JPH05107845A

JPH05107845A - 画像形成方法

Info

Publication number: JPH05107845A
Application number: JP3080837A
Authority: JP
Inventors: Takao Kawamura; 孝夫河村; Seiji Akita; 成司秋田; Kazuki Wakita; 和樹脇田; Hiroshi Ito; 浩伊藤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1991-03-18
Filing date: 1991-03-18
Publication date: 1993-04-30

Abstract

(57)【要約】【目的】コロナ帯電を不要にするとともに、十分な画
像濃度と良好な画像品質が得られる画像形成方法を提供
する。【構成】透光性支持体上に透光性導電層と下部絶縁層
とアモルファスシリコン系光導電層と表面絶縁層とを順
次積層して成る感光体に、導電性磁性トナーを介して現
像バイアス電圧を印加するとともに、光導電層の層厚以
下で実質的に吸収されるような所定の波長の光で透光性
支持体側から露光して表面絶縁層の直下の明部に対応す
る領域に光キャリアを集め、そして、光キャリアにより
表面絶縁層をはさんで生ずる電界によりトナーを感光体
表面に付着させ、次いで、トナーを記録紙に転写するこ
とを特徴とする画像形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像形成方法に関し、特
にはコロナ帯電を不要として露光と現像とがほぼ同時に
行なえるように組み合わせ、且つクリーニングを不要に
できた電子写真方式による画像形成方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、最も一般的な電子写真プロセスと
して、コロナ放電による感光体の帯電を利用したカール
ソン法の画像形成方法が広く知られており、既に実用化
されている。

【０００３】このカールソン法によれば、コロナ放電に
より感光体表面を帯電し、次いで画像露光により露光部
の帯電電荷を消失させて静電潜像を形成し、その静電潜
像を帯電したトナーで現像し、記録紙に転写、定着され
て記録紙上に画像を形成し、然る後、残留トナーをクリ
ーニングして感光体を繰り返し使用するものである。し
かしながら、カールソン法では、装置の構成や画像形成
プロセスが複雑になり、コロナ放電用に高電圧電源が必
要となり、またコロナ放電を用いるためにオゾンが発生
する等の問題点があった。

【０００４】これに対して近時、コロナ放電を不要とす
る電子写真方式による画像形成方法が提案されている
（特公平2-4900号、特公昭60-59592号等参照）。特公平
2-4900号に提案された画像形成方法によれば、透光性支
持体上に透光性導電層と光導電層と主として有機材料か
ら成る絶縁層を順次設けた感光体を用い、この感光体の
絶縁層側に導電性磁性トナーを供給しながら、トナーと
透光性導電層との間に電圧を印加しつつ光導電層を露光
することで、明部においては絶縁層を挟んで光導電層と
トナーとの間に逆極性の電荷対を形成し、磁力によるト
ナーの搬送力に打勝ってトナーを感光体表面に静電力で
吸着し、一方、暗部においては上記露光の後に、磁力に
より絶縁層表面からトナーを除去することで、感光体上
に露光明部にトナーを付着させ画像を形成する。

【０００５】また、特公昭60-59592号に提案された画像
形成方法によれば、透光性支持体上に透光性導電層と光
半導体層と絶縁体層を順次設けた感光体を使用し、トナ
ー供給機と透光性導電層の間に電圧を印加しながら透光
性支持体側から光半導体層を露光することにより、絶縁
体層上にトナー像を形成する。その後、このトナー像を
紙と接触させ、トナー供給器と透光性導電層の間に印加
した電圧と透光性導電層からみて逆極性の電圧を紙の背
面に印加して、トナー像を紙上に転写するとともに、光
導電層中に残留する電荷像を消去する。

【０００６】また、このような画像形成方法において、
上記光導電層にアモルファスシリコン層（以下、アモル
ファスシリコンをａ−Ｓｉと略す）を用いることが提案
されている（特開昭63-240553 号、特開平2-106761号参
照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、本発
明者等の実験によれば、上記提案の画像形成方法におい
ては、十分な画像濃度を有し、かつ高い画像品質を備え
た画像を得るのは困難であり、更に、繰り返して画像形
成を行なう場合には、プロセスの前歴が残像となって画
像に現われるという問題点もあった。有機絶縁層を用い
た場合、耐磨耗性に劣るために感光体の寿命が著しく低
下するという問題点もあった。また更に、ａ−Ｓｉ光導
電層を備えた感光体を用いた場合においても、未だ満足
し得るような画像濃度が得られず、またバイアス電圧を
高めて画像濃度を高めようとしても、感光体の絶縁耐圧
が低いために絶縁破壊されやすく、これによって所望通
りの画像濃度が得られないという問題点があり、感光体
の層構成の改善が必要であった。

【０００８】従って本発明の目的は、叙上の問題点を解
決し、感光体の寿命を高め、十分な画像濃度と良好な画
像品質が得られる画像形成方法を提供することにある。
更に本発明の目的は、コロナ放電を不要とするととも
に、絶縁層表面からトナーを除去するクリーニング工程
や、光導電層中に残留する電荷像を消去するイレース工
程を不要とした画像形成方法を提供することにある。

【０００９】

【問題点を解決するための手段】本発明の画像形成方法
は、透光性支持体上に透光性導電層と下部絶縁層とａ−
Ｓｉ系光導電層と表面絶縁層とを順次積層して成る感光
体に、導電性磁性トナーを介して現像バイアス電圧を印
加するとともに、上記光導電層の層厚以下で実質的に吸
収されるような所定の波長の光で露光して、表面絶縁層
の直下の明部に対応する領域に光キャリアを集め、そし
て、その光キャリアにより表面絶縁層を挟んで生ずる電
界によってトナーを感光体表面に付着させ、次いで、そ
のトナーを記録紙に転写することを特徴とするものであ
る。

