JPS5898746A - 像形成方法 - 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】 本宛Ｉｊｌｉは像形成方法、脣に画像光を照射された感
光体上の咳画像光の明部にトナー像を形成する像形成方
法に関する。

従来感光体上にトナー像を形成する方法としてはあらか
じめ感光体を一様に帯電し次いで像光を照射することに
より静電潜像を形成した後現像器により静電潜像のパタ
ーンに応じてトナー粒子を付着せしめて可視像を得る方
法が広く用いられているｃ以下、第１の方法と記す）０
この場合トナ粒子として絶縁体を用いあらかじめキャリ
ア粒子等との摩擦によ９感光体の帯電極性と同極性に帯
電して用いる事が一般゛的である。

この時現像器に、前記感光体の帯電極性と同極性の直流
バイアス電圧を印加する事も有効である事が知られてい
る。また、特開昭４９−４５６２号公報にはトナーとし
て導電性及び磁性を有する粒子を用い現像する事が開示
されている。

上記第１の方法を適用して、感光体上の像光の明部にト
ナー像を形成する場合には、現像器のトナー担持体と感
光体の像光の暗部の電位とはは等しい値の直流バイアス
電圧を現像器に印加して、暗部に対応する部分では現像
器と感光体の闇に電位差を生じさせず、ｆ１４部に対応
する部分のみに感光体と現像器のトナー担体との閾に電
位差を生じさせて、ｉ部に対応する部分にトナーを付着
させる。

ところが、上記第１の方法を用いる場合、感光体をコロ
ナ帯電器等により一様に帯電する行程。

像光を照射する行程、現像器によりトナーを付着せしめ
る行程、を順次行なう必要があり、これを実現する装置
は大証かつ複雑なものとなるばかプでなく故障が多くｇ
ｉ頼性の劣るものとなる。殊に。

感光体を一様に帯電する帯電手段はａＫＶ出力を有する
高圧電源を必要とし大雛かつ＾価であるばかりでなく、
感電の一危険性がある。また、湿度・粉層等の影響を受
は易く信頼性の劣るものである。

モーフプリンティング法と百われ不ものが知られている
（以下、帛２の方法と記す）０この方法り透明かつ導電
性の基板上に光４″ｗＩＩＥ体層を設けた１光体を用い
、上配光纏電体層に対向して金属網状電極を対置させ、
透明かつ導電性の基板を通して光像を照射すると同時に
上記金属網状電極側からトナーを吹きつけ、あらかじめ
光導電体層に密着して設けておいた紙等の支持体上にト
ナーを吸着させる０上記光導電体層としてはＮｍ半導体
であるＣｄＳが用いられるがこの場合社網状電１＃Ｌ＠
にマイナス電圧を印加する。

この第２の方法はきわめて簡単な行程によ多像を得る事
ができるが、地力プリが多く又高い画像浸度を得る事が
困難であシ、未だ実用に供されるに至っていない。

また、特公昭４８−４３８２１号公報に鉱、感光体上に
形成された導電性パターンを導電性及び磁性を有する現
儂剤を用いて現像し像形成する事が示されているＣ以下
、１１５Ｉの方法と記す）。これは感光体に光像を照射
することによって形成された導体パターンＯ背面の導電
基板と現像器のトナー担持体との間に直流電圧を印加し
つつ現像するものである。そして、導電基（と光導電体
の関には絶縁性の層が設けである。

上記導電性パターンの形成は現像に先立って行なっても
良いし、又、同時に遂行されても良いものである。

この第６の方法においては、像光の暗部に対応してトナ
ーを付着せしめる場合（陽画を得る場合）には、光導電
体がＮｉＪ半導体であれは該先導電体の基板に負の電圧
を、ｐＨｔ半導体であれに正の′１圧を印加する。

像光の明部に対応してトナーを付Ｎせしめる場曾（陰嬌
を得る場合）には、光導電体がＮ型半導体であれば光導
電体の基板に正の電圧を、Ｐ型半導体であれは負の゛電
圧を印加する。この場合、印加する電圧は５００ｖ程度
であって率なる直流では不適尚であり脈′Ｎ！Ｊ直流電
場を用いる必要がある。

