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JP3051530B2 - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP3051530B2
JP3051530B2 JP33572491A JP33572491A JP3051530B2 JP 3051530 B2 JP3051530 B2 JP 3051530B2 JP 33572491 A JP33572491 A JP 33572491A JP 33572491 A JP33572491 A JP 33572491A JP 3051530 B2 JP3051530 B2 JP 3051530B2
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exposure
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toner
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プリンタ、ファクシミ
リ、複写機等に適用される電子写真プロセスに基づく画
像形成装置に係り、特にドラム状若しくはベルト状の感
光体内に露光手段を内挿し、該露光手段により感光体を
露光させながら、露光とほぼ同時に現像を行なう画像形
成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、感光体ドラム外周面上に、露
光、現像、転写、クリーニング(残留トナー除去)、除
電、及び帯電の各プロセス手段を配置し、所定の電子写
真プロセスにより画像形成を行なう、いわゆるカールソ
ンプロセスに基づく電子写真装置は周知である。かかる
装置によれば、前記プロセス手段を夫々独立して感光体
ドラム外周面上に配設せねばならないとともに、帯電の
みならず現像バイアスにおいても高電圧を必要とする為
に、必然的に装置構成が煩雑化且つ大型化する。かかる
欠点を解消するために、例えば円筒状の透光性支持体上
に透光性導電層と光導電体層を積層して感光体ドラムを
形成すると共に、該ドラム内に、画像情報に対応した光
出力を生成する露光手段を内挿し、該露光手段の光出力
を集束レンズを通して前記光導電体層に潜像を結像(露
光)すると同時若しくはその直後に前記感光体ドラムと
対面配置させたトナー担持体を介して前記潜像をトナー
像化(現像)した後、該トナー像を転写ローラその他の
転写手段を介して記録紙に転写可能に構成した画像形成
装置(特開昭58−153957号他、以下背面露光方
式による画像形成装置という)が提案されている。
【0003】この種の装置においては、露光手段を感光
体ドラム外周面上に配置したカールソン方式の電子写真
装置と異なり、露光手段を感光体ドラムに内挿する構成
を取るためにポリゴンミラー等によるビーム展開する露
光手段を用いる事が出来ず、この為従来装置においては
多数のLED素子をドラム軸方向に沿って列状に配し、
該LED素子を画像情報に対応させて選択的に点灯制御
可能に構成した露光手段を用いたもの(特開昭63−1
4283)、又光源と集束レンズとの間に液晶シャッタ
を配し該液晶シャッタの開閉制御により露光像を形成す
る液晶ヘッドを用いたもの(特開昭62−28077
2)、更にはエレクトロルミネセンス素子群を列状に配
列して形成してなるELヘッドを前記露光手段に用いた
技術(特開昭62−280773)等が提案されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら液晶ヘッ
ドは使用温度域が狭く、又光源が別途に必要で而もシャ
ッタの応答性やON/OFFの明暗比が低いので印刷速
度を速く出来ないという欠点を有す。又EL素子におい
てもLED等に比較して発光輝度が小さく、而も前記背
面露光装置においてはカールソン方式の電子写真装置と
異なり、前記露光手段の光出力を直接光導電体層に露光
させるのではなく、その背面側より透光性支持体と透光
性導電層を介して露光する構成を取るために、前記EL
ヘッドの発光輝度が小さい場合光導電体層に光励起され
る電荷は一層少なくなり、鮮明画像を形成する上で致命
傷となる。
【0005】この為、所定の画像形成速度を維持しつつ
鮮明画像を形成するには現在の所LEDヘッドを用いた
ものが最有力である。而も、LEDヘッドは、その光出
力を感光体ドラムに照射して画像情報に対応した潜像を
形成する際、LEDの駆動電流を大きくすれば、画像形
成速度をある程度維持しつつ鮮明画像を形成し得るだけ
の発光量を増大させる事が可能であり、この面でも有利
である。
【0006】しかしながら前記LEDヘッドは、例えば
64ビットのLEDチップを一列状にn個配列してLE
Dアレイを構成するものであるが、この場合画素密度が
300dpi(略12dot/mm)でA−4サイズ幅
のプリントを行なう場合、約40個のチップを必要と
し、この様な多数の(64×40個)LED素子を一画
素ライン毎に同時点灯させながら潜像形成を行なおうと
すると、必然的に点灯制御毎に大きな電流が流れるため
に、電気容量の大きな電源を必要とし必然的に装置構成
が大型化する。又多数のLED素子を一画素ライン毎に
同時点灯させる事は、その全体発熱量(ジュール熱)が
増大し、その結果LED素子の発光波長及び輝度が温度
依存により変化してそのバラツキが生じる。而も前記し
たようにLEDヘッドは感光体ドラム内のほぼ密閉され
た狭小空間に収納されている為に、この様な発熱体を狭
口径に形成した感光体ドラム内に内挿させて露光動作を
行うと、ドラム内温度が上昇して感光体ドラムの光導電
体層の暗抵抗や電子移動速度等が変動し画像品質に悪影
響を及ぼすのみならず、特に前記ドラム内はトナー等の
塵埃の侵入を防ぐためにドラム両端を密閉する構成を取
る為に前記発熱による温度上昇が一層増大し、その欠点
が一層増長する。
【0007】又多数のLED素子を一画素ライン毎に同
時点灯させる事は、該LED素子と対応する数のリード
線等を必要とし、この結果該リード線を組込むだけの空
間をLEDヘッド若しくはドラム内に設けねばならずそ
れだけLEDヘッド全体としての断面積が増大且つ大型
化し、結果として該ヘッドに制約されてドラム小径化が
達成できず、より具体的には直径50mmφ以下の感光
体ドラムを用いる事が実用的にほとんど不可能であっ
た。
【0008】かかる欠点を解消するために、本出願人は
前記LEDヘッドに前記LED素子列を一画素ライン毎
に同時点灯させる、いわゆるスタティック駆動のLED
ヘッドを用いる事なく、前記LED素子列をチップ単位
若しくはnビット単位で分割し、該分割したブロック単
位毎に順次時分割駆動させながら露光を行なう、いわゆ
るダイナミック駆動のLEDヘッドを用いる事を検討し
た。
【0009】確かに、前記したカールソンプロセスにお
いてダイナミック駆動のLEDヘッドを用いる技術は例