【００１０】また、本発明の画像形成方法は、転写後の
イレース工程やクリーニング工程がないことを特徴とす
るものである。更に、本発明の画像形成方法は、現像バ
イアス電圧印加用現像器の感光体と対面する側に制御電
極を配設して、バイアス電圧とは独立に電圧を制御する
ことができるようにしたことを特徴とするものである。

【００１１】更に、本発明の画像形成方法は、上記ａ−
Ｓｉ系光導電層の層厚が、その層の吸収係数の露光波長
に対して決定される光吸収層の厚みに更に０．１〜１
０．０μｍの厚みの層領域を加えたものであることも特
徴とするものである。

【００１２】更に、本発明の画像形成方法は、上記表面
絶縁層の層厚が、０．０５〜５μｍであることも特徴と
するものである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。

【００１４】図１は本発明の画像形成方法に係わる画像
形成装置１を表わす模式図であり、図中、２は透光性支
持体３上に透光性導電層と下部絶縁層とａ−Ｓｉ系光導
電層と表面絶縁層の各層４が積層されたドラム状の感光
体、５は露光手段としてのＬＥＤヘッド、５ａはそのヘ
ッドに設けられたセルフォックレンズアレイ、６は現像
器、７は転写ローラである。ＬＥＤヘッド５と現像器６
は、感光体２のある一部を介して、ほぼ対称的に配置さ
れる。８はイレース用光源としてのＬＥＤアレイであ
り、感光体２の外側に配置してもよい。尚、このイレー
ス用光源は本発明においては必ずしも必要とされるもの
ではない。現像器６においては、例えば８極の円柱状の
磁極ローラ９と、その外周に亘って配設された導電性ス
リーブ１０とから成り、更にドクターブレード１１で一
定の層厚に決められた導電性磁性トナーはスリーブ１０
の外周へ配送され、磁気ブラシ１２を形成する。また、
スリーブ１０と透光性導電層との間にはバイアス電源１
３が設けられ、その透光性導電層とバイアス電源１３の
間に感光体２の電位特性に応じて＋或いは−の５〜３０
０Ｖの電圧を印加する。１４は感光体２の表面に形成さ
れたトナー像、１５は記録紙、１６は残留トナーであ
る。これ以外に現像剤の回転手段と感光体２の回転手段
とを設ける。

【００１５】次に上記構成の画像形成装置１を用いた画
像形成方法を図２〜図７により説明する。

【００１６】これらの図に示す感光体２は、透光性支持
体３の上に、透光性導電層４ａと下部絶縁層４ｂとａ−
Ｓｉ系光導電層４ｃと表面絶縁層４ｄとが順次積層され
ている。

【００１７】先ず図２及び図３においては、回転する感
光体２の透光性支持体３側からａ−Ｓｉ系光導電層４ｃ
にＬＥＤヘッド５よりセルフォックレンズアレイ５ａを
通して画像露光の光を照射し、ａ−Ｓｉ系光導電層４ｃ
の内部に光キャリアとして正孔電子対を発生させると、
現像器６側に＋のバイアス電圧を印加してあれば、その
バイアス電圧によって光キャリア対の内の電子はａ−Ｓ
ｉ系光導電層４ｃの表面側へ移動し、露光明部に対応す
る表面絶縁層４ｄの領域の直下に電子が集まり、一方、
正孔は下部絶縁層側に集まる。このような感光体２中の
電荷の流れに対応して、導電性トナーには正の電荷が注
入し、表面絶縁層４ｄを挟んで大きな電界が発生し、ト
ナーが絶縁層４ｄの表面に引き付けられて、露光明部に
対応して感光体２に付着する。

【００１８】次に図４に示すように、画像露光の光を照
射しない非露光部では、上記のような感光体２中の電荷
の移動が生じないため、トナーを感光体２に引き付ける
電界も発生しないので、トナーは付着せず、前のプロセ
スでの残留トナーは磁力によって現像器６に回収され、
これによってクリーニング工程を不要とすることができ
る。

【００１９】更に図５に示すように、感光体２上に画像
露光に対応して形成されたトナー像１４は、転写ローラ
７により記録紙１５上に転写され、次いで定着手段（図
示せず）により定着されて、記録画像となる。

【００２０】次いで図６及び図７に示すように、トナー
像１４を転写した後、感光体２の表面には正電荷がなく
なり、バイアスも印加されなくなるため、表面絶縁層直
下に集まっていた電子はトナーからの電気引力を受けな
くなる。その結果、この電子は、ａ−Ｓｉ系光導電層が
比較的低抵抗であるために、下部絶縁層側に集まってい
た正孔側に移動し、中和する。また透光性導電層は接地
されているため、この層に誘起されていた電子はアース
に逃げ、最終的に感光体２は基本的にはイレース光なし
でも初期状態に戻る。また、感光体２とその表面の残留
トナー１６との電気的な引力をなくして、残留トナー１
６を現像器６に回収され易くすることが出来る。また、
現像器６の磁力により回収されたトナー１６は再び画像
形成に利用され、クリーニング工程は不要となる。

【００２１】以上の通り、図２〜図７に示す各プロセス
を繰り返して画像形成が行なわれる。

【００２２】本発明の画像形成方法によれば、上述した
プロセスの図２及び図３において、ａ−Ｓｉ系光導電層
４ｃの層厚以下で実質的に吸収されるような所定の波長
の光で露光しており、これによって光キャリアの発生効
率が高められるとともに、表面絶縁層４ｄとの界面付近
に画像露光時においても暗抵抗の高い層領域が形成され
る傾向にあり、その結果、表面絶縁層４ｄの直下に集ま
った電荷の横方向の移動が抑制され、解像力の良好な画
像が形成される。