上記、ｉ％３の方法を用いれば帯電手段を用いることな
く原画像を得ることができるが、この陽画像ｔ−得る場
合には前記の方法でｌ＃Ｉ！Ｉｉ像を侍る場合の２〜３
倍の篇元首が必要でるり１通電行なわれている休に感光
体を帯電して像繕光をあたえ、静電潜像を形成する場合
に比べて１０倍以上の露光量が必要とされる。上記特公
昭４８−４６８２１号公報に開示されている例では約４
００ルツクス秒の露光量を用いているが、これは現在一
般に用いられている電子写真式複写装置において必要と
される露光量の約２０倍ないし２００倍の露光量である
。従って、現像速度を速めることが困難であり、陰画像
形成にあたっては１通常２ないし３秒の時間を要する。

又、印加する電圧源としては前記の如く脈動直流電源を
用いる必要があるため倫先の光源として７ラツシユ光１
画儂電気信号によって変調されたレーザー光等を用いる
事が困難である。なぜならばこれ等フラッシュ光、変調
さ、れたレーザー光等のきわめて短時間の間露光をあた
える光源で露光する場合、裾光された瞬間に前記脈動直
流源の電圧が高い状態に有るか低い状態に有るかによっ
て９画儂濃度に変動を生じ画倫にしま模様を生じる欠点
がある。

以上、説明した様に従来の倫形成方法は一長一短があり
、帯電行程等の複雑な行程を用いる事なく、比較的少い
露光量で高速度で陰画像を形成する事ができかつ、変調
されたレーザー光によって走査して露光する事により画
傷を形成する事のできる方法は知られていなかった。

近年９画倫電気信号により変調されたレーザー光輝で感
光体を走査し露光をあたえて像を得る事が広く行なわれ
ているが、この場合画像の黒に対応する部分を露光１．
て像を形成した方が美しい画像が得られることが知られ
ている。

また、レーザーとしてしばしば半導体レーザーが用いら
れるが、半導体レーザーの発する光は一般に近赤外光で
あり、光導電体に対して感度が低く、又、得られるエネ
ルギーもたかだカーｏｒＭ程度でありきわめて小さい。

これらの用途に有効な像形成方法はこれまで強く望まれ
ていたにもかかわらず未だ実現されていなかった。

本発明線前述のごとき問題点を解消すべくなされたもの
であり、帯電等の複雑な行程を必禦とする事なく、比較
的少い露光量でしかも高速度で美しい画使を得る像形成
方法を提供する事を目的とする本のである。

本発明紘上記の目的を達成するために、透明かつ導電性
を有する基体上に光導電層を設けた感光体を使用し、導
電性及び磁性を有するトナーを内蔵した磁力発生手段に
よって、トナー担持体上に保持しつつ前記感光体に接触
せしめ、上記光導電層がＮ型半導体である場合には上記
基体側を負に。

光導電層がＰ型半導体である場合には基体側を正になる
ように、上記の基体とトナーの間に直流電圧を印加しつ
つ該基体を通して、光導電層に画像光を照射し画像光の
明部にトナーを付着せしめるようにした像形成方法であ
る。

上記の画像光を照射する時間は、感光体にトナーが接触
している時間より長いか又は同等であっても可能である
が感光体よりトナーがひき離される以前に終了する事が
より望ましい。

第１図は本発明の方法を実施する装置の構成例を示すも
ので、感光体の基体１としては９例えばガラス基板１ａ
上にきわめて薄い金属膜、酸化インジウム錫膜等の導電
層１ｂを設けたものを用いる。

そして、上記基板１上に積層する光導電層２としては９
例えばＣｄＳのＮ型半導体ｄ’！最適である〇３Ｊ１ｇ
ＩＩ器は、内部に磁石３を有する金属製のスリーブ４を
有しており、その表面に導電性及び磁性を有するトナー
５を保持している。上記の磁石３は矢印の方向に回転し
、トナー５は磁石３０回転方向と逆方向に搬送される。

スリーブ４の外周に近接してブレード６が設けられてお
り、これによりトナ一層は一定の厚みに規制される。感
光体１の導電層１ｂと現像器のスリーブ４の間には電源
Ｅにより直流電圧が印加される。図示例では光導電層が
Ｎ型半導体であ不からスリーブ４に対して正の電圧を印
加し、該スリーブを介してトナーに電圧を印加している
。

画像光は感光体の基体１を通して照射され９画像光の明
部に対応して感光体にトナーが付着し。

債が形成される。

第２図、第３図は本発明方法の原理を説明する概念図を
示すもので、第２図は明部における電荷、の様子を表わ
している。電圧を印加されたトナーが感光体に接すると
、光導電層２に電界が印加される。この時９画像光が照
射されると、光導電層２中にフォトキャリアｅが発生し
、このフオトキ体表面に付着される。