えば特開昭60−34877等に開示されているが、本
発明の技術分野である背面露光装置において前記したダ
イナミック駆動のLEDヘッドを用いる技術は開示され
ておらず、又それを示唆する情報すらない。その理由の
一つが鮮明画像の形成である。前記したように、ダイナ
ミック駆動は一画素ライン通過時間の範囲内で前記ブロ
ック数に対応させて各ブロックの駆動時間を時分割して
LED素子を発光させるものであるために、その発光時
間はスタティック駆動に比較して大幅に小さくなり、而
も本装置は前記したように感光体背面側より透光性支持
体と透光性導電層を介して露光する構成を取るために、
前記光導電体層に光励起される電荷は一層少なくなり、
鮮明画像を形成し得ない。即ち従来装置においては、前
記背面露光装置にダイナミック駆動を用いた場合に、鮮
明画像を形成するに足るだけの発光量を得る事が出来な
いためにその適用を控えていたものと思慮される。
【0010】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、ダ
イナミック駆動のLEDヘッドを用いた場合でも、前記
光導電体層に前記露光電荷を効率よく且つ確実に捕捉
し、これにより該背面露光方式を用いて画像形成を行な
った場合でも地かぶりやトナー濃度の低下が生じる事な
く容易に画像鮮明化を達成し得る画像形成装置を提供す
る事を目的とする。又本発明の他の目的は、前記感光体
の耐摩耗性と耐環境性を向上し、これにより経時的な画
像品質の低下を防止し得る画像形成装置を提供する事に
ある。更に本発明の他の目的は、LEDヘッド自体の発
熱量の増大若しくはドラム内の温度が無用に上昇する事
なく、而も画像形成速度(感光体移動速度)を所定速度
以上に設定した場合においても容易に鮮明画像を形成し
得る画像形成装置を提供する事にある。更に又本発明の
他の目的は、LEDヘッドの駆動に当って電気容量の大
きな電源を必要とする事なく、又多数のリード線や駆動
IC等を必要とする事なく、これによりLEDヘッド自
体の断面積の小型化を図り、結果として該ヘッドに制約
される事なく、容易にドラム小径化を達成可能にし、よ
り具体的には直径50mm以下の感光体ドラムを用いる
事が実用的に可能な画像形成装置を提供する事である。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、無端状の透光
性支持体と表面層との間に透光性導電層と光導電体層を
積層してなるa−Si系材料で形成した感光体の背面側
に露光手段を、一方前記表面層の外側に、現像剤を担持
させるトナー担持体とを夫々配置させ、該トナー担持体
に担持させた現像剤を前記表面層に摺擦させながら帯電
を行なうと共に、前記露光手段による露光とほぼ同時若
しくはその直後に現像を行ないながらトナー像を形成可
能に構成した画像形成装置において、 前記透光性導電層
側に設けられた光励起層領域と、前記表面層側に前記励
起層により生成された光キャリアを前記表面層に移送さ
せる光キャリア輸送層領域との複数層領域により形成さ
れた、前記露光手段の光出力を受光する前記光導電体層
を略2〜17μmの膜厚に設定し、前記光導電体層と前
記透光性導電層との境界側に設けられた高抵抗若しくは
絶縁性の注入阻止層とを有した前記感光体を用い、 感光
体主走査方向に沿って配列したLED素子群をnビット
単位で時分割駆動させながら露光を行なう前記露光手段
を用い、 少なくとも表面が導電処理された導電性キャリ
アと高抵抗若しくは絶縁性トナ ーからなる前記現像剤を
用い、 前記トナー担持体に担持させた前記現像剤を前記
感光体の前記表面層に摺擦する現像剤摺擦域の中央位置
より感光体移動方向下流側に前記露光位置を設定すると
ともに、 前記現像剤摺擦域における前記感光体の移動方
向を前記トナー担持体のトナー搬送方向と逆方向に設定
し、 前記現像剤摺擦域の感光体移動方向下流側より前記
現像剤を供給し、感光体移動方向上流側にて前記導電性
キャリアによって前記感光体の帯電を行いながら画像形
成する事を特徴とする
【0012】而して本発明は、背面露光装置の露光手段
としてダイナミック駆動のLEDヘッドを用いた場合
に、スタティック駆動に比較して発光時間が1/m
(m:LEDブロック数)となるために、鮮明な画像を
形成し得ないという問題を解決せんとするもので、前記
したように実質的に小さな露光エネルギーを、その受光
側でこれを効率よく捕捉し、そして該露光エネルギーを
捕捉して生起させた潜像を表面電位が低下したり、又地
かぶり等が生じる事なく効率よく可視像化せんとするも
のである。
【0013】即ち本発明は、露光手段にダイナミック駆
動方式のLEDヘッドを用いつつ該ヘッドよりの出力光
を受光する感光体側の光導電体層にa−Si系材料を用
いた点を特徴とする。即ちa−Si系光導電体層は、他
のSeAs、SeTe、CdS、OPC等の感光体材料
に比べて光吸収能と光キャリア発生能が高く、而も発生
したキャリアの移動度が高い為に、ダイナミック駆動
による極めて短時間の光出力でも効率よく光電変換が可
能となる。
【0014】そして更に効率よく短時間の光出力でも効
率よく光電変換を可能にするには光導電体層厚を薄くし
て電界強度を高める必要があるが、従来露光手段として
用いられているLEDアレイの場合は光導電体層を薄く
すると光導電体層における光吸収効率が低下し、好まし
い露光電荷を得るのが困難となる。しかし、LEDのよ
うに発光波長が660nmの場合のa−Si:H材の入
射光の90%が吸収されるまでの膜厚深さは約2.2μ
mである。従ってa−Si系材料で光導電体層を形成す
る場合は膜厚を薄くする事により、少ない光出力でも所
定の電位度を得る事が出来るが、その下限は略2μmに
設定するのが好ましい。
【0015】即ち本発明は露光手段よりの光出力を受光
する感光体側の光導電体層をa−Si系材料で薄膜に成
膜した為に、前記露光手段にダイナミック駆動によるL
EDヘッドを用いる事が可能となった。
【0016】さて元に戻って、前記感光体側の問題につ
いて更に詳細に説明するに、前記露光により感光体の光
導電体層で光励起された露光電荷は現像及び転写位置に
至るまで効率よくこれを保持する必要があるが、前記光
導電体層の背面側には電極として機能し得る透光性導電
層を有するために、光導電体層を介して前記導電層と対
面する現像スリーブに印加される現像バイアスが正の場
合には該導電層から電子が注入され、又現像バイアスが
負の場合には導電層から正孔が注入され、結果として露
光像の電位度の低下により現像の際に画像濃度の低下や
地かぶりが生じる場合がある。そこでこの様な不具合を
解消する為に、本発明においては前記光導電体層の透光
性導電層との境界側に注入阻止層を形成している。かか
る構成によれば、前記注入阻止層により導電層側よりの
電子や正孔の注入が阻止され前記電位度が低下する事な
く現像の際に画像濃度の低下や地かぶりが防止される。
【0017】この場合前記注入阻止層の暗抵抗率は10