【００２３】本発明者等が繰り返し行なった実験によれ
ば、ａ−Ｓｉ系光導電層４ｃの厚みは、露光波長の光に
対するこの層４ｃの吸収係数から求められる光吸収層の
厚みに対して更に０．１〜１０．０μｍを加えた厚みと
するのが望ましい。このような厚みの層領域を表面絶縁
層４ｄとの界面付近に形成すれば、上記目的をより優位
に達成することができる。

【００２４】図９に、代表的なａ−Ｓｉ：Ｈ層（Ｅgop
t：１．７６ｅＶ）における、光の波長に対する吸収係
数から求めた光吸収層の厚みの変化を示す。同図によれ
ば、ａ−Ｓｉ：Ｈ層において入射光の９０％が吸収され
る深さは、波長５５０ｎｍに対しては約０．４μｍ、一
般的なＥＬの発光波長である５８０ｎｍに対しては約
０．６μｍ、６００ｎｍに対しては約０．８μｍ、一般
的なＬＥＤの一つである波長６６０ｎｍに対しては約
２．２μｍ、７００ｎｍに対しては約３．８μｍである
ことがわかる。

【００２５】この様な光吸収層の厚みの変化は、使用す
るａ−Ｓｉ系光導電層４ｃの光吸収特性により異なる
が、いずれにせよ、ａ−Ｓｉ系光導電層４ｃの厚みを画
像露光に使用する光の波長に対する吸収係数から求めた
光吸収層の厚み、特に９０％の光を吸収する厚みに０．
１〜１０．０μｍを加えた厚みとすることにより、露光
をほぼ完全に吸収して有効に光キャリアを発生すること
が出来、この層の厚みを必要以上に厚くすることもなく
なる。

【００２６】また、この層４ｃの厚みを上記に基づいて
設定した必要最小限とすることにより、画像形成の際の
バイアス電圧により光導電層４ｃおよび表面絶縁層４ｄ
にかかる電界が、低いバイアス電圧でも十分に高くなる
ため、良好な画像形成が行なえる。

【００２７】本発明においては、転写後の除電効果を高
めるために、イレース用除電光を用いても良い。このイ
レース用除電光としては、その波長を上述した露光用光
源の波長に比べて、長波長化した光を用いるとよい。こ
れによって表面絶縁層４ｄの直下に光が到達しやすくな
って、効率的にイレースすることができる。

【００２８】次に本発明に用いられる感光体２の典型的
な層構成は図１０に示す通りであり、同図により具体的
に述べる。

【００２９】上記透光性支持体３を構成する材料には、
パイレックスガラス、ソーダガラス、ホウ珪酸ガラスな
ど、また石英、サファイアなどの無機質系のもの、並び
に弗素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエ
チレンテレフタレート、エポキシなどの耐熱性有機樹脂
系のものが挙げられる。

【００３０】上記透光性導電層４ａを構成する材料に
は、インジウム・スズ・酸化物（ＩＴＯ）、酸化錫、酸
化鉛、酸化インジウム、ヨウ化銅などがあり、また半透
明になる程度に薄くしたＡｌ、Ｎｉ、Ａｕなどから成る
金属薄層を用いてもよい。その層形成法には真空蒸着
法、活性反応蒸着法、ＲＦスパッタリング法、ＤＣスパ
ッタリング法、ＲＦマグネトロンスパッタリング法、Ｄ
Ｃマグネトロンスパッタリング法、熱ＣＶＤ法、プラズ
マＣＶＤ法、スプレー法、塗布法、浸漬法などがある。

【００３１】また本例においては、より良好な画像形成
を行う点で下部絶縁層４ｂを形成する。

【００３２】この下部絶縁層４ｂは感光体２の表面がバ
イアス電圧を印加されつつ現像剤と接触した際に、透光
性導電層４ａからａ−Ｓｉ系光導電層４ｃへのキャリア
の注入を阻止することにより、画像ノイズを除き、露光
部と非露光部との静電コントラストを高めて画像品質を
向上させると共に、現像におけるバックグラウンドのカ
ブリを低減する。

【００３３】この層４ｂには、絶縁層が好ましいが、そ
れに代えて高抵抗層、あるいはａ−Ｓｉ系のｐ型または
ｎ型半導体層を用いることも可能である。ここで、絶縁
層とは、体積抵抗率が極めて大きく、その層の内部にお
いて、正負両極性の電荷の移動を共に阻止する性質を有
するものをいう。また、高抵抗層とは、体積抵抗率が絶
縁層よりも小さいが光導電層よりも大きいものをいう。
就中、その層の内部において、一方の極性の電荷の移動
は阻止するが、他方の極性の電荷の移動を許容する性質
を有するものが、感光体用として好ましい。

【００３４】この層４ｂには、透光性導電層４ａからの
キャリアの注入を阻止する電気的な特性と共に、透光性
支持体３側からの画像露光の光を吸収しないように透光
性が高く（光学的バンドギャップが大きい、または光透
過率が高い）、更に透光性導電層４ａやａ−Ｓｉ系光導
電層４ｃとの密着性が良く、ａ−Ｓｉ系光導電層４ｃの
形成時の加熱等にも大きな変質を起こさないといった特
性が必要である。

