JPH0527610A

JPH0527610A - 画像形成方法

Info

Publication number: JPH0527610A
Application number: JP20755391A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Hatori; 和幸羽鳥
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1991-07-23
Filing date: 1991-07-23
Publication date: 1993-02-05

Abstract

(57)【要約】【構成】繰返して画像が形成される感光体１１におい
て、それが駆動される副走査方向に任意長さに区切り独
立して制御可能なストライプ状の制御用電極２３を設け
る。感光体１１で、帯電、画像露光、現像が行なわれて
いるときは、制御用電極２３と透明導電層１５とを同電
位とし、トナー６３により画像を現像する。転写時に、
転写ロール６９のバイアス電圧と同じ極性の電圧を制御
用電極に印加し、感光体１１の帯電をイレースしながら
転写を行なう。【効果】比較的小さな転写バイアスで静電転写でき、
転写ユニットの小型・軽量化が可能となる。

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、複写機などに利用される、電
子写真方式を応用した画像形成方法に関する。

【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打ち勝って、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。

【０００８】そこで従来は、専ら周辺機器の性能を改善
することにより、画像形成における各ステップの特性を
改善していた。

【０００９】しかしこの特性の改善には限界があり、例
えばこの一例としてバイアスローラなどを用いる静電転
写方式がある。バイアスローラ転写は、トナー像を有す
る感光体とバイアスローラとの間に転写紙を導き、転写
紙の裏面からトナーの帯電と逆極性の電圧を印加して、
トナーを静電気的に紙に吸引する方法である。したがっ
て、トナーと感光体との吸着力が弱い方が望ましいが、
これは専ら静電潜像の形成プロセス、現像プロセスによ
って決まっており、バイアスローラのバイアス電圧を高
める以外に転写効率を向上させる方法はなかった。ま
た、このことも、転写紙の種類によってはその絶縁性の
大きさにより限界があった。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、転写プロセ
スにおいてトナーの転写効率を高め、また、転写部材の
小型化、軽量化を可能とすることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成方法
は、導電性基体上に画像形成用光導電層を有する感光体
を用い、感光体表面に形成した静電潜像をトナーにより
現像してトナーを感光体表面に付着させ、この付着トナ
ーを、電圧を印加した転写部材により静電気的に吸引し
て被転写材料上に転写する画像形成方法において、感光
体が駆動される副走査方向を任意長さに区切って独立し
て制御可能な制御用電極を有する感光体を用い、転写時
に、転写部材と同じ極性の電圧を制御用電極に印加する
ことを特徴とする。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明で用いられる感光体の実施例
を示す斜視図であり、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。

【００２０】（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１μ
ｍ成膜する。

【００２１】（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。

【００２２】（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。

【００２３】（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。

【００２４】（６）スパッタリング法によりａ−Ｓ
ｉ：Ｈを成膜して１０μｍ厚の光導電層１７を形成す
る。

【００２５】（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。

【００２６】（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。

【００２７】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
層状の制御用電極とし、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
気信号を供給することができる。

【００２８】図４は、本発明で用いられる感光体の他の
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。

【００２９】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に示した感
光体と同じである。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と取出し電極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。

【００３０】図６は、本発明で用いられる感光体の他の
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に示した感光体と同じである。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。

【００３１】図７は、本発明で用いられる他の感光体を
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。

【００３２】図８は、背面露光記録方式による画像形成
方法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。

【００３３】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。

【００３４】感光体ドラム１１の周囲には現像ユニット
５５、転写ローラ６９（転写部材）、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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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（被転写材料）に転写され、加熱された定着ローラ７
１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。

【００３９】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。

【００４０】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、従来の画像形成方法であった。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。

【００４１】これに対して本発明の画像形成方法では、
補助制御手段として、副走査方向を任意長さに区切って
独立して制御可能な制御用電極２３を有する感光体を用
い、感光体１１を各処理プロセス単位で制御することに
より、転写特性、あるいはさらにイレース特性、現像特
性を改善でき、しかも、静電潜像の形成（露光工程）等
の他の工程に悪影響を与えない。

【００４２】図９は、本発明の画像形成方法を説明する
ための、感光体周辺の斜視図である。但し、実際には図
８に示したようにスリーブ５９（現像ローラ）と感光体
１１はギャップをもって対峙し、その間にトナー溜り６
５を形成する。また、感光体１１と転写ローラ６９との
間には転写紙８１が導かれる。また、取出し電極２５
は、図示を省略してある。

【００４３】図１０（Ａ）は、本発明の実施例を示す説
明図であり、感光体１１を平面に展開して非画像形成領
域側から主走査方向を見ている。図１０（Ｂ）は、その
側面図である。また、図１１は、図１０（Ａ）と同様の
説明図であるが、帯電の状態を示すことを目的とし、制
御用電極２３についてのみ副走査方向から示している。
感光体１１としては図１〜３に示した感光体を用いてい
る。また、制御用補助電極２３を使用すること以外の基
本的なプロセス操作は、図８の説明と同様である。さら
に、図１２に、画像形成のための各処理ゾーンにおけ
る、透明導電層１５に対する制御用電極２３の電位の変
化を示した。

【００４４】光導電層１７の裏面電極である透明導電層
１５は、光導電層１７の全面にわたって均一に設けられ
ているため、光導電層１７がどの処理ゾーンに位置する
場合でも、透明導電層１７の電位は一定であり、本実施
例では接地されている。これに対して制御用電極２３は
副走査方向に分割されているので、それが処理ゾーンの
どこに位置するかによって制御可能である。図９，１０
に示すように、感光体１１が矢印Ｒ方向に回転すること
により、帯電ゾーン、露光／現像ゾーンに位置するよう
になると、それらの制御用電極２３は、固定された第１
外部端子３１と電気的に接触する。感光体１１がさらに
回転して転写ゾーンに達すると、制御用電極２３は固定
された第２外部端子３３と電気的に接触する。これら外
部端子３１，３３は互いに電気的に絶縁されているの
で、感光体１１（制御用電極２３）が存在する位置によ
り異なった外部信号を制御用電極２３に印加することが
でき、図１２に示すように、透明導電層１５に対する電
位を変化させることができる。この状態を、具体的に図
１１に沿って説明する。

