JPS59223431A - 光電変換素子及びそれを用いた画像形成法並びに光電変換法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、画像形成に使用する素子としても、光学像ｔ
−Ｉ！気信号に変換する素子としても使用でらる光電変
換素子に関するものであ夛、更にまた、その上うな光電
変換素子を使用しての画像形成法並びに光電変換法に一
関するものである。

従来技術 従来画像や文書等ｆ、複写する最も一般的な方法として
、光導電性感光体゛を帯電、ル霧光、して形成した静電
潜像をトナーで現像後、転写紙に転写、定着するゼログ
ラフィー法が知られている。この方法に用いられる感光
体は、導電性支持体上に光導て形成されるか、あるいは
ＺｎＯｌＣｄＳ％ＴＩＯ，等の無機光導電体を絶縁性結
層剤中に分散、塗布して形成される。静電潜像は一般に
コロナ放電によシ感光体表面を一様に帯電した後、画像
露光によシ露光部の電荷を選択的に消失させて形成され
る。

この静電潜像は潜像と反対極性に帯電したトナーで現像
された後、トナー像は転写紙に転写、定着される。この
ような電子写真法では、コロナ帯電全行なりためのコロ
ナワイヤーやシールドケース、コロナ放電用高圧電源等
を必要とするため、装置　　　゛の小型化が困難である
。ま念、コロナワイヤーの汚れによシ画質が劣化したシ
、信頼性が低下したシする。

・そこで、このような従来の電子写真法の欠点を改善す
るため、コロナ帯電を必要としない感光体が、特開昭’
Ｉｇ−４ｇ２−、３ｇ号公報、特開昭タ／−／！；０３
弘コ号公報、特開昭３３−１０コア号公報、特開昭！；
’ｌ−１ｓ／ｊ、３’１号公報、特開昭１１１−１．／
！；３７号公報等に開示されている。これらの感光体は
、コロナ帯電を必要とせずに荷電トナーによる現像が可
能な電位像を形成する事ができるものである。電極が設
けられている光導電層に電圧を印加して画像露光を行な
い、露光部と非露光部において、分配電圧の差を作るこ
とによって’ｄ位像を形成するものである。

上記の画像形成素子は、画像形成については成る程度満
尾できるものであったが、画像信号を取り出す点につい
ては満逗できるものではなかつ次。

発明の目的 そこで、本発明は、コロナ帯電を必要とせす゛に画像形
成をすることがで含、且つ、光学像に対応する電気信号
を容易−に取シ出すことができる光電変換素子を提供せ
んとするものである。

更に、本発明のもう１つの目的は、上記の光電変換素子
を使用した画像形成法と光像の光電変換法を提供せんと
するものである。

発明の構成 すなわち、本発明によるならば、透明支持体と、該透明
支持体上にある複数の第１のストライプ状電極と、前記
透明支持体の前記第１のストライプ状電極側にある光導
電層と、前記第１のストライプ状電極と接触することな
く該第１のストライプ状電極と立体交差するように前記
光導電層中にある複数の第一のストライプ状電極と、前
記光導電層の前記透明支持体と反対側の面において前記
第７及び第一のストライプ状電極の各立体立憲部分の上
に位置する孤立導電体とからなる光電変換素子が提供さ
れる。

そして、本発明による画像形成法によれば、上記した光
電変換素子を使用し、その光電変換素子の閉ｌのストラ
イプ状電極と第一のストライプ状電極との間に電圧を印
加し、その電圧の印加状態下において画像露光を行ない
、その画像露光と同時又は直後に現像を行なう。。

′″Ｊ７′２−１本発明による光電変換法によれば、−
ロ記した光電変換素子を使用し１、その光電変換′メ、
子ノ第１ノストライプ状電極と第一のストライプ状電極
との間に電圧を印加し、その電圧の印加状態において画
像露光を行ない、その画像露光と同時又は直′後に第１
と第一のストライプ電極間に流れる電Ｗを検出して光学
像に応じｆｃ電気信４ｔ−得る。