【００３５】この層４ｂに用いる絶縁層としては、絶縁
性のアモルファスシリコンカーバイド（ａ−Ｓｉ
Ｃ_X）、アモルファスシリコンオキサイド（ａ−ＳｉＯ
_X）、アモルファスシリコンナイトライド（ａ−ＳｉＮ
_X）、ａ−ＳｉＣ・Ｏ、ａ−ＳｉＣ・Ｎ、ａ−ＳｉＯ・
Ｎ、ａ−ＳｉＣ・Ｏ・Ｎ等のａ−Ｓｉ系絶縁層や、ポリ
エチレンテレフタレートやパリレン、ポリ四フッ化エチ
レン、ポリイミド、ポリフッ化エチレンプロピレン、ウ
レタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂、酢酸セルローズ樹脂、その他の有機絶
縁層等を用いると良い。ａ−Ｓｉ系絶縁層形成において
は、Ｃ、Ｎ、Ｏ等の含有量を層厚方向に変化させたもの
も用いることができる。

【００３６】また、この層４ｂに代えて用いる高抵抗層
としては、特にａ−ＳｉＣ_X、ａ−ＳｉＯ_X、ａ−Ｓｉ
Ｎ_X、ａ−ＳｉＯ・Ｎ、ａ−ＳｉＣ・Ｏ・Ｎ等のａ−Ｓ
ｉ系の高抵抗層が好ましく、上記ａ−Ｓｉ系絶縁層に比
べて、カーボン（Ｃ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）の含有
量を少なくしたり、成膜条件を適宜調整して形成する。
また、この層４ｂに代えて用いるａ−Ｓｉ系のｐ型また
はｎ型半導体層としては、ａ−Ｓｉ系光導電層４ｃに比
べて光学的バンドギャップを大きくするために、或いは
更に密着性を高めるために、Ｃ、Ｏ、Ｎ等の元素を含有
させ、更に透光性導電層４ａからのキャリアの注入を阻
止するために不純物元素を含有させる。即ち、負電荷キ
ャリアの注入を阻止するためには、周期律表第IIIa族元
素（以下、周期律表第IIIa族元素をIIIa族元素と略す）
を１〜 10,000ppm、好適には100〜5,000ppm含有させる
と良く、一方、正電荷キャリアの注入を阻止するために
は、周期律表第Ｖａ族元素（以下、周期律表第Ｖａ族元
素をＶａ族元素と略す）を5,000ppm以下、好適には300
〜3,000ppm含有させると良い。そして、これらの元素は
層厚方向に亘って勾配を設けても良く、その場合には層
全体の平均含有量が上記範囲内であれば良い。

【００３７】このようにIIIa族元素を含有させた場合
は、正極性の現像バイアスが用いられ、他方、Ｖａ族元
素を含有した場合は、負極性の現像バイアスが用いられ
る。

【００３８】ここで、IIIa族元素やＶａ族元素として
は、それぞれＢ元素やＰ元素が共有結合性に優れて半導
体特性を敏感に変え得る点で、その上優れた注入阻止能
が得られるという点で望ましい。

【００３９】このような下部絶縁層４ｂもしくは高抵抗
層や半導体層の厚みは、０．０１〜５μｍ、好適には
０．１〜３μｍの範囲内が良く、これにより良好な注入
阻止能が確保し易く、またこの層４ｂでの露光の不必要
な吸収を抑制してａ−Ｓｉ系光導電層４ｃにおいて光キ
ャリアを有効に生成でき、しかも、残留電位の上昇を抑
制することが出来る。

【００４０】ａ−Ｓｉ系光導電層４ｃは、例えばグロー
放電分解法、スパッタリング法、ＥＣＲ法、蒸着法など
により形成し、その形成に当たってダングリングボンド
終端用に水素（Ｈ）やハロゲン元素を１〜４０原子％含
有させる。また、この層の暗導電率や光導電率などの電
気的特性、光学的バンドギャップなどについて所望の特
性を得るために、IIIa族元素やＶａ族元素を含有させた
り、Ｃ、Ｎ、Ｏ等の元素を含有させると良い。就中、ａ
−ＳｉＣを光導電層４ｃに用いる場合には、Ｓｉ_1-XＣ
_XのＸ値を０＜Ｘ≦0.5 、好適には0.05≦Ｘ≦0.45の範
囲に設定すると良く、この範囲であれば、ａ−Ｓｉ層よ
りも高抵抗となり、かつ良好なキャリアの走行が確保で
きるという点で望ましい。IIIa族元素やＶａ族元素とし
ては、それぞれＢ元素やＰ元素が共有結合性に優れて半
導体特性を敏感に変え得る点で、その上優れた光感度特
性が得られるという点で望ましい。

【００４１】更に、ａ−Ｓｉ系光導電層４ｃの中を、光
キャリア発生の機能を高めた層領域と、キャリア輸送の
機能を持たせた層領域とを積層したものとすると、光感
度と静電コントラスト、耐電圧等を共に高めることが出
来る。

【００４２】この際、光励起層領域は、光キャリアの生
成を高めるため、成膜時の条件において、（１）低成膜
速度で成膜する、（２）Ｈ₂やＨｅでの希釈率を高め
る、（３）ドープする元素を輸送層よりも多く含有させ
る、等すると良い。

【００４３】また、キャリア輸送層領域は、主に感光体
２の耐電圧を高めると共に、励起層領域から注入された
キャリアを感光体２表面へスムーズに走行させる役割を
持つが、この層領域においても光励起層領域を透過して
きた光によりキャリア生成が行われ、感光体２の光感度
に寄与する。