【００４５】感光体１１が帯電ゾーンおよび露光／現像
ゾーンにあるときは、第１外部端子３１を接地し、制御
用電極２１を透明導電層１５と同電位にする。よって、
制御用電極２３は帯電特性、静電潜像形成特性、現像特
性に悪影響を与えず、図８で説明した通りにトナー像が
形成される。また、図１２に一点鎖線で示したように、
現像ユニットから印加される現像バイアス電圧と同じ極
性の電圧（トナーの帯電極性と同じ極性の電圧）を、現
像が終了する直前に短い時間で制御用電極２３に印加
し、非露光部（潜像非形成部）のトナー６３を分離する
こともできる。この時は、第３外部端子を設ける。これ
により、非画像部のトナーの分離特性が改善され、高品
質化が可能となる。

【００４６】さらに感光体１１が回転すると、制御用電
極２３が、転写ゾーンの直前で第２外部端子３３と接触
し始める。第２外部端子３３から、転写ローラ６９と同
極性の電圧が、制御用電極２３と透明導電層１５との間
に印加されて、電荷対を形成する。これにより画像部に
付着したトナー６３と光導電層１７との電荷が中和され
始め、プレイレースが為される。

【００４７】さらに転写ゾーンでは、感光体１１上に形
成されているトナー像と転写ローラ６９との間に、感光
体１１の周速度と同じ速度で転写紙が通過しており、ト
ナー６３を付着している感光体１１（光学電層１７）の
経時的に弱まってくるクーロン力に打ち勝って、トナー
６３の転写が行なわれる。このように、転写において、
プレイレースしつつ転写紙８１に転写することにより、
比較的小さな転写バイアス電圧で転写効率を改善するこ
とができる。

【００４８】転写後も暫くの間、制御用電極２３は第２
外部端子３３と接触し続け、転写ローラ６９と制御用電
極２３とで与えられる電界が及ばぬようになると、転写
が終了しトナーを奪われた感光体１１表層下の電荷は、
急激に制御用電極２３の電荷と等しくなり、結果的にイ
レースが終了する（ポストイレース）。このように、イ
レースを兼ねた転写を行なうことにより、イレース時間
が短縮され、感光体ドラムの小径化に対応でき、また、
別途にイレース手段を設ける必要もなくなる。

【００４９】なお、第１外部端子３１を延長し、第２外
部端子３３が設けられている以外の部分を覆うなどし
て、感光体１１のほぼ全周にわたって外部端子を設けて
もよい。

【００５０】以上に実施例を示したが、本発明の画像形
成方法および使用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。

【００５１】（２）バイアスローラ転写に代えて、コ
ロナ放電を採用する。（３）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。

【００５２】なお、一様に設けられている透明導電層１
５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。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、繰返し画像形成方法が
なされる感光体の副走査方向を任意長さに区切って独立
して制御可能な制御用電極を設け、転写時に制御用電極
から、転写部材による転写バイアス電圧と同じ極性の電
圧を印加することにより、比較的小さな転写バイアスで
良好な転写効率が得られ、転写ユニットの小型化も可能
となる。

【００５４】また、転写と同時にイレースが行なわれ、
イレースユニットの簡略化ないしは省略が可能となる。
よって、シンプルかつ小型な装置で適正な画像形成が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いられる感光体の一例を示す斜視図
である。

【図２】本発明で用いられる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】本発明で用いられる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】本発明で用いられる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】本発明で用いられる感光体の他の実施例を示す
部分斜視図である。

【図７】本発明で用いられる感光体の他の実施例を示す
部分斜視図である。

【図８】本発明の画像形成方法が適用される画像形成プ
ロセスの一例を示す説明図である。

【図９】本発明の画像形成方法を説明するための感光体
周辺の斜視図である。

【図１０】（Ａ）は、本発明の画像形成方法の実施例を
示す説明図である。（Ｂ）は、（Ａ）の側面図である。

【図１１】本発明の画像形成方法の作用機構を示す説明
図である。

【図１２】制御用電極の透明導電層に対する電位の変化
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３１第１外部端子３３第２外部端子５１ＬＥＤ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

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性基体上に画像形成用光導電層を有
する感光体を用い、感光体表面に形成した静電潜像をト
ナーにより現像してトナーを感光体表面に付着させ、こ
の付着トナーを、電圧を印加した転写部材により静電気
的に吸引して被転写材料上に転写する画像形成方法にお
いて、感光体が駆動される副走査方向を任意長さに区切って独
立して制御可能な制御用電極を有する感光体を用い、転写時に、転写部材と同じ極性の電圧を制御用電極に印
加することを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】静電潜像形成時には、制御用電極と導電
性基体とを実質上同電位とする請求項１に記載の画像形
成方法。
【請求項３】現像の終了時に、トナーの帯電と同極性
の電圧を制御用電極に印加する請求項１または２に記載
の画像形成方法。
【請求項４】制御用電極が、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
異方導電性層である請求項１〜３のいずれ一項に記載の
画像形成方法。
【請求項５】制御用電極が、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
状の電極群からなる請求項１〜３のいずれか一項に記載
の画像形成方法。
【請求項６】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
極が外部に取り出される請求項４または５に記載の画像
形成方法。