14Ω・cm以上の絶縁度を要求する事なく、逆に10
〜1013Ω・cm程度の高抵抗層である事が好まし
い。その理由は前記程度の暗抵抗率を有すれば転写位置
までの電子や正孔の注入が充分阻止され、必ずしも絶縁
性である事を要求する必要はない。
【0018】これに対し、前記高抵抗薄層を用いた場合
は再度露光位置に達するまでに転写工程後の残留電荷を
露光前の現像剤摺擦域で消滅する事が可能であり、又イ
レーサと組合せる事により一層の画像品質の向上につな
がる。そして前記注入阻止層は、III 族又はV族元素を
高濃度にドープし、かつO、Nを含有させたa−Si
材、もしくは高硬度で化学的安定性の高いa−SiC材
で形成することができ、これにより耐摩耗性と耐環境性
が向上し、経時的な画像品質の劣化を防ぐ事が出来ると
ともに、特に前記注入阻止層にα−SiC系材料を用い
る事により光導電体層と透光性導電層との間の密着性が
高まる。
【0019】さて、このような背面露光手段を組込んだ
画像形成装置は一般に、独立した帯電器を設けずに前記
感光体ドラムと対峙して配置されたトナー担持体(現像
スリーブ)に担持させた磁性トナーを、該担持体に内包
した固定磁極その他の磁気力を利用して、いわゆる磁気
ブラシ状のトナー摺擦域を感光体ドラム対面位置に設
け、該ドラム表面へのトナー摺擦によるクリーニング効
果を得ると共に、前記トナー担持体側に印加した現像バ
イアスを利用して前記現像剤摺擦域を介して前記ドラム
の光導電体層に電荷を注入しての帯電を行なうように構
成し、これにより前記した帯電及びクリーニングの各部
品を排除し、省部品化とともに装置構成の簡単化と装置
小型化を図っている(特開昭62−280772、特開
昭63−142383他)。そして、このような装置に
おいては、前記摺擦による電荷注入を容易にするため
に、導電性トナー若しくは導電性キャリアを用いている
が、これらの導電性現像剤が光導電体層と直接接触する
と、該導電性現像剤を介して付与された帯電電荷が光導
電体層中に注入されて表面帯電電荷が低減し易く、特に
前記の様に光導電体層を薄くし荷電容量が小なる本発明
においては前記帯電電荷の低減は、画像品質に大きく影
響する。
【0020】そこで本発明は、前記光導電体層の表面側
に電荷注入を阻止するための高抵抗若しくは絶縁層を形
成した事を特徴とするものである。即ち、前記光導電体
層の表面側に前記高抵抗若しく絶縁層を設ける事は、表
面からの即ち現像スリーブ側からの電荷の注入を効果的
に阻止でき、前記欠点の解消が図れると共に帯電能を高
める事が出来る。
【0021】更に本発明は、前記光導電体層を単層の層
領域とする事なく、光キャリア発生の機能を高めた層領
域と、その表面側に形成した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事により、光感度
と耐電圧等を共に高めることが出来る。さて前記のよう
に、トナー摺擦により帯電を行なう工程の第2の問題
は、帯電後に行なわれる露光工程が前記現像剤摺擦域内
に位置しているために、露光/現像後の再帯電が容易に
なされ、画像濃度の低下や、画像乱れ、かぶり等が発生
し、画像品質の向上につながらない。
【0022】そこで本発明においては、前記現像剤摺擦
域における露光位置を、該摺擦域中央位置より感光体移
動方向下流側に設定する。これにより帯電幅、言換えれ
ば帯電時間を極力大に設定し得ると共に、露光/現像後
にたとえ再帯電が生じても摺擦域終端に至るまでの再帯
電時間を小若しくはほとんど零に設定できるために、画
像濃度の低下や、画像乱れやかぶり等がない、高品質の
画像形成が可能となる。
【0023】しかしながら前記の構成を取っても導電性
トナーを用いた場合には露光の過程でトナーを介して再
帯電が生じてしまう。このような場合は前記光導電体層
がa−Siである事を前提として、ダイナミック駆動に
よる各ブロック毎のパルス時間を略5〜200μs好ま
しくは10〜50μsに設定するのがよい事が実験によ
り確かめられている。しかしながら、導電性トナーを用
いると、前記現像後のトナー像を普通紙側に転写させる
場合において、絶縁性トナーのようにコロナ放電による
静電転写手段を採る事が出来ず、この為一般的には転写
ローラを用い、該転写ローラに転写バイアス、熱若しく
は磁気力等を併せ印加し転写効率を上げているが、記録
紙側の抵抗値は湿気その他の環境要因により変動し易
く、この為安定した円滑な転写を行う事が出来ず、高画
質な画像形成が困難である。
【0024】そこで本発明は、前記現像剤に、少なくと
も表面が導電処理された導電性キャリアと高抵抗若しく
は絶縁性トナーからなる現像剤を用い、より好ましくは
前記導電性キャリアを、図7に示すようにバインダ樹脂
中に磁性体を分散した粒子の表面に導電性微粒子を固着
して形成する現像剤を提案する。即ち、高抵抗若しくは
絶縁性トナーを用いる事により、安定した円滑な転写が
可能であると共に、電荷の注入を導電性キャリアを用い
て行なうために、転写側と無関係に導電性キャリアの導
電率を高く設定でき、これにより前記帯電時間の短縮化
が可能である。
【0025】また、本発明においては現像位置において
トナーの配合比を下げる事なく、又帯電域においては現
像剤の抵抗を下げる事を可能にするために、前記摺擦域
における感光体の移動方向をトナー搬送方向と逆方向に
設定する。(この場合感光体とトナー担持体が感光体ド
ラムと現像スリーブで形成する場合は、いずれも時計回
り若しくは反時計回り等の同一回転方向に設定する事に
より摺擦域における移動方向を逆方向に設定できる。以
下これをカウンタフィードという。)即ち前記構成を取
る事によりトナーが搬送される現像スリーブ側では、所
定濃度に設定された現像剤が先ず現像位置に導かれるた
めに、画像濃度を下げる事なく現像が行なわれ、そして
トナーのみが消費され導電性キャリアの割合が多くな
り、抵抗値が低下した現像剤により帯電域でドラム摺擦
が行なわれるために、帯電時間を短くしても円滑な帯電
を行う事が出来る。この場合帯電時間を小にする為に、
感光体ドラムの静電容量を下げるには、感光体にa−S
i系材料を用いるのが好ましい事は前記した通りであ
る。
【0026】さて本発明においては、LEDヘッドをダ
イナミック駆動とする事により、感光体ドラムの小径化
を達成し得る事は前記した通りであるが、装置の小型化
を達成するには前記ドラムとともに現像スリーブの小径
化を図るのが早道である。しかしながら図6A、図6B
に示すように、前記感光体ドラムと現像スリーブ夫々を
小径化した場合、小径化すればするほどドラム/スリー
ブ間の現像剤の摺擦域が狭くなる。従ってこの様な場合
前記露光位置を、現像剤摺擦域中央位置より感光体移動
方向下流側に設定し、極力帯電幅域を確保する必要があ
るが、これのみでは足りず、給紙速度を低下させる事な
く、円滑な帯電を可能にさせるには該摺擦域における帯
電開始後感光体が所定の帯電電位まで達する時間を短く
させる必要がある。帯電時間を小にするには、感光体ド
