JPH0561300A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コロナ帯電を用いない電子写真方式での画像
形成で、画像形成を繰り返しても残像や画像濃度の変化
等の前歴の影響がみられない、良好な品質の画像形成を
行う。 【構成】 感光体内部に除電光源と露光光源を備えた露
光ヘッドを配設し、除電光源と露光光源の間に、非透光
性で、露光光源側を黒色艶消し処理し、除電光源側を光
反射性とした遮蔽板を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】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
えるように組合せ、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、コロナ帯電を不要とす
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号参
照）

【０００５】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。

【０００６】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層を順次設けた感光体を使用
し、トナー供給器と透光性導電層の間に電圧を印加しな
がら透光性支持対側から光半導体層を露光することによ
り、絶縁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。

【０００７】これらは一般に光背面記録方式の電子写真
と言われ、その方式による画像形成装置は、透光性支持
体上に形成された感光体を用いて、感光体の内部に露光
光源を配設する構造が特徴となっている。

【０００８】上記の画像形成方法においては、いずれも
感光体の除電を必要としない旨の説目がなされている
が、繰り返し使用において安定した画像形成を行うに
は、現像後に感光体に除電光を照射して、感光体に残留
している電荷を除去することが望ましい。

【０００９】また、このような除電のための光源は、感
光体の外部に配設しても内部に配設しても感光体の残留
電荷を除去することが出来るが、装置の小型化や感光体
周りの省スペース化を考える場合には、感光体内部に配
設することが望ましい。

【００１０】これまでの先行出願の中でも感光体内部に
除電光源を配設した例は見られるが、いずれも露光光源
とは別に除電光源を設ける例しか開示されていない。

【００１１】上記光背面記録方式の電子写真装置に使用
する露光光源は、感光体内部に配設する必要がある。一
方、除電光源は、感光体の外部に配設しても内部に配設
してもよいが、装置の小型化や感光体周りの省スペース
化を考える場合には、感光体内部に配設することが望ま
しい。

【００１２】更に感光体内部においても露光光源と除電
光源を別々に設置することは、感光体を小径化して装置
をより小型化するためには不利であり、露光光源と除電
光源とが一体に形成された露光手段を用いることが望ま
しい。

【００１３】また、露光領域と除電光照射領域との遮光
手段を設けずに両方の光照射を行った場合、特に除電光
が露光領域に拡散して、画像形成に対して画像濃度の低
下や解像力の低下等の悪影響を与えることがあった。

【００１４】

【発明の課題】本発明の課題は、叙上の問題点を解決
し、小径化された感光体の内部に配設が可能で、それに
よって装置の小型化が可能であり、また、十分な画像濃
度と良好な画像品質が得られる画像形成装置を提供する
ことにある。

【００１５】

【発明の構成】本発明は、透光性支持体上に透光性導電
層と光導電層を含む感光体層とを積層して成る感光体
に、現像剤を介して現像バイアス電圧を印加すると共
に、感光体内部に設けた露光ヘッドにより透光性支持体
側から露光して、感光体上に画像を形成するようにした
光背面記録方式の画像形成装置において、該露光ヘッド
には、露光光源の他に除電光源を設け、かつ露光光源と
除電光源との間には、非透光性でかつ除電光源側を光反
射性とした遮蔽板を設けたことを特徴とする画像形成装
置にある。

【００１６】ここで好ましくは遮蔽板の露光光源側は黒
色等の非白色の色とし、かつ表面を艶消し処理し、露光
光源からの光や除電光源から様々な経路で遮蔽板の露光
光源側まで迷い込んできた光を吸収させる。また好まし
くは、除電光源は１対設け、感光体に対し広範囲に除電
光を照射する。

【００１７】

【発明の作用】この発明では、除電光源からの光で除電
を行う。ここで除電光源と露光光源との間には非透光性
の遮蔽板を設けたので、除電光源からの光で露光するこ
とはなく、遮蔽板の除電光源側は光反射性なので、除電
光源からの光は遮蔽板で反射し、感光体を広範囲に除電
できる。これらの結果弱い除電光源でも確実に除電がで
き、例えばＥＬ素子等の光出力の小さな光源も用いるこ
とができ、ＬＥＤ等を用いる場合にはその光出力を小さ
くし、ＬＥＤからの発熱を抑えることができる。更に除
電光源は露光ヘッド内に設けるので、感光体の小型化と
プリンタ等の応用装置の小型化とが図れる。

