JPS5898748A - 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】 本発明は像形成方法、特に画像光を照射され圧感光体上
に直接目視するに適した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事
により静電潜像を形成した後、現像器により静電潜像の
パメー／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（以下ｓｅｘの方法と記す
）。この場合、トナー粒子として絶縁俸を用いあらかじ
めキャリア粒子等との摩擦により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、ｍｓ
器に前記感光体の帯電極性と同極性の直流パイブス電圧
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４９−４５３２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）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、現像器のトナー担体と感光体
の像光の暗部の電位とほぼ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
感光体の間に電位差を生じさせず、明部に対応する部分
のみに感光体と現像器のトナー担体との間に電位差を生
じさせて、明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
なう必要が有り、これを実現する装置は大型かつ複雑な
ものとなるばかりでなく故障が多く信頼性の劣るものと
なる。殊に、感光体を一様に帯電する帯電手段は数茸出
力を有する高圧電源を必要とし大型かつ高価であるばか
“りでなく感電の危険性がある。また、湿度、粉塵等の
影響を受は易く信頼性の劣るものである。

一方、感光体を帯電する行程を用いる事なく、像光を照
射する行程と現像する行程を同時に行なうものとしてス
悸−クプリンテインク法と言われるものが知られている
（以下、第２の方法と記す）。

この方法は透明かつ導電性の基板上に光導電体層を設け
た感光体を用い、上記光導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良紙等
の支持体上にトナーを吸着させる。上記光導電体層とし
てはしばしばＮ型半導体であるＣｄｓが用いられるが、
この場合は網状電極側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りｇＲヲ得
る事ができるが、地力ブリが多く又高い画像濃度を得る
事が困難であり、未だ実用に供されるに至っていない。

また、特公昭４８−４３８２１号公報には、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
偉剤を用いて現像し像形成する事が示されている（以下
、第３の方法と記す）。

これは感光体に像光を照射することによって形成された
導体パターンの背面の導電基板と、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。

導電基板と光導電体の間には絶縁性の層が設けである。

上記導電性ノ（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３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ＮＷ半導体であれば該光導電体の基板に負の電圧を、
Ｐ型半導体であれば正の電圧を印加する。

像光の明部に対応してトナーを付着せしめる場合（陰画
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型半導体であれば鼻の電圧
を印加する。この場合、印加する電圧は５００ｖ程度で
あって、単なる直流では不適当であり脈動直流電源を用
いる必要が有る。

この第３の方法を用いれば帯電手段を用いる事なく陰画
像を得る事ができるが、この陰画像を得る場合には陽画
像を得る場合の２〜３倍の露光量が必要であり、通常行
なわ些ている様に感光体を帯電して像露光をあたえ、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。

前記特公昭４Ｂ−４３８２１号公報に開示されてイル例
では約４００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、現像速度を速める事が困難であり、
陰画像形成にあたっては、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有るため、像光の光源としてフラッ
シュ光画像電気信号によって変調され九Ｖ−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、露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
よって画像濃度に変動を生じ画像にしま模様を生じる欠
点がある。

以上、説明した様に、従来の像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１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
像を形成する事のできる方法は知られていなかった。

近年、画像電気信・号により変調されたレーザー光等で
感光体、を走査し膠光をあたえて像を得る事が広く行な
われているが、この場合画像の腸に対応する部分を露光
して像を形成した方が美しい画像が得られる事が知られ
ている。また、レーザーとしてしばしば半導体Ｖ−ザ′
−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
られるまで強く望まれていたにもかかわらず未だ夾現さ
・れていなかった。

さらに、感光体上に形成された像を直接見る用途に使用
する場合には、従来の感光体では以下詳述する理由によ
り該感光体上に形成されるトナー像が見難いという問題
が有る。

一般に光導電体が光感度を有するためにはその波長の光
エネルギーを吸収するものである事が不可欠であり、あ
る波長に対して大きい吸収が有るものはそれよりもやや
短波長の光に対しても吸収率が高い。従って、半導体レ
ーザーの発する近赤外光（長波長光）等に対して感度を
有する感光体は一般に暗い色調であり明るい色調の感光
体を作成する事は困難である。現在近赤外光−に対して
感度を有する感光体の材料としては、５ｅＴｅ、色素に
より増感されたｏｐｃ　（有機光導電体）、増感された
Ｃｄ８等が知られているが、５ｅＴｅ増感されたＯＰＣ
は黒色であり、増感されたＣｄＳは他のものよりは明る
い色調ではあるが十分な感度を有するものは茶色にちが
い暗い色である。

