JPH0511484A - 感光体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 基体１３と導電層１７との間に、間隔を置い
て主走査方向に延びる複数のストライプ状の制御用電極
２３を有する電子写真感光体。制御用電極２３は、非画
像形成領域で外部に取り出される。 【効果】 感光体の処理プロセスに応じて、プロセス単
位で信号電圧を印加したり、信号電流を取り出すことが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンター、デジタル
式複写機、ファクシミリ、複写機などにおいて、電子写
真方式を応用した画像形成に用いられる感光体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】カールソン方式に代表される電子写真方
式は現在広く用いられており、感光体の均一帯電→選択
露光による潜像の形成→現像剤によるトナー像の形成→
転写→定着を基本プロセスとするものであり、例えば、
書籍「電子写真技術の基礎と応用」、電子写真学会編、
昭和６３年６月１５日コロナ社発行に詳しく記載されて
いる。

【０００３】一方、背面露光記録方式を採用した非カー
ルソン方式の画像形成方法についても近年各種の報告が
なされており、装置の小型化、プロセスの簡略化が可能
であるとされている（画像電子学会誌，１６，（５），
３０６，（１９８７）、特開昭６１−１４９９６８号公
報、同６３−１００７１号公報、同６３−２１４７８１
号公報）。

【０００４】背面露光記録方式は、感光体の表面側にト
ナーを供給してトナー溜りを形成し、このトナー溜りで
感光体の均一帯電−背面画像露光−同時現像するもので
あり、帯電、画像（信号）露光および現像を同時に行な
うことができる。

【０００５】これらで画像形成に用いられる従来の感光
体は、例えば、基体上に導電層を形成し、さらにその上
に光導電層を設けることを基本構成とし、光導電層の選
択的な導電化を利用して表面電位の差により潜像を形成
するものである。そして、背面電極である導電層は基体
上に一様に形成されているため、常に導電層の電位は一
定である。

【０００６】ところで、感光体は、帯電−画像露光−現
像−転写−イレース領域に順次送られ、これら各領域で
それぞれの周辺機器で処理を受けるが、これら各領域で
要求される帯電特性等の電気的特性は必ずしも一様でな
い。例えば、上記の背面露光による画像形成方式におい
ては、帯電／露光／現像領域では、現像剤を介して感光
体に電荷が注入されて感光体表面が均一に帯電され、か
つ、静電潜像を形成してトナーを選択的に保持し、この
電気的な吸引力によりトナー像を崩すことなく転写領域
まで搬送する帯電特性が要求される。一方、転写領域に
おいては、感光体表面とトナーとの間に働く電気的吸引
力およびファンデルワールス力に克ち勝って、トナーを
紙に転写する必要性から、感光体表面の帯電は消失して
いた方がよく、また、転写後には次の画像形成操作のた
めに感光体表面をイレースする必要がある。そこで、あ
る特定の感光体表面がどの処理領域に存在するかに応じ
て、導電層の電位を制御して帯電特性をコントロールで
きれば、各処理ステップのより厳格な制御が可能とな
り、また、周辺機器に要求される特性がそれだけ軽減さ
れて装置の小型化も可能となる。

【０００７】しかしながら、上記のように従来の感光体
では、背面電極としての導電層が一様に形成されている
ので、このように各処理領域に応じて導電層の電位を制
御することは原理的に不可能である。また、光導電層を
介して導電層に流入してくる電流を各処理領域で個別に
測定できれば、その処理制御をより確実に行なうことが
できる。

【０００８】しかしながら、感光体は高速で連続して各
処理を受けるので、光導電層裏面に一様に設けられた導
電層に流入してくる電流を測定しても、それらがどの処
理領域に由来するものか判別することは不可能である。

【０００９】なお、光導電層に対してストライプ状の電
極を設けることについては、特公平２−７０５５号公
報、同２−１９７９１号公報に、光導電層を介して第１
と第２のストライプ状電極を非接触で交差させて設け、
さらに交差点上方に孤立導電体を設け、画像露光によ
り、あるいは画像に対応する電圧を第１、第２電極間に
印加することにより、画像を形成することが記載されて
いる。