【００４４】また、ａ−Ｓｉ系光導電層４ｃの中を、光
励起層領域と、輸送層領域とを積層したものとした場合
には、光励起層領域の厚みを上記吸収深さにほぼ等しく
設定すると良い。

【００４５】表面絶縁層４ｄは、絶縁性のアモルファス
カーボン、ａ−ＳｉＣ_Xやａ−ＳｉＮ_X、ａ−Ｓｉ
Ｏ_X、ａ−ＳｉＣ・Ｏ、ａ−ＳｉＣ・Ｎ、ａ−ＳｉＯ・
Ｎ、ａ−ＳｉＣ・Ｏ・Ｎ等のａ−Ｓｉ系絶縁層を用いる
のが良く、これらを用いることにより、ａ−Ｓｉ系光導
電層４ｃとの密着性が良好であると共に、耐磨耗性、耐
環境性等の特性も高くなり、長期にわたって安定した画
像形成が行なえる。これらはａ−Ｓｉ系光導電層４ｃと
同様の薄膜形成手段により形成する。

【００４６】表面絶縁層４ｄとａ−Ｓｉ系光導電層４ｃ
の両方にａ−ＳｉＣ_Xを用いた場合には、光導電層４ｃ
に含まれるＣ量に比べて表面絶縁層４ｄのＣを多く含有
させる。この表面絶縁層４ｄにおけるＣ量は、Ｓｉ_1-X
Ｃ_XのＸ値で0.3 ≦Ｘ＜1.0、好適には0.5≦Ｘ≦0.95の
範囲が良い。また、この層４ｄ内でＣ量に勾配を形成し
てもよく、あるいはＣと共に、Ｎ、Ｏ、Ｇｅ等を含有さ
せて、耐湿性を更に高めることができる。

【００４７】表面絶縁層４ｄの厚みは0.05〜５μｍ、好
適には0.1〜３μｍにすれば良く、0.05μｍ未満の場合
には、この層４ｄで十分な絶縁耐圧の向上や、光キャリ
アを効果的にトラップしてトナー像の形成に寄与させて
画像濃度を向上させることが出来ず、また、繰り返し使
用した場合、磨耗により寿命も劣る。５μｍを越えた場
合には精細な電荷パターンを形成するに当たって、この
層４ｄ中で電界（電気力線）が膜面方向に広がりを生
じ、これにより解像力の低下をきたし、十分な解像度が
得られない。また、この層４ｄに残留する電荷が多くな
るため、画像濃度の低下やバックのカブリ、あるいは繰
り返し使用における画像濃度の変化等の問題が生じる。

【００４８】かくして得られる感光体層の全体の膜厚
は、上記の設定によるが、露光光源としてＬＥＤやＥＬ
を用いた場合には、約１〜１５μｍ、好適には１〜５μ
ｍの範囲内が良く、この範囲内であれば、露光が十分に
吸収されて良好な光感度を示すと共に、感光体としての
耐圧も確保でき、低いバイアス電圧で良好な画像が得ら
れる。

【００４９】かくして本発明によれば、ａ−Ｓｉ系光導
電層４ｃに対する露光吸収領域を制限し、これによって
暗抵抗値の大きな層領域を形成して、良好な画像が得ら
れる画像形成方法を提案することができた。

【００５０】本発明は、上記構成以外に次のように変更
してもよい。

【００５１】例えば上記の動作説明においては、現像バ
イアス電圧に正の電圧を用いた場合を述べたが、負の電
圧を用いた場合も、電荷の極性が上記説明と逆になるの
みで、全く同様の原理で画像形成が行なわれる。

【００５２】また、露光手段にはＬＥＤヘッド５を用い
たが、ＥＬヘッドや蛍光表示管ヘッド、プラズマイメー
ジバー、レーザ、液晶シャッタ、強誘電体シャッタ等を
用いてもよい。更にまたイレース用光源８にも、ＬＥＤ
アレイの他、ハロゲンランプや蛍光灯、ＥＬアレイ等の
光源が使用可能である。

【００５３】次に本発明者等は、上記の動作のための望
ましい現像手段を見い出し、これを図８により説明す
る。

【００５４】同図は上記感光体２の一部と現像器６によ
り形成される現像剤溜り１７を表わす説明図である。

【００５５】現像剤を保持させる現像器６は、導電性の
スリーブ１０と、その内部に配置された磁極ローラ９と
から成り、現像剤の搬送は、磁極ローラ９を固定してス
リーブ１０を回転してもよく、またはスリーブ１０を固
定して内部の磁極ローラ９を回転しても良い。

【００５６】ここで現像剤を感光体２と逆方向に回転さ
せると、現像器６と感光体２の最近接部位よりも下流側
（現像剤が離れる側）に、現像剤溜り１７が生じる。現
像剤溜り１７は、図の破線で区切った部分である。即
ち、現像剤の本来の高さよりもはみ出した部分が現像剤
溜り１７であり、現像剤の搬送速度や現像剤の高さ、ス
リーブ１０と感光体２の表面とのギャップ等は、感光体
２の回転速度や必要とする現像剤溜り１７の大きさに応
じて適宜設定する。

【００５７】尚、感光体２と現像剤とを逆方向に回転さ
せると、現像器６と感光体２との最近接部位よりも下流
側に現像剤溜り１７が発生し、現像剤を感光体２と同方
向に回転させ、現像剤の周速を感光体２の周速よりも大
きくする場合よりも、安定で再現性が高い。従って、現
像剤溜り１７を安定して再現性良く得るためには感光体
２と現像剤とを逆方向に回転させることが好ましい。

