JPH0473658A - 電子写真複写装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、デジタル複写機やレーザビームプリンタなど
の電子写真方式を利用して画像形成を行なう電子写真複
写装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、光導電体への潜像形成は、帯電、露光、現像、転
写、分離、クリーニングの各工程が施され、かつ、繰り
返し利用されるのが通常である。

そこで、露光方式における画像形成は、レーザビームを
走査する光書き込みには、イメージ露光方式、つまり、
画像部の電荷を消去する方式（ＩＡＥ）と、背影露光方
式、つまり、非画像部の電荷を消去する方式（ＢＡＥ）
とがある。また前記ＩＡＥにおいては、現像剤は、帯電
極性と同極の反転現像方式を採用し、転写工程では、帯
電と逆極性の高圧を印加する。さらに、前記ＢＡＥにお
いては、現像剤は、異極性の正規現像方式を採用し、転
写工程では、帯電と同極性の高圧を印加するのが通説で
ある。

最近のデジタル複写機およびレーザビームプリンタにお
いては、以下に示すことにより、船釣には、反転現像に
よるイメージ露光方式が採用され、画質の向上がはから
れているのが現状である。

いずれの場合も、ビーム径が画質に大きく影響する。一
般に、レーザビーム径りは走査むらを少な（するために
、ドツトピッチＰより太き（設定されている。したがっ
て、１ドツトライン幅は、ポジポジの場合はピッチ幅よ
り小さく、ネガポジの場合は大きくなる。

第１４図は上記の関係を示した説明図で、同図の（ａ）
はポジポジ現像を、（ｂ）はネガポジ現像を示している
。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の技術では、以下のことに留意
したことが必要になってきた。

すなわち、最近においては、多品種少量生産あるいはモ
ジュール設計によるベースマシンを一部改良することで
、アナログ複写機とアナログ機にアドオン機能を組み込
んだデジアナ複写機とアナログ複写機ではできなかった
任意な画像の編集機能（たとえば、ＯＡ機器との複合化
によるシステム化が可能）といった画像処理が容易に行
なえるデジタル複写機といった３機種同時設計および開
発にせまられているのが現状であり、このモジュール設
計における利点としては、部品の共通化、各要素技術の
共通化、設計の共通化、開発期間の短縮化、シリーズ化
製品が容易、現像剤および感光体の共通化、サービスコ
ストおよび生産コストの低減、感光体周囲の帯電、露光
、現像、転写といった条件設定は、ＩＣカード等による
設定あるいは変更が容易であること。さらには、設計−
生産−販売のルートの位置づけが容易であり、−見、マ
シン本体の外観は同じように見えても、中味は全く違っ
た物である。このように、前記の手法を採用することに
より、各部品の信頼性が高く、高耐久のあるものが必然
に生みだされ、かつ、量産効果も生みだされるものとな
ってくる。

そこで、前記の手法を採用する上においては、まず、技
術の共通化をはかったことに留意していく。

近年、電子写真をベースとしたレーザ走査によるデジタ
ルプリンタは、一般に、レーザビーム走査による画像記
録技術では、レーザのスポットの大きさ、形状、パワー
等が画質や安定性に大きな影響を与えることが知られて
おり、イメージ露光方式（ＩＡＥ）のほうがラティチュ
ードが広く、有利とされ、さらに、レーザの点灯時間も
短かくてすみ、レーザの劣化も少ないという長所を生か
し、ＩＡＥが主流となっているのが現状であり、背影露
光方式（ＢＡＥ）にも他の幾つかの長所があるにもかか
わらず、ＢＡＥが採用されなくなっているという問題点
がある。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
ある。すなわち、本発明は、背影露光方式でも、複雑な
電気画像処理を必要とすることなく、画像ラティチュー
ドの広い画像形成が可能となる電子写真装置を提供する
ことを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、光導電体部材に
記録された静電潜像を現像剤により現像する形式の電子
写真複写装置において、該光導電体部材は、支持体と、
該支持体上に、シリコン原子を母体として伝導性を制御
する物質を含有する電荷注入阻止層と、シリコン原子を
母体として水素原子およびハロゲン原子の少な（ともそ
れらの１つを構成要素として含む非晶質材料で構成され
て光導電性を示す光導電層と、シリコン原子と炭素原子
と水素原子とを構成要素として含む非晶質材料で構成さ
れている表面層とからなる光受容層とを有し、かつ、前
記表面層の水素原子が４１〜７０原子％含有されている
電子写真用光受容部材からなり、しかも、光導電体への
潜像形成手段は、デジタル画像として出力するデジタル
複写機における光書き込み方式であって、かつ、バック
グラウンド露光方式で画像形成を行なうようになってい
るものとした。