一方、現像用トナーは一般に暗い色調である。

殊に、磁性を有するものは黒色にちかｂ色の４の以外は
作成する事が困難である１０これはトナー材料として用
いる磁性粉が黒色又は茶色である事による。

以上の様に、感光体・トナーともに暗い色であるため、
感光体上に形成されたトナー像は見難いものである。

本発明は従来の像形成方法による問題点を解消すべくな
されたもので、感光体表面に比較的明るい色調の材料を
使用する事、きわめて簡単な行程で像を形成する事、半
導体レーザー等の比較的発光エネルギーが小さく長波長
の光源を用いる事を可能とする像形成方法を提供する事
を目的とするものである。

本発明は、透明かつ導電性を有する基体上に光゛を吸収
してフォトキャリアを発生する、光感度の高い５感光層
（以下、キャリア発生層と記す）と、前記キャリア発生
層より明るい色調でキャリアの移動層として機能する感
光層（以下、キャリア移動層と記す）を積層して形成し
た感光体を用い、導電性及び磁性を有するトナーを磁力
によって、ｌ・トナー担持体上に保持しつつ前記感光体
に接触せしめ前記感光体の導電性を有する基体と前記導
電　′性及び磁性を有するトナーの間に直流電４を印加
しつつ前記透明かつ導電性を有゛する基体を通して、感
光層に画像光を照射し、上記感光体上にトナー像を形成
するものである。

ここで印加する直流電圧はキャリア発生層とキャリア移
動層がともにＮ型中導体であ些ば、トナー側に正、Ｐ型
であればトナー側に負を印加する事が望ましく◇、〜Ｐ
型とＮ型の半導体を複合したものであれば、キャリア移
動層がＮ型であればトナー側に正、Ｐ型であればトナー
側に負の電圧を印加する事が望ましい。

以下、本発明像形成方法を図面について説明する。

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、−光体の基体１としてはガラス基板ｌａ上に金
属、酸化インジウム錫等の薄膜の導電層１ｂを設けたも
のを用いる。この基体１上にはキャリア発生層２とキャ
リア移動層３とからなる光導電層を積層する。図示例で
はキャリア発生層２としてはインジウム及び銅をドープ
したＣｄＳを用いキャリア移動層３としては微量の銅を
ドープしたＣｄＳを電量いる。これらは各々バインダー
として用いる樹脂及び溶剤に分散し塗付乾燥して作成さ
れる。

現ｇＩ−は内部に磁石４を有する金属製スリゴブ５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６
を保持している。上記磁石４は矢印の方向に回転し、ト
ナー６は磁石の回転方向と逆方向に搬送される。スリー
ブ５の外周に近接してブレード７が設けられており、こ
れＫよりスリーブ表面に形成されるトナ一層は一定の厚
みに規制される。

感光体の基体１の導電層１ｂと現像器のスリーブ５の間
には電源Ｅから直流電圧が印加される。

図示例では、中ヤリア発生層２、キャリア移動層３とと
もにＣｄＳであり、Ｎ型半導体であるからスリーブ５に
対して正の電−圧を印加即ち基体１に対して負の電圧を
印加し、核スリーブ５を介してトナー６に電圧を印加す
る。画像光は感・光体の基体１を通して照射される。

第２図、第３図は本発明方法の座環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６がキャリア移動層３
０表面に接するとキャリア発生層２とキャリア移動層３
からなる光導電層に電界が印加される。この時画像光が
照射されると、キャリア発生層２でフォトキャリアｅが
発生し、このフォトキャリアが電界作用を受けてキャリ
ア移動層３−内を移゛動してその表面近傍に導かれる。