【００１０】しかしながら、この画像形成法は、感光体
をその副走査方向に応じて独立して制御可能とすること
については一切記載されておらず、本発明とは技術思想
的に全く異なるものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、感光体の各
処理領域に応じて、個別に制御可能な補助手段を有する
感光体を提供するものである。本発明は、また、感光体
の各処理領域から、流入電流量などの情報を個別に検知
可能な補助手段を有する感光体を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の感光体は、導電
性基体上に画像形成用光導電層を有する感光体におい
て、画像形成用光導電層表面と導電性基体との間に制御
用導電層を有し、この制御用導電層が、感光体が駆動さ
れる副走査方向の比抵抗よりも、副走査方向と交差する
主走査方向の比抵抗が小さい異方導電性を有することを
特徴とする。

【００１３】また、感光体の画像形成領域外の部分で、
制御用電極に接続される制御用光導電体を介して、制御
用電極を外部に取り出すことにより、光を利用するこの
光導電層の導電化によって、制御用電極の導通−非導通
あるいは導通の程度を制御できる。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の感光体の実施例を示す斜視
図であり、画像形成領域の一部で表面保護層１９を省略
してある（実際には、光導電層１７の上面のすべてを表
面保護層１９が被覆している）。また、非画像形成領域
で制御用電極２３に形成される取出電極２５の図示を省
略してある。感光体１１は矢印Ｒ方向に回転して使用さ
れ、主走査方向単位で画像信号露光、現像などの処理操
作が順次施される。本発明では、この主走査方向と交差
（直交）する方向、すなわち感光体の駆動方向を副走査
方向と呼ぶ。

【００１５】図２は、図１の感光体の層構成を示すため
の主走査方向の断面図であり、（Ａ）が制御用電極の形
成されていない部分を、（Ｂ）が形成されている部分を
示す。図３は、同じ感光体の画像形成領域における副走
査方向の断面図である。

【００１６】この実施例の感光体１１は、主として背面
露光記録方式を指図するものであり、ガラスなどの円筒
状の透明な基体１３が用いられている。基体１３上に
は、Ｉｎ₂Ｏ₃，ＩＴＯなどから形成された透明導電層１
５が一様に設けられている。透明導電層１５上にはキャ
リア注入阻止層２１が設けられている。キャリア注入阻
止層２１中には制御用電極２３が埋設されており、制御
用電極２３と透明導電層１５との間にキャリア注入阻止
層２１が介在し、両者は直接接触しない。

【００１７】制御用電極２３は、画像形成領域から非画
像形成領域にわたって感光体１１の主走査方向に延びる
ストライプ状の電極であり、背面露光記録を考慮して、
透明導電層１５と同様の透明導電材料から形成されてい
る。なお、図示は便宜上であり、制御用電極２３はスト
ライプ幅が狭く、間隔が狭いほど制御特性が良好であ
り、実際には、微細加工技術により形成することが好ま
しい。制御用電極２３は、非画像形成領域においてキャ
リア注入阻止層２１から露出しており、この部分に導電
体からなる取出し電極２５が形成されて外部に取り出さ
れている。取出し電極２５が外部端子（図示せず）と接
触することにより、電気信号が制御用電極２３に供給さ
れたり、制御用電極２３からの電気信号が外部に伝達さ
れる。

【００１８】キャリア注入阻止層２１上には光導電層１
７および表面保護層１９が形成されている。なお、この
感光体１１から制御用電極２３を取り除いたものは、従
来の感光体と全く同じである。

【００１９】次に図１〜３に示した感光体の製造例を示
す。 （１） 円筒状のガラス基体１３（３０ｍｍφ，１．６
ｍｍｔ）上にスパッタリング法によりＩｎ₂Ｏ₃を成膜し
て厚さ１μｍの透明導電層１５を形成する。 （２） キャリア注入阻止層２１として、ａ−Ｓｉ：
Ｈ：Ｂ：Ｏ：Ｎをスパッタリングにより１μｍ成膜す
る。

