JP3006580B2 - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP3006580B2 JP11634498A JP11634498A JP3006580B2 JP 3006580 B2 JP3006580 B2 JP 3006580B2 JP 11634498 A JP11634498 A JP 11634498A JP 11634498 A JP11634498 A JP 11634498A JP 3006580 B2 JP3006580 B2 JP 3006580B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリなどに用いられる画像記録装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、複写機・プリンタの画像形成技術
としては電子写真プロセスがあり、広く応用されてい
る。このプロセスの代表的なものとしてカールソン法
(ゼログラフィ)がある。この方式は帯電、露光、現
像、転写、定着、クリーニングという6工程を必要とし
ている。これに替わる簡略化されたプロセスとして、U
SP2,758,524(1956年)、特開昭61−
260283号公報などに、感光体の帯電が不要であり
かつ露光、現像、転写を同時に行うプロセスが示されて
いる。まずUSP2,758,524(以下USPと略
す)のプロセスについて説明する。これは透光性支持体
と透光性導電層と光導電層からなる感光体の上に未帯電
の導電粒子層を形成し、透光性支持体側から画像露光さ
れると、光導電層の電気抵抗が低下して露光部のみ光導
電層から導電粒子へ電荷が注入される。そして電荷注入
され帯電したトナーのみ感光体上に空隙を隔てて配置さ
れた記録紙と対向電極側へ飛翔するというものである。
感光体内と空隙に形成される電界は、紙の背面の対向電
極と感光体の透光性導電層間に電圧印加して得られ、3
KV/cm程度とされている。しかしこの場合、光導電
層内に光エネルギーで発生した正孔・電子対を解離さ
せ、及び電荷担体を移動させるには電界が不足している
と思われる。必要な高電界は105 V/cm程度と一般
的に言われており、空気の放電開始電界に達してしまい
実用的でないという問題がある。USPにおいては、1
5 V/cmの高電界は得られていない為に、光導電体
内の電荷移動がなく、従って導電粒子への電荷注入もあ
り得ないと思われる。
【0003】次に、特開昭61−260283号公報の
プロセスを図6に基づき説明する。USPと同様の感光
体1の上にトナー層4を形成する。電圧印加された電極
板9でこのトナーを予め正帯電させる点がUSPと異な
る。この帯電トナー4により光導電層13内に高電界が
形成されることになり、透光性支持体11側から画像露
光されると光導電層13の電気抵抗が低下して、帯電ト
ナー4の電荷が透光性導電層12側へリークあるいは逆
極性の電荷が光導電層13からトナー4へ注入されトナ
ー4は負帯電となり、そのトナー4のみが正帯電してい
る紙6へ移行し画像記録されると述べられている。この
プロセスの場合にもUSPと同様、トナー4の負帯電を
瞬時に行わせる為に、トナー4が導電性である必要があ
る。しかしその場合、光導電層13からトナー4へ注入
される電荷は導電トナー粒子4間を伝い、露光部周囲へ
もリークしてしまう。すなわち解像度が得られないとい
う問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って、上述の様な問
題点に鑑み本発明では、光導電層内に十分な電界強度を
形成し十分な電荷移動を達成でき、かつ導電性粒子を用
いた場合でも電荷の横方向へのリークが無く、解像度を
確保できる。帯電・露光・現像・転写を同時に行える画
像形成装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、透光性支持体と透光性導電層・光導電層を順次積層
し、該光導電層内にグリッド電極を設けた感光体と、こ
の感光体を透光性支持体側から画像信号に応じて露光す
る露光源と、多数の微小孔に導電性着色粒子を保持し、
該微小孔から露出した前記導電性着色粒子を前記光導電
層表面に接触させながら相対的に移動する搬送シート
と、前記搬送シートの微小孔に導電性着色粒子を補給す
る手段と、前記搬送シートの感光体側と反対側に、空隙
を隔てて記録紙と対向電極を順次設け、該対向電極と前
記光導電層内のグリッド電極間に電圧を印加する手段
と、前記グリッド電極と透光性導電層間に電圧を印加す
る手段とを有している。
【0006】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
【0007】(実施例1)図1は本発明の一実施例の画
