JP3660540B2

JP3660540B2 - Image forming apparatus

Info

Publication number: JP3660540B2
Application number: JP28159999A
Authority: JP
Inventors: 洋石井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2019-10-01
Also published as: JP2001109241A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電された感光体表面の電荷が原稿像の露光により該原稿像に対応して除去あるいは残留されることによって静電潜像が形成される電子写真方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置では、図１０（ａ）に示すように、帯電装置によって感光体表面が帯電されて電荷が発生し、露光装置から原稿像の露光によって、同図（ｂ）に示すように感光体層１内のキャリア発生層（ＣＧＬ）に電荷とは逆極性のキャリアが発生し、同図（ｃ）に示すようにそのキャリアが感光体層１内のキャリア輸送層（ＣＴＬ）を表面に向かって移動し、同図（ｅ）に示すように帯電電荷を中和することによって静電潜像が形成される。なお、図中、２は導電性基材である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０（ｃ）で示すキャリアの感光体層表面への移動中に、隣接するキャリアが相互間の電界の作用によって水平方向に拡散してしまう。また、帯電電荷を中和した際に余剰になったキャリアも図１０（ｄ）に示すように相互間の電界の作用によって水平方向に拡散してしまう。
【０００４】
そのため、図１０（ｅ）に示すように、実際の露光幅に比べてキャリア拡散によって潜像の幅が広くなってしまい、解像度が低下するという問題がある。特に最近のように、１２００ｄｐｉや２４００ｄｐｉ程度まで高解像度化が進むと、光学系のＮ／Ａ（開口数）によって支配される感光体上の露光ビーム形状の影響とともに、上記のような拡散の影響が顕著になる。
【０００５】
本発明は、上記に鑑み、露光領域におけるキャリアの拡散を抑制して解像度を向上させることができる電子写真方式の画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による課題解決手段は、表面が帯電され露光によって静電潜像が形成される感光体の露光される部位に対応するように、透明電極が露光装置と感光体との間において感光体表面に近接あるいは接触するように設けられたものである。
【０００７】
電子写真方式の画像形成装置では、感光体表面側からの露光によって感光体内に発生したキャリアが感光体表面に向かって移動する際に、隣接するキャリア相互間の電界の作用による水平方向への拡散が起こったり、そのキャリアが帯電電荷を中和した際に残る余剰なキャリアの相互間の電界の作用による水平方向への拡散が起こる。しかしながら、上記の透明電極を設けることにより、感光体表面に存在するキャリアに対して透明電極内に逆極性の鏡像が発生し、また感光体内部にも逆極性の鏡像が発生する。すると、キャリアはこれらの鏡像から受ける合成静電力により拘束を受け、キャリアが水平方向へ拡散しようとする力が小さくなり、キャリアの拡散が抑制され、拡散による解像度低下を防止できる。
【０００８】