図示例は光導電体２がＮ型半導体であ抄、トナー５に正
の電圧が印加されているので９画像光りの照射により光
導電層内の基板の近傍で発生した電子・正孔対の内電子
が光導電層表面方向に良好に導かれる。その結果、トナ
ー４と感光体の間に強い静電引力が作用し、トナーは感
光体に付着する０第３図は暗部における電荷の様子を表
わしている。

トナー５と基体１の導電層１ｂとの関に電界が印加され
る事により９両者の間に静電引力が作用するが９両者の
間には光導電層２が有抄、距離が離れているためにその
力は小さい０そのため、スリーブの内部に設けられた磁
石３による磁力、トナー粒子相互の間の付着力等により
、トナーは光導電層即ち感光体表面より引きはなされる
。

以上の様にして感光体の明部にトナーが付着し暗部には
トナーが付着せず画像が形成される０本発明の像形成方
法においては光導電層２が例えばＣｄＳ酸化亜鉛ＰＶＫ
−ＴＮＦ等のＮ型半導体である時にはトナーに正の電圧
を１例えばＳｅ、　５ｅＴｅ　ｅＡｓ３Ｓ・２等のＰ型
半導体である時には負の電圧を印加するが、この極性を
逆にすると十分な光感度を得ることができず良好な画像
は得られない。

例えば、第２図においてトナニに負の電圧を印加した場
合を考えると１画像光の照射によね光導電層内の基板の
近傍で発生した電子正孔対の内。

正孔がｌ光導電層表面方向に導かれる必要が有る。

ところが押型半導体においては、正孔の易動度は電子に
比べて著しく劣るためそのような作用はほとんど期待で
きない。

そこで光導電層２を透過して該光導電層表間近傍に達し
た光により光導電層内の表面近傍で発生する電子正孔対
の電子が基板方向に導かれる効果に期待せざるを得ない
。しかし、光導電層２は一般に不透明であるから、光導
電層表面近傍に達する光はきわめて弱く、著しく感度の
劣るものとなる。故に、光導電層側から画像光をあたえ
る事が−考えられるが、光導電層表面に十分にトナーが
接している時には、トナー及び現像器により光路をさえ
ぎられるため効率良く露光をあたえる事ができない。光
導電層２がＰ型半導体でトナーに正の電圧を印加した場
合も同様である。

それに対して前記のように、光導電層２がＮ型半導体で
トナーに正の電圧を印加した場合及びＰ゛型半導体でト
ナーに負の電圧を印加した場合には光導電層の基板近傍
で発生した電子・正孔対が有効に導かれるため高い感度
を有するのである。従がって比較的少い露光量で十分な
画像濃度を得ることができる。又、高い画儂濃、度を得
る事ができる事から逆に印加する電圧を例えば１００ｖ
程度に小さくする事ができその結果暗部へのトナーの付
着力を低下させ地力ブリのない美しい画像が得られる。

本発明の像形成方法において暗部で導電性基板より光導
電層に電荷の注入を生じ、ると、地力ブリの原因となる
がこれは容易に解消し得る。即ち。

通常導体と半導体の界面においては若干のエネルギー障
壁を生じ、ある程度以上高い電圧を印加しなければ注入
される電荷の量は小さいからである。

また９本発明の像形成方法においては１００ｖ乃至５ｏ
ｏｖ程度の印加電圧で十分な濃度の画像を形成する事が
できる。これは公知のいわゆるカールソン法、ＮＰ法等
の電子写真法に於て感光体に印加される電圧に比べて小
さいものである。

さらに本発明の像形成方法においては基板１の導電層１
ｂと光導電層２の間に薄い絶縁層を設け。

光導電層への電荷の注入をほぼ完全に防止する事ができ
る。この場合、絶縁層の厚みは光導電層に比べて十分に
薄くしなければ、明部における画像濃度が十分に得られ
ない。

本発明方法において印加する電圧を優度に高くすると、
暗部におけるトナーと感光体の間の静電引力が増し、暗
部にトナーが付着し著しい地力ブリを生じる。この状態
で、著しく強い光像をあたえると明部のトナーの付着′
量が低下しｉ部の方が明部よ恰もトナー付着量が多い状
態になル陽画像を生じる場合が有る。これは過剰の電圧
と露光により感光体表面とトナーとの間で放電がおこり
。