【００２０】（３） リフトオフ法により、間隔１０μ
ｍで幅１０μｍ、厚さ０．１μｍのＩｎ₂Ｏ₃からなる制
御用電極２３パターンを形成する。 （４） リフトオフ法により、制御用電極２３の間隙を
ａ−Ｓｉ：Ｈ：Ｂ：Ｏ：Ｎで埋める。

【００２１】（５） スパッタリング法によりａ−Ｓ
ｉ：Ｈ：Ｂ：Ｏ：Ｎを０．５μｍ成膜してキャリア注入
阻止層２１を完成させる。 （６） スパッタリング法によりａ−Ｓｉ：Ｈを成膜し
て１０μｍ厚の光導電層１７を形成する。

【００２２】（７） ａ−Ｓｉ：Ｃをスパッタリング法
により成膜し、０．５μｍ厚の表面保護層１９を形成す
る。 （８） リフトオフ法により、非画像形成領域の制御用
電極２３上に、金からなる取出し電極２５を形成する。

【００２３】なお以上の説明では、制御用電極２３をス
トライプ状とし、このストライプ状制御用電極２３を副
走査方向で明確に他の素材（キャリア注入阻止層）で仕
切る場合について説明したが、必ずしもこの必要はな
い。すなわち、面方向全体に（透明）導電層を形成して
制御用電極層とし、この電極層の比抵抗が、副走査方向
の方が主走査方向より大きい異方導電性を有すればよ
い。これにより任意の幅（長さ）で副走査方向を選択
し、この幅単位で主走査方向の画像形成領域の全域に電
気信号を供給したり、あるいは主走査方向から電気信号
を受け取ることができる。

【００２４】図４は、本発明の感光体の他の実施例を示
す部分斜視図であり、非画像形成領域を示している。な
お図示の便宜上、感光体１１を平面に展開している。ま
た、図５は前述の図２に対応する主走査方向の断面図で
ある。

【００２５】この実施例においては、非画像形成領域の
取出し電極２５の近傍を除いては、図１〜３に示した実
施例と同じである。制御用電極２３上には、非画像形成
領域で導電体からなる補助取出し電極２７が設けられて
おり、これと電気的に非接触状態で取出し電極２５が設
けられている。補助取出し電極２７と取出し電極２５と
は制御用光導電層２９により結合されている。取出し電
極２５を介して個々の制御用電極２３が外部と電気的に
導通するか否かは、制御用光導電層２９に光を照射し
て、制御用光導電層２９を導体化することによって選択
できる。また、補助取出し電極２７を省略して、制御用
電極２３と補助電極２５とを、直接的に制御用光導電層
２９で結合することもできる。

【００２６】図６は、本発明の他の実施例を示す図４に
対応する斜視図である。取出し電極２５が副走査方向に
連続している点を除いては、図４，５に示した実施例と
同じである。個々の制御用電極２５の制御は、制御用光
導電層２９により可能である。この構成によれば、取出
し用電極２５の構造が簡単となり、その形成に微細加工
技術が不要となり、さらに、例えばリング状の金属部材
を感光体１１に嵌着するだけでもよく、外部端子との接
触が容易となり、強度上の問題もない。

【００２７】図７は、本発明の他の実施例を示す図４、
図６に対応する斜視図である。補助取出し電極２９を省
略し、制御用光導電層２９も取出し電極２５と同様に副
走査方向に連続させた以外は、図６と同じ構造である。
光が照射された部分の制御用光導電層２９のみが導電化
されるので、制御用電極２５を個々に選択して制御する
ことができる。

【００２８】図８は、本発明の感光体が適用される画像
形成方法（背面露光記録方式）についての一般的な説明
図である。ガラスなどの中空円筒状の基体１３上に透明
導電層１５および光導電層１７が形成されてドラム状の
感光体１１が構成されている。

【００２９】円筒状基体１３の内側、すなわち感光体１
１の背面側には、画像信号露光装置としてのＬＥＤアレ
イ５１が配置されており、集光素子５３（セルフォック
レンズ）を介して背面露光がなされる。感光体ドラム１
１の周囲には現像ユニット５５、転写ローラ６９、クリ
ーニングブレード７５および定着ローラ７１，７３が設
けられている。