ここで、透明電極には、感光体の帯電極性と同極性になるように電圧が印加される。この透明電極によって、感光体に発生するキャリアは感光体厚み方向での移動が加速されるので、移動時に水平方向への拡散を抑制する効果が高まる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の画像形成装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。まず、本画像形成装置は、反転現像法を用いた電子写真方式の画像形成装置であって、ドラム状の感光体の周囲に帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置、除電装置が配される。この画像形成装置の主要部の概略的構成を図１に示す。クリーニング装置によって残留トナーが除去された感光体３は、その表面が帯電装置４によって所定の負電圧Ｖｈに帯電される。露光装置による原稿像の露光によって感光体３表面の電荷を除去することにより静電潜像が形成される。静電潜像が現像装置５で現像されてトナー像が形成されることにより顕像化され、転写装置によってトナー像が記録紙に静電的に転写される。
【００１０】
そして、感光体３は、アルミニウムから成る円筒状の導電性基材２に、リーク電流防止等のための高抵抗を有する中間層６と感光体層１とが積層されて形成されている。基材２は、回転軸を介して回転自在に支持され、接地されている。
【００１１】
帯電装置４は、帯電ローラ７を用いており、回転自在な金属シャフト８を中心にして設けられた円筒状の導電性ローラ芯金９に、低抵抗を有する弾性体からなる抵抗層１０が積層されて形成されている。帯電ローラ７は、感光体３表面に帯電ニップＷ１で当接している。金属シャフト８には定電圧電源１１が接続され、所定の負電圧Ｖｈが印加されている。なお、帯電ローラ７の代わりに、感光体３表面に当接するように設けた導電性ブレードを用いてもよく、これらの帯電方法では、その当接部分近傍に形成された空間において放電が起こることよりオゾン発生が少なく、帯電の安定性にも優れている。
【００１２】
現像装置５は、トナーを担持する現像ローラ１２を有し、現像ローラ１２は金属シャフト１３を中心にして設けられた円筒状の導電性ローラ芯金１４に、低抵抗を有する弾性体からなる抵抗層１５が積層されて形成されている。現像ローラ１２は、感光体３表面に現像ニップＷ２で当接している。金属シャフト１３には定電圧電源１６が接続され、現像バイアスである所定の負電圧Ｖｂが印加されている。
【００１３】
また、感光体３は、周速ｖｐで回転駆動され、帯電ローラ７はこれに従動して反対方向に回転する。現像ローラ１２は、感光体３よりも速い周速ｖｄで反対方向に回転駆動される。なお、露光装置、転写装置、クリーニング装置、除電装置は図示していないが、公知のものを使用している。
【００１４】
そして、静電潜像が形成される感光体３の表面側に、透光性の導電体、例えばＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）からなる透明電極１７が設けられている。透明電極１７は、露光装置からの光を透過するものであり、露光装置によって露光される感光体３表面の領域に対応して配置され、図示しない支持体によって固定されている。また、透明電極１７の感光体３側には感光体３表面に摺接するスペーサ１８が取り付けられ、所定の空隙ｔｇ（μｍ）で安定的に保持されている。透明電極１７には、定電圧電源１９が接続され、露光によって感光体層１に発生するキャリアとは逆極性の電圧、すなわち帯電ローラ７に印加される電圧Ｖｈと同極性の負電圧Ｖｅが印加される。スペーサ１８は、導電性材料を用いることが好ましく、特に耐刷性および摩擦帯電防止のため感光体３との摺動面側に導電性フッ素樹脂を用いるとよい。なお、スペーサ１８を用いずに透明電極１７を直接感光体３表面に摺接させてもよい。
【００１５】
次に、電界の作用を理解し易くするため鏡像法を用いて、透明電極１７の作用を説明するが、静電力を考える場合、中間層６は導体と同一扱いになるので、基材２は中間層６を含むものとする。
【００１６】