像形成装置の概略図である。無帯電の導電性微粒子4は
補給機50により搬送シート2の後述する微小孔22に
充填される。この搬送シート2は図示した矢印方向に感
光体1の上を移動する。感光体1上で後述するメカニズ
ムで帯電した導電性微粒子4のみが、電源80により形
成された、記録紙6の裏にある対向電極7と感光体1の
間の静電界により飛翔させられ、記録紙6に打ち当たり
付着する。この時に必要な空隙電界は、例えば、対向電
極7と感光体1の距離は約3mm、電源80の印加電圧
は500Vで、電界としては103 V/cmオーダーで
ある。記録紙6は図示した矢印方向に等速移動し、その
後図示していない公知の定着装置によりこの導電性微粒
子像が定着される。一方、感光体1上で帯電・飛翔しな
かった導電性微粒子は搬送シート2の移動とともに搬送
され、クリーナ51で回収され補給機50に戻され再利
用される。
【0008】次に、図2に上記画像形成装置の主要画像
形成部の概念図を示す。図2により導電性微粒子4の帯
電及び飛翔のメカニズムを詳細に説明する。感光体1
は、ガラスなどの透光性支持体11、ITOなどの透光
性導電層12、光導電層13を順次積層したものであ
る。光導電層13には有機光導電層、非晶質セレン系光
導電層、非晶質シリコン系光導電層などが用いられる。
本発明の1つの特徴は、この光導電層の内部にグリッド
電極17を設けていることにある。
【0009】いわゆる負帯電の積層型有機光導電層を用
いる場合について図2を用いて説明する。透光性導電層
12の上に電荷発生層(以下CG層と呼ぶ)、次に第1
の電荷輸送層(以下CT層と呼ぶ)15が積層され、こ
の上にグリッド電極17が設けられ、さらに第2のCT
層が積層されている。このグリッド電極17と透光性導
電層12の間に電源81により電圧が印加され、CG層
14と第1のCT層15内に高電界が形成されている。
グリッド電極17は、例えば図3の平面図に示される様
に、格子状に形成されている。CG層14と第1のCT
層15の層厚は数μmであり、数十Vの電源81を用い
ればCG層14と第1のCT層15内には105 V/c
mオーダーの高電界が印加される。この電界は光エネル
ギーで生成した電子−正孔対の解離、及び電荷坦体(例
えば負帯電型有機感光体の場合には正孔)の移動に要す
ると言われる電界に達している。この電界下で感光体1
の透光性支持体11の側から画像信号に応じて露光する
と、CG層で光エネルギーにより発生した電子−正孔対
は高電界により解離し、電子は透光性導電層12へ移動
し、正孔は反対の第1のCT層15へ注入されグリッド
電極17側へ移動する。図3の点線の円で示した様な、
例えばレーザービーム等の画像信号が、感光体1の透光
性支持体11側から露光されると、そのビームスポット
内にはグリッド電極17で電気的に遮蔽されていない第
2のCT層16が数個存在することになる。例えば図3
では4個の四角形の未遮蔽領域が存在している。第1の
CT層15を通過した正孔はグリッド電極17へ一部移
動するが、一部は第2のCT層16へも注入される。そ
の後電源80で形成された電界により光導電層13表面
へ到り、この光導電層13に接触している導電性微粒子
4へ注入される。従って、画像露光部の導電性微粒子4
は正に誘導帯電される。誘導帯電した導電性微粒子4は
電源80による空隙電界により記録紙6へ飛翔し、打ち
当たり付着する。
【0010】次に、図4に搬送シート2の平面図を示
す。図4に示すように、搬送シート2には千鳥配列で微
小孔22が多数設けられている。画像信号の露光スポッ
ト径内に微小孔22が数個存在するように微小孔径は決
められる。配列パターンはこの千鳥配列に限らず種々の
ものが用いられ得る。微小孔22は図2に示されるよう
に、絶縁性部材21に断面形状がテーパ状になるように
貫通されたものが好ましい。この微小孔22に導電性微
粒子4が充填されており、微小孔22の下部開口から導
電性微粒子4の一部が露出している。露出した導電性微
粒子4が感光体1の光導電層13表面に接触しながら移
動している。絶縁性部材21はポリエステル、ポリイミ
ドなどの厚み20μ〜1mmの可とう性高分子フィルム
などを用いることができる。
【0011】微小孔22はそれぞれ電気的に絶縁されて
おり、光導電層13から注入された電荷が隣接する微小
孔へリークすることが無い。これが本発明の第2の特徴
である。帯電・飛翔するのは露光部面積内の微小孔22
に充填されている導電性微粒子のみであり、解像度が得
られないという問題は発生しない。
【0012】導電性微粒子4は、本実施例においては感
光体1上に来るまでは無帯電であったが、予め対向電極
7の極性と同一に帯電させておいてもなんら問題ない。
その場合には、感光体1の露光部の導電性微粒子のみが
対向電極7と反対極性に帯電させられ記録紙6へ吸引さ
