３
−１の膜厚を基板１１ｇ！４から表面Ｗｌ４ｆｌｌｌに
１ｒ−１がうに１足ってｑく設定している。

一般に光の照射を受けると光発電する発電層を多段積躬
して？｝９．電電圧を屯４’Ｌする場合、各発電層から
の発電電流をそれぞれ近似したものとしておく必要があ
る。そのような践点から発電層の発電電流を見てみると
、その発電層へ到達する光量に依イｌすることは当然で
あるが、ｌ型層の膜厚にも依存することが知られている
。即ち、このｌＪＪ９ＭのＶ！厚がＪｖ．いほど発ｓｉ
電流は大きい。

・方，各発電層への到達光ｆＩｔについて｛えてみる。

最も基板Ｉ＋に近い【聖欝に入射される光量を１　（１
　０とし、その１聖層で吸収される割合を上記したよう
にＩ型屑をＩＯ層に設定した場合、各１９屑で光一電変
換される量は理想的にはＩＯ％である。

この理想的な＆ｆを実現するために本発明においては各
１！：！Ｊｆｌの膜厚を第３図に示すように、１０００
〜＋　＋１　０　０　１）人に設定している。この第３
図には、各２型屑で吸収させたい割合（Ａ）と、Ｌ　Ｅ
　Ｉ）アレイヘッド３からの入射光ち｛を１　（１　０
とした場合に各！壁屑に到正する光積（Ｉ′Ｉ）と、各
１ｓ：！屑で吸収させたい割合（＾）を実現するために
各１やＭに入射される光に対するｈ１！’；’！屑の吸
収串、即ち（＾／Ｉｔ）が同時に示されている。

このように隋戊された感光体１に対し、透光性ノ＾板■
、＃．ｔ）Ｆに透明１１ｔ極１２を介してｌ　ＥＩ）ア
レイヘッド３からの光が各発電１１３・・・・に照射さ
れると、各発電層の■型層ｌ３−ト・・内で電子や正孔
の白山キャリャが発生し、それが透明電横１２、並びに
表而Ｊｌｉ＄１４に集電されることにより起１ｕ力を生
じる。

ここで第２図に示した本発明感光体の製造方法について
説明しておく。透光性基板１１を反応室に入れ、その反
応室に適宜反応ガスを満たしてグロー放電を生起せしめ
ることにより、犬板目１；に透明電極１２、各発電Ｘ４
１３・・・・、並びに表面屑ｌ４が順次積屑されるが、
それぞれの各層の＃Ｉ＋＆は異なるので、積層顔に反応
ガスが各屑の成長１１、｝に切り！譬えられる．第４ｖ
！Ｉに各層とその躬を成長させる時の反応ガスの組成を
示す。尚、反応ガスにはキャリャガスとしてＩＩ，が含
まれている。

次にこのように形成された感光体を用いて構成した電ｒ
・′グＪ’４装ｊ７ｉについて第１因を参ｇ　Ｌつり．
滉明する。

感光＃＋１の内側から中心波長６６００人．　＋６ｄｏ
Ｌ／ａｍのＬＥＤアレイヘッド３を画像信７チに応じて
適′１”Ｃ点灯させると、感光体１は光の！！｛｛　Ｑ
−１を受けた個所だけが起電力を発し、感光体ｌの表面
層１４に透明？ｌ［ｉｌ２に対して約−６ｖの電荷が出
現する。これと同時に表面層１４側から導電性トナー１
５を感光体１に核触させると電荷が出現した個所のみに
トナーが付青して現像される。次に感光体ｌが回転し、
トナーが付弄したｉＪｌ′ｉ像は感光体１と約−＋００
■にバイアスｌ７された転写ローラ４との間に導かれた
記録紙５に転写される．顕像が転写された記録紙５は図
示しない定若手段に導かれ、その転写された頴像を記録
紙５に定着せしめ、印字動作を完了する。一方、感光体
Ｉは更に同転して再度現像位式に移動してｆＭ像が行わ
れ、以下このサイクルを繰り返す。このようにして得ら
れた印字は現存する電子写ｒ番装置によって得られたも
のと遜色のない画像を早する。

尚、本失施例において，表面屑１４は感光体として必要
な解像度を得るために形處するもので、この表面層１４
の７７７［によって１６ｄｏＬ／ａｍの高解像度の印宇
がｉ＋ｆ能となる。勿論、この表面層１４なしで最表面
発也躬のＮ型躬の社能次第で所１ｉ＋７の高解像度が得
られる場合もあるが、その作威条イ↑は非常に難しく、
また不安定なものになるため、表而１１４を設けるのが
９ｌましい。

