JPH09300687A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光照射に対応して安定した静電記録を行な
う。 【解決手段】 本発明の画像形成装置１は、導電層２１
上に形成した誘電層２３を有する像担持体２と、導電層
１２上に光電変換層１４を形成した光電変換デバイス９
とを誘電層２３と光電変換層１４とが対向するよう配置
し、両導電層１２，２１間に電位差を形成した状態で光
電変換層１４に像露光を行い、光電変換デバイス９と像
担持体２間の放電によって、走行する像担持体２に潜像
を形成する画像形成装置１において、前記光電変換層１
４の前記誘電層２３と対向する面に設けた放電点を固定
するための導電体からなるフロート電極１６と、該フロ
ート電極１６から像担持体２側に所定距離離れた位置に
前記フロート電極１６との間で放電電界を形成するため
の加速電極１９とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体に静電潜
像を形成する複写機、プリンタ等の画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電荷保持媒体に静電潜像を形成
し、画像形成を行なう方法として、例えば、特開平１−
２９３３５８号公報に記載された方法が提案されてい
る。この作像方法は、図６に示すように小片からなる感
光体１０１と円筒状の電荷保持媒体１０２が別途に設け
られたものを用いる。感光体１０１は、光導電層支持体
１０３、感光体電極１０４、及び光導電層１０５が順に
積層されたものである。一方、電荷保持媒体１０２は、
絶縁層支持体１０６、電荷保持媒体電極１０７、及び絶
縁層１０８が順に積層されたものである。この感光体１
０１と電荷保持媒体１０２とは、光導電層１０５と絶縁
層１０８とが空隙を介して対向するように配置されてい
る。

【０００３】そして、感光体電極１０４と電荷保持媒体
電極１０７の間に電圧を印加し、暗所にて感光体１０１
に光を入射して電荷保持体１０２の軸方向（主走査方
向）に走査すると、光導電層１０５の光が入射した部分
が導電性を示し、その部分と電荷保持媒体１０２の絶縁
層１０８との間に放電が生じて、図中矢符ｂの方向に回
転走行させた電荷保持媒体１０２の絶縁層１０８に電荷
が蓄積され静電潜像が形成される。形成された静電潜像
は、現像器１０９によって現像されてトナー像となり、
該トナー像は、転写チャージャ１１０によってペーパー
又はフィルムに転写される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た図６に示す装置で画像形成を行なうと、ドット状の画
像が形成されたり、画像の後端部分が伸びたりして安定
した画像を得ることが難しかった。これは、感光体１０
１から電荷保持媒体１０２に速やかに安定した放電が行
われておらず、途切れ途切れで放電が行われたり、露光
終了後も引き続き放電が行われることにより発生すると
考えられる。本発明は、このように放電が途切れたり、
露光後も引き続き放電が行われることを解消し、速やか
で安定した放電が行われ、像担持体に静電潜像を記録す
る画像形成装置を提供することを課題とする。

【０００５】そこで、本願発明者らが画像の途切れや、
後端伸びの現象を検討した結果、感光体と電荷保持媒体
である像担持体との空隙の距離が安定せず、放電のタイ
ミングがずれたり、放電が発生しないと言ったことが原
因となると共に、感光体の放電点が安定せずに電荷保持
媒体である像担持体上の所望の位置と異なった位置に放
電したため、静電潜像がずれて形成されたり、既に像担
持体上に潜像が形成されていたため放電が発生しないと
言ったことが原因となって、前述したような画像の途切
れや後端伸びが発生することが判明した。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記知見に基
づいてなされたもので、前記感光体で露光により発生し
た電荷が像担持体上の所望の位置に安定して放電が繰り
返し行われるようにしたものである。