［作　　　用］ 本発明によれば、光導電部材は、支持体と、該支持体上
に設けられた光受容層とがらなり、かつ、該光受容層は
、シリコン原子を母体として伝導性を制御する物質を含
有する電荷注入阻止層と、シリコン原子を母体として水
素原子およびハロゲン原子の少なくとも１つを含む非晶
質材料で構成されて光導電性を示す光導電層と、シリコ
ン原子と炭素原子と水素原子とを構成要素として含む非
晶質材料で構成されている表面層とからなるので、感光
材料の持つ感度、つまり、Ｅ−Ｖカーブにおけるγ値が
リニアスケールで直線性を有し、微量の光のもれ、ある
いはフレアーによる潜像の消去領域が大きくなることが
な（、背影露光方式（ＢＡＥ）においても、画像パター
ンによる再現性が忠実に行なえる。

［実　施　例］ 第１図は本発明に利用した光導電体のＥ−Ｖ特性カーブ
である。同図のカーブＡは本発明に用いたアモルファス
シリコン（以下、Ａ−３ｉという。）の光導電体であり
、カーブＢは本発明と比較できる通常の機能分離型の有
機光導電材料のＯＰＣである。上記２種類の材料は、そ
の光導電性のもつ暗抵抗値、光感度、光応答性などの電
気的、光学的、光導電的特性については、いちぎ的に決
定されるものである。よって、−船釣には、Ａ−３ｉは
、リニアスケールでＥ−Ｖカーブをプロットすると、ダ
ーク電位■、からライト電位■、まで、ほぼ直線性を示
しており、γ値は、ほぼγ＝１．０に近似している。た
だし、ＶＬ部のすその部分は、若干、尾を引いており、
残留電位として残っている。また一方、ＯＰＣは同図で
示されるように、高電位部分において、非常にγが立フ
ており、微少のレーザ照射にても、敏感に反応（つまり
、感度が早い）し、潜像電位が減衰してしまうことで、
Ｖｏのダウンによる画像濃度が不安定となってしまう。

ここで、本発明に用いた光導電材料Ａ−３ｉの材料およ
び処決について説明する。たとえば、第１表の作製条件
に従って、グロー放電法を用いて鏡面加工を施したアル
ミシリンダ上に、シリコン原子を母体とし、伝導性を制
御する物質を含有する電荷注入阻止層と、シリコン原子
を母体とし、水素原子（旧およびハロゲン原子（Ｘ）の
少なくともいずれか一方を含有するアモルファス材料、
いわゆる水素化アモルファスシリコン、ハロゲン化アモ
ルファスシリコン、あるいはハロゲン含有水素化アモル
ファスシリコン［以下、これらの総称的表記としてｒＡ
−３ｉ　（）（、Ｘ）　Ｊを使用する。］で構成され、
光導電性を示す光導電層と、シリコン原子と炭素原子と
水素原子とを構成要素として含む非晶質材料で構成され
ている表面層とからなる光受容層とを有し、前記表面層
において水素原子が４１〜７０％含有されているもので
ある。

第 表 また本発明に用いたＡ−３ｉは、支持体と前記電荷注入
阻止層との間に、長波長光を吸収する長波長光吸収層を
有していてもよ（、あるいは、さらに、前記支持体と長
波長光吸収層との間または前記支持体と電荷注入阻止層
との間に、窒素原子、酸素原子、炭素原子の少なくとも
１つと、シリコン原子と必要に応じて水素原子およびハ
ロゲン原子の少な（・ども１つとを含有する非晶質材料
で構成された密着層を有していてもよい。

以下１本発明の電子写真用光受容部材について、詳細に
説明する。

第２図ないし第４図は本発明に用いた電子写真用光受容
部材の典型的層構成のいくつかを説明するために模式的
に示した構成図であり、図中、　１００は光受容層、１
０１は支持体、　１０２は電荷注入阻止層、　１０３は
光導電層、　１０４は表面層、１０５は自由表面、１０
６は長波長光吸収層、１０７は密着層である。