ラムの静電容量を下げればよく、その為には、光導電体
層にa−Si系材料を用い且つ該導電層を薄層、具体的
には光吸収効率との兼ね合いで2〜17μm程度の薄層
にすればよい。
【0027】しかしながらたとえ前記の構成を取って
も、帯電時間を小に設定した場合の狭小化できる摺擦域
幅、いいかえれば感光体の移動速度との関係において円
滑な帯電/露光を可能とする摺擦時間について設定する
必要がある。そこで、前記現像剤摺擦域における帯電開
始後感光体が所定の帯電電位まで達する時間を帯電時
間:C、又前記露光により前記帯電電位が減衰し、潜像
電位まで低下する時間を露光時間:Rと設定した場合
に、前記摺擦域を感光体が通過する時間T及び前記Cと
Rの関係は下記式の範囲に設定するように構成すること
も本発明の有効な手段である。 T>C+R ……式1) C>R ……式2) 即ち前記感光体/トナー担持体間摺擦域を感光体が通過
する時間TはCとRの和以上に設定しなければ好ましい
円滑な帯電/露光が不可能であり、又帯電時間Cを露光
時間Rより大に設定しなければ露光後における再帯電が
しやすくなり、画像濃度の低下や、かぶりや画像鮮明度
の低下につながる。
【0028】この場合前記露光位置を、現像剤摺擦域中
央位置より感光体移動方向下流側に設定するのがよい事
は前記した通りであり、最大感光体通過時間Tmaxは
(2C+R)以下に設定する事により、露光後の現像剤
摺擦域による再帯電を防止し、現像後のトナー剥離の一
層の防止につながり好ましい。 T<2C+R ……式3) 即ち、最大感光体通過時間Tmaxは、帯電時間C、露
光時間R、及び再帯電時間を超えてはならず、しかも、
再帯電時間は前記帯電時間を超える事はないので、T<
C+R+Cとなり、これを整理すると前記式3)とな
る。
【0029】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。先ず
本発明の実施例にかかる画像形成装置に用いる主要部品
の構成について説明する。図1はドラム状若しくはベル
ト状に形成される感光体1の層構成を示す拡大断面図
で、透光性支持体1a上に透光性導電層1b、注入阻止
層1e、光導電体層1c、及び表面層1fが積層されて
形成されている。
【0030】次に前記各部位について詳細に説明する。
透光性支持体1aは、ガラス(パイレックスガラス、ホ
ウ珪酸ガラス、ソーダガラス等)、石英、サファイア等
の透明な無機材料や、弗素樹脂、ポリエステル、ポリカ
ーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンテフレタレー
ト、ビニロン、エポキシ等の透明な樹脂等で形成されて
おり、これを本実施例においては肉厚が2mmで外周径
を30mmに設定すると共に、軸方向に300mmの長
さを有する透明な円筒状ガラス基板を形成する。透光性
導電層1bは、ITO(インジウム・スズ・酸化物)、
酸化鉛、酸化インジウム、ヨウ化銅等の透明導電性材料
を用いたり、Al、Ni、Au等の金属を半透明になる
程度に薄く形成してもよい。尚、本実施例においてはガ
ラス基板の外周面に、ITO層を活性反応蒸着法により
1000Aの厚みで成膜して形成している。又前記a−
Si系光導電体層1c、a−Si系注入阻止層1e及び
表面層1fは、グロー放電分解法、スパッタリング法、
ECR法、蒸着法等により膜形成し、その形成にあたっ
て、ダングリングボンド終端用の元素、例えば(H)や
ハロゲンを5〜40wt.%含有させるのがよい。即
ち、光導電体層1cはa−Si:Hからなる光導電体を
用い、そして現像バイアスが正の場合には電子の移動度
を高める為、ノンドープ又はVa族元素を含有させ、又
現像バイアスが負の場合には正孔の移動度を高めるた
め、IIIa族元素を含有させるのが好ましい。又必要に
応じて暗導電率や光導電率等の電気的特性、光学的バン
ドギャップ等について所望の特性を得るために、C,
O,N等の元素を含有させても良い。又前記光導電体層
1cは、背面側より光キャリア発生の機能を高めた光励
起層領域1c2と、キャリア輸送の機能を持たせた層
領域1c1との2層により形成する事により光感度と耐
電圧を高めることが出来る。尚、本実施例においては容
量結合型グロー放電分解装置を用いて、前記透光性導電
層1bの上にa−SiC注入阻止層1eとa−Si光導
電体層1cとa−SiC表面層1fとを順次積層した感
光体を作製した。この際前記注入阻止層1e及び表面層
1fの抵抗は1012〜1013Ω・cmに設定した。
尚、光励起層領域1c2は、成膜時において低成膜速度
で成膜する。H2やHeでの希釈率を高める、ドープす
る元素を輸送層よりも多く含有させる等により光キャリ
ア発生の機能を高めることができる。また、キャリア
輸送層領域1c1は前記領域と逆の方法で作製する事が
出来、そしてこの層は主に感光体の耐圧を高めると共に
励起層1c2から注入されたキャリアを感光体表面へ
スムーズに走行させる役割を持つが、この層においても
光励起層を透過してきた光によりキャリア生成が行な
われ、感光体1の光感度に寄与する。尚、光励起層領域
1c2の厚みは0.03〜5μm、好適には0.05〜
3μmの範囲に設定するのが良く、又輸送層領域1c1
の厚みは0.05〜10μm、好適には1〜5μmの範
囲が良い。
【0031】そして、前記両層領域からなる光導電体層
1c全体の膜厚は、必要な帯電および絶縁耐圧の確保
や、露光された光の吸収や残留電位の抑制等から2〜1
7μm程度にするのがよい。又、注入阻止層1eと表面
層1fは、α−SiC、α−SiO,α−SiN、α−
SiON、α−SiCON等のa−Si系の無機高抵抗
若しくは絶縁材料、ポリエチレンテレフタレート、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等の有機絶縁材料を用いるのがよ
く、特に高抵抗のa−SiC層を用いると、絶縁耐圧や
耐摩耗性、耐環境性等の特性が高められるのみならず、
透光性導電層1bと光導電体層1c間の密着性が高ま
る。このa−Si1-xCxのx値は0.3≦x<1.0、好適
には0.5≦x≦0.95に設定する事により1012〜10
13Ω・cm範囲の抵抗値で高耐湿性を得る事が出来、
この場合層内でC量に勾配を持たせてもよい。またCと
同時にN,O,Geを含有させる事により耐湿性を更に
高めることが出来る。注入阻止層1eの厚みは0.01
〜5μm、好適には0.1〜3μmの範囲内が良く、又
表面層1fの厚みは0.05〜5μm、好適には0.1
〜3μmの範囲内が良い。尚前記注入阻止層1eにa−
Si系を用いる場合には、現像バイアスが正の場合には
導電層1bからの電子の注入を阻止するためにIIIa族
元素(1〜10000ppm、好適には100〜5000ppm)を、現像
バイアスが負の場合には導電層1bからの正孔の注入を
阻止するためにVa族元素(5000ppm以下、好適には300
〜3000ppm)を含有させるのがよく、又、O,Nを0.