このように、第１及びｉ＠コのストライプ状゛屯極間に
°電圧を印加した状態で画像露光を行なうと、光導電性
層の露光部の抵抗変化によシ露光部と非露光部とで孤立
４電体をはさんでの電極間の／ｊ−配電圧に差が生じ、
その結果、孤立導電体相互０表面電位差によシミ位置が
形成される。この電位像′ｔ−現像して顕像することに
よシ、画像形成をすることができ、また、第１及び第一
のストライプ状電極間を流れる電流又は電極間の電圧を
検出することにより、露光像に対応する電、１信号が得
られる。

実施例 以下添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明による光電変換素子の代表的構成上水
す断面図である。光電変換素子１は、透明支持体２と、
該透明支持体２上にある複数の第１のストライプ状電極
３と、透明支持体２の前記のｉＪ／のスト２イブ状電極
３．１ｌｌｌにある光導゛成層５と、第１のストライプ
状電極３と接触することなくその第１のストライプ状電
極３と立体又差するように光導電層５中にある複数の第
一のストライプ状電極４と、光導電層５の透明支持体２
と反対側の面において第１及び第一のストライプ状電極
の谷立体立差部分の上に位置する孤立導電体とからなっ
ている。

更に述べるならば、透明支持体２は、絶縁性であり、光
導電性層５よりも抵抗が萬くなければならない。具体的
には、ガラス、樹脂フィルム等で　　　゛Ｉ影形成れる
。電極３は透光性部分３ａ及び遮光性部分３ｂから成シ
、電極４は、電極３と接触することなく交差し、電極３
の遮光部分３１と重なフ合うように形成されて、第２図
に概略的に示すような位置間係にある。電極３は種々の
方法によ一部形成される。その代表的な製法は蒸着と７
オトレジス）ｔ−用いたエツチングによる方法である。

この方法によれば、支持体の表面に透光性電極７形成す
る材料例えばＩｎ、０３．５ｎＯＱ等を蒸着し次後フォ
トレジスト金利用してストライプ状電極のマスキングパ
ターンを形成し、次いで所定のエツチング液？用いてＩ
ｎ２Ｏ，，５ｎｏ２　　等の層を選択的にエツチング除
去した後、フォトレジストのマスキングパターンを除去
して、透光性ストライプ電極ができる。この透光性スト
ライプ電極上にぜら・に遮光性部分３ｂｖｉ−形成する
ことによって電極３が出来あがる。遮光性部分の電極材
料としては、Ｍ１＾ｇ　　Ｘ　　Ｐｂｓ　　　Ｚｎ、　
　　Ｎｌ　　、　　＾ｕｓ　　　Ｃｒ、　　　Ｎｏ、　
　’ｌｎｓ　　　ｈｌｂｓ７ａ、　Ｕ、　ＴＩ、　Ｐｔ
　　等の各種金属が用いられる。

遮光性の電極部分を形成する方法は、前記と１１様に蒸
着又はスパッタリングと、イオトレジスト七組合せた方
法が使用−できる。さらに他の方法としては、遮光部分
に対応した形状の開口部を有するマスクを介して、透光
性ストライプ電極上に遮光性゛ば極材料を蒸着する方法
も使用できる。透光性゛４電極分３ａの厚みは１００〜
３ＱＯＱＡ程度、遮光性電極部分３ｂの厚みは５θＯｋ
”！；ｐ程度である。電極３が形成された後電極４及び
光導電性層５が形成される。

電極４は光導電性層５によって周囲を取シ囲まれている
。従って、成極４及び光導電性層５を形成するにはまず
光導電性層５を一部形成した後電極４を形成し、さらに
その後再び光導電性層５を形成する方法が使用できる。

電極４の材料及び形成方法は電極３と同様のものが使用
できる。

光４［［５は、アモルファスセレン、セレン化ヒ素等の
セレン系合金中アモルファスシリコン等の無機材料を蒸
着によシ層状に形成したもの、あるいは酸化亜鉛、二酸
化チタン、等の光導電性微粉末を結着剤中に分散、塗布
して形成した層、あるいはポリビニルカルバゾールトト
リニトロンルオレノンを混合した系に代表される有機光
導電性層等が使用できる。光導電性層５の厚さは通常Ｓ
θθＡ〜／θ０μ程度である。