すなわち、第２図の電子写真用光受容部材は、支持体１
０１の上に、光受容層１００が設けられており、光受容
層１００は下から順に、電荷注入阻止層１０２、光導電
層１０３、表面層１０４を有する。

また、第３図の電子写真用光受容部材は、支持体ｌｏｔ
の上に、光受容層１００が設けられており、光受容層１
００は下から順に、長波長光吸収層１０６、電荷注入阻
止層１０２、光導電層１０３、表面層１０４を有する。

さらに、第４図の電子写真用光受容部材は、支持体１０
１の上に、光受容層１００が設けられており、光受容層
１００は下から順に、密着層１０７、長波長光吸収層１
０６、電荷注入阻止層１０２、光導電層１０３、表面層
１０４を有する。

ここで、前記Ａ−３ｉおよびＯＰＣを用いて画像のシュ
ミレーションおよび実プリント画像で比較した。

まず、第１図のＥ−Ｖカーブをもとに、潜像のシュミレ
ーションと光エネルギー分布のシュミレーションを行な
った。

シュミレーションの計算内容として、まず、１ドツト黒
点レーザなＯＮさせることについて説明する。

入力パラメータは、第５図のスポット径（ΔＸ、Δｙ）
であり、 ピッチｌｙ：第６図の１ｙで示し、 平均光量φｍ：第７図のφｍで示す。

出力パラメータは、 第１に、上記パラメータから孤立Ｉ　Ｌｉｎｅのピーク
光量ｒｙを求める。

第２に、Ｉｙを使って孤立走査線のＸ方向の光分布Ｆ　
（ｘ）を求める。

で示し、 とＧ　（ｙ）の断面を計算することができる。

一方、１ドツト白点（レーザ０ＦＦ）について説する。

第１θ図におけるＦ　（ｘ）とＧ　（ｙ）については、
ここで、ＥＲＦ（ａ）はｅｒｏｏｒ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ
で、で示される。なお である。またＦ　（ｘ）の分布は第８図に示される。

前記第１によりＩｙが求まり、第２によってＦ　（ｘ）
が求まり、つまり、主走査方向分布が求まり、副走査分
布は、主走査分布のピーク値、Ｆ（ｘ）ｘ−ｏにＧａｕ
ｓｓｉａｎを乗じて求める。すなわち、 ｙ２ Ｇ　（ｙ）　　＝　Ｆ　（ＸＬ−ｏＸ　ｅ　　　Δｙ２
つまり、第９図の走査スポットにおけるＦ　（ｘ）であ
る、そこで、以上の式を用いて、主走査断面および副走
査断面の細線の再現性について求めた。

第１１図は１ドツト白点（レーザ０ＦＦ）、つまり、バ
ックグラウンド露光における画像シュミレーションの計
算結果であり、実線がＡ−３ｉ、破線がＯＰＣである。

スライスレベルは電位のリップルむらを除去するための
ものであり、背景かぶり取りバイアスに等しい。横軸が
潜像分布［μｍ］、縦軸が電位分布［Ｖ］を示しており
、帯電によって得られた−様な表面電位分布を、レーザ
ビームを照射することにより、衰微（ｄｅｃａｙ）させ
、潜像を形成するものである。

つまり、山のピークが■ｌ１ｌ（暗部）に相当し、下部
のリップル部がレーザを照射した時のＶＬ　　（明部）
に相当する。

第１１図からもわかるように、ＢＡＥにおける白点の断
面は、あきらかにＡ−３Ｌのほうが幅広くなっている。

つぎに、第１２図は１ドツト黒点（レーザＯＮ）　、つ
まり、ＩＡＥにおけるものであり、背景のかぶり除去の
ためのスライスレベルを設け、そのレベルにおける潜像
分布のシュミレーション結果を示す、実線はＡ−ＳＬで
あり、前記のＢＡＥ時の潜像幅に近似しているが、破線
のＯＰＣにおいては、潜像幅が、さらに広がっているこ
とがわかる。