01〜30原子%含有させることにより、透光性導電層
1bとの密着性が一層向上する。
【0032】次に前記の様に形成した感光体ドラム1内
に内挿される露光ユニット2について図2乃至図4に基
づいて説明する。図2は露光ユニットのレイアウト構成
を示す正面図で、ドラム軸方向に沿って1列状に配列し
たLEDチップ列21や駆動IC22(図3参照)等を
搭載してなるプリント基板20、前記LEDチップ列2
1の上方位置に配設させた集束性レンズアレイ23(商
品名:セルフォックレンズ)、前記プリント基板20と
レンズアレイ23を一体的に保持するヘッドブロック2
4、及び該ヘッドブロック24の長手方向両端を封止す
ると共に、ドラム中心と対応する位置に固定軸26を突
設させた一対のサイドブロック25からなる。前記ヘッ
ドブロック24は断面逆T形状のスリット空間241を
有する非透光性の絶縁材で形成されており、該スリット
空間241の下側水平面上に前記プリント基板20を、
該水平面より垂直に形成した垂直スリット部位に、その
垂直中心線を前記LEDチップ21上面に形成したLE
D素子21a列の出射方向を合致させて、レンズアレイ
23を挟持固定する。
【0033】又前記ヘッドブロック24の底面にはコネ
クタ28が設けられており、該コネクタ28に接続され
たリード線29を介して外部より前記プリント基板20
に搭載された駆動IC22に、画像情報に対応した信号
を送信する。
【0034】プリント基板20は図3の拡大図に示すよ
うに、セラミック若しくはガラスからなる電気絶縁板の
表面に各LED素子21aと接続されるマトリックス状
の配線パターン201とともに、絶縁層202を介して
配線パターン201の下側に共通信号電極203が印刷
されており、これらとLEDチップ21及び駆動IC2
2の電極部とをボンディングその他の電気的接続手段を
利用して接続させている。 又LEDチップ21上面に
は長手方向に沿って1列状にLED素子21a列が形成
されており、該素子21a列との中心線上に沿って前記
レンズアレイ23が延設されている。
【0035】図4は前記プリント基板20上に搭載させ
たダイナミック駆動方式のLEDヘッドの回路構成図を
示し、LEDアレイはnビットのLED素子21aを組
込んだ複数のLEDチップ21を列状に配列して形成さ
れる。駆動IC22は、制御回路221、前記チップ2
1毎のLED素子数nと対応する数のメモリ容量を有す
るシフトレジスタ222、ラッチ回路223、LED素
子数nに対応する数のスイッチ素子を含むスイッチ回路
224からなり、マトリックス状の配線パターン201
を介して前記チップ21のLED素子21aとスイッチ
224素子間を接続させている。27は、nビットづつ
シフトレジスタ222側に転送制御毎に、前記スイッチ
回路224とLEDチップ21との接続を順次選択的に
切換えるブロック指定回路である。
【0036】次にかかるヘッド回路の動作は既に公知で
あるが、簡単に説明するに、先ずクロックに基づいて最
初のnビットの画素情報をシフトレジスタ222にシリ
アルに取込んで格納した後、ラッチ信号に基づいて該n
ビット画素情報をパラレルにラッチ回路223にラッチ
させると共に、該ラッチデータに基づく出力信号をスイ
ッチ回路224側に転送する事により対応するLEDチ
ップ21の各LED素子21aの駆動制御を行う。そし
て前記シフトレジスタ222には前記ラッチ回路223
にデータ転送後、引続いて次位のnビット画素情報をシ
リアルに格納し続け、該nビットデータ格納後にラッチ
信号に基づいてラッチ回路223側に該データをラッチ
させるとともに制御回路221より切換え信号をブロッ
ク指定回路27に送信し、前記スイッチ回路224の接
続を次位のLEDチップ21に切換え、LEDチップ2
1の各LED素子21aを駆動制御し、以下同様な動作
をLEDチップ21と対応する数(m)だけ続けて行
い、1走査ライン分の画素情報のデータ出力を行う。以
下前記動作を繰り返す事により1ページ分の画像情報の
出力を行なう事が出来る。
【0037】従って前記ダイナミック駆動による露光ヘ
ッド2は一列状に配列したLEDチップ21の他に一の
駆動ICとブロック指定回路27を構成する一のスイッ
チングICのみで足りる為に、図3に示すようにこれら
を一列状に配列したLEDチップ21の長手方向端側の
空域部に配設する事により、プリント基板自体を狭幅に
形成する事が出来、この結果前記ヘッド横断面積を図5
に示すように全高が20mm、全幅を14mmにと、直
径30mmの感光体ドラム1に十分内挿可能な断面形状
に設定出来る。
【0038】次に前記感光体1と露光ヘッド2を組込ん
だドラムユニットの構成を図5に基づいて説明する。露
光ヘッド2は前記したように直径30mmの感光体ドラ
ム1内に内挿すると共に、前記固定軸26の両端に夫々
ドラム1内径と同径の外径を有する軸受け11A,11
Bを取り付け、該軸受け11A,11Bを介して感光体
ドラム1を露光ヘッド中心線と同心上に軸支させる。
又、前記軸受け11A,11Bの内、一の軸受け11B
はドラム端側より所定幅奥側に侵入した位置に取り付
け、その端側内周域にアウターロータ型電磁モ−タ12
を取付ける。アウターロータ型電磁モ−タ12はステー
タ12aの外周側にドラム内径と同径のロータ12bが
環設されており、前記ステータ12aの軸穴をサイドブ
ロック25の固定軸26に嵌着固定し、一方ロータ12
b外周はネジ等を介してドラム1内周側に固定させる。
【0039】かかる実施例によれば前記固定軸26によ
り露光ヘッド2を位置保持した状態でアウターロータ型
電磁モ−タ12を回転することにより感光体ドラム1の
みが回転させることが出来る。勿論前記駆動系の構成を
取る事なく、ドラムの外周側に歯車を刻設して外部の駆
動系より回転可能に構成してもよい。
【0040】図6A、図6Bは、前記ドラムユニットを
用いた画像形成装置の要部構成を示し、図6Aは全体
図、図6Bはその要部拡大図で、前記したように露光ヘ
ッド2の結像位置を挟んで感光体ドラム1外周面に現像
ユニット3を対面配置して構成する。現像ユニット3
は、トナー収容部32と導電性キャリアとトナーが収容
された容器本体31からなり、該容器本体31の感光体
ドラム1と対面する側に、固定磁石集成体33を内包す
る現像スリーブ30を配設するとともに該スリーブ30
を感光体ドラム1と同一方向の時計回り方向に回転し、
カウンタフィード可能に構成している。
【0041】トナー収容部32と容器本体31間は仕切
壁34により分離され、該仕切壁34中央に設けたスリ
ット開口に補給ローラ35を配し、センサ36よりの信
号に基づいて容器本体31内の導電性キャリア/トナー
配合比(トナー濃度)が低下する毎に前記補給ローラ3
5が回転し、常に適正配合比に維持されるよう構成され
ている。又容器本体31内には例えば磁石ロールからな
る一対のミキサ37が配設され、容器本体31内の導電
キャリア/トナー配合比を均一濃度に維持させる。又
現像スリーブ30下面側の容器31出口端にはドクター
ブレード38が取付けられており、現像位置に導く現像
剤を薄膜に規制可能に構成されている。
【0042】次に前記現像ユニット3に用いる現像剤の
組成について説明する。図7は本現像剤に用いる導電性
キャリアの構成を示す模式図であり、磁性体15がバイ
ンダー樹脂中に均一に分散されてなるキャリア母粒子1
3の表面に導電性微粒子16が固定されて導電性キャリ
ア14が構成されている。キャリア14は、体積固有
抵抗が10・Ω・cm以下、より好ましくは10