【００５８】また、１８は制御電極であり、この制御電
極１８はスリーブ１０上で感光体２との最近接部位に設
け、絶縁体１９でスリーブ１０と絶縁する。制御電極１
８は、感光体２や現像剤に均一な電界が加わるように、
スリーブ１０の長さ方向に沿った帯状とする。

【００５９】尚、制御電極１８の電位を現像器６の電位
と独立に設定するための電圧印加手段２０を設けておく
ことが好ましい。

【００６０】現像剤には例えば導電性磁性トナーを用い
るが、これは磁気ブラシ１２および現像剤溜り１７を形
成し、必要な導電性を有すれば、１成分の現像剤でも良
く、導電性のキャリアと絶縁性のトナーとを所定の混合
比で混合して必要な導電率にした２成分の現像剤を用い
ても良い。

【００６１】画像露光を行なう位置は、感光体２の表面
と現像スリーブ１０との最近接位置Ａではなく、感光体
２の逆方向回転で下流側に形成した現像剤溜り１７の位
置Ｂとし、好ましくは現像剤溜り１７の中でも下流側の
後半部とする。現像剤溜り１７の位置で露光を行なうこ
とにより、露光までの間に感光体２への現像バイアス電
圧の印加が十分に安定し、感光体２の履歴の影響が抑え
られると共に、感光体２の表面の残留トナー１６や画像
背景部のトナーの回収が十分に行なわれる。更に、感光
体２への現像バイアス電圧の印加が十分に安定してから
露光を行なって光キャリアを発生させるので、表面絶縁
層４ｄへの電荷の移動が効率良く行なわれて、表面絶縁
層４ｄを挟んで形成される電界が十分に大きくなるた
め、トナーと感光体２との電気的引力が強く、良好なト
ナー像１４が形成される。そして、トナー像１４の形成
後は感光体２が現像剤溜り１７から速やかに離れるた
め、感光体２の表面のトナー像１４が現像剤の衝突や摩
擦等のような機械的な力により乱されることがなく、良
好な解像度のトナー像１４が得られる。

【００６２】また、現像剤溜り１７の位置では、感光体
２の表面と現像スリーブ１０とが最も近接する位置Ａよ
りも、感光体２の表面と磁極ローラ９の距離が大きくな
る。このため、現像剤を磁極ローラ９の側に吸引する磁
力は弱くなり、感光体２の表面に形成された残留トナー
１６の一部が磁力によって現像器６の側に回収されて画
像濃度が低下したり、磁力により乱されて解像度が低下
したりすることを防止できる。

【００６３】更に、帯状の制御電極１８を設け、その電
位を電圧印加手段２０により所定の電位に調整する。例
えば制御電極１８を接地し、透光性導電層４ａと共通電
位にする。あるいはスリーブ１０の電位に対して、その
電位を低くもしくは高く設定する。

【００６４】このようにスリーブ１０とは独立に電位を
印加できる制御電極１８を設けると、感光体２に残留し
ている表面電荷を現像剤を介して中和し、あるいは感光
体２の表面の電位を揃え、以前の画像形成プロセスによ
る感光体２の履歴の影響を打ち消すことができ、この結
果、繰り返し使用時、例えば１枚の画像を得るために感
光体２を数回転させる場合等に、安定した現像状態と記
録画像とが得られる。

【００６５】ここで制御電極１８の電位を調整すると、
画像濃度や地カブリ等に対する最適画像形成条件を調整
し得る。また、現在のところそのメカニズムが明らかで
はないが、本発明者等の画像評価実験においては、制御
電極１８の電位を高くし、スリーブ１０の電位を低くす
ることにより、非露光部にトナーが付着し、露光部には
トナーが付着しない、いわゆる反転現像も可能になっ
た。

【００６６】次に実施例を個々詳述する。

【００６７】（例１）透明な円筒状ガラス基板の外周面
に、透光性導電層４ａとしてＩＴＯ層を活性反応蒸着法
により１０００Åの厚みで形成し、次いでその上に容量
結合型グロー放電分解装置を用いて表１の成膜条件によ
りａ−ＳｉＣ下部絶縁層４ｂ、ａ−Ｓｉ光導電層４ｃ、
ａ−ＳｉＣ表面絶縁層４ｄを順次積層して、感光体Ａを
作製した。この際、ａ−Ｓｉ光導電層４ｃの厚みは、露
光光源７に用いるＬＥＤの波長の６６０ｎｍの光を９０
％吸収する厚みである約２．２μｍより０．２μｍ厚い
２．４μｍとした。

【００６８】

【表１】

【００６９】この感光体Ａを図１に示すような画像形成
装置に装着し、そして、スリーブ１０と透光性導電層４
ａとの間に現像バイアス電圧Ｖｓ＝＋３０Ｖの電圧を印
加し、波長６６０ｎｍ、露光量０．５μＪ／ｃｍ²の条
件で画像露光を行ない、感光体上にトナー像を形成し、
そのトナー像を記録紙に転写し、熱定着を行なって画像
を得た。

【００７０】この画像を評価したところ、光学濃度（以
下、Ｏ．Ｄ．と記す）が１．３の画像濃度を有し、バッ
クのカブリのない解像度の良好な画像であった。

【００７１】また、繰り返して画像形成を行なっても、
残像や画像濃度の変化等の前歴の影響が見られず、良好
な画像評価結果を得た。

【００７２】（例２）感光体Ａを作製するに当たり、ａ
−Ｓｉ光導電層４ｃの厚みを、光源のＬＥＤの波長６６
０ｎｍの光を９０％吸収する厚み約２．２μｍより小さ
い１．５μｍとし、感光体Ｂを作製した。