［失施例−２］ 上記した実施例−１の感光体の各発電層はその膜淳を順
次変化させて各発電層での発電状況を゛ビ均化し，トー
タル的に高い光起電圧をｉｉｔる構戊であったが、ＩＩ
Ｌ−の紹威の発電層を用いているので発電に嵜！ｊ・す
る波長は同一であり、感光体に照射される光源からの光
の全てが用いられているとは３い難い。

こよのうな観点から光源からの異なった波長の光をｔｒ
均的に用いるために第５図に示すｆｌｉ＋＆の感光体が
考えられる。

第５図は本発明の実施例−２に係る感光体の部分断面Ｈ
Ｒ遣図であり、この第５図において、２１はガラスなど
にて購威されたＩｒｌ筒形の透尤性ノ，（板で、この基
板２１−１１には微結晶シリコンを主成分とする透明電
極２２が形成され、更にその上に非結晶シリコン（ａ　
−Ｓ　ｉ）からなる第１．第２、第３の薄膜発電層２３
、２４、２５、及び第３の発電層２５上に形處された非
結晶窒化シリコン（ａ　−Ｓ　ｉＮ　）からなる表面層
２６が積屑形成されている。尚、各発電層２３２４、２
５は発電に直按寄′チする■型層２３−１、２４−１、
２５−１と，その両面にそれぞれ配置されているＰ型躬
２３−１’，　２１−Ｐ、２５−Ｐ，並びにＮＺ！：！
層２３−Ｎ、２４−Ｎ、２５−Ｎとから構處されている
。

このような構處において、基板２１、抜びに透明電桶２
２を介してＬ　Ｅ　Ｉ）アレイヘッド３からの光が第１
、第２、第３の発電層２３、２４、２５に照射されると
、失施例−１の場合と同様に各発電層２３．　２４２５
で発電された［ＥがｒＲ資されて表面屑２６と透明電格
２２との問に発生する。

次に本夷施例感光体の共体的な構戒を、．組成、膜厚、
並びに光学的禁＋１：　４ｉ｝幅ＥｏｐＬそれぞれにつ
いて第６図の表図にまとめた。この第６図から明かな如
く、各発電層２３、２４、２５の谷Ｉ準肋２３−１、２
４−１、２５−１の光学的票止・ｊ；｝幅Ｅ　ａｐｔは
第７図に示すように光人９・ｔ側がら顔次小さくなって
いる。

即ち、各発電層２３、２４、２５において発電作用を行
うのは各Ｉ型肘２３−■、２４−■、２５−１であるが
、その谷光学的禁止イ：｝幅Ｅ　ａｐｔはそれぞれ、Ｉ
．７５ｅＶ、１．６５ｃＶ、Ｉ．５０ｅＶと顔次小さく
設定されている。

般に゛卜導体発電８Ｉ！象において、発電に寄与．する
入射光波長、即ち吸収波長は発電領域の光学的禁正棗幅
１＞ｏｐｔに依イｆするとされており、このような愁＋
Ｌ　４５幅をそれぞれ有する各■型層２３−１、２４−
１．２５−１の光吸収特性は第８図に示すように５　５
　１３（１人、６３００人、６８００入である。

−・方、各Ｉ型屑２３−Ｉ、２４−１、２５−Ｉの光学
的禁■１二４１｝幅１ｉ：ｏｐｔを変えるためには各Ｉ
ＪＦ）ｃ４２３−１、２４−１２５−１の紹成に第６図
に示したように変化を持たせている。即ち、本発明にお
いては第１１５ｆｉ２３−１と、第２■型躬２ヘ−１と
は共に水素を含むａ−Ｓｉがら栖威され、その水素の含
右κを変えることによって禁１１・４ｉＦ　ｋＡ　Ｅ　
（１　１１　１を変化させており、また第：｛　Ｉ　Ｊ
ＦＪＩｌ＋２５−１はノ１品質シリコンゲルマニウム（
ａ−ＳｉＧｅ）から構戊されている。