前記シュミレーションは、レーザのスポット径をパラメ
ータにシュミレーションを行なった。このシュミレーシ
ョンの結果を以下に示す。

ここでは、レーザの解像度を４００Ｄ　Ｐ　Ｉ（６３，
５μｍ／ｐｅｌ）とし、１ドツト白点、黒点のシュミレ
ーションを行なった。

第　　　２　　　表 上記第２表に示すように、レーザのスポット径（１／ｅ
２）をパラメータにとり、Ａ−３Ｌとｏｐｃのおのおの
の感光体におけるＢＡＥとＩＡＥの主走査断面の幅［単
位＝μｍ］と副走査断面の幅［単位：μｍ］である。Ｂ
ＡＥにおいて、Ａ−３ｉのほうが、　４００Ｄ　Ｐ　Ｉ
　　（６３，５μｍ／ｐｅｌ）の潜像電位分布対して、
ほぼ等価の値を示している。またＩＡＥにおいては、Ｂ
ＡＥと逆の傾向を示しており、ＯＰＣのほうが、かなり
太めの潜像分布を示している。

そこで、実際の画像をプリントアウトするためには、１
ドツト点の潜像を、３ドツトの列で９３ドツトの長さで
、縦方向（紙の進行方向に平行）と横方向（紙の幅方向
）に適当に数が形成されるようにキャラクタジェネレー
タを用いてプリント出力する。

ここで、当然、３ドツトの集合は（６３，５μｍＸ　３
＝１９０．５μｍ）が再現されれば、この潜像に対して
忠実なプリントが得られるものとして評価するものであ
る。

以上の現象を実験にて検討した。実験は各種スポット径
をパラメータにして画像出力を行ない、画像の評価を行
なった。線幅の問題も考慮して評価は約７ポイント位の
漢字パターンおよび１９０μｍ幅の縦線、横線等をキャ
ラクタジェネレータで発生させ、出力文字の品質が、バ
ックグラウンドノイズのかぶりがな（、かつ、文字の細
線が適当な線幅に入るものを許容範囲とした。

実験装置は、自社のＮ　Ｐ　＝　９３３０を用いて、走
査密度　４００Ｄ　Ｐ　Ｉ 感光ドラム　Ａ−３ｉ、ＯＰＣ 現　像　剤　ネガトナー、ポジトナー 現像方式　−成分ジャンピング現像 光　　　源　半導体レーザ（λ＝　７８０ｎｍ）以下に
　１９０μｍ幅のキャラクタジェネレータより出力され
たパターンのライン幅をマイクロデンシトメータを用い
て計測した結果を第３表に示す。

第　　　３　　　表 上記第３表に示すように、ＢＡＥにおいて、Ａ−３ｉは
殆んど２００μｍ前後のライン幅を示し、実用レベルで
あるが、ＯＰＣにおいては、ややライン幅として細めで
あり、実用的には、ラインか細すぎる。しかし、ＩＡＥ
においては、その関係が逆転しており、とくに、ＯＰＣ
のＩＡＥにおいては、２２０μｍ前後の幅を示し、ライ
ンとしては、太めであり、実用上つぶれた画像として潜
像に対して再現性がとぼしい。

第１３図は第１図におけるＯＰＣ感光体のＥ−Ｖカーブ
を改良することにより、達成するものである。

つまり、ａの露光量までは高電位を示し、ｂの露光量に
おいては低電位を示す。α点からβ点までがリニアな特
性を示すようになっている。

ところで、ＯＰＣのＢカーブのＥ−Ｖ特性は１次的に決
定されるものであり、このパターンをあらかじめ、マイ
コンのメモリに入力しておき、Ｂのγ補正のために、レ
ーザの光量が、Ｂ特性をＣ特性に変換できるテーブルを
有するように、レーザの出力段にて変化できるようにし
ておく。

またα点からβ点までの照射光は、ａとｂの領域をカッ
トする光カットフィルタを用いて行なってもよい。Ｃカ
ーブの直線部分のみに作用する光波長成分にて画像形成
のためのパターンを決めるものである。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、光導電部材は、
支持体と、該支持体上に設けられた光受容層とからなり
、かつ、該光受容層は、シリコン原子を母体として伝導
性を制御する物質を含有する電荷注入阻止層と、シリコ
ン原子を母体として水素原子およびハロゲン原子の少な
くとも１つを含む非晶質材料で構成されて光導電性を示
す光導電層と、シリコン原子と炭素原子と水素原子とを
構成要素として含む非晶質材料で構成されている表面層
からなるので、感光材料の持つ感度、つまり、Ｅ−Ｖカ
ーブにおけるγ値がリニアスケールで直線性を有し、従
来から、ＩＡＥのほうが画像ラティチュードが広かった
ものが、本発明のＢＡＥ方式採用により、ＩＡＥに劣ら
ない画像ラティチュードの広い画像形成が可能となる効
果がある。