【００７３】この感光体Ｂを（例１）と同様に図１の構
成の画像形成装置に装着し、感光体層の電界が同一とな
るようにバイアス電圧を＋２０Ｖとして、他は同様の条
件で画像評価を行なったところ、光キャリアの発生が十
分に行なわれず、画像濃度がＯ．Ｄ．で０．８と不十分
であった。

【００７４】（例３）感光体Ａを作製するに当たり、ａ
−Ｓｉ光導電層４ｃの厚みを、光源のＬＥＤの波長６６
０ｎｍの光を９０％吸収する厚み約２．２μｍより１５
μｍ大きい約１７μｍとし、感光体Ｃを作製した。

【００７５】この感光体Ｃを（例１）と同様に図１の構
成の画像形成装置に装着し、感光体層の電界が同一とな
るようにバイアス電圧を＋２００Ｖとして、他は同様の
条件で画像評価を行なったところ、画像濃度がＯ．Ｄ．
で１．２で、バックのカブリや解像力も概ね良好な画像
が得られた。

【００７６】しかし、バイアス電圧を＋１００Ｖとして
同様の条件で画像評価を行なったところ、トナー像を形
成するための表面絶縁層４ｄでの十分な電界が得られ
ず、画像濃度がＯ．Ｄ．で０．９と低い画像であった。

【００７７】（例４）感光体Ａを作製するに当たり、下
部絶縁層４ｂを形成せず、他は同様にして感光体Ｄを作
製した。この感光体Ｄを（例１）と同様に図１の構成の
画像形成装置に装着し、（例１）と同様の条件で画像評
価を行なったところ、画像のバックのカブリが少し見ら
れ、感光体Ａよりもやや劣る結果であった。

【００７８】（例５）感光体Ａを作製するに当たり、ａ
−ＳｉＣ下部絶縁層４ｂに代えて、ポリイミドからなる
厚み０．２μｍの絶縁層を塗布・乾燥法により形成し
た。更にその上に、容量結合型グロー放電分解装置を用
いて、（例１）と同様のａ−Ｓｉ光導電層４ｃとａ−Ｓ
ｉＣ表面絶縁層４ｄとを順次積層して、感光体Ｅを作製
した。

【００７９】この感光体Ｅを図１の構成の画像形成装置
に装着し、（例１）と同様の条件で画像評価を行なった
ところ、Ｏ．Ｄ．が１．３の画像濃度を有し、バックの
カブリのない、解像度の良好な画像であった。

【００８０】（例６）感光体Ａを作製するに当たり、ａ
−ＳｉＣ表面絶縁層４ｄを積層せず、その他は感光体Ａ
と同様の条件により、ａ−ＳｉＣ表面絶縁層４ｄを有し
ない感光体Ｆを作製した。

【００８１】この感光体Ｆを図１の構成の画像形成装置
に装着し、（例１）と同様の条件で画像評価を行なった
ところ、電位コントラストが不十分で画像濃度が低く、
バックのカブリも目立つ画像であり、感光体Ａよりも劣
る結果であった。

【００８２】（例７）感光体Ａを作製するに当たり、ａ
−ＳｉＣ表面絶縁層４ｄに代えて、有機材料であるパリ
レンからなる厚み０．１μｍの表面絶縁層４ｄを真空蒸
着法により形成し、その他は感光体Ａと同様の条件によ
り感光体Ｇを作製した。

【００８３】この感光体Ｇを図１の構成の画像形成装置
に装着し、（例１）と同様の条件で画像評価を行なった
ところ、初期画像はＯ．Ｄ．が１．３の画像濃度を有
し、バックのカブリのない、解像度の良好な画像であっ
たが、耐久性に乏しく、数百枚で画像欠陥が認められ
た。

【００８４】（例８）感光体Ａを作製するに当たり、透
光性導電層４ａの上に表２に示すようにａ−ＳｉＣ半導
体層、ａ−ＳｉＣ光導電層４ｃ、ａ−ＳｉＣ表面絶縁層
４ｄを順次積層して感光体Ｈを作製した。この際、ａ−
Ｓｉ光導電層４ｃの厚みは、露光光源７に用いるＬＥＤ
の波長の６６０ｎｍの光を９０％吸収する厚みである約
２．２μｍより０．２μｍ厚い２．４μｍとした。

【００８５】

【表２】

【００８６】この感光体Ｈを図１に示すような画像形成
装置に装着し、そして、スリーブ１０と透光性導電層４
ａとの間に現像バイアス電圧Ｖｓ＝＋３０Ｖ、制御電極
電圧Ｖ_E＝＋４０Ｖの電圧を印加し、波長６６０ｎｍ、
露光量０．５μＪ／ｃｍ²の条件で画像露光を行ない、
感光体上にトナー像を形成し、そのトナー像を記録紙に
転写し、熱定着を行なって画像を得た。

【００８７】この画像を評価したところ、光学濃度（以
下、Ｏ．Ｄ．と記す）が１．２の画像濃度を有し、バッ
クのカブリのない解像度の良好な画像であった。

【００８８】また、繰り返して画像形成を行なっても、
残像や画像濃度の変化等の前歴の影響が見られず、良好
な画像評価結果を得た。

【００８９】尚、（例１）、（例２）に示す画像形成方
法において、制御電極を取り外して制御電極電圧Ｖ_Eを
印加せず、その他は各々同じ条件の画像形成方法を行っ
たところ、実用上使用可能な範囲ではあるが、バックに
若干のカブリを生じた。