その結果、感光体全体から見れば、光学的禁＋１二掛幅
ビｏｐＬが異なる発電附が複数居設けられており、しか
も光入射側から順次禁止４：｝幅が小さくなるよう配訳
されているので、入射光エネルギーはその短波長側のも
のが感光体の比較的浅い領域でイｆ効に発電に寄与し、
長波長側の光が感光体の浅い領域で吸収されることなく
感光体の深い領域まで進行してそこでイｆ効に発電に寄
り・することとなり、結果的に各発電網で発電した電圧
がそれぞれ重クとされ、感光体全体として高い電１ｆを
発生することとなる。

ここで第５図に示した本発明感光体の製造方法について
説明しておく。透光性基板２ｌを反応室に入れ、その反
応室に適宜反応ガスを満たしてグロー放電を生起せしめ
ることにより、透明電極２２，各発電層２３、２４、２
５が植次梢躬されるが、．それぞれの各躬の組成は異な
るので、積Ｎｅｔに反１みガスが芥屑の戊長時に切り竹
えられる。第９図に各肘とその屑を成長させる１１．′
Ｆの反＋＝ガスの組戊を示す。尚、反応ガスにはキャリ
ャガスとしてＩＩ，が含まれている。

次にこのように形成された感光体を用いて構威した電（
＝グＪ′ｔ装：ｎについて第１図を参照しつつ説明する
。この実施例においてはＬ　Ｅ　Ｄアレイヘッド３とし
ては中一の発光波長のものではなく、各発電層２３、２
４、２５に適した波長を持つものを川いるのが好ましい
。具体的には第１０ｆｉに示す如く、例えば５６００人
前後に発光波長のピークを持つ緑包Ｌ　ＩＥ　Ｉ）、５
８００人Ｉｐｊ後に発光波長のピークを持つｎ色１．Ｅ
Ｄ，ｔびに６６００入前後に発光波長のピークを持つ赤
色ＬＥＤの組み合わせが’ｉ＋（能で，更に波長の長い
Ｌ　Ｅ　Ｄ　７！Ｉｆ＃ｌみ込まれることにより、本実
施例による感光体から高い起電『Ｅを発生せしめること
ができる。

［実施例−３１ 実施例−２の感光体ではそれぞれ光学的禁＋１’．　４
Ｒ幅が異なる３種類の発電層を■屑づつ積屑して入射光
を効串よく光一電変換するよう摺成したが、発電層が３
肘であったために、感光体の表而肘に出現させる静ｉｔ
ｔｔＭ像の借電電圧が不足気味であった。そこで本実施
例においては、第１１図に示すようにそれぞれの発電層
２３、２４、２５ごとに複数屑、例えば３層づつ積層し
て表面屑２６での電圧を高めている。

尚、この夷施例においても第Ｉ１図で明示したが、各種
類の発電層のうちのｌ壁屑２３−１、２４−１、２５−
１それぞれの膜厚を実施例一ｌの場合と同じようにノ＆
板２１側から表面層２６側に向かうに促って１１／，く
して発１！電１ルの均−化を計っている。

係る栖成の感光体に第ｌＯ図に示した各波長を持つＬ　
Ｅ　Ｄアレイヘッドの光源からの光をＩＫｔ　Ｑ−１す
ることよって表面層に約−６ｖの静電潜像を得た。

その状態で導電性トナー１５を感光体表面に接触させて
現像することによって、実施例−２よりハイフントラス
トの印字が得られた。

［実施例−４］ 実施例−３と同じ構成の感光体に対して光源として螢光
灯を用い、その螢光灯光をスイッチングするた力に液品
シャッタアレイを使用した。螢光灯光は発光波長分市が
Ｌ　Ｅ　Ｄとは異なり、広い齢を持っているため、各発
電欝において光が吸収されて発電が行われ、実施例−３
より史に良奸なコントラストの印字が得られた。

［実施例−５］ 実施例−３と同じ構成の感光体と、同じ光源を用い、導
電性トナーの代わりに２成分絶緑性トナーを使用した結
果、実施ＶＡ−２より僅かに劣るコントラストの印字が
得られた。