また従来においては、ＢＡＥのラティチュードを広げる
ために、複雑な電気画像処理あるいは複雑な電気回路の
設計を必要としたが、その必要がなくなり、より安値で
安定性が高く、容易な設計を行なえ、アナログ、デジア
ナ、デジタルといった機種への技術の共通化が可能とな
った。

さらに、モジュール設計において、部品を共通化、各要
素技術を共通化、これに伴なう設計の共通化等が、はか
られ、多機種同時設計および開発が比較的容易にできる
ことから、開発期間の短縮化、生産コストの低減、販売
戦略、ルートづくりが容易に行なえ、トータルコストダ
ウンがはかられるという利点をもつ効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に利用した光導電体のＥ−Ｖ特性カーブ
の説明図、第２図は本発明に用いた電子写真用光受容部
材の１つの層構成の断面図、第３図は同じ（もう１つの
層構成の断面図、第４図は同じくさらにもう１つの層構
成の断面図、第５図はシュミレーション計算に用いたス
ポット径ΔＸとΔｙの説明図、第６図は同じ（ピッチ１
ｙの説明図、第７図は同じ（平均光量φｍの説明図、第
８図は同じくＸ方向の光分布Ｆ　（ｘ）の説明図、第９
図は同じ（走査スポットの断面の説明図、第１０図は同
じく白点分布の説明図、第１１図は同じく１ドツト白点
のＢＡＥの場合の説明図、第１２図は同じく１ドツト黒
点のＩＡＥの場合の説明図、第１３図は第１図のＯＰＣ
感光体のＥ−Ｖカーブを改良して得られたものの説明図
、第１４図（ａ）、（ｂ）は露光と現像方式の比較を示
した説明図である。 １００・・・光受容層、　　１０１・・・支持体、１０
２・・・電荷注入阻止層、 １０３・・・光導電層、 １０５・・・自由表面、 １０６・・・長波長光吸収層、 １０７・・・密着層。 １０４・・・表面層、 第１図 露光ｉＬ：ＥｃμＪ　／ｃｉ） 第 図 第 図 ＋０５ 第 図 第 図 第 図 第 図 Ｆ（ｘｌ 第 図 第 図 第 図 第 図 ＋００ 潜像分布〔μｍ〕 第 図 ｏＯ 潜像分布〔μｍ〕 第 図 露光ｆＬ：Ｅ 〔μＪ　／ａｒｔ） ヒーｂ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　光導電体部材に記録された静電潜像を現像剤により
   現像する形式の電子写真複写装置において、該光導電体
   部材は、支持体と、該支持体上に、シリコン原子を母体
   として伝導性を制御する物質を含有する電荷注入阻止層 と、シリコン原子を母体として水素原子およびハロゲン
   原子の少なくともそれらの１つを構成要素として含む非
   晶質材料で構成されて光導電性を示す光導電層と、シリ
   コン原子と炭素原子と水素原子とを構成要素として含む
   非晶質材料で構成されている表面層とからなる光受容層
   とを有し、かつ、前記表面層の水素原子が４１〜７０原
   子％含有されている電子写真用光受容部材からなり、し
   かも、光導電体への潜像形成手段は、デジタル画像とし
   て出力するデジタル複写機における光書き込み方式であ
   って、かつ、バックグラウンド露光方式で画像形成を行
   なうようになっていることを特徴とする電子写真複写装
   置。 ２　光導電体への書き込みが、レーザビームを走査する
   ことにより行なうようになっている請求項１記載の電子
   写真複写装置。 ３　光導電体が、アモルファスシリコンからなる請求項
   １記載の電子写真複写装置。 ４　Ｅ−Ｖ特性カーブのγ値が、電子写真特性として最
   低必要なダーク電位Ｖ＿Ｄとライト電位Ｖ＿Ｌのコント
   ラスト域において、リニアスケールにて、ほぼ直線とな
   るカーブを有している請求項１記載の電子写真複写装置
   。 ５　γ値が１．０に近似した直線を有している請求項４
   記載の電子写真複写装置。