【００１８】

【実施例】本発明を実施例により説明する。図１は本発
明の画像形成装置１を表す模式図であり、図中の２は透
光性支持体３上に透光性導電層と光導電層を含む感光体
層４とが積層されたドラム状の感光体、５は露光ヘッ
ド、５ａは露光ヘッド５に設け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。露光ヘッド
５と現像器６は、感光体２を介してほぼ対称的に配置す
る。８はＬＥＤアレイやＥＬ光源、蛍光灯等の除電光源
である。除電光源８は好ましくは一対設けて、広範囲に
除電光を照射できるようにし、ＬＥＤアレイ等の露光光
源２２との間には遮蔽板２１，２１を設ける。遮蔽板は
非透光性で、除電光源８側の表面を光反射性で、好まし
くは光を拡散しながら光束を広げて反射させるように
し、露光光源２２側は好ましくは表面を黒色艶消し処理
し、光を吸収させるようにする。現像器６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で一定の層厚に規制した導電性磁性トナー、ま
たは導電性磁性キャリアと絶縁性トナーとから成る２成
分系トナーをスリーブ１０の外周に配送し、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１３を設け、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５〜３００Ｖの現像バイアス電圧を印加する。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。これ以外に磁極ローラ９
や導電性スリーブ１０の回転手段と、感光体２の回転手
段とを設ける。

【００１９】次に上記構成の画像形成装置１の動作を導
電性磁性トナーを例にとって説明する。図２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、
ａ−Ｓｉ系キャリア注入阻止層４ｂ，ａ−Ｓｉ系光導電
層４ｃ，ａ−ＳｉＣ系表面層４ｄとを積層した感光体層
４を設けたものである。

【００２０】先ず、回転する感光体２の透光性支持体３
側から光導電層４ｃに露光ヘッド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−Ｓ
ｉ系光導電層４ｃの内部に光キャリアとして正孔と電子
の対を発生させると、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−Ｓｉ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側の領域に電子が集まり、
一方、正孔は透光性導電層側に集まる。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
電荷が誘起され、トナーがａ−Ｓｉ系光導電層４ｃ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。

【００２１】感光体２に付着したトナー像１４は、転写
部において記録紙１５を介して電圧を印加された転写ロ
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。

【００２２】一方、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、トナーは付着しない。また前のプロセスでの残留
トナー１６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。

【００２３】次いで、トナー層１４を転写した後の感光
体２は、除電光源８からの除電光の照射等の除電工程を
経て、初期状態に戻る。また初期状態に戻った感光体２
とその表面の残留トナー１６とは、電気的な引力が既に
なくなっているため、残留トナー１６は現像器６の磁力
によって現像器６に容易に回収され、再び画像形成に利
用される。以上の各プロセスを繰り返して画像形成が行
われる。２成分系トナーを用いたプロセスもほぼ同様で
あって、導電性キャリアを通して感光体表面が帯電さ
れ、露光明部表面電位が低下したところに反転現像の原
理で絶縁性トナーが付着し、トナー像１４が形成され
る。

【００２４】また本発明は上記構成以外に次のように変
更してもよい。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われる。また露
光ヘッド５の露光光源２２にはＬＥＤを用いたが、ＥＬ
光源や蛍光灯、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
除電光源８にも、ＬＥＤの他、蛍光灯、ＥＬ光源等の光
源が使用可能である。

【００２５】この発明では、感光体２の表面にトナー像
が形成されてから再び初期状態に戻るまでの広範囲にお
いて除電光が照射されることになり、転写前においては
感光体２の電荷を消去して表面に形成されたトナー像と
の電気的な引力を弱めて転写の効率を高めると共に、転
写後の除電も確実に行えるようになる。

【００２６】また除電光の照射を広範囲において行える
ため、除電光の光量を必要最小限程度に弱くして効率よ
く除電を行えるようになり、光量の大きな除電光を照射
することによって生じる、画像濃度の低下やムラ、帯電
能の低下といった感光体の特性への悪影響を低減でき
る。

【００２７】遮蔽板２１は除電光や画像露光光が透過せ
ず、光源の基材に取り付け可能な板状のものであればよ
く、Ａｌ、ＳＵＳなどの金属や、アクリル、ポリカーボ
ネイト、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニー
ル、エポキシ、セルロイドなどの樹脂、または各種ゴ
ム、あるいは紙などを用いることができる。またこの遮
蔽板２１には、除電光側では、除電光を適度に反射し、
かつ拡散させるような処理を施し、画像露光側では、解
像力の低下や画像濃度への悪影響を低減させるために、
光の反射防止や散乱光を吸収するような黒色化処理や艶
消し処理などを施すことが、画像形成条件を安定させて
良好な画像を得るために望ましい。例えば遮蔽板２１が
Ａｌの場合、除電光源側ではＡｌの表面をそのまま用い
て、光を拡散させながら反射し、露光光源２２では表面
に黒色艶消し処理を施して光を吸収させれば良い。