その結果、トナー６とキャリア移動層３０間に強い静電
引力が作用し、トナーはキャリア移動層即ち感光体表面
に付着する。

図示例はキャリア移動層３がＮ型半導体であり、子・正
孔対の内、電子ｅがキャリア移動層表面方向に導かれ、
トナー６の付着力はきわめて強くなる。

第３図は暗部における電荷の様子を表わしている。基体
１の導電層１ｂ＋４１の間に電圧が印加される事により
、両者の間に静電吸引力が作用するが、両者の間にはキ
ャリア発生層２及びキャリア移動層３があるため静電容
量が小さくその力は小さい。従って、スリーブ５の内部
に設けられた磁石４による磁力、トナー粒子相互の間の
付着力等により、トナーはキャリア移動層３即ち感光体
表面より引きはなされる。

以上のようにして感光体の明部にのみトナー６が付着し
て画像が形成される。

キャリア発生層２及びキャリア移動層３としてＰ型半導
体を用いた場合は、印加電圧の極性を前述の場合と逆に
定めトナー６に対して負の電圧を印加する事により同様
に像形成を行う事ができる。

本発明の像形成方法において、暗部で基板１の導電層１
ｂよりキャリア発生層２及びキャリア移動層３からなる
光導電層に電荷の注入を生じると、暗部におけるトナー
の付着力を増大させ地力プリノ 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
る電荷の量は小さく無視しうるからである。

また本発明の像形成方法においては１００ｖ乃至５００
ｖ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、公知の所謂カールリン法、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はる
かに小さいものである。

さらに、本発明の像形成方法においては、基板１の導電
層１ｂとキャリア発生層２の間に絶縁層を設け、光導電
層への電荷の注入を完全に防止する事ができる。ただし
、絶縁層の厚みは光導電層に比べて十分に薄くしなけれ
ハ、明部における画像濃度が十分に得られない。

キャリア発生層２にＰ型半導体を、キャリア移動層３に
Ｎ型半導体を用いる場合及びその逆の場合には、基板１
から光導電層への電荷ｅの注入をきわめて少なくする事
ができる。

これはキャリア発生層２とキャリア移動層３の間に形成
され九ＰＮ接合により、注入した電荷の移動が阻止され
るからである。例えば、キャリア発生層２としてＰ型半
導体をキャリア移動層３としてＮ型半導体を使用した場
合、トナーに対して正の電圧を印加すると、キャリア発
生層２とキャリア移動層３０間で空乏層が厚く形成され
、基板ｌからキャリア移動層表面、即ち感光体表面への
電荷の移動゛が防止される。この場合、キャリア発生層
２を十分に薄くしておけば、画′像光は空乏層に達する
ので、その空乏層中で発゛生したフォトキャリアは電荷
移動層３に移動する。従って、電荷の注入を阻止する事
により地力プリを防止しつつ高い画像濃度を確保する事
ができる。キャリア発生層２がＮ型半導体、キャリア移
動層３がＰ型半導体であれば、トナー６に対して負の電
圧を印加して同様に像形成を行う事ができる。

この様なＰＮ接合を形成するためには、Ｐ形半導体とし
ては例えばＳｅ％８ｅＴｅ　、　Ａｓ３Ｓｅｌホウ素を
ドープしたアモルファスシリムン等を、Ｎ型半導体とし
ては例えばｃａｓ　、　ＣｄＳｅ％ＺｎＯ，リンを）”
−プＬｔアモルファスシリコンＰＶＫ−ＴＮＦをはじめ
とする各種のＯＰＣ等を用いる。

本発明における感光体は光導電層をキャリア発生層とキ
ャリア移動層との２層で形成しているから、そのキャリ
ア移動層として明るい色の半導体を用いれば感光体表面
の色を明るい色調にする事ができるので、トナー像のコ
ントラストが高くきわめて見易いものとなる。

一方、キャリア発生層としては光感度の高い任意の半導
体を使用する事ができ、少い露光量で高い画像濃度を得
る。事ができる。そして、画゛像光は透明な基体１全通
して照射されるのでキャリア移動層が画像光をさまたげ
る事はない。従って、キャリア移動層に例えば酸化チタ
ン等の白色材料を混入させてより明るい色にする事もで
きる。又感光体の表面に地かぶり防止用として薄゛い絶
縁層を設けても像形成に悪影響を及ぼさない。そこで、
酸化チタン等を樹脂をバインダーとして塗付する事もで
きるが、この絶縁層の厚みは感光層に比べてはるかに薄
くする必要が有り白色顔料で完全に被覆する事は困難で
ある。従って、キャリア移動層を明るい色の材料とし、
その表面に薄い白色の絶縁層を設けることが有効である
。伺白色にカムぎらず他の色の染顔析螢光劇料等、を用
いても良い事は言うまでもない。