光導電性層５は非持続光導電性のものも、持続光導電性
のものも使用できる。光導電性層５として、非持続性の
材料を使用した場合、電位像の形成、即ち画像露光と同
時に現像や光電変換された１ｄ号の読み出し全行なう必
要があるが、持続光導電性の材料を開用した場合は、画
像露光の後に現像や光電変換信号の読み出し全行なうこ
とができる。光導電性層５の上に孤立導電体６が形成さ
れる。孤立導電体６は電極３、又は電極４と同深の方法
で形成される。孤立導電体６は不連続な島状導′シ体で
あシ、形成される画像の画素となる２、孤立電極の形状
の例’ｔ−ｉ、？図及び第を図に示すがこれらの形に限
定されるものではなく、他の形状でもよい。

次に、以上説明した光電変換素子を使用しての画像形成
素子第５図を参照して説明する。

電極３と電極４は定「に圧電源Ｔを介して電気的につな
がれている。この状態で透明支持体側から原稿８を通し
てランプ９にょシ画像露光を行なうと、光照射を受は次
部分と受けない部分で孤立電極の電位が異なシ、原稿に
応じた電位像が形成される。第３図の等価回路曾示す第
６図に示す全参照して詳述するならば、電源７による印
加電圧がＶａ　　であシ、電極４と孤立導電体６０間の
抵抗がＲ工、透光性電極３ａと孤立導電体６の間の抵抗
がＲ２であるとすると、孤、立導電体６の電位Ｖ。

は孤立導電体６と透光性電極３ａの間の電圧であシ、次
式（Ｉ）で表わされる。

電圧ｖａｆ：印加した状態で透明支持体側から画像露光
を行なうと、露光部では遮光性電極３ｂで遮光されてい
る部分は光が光導電性層５に達しない′ま ため電極４と孤立導電体６との間の抵抗Ｒ□は変化しな
い。また、透光性電極３ａの部分は光が光導電性層に達
するため透光性電極３ａと孤立導電体６との間の抵抗Ｒ
２は減少し、上式に従い゛孤立導電体の電位も減少する
。一方非露光部では、　　Ｒ□、Ｒ２共に変化しないの
で孤立導゛α体の９位も変化しない。以上によシ、露光
部では電位か低くなった′１位像が形成される。このよ
うにして形成された電位像は、電子写真における通常の
現像方法によｐｌ例えば、バイアス電源１０でバイアス
された現像ロール１１によシトナー１２で現像され、次
いで普通紙に転写される。画像形成素子の光導電性層５
として、非持続光導電性層を用いた場合は、光画像露光
中のみ電位像が形成されるため、露光と同時に現像を行
なう必要がある。一方、光導電性層５として、持続光導
電性層を用いた場合、光照射後も電位像が形成されてお
シ、現像を露光と同時に行なう必要がないため装置上の
制約が少ない。また持続光導電性が消失しな°１１限シ
現像できるので７回の露光で複数枚の複写を得る事も可
能である。新たな画像を形成する際には画像形成素子を
暗所放置した後あるいは加熱した後、くシ返し使用さ−
れる。加熱条件は使用される持続性光導電性層の特性に
よるがＳθ〜−〇〇℃程度が好ましい。

次は、同じ光電変換素子全欧用しての光学１象を電気信
号に変換する光電変換法ｖｉｌ−第７図を参照して説明
する。嬉７図に一部示されている光電変換素子の電極４
は、走査部１３’ｔ−介して電源１４と結ばれている。

走亘部１３にょシ、’ｉ４［４のうちの一つ（又は一部
）が走査選択され電源１４がらの′１圧が印加される。

電極３は信号用の走査部１５を介して信号検出部１６と
結ばれている。走査部１５によシミ極３のうちの−っ（
又は一部）が走査選択され、光電変換素子の信号が信号
出力部に送られる。以上のように走査部１３及び１５に
よって決定される電極４と電極３の交差点の部分の画像
信号が取り出される。電極４及び電極３の選択は、電場
的に走査する方法の他に機械的、あるいは光学的に選択
することも可能である。

