JPH04324464A - 画像形成方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像形成方法に関し、特
にコロナ帯電を不要として露光と現像とがほぼ同時に行
なえるように組み合わせ、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】

【従来の技術】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、コロナ放電を不要とす
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号等参
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体層を順次設けた感光体を使用
し、トナー供給機と透光性導電層の間に電圧を印加しな
がら透光性支持体側から光半導体層を露光することによ
り、絶縁体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】また、このような画像形成方法において、
上記光導電層にアモルファスシリコン層（以下、アモル
ファスシリコンをａ−Ｓｉと略す）を用いることが提案
されている（特開昭６３−２４０５５３　号、特開平２
−１０６７６１号参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、本発
明者等の実験によれば、上記提案の画像形成方法におい
ては、十分な画像濃度を有し、かつ高い画像品質を備え
た画像を得るのは困難であり、更に、繰り返して画像形
成を行なう場合には、プロセスの前歴が残像となって画
像に現われるという問題点もあった。有機絶縁層を用い
た場合、耐磨耗性に劣るために感光体の寿命が著しく低
下するという問題点もあった。また更に、ａ−Ｓｉ光導
電層を備えた感光体を用いた場合においても、未だ満足
し得るような画像濃度が得られず、またバイアス電圧を
高めて画像濃度を高めようとしても、感光体の絶縁耐圧
が低いために絶縁破壊されやすく、これによって所望通
りの画像濃度が得られないという問題点があり、感光体
の層構成の改善が必要であった。

【０００９】従って本発明の目的は、叙上の問題点を解
決し、感光体の寿命を高め、十分な画像濃度と良好な画
像品質が得られる画像形成方法を提供することにある。

【００１０】更に本発明の目的は、コロナ放電を不要と
するとともに、感光体表面からトナーを除去するクリー
ニング工程や、光導電層中に残留する電荷像を消去する
イレース工程を不要とした画像形成方法を提供すること
にある。

【００１１】

【問題点を解決するための手段】本発明の画像形成方法
は、透光性支持体上に透光性導電層とキャリア注入阻止
層とａ−Ｓｉ系光導電層と光導電性アモルファスシリコ
ンカーバイド表面層とを順次積層して成る感光体に、導
電性磁性トナーを介して現像バイアス電圧を印加すると
ともに、上記光導電層の層厚以下で実質的に吸収される
ような所定の波長の光で露光して、表面層の直下の明部
に対応する領域に光キャリアを集め、そして、その光キ
ャリアにより表面層を挟んで生ずる電界によってトナー
を感光体表面に付着させ、次いで、上記光キャリアと上
記トナーの電荷とを中和させ、然る後、そのトナーを記
録紙に転写することを特徴とするものである。

【００１２】また、本発明の画像形成方法は、転写後の
イレース工程やクリーニング工程がないことを特徴とす
るものである。

【００１３】更に、本発明の画像形成方法は、現像バイ
アス電圧印加用現像器の感光体と対面する側に制御電極
を配設して、バイアス電圧とは独立に電圧を制御するこ
とができるようにしたことを特徴とするものである。

【００１４】更に、本発明の画像形成方法は、上記ａ−
Ｓｉ系光導電層の層厚が、その層の吸収係数の露光波長
に対して決定される光吸収層の厚みに更に０．１〜１０
．０μｍの厚みの層領域を加えたものであることも特徴
とするものである。

【００１５】更に、本発明の画像形成方法は、上記アモ
ルファスシリコンカーバイド表面層（以下、アモルファ
スシリコンカーバイドをａ−ＳｉＣと略す）の層厚が、
０．０５〜５μｍであることも特徴とするものである。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。