本発明に適用しうる導電性及び磁性を有するト′ナー゛
はフグネット等の磁性体を含有する樹脂粒子の囲りにカ
ーボン等を付着させたもの、あるいは７エライト粉、鉄
粉等をそのままトナーとして用いてもよい。

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。

図示例は感光体の基体１とトナー６の間に電圧を印加す
る方法として、現像器のスリーブ５と感光体の基体を構
成する導電層１ｂの間に電圧を印加したが、その他スリ
ーブ５を絶縁体とし、例えばブレード等のトナーに接す
る他の部材に電圧を印加する事も可能であるｉ 第４図は本発明を適用し良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
−ｔ’）の出力光は、スキャナー８により一方向に走査
されニブ・シータ−Ｖンズ（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、キャリア発生層及びキャリア移動層を設けたもので
矢示の方向に移動する。

キャリア発生層は銅及びインジウムをドープし半導体レ
ーザーの発する近赤外光に対して感度を有するＣｄ８を
アクリル系樹脂をバインダーとして塗付したものである
。キャリアー動層はインジウムをふくます微量の銅をふ
くんでおり、明“るい黄色のＣｄ８をキャリア発生層と
同様にアクリル系樹脂をバインダーとして塗付したもの
である。感光体の露光位置に対向して現像器１２を設け
る。この現像器には内部に磁石４を有するスリーブ５が
設けられており、上記磁石４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像
剤６はブレード７で均一に規制され感光体表面に接触す
る。現像器１２のスリーブ５と感光体１１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位置の近傍にはローラー１３
・１４が設けてあり、これにより感光体１１を平滑に保
ち１．感光体表面と現像器のスリーブ５０間の距離を精
寒良く一定に保っている。

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９表示部ではガラス１６を通して感光
体表面やトナー像を目視する事ができる。

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像形成行程によって
受けた電界による履歴を消去する機能を有する。

ランプ１９は感光体の履歴を消去するだめのものでベル
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、表
面にトナー像を有する感光体をそのまま再度使用する。

この場谷、感光体表面のトナー像は次回の像形成に何ら
悪゛影響を及ぼさないので別にクリーニング手段を設け
る必要は無く次回の像形成と同時に前記第３図について
説明した理由により不必要なトナー像の一消去が行なわ
れる。

以上、詳述したように本発明によれば、きわめて簡単な
行程により、比較的少ない露光量で、明るい色調の感光
体上にコントラストの高い美しい画像を形成することが
でき、画像表示装置等に適用する像形成方法としてきわ
めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明像形成方法を実施する装置の構成例゛図
、第２図、第３図は本発明像形成方法の原理を説明する
概念図、第４図は本発明像形成方法を適用した画像表示
装置の側面図である。 １はガラス基板ｌａ上に導電層１ｂを設けた基体、２は
キャリア発生層、３はキャリア移動層、４は磁石、５は
スリーブ、６はトナー、７はブレード。 １　第２図 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明かつ導電性を有する基体、 光を吸収し、フォトキャリアを発生する感光層。 前記感光層よりも明るい色間でキャリア移動層として機
   能しうる感光層、 ０３層を主体とする感光体を用い、 導電性及び磁性を有するトナーを磁力によってトナー担
   神体上に保持しつつ、前記°感光体に接触せしめ。 前記感光体の導電性を有する基体と、前記導電性及び磁
   性を有するトナーの間に直流電圧を印加しつつ前記透明
   かつ導電性を有する基体を通して感光層に画像光を照射
   し、上１記感光体上にトナー像を形成する事を特徴とす
   る像形成方法。
2. （２）　　キャリア移動層として機能しうる感光層がＮ
   Ｗ半導体であれば前記直流電圧を前記基体側を負とし、 Ｐｆｉ半導体であれば、前記直流電圧を前記基体側を正
   とする特許請求の範囲第１項記載の像形成方法。