次に本発明の詳細な説明する。

例１ 透明ガラス基板上に、マスクを介してＩｎ２Ｏ。

を蒸着し、巾７３θβ、ピッチ、２３θμ、厚さ１ｏｏ
ｏＡのストライプ状透光性電極を形成した。

次に同様に、マスクを介してＭ５蒸着し、前記透光性ス
トライプ電極上に、ｒｉＪ／　！ｉ０μ、長ぢ１５０１
、長さ方向ピッチ２ＳＯμの趨光性゛１極金形成した。

以上によシ、巾／３０μで長さ１５θμの遮光性部と巾
１５θμで長さ１００μの遮光性部とが交互に配置され
ｆＣ電極が、互に平行に、２４ｒθμのピッチで複数本
並んだストライプ状の電極３を形成した。この上に５ｅ
ｔ−支持体温度６０℃で／　０−’　　ｔｏｒｒ　　中
で真空蒸着し、約ダθμ厚の非晶質ｓｅ　　光導電性層
全形成し友。この上にマスク金片してＭ’ｆｆ蒸着し、
巾５θμ、ピッチ−２５θμのストライプ状電極４′ｔ
−設けた。この電極は、前記基板上のスト２イブ状電極
３の遮光部分３ｂで直交するように形成した。さらに、
この上に約ｌＱμの非晶質５ｅＪｌｉｔ−前記と同様に
蒸着した。

この上にマスクを介してＭｆ蒸着し中ココ３μ、間隔２
３μの孤立導電体を形成した。以上の方法で作られた画
像形成−素子の各電極の大きさは、第−図及び第り図に
おいて、はぼ次の値を示すものであった。ａ　＝　！；
　Ｏｐ、ｂ＝コθＯｆｉ、ｃ　＝　／！；（ｈ。

ｄ＝１００μ、θ＝ｆ＝コ、２３μ、ｇ＝ｈ＝２．ｔμ
。

この光電変換素子の基板側電極３ｆ：アースし、光導電
性層中の電極に５ｏｏｖの電圧を印加し、ガラス面側か
ら露光を行なうと同時に二成分乾式現像剤で孤立電極面
を現像し九ところ、孤立電極面を画素として、原稿と対
応して孤立導電体面にトナーが付着し、画像が得られた
。

次に、光導電層中の各電極を電源用走査部に接続し、基
板側の各電極金信号用走査部に接続して画像露光と同時
に各電極の走査を行なったところ、画像情報に対応し次
光電変換信号を時系列で取シ出すことができ次。

例コ ガラス基板上に例／と同様に基板例のストライプ電極全
形成した。次に、ｚｎＯ粉末”＠ｇｏ重量部、結着剤と
してアクリル樹脂２０重量部及び少量の　　　：四−ズ
ベンガル（ＺｎＯに対しａ／ｗｔ＊）、少量のステアリ
ン酸銅（ＺｎＯに対しａ／Ｗｔｌ）’にキシレンと共に
分散した塗料を上記電極基板上に塗布、乾燥して約７Ｓ
μの持続光導電性層を形成した。この上に、例１と同様
に光導電性層中の電極を形成し、さらにその上に、上記
のＺｎＯとバインダーから主に成る光導電性層中約５μ
の厚さで形成した。この上に例／と同様に孤立導電体全
形成し、画像形成素子とし次。

このようにつくった光電変換素子の基板例の電極をアー
スし、光導電層中の電極に３００■の電圧を印加し、ガ
ラス面側から露光後、二成分乾式現像剤で現像した所非
露光部の孤立導電体にトナーが付着し、画像が得られた
。現像されたトナー像を暗所で転写紙に転写後、露光を
行なわずに再度電圧印加し現像した所、／回目と同様の
画像が得られた。この光電変換素子をクリーニング後約
１ｏｏｃの温度で加熱し、再び同様のテスト者行なった
所前回の画像は完全に消えておシ、＜、り返し使用する
事が出来た。