【００３０】現像ユニット５５は、いくつかの磁極
（Ｎ，Ｓ極）を有するマグローラ５７を導電性のスリー
ブ５９が内包してなり、トナーの層厚を規制するドクタ
ーブレード６１が設けられている。マグローラ５７また
はスリーブ５９あるいは両者を回転してトナー６３を感
光体１１の表面に搬送し、トナー６３は感光体１１とス
リーブ５９との間でトナー溜り６５を形成しており、こ
のトナー溜り６５で導電性のトナーを介して光導電層１
７への電荷の注入、背面露光および同時現像が行なわれ
る。

【００３１】画像形成に際しては、導電性のスリーブ５
９に現像バイアス電圧を印加する。光導電層１７がトナ
ー溜り６５でトナー６３と接触したときから、トナー６
３を介して光導電層１７に電荷が注入される。光導電層
１７は、ＬＥＤアレイ５１による信号露光位置までに、
トナー溜り６５により現像に必要な電圧に帯電される必
要がある。

【００３２】ＬＥＤアレイ５１により選択的に画像信号
露光がなされると、露光部の光導電層１７の電位が低下
して電位差が生じ、トナー６３が光導電層１７上に選択
的に付着する。ついで、光導電層１７とトナー溜り６５
のトナー層が離れると、現像された上記のトナー６３は
乱れずにそのまま光導電層１７上に選択的に残り、感光
体１１の表面にトナー像が形成される。

【００３３】ついで、このトナー像（トナー６３）は、
バイアス電圧が印加された転写ローラ６９により、紙８
１に転写され、加熱された定着ローラ７１により熱定着
され画像が形成される。７３は加圧ローラを示す。

【００３４】一方、トナー６３が転写、除去された感光
体１１は、さらに回転し、クリーニングブレード７５に
より残留トナーが除去され、イレース露光（図示せず）
により表面帯電が除かれて初期状態に戻り、再び画像形
成に供される。

【００３５】このような画像形成方法において、感光体
１１には種々の処理を受けるが、感光体１１の背面電極
と言うべき透明導電層１５は連続しており、そのため各
処理プロセス毎に感光体１１側から制御することはでき
ないのが、従来の感光体であった。各処理プロセスの制
御は専ら、感光体１１の周囲に配設された周辺機器、す
なわち、露光装置、帯電装置、現像装置、転写装置に依
っている。また、各処理プロセスにおける感光体の状態
を、透明導電層１５から電気信号として取り出すことは
できない。

【００３６】これに対して本発明の感光体では、補助制
御手段として制御用電極２３を有するので、これを適宜
選択することにより、感光体１１を各処理プロセス単位
で制御することができる。例えば、転写プロセスに位置
する感光体１１部分の制御用電極２３のみを選択し、そ
の制御用電極２３に外部から電圧を印加したり、制御用
電極２３から外部に信号電流を取り出すことができる。
さらに、制御用光導電層２９を用いることにより、この
選択制御を光学的に行なうことができる。具体的には、
発光素子により光照射して制御用光導電層２９を導体化
して電極２３を選択したり、光量調整により制御用光導
電層２９の抵抗を調整し、流れる電流をコントロールで
きる。

【００３７】以下に、本発明の感光体を用いた制御例を
述べる。 （１） 図８に示した画像形成方式の帯電／露光／現像
プロセスでは、制御用電極２３を透明導電層１５と同電
位に保ち、従来通りに静電潜像を形成してトナー６３に
より現像する。

【００３８】一方、転写プロセスでは、トナー６３と感
光体１１との電気的吸引力が小さい方が転写が容易なの
で、制御用電極２３に電圧を印加し、感光体１１の帯電
を消失させる。

【００３９】（２） トナー６３として導電性トナーを
使用する場合、トナー６３の導電性（抵抗）は環境（温
・湿度）により変化しやすい。導電性が変化すると、ト
ナー６３を介して感光体１１に注入される電荷量も変化
し、感光体１１の帯電に影響を与えるので、現像溜り６
５部分で感光体１１に注入される電流を制御用電極２３
から外部へ取り出して検知し、注入電流が適正値となる
ように制御する。