（ト）発明の効果 本発明は以上の説明から明らがな如く、感光体の表面電
位をその感光体に照射される光によって直接発生せしめ
ているので、表面電位供給丁段が不要となり、構戊が簡
略化されると同ｎ．＋ｆに、良好な画像品質が安定して
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明画像記録装：ｎの構成を示す模式図，第
２図は本発明感光体の部分断面因、第３図は本発明感光
体のＮＩＩＩ＆，部材の特性を示した表図、第・Ｉ　ｊ
Ｋｌは本発明感光体を５２這する際の反応ガス組戊図、
第５図は本発明感光体の他の実施例の部分断面図、第６
図は第５因図示の実施例感光体の組戊とその光学的禁Ｉ
Ｉ−．．　’ＩＦ幅を示した表図、第７因は同じく第５
図図示の実施例感光体のエネルギーバンド図、第８図は
同じく第５図図示の実施例感光体の光吸収１、ν杜図、
第９図は同実施例感光体を製造する際の反応ガス組成図
、第ｌＯ図は各種のＬ　Ｅ！）の相対光度分４ｉ図、第
ＩＩ図は本発明感光体の他の実施例の部分断而図、ｉｐ
＋２図は従来の画像記録装：ｎの購成を示す模式図であ
る。 １・　・・感光体、２・・・・磁シｔブラシ、３・・・
・Ｌ　Ｅ　Ｄアレイヘッド、 ４・・・転写ローラ、５・・・・記録紙、１１、２１・
・・・透光性ノ，チ板、ｌ２、２２・・・・透明電極、
１３、■、１５、２３、２４、２５・・・・Ｒ膜発電層
、１６、２Ｇ・・・・表而躬。 出１１＋人　　二汗電機株式会社

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）透光性基板表面に複数の薄膜を積み重ねて薄膜発
   電層を多段形成し、上記透光性基板の裏面から該透光性
   基板を介して薄膜発電層に光を照射することによって、
   上記各段の発電層での起電圧を重畳した電圧を上記薄膜
   発電層の最表面に出現せしめ、その電圧によって該最上
   層表面に静電潜像を形成せしめることを特徴とした感光
   体。
2. （２）上記透光性基板は円筒であることを特徴とした請
   求項第１項記載の感光体。
3. （３）上記多段薄膜発電層は上記透光性基板側から表面
   側に向かって順次膜厚が厚くなるよう設定されているこ
   とを特徴とする請求項第１項、または第２項記載の感光
   体。
4. （４）上記多段薄膜発電層はそれぞれ光学的禁止帯幅が
   異なっていることを特徴とした請求項第１項、または第
   ２項記載の感光体。
5. （５）上記光学的禁止帯幅が異なっている各薄膜発電層
   は、それぞれ上記透光性基板側から表面側に向かって順
   次膜厚が厚くなるよう設定されていることを特徴とする
   請求項第４項記載の感光体。
6. （６）上記感光体の薄膜発電層の最上層表面に硬質表面
   層を設けたことを特徴とする請求項第１項、第２項、第
   ３項、第４項、または第５項記載の感光体。
7. （７）円筒形透光性基板表面に設けられた多段薄膜発電
   層を主構成要素とする感光体と、上記透光性基板の内側
   に配置された印写画像に対応した光を発する光源と、上
   記感光体の表面にトナーを接触せしめるトナー供給手段
   と、該トナー供給手段の後方に設けられた転写手段と、
   からなり、上記光源からの光を透光性基板の内面から該
   透光性基板を介して薄膜発電層に照射して上記感光体表
   面に静電潜像を形成し、その静電潜像に上記トナー供給
   手段からトナーを供給してトナー顕像を出現せしめた後
   、そのトナー顕像を上記転写手段を用いて記録紙に転写
   することを特徴とした画像記録装置。
8. （８）上記感光体の多段薄膜発電層は上記透光性基板側
   から表面側に向かって順次膜厚が厚くなるよう設定され
   ていることを特徴とする請求項第７項記載の画像記録装
   置。
9. （９）上記多段薄膜発電層はそれぞれ光学的禁止帯幅が
   異なっていることを特徴とした請求項第７項記載の画像
   記録装置。
10. （１０）上記光学的禁止帯幅が異なっている各薄膜発電
    層は、それぞれ上記透光性基板側から表面側に向かって
    順次膜厚が厚くなるよう設定されていることを特徴とす
    る請求項第９項記載の画像記録装置。
11. （１１）上記感光体の薄膜発電層の最上層表面に硬質表
    面層を設けたことを特徴とする請求項第７項、第８項、
    第９項、または第１０項記載の画像記録装置。
12. （１２）上記光源は広幅発光波長分布を有するものであ
    ることを特徴とした請求項第７項、第８項、第９項、第
    １０項、または第１１項記載の画像記録装置。