10・Ω・cm以下である。体積固有抵抗が余り大き
くなると、導電性キャリアとしての特性が損われ、例え
ば、背面露光方式に用いた場合は、電荷の注入が速やか
に行なわれず、感光体の帯電が不十分となる。導電性
ャリア14の導電性は、主として導電性微粒子16によ
って付与される。なお、導電性キャリア14の体積固有
抵抗は、底部に電極を有する内径20mmのテフロン製筒
体にキャリア14を1.5g入れ、外径20mmの電極を
挿入し、上部から1kgの荷重を掛けて測定した時の値
である。
【0043】導電性キャリア14の磁力は、ある程度以
上に大きいことが必要であり、好ましくは5kOe(エ
ールステッド)の磁場での最大磁化が55emu/g以
上、より好ましくは55〜80emu/gである。ま
た、1kOeの磁場での最大磁化は、45emu/g以
上が好適であり、より好ましくは45〜60emu/g
である。導電性キャリア14の磁力が余り小さくなる
と、現像剤の搬送性が劣化し、また、導電性キャリア1
4がトナーとともに現像される。導電性キャリア14の
平均粒度は、10〜100μmが好適であり、より好ま
しくは15〜50μmである。導電性キャリア14が余
り大きくなると感光体を均一に帯電させることが困難と
なり、トナー濃度T/Cを大きくすることができなくな
る。一方、余り小さすぎると、現像スリーブ上の現像剤
の搬送性が悪くなり、また、一定の電位を付与するのが
困難となる。
【0044】また、導電性キャリア14の真密度は、
3.0〜4.5g/cmの範囲が好ましい。磁性体と
しては、マグネタイト(Fe)、フェライト(F
)などが用いられ、特にマグネタイトが好まし
いが、これに限定されるものではない。導電性微粒子1
6としては、カーボンブラック、酸化スズ、導電性酸化
チタン(酸化チタンに導電性材料をコーティングしたも
の)、炭化ケイ素などが用いられ、空気中の酸素による
酸化によって導電性を失なわないものが望ましい。キャ
リア母粒子13に用いられるバインダー樹脂としては、
ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエ
ステル系樹脂、ポリアミド(商品名ナイロン)系樹脂、
ポリオレフィン系樹脂などが用いられる。キャリア母粒
子13の表面への導電性微粒子16の固着は、例えば、
キャリア母粒子13と導電性微粒子16とを均一混合
し、キャリア母粒子13の表面に導電性微粒子16を付
着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与え導電性微粒子
16をキャリア母粒子13中に打ち込むようにして固定
することにより行なわれる。導電性微粒子16は、キャ
リア母粒子13中に完全に埋設されるのではなく、その
一部をキャリア母粒子13から突き出すようにして固定
される。
【0045】このように導電性キャリア14の表面に導
電性微粒子16を固定することにより、効率的にキャリ
ア14に高い導電性を付与できる。また、キャリア母粒
子13中には導電性微粒子16を配合する必要がないの
で、それだけ多くの磁性体15をキャリア母粒子13中
に配合でき、導電性キャリア14の磁力を大きくするこ
とができる。上記の導電性キャリアとトナーとを混合し
て、現像剤とする。トナーとしては通常の絶縁性トナー
が用いられ、好ましくは体積固有抵抗が1014Ω・c
m以上のものであり、より好ましくは1016Ω・cm
以上である。この値は、導電性キャリアの場合と同様に
測定される。
【0046】トナーは、従来公知の絶縁性と同様の構成
のものが用いられ、例えば、バインダー樹脂、着色剤、
電荷制御剤、オフセット防止剤などを配合することがで
きる。また、磁性体を添加して磁性トナーとすることも
でき、その場合にはトナーの機内飛散の防止に有効であ
る。
【0047】次に前記ドラム1を挟んで現像スリーブ3
0と対面する露光ヘッド2の取付け角度位置について図
6Bに基づいて詳細に説明する。露光ヘッド2は、前記
したようにレンズアレイ23の結像位置を感光体ドラム
1と現像スリーブ30の軸心を結ぶ中心線上より僅かに
ドラム1回転方向下流側に偏向させて、前記ドラム1内
の光導電体層1cに結像するように構成している。
【0048】この結果前記感光体ドラム1と現像スリー
ブ30間に形成される現像剤摺擦域10には、帯電開始
後感光体ドラム1が所定の帯電電位まで達するまでの帯
電幅Cx、帯電安定幅Cy、前記露光位置より摺擦域終
端までの幅域Rxとの関係が Cx+Cy>Rx …式4) の関係になるように設定する事が可能となる。即ち、A
を感光体ドラム1の周速度とすると、C=(Cx+C
y)/A、R=Rx/A、及び式2)C>Rであるか
ら、式4)が導かれる。尚、図6A中、4は転写ロー
ラ、5はレジストローラ、6は紙検知センサ、7は熱定
着ローラ対である。転写ローラ4は転写効率を上げるた
めに導電性ローラを用い、前記トナーの帯電電位と逆極
性の転写バイアスを印加させるとともに、前記感光体ド
ラム1周面に均一に圧接し、該ドラム1と同期して回転
可能に構成する。
【0049】次にかかる実施例の画像形成動作について
簡単に説明するに、現像スリーブ30の直径を30m
m、その回転速度を125〜250rpmに設定して時
計回り方向に回転させると共に、現像バイアスViとし
て+50Vの直流電圧を印加する。又感光体ドラム1は
回転速度を25rpmに設定して同様に時計回りに回転
させる。又該ドラムと現像スリーブとの間のギャップを
0.3mm、又該ギャップ位置での現像剤の高さが0.
4〜0.5mmになる様にスリーブに内包した固定磁石
集成体33の磁極位置と磁極強さを決定する。露光ヘッ
ド2は、前記感光体ドラム1に入射される露光エネルギ
ーが2.35μJ/cm以上になるように駆動電流を
設定すると共に、その発光時間を10〜50μsになる
ように時分割駆動を行なう。又前記転写ローラ4のバイ
アスVtは−300Vに設定する。
【0050】そして前記条件設定の基に、先ず電源ON
して初期チェックを行なってプリント動作が開始される
と、先ず前記電磁モ−タ12がONして、次に現像ユニ
ット2側の不図示駆動モ−タがONしミキサ37ととも
に、現像スリーブ30が回転し、と同時に前記センサ3
6によりトナー濃度チェックを行なう。そして前記現像
スリーブ30の回転によりドラム1との間に現像剤摺擦
域10が形成された後、レジストローラ5より給紙する
と同時に露光ヘッド2による露光を開始し前記した本発
明の作用に基づく所定の画像形成を行なう。
【0051】即ち図6Bに示すように、前記スリーブと
ドラムが同一方向回転する事によりその最近接位置を挟
んでその両側に、約5mm幅の摺擦域10が形成され、
この状態で現像バイアスを印加する事により、該摺擦域
中の導電性キャリアを介してドラム側の光導電体層に電
荷が注入され、その帯電電位+45V前後の飽和域に達
する。
【0052】そして該飽和域に達した時点で露光され、
該露光と同時に現像が開始されて、その現像濃度IDが
ほぼ1.4になった時点で、前記感光体ドラムが前記摺
擦域から脱し、これによりその後の導電性キャリアの摺
擦による再帯電に起因する画像濃度の低下、地かぶり
や、トナーの機械的摺擦による画像乱れを阻止する事が
出来た。尚、前記実施例において帯電開始後感光体が所
定の帯電電位まで達する時間C、又前記露光により前記
帯電電位が減衰し、潜像電位まで低下する時間R、及び
前記摺擦域を感光体が通過する時間Tを夫々実測してみ
ると、前記Tが12〜13ms、Cが10.5ms、R