【００２８】遮蔽板２１の長さは、感光体の軸方向にお
いては画像領域以上の長さを有することが望ましく、感
光体の径方向においてはその端部が感光体の内周面にほ
ぼ内接して、除電光が画像露光領域に漏れないようにす
ることが望ましい。遮蔽板２１の取り付け角度は、除電
光源からの除電光が有効に反射され、かつ画像露光領域
に除電光の影響が生じない範囲であれば、どのような角
度に設定してもよく、また遮蔽板２１自身を湾曲あるい
は屈曲した形状のものとしてもよい。

【００２９】本発明に用いる感光体２の典型的な層構成
は図２に示す通りであり、具体例を述べる。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 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 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、
ビニロン、エポキシ、マイラー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】キャリア注入阻止層４ｂは感光体２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。

【００３２】キャリア注入阻止層４ｂには、絶縁層、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言
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言う。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。

【００３３】キャリア注入阻止層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
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。

【００３４】キャリア注入阻止層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
−ＳｉＣ_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−Ｓ
ｉＯ・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。またこの層４ｂに絶
縁層に代えて用いる高抵抗層としては、特に（ａ−Ｓｉ
Ｃ_x、ａ−ＳｉＯ_x 、ａ−ＳｉＮ_x、ａ−ＳｉＯ・Ｎ、ａ
−ＳｉＣ・Ｏ・Ｎ等のａ−Ｓｉ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。

【００３５】またキャリア注入阻止層４ｂに絶縁層に代
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I
IIａ族元素をIIIａ族元素と略す）を１〜１０，０００
ｐｐｍ、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であれ
ば良い。

【００３６】このようにキャリア注入阻止層４ｂにIII
ａ族元素を含有した場合は、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。ここで、IIIａ族元素やＶ
ａ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。

【００３７】このようなキャリア注入阻止層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、またキャリア注入阻止層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。

【００３８】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。

【００３９】本発明者等が繰り返し行った実験によれ
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の吸収係数から求まる光吸収層の厚み
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。

【００４０】図３に、代表的なａ−Ｓｉ：Ｈ層（Ｅｇｏ
ｐｔ：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
れる厚みは、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の発光波長の一つである６６０ｎｍに対して
は約２．２μｍ、７７０ｎｍに対しては約３．８μｍで
あることがわかる。

【００４１】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。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および表面層４ｄにかかる電界
が、低いバイアス電圧でも充分に高くなるため、良好な
画像形成が行える。

【００４２】本発明においては、転写後の除電効果を高
めるために、除電光としては、その波長を上述した露光
光源２２の波長に比べて、長波長化した光を用いると良
い。これによって、透光性支持体側から除電光を照射し
た場合においても表面層４ｄの直下にまで光が到達しや
すくなって、効率的に除電することができる。

【００４３】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。この際、光励起層領域では、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。

【００４４】またキャリア輸送層領域は、主に感光体の
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。

【００４５】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光吸収層の厚みにほぼ等
しく設定すると良い。

【００４６】表面層４ｄは、絶縁層もしくは高抵抗層で
あり、有機材料もしくは無機材料のいずれによっても形
成することができる。絶縁層に用いられる有機材料とし
ては、マイラー、ポリカーボネート、ポリエステル、パ
リレン（ポリパラキシリレン）などが挙げられ、それを
塗布あるいは蒸着などの方法により形成する。絶縁層も
しくは高抵抗層に用いられる無機材料としては、例えば
ａ−ＳｉＣ_xがあり、その他にａ−ＳｉＯ_x、ａ−ＳｉＮ
_x、ａ−ＳｉＯ・Ｎ、ａ−ＳｉＣ・Ｏ・Ｎ等のａ−Ｓｉ
系材料がある。