明部に一旦付着したトナーが付着力を失う結果中じるも
のと推定される。上記感光体表面とトナーの間の放電は
感光体表面の抵抗が低下した状態で感光体表面に達した
状態で起り得る。そこで正常の陰画像を得る（は画像に
過度の地力ブリを生じない程度の低い電圧に設定し過剰
の露光をあたえない様に定める必要がある。最適の電圧
及び露光量は感光体の種類、トナーの抵抗値、トナーと
感光体の接触時間等により異るが陽画像を生じる場合は
本発明によって陰画像が得られる場合に比べて３倍ない
し５倍以上の高い電圧を印加し、１０倍以上の強い露光
をあたえた場合のみであるので。

正常な陰画像を得る電圧及び露光量を定める事は容易で
ある。

通常の状態では、光導電体の７オトキヤリアの平均寿命
はきわめて短いものであるから゛１本発明のごとく透明
基板を通して露光をあたえた場合には、Ｓ光体の表面に
達したフォトキャリアは直ちに消滅し感光体表面の抵抗
を著しく低下させる事はない。従って、陽画像が生じる
ことはないが。

更にこの発生を確実に防止するために感光体の表面に薄
い絶縁体の層を設けることを可とする。

安定して良好な陽画像を得るためには画像光の照射を感
光体表面に供給されているトナーがひき離される以前に
終了する事が必要である。前述のように７オトキヤリア
の平均却命はきわめて短いものであるから９画像光の照
射を終了した後たとえ過剰の露光により感光体の表面の
抵抗が低下していたとしても直ちに抵抗が１其すると考
えられる。その時現像行程が継続していればその過程で
現像され、明部にはトナーが多量に付着して十分な画像
濃度の陰画傷が得られる。

正常な画像が得られる状態であっても前述の様に画像光
の照射を、トナーがひきはなされる以前に終了すること
は９画像濃度が高くシャープ・な画像を得るために有効
である。即ち、比較的印加電圧が低くかつ適正な露光量
をあたえた状態でも感光体とトナーの間で若干の放電が
行なわれており。

露光時間を短縮する事によりかがる放電が少くなる事に
よると考えられる。

上記のように露光時間を短縮すると十分な露光量をあた
える事が困難になるが本発明の像形成方法においては比
較的少い露光量で十分な画像濃度を得ることができるの
で、露光時間を短縮しつつ十分な露光量をあたえること
は容易である。

第１図において感光体を上方又は下方に移動しつつ画像
光を照射する場合には１図に示したように感光体にトナ
ーが接している領域よりも幅の狭いスリット７を介して
露光をあたえれば良い。露光光源としてフラッシュを用
いることも有効である。画像電気信号により変調された
レーザー光により感光体を走査する場合、ＣＲＴにより
露光する場合等には感光体にトナーが接している領域で
露光をあたえれば・画像光の照射はトナーが引きけなさ
れる以前に終了する。

本発明に適用しうる導電性及び磁性を有するトナーはマ
グネタイト等の磁性体を含有する樹脂の粒子の囲りにカ
ーボン等を付着させたもの、あるいはフェライト粉、鉄
粉等をそのままトナーとして使用する事もできる。トナ
ーは比較的低抵抗のものであってもよいし、父１例えば
特開昭５３−３１１３６号公報に開示されているように
比較的高抵抗のものであっても現像行程においてスリー
ブ、マグネット等を駆動する事により見かけ１導電性を
示すものであれば適用しうる。

図示例では感光体の基体１とトナー５の間に電圧を印加
する方法として現像器のスリーブ４と感光体の基体１の
間に電圧を印加したがその他スリーブ４を絶縁体とし例
えばブレード６等のトナーに接する他の部材に電圧を印
加することも可能である。

第４図に本発明を適用した画像表示装置の一例を示す。

画像電気信号により変調された半導体レーザー（図示せ
ず）の出力光はスキャナー８により一方向に走査されｆ
・θレンズ９及びミラー１０を介してベルト状の感光体
１１の裏面に露光される。この感光体は矢示方向に移動
するもので表面に酸化インジウム錫薄膜を設けて導電性
としたポリエチレンテレフタレートフィルム表面に樹脂
ラバインダーとしてＣａＳを塗付したものである。

ＣｄＳは、銅及びインジウムがドープされ半導体レーザ
ーの発する近赤外光に対して感度を有するものを用いる
、感光体の露光位置に対向して現像器１２を設ける。現
像器には内部に磁石６を有するスリーブ４が設けられて
おり上記磁石６は矢印の方向に回転する。