が1.5ms、と前記式1)、2)及び3)を夫々満足させる
事が出来た事が確認された。尚、前記C、R、Tは前記
ドラム/スリーブの口径と回転数、ギャップ及び現像剤
高さ等の各条件の組合せにより決定される。尚、本実施
例においては前記潜像部にトナーが付着した場合は、該
トナーは絶縁性トナーである為に、機械的摺擦により除
去される以外は、その後の再帯電が阻止されるので好ま
しく、又転写工程に至るまで、前記潜像部に保持が容易
である。
【0053】そして前記潜像部に付着したトナーは転写
ローラにより普通紙に転写された後、定着ローラで熱定
着される。そして前記の装置により1万枚の印刷をし、
印刷初期と1万枚印刷終了時点の画像濃度を比較したと
ころ、いずれもIDが1.4以上と画像濃度の低下がみ
られず、又地かぶりが生じていない事が確認された。
【0054】次に本実施例において、導電性トナーの適
用も可能にするために、前記2成分現像剤の代りに体積
固有抵抗が10〜10Ω・cmの導電性トナーを用
い、前記露光ヘッド感光体への入力パルス強度率を変化
させて、光導電体層表面の変化を調べてみた所、下記の
様になった。 パルス強度(1μJ/cm) 表面電位の変化(V) 40μs 18V 50μs 18V 100μs 10V 200μs 4V パルス強度(0.5μJ/cm) 表面電位の変化(V) 40μs 12V 200μs 2V パルス強度(2μJ/cm) 表面電位の変化(V) 40μs 20V 200μs 7V
【0055】従って、上記実験結果より理解されるごと
く、前記パルス強度を強くしても露光パルス時間が20
0μs以上になると表面電位が急激に低下する事が理解
された。これは露光工程中においても現像剤摺擦域で再
帯電が行なわれるためで、従って特に導電性トナーにお
いては前記露光パルス時間が5〜200μsになるよう
に時分割駆動による露光時間を設定するのがよい。
【0056】
【発明の効果】請求項1記載の本発明によると、露光手
段にダイナミック駆動方式のLEDヘッドを用いつつ該
ヘッドよりの出力光を受光する感光体側の光導電体層に
a−Si系材料を用いた為に、a−Si系光導電体層
は、他の感光体材料に比べて光吸収能と光キャリア発生
能が高く、而も発生したキャリアの移動度が高い為
に、ダイナミック駆動による極めて短時間の光出力でも
効率よく光電変換が可能となる。また本発明によると、
前記光導電体層をa−Si系材料でしかも薄膜に成膜し
た為に、光導電体層における光吸収効率を低下させる事
なく、少ない光出力でも所定の露光後表面電位を得る事
が出来、前記露光手段にダイナミック駆動によるLED
ヘッドを用いる事が可能となる。これにより感光体主走
査方向に配列したLED素子群(n×m)を一画素ライ
ン毎に同時点灯させるのでなく、nビット単位で順次点
灯し得る為に、従来のスタティック駆動に比較して1/
mの駆動電流で足り且つ電源も小さくてすむ為に、必然
的に電装関係の装置構成を小型化する事が可能となる。
又ダイナミック駆動はスイッチ手段によりブロックを順
次切換えながら駆動制御を行なうものであるために、ス
イッチ切換えを行なう共通電極の他に、外部より画像信
号を授受するリード線がn本で足り、結果としてその全
体発熱量もスタティック駆動に比較して大幅に低減し、
これによりLED素子間の発光波長及び輝度のバラツキ
が低減し、安定した潜像形成が可能となる。又時分割に
より個々にLEDブロックを駆動制御するものであるた
めに、前記リード線と共に駆動ICの搭載数も大幅に低
減し、結果としてLEDヘッド断面積が小型化してドラ
ム小径化、より具体的には直径50mm以下の感光体ド
ラムを用いて背面露光装置を提供する事が可能となる。
又ヘッド自体の全体発熱量が大幅に低下する事は、前記
したように直径50mm以下の狭口径に形成した感光体
ドラム内にヘッドを内挿させて露光動作を行っても、ド
ラム内温度がほとんど上昇する事なく、画像品質に悪影
響を及ぼす事もない。
【0057】また、本発明によると、前記光導電体層の
透光性導電層との境界側に注入阻止層を形成した為に、
前記注入阻止層により導電層側よりの電子や正孔の注入
が阻止され前記電位度が低下する事なく現像の際に画像
濃度の低下や地かぶりを防止可能となる。即ち、前記注
入阻止層により、前記光導電体層の背面側には電極とし
て機能し得る透光性導電層を有するために、光導電体層
を介して前記導電層と対面する現像スリーブに印加され
る現像バイアスが正の場合には該導電層から電子が注入
される事を阻止し、又現像バイアスが負の場合には導電
層から正孔が注入される事を阻止し、前記露光により感
光体の光導電体層で光励起された露光電荷は現像及び転
写位置に至るまで効率よくこれを保持する事が可能とな
り、結果として露光像の電位度の低下により現像の際に
画像濃度の低下や地かぶりを生じる事を防止できる。又
本発明によると、高抵抗若しくは絶縁性の前記注入阻止
層を形成した為に、再度露光位置に達するまでに転写工
程後の残留電荷を現像剤摺擦域で消滅する事が可能であ
り、画像品質の向上を図ることが可能となる。
【0058】更に本発明によると、導電性キャリアを用
いた画像形成装置において、前記光導電体層の表面側に
電荷注入を阻止するための高抵抗若しくは絶縁層を形成
した為に、これらの導電性現像剤が光導電体層と直接接
触し、該導電性現像剤を介して付与された帯電電荷が光
導電体層中に注入されて低減することを効果的に阻止で
き、特に前記の様に光導電体層を薄くし荷電容量が小な
る本発明において、画像品質に大きく影響する事を未然
に阻止する事ができる。
【0059】更に本発明は、前記光導電体層を単層の層
領域とする事なく、光キャリア発生の機能を高めた層領
域と、その表面側に形成したキャリア輸送の機能を持
たせた層領域とを積層した為に、光感度と耐電圧等を共
に高めることが出来る。
【0060】又本発明において、前記現像剤摺擦域にお
ける露光位置を、該摺擦域中央位置より感光体移動方向
下流側に設定した為に、帯電幅、言換えれば帯電時間を
極力大に設定し得ると共に、露光/現像後にたとえ再帯
電が生じても摺擦域終端に至るまでの再帯電時間を小若
しくはほとんど零に設定できるために、画像濃度の低下
や、画像乱れやかぶり等がない、高品質の画像形成が可
能となる。
【0061】又本発明によると、前記現像剤に、少なく
とも表面が導電処理された導電性キャリアと高抵抗若し
くは絶縁性トナーからなる現像剤を用い、より好ましく
は前記導電性キャリアを、バインダ樹脂中に磁性体を分
散した粒子の表面に導電性微粒子を固着して形成した為
に、高抵抗若しくは絶縁性トナーを用いる事により、安
定した円滑な転写が可能であると共に、電荷の注入を導
電性キャリアを用いて行なうために、転写側の湿気その
他の環境要因による抵抗値変動と無関係にキャリアの導
電率を高く設定でき、これにより前記帯電時間の短縮化
が可能である。
【0062】そして更にキャリア表面に導電性微粒子を
付着させる事によりキャリア内の材料構成と無関係に導
電性を維持して帯電及び現像の安定性を図る事が出来、
更に前記バインダ内には磁性体が分散配置されている為
に、強い磁性を付与する事が出来、これにより前記現像
剤摺擦域の形成も円滑に行なう事が出来る。
【0063】又本発明よると、前記摺擦域における感光
体の移動方向をトナー搬送方向と逆方向に設定した為
に、現像スリーブ側で所定濃度に設定された現像剤が先
ず現像位置に導かれるために、画像濃度を下げる事なく
現像が行なわれ、そしてトナーのみが消費され導電性キ
ャリアの割合が多くなり、抵抗値が低下した現像剤によ