【００１７】図１は本発明の画像形成方法に係わる画像
形成装置１を表わす模式図であり、図中、２は透光性支
持体３上に透光性導電層とキャリア注入阻止層とａ−Ｓ
ｉ系光導電層とａ−ＳｉＣ表面層の各層４が積層された
ドラム状の感光体、５は露光手段としてのＬＥＤヘッド
、５ａはそのヘッドに設けられ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。ＬＥＤヘッ
ド５と現像器６は、感光体２のある一部を介して、ほぼ
対称的に配置される。８はイレース用光源としてのＬＥ
Ｄアレイであり、感光体２の外側に配置してもよい。 尚、このイレース用光源は本発明においては必ずしも必
要とされるものではない。現像器６においては、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で一定の層厚に決められた導電性磁性トナー
はスリーブ１０の外周へ配送され、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が設けられ、その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。これ以外に現像剤の回転手段と感光体
２の回転手段とを設ける。

【００１８】次に上記構成の画像形成装置１を用いた画
像形成方法を図２〜図７により説明する。

【００１９】これらの図に示す感光体２は、透光性支持
体３の上に、透光性導電層４ａとキャリア注入阻止層４
ｂとａ−Ｓｉ系光導電層４ｃとａ−ＳｉＣ表面層４ｄと
が順次積層されている。

【００２０】先ず図２及び図３においては、回転する感
光体２の透光性支持体３側からａ−Ｓｉ系光導電層４ｃ
にＬＥＤ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−Ｓｉ系光導電層４ｃ
の内部に光キャリアとして正孔電子対を発生させると、
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−Ｓ
ｉ系光導電層４ｃの表面側へ移動し、ａ−ＳｉＣ表面層
４ｄがａ−Ｓｉ系光導電層４ｃよりも高抵抗であるため
に露光明部に対応するａ−ＳｉＣ表面層４ｄの領域の直
下に電子が集まって一時的にトラップされ、一方、正孔
はキャリア注入阻止層側に集まる。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
が注入し、表面層４ｄを挟んで大きな電界が発生し、ト
ナーが表面層４ｄ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】次に図４に示すように、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、トナーは付着せず、前のプロセ
スでの残留トナー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。

【００２２】更に図５に示すように、感光体２上に画像
露光に対応して形成されたトナー像１４の電荷は、感光
体２の表面層４ｄの抵抗が光導電性を有する程度に絶縁
層よりも低いため、感光体２が現像部を通過して転写部
に至るまでの間に、表面層直下に一時的にトラップされ
ていた電荷と表面層４ｄを介して結合して中和し合って
、トナーの電荷と感光体２の電荷が共に消滅する。

【００２３】その後、電荷を放出したトナーは、同じく
電荷を放出した感光体２との結合力が弱くなるので記録
紙への転写が容易になり、図６に示すように、記録紙１
５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。

【００２４】次いで図７に示すように、トナー層１４を
転写した後の感光体２には電荷の残留がないため、イレ
ース用光源８からの除電光の照射等のイレース工程は特
に必要とせず、感光体２は初期状態に戻る。また、感光
体２とその表面の残留トナー１６との電気的な引力は既
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。

【００２５】尚、ここではイレース工程が不要である場
合の説明を行なったが、転写後の感光体２を安定して初
期状態に戻すために、イレース用光源８からの除電光の
照射等のイレース工程を設けてもよい。

【００２６】以上の通り、図２〜図７に示す各プロセス
を繰り返して画像形成が行なわれる。

【００２７】本発明の画像形成方法によれば、上述した
プロセスの図２及び図３において、ａ−Ｓｉ系光導電層
４ｃの層厚以下で実質的に吸収されるような所定の波長
の光で露光しており、これによって光キャリアの発生効
率が高められるとともに、表面層４ｄとの界面付近に画
像露光時においても暗抵抗の高い層領域が形成される傾
向にあり、その結果、表面層４ｄの直下に集まった電荷
の横方向の移動が抑制され、解像力の良好な画像が形成
される。

【００２８】本発明者等が繰り返し行なった実験によれ
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の吸収係数から求められる光吸収層の
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４
ｄ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。

【００２９】図９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
れる深さは、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の一つである波長６６０ｎｍに対しては約２
．２μｍ、７００ｎｍに対しては約３．８μｍであるこ
とがわかる。

【００３０】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。

【００３１】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十分に高くなるため
、良好な画像形成が行なえる。