【０００７】すなわち、本発明の画像形成装置は、導電
層上に形成した誘電層を有する像担持体と、導電層上に
光電変換層を形成した光電変換デバイスとを誘電層と光
電変換層とが対向するよう配置し、両導電層間に電位差
を形成した状態で光電変換層に像露光を行い、光電変換
デバイスと像担持体間の放電によって、走行する像担持
体に潜像を形成する画像形成装置において、前記光電変
換層の前記誘電層と対向する面に設けた放電点を固定す
るための導電体からなるフロート電極と、該フロート電
極から像担持体側に所定距離離れた位置に前記フロート
電極との間で放電電界を形成するための加速電極とを有
するものである。

【０００８】このように構成した画像形成装置では、光
電変換層に電界が形成された状態で光電変換層が露光さ
れると、光の照射によりキャリアが生成される。光電変
換層に当接させて導電体からなるフロート電極を設けた
ことにより、光電変換層に形成される電界は、光電変換
デバイスの導電層から像担持体の導電層に向かって真っ
すぐ形成されるのではなく、フロート電極に集中するよ
うに形成される。よって、光の照射により生成されたキ
ャリアがこの形成された電界に沿ってフロート電極に移
動して集中する。この作用により、フロート電極の電位
が上昇し、加速電極との間で電位差ができ放電が発生
し、その一部が像担持体上に放電して静電記録を行な
う。このようにして、光信号に対応して像担持体上に静
電記録が行なわれる。

【０００９】このとき、加速電極の存在により、生成さ
れたキャリアがフロート電極に集中しやすくなる。ま
た、フロート電極と加速電極との間の距離は一定であ
り、放電に必要な電位差が一定となるので、安定した放
電を繰り返して静電記録を行なうことが可能となる。ま
た、フロート電極と像担持体との空隙間の距離の許容幅
が広がり、空隙の調整が容易となるので、設計及び製造
が容易となり、低コスト化が図れる。

【００１０】本発明の画像形成装置では、前記フロート
電極は、像露光の際の画素に対応して設けられ、前記フ
ロート電極は、像露光の際のスポット径よりも小径であ
るのが好ましい。このように形成することにより、光電
変換層の光の照射スポット中にフロート電極が位置すれ
ば、光の照射位置が多少変動してもフロート電極から安
定した放電が得られ、放電位置を特定することができ
る。また、露光スポット及び露光位置の調整が容易とな
り、低コスト化が可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の画像形成装置の実
施の形態を図面を参照して説明する。図１は、第１の実
施の形態である画像形成装置１の概念図を示し、図２
は、要部である光電変換デバイス９と像担持ベルト２の
部分的拡大断面図を示す。画像形成装置１の中央部に
は、像担持体である像担持ベルト２が配置されている。
この像担持ベルト２は、図示していない駆動装置により
回転する駆動ローラ３及びこの駆動ローラ３に平行に設
けられた加熱ローラ４により矢印ａ方向に走行回転され
る。

【００１２】像担持ベルト２は、図２に示すように導電
層であるベース２１の表面に誘電層２３を形成したもの
である。具体的には、幅２５ｃｍ、周長３０ｃｍの導電
性のフィルムからなるベース２１の上に約１０μｍのポ
リエチレンテレフタレートからなる誘電層２３を設けた
構成である。また、ベース２１は、第２電源２８によっ
てマイナスの電圧が印加されている。前述した像担持ベ
ルト２の周囲には、静電記録ヘッド５、現像装置６、転
写ローラ７が図中矢印ａ方向に順次配置されている。

【００１３】前記静電記録ヘッド５は、光学系８と、該
光学系８と像担持ベルト２との間に配置された光電変換
デバイス９とからなっている。光学系８は、ハウジング
８１中に半導体レーザ発生装置、コリメートレンズ、ポ
リゴンミラー、Ｆθレンズ、反射ミラー等を配置したも
のである。半導体レーザ発生装置にて発生されたレーザ
光８３は、ハウジング８１に形成されたスリットから光
電変換デバイス９に照射され、画像露光できるように構
成されている。レーザ光８３が走査露光する方向は、像
担持ベルト２の幅方向（図１において表裏方向）であ
り、以下この方向を主走査方向と呼び、この主走査方向
と直交する像担持ベルト２の走行方向を副走査方向と呼
ぶ。尚、レーザ光８３の光電変換デバイス９上での副走
査方向のスポット径は、８０μｍのものを用いる。