【００４７】表面層４ｄとして特にこれらａ−Ｓｉ系の
絶縁層または高抵抗層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、感光体と
しての絶縁耐圧や帯電特性や光感度特性が向上し、この
層４ｄの直下に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ることにより感光体表面に形成さ
れるトナー像の濃度が増し、画像濃度を高めることが出
来る。更に、耐摩耗性、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える。ここで、表
面層４ｄとａ−Ｓｉ系光導電層４ｃの両方にａ−ＳｉＣ
を用いた場合には、光導電層４ｃに含まれるＣ量に比べ
て表面層４ｄのＣを多く含有させることが望ましい。こ
の表面層４ｄにおけるＣ量は、Ｓｉ１−_xＣ_xのＸ値で
０．０５≦Ｘ＜１．０、 好適には ０．１≦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、密着性、耐環境性、光導電特性等を更に高め
ることができる。

【００４８】これらａ−Ｓｉ系の表面層４ｄは、ａ−Ｓ
ｉ系光導電層４ｃと同様の薄膜形成手段により形成す
る。そして、その形成に当たっては、ダングリングボン
ド終端用に水素（Ｈ）やハロゲン元素を含有させる。ま
たこの層４ｄ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。

【００４９】表面層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
して使用した場合、摩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かぶり、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。

【００５０】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２２としてＬＥＤや
ＥＬを用いた場合には、約１〜１５μｍ、好適には１〜
５μｍ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も良好な画像
が得られる。

【００５１】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４により説明す
る。同図は上記感光体２の一部と現像器６により形成さ
れるトナー溜り１７を表す説明図である。

【００５２】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。

【００５３】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
（感光体が離れる側）に、トナー溜り１７が生じる。ト
ナー溜り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トナー
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トナー溜り１７の大きさに応
じて適宜設定する。

【００５４】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
側にトナー溜り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、トナー溜りの形成が安定で再現性
が高い。従って、トナー溜り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。

【００５５】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との再近接部位に設
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。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。

【００５６】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およびトナー溜り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。

【００５７】画像露光を行う位置は、感光体２の表面と
現像スリーブ１０との再近接位置Ａではなく、感光体２
の逆方向回転で下流側に形成したトナー溜り１７の位置
Ｂとし、好ましくはトナー溜り１７の中でも下流側の後
半部とする。トナー溜り１７の位置で露光を行うことに
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
行って光キャリアを発生させるので、表面層４ｂへの電
荷の移動が効率良く行われて、表面層４ｄを挟んで形成
される電界あるいは静電コントラストが十分に大きくな
るため、トナーと感光体２との電気的引力が強く、良好
なトナー層１４が形成される。そして、トナー層１４の
形成後は感光体２がトナー溜り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。

【００５８】またトナー溜り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トナー像１
４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。

【００５９】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。

【００６０】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に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。

【００６１】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節
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。

【００６２】次に試験例を詳述する。図５に示す露光ヘ
ッド５を用いて、試験を行った。この露光ヘッド５の斜
視図を図６に示す。図中、２３はベース、２４は金属Ａ
ｌ当のケースである。このような露光ヘッドは、例えば
図７〜図１６に示す配置に変更しても良い。また各図に
おいて、遮蔽板２１は図の破線の配置に変更しても良
い。

【００６３】試験例１ 透明な円筒状ガラス基板を透光性支持体とし、その外周
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１０００Ａ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−Ｓｉ注入阻止層４ｂ、ａ−Ｓｉ光導電層４ｃ、
ａ−ＳｉＣ表面層４ｄを順次積層して、感光体２を作製
した。この際、ａ−Ｓｉ光導電層４ｃの厚みは、露光光
源２２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。

【００６４】 表１ 感光体層の成膜条件 表面層４ｄ 光導電層４ｃ 注入阻止層４ｂ ガス流量（sccm） ＳｉＨ4 ６０ ２００ ８０ Ｈ2 １５０ １５０ ６０ Ｃ2Ｈ2 ９０ − − Ｂ2Ｈ6 − １０*1 １２０*2 ＮＯ − − ６ ガス圧（Torr） ０．３０ ０．６０ ０．４５ ＲＦ電力（Ｗ） １２０ １２０ １００ 温度（℃） ２３０ ２３０ ２３０ 厚み（μｍ） ０．２ ２．４ ０．２ *1： ４０ｐｐｍの濃度でＨ2希釈 *2： ０．２％の濃度でＨ2希釈．

【００６５】この感光体２を図１に示す画像形成装置に
装着した。その際に除電光源８としては波長７１０ｎｍ
のＬＥＤアレイを用い、Ａｌ板により形成した遮蔽板２
１を取り付けて、その露光光源２２側には艶消しの黒色
塗料を塗布して反射防止処理を行ったものとした。露光
光源２２には波長６６０ｎｍのＬＥＤアレイを用いた。
そして、スリーブ１０と透光性導電層４ａ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
光を行い、除電光の照射も行いながら連続的に感光体上
にトナー像を形成し、そのトナー像を記録紙に転写し、
熱定着を行って画像を得た。