【００３２】本発明においては、転写後の除電効果を高
めるために、イレース用除電光を用いても良い。このイ
レース用除電光としては、その波長を上述した露光用光
源の波長に比べて、長波長化した光を用いるとよい。こ
れによって表面層４ｄの直下に光が到達しやすくなって
、効率的にイレースすることができる。

【００３３】次に本発明に用いられる感光体２の典型的
な層構成は図１０に示す通りであり、同図により具体的
に述べる。

【００３４】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、ホウ珪酸ガラスな
ど、また石英、サファイアなどの無機質系のもの、並び
に弗素樹脂、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、エポキシなどの耐熱性有機樹脂
系のものが挙げられる。

【００３５】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、ＤＣマ
グネトロンスパッタリング法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣ
ＶＤ法、スプレー法、塗布法、浸漬法などがある。

【００３６】キャリア注入阻止層４ｂは感光体２の表面
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。

【００３７】この層４ｂには、絶縁層が好ましいが、そ
れに代えて高抵抗層、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
するものをいう。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いう。 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。

【００３８】この層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系光導電層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。

【００３９】この層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−ＳｉＣＸ　
）、アモルファスシリコンオキサイド（ａ−ＳｉＯＸ　
）、アモルファスシリコンナイトライド（ａ−ＳｉＮＸ
　）、ａ−ＳｉＣ・Ｏ、ａ−ＳｉＣ・Ｎ、ａ−ＳｉＯ・
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。

【００４０】また、この層４ｂとして高抵抗層を用いる
場合には、特にａ−ＳｉＣＸ　、ａ−ＳｉＯＸ　、ａ−
ＳｉＮＸ　、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。 また、この層４ｂとしてａ−Ｓｉ系のｐ型またはｎ型半
導体層を用いた場合には、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、或いは
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ＩＩＩａ族元素をＩＩＩａ族
元素と略す）を１〜　１０，０００ｐｐｍ、好適には１
００〜５，０００ｐｐｍ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内であれば良い。

【００４１】このようにＩＩＩａ族元素を含有させた場
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。

【００４２】ここで、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、その上優れた注入阻止
能が得られるという点で望ましい。

【００４３】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、またこの層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。

【００４４】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、Ｓｉ１
−Ｘ　ＣＸ　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。ＩＩ
Ｉａ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。

【００４５】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。

【００４６】この際、光励起層領域は、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。

【００４７】また、キャリア輸送層領域は、主に感光体
２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。

【００４８】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吸収深さにほぼ等しく
設定すると良い。

【００４９】ａ−ＳｉＣ表面層４ｄは、ａ−Ｓｉ系光導
電層４ｂ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、Ｉ
ＩＩａ族元素やＶａ族元素を含有させたり、Ｎ、Ｏ等の
元素を含有させると良い。

【００５０】表面層４ｄとして光導電性を有するａ−Ｓ
ｉＣ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、耐磨耗性、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な
える。

【００５１】表面層４ｄとａ−Ｓｉ系光導電層４ｃの両
方にａ−ＳｉＣＸ　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
。 この表面層４ｄにおけるＣ量は、Ｓｉ１−Ｘ　ＣＸ　の
Ｘ値で０．０５≦Ｘ＜０．６　、好適には０．１　≦Ｘ
≦０．５　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、Ｇ
ｅ等を含有させて、密着性、耐環境性、光導電性を更に
高めることができる。

【００５２】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
り返し使用した場合、磨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カブリ、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。

【００５３】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良好な画像が得られ
る。

【００５４】以上の通り本発明によれば、ａ−Ｓｉ系光
導電層４ｃに対する露光吸収領域を制限し、これによっ
て暗抵抗値の大きな層領域を形成して、良好な画像が得
られる画像形成方法を提案することができた。

【００５５】本発明は、上記構成以外に次のように変更
してもよい。

【００５６】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なわれる。

【００５７】また、露光手段にはＬＥＤヘッド５を用い
たが、ＥＬヘッドや蛍光プリントヘッド、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。更にまたイレース用光源８にも、ＬＥ
Ｄアレイの他、ハロゲンランプや蛍光灯、ＥＬアレイ等
の光源が使用可能である。