【００１４】光電変換デバイス９は、図２に示すように
透光性基板１０上に透光性導電層１２、光電変換層１４
を順に積層した構成であり、光電変換層１４上には、静
電潜像の画素に対応して、フロート電極１６が形成さ
れ、フロート電極１６が形成されていない箇所について
は、誘電体層１５、加速電極１８が形成され、フロート
電極１６及び加速電極１８が像担持ベルト２に空隙を介
して対向して配置されている。

【００１５】透光性基板１０は、主走査方向幅２５０ｍ
ｍ、副走査方向幅１０ｍｍ、厚さ３ｍｍの主走査方向に
長尺な透明なガラス板である。透光性導電層１２は、透
光性のある導電材であるＩＴＯ膜と、注入防止層である
ポリアミド樹脂膜とからなる。また、透光性導電層１２
のＩＴＯ膜には第１電源１７が接続されている。

【００１６】光電変換層１４は、半導体レーザ光（波長
７８０ｎｍ）やＬＥＤ光（波長６８０ｎｍ）等の長波長
光に対して良好な感度を有する機能分離型であって、キ
ャリア対発生機能を有する電荷発生層（ＣＧＬ）と、フ
リーキャリアの輸送機能を有する電荷輸送層（ＣＴＬ）
とからなる。この光電変換層１４は、その電荷発生層が
前記透光性導電層１２の注入防止層と当接して設けられ
ている。

【００１７】フロート電極１６は、図３から明らかなよ
うに、直径約３０μｍの略円板状の導電体が誘電体層１
５上に主走査方向に所定（８０μｍ）間隔にて一列に配
列され、且つ、前記光電変換層１４の電荷輸送層と当接
して設けられており、その１つ１つが印字の際の各画素
に対応している。

【００１８】誘電体層１５は、フロート電極１６が配列
された主走査方向の一列部分で、フロート電極を中心と
して副走査方向に８０μｍの範囲を除いて、光電変換層
１４上にフロート電極１６の配列と平行して厚さ約２０
μｍに積層されている。誘電体層１５が積層された上に
は、さらに、誘電体層１５の端部を除いて加速電極１８
となる導電体が積層されている。尚、加速電極１８は導
電線２４によって接地されている。

【００１９】前記現像装置６は、現像剤（以下トナーと
呼ぶ）を収容するトナー収容部６１と前記像担持ベルト
２に近接して配置された現像スリーブ６２と、前記トナ
ー収容部６１に収容されたトナーを撹拌して前記現像ス
リーブ６２に供給する供給ローラ６３とからなってい
る。この現像装置６で使用するトナーは、負帯電型で、
平均粒径が１０μｍのものである。また、現像スリーブ
６２には地肌カブリなどを防止するために適度の現像バ
イアス電圧が印加されている。

【００２０】前記転写ローラ７は、前記加熱ローラ４に
像担持ベルト２を介して対向し、且つ、像担持ベルト２
に圧接して配置されている。この転写ローラ７と像担持
ベルト２の間には記録紙Ｓが通紙されるようになってい
る。

【００２１】以上説明したように構成された画像形成装
置１において、まず潜像形成の過程について説明する。
光電変換デバイス９の透光性導電層１２には、第１電源
２７によって１．２ｋｖの電圧（Ｖ_C）を印加し、加速
電極１９は接地（０Ｖ）しておき、そして、像担持ベル
ト２の導電体のベース２１には、第２電源２８からマイ
ナス１ｋｖを印加する。したがって、光電変換層１４に
は、透光性導電層１２と、加速電極１８及びベース２１
との電圧差に基づいて電界が形成されている。