【００９０】

【発明の効果】本発明の画像形成方法によれば、ａ−Ｓ
ｉ系光導電層の両側にＳｉＣ等の絶縁層を積層したこと
により、露光明部に対応する表面層領域の直下に光キャ
リアを集め、その光キャリアにより表面絶縁層を挟んで
生ずる電界によりトナーを感光体表面に付着させること
ができるため、画像濃度を高めることができ、良好なト
ナー像形成を行なうことができ、更にイレース工程を不
要にすることができた。そして、感光体の絶縁耐圧や耐
磨耗性、耐環境性等の特性が高められ、長期にわたって
安定した画像形成が行なえる。

【００９１】また、本発明の画像形成方法によれば、ａ
−Ｓｉ系光導電層の厚みを、光の波長に対する吸収係数
から求めた９０％の光を吸収する光吸収層領域に０．１
〜１０．０μｍを加えた厚みとすることにより、露光波
長をほぼ完全に吸収して有効に光キャリアを発生するこ
とが出来た。そして、ａ−Ｓｉ系光導電層の厚みを上記
で設定した必要最小限とすることにより、画像形成の際
のバイアス電圧により光導電層にかかる電圧が、低いバ
イアス電圧でも十分に高くなるため、良好な画像形成が
行なえる。

【００９２】ａ−Ｓｉ系光導電層を備えた従来の感光体
においては、成膜速度が小さいのに加えて、３０〜４０
μｍ層厚が必要であり、そのために８〜１０時間の製造
所要時間となって製造コストを著しく高めていたが、こ
れに対して本発明の画像形成方法によれば、ａ−Ｓｉ系
光導電層の厚みが２〜３μｍであればよく、このように
非常に薄い層を形成すれば、製造時間が短くなって製造
コスト低減させることができた。

【００９３】更に従来のカールソン法による画像形成方
法であれば、コロナ帯電を行っているのでオゾンが発生
し、しかも、一般的にはＳｅ系光導電層を用いることが
多く、人体に悪影響を及ぼすのであるが、これに対して
本発明によれば、オゾンが発生せず、無害なａ−Ｓｉ層
を用いるので、環境汚染上何等問題がない。

【００９４】また、本発明の画像形成方法においては、
光源をドラム状感光体の内部に設け、しかも、イレース
やクリーニングの各工程を不要とすることができるの
で、それに伴う配設部材が必要でなくなり、その結果、
ファックス、プリンタ、デジタルコピア等の複合的機能
を有する超小型装置の実現が可能となった。

【００９５】更にまた、本発明の画像形成方法によれ
ば、透光性導電層とａ−Ｓｉ系光導電層との間に絶縁層
を形成したことにより、画像形成の際に透光性導電層か
らａ−Ｓｉ系光導電層へのキャリアの注入を阻止するこ
とが出来るため、露光部と非露光部との静電コントラス
トを高めて画像濃度を向上させると共に、現像における
バックグラウンドのカブリを低減することができた。

【００９６】更にまた、本発明の画像形成方法によれ
ば、残留トナーを効率良く再利用でき、画像のバックの
カブリを低減して良好な画像を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる電子写真方法による画像形成装
置を示す模式図である。

【図２】本発明に係わる電子写真方法における動作原理
を示す模式図である。

【図３】本発明に係わる電子写真方法における動作原理
を示す模式図である。

【図４】本発明に係わる電子写真方法における動作原理
を示す模式図である。

【図５】本発明に係わる電子写真方法における動作原理
を示す模式図である。

【図６】本発明に係わる電子写真方法における動作原理
を示す模式図である。

【図７】本発明に係わる電子写真方法における動作原理
を示す模式図である。

【図８】本発明の画像形成方法の要部構成図である。

【図９】波長に対する光吸収の深さを表す線図である。

【図１０】本発明に係わる感光体の層構成を示す断面図
である。

【符号の説明】

２感光体５ＬＥＤヘッド６現像器７転写ローラ８イレース用光源４ａ透光性導電層４ｂ下部絶縁層４ｃ光導電層４ｄ表面絶縁層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者脇田和樹大阪府門真市新橋町12番22号パレロワイヤル305号 (72)発明者伊藤浩滋賀県八日市市蛇溝町長谷野1166番地の６京セラ株式会社滋賀八日市工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性支持体上に透光性導電層と下部絶縁
層とアモルファスシリコン系光導電層と表面絶縁層とを
順次積層して成る感光体に、導電性磁性トナーを介して
現像バイアス電圧を印加するとともに、上記光導電層の
層厚以下で実質的に吸収されるような所定の波長の光で
透光性支持体側から露光して表面絶縁層の直下の明部に
対応する領域に光キャリアを集め、次いで該光キャリア
により表面絶縁層をはさんで生ずる電界によってトナー
を感光体表面に付着させ、然る後、該トナーを記録紙に
転写することを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】前記転写後にクリーニング工程を経ないで
次の画像形成を行う請求項１記載の画像形成方法。
【請求項３】前記転写後に前記光導電層に光照射して表
面層直下に残留している光キャリアを消去する工程を経
ないで次の画像形成を行う請求項１記載の画像形成方
法。
【請求項４】前記感光体の表面絶縁層と対向するように
現像バイアス電圧印加用現像器を設けるとともに、該現
像器と上記表面絶縁層との間に、上記現像バイアス電圧
と依存しない電位を備えた制御電極を配設した請求項１
記載の画像形成方法。
【請求項５】前記アモルファスシリコン系光導電層が、
該層の吸収係数の前記露光の波長に対して決定される光
吸収層領域の厚みに更に０．１〜１０．０μｍの厚みの
層領域を加えた層厚である請求項１記載の画像形成方
法。
【請求項６】前記表面絶縁層の層厚が、０．０５〜５μ
ｍである請求項１記載の画像形成方法。