スリーブ表面に供給された導電性及び磁性を有する現偉
剤５はブレード６で均一に規制され感光体表面に接触す
る。トナー５が感光体表面に接触している領域の幅はレ
ーザービームに比べてはるかに大きいので現像はレーザ
ー光による露光が終了した後も継続して行なわれている
。現像器のスリーブと感光体の基体の間には直流電圧源
（図示せず）により直流電圧が印加されている。露光及
び現像を行う付蓋の近傍にはローラ１６・１４が設けて
ありこれにより感光体１１を平滑に保ち感光体表面と現
情器のスリーブの間の距離）精度良〈一定に保っている
。現像器に対向する位置で感光体表面に形成されたトナ
ー像は表示部１５に送られ、この位置で感光体１１の移
動は一担停止される。表示部ではガラス１６を遺して感
光体表面のトナー惨を目視することができる。

ランプ１７．ランプ１８は感光体表面を照明する事によ
り、トナー像を見易くするとともに傷形成行程によって
受けた電界による履歴を消去する棲能を有する。

ランプ１９は感光体の履歴を消去するためのもので、ベ
ルト状の感光体が移動している間だけ点灯され停止とと
もに消灯される。

表示内容を改める時には感光体１１を再度移動させ９表
面にトナー像を有する感光体をその１１再度使用する。

この場合、感光体表面のトナー像は次回の倫形膚に何ら
悪影響を及ぼさないので。

別にり１７−ニング手段を設ける必要は無く次回の傷形
成時に前記第３図について説明した理由により不必要な
トナー像の消去が行なわれる。

以上説明した様に本発明によれば、帯電等の複線な行程
を用いることなくきわめて単純な行程により画僚を形成
することができる。又、ＩＩ！Ａ光体を繰返し使用する
場合、感光体表面に残されたトナー像は次回の傷形成に
何ら悪影響を及ぼさないのでクリーニング手段を必要と
し表い。

その結果きわめて安価かつ小型の装置により傷形成を行
なう事が可能となり、装置の信頼性を高める事ができる
等の効果゛が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明偉形成方法を実施する装置の構成例図、
第２図、第３図は本発明傷形成方法の原理を説明する概
念図、第４図は本発明倫形成方法を適用し九画儂表示装
置の側面図である。 １はガラス基板１ａ上に導電層１ｂを設けた基板。 ２は光導電層、３は磁石、４はスリーブ、５はトナー、
６はブレード、７はスリット、Ｌは画儂光。 手続補正書（ＪＥ） 昭和５７’Ｐ４月　７日 特許庁長官　烏ｍ参偶殿 １、事件の表示 昭和５６年　Ｉｌ＃舒鵬　　第１９７４１０号２４Ｍ０
４１　　ｍＭＩｉＬ］Ｉ麿 ３、補正をする者 事件との関係　−ＩＫ−線式 住所 ２カ（１０口）雫ｉノｙ採武幽社 ６、苧ａｍｉａｔ會蕾Ｏａ館　鴫１１５７４Ｌ５月６〇
−７、＠止０ｆｉｌｌ 山鵬−畠５−ｏ浄普（円豐μ鱗民暑し）。 −付線１ｌＩＩ？謳２−下Ｏ「纂４脚」な胴鋲朱書Ｏ逸
ＩＮ＠し、　ｒｌＭｓＷａＪ　ａ纏にし究ｒｌＡｆｓ＊
１１４ｅ、ｏ魂ｊｉ１ｍし１す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明で導電性を有する基体上に光導電層を設けた
   感光体を使用し、導電性及び磁性を有するトナーを内蔵
   した磁力発生手段によってトナー担持体上に保持しつつ
   前記感光体に接触せしめ。 上記光導電層がＮｍ牛導体である場合には上記基体側を
   負に、先導電層がｐｍ半導体である場合には基体側を正
   になるように、上記の基体とトナーの間に直流電圧を、
   印加しつつ咳基体を通して光導１１ＥＭＩＫｌｉｉ＊光
   を照射し。 ｉｉｉ＊光の明Ｉ−ｖ亨岬苧賓輸せしめることを特徴と
   する像形成方法。
2. （２）画蒙光の照射は９、感光体に接触しているトナー
   が蚊感光体表面より、ひき離される以前に終了する特許
   請求の範囲（１）項記載９儂形成方法。