【００２２】このときの光電変換デバイス９内の電界の
様子を主走査方向の断面図を用いて図４に示す。この図
４から明らかなように、光電変換層１４内に形成される
電界は、光電変換層１４の表面にフロート電極１６を設
けているので、フロート電極１６に向かって湾曲して形
成される。

【００２３】以上のように電界が形成された状態で、光
電変換デバイス９に光学系８にて発光されたレーザ光８
３を照射し露光すると、レーザ光８３は透光性基板（支
持体）１０、透光性導電層１２を透過して光電変換層１
４に到達する。光電変換層１４の電荷発生層では電界の
存在下で光を吸収するとキャリア対を生成する。このと
き、フロート電極１６の存在する領域で生成されフリー
化した正のキャリアは勿論、その周囲で生成されフリー
化したキャリアも電気力線に沿って電荷輸送層内を通り
フロート電極１６に移動する。これにより、フロート電
極１６に生成されたキャリアが集中することになり、フ
ロート電極１６の電位が上昇することになる。

【００２４】すると、フロート電極１６と加速電極１８
との間の電界が上昇し、この電界がパッシェン則で決ま
るしきい値を越えたときに放電が発生する。フロート電
極１６と加速電極１８との間で発生した放電の一部が像
担持ベルト２に向かって飛翔し、誘電層２３上に静電潜
像を形成することになる。さらに、像担持ベルト２のベ
ース２１には、第２電源２８によってマイナス１０００
Ｖの電圧を印加しているので、正のキャリアが飛翔し易
くなると共に、キャリアの捕捉が確実なものとなる。

【００２５】また、加速電極１８を設けることにより、
放電電極１６と像担持ベルト２の間の距離が広く取れる
と共にその許容幅も広がるので、像担持ベルト２のムラ
や変形等によって放電電極１６と像担持ベルト２との距
離が多少変化しても許容される。さらに、個々のフロー
ト電極１６は、露光スポット径に対して小さく形成され
ているので、生成されたキャリアが集中して特定された
位置から加速電極１８に対して安定して放電が行われ、
像担持ベルト２に所望の静電潜像が形成されることにな
る。

【００２６】続いて、潜像形成後の過程について説明す
る。像担持ベルト２に形成された静電潜像は、駆動ロー
ラ３及び加熱ローラ４の回転により現像装置６と対向す
る現像部に搬送され、現像装置６によりトナー現像され
る。その後、像担持ベルト２上に形成されたトナー像
は、さらに駆動ローラ３及び加熱ローラ４の回転によっ
て搬送され、加熱ローラ４内部に設けられた発熱体１１
により加熱されると同時に転写ローラ７により、記録紙
Ｓに転写される。このときトナー像は、溶融して転写さ
れるので、像担持ベルト２にトナーが残留せず、ほぼ完
全に記録紙Ｓに転写されるとともに、同時に定着され
る。

【００２７】前述した実施の形態の光電変換デバイス９
としては、以下の方法によって製造されたものを用い
る。まず、透光性基板１０となる略板形状の透明なガラ
ス板の表面に透光性導電層１２を形成した。透光性導電
層１２は、ＩＴＯ膜を公知のイオンプレーティング法に
より約０．２μｍ形成し（ＩＴＯ膜の面積抵抗は、約１
００Ω／□とする）、さらにその上に注入防止層として
約０．５μｍのポリアミド樹脂層をディッピング法によ
り塗布する。

【００２８】続いて、光電変換層１４は、まず、以下に
示す感光塗料を前記基体の透光性導電層１２の表面にデ
ィッピング法を用いて塗布し、乾燥後の膜厚が０．４μ
ｍの電荷発生層を形成する。感光塗料は、τ（タウ）型
無金属フタロシアニン１重量部、ポリビニルブチラール
樹脂２重量部、及びテトラヒドロフラン１００重量部を
ボールミルポットに入れて２４時間分散して得た。この
ときの感光塗料の粘度は２０℃で１５ｃｐである。尚、
電荷発生層は、溶剤に感光材料を溶かしたものを塗布し
て形成するようにしたが、感光材料を蒸着させて形成す
るようにしても良い。