【００５８】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８により説明する
。

【００５９】同図は上記感光体２の一部と現像器６によ
り形成される現像剤溜り１７を表わす説明図である。

【００６０】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。

【００６１】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
（現像剤が離れる側）に、現像剤溜り１７が生じる。現
像剤溜り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現像剤溜
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現像剤溜り１７の大きさに応じ
て適宜設定する。

【００６２】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
側に現像剤溜り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、安定で再現性が高い。従って、現
像剤溜り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。

【００６３】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との最近接部位に設
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。

【００６４】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。

【００６５】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および現像剤溜り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。

【００６６】画像露光を行なう位置は、感光体２の表面
と現像スリーブ１０との最近接位置Ａではなく、感光体
２の逆方向回転で下流側に形成した現像剤溜り１７の位
置Ｂとし、好ましくは現像剤溜り１７の中でも下流側の
後半部とする。現像剤溜り１７の位置で露光を行なうこ
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なわれる。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
露光を行なって光キャリアを発生させるので、表面層４
ｄへの電荷の移動が効率良く行なわれて、表面層４ｄを
挟んで形成される電界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、良好なトナー像１４
が形成される。そして、トナー像１４の形成後は感光体
２が現像剤溜り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。

【００６７】また、現像剤溜り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残留トナー
１６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。

【００６８】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。

【００６９】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を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。

【００７０】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整
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
。

【００７１】次に実施例を個々詳述する。

【００７２】（例１）透明な円筒状ガラス基板の外周面
に、透光性導電層４ａとしてＩＴＯ層を活性反応蒸着法
により１０００Å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−ＳｉＣ絶縁性注入阻止層４ｂ、ａ−Ｓｉ光導電層
４ｃ、光導電性ａ−ＳｉＣ表面層４ｄを順次積層して、
感光体Ａを作製した。この際、ａ−Ｓｉ光導電層４ｃの
厚みは、露光光源１５に用いるＬＥＤの波長の６６０ｎ
ｍ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。

【００７３】

【表１】

【００７４】この感光体Ａを図１に示すような画像形成
装置に装着し、そして、スリーブ１０と透光性導電層４
ａ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ない、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、熱定着を行なって画
像を得た。

【００７５】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。

【００７６】また、繰り返して画像形成を行なっても、
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。

【００７７】（例２）感光体Ａを作製するに当たり、ａ
−Ｓｉ光導電層４ｃの厚みを、光源のＬＥＤの波長６６
０ｎｍの光を９０％吸収する厚み約２．２μｍより小さ
い１．５μｍとし、感光体Ｂを作製した。

【００７８】この感光体Ｂを（例１）と同様に図１の構
成の画像形成装置に装着し、感光体層の電界が同一とな
るようにバイアス電圧を＋２０Ｖとして、他は同様の条
件で画像評価を行なったところ、光キャリアの発生が十
分に行なわれず、画像濃度がＯ．Ｄ．で０．８と不十分
であった。

【００７９】（例３）感光体Ａを作製するに当たり、ａ
−Ｓｉ光導電層４ｃの厚みを、光源のＬＥＤの波長６６
０ｎｍの光を９０％吸収する厚み約２．２μｍより１５
μｍ大きい約１７μｍとし、感光体Ｃを作製した。

【００８０】この感光体Ｃを（例１）と同様に図１の構
成の画像形成装置に装着し、感光体層の電界が同一とな
るようにバイアス電圧を＋２００Ｖとして、他は同様の
条件で画像評価を行なったところ、画像濃度がＯ．Ｄ．
で１．２で、バックのカブリや解像力も概ね良好な画像
が得られた。

【００８１】しかし、バイアス電圧を＋１００Ｖとして
同様の条件で画像評価を行なったところ、トナー像を形
成するための表面層４ｄでの十分な電界が得られず、画
像濃度がＯ．Ｄ．で０．９と低い画像であった。

【００８２】（例４）感光体Ａを作製するに当たり、ａ
−ＳｉＣ絶縁性注入阻止層４ｂを形成せず、他は同様に
して感光体Ｄを作製した。

【００８３】この感光体Ｄを（例１）と同様に図１の構
成の画像形成装置に装着し、（例１）と同様の条件で画
像評価を行なったところ、画像のバックのカブリが少し
見られ、感光体Ａよりもやや劣る結果であった。