【００６６】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。また繰
り返して画像形成を行っても、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。
また画像露光光源２２としてＬＥＤアレイに代えてＥＬ
アレイを用いた場合においても、同様の結果が得られ
た。

【００６７】除電に必要な光量を検討すると、直径３０
ｍｍの感光体２をプロセス速度５０ｍｍ／秒で使用した
場合、２つの除電光源８，８からの除電光は、遮蔽板２
１で反射されるため、感光体２の全周のほぼ３／５に渡
って照射された。このため除電光の照射時間は約１．１
秒となり、１．０μＪ／ｃｍ²の除電光を照射するため
の除電光強度は０．９μＷ／ｃｍ²となった。

【００６８】比較例１ 試験例１と同様に画像形成を行うに当り、除電光の照射
を行わず、他は同様の条件で画像評価を行ったところ、
画像濃度や解像度は良好であったが、繰り返しによる残
像や画像濃度の変化等の前歴の影響が認められ、試験例
１に比べて画像品質の劣る結果となった。

【００６９】比較例２ 図１７に示す露光ヘッド５ｂの配置で、露光光源２２の
ＬＥＤアレイの反対側に波長７１０ｎｍのＬＥＤアレイ
を除電光源として設け、幅５ｍｍの範囲でスリット状に
除電光を照射した。プロセス速度５０ｍｍ／秒では除電
光の照射時間は約０．１秒で、必要な除電光の光強度は
試験例１の約１０倍となった。１．０μＪ／ｃｍ²の除
電光を照射するため、１０μＷ／ｃｍ²の除電光を照射
したが、この条件では感光体２による除電光の散乱によ
る画像濃度の低下や画像のムラが見られ、また除電光源
８のＬＥＤアレイからの発熱量も多く、発熱による除電
光の光量変動や感光体２の特性変化による画像の変化が
認められた。

【００７０】

【発明の効果】本発明の画像形成装置によれば、感光体
内部に配設する露光ヘッドとして、除電光源を設けたも
のを用い、露光光源と除電光源の間には除電光源側を光
反射性とした非透光性の遮蔽板を設けたので、繰り返し
て画像形成を行っても、残像や画像濃度の変化等の前歴
の影響が見られない、良好な画像品質の画像形成を行う
ことができる。

【００７１】また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。

【００７２】更にまた本発明の画像形成装置によれば、
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る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の画像形成装置の構成図

【図２】 実施例の感光体の要部断面図

【図３】 実施例の感光体の特性図

【図４】 実施例の現像工程を表す図

【図５】 実施例に用いた露光ヘッドの断面図

【図６】 実施例に用いた露光ヘッドの一部切り欠き
部付き斜視図

【図７】 他の露光ヘッドの側面図

【図８】 他の露光ヘッドの側面図

【図９】 他の露光ヘッドの側面図

【図１０】 他の露光ヘッドの側面図

【図１１】 他の露光ヘッドの側面図

【図１２】 他の露光ヘッドの側面図

【図１３】 他の露光ヘッドの側面図

【図１４】 他の露光ヘッドの側面図

【図１５】 他の露光ヘッドの側面図

【図１６】 他の露光ヘッドの側面図

【図１７】 従来例の露光ヘッドの側面図

【符号の説明】

２ 感光体 ３ 透光性支持体 ４ 感光体層 ５ 露光ヘッド ５ａ セルフォックレンズアレイ ６ 現像器 ７ 転写ローラ ８ 除電光源 ９ 磁極ローラ １０ 導電性スリーブ １４ トナー像 １５ 記録紙 １６ 残留トナー １７ トナー溜り ２１ 遮蔽板 ２２ 露光光源

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 浩 滋賀県八日市市蛇溝町長谷野1166の６番地 京セラ株式会社八日市工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性支持体上に透光性導電層と光導電
   層を含む感光体層とを積層して成る感光体に、現像剤を
   介して現像バイアス電圧を印加すると共に、感光体内部
   に設けた露光ヘッドにより透光性支持体側から露光し
   て、感光体上に画像を形成するようにした画像形成装置
   において、 該露光ヘッドには、露光光源の他に除電光源を設け、か
   つ露光光源と除電光源との間には、非透光性でかつ除電
   光源側を光反射性とした遮蔽板を設けたことを特徴とす
   る画像形成装置。