【００２９】そして、この電荷発生層上にヒドラゾン化
合物８重量部、オレンジ色素０．１重量部、ポリカーボ
ネイト樹脂１０重量部をテトラヒドロフラン１８０重量
部からなる溶媒中に溶解させた塗液をデッピング法を用
いて塗布し、乾燥させて、膜厚２１μｍの電荷輸送層を
形成する。

【００３０】次に、光電変換層１４の表面、詳しくは電
荷輸送層の表面に、図３に示すような主走査方向に一直
線状に複数個配列されたフロート電極１６を形成する。
このフロート電極１６は、導電性ペーストをスクリーン
印刷により形成する。このとき、フロート電極１６は、
主走査方向に８０μｍピッチで、個々の直径が約３０μ
ｍ、膜厚が５μｍに形成する。

【００３１】続いて、光電変換層１４の表面でフロート
電極１６の形成されていない範囲、詳しくは、フロート
電極１６を中心として、副走査方向に約８０μｍの主走
査方向全面を除いた部分に、ポリカーボネイトを２０μ
ｍの厚さ塗布し、誘電体層１５を主走査方向と平行に２
本形成する。次に、誘電体層１５を形成した後、誘電体
層１５の表面で、フロート電極１６側の端部１０μｍの
範囲を除いて、導電性ペーストからなる電極をスクリー
ン印刷により塗布し、主走査方向と平行な２本の加速電
極１８を形成する。以上のようにして光電変換デバイス
を形成する。

【００３２】光電変換層１４の構成に関して言えば、上
述した機能分離型のほか、逆積層型や単層型であっても
良い。また、電荷発生材料、電荷輸送材料、結着樹脂、
添加剤等も、公知の材料を目的に応じて、適宜選択すれ
ば良い。加えて、感光材料についても有機材料に限られ
るものでなく、酸化亜鉛、硫化カドミウム、セレン系合
金、非晶質ケイ素系合金、非晶質ゲルマニウム合金等の
無機材料を使用しても良い。また、帯電性能、画質、基
体への接着性等を改善する目的で、公知の下引層を設け
ても良い。また、透光性基板１０は、露光する光に対し
て透明な基板で支持体となるものあれば特に限定される
ものでない。

【００３３】フロート電極１６や加速電極１８は、導電
性ペーストの他、公知の導電性酸化膜や、金属材料等を
用いることができる。フロート電極１６及び加速電極１
８は導電性であれば特段の限定を受けないが、直接放電
にさらされるので、酸化が進行しにくい材料を用いるこ
とが好ましい。

【００３４】フロート電極１６及び加速電極１８の形成
方法についてもこれに限るものでなく、スクリーン印刷
に変えて、蒸着、イオンプレーティング、スパッタリン
グ等の方法により、電極を形成するようにしても良い。
この場合、マスクシートを用いるか、フォトリソグラフ
ィーにてパターンを形成する。

【００３５】透光性導電層１２に用いたＩＴＯ膜に代え
て、透光性のある導電材を用いても良い。ただし、電圧
降下を避けるため、面積抵抗が１０００Ω／□以下の材
料とすることが好ましい。導電層の形成方法についても
前述した方法に限るものでなく、イオンプレーティング
法、蒸着に変えて、印刷、スパッタリング等の方法によ
り導電材の層を形成するようにしても良い。また、注入
防止層についてもポリアミド樹脂に限るものでなく、透
光性を有する公知材料を用いても良い。