り帯電域でドラム摺擦が行なわれるために、帯電時間を
短くしても円滑な帯電を行う事が可能となる。
【0064】又請求項記載の本発明によると、前記注
入阻止層は、III 族又はV族元素を高濃度にドープし、
かつO、Nを含有させたa−Si材、もしくは高硬度で
化学的安定性の高いa−SiC材で形成した為に、これ
により耐摩耗性と耐環境性が向上し、経時的な画像品質
の劣化を防ぐ事が出来るとともに、特に前記注入阻止層
にα−SiC系材料を用いる事により光導電体層と透光
性導電層との間の密着性を高め得る。
【0065】又請求項3記載の本発明によると、前記感
光体/トナー担持体間摺擦域を感光体が通過する時間T
はCとRの和以上に設定した為に、好ましい円滑な帯電
/露光が可能であり、又帯電時間Cを露光時間Rより大
に設定した為に、画像濃度の低下や、かぶりや画像鮮明
度の低下を防止し、より好ましい画像形成が可能になる
とともに、露光後の摺擦域による再帯電を防止し、現像
後のトナー剥離の一層の防止を図ることが可能となる。
また、本発明によれば摺擦域幅を狭小化を図りつつ、い
いかえれば帯電時間を短縮化を図りつつ、感光体の所定
移動速度を維持しながら円滑な帯電/露光が可能とな
る。
【0066】更に請求項4記載の本発明によれば、n
ット単位で露光される前記光導電体層上における前記L
ED素子からの光入力強度を0.5μJ/cm以上で
且つその露光パルス時間を5〜200μsに設定した為
に、所定の画像濃度を得ることが出来る。
【0067】又前記いずれの発明においても、ダイナミ
ック駆動方式を採用したために、前記背面露光プロセス
においてドラム/スリーブ間の現像剤の摺擦域における
温度上昇が極めて小さく、従って現像剤の流動性が温度
により影響される事もなく、該摺擦域を安定して形成す
る事が出来、従来の露光用のLEDヘッドにスタティッ
ク駆動方式を採用した場合に見られるように、温度上昇
により現像剤の流動性が低下することもなく、有利に形
成する事が出来る。等の種々の著効を有す。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ドラム状若しくはベルト状に形成される本発
明の実施例に係る感光体の層構成を示す拡大断面図であ
る。
【図2】 本発明の実施例に係る露光ユニットのレイア
ウト構成を示す正面図である。
【図3】 本発明の実施例に係る露光ユニットのヘッド
ブロック構成を示す斜視図とその要部拡大図である。
【図4】 図3に示すヘッドブロックのプリント基板上
に搭載させたダイナミック駆動方式のLEDヘッドの回
路構成図である。
【図5】 (A)は感光体と露光ヘッドを組込んだドラ
ムユニットの構成を示す正面断面図、(B)はそのA−
A線断面図である。
【図6A】 図5に示すドラムユニットを用いた画像形
成装置の要部構成を示す全体図である。
【図6B】 図6Aの要部拡大図である。
【図7】 本現像剤に用いるキャリアの構成を示す模
式図である。
【図8】 現像剤摺擦域の帯電時間Cと露光時間Rの
関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
1 感光体、 1a 透光性支持
体 1b 透光性導電層 1c 光導電体層 1c2 光励起層領域 1c1 キャリア輸
送層領域 1e 注入阻止層 1f 表面層 2 露光手段 10 現像剤摺擦
域 13 キャリアの絶縁樹脂粒子 14 導電性キャ
リア 15 キャリアの磁性体 16 キャリアの
導電性微粒子 21 LED素子群 21a LED素子 30 トナー担持体 3R 露光位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G03G 5/08 334 H04N 1/036 A 335 1/29 D 336 B41J 3/00 M H04N 1/036 3/21 L 1/29 (72)発明者 利根 昌幸 東京都世田谷区玉川台2丁目14番9号 京セラ株式会社東京用賀事業所内 (56)参考文献 特開 昭62−209470(JP,A) 特開 昭62−280772(JP,A) 特開 昭60−22145(JP,A) 特開 昭56−161553(JP,A) 特開 平2−22672(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/05 B41J 2/455

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無端状の透光性支持体と表面層との間に
    透光性導電層と光導電体層を積層してなるa−Si系材
    料で形成した感光体の背面側に露光手段を、一方前記
    面層の外側に、現像剤を担持させるトナー担持体とを夫
    々配置させ、該トナー担持体に担持させた現像剤を前記
    表面層に摺擦させながら帯電を行なうと共に、前記露光
    手段による露光とほぼ同時若しくはその直後に現像を行
    ないながらトナー像を形成可能に構成した画像形成装置
    において、前記透光性導電層側に設けられた光励起層領域と、前記
    表面層側に前記励起層により生成された光キャリアを前
    記表面層に移送させる光キャリア輸送層領域との複数層
    領域により形成された、前記露光手段の光出力を受光す
    る前記光導電体層を略2〜17μmの膜厚に設定し、前
    記光導電体層と前記透光性導電層との境界側に設けられ
    た高抵抗若しくは絶縁性の注入阻止層とを有した前記感
    光体を用い、 感光体主走査方向に沿って配列したLED素子群をnビ
    ット単位で時分割駆動させながら露光を行なう前記露光
    手段を用い、 少なくとも表面が導電処理された導電性キャリアと高抵
    抗若しくは絶縁性トナーからなる前記現像剤を用い、 前記トナー担持体に担持させた前記現像剤を前記感光体
    の前記表面層に摺擦する現像剤摺擦域の中央位置より感
    光体移動方向下流側に前記露光位置を設定するととも
    に、 前記現像剤摺擦域における前記感光体の移動方向を前記
    トナー担持体のトナー搬送方向と逆方向に設定し、 前記現像剤摺擦域の感光体移動方向下流側より前記現像
    剤を供給し、感光体移動方向上流側にて前記導電性キャ
    リアによって前記感光体の帯電を行いながら画像形成す
    事を特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 前記注入阻止層がIII族又はV族元素及
    びO、Nを含有させたa−Si層である請求項記載の
    画像形成装置。
  3. 【請求項3】 前記現像剤摺擦域における帯電開始後感
    光体が所定の帯電電位まで達する時間(以下帯電時間:
    Cという)より、前記露光により前記帯電電位が減衰
    し、潜像電位まで低下する時間(以下露光時間:Rとい
    う)を小に設定するとともに、 前記現像剤摺擦域を前記感光体が通過する時間T及び前
    記CとRの関係を下記式の範囲になるように前記露光位
    置を設定したことを特徴とする請求項1記載の画像形成
    装置。 C+R<T ……式1) C>R ……式2)
  4. 【請求項4】 前記現像剤摺擦域を前記感光体が通過す
    る時間Tを下記式の範囲に設定したことを特徴とする請
    求項記載の画像形成装置。 T<2C+R ……式3)
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