【００４０】この制御は、スリーブ５９に印加するバイ
アス電圧を調整することにより行なうことができる。ま
た、制御用光導電層２９を有する感光体を用いる場合
は、制御用光導電層２９に照射する光量を調整してこの
抵抗を調整し、制御用電極２３の導通状態をコントロー
ルして制御用電極２３に流れる注入電流量を制御するこ
ともできる。

【００４１】（３） 転写紙として普通紙を用いる場合
は、普通紙の抵抗が環境により左右されやすい。そこで
上記と同様にして、転写プロセスで制御用電極２３に流
入するバイアス電流を測定し、このバイアス電流が一定
となるように制御することにより安定して転写を行なう
ことができる。

【００４２】以上に実施例を示したが、本発明の感光体
はこれに限定されず、種々の変形が可能であり、その一
例を挙げれば示下の通りである。 （１） 背面露光方式以外の通常のカールソンプロセス
にも応用できる。この場合、感光体の透明性は要求され
ないので、基体上の導電層および制御用電極は不透明な
ものでもよい。

【００４３】（２） 光導電層の材料や感光体の形状は
特に限定されず、Ｓｅ系光導電層、有機系光導電層でも
よく、また、ベルト状の感光体でもよい。なお、一様に
設けられている透明導電層１５を省略して、本発明の制
御用電極２３のみで画像形成することも原理的には可能
である。しかしこの場合は、制御用電極２３のピッチや
線やあるいは制御条件（例えば現像ローラの電圧）など
が非常に難しく現実的でない。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、光導電層表面と導電性
基体との間に、副走査方向に選択可能で、主走査方向単
位で制御しうる制御用導電層を設けることにより、感光
体の処理プロセスに応じて、感光体を制御し、あるい
は、感光体から情報を検出することができる。

【００４５】よって、画像形成の各プロセスをより適正
に制御することができ、また、各プロセスにおける周辺
機構の省部品化、小型化も可能となる。また、制御用電
極の選択に制御用光導電体を利用すれば、光学的に選択
することができ、汎用性が高い。さらに制御用電極の導
通性を連続的に調整できるので制御が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の感光体の斜視図である。

【図２】本発明の感光体の層構成の実施例を示す主走査
方向の断面図である。

【図３】本発明の感光体の層構成の実施例を示す副走査
方向の断面図である。

【図４】本発明の感光体の他の実施例を示す部分斜視図
である。

【図５】図４の感光体の主走査方向の断面図である。

【図６】本発明の感光体の他の実施例を示す部分斜視図
である。

【図７】本発明の感光体の他の実施例を示す部分斜視図
である。

【図８】本発明の感光体が用いられる画像形成プロセス
を示す説明図である。

【符号の説明】

１１ 感光体 １３ 基体 １５ 透明導電層 １７ 光導電層 １９ 表面保護層 ２１ キャリア注入阻止層 ２３ 制御用電極 ２５ 取出し電極 ２７ 補助取出し電極 ２９ 制御用光導電層 ５１ ＬＥＤアレイ ５３ 集光素子 ５５ 現像ユニット ５７ マグローラ ５９ スリーブ ６１ ドクターブレード ６３ トナー ６５ トナー溜り ６９ 転写ローラ ７１ 定着ローラ ７３ 加圧ローラ ７５ クリーニングブレード ８１ 紙

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性基体上に画像形成用光導電層を有
   する感光体において、画像形成用光導電層表面と導電性
   基体との間に制御用導電層を有し、この制御用導電層
   が、感光体が駆動される副走査方向の比抵抗よりも、副
   走査方向と交差する主走査方向の比抵抗が小さい異方導
   電性を有することを特徴とする感光体。
2. 【請求項２】 前記制御用導電層が、副走査方向に対し
   て断続的に設けられ、主走査方向に連続して延びるスト
   ライプ状の制御用電極群からなる請求項１に記載の感光
   体。
3. 【請求項３】 感光体の画像形成領域外の部分で、前記
   制御用導電層に接続される制御用光導電体を介して、前
   記制御用導電層が外部に取り出される請求項１または２
   に記載の感光体。