【００３６】また、加速電極１８の形状についても平行
ライン状に限られるものでなく、例えば、円形の穴が配
列された形に形成するようにしても良い。具体的には、
図５に示すように誘電体層１５をフロート電極１６とそ
の周囲１０μｍの範囲を除いた光電変換層１４上に形成
する。よって、誘電体層１５には前記フロート電極１６
と合致する数の凹部２６が列設されており、その底にフ
ロート電極１６が設けられている。そして、誘電体層１
５の表面には、加速電極１８となる導電体層が形成さ
れ、フロート電極１６と凹部２６の開口縁部との間で、
放電を発生させるような構成であっても良い。

【００３７】以上のように露光スポット径よりも小さい
フロート電極１６を設け、電界形成の特性を利用するこ
とによって、光電変換層１４にて生成されたキャリアを
小さなフロート電極１６に集中させ、加速電極１９との
間で放電を発生させて像担持ベルト２に静電潜像を形成
するようにしたので、露光スポット内での放電位置を特
定することができ、生成されたキャリアを有効に利用し
て静電潜像を形成することができる。さらに、加速電極
１８を設けてフロート電極１６と加速電極１８の間で放
電をさせるので、電極間の距離が常に一定となり、光電
変換デバイス９と像担持ベルト２との間の距離の許容範
囲が広がる。よって、設計段階及び製造段階での作業が
容易となり、低コスト化が図れる。

【００３８】尚、光電変換デバイス９を露光する光源と
して半導体レーザを示したが、これに限られるものでな
く、光電変換デバイス９を適切に露光できるものであれ
ば、ＬＥＤ方式、液晶シャッタ方式、ＰＬＺＴ方式等の
公知の露光方法を用いることができる。また、現像剤の
特性等を切り替えることにより、露光部を現像せずに非
露光部について現像させることが可能なことは言うまで
もない。尚、像担持体の構成も、このようなベルトに限
られるものでなくドラム形状のものであっても良い。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、光情報に対応して生成されたキャリアがフロー
ト電極に集中し、加速電極との間の放電によって像担持
体に静電潜像を形成するようにしたので、光電変換デバ
イスと像担持体の調整が容易になると共に、像担持ベル
トの変形等に拘わらず長期にわたって安定した所望の静
電記録が可能となる。

【００４０】また、フロート電極を、露光スポット径よ
りも小さく形成することによって、光電変換デバイスか
らの放電位置がさらに特定され、より画像情報に忠実に
画像を再現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による画像形成装置の概略構成図を示
す図である。

【図２】 図１に示す画像形成装置の要部拡大図を示す
図である。

【図３】 図２に示す光電変換デバイスの像担持ベルト
対向面を示す図である。

【図４】 光電変換デバイスの主走査方向断面の一部分
の電気力線を示す図である。

【図５】 本発明による画像形成装置の変形例を示す前
記図３に対応する図である。

【図６】 従来例の画像形成装置を示す図である。

【符号の説明】

１…画像形成装置、２…像担持ベルト（像担持体）、８
…光学系、９…光電変換デバイス、１２…透光性導電層
（導電層）、１４…光電変換層、１６…フロート電極、
１８…加速電極、２１…ベース（導電層）、２３…誘電
層、２７…第１電源。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電層上に形成した誘電層を有する像担
   持体と、導電層上に光電変換層を形成した光電変換デバ
   イスとを誘電層と光電変換層とが対向するよう配置し、
   両導電層間に電位差を形成した状態で光電変換層に像露
   光を行い、光電変換デバイスと像担持体間の放電によっ
   て、走行する像担持体に潜像を形成する画像形成装置に
   おいて、 前記光電変換層の前記誘電層と対向する面に設けた放電
   点を固定するための導電体からなるフロート電極と、 該フロート電極から像担持体側に所定距離離れた位置に
   前記フロート電極との間で放電電界を形成するための加
   速電極とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記フロート電極は、像露光の際の各画
   素に対応して設けられ、前記フロート電極は像露光の際
   のスポット径よりも小径であることを特徴とする請求項
   １に記載の画像形成装置。