【００８４】（例５）感光体Ａを作製するに当たり、ａ
−ＳｉＣ絶縁性注入阻止層４ｂに代えて、ポリイミドか
らなる厚み０．２μｍの絶縁層を塗布・乾燥法により形
成した。更にその上に、容量結合型グロー放電分解装置
を用いて、（例１）と同様のａ−Ｓｉ光導電層４ｃと光
導電性ａ−ＳｉＣ表面層４ｄとを順次積層して、感光体
Ｅを作製した。

【００８５】この感光体Ｅを図１の構成の画像形成装置
に装着し、（例１）と同様の条件で画像評価を行なった
ところ、Ｏ．Ｄ．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。

【００８６】（例６）感光体Ａを作製するに当たり、光
導電性ａ−ＳｉＣ表面層４ｄを積層せず、その他は感光
体Ａと同様の条件により、光導電性ａ−ＳｉＣ表面層４
ｄを有しない感光体Ｆを作製した。

【００８７】この感光体Ｆを図１の構成の画像形成装置
に装着し、（例１）と同様の条件で画像評価を行なった
ところ、電位コントラストが不十分で画像濃度が低く、
バックのカブリも目立つ画像であり、感光体Ａよりも劣
る結果であった。また、繰り返し使用に対する耐久性に
乏しく、数百枚の画像形成で表面の磨耗や耐電圧不足に
起因する画像欠陥が認められた。

【００８８】（例７）感光体Ａを作製するに当たり、光
導電性ａ−ＳｉＣ表面層４ｄを表２に示すように形成し
、その他は感光体Ａと同様の条件により形成して感光体
Ｇを作製した。

【００８９】

【表２】

【００９０】この感光体Ｇを図１に示すような画像形成
装置に装着し、（例１）と同様の条件で画像評価したと
ころ、Ｏ．Ｄ．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。

【００９１】また、繰り返して画像形成を行なっても、
感光体Ａと同様に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。

【００９２】尚、（例１）、（例７）に示す画像形成方
法において、制御電極１８を取り外して制御電極電圧Ｖ
Ｅ　を印加せず、その他は各々同じ条件の画像形成方法
を行ったところ、実用上使用可能な範囲ではあるが、バ
ックに若干のカブリを生じた。

【００９３】また、同じく（例１）、（例７）に示す画
像形成方法において、イレース用光源８を使用してイレ
ース光の照射を行いながら画像形成を行ったところ、画
像形成前の感光体の状態が安定し、良好な画像品質の画
像が安定して得られた。

【００９４】

【発明の効果】本発明の画像形成方法によれば、ａ−Ｓ
ｉ系光導電層の上に光導電性を有するＳｉＣ表面層を積
層したことにより、露光明部に対応する表面層領域の直
下に光キャリアを一時的にトラップし、その光キャリア
により表面絶縁層を挟んで生ずる電界によりトナーを感
光体表面に付着させることができるため、画像濃度を高
めることができ、良好なトナー像形成を行なうことがで
き、更にイレース工程を不要にすることができた。

【００９５】また、表面層が絶縁層である場合に比べて
、光導電性を有する程度に体積抵抗が小さいため、画像
形成後に転写に至るまでの時間で表面層を挟んでトラッ
プされていたキャリアが表面層を介して結合して中和し
合うため、記録紙へのトナー転写が容易になると共に、
イレース工程を不要にすることができた。

【００９６】また、本発明の画像形成方法によれば、ａ
−Ｓｉ系光導電層の厚みを、光の波長に対する吸収係数
から求めた９０％の光を吸収する光吸収層領域に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
出来た。そして、ａ−Ｓｉ系光導電層の厚みを上記で設
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にかかる電圧が、低いバイア
ス電圧でも十分に高くなるため、良好な画像形成が行な
える。