次に、光導電性層中の各電極會電源用走査部に接続し、
基板側の各電極を信号走登用走査部に接続して画像露光
と同時に各電極の走査全行なったところ、画像情報に対
応した時系列信号を取り出す事ができた。

発明の効果 以上から明らかなように、本発明による光電変換素子を
使用すれば、コロナ帯電を必要とせずに画像形成をする
ことができ、ま次、光学像に対応する電気信号を容易に
得ることができる。また、本発明による画像形成法及び
光電変換法によれば、現像された画像を簡単に得ること
ができ、そして、露光光学像に対応する光電変換信号を
容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による光電変換素子の基本構造金示す
概略断面図である。 第２図は、第１図の光電変換素子の電極の平面配置を示
す模式図である。 第３図及び第４図は、第１図の光電変換素子の孤立導電
体の形状例を示す図である。 第３図は、本発明による光電変換素子を使用する本発明
による画像形成法の説明図である。 第６図は、第Ｓ図の光１シ変換素子の回路の等価回路図
である。 第７図は、本発明による光１変換素子金使、１する本発
明による光電変換法の説明図である。 １・・・光電変換素子、２・・・透明支持体、３，４・
・・ストライプ状電極、３ａ・・・透光性電極部分、３
ｂ・・・遮光性電極部分、５・・・光導電性層、６・・
・孤立導電体、Ｔ・・・電源、８・・・原稿、９・・・
ランプ、１０・・・バイアス電源、１１・・・現像ロー
ラ、１２・・・トナー、１３・・・電源用走査部、１４
・・・電源、１５・・・信号出力用走査部、１６・・・
信号検出部 特許出願人　富士ゼロックス株式会社 第１図 第２図 第３図　　　＠４図 １−１−９　、−、、ｌ− 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 め　透明支持体と、該透明支持体上にある複数の第１の
   ストライプ状電極と、前記透明支持体の前記第１のスト
   ライプ状電極側にある光導電層と、前記第１のストライ
   プ状電極と接触することなく該第１のストライプ状電極
   と立体交差するように前記光導電層中にある複数の第、
   ２のストライプ状電極と、前記光導電層の前記透明支持
   体と反対側の面において前記第７及び第コのストライブ
   状電・極の各立体立差部分の上に位置する孤立導電体と
   からなることを特徴とする光電変換素子。 ■　透明支持体と、該透明支持体上にある複数のｇ／の
   ストライプ状電極と、前記透明支持体の前記第７のスト
   ライプ状電極側にある光導電層と、前記第７のスト２イ
   ブ状電極と接触ずろことなく該第１のスー゛ドライブ状
   電極と立体交差するように前記光導電層中にある複数の
   第コのストライプ状電極と、前記光導電層の前記透明支
   持体と反対側の面において前記第１及び第コのストライ
   プ状電極の各文体立差部分の上に位置する孤立導電体と
   からなる光電変換素子全用意し、 前記光電変換素子の第１のストライプ状電極と第コのス
   トライプ状電極との間に電圧を印加し、 その電圧の印加状態下において画像露光を行ない、 その画像露光と同時又は直後に現像を行なうことを特徴
   とする画像形成法。 ■　透明支持体と、該透明支持体上にある複数の躍／の
   ストライプ状電極と、前記透明支持体の前記第１のスト
   ライプ状電極側にある光導電層と、前記第１のストライ
   プ状電極と接触することなく該第１のストライプ状電極
   と立体交差するように前記光導電層中にある複数の第コ
   のストライプ状電極と、前記光導電層の前記透明支特休
   と反対側の面において前記第１及び第一のストライプ状
   電極の各立体立憲部分の上に位置する孤立導電体とから
   なる光電変換素子全用意し、 前記光電変換素子の第１のストライプ状°ｄ極と第一の
   ストライプ状電極との間に電圧を印加し、 その電圧の印加状態において画像露光を行ない、 その画像露光と同時又は直後に第１と第、２のストライ
   プ電極間に流れる電流を検出して光学像に応じた電気信
   号を得る ことを特徴とする画像形成法。