れ、非画像部は対向電極7と同極性であるため静電的反
発力が存在することになり、積極的にかぶりを防止する
ことになる。
【0013】尚、予め導電性微粒子4を帯電させる方法
としては、補給機50の導電性微粒子の出口に導電ブレ
ード、導電ブラシなど導電微粒子4に接触する導電性部
材を使用し、誘導帯電させることができる。
【0014】また、感光体1の構造については、第1と
第2のCT層は同一組成のもので形成しても良いが、第
2のCT層16の移動度を第1のCT層15の移動度よ
り大きい材料の組み合わせで用いることにより、より多
くの電荷坦体が第2のCT層16へ注入される効果があ
る。
【0015】グリッド電極17は、電荷坦体が通過でき
ればよく、図3の様な格子状に限らず、その他スリット
形状のものなど種々の形状が使用可能である。
【0016】(実施例2)光導電層13の構成の別の例
として図5を用いて説明する。CG層14の上にグリッ
ド電極17を直接形成し、その上に、単一のCT層15
を設けても良い。これは、CT層15の移動度が大き
く、電荷発生・移動において、CG層14のみに高電界
を印加する必要がある時に用いることができる。但し、
CG層14とCT層15のエネルギー準位差は小さくす
る必要がある。
【0017】(実施例3)有機感光体の代わりに、非晶
質セレン系あるい非晶質シリコン系感光体を用いること
も可能である。蒸着法で第1の非晶質セレン系あるいは
非晶質シリコン系光導電層を形成し、その上にグリッド
電極17を蒸着法等で形成し、さらに第2の非晶質セレ
ン系あるいは非晶質シリコン系光導電層を蒸着法で形成
して用いることができる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置は、光導電層内のグリッド電極と透光性導電層間に
高電界を形成することができ、それにより光導電層内で
露光部の電荷発生・移動が可能になり、光導電層に接触
している導電性着色微粒子を誘導帯電させ、空隙を隔て
配置される記録紙へ飛翔させ、画像記録させることがで
きる。さらに、導電性微粒子搬送シートは多数の微小孔
を持ち、この微小孔に導電性微粒子が保持され、隣接す
る微小孔内の導電性微粒子とは電気的に絶縁されている
ので、光導電層から注入された電荷が導電性微粒子を伝
って横方向へリークすることがなく、十分な解像度を得
られるという効果がある。このプロセスにより、従来の
カールソン法の帯電・露光・現像・転写を同時に行える
簡略化された画像形成装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の画像形成装置の概略図であ
る。
【図2】本発明の画像形成装置の画像形成部概念図であ
る。
【図3】本発明の光導電層内のグリッド電極の一実施例
平面図である。
【図4】本発明の搬送シートを記録紙側から見た平面図
である。
【図5】本発明の第2の実施例の感光体断面図である。
【図6】従来技術の画像形成装置の概略図である。
【符号の説明】
1 感光体 2 搬送シート 3 露光装置 4 導電性着色微粒子 6 記録紙 7 対向電極 11 透光性支持体 12 透光性導電層 13 光導電層 14 CG層 15 第1のCT層 16 第2のCT層 17 グリッド電極 21 絶縁層 22 微小孔 50 補給機 51 クリーナー 80 電源 81 電源
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−24672(JP,A) 特開 昭61−256358(JP,A) 特公 平2−7055(JP,B2) 特公 平2−19791(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 13/05 G03G 15/05

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透光性支持体と透光性導電層・光導電層を
    順次積層し、該光導電層内にグリッド電極を設けた感光
    体を透光性支持体側から画像信号に応じて露光する露光
    源と、多数の微小孔を持ち該微小孔に導電性着色粒子を
    保持しながら、該微小孔から露出した前記導電性着色粒
    子を前記光導電層表面に接触させながら相対的に移動す
    る搬送シートと、前記搬送シートの微小孔に導電性着色
    粒子を補給する手段と、前記搬送シートの感光体側と反
    対側に、空隙を隔てて記録紙と対向電極を順次設け、該
    対向電極と前記光導電層内のグリッド電極間に電圧を印
    加する手段と、前記グリッド電極と透光性導電層間に電
    圧を印加する手段とを設けた画像形成装置。
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