【００９７】ａ−Ｓｉ系光導電層を備えた従来の感光体
においては、成膜速度が小さいのに加えて、３０〜４０
μｍ層厚が必要であり、そのために８〜１０時間の製造
所要時間となって製造コストを著しく高めていたが、こ
れに対して本発明の画像形成方法によれば、ａ−Ｓｉ系
光導電層の厚みが２〜３μｍであればよく、このように
非常に薄い層を形成すれば、製造時間が短くなって製造
コスト低減させることができた。

【００９８】更に従来のカールソン法による画像形成方
法であれば、コロナ帯電を行な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。

【００９９】また、本発明の画像形成方法においては、
光源をドラム状感光体の内部に設け、しかも、イレース
やクリーニングの各工程を不要とすることができるので
、それに伴う配設部材が必要でなくなり、その結果、フ
ァックス、プリンタ、デジタルコピア等の複合的機能を
有する超小型装置の実現が可能となった。

【０１００】更にまた、本発明の画像形成方法によれば
、透光性導電層とａ−Ｓｉ系光導電層との間にキャリア
注入阻止層を形成したことにより、画像形成の際に透光
性導電層からａ−Ｓｉ系光導電層へのキャリアの注入を
阻止することが出来るため、露光部と非露光部との静電
コントラストを高めて画像濃度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ことが
できた。

【０１０１】更にまた、本発明の画像形成方法によれば
、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た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる電子写真方法による画像形成装
置を示す模式図である。

【図２】本発明に係わる電子写真方法における動作原理
を示す模式図である。

【図３】本発明に係わる電子写真方法における動作原理
を示す模式図である。

【図４】本発明に係わる電子写真方法における動作原理
を示す模式図である。

【図５】本発明に係わる電子写真方法における動作原理
を示す模式図である。

【図６】本発明に係わる電子写真方法における動作原理
を示す模式図である。

【図７】本発明に係わる電子写真方法における動作原理
を示す模式図である。

【図８】本発明の画像形成方法の要部構成図である。

【図９】波長に対する光吸収の深さを表す線図である。

【図１０】本発明に係わる感光体の層構成を示す断面図
である。

【符号の説明】

２　　　　　　感光体 ５　　　　　　ＬＥＤヘッド ６　　　　　　現像器 ７　　　　　　転写ローラ ８　　　　　　イレース用光源 ４ａ　　　　透光性導電層 ４ｂ　　　　キャリア注入阻止層 ４ｃ　　　　光導電層 ４ｄ　　　　表面層

Claims (6)

【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キャリア
   注入阻止層とアモルファスシリコン系光導電層と光導電
   性アモルファスシリコンカーバイド表面層とを順次積層
   して成る感光体に、導電性磁性トナーを介して現像バイ
   アス電圧を印加するとともに、上記光導電層の層厚以下
   で実質的に吸収されるような所定の波長の光で透光性支
   持体側から露光して表面層の直下の明部に対応する領域
   に光キャリアを集め、次いで該光キャリアにより表面層
   をはさんで生ずる電界によってトナーを感光体表面に付
   着させ、その後、上記光キャリアと上記トナーの電荷と
   を中和させ、然る後、該トナーを記録紙に転写すること
   を特徴とする画像形成方法。
2. 【請求項２】前記転写後にクリーニング工程を経ないで
   次の画像形成を行う請求項１記載の画像形成方法。
3. 【請求項３】前記転写後に前記光導電層に光照射して表
   面層直下に残留している光キャリアを消去する工程を経
   ないで次の画像形成を行う請求項１記載の画像形成方法
   。
4. 【請求項４】前記感光体の表面層と対向するように現像
   バイアス電圧印加用現像器を設けるとともに、該現像器
   と上記表面層との間に、上記現像バイアス電圧と依存し
   ない電位を備えた制御電極を配設した請求項１記載の画
   像形成方法。
5. 【請求項５】前記アモルファスシリコン系光導電層が、
   該層の吸収係数の前記露光の波長に対して決定される光
   吸収層領域の厚みに更に０．１〜１０．０μｍの厚みの
   層領域を加えた層厚である請求項１記載の画像形成方法
   。
6. 【請求項６】前記アモルファスシリコンカーバイド表面
   層の層厚が、０．０５〜５μｍである請求項１記載の画
   像形成方法。