図２は透明電極１７の作用を説明するための図であり、（ａ）は透明電極１７がない場合を示し、（ｂ）は透明電極１７がある場合を示す。透明電極１７のない状態およびある状態において、露光によって感光体層１に発生した正のキャリアの１つに注目すると、これに対向するキャリアＡ０の存在によってキャリア相互間の電界の作用による水平方向に拡散しようとする反発力Ｆが生じる。また、導電性基材２にはキャリアＡ０とは逆極性で負となる鏡像Ａ１が発生し、その吸引力Ｍの水平方向の成分である拘束力Ｒが発生する。
【００１７】
したがって、透明電極１７のない状態では、Ｆ−Ｒ＝Ｆ１の力が正のキャリアに作用する。一方、透明電極１７のある状態では、導電性基材２の鏡像Ａ１のほかに、透明電極１７にもキャリアＡ０に対する負の鏡像Ａ１’が発生する。この鏡像Ａ１’による吸引力Ｍ’の水平方向の成分である拘束力Ｒ’によって、透明電極１７のある状態では、Ｆ−Ｒ−Ｒ’＝Ｆ２（＜Ｆ１）となって、透明電極１７のない状態よりも拡散しようとする力が小さくなる。このようにして、キャリアの水平方向への拡散が抑制され、拡散による解像度低下を防止することができる。
【００１８】
なお、透明電極１７に電圧Ｖｅを印加せず、電気的にフローテング状態としてもよいけれど、電圧Ｖｅを印加しておくことにより透明電極１７によるキャリアの移動を加速する電界が追加されるので、露光によって発生した正のキャリアの水平方向への拡散をより効果的に抑制できる。
【００１９】
また、図３は透明電極１７と感光体３表面との空隙ｔｇを０、すなわち透明電極１７を感光体層１の表面に密着させた場合の透明電極１７の作用を説明するための図である。透明電極１７が感光体層１の表面に密着すると、透明電極１７の表面直下にはキャリアＡ０に対して逆極性で負となる１次の鏡像Ａ１’が発生する。キャリアＡ０の位置が感光体層１の表面直下であることより、キャリアＡ０による反発力Ｆと透明電極１７側の１次の鏡像Ａ１’による吸引力Ｍ’とは、方向が逆で大きさが等しく、互いに打ち消される。両者を対とした鏡像Ａ１，Ａ２’が導電性基材２に発生し、吸引力Ｍ１、反発力Ｍ２’を生じ、更に鏡像Ａ１，Ａ２’の対に対する鏡像Ａ２，Ａ３’が透明電極１７側に発生する。同様に更に高次の鏡像が続くが、何れの場合にも対となって互いの力を打ち消しあい、拡散する力が生じることはない。
【００２０】
ところで、透明電極１７のような帯電部材を感光体３表面に近接させると、両者の間で気中放電が発生して、感光体３の帯電電位が変動してしまう。そこで、この気中放電を防止するために以下のような各種条件が設定される。
【００２１】
すなわち、感光体３の露光前の表面電位Ｖｐ（Ｖ）の絶対値をＡＢＳ（Ｖｐ）とし、感光体層１の厚みをｔｐ（μｍ）、比誘電率をεｐ、透明電極１７と感光体３表面との間の空隙をｔｇ（μｍ）とするとき、ＡＢＳ（Ｖｐ）は、
ＡＢＳ（Ｖｐ）＜３１２＋６．２×（ｔｐ／εｐ＋ｔｇ）（１）
に設定される。
【００２２】
また、透明電極１７に印加される電圧Ｖｅ（Ｖ）と表面電位Ｖｐ（Ｖ）との差の絶対値をＡＢＳ（Ｖｅ−Ｖｐ）とするとき、ＡＢＳ（Ｖｅ−Ｖｐ）は、
ＡＢＳ（Ｖｅ−Ｖｐ）＜３１２＋６．２×（ｔｐ／εｐ＋ｔｇ）（２）
に設定される。
【００２３】
これは、導体間距離をｄ（μｍ）とするとき気中放電の開始電圧Ｖｔｈが、
Ｖｔｈ＝３１２＋６．２ｄ（３）
で表されるパッシェンの実験式より得られるものである。上記式（１）および式（２）を満足することによって、露光前の感光体３表面と透明電極１７との間で気中放電が発生せず、気中放電による感光体３の帯電電位の変動を防止できる。例えば、ｔｇ＝６（μｍ）、ｔｐ＝２０（μｍ）、εｐ＝３、Ｖｐ＝−３００（Ｖ）、透明電極１７に印加される電圧Ｖｅ＝−３５０（Ｖ）とすると、Ｖｔｈ＝３９０（Ｖ）となり、露光前の表面電位（≒帯電電位）Ｖｐ＝−３００（Ｖ）とＶｅ＝−３５０（Ｖ）との差がＶｔｈより小さくなり、気中放電を防止できる。
【００２４】
同様に、透明電極１７に印加される電圧Ｖｅ（Ｖ）の絶対値をＡＢＳ（Ｖｅ）とするとき、ＡＢＳ（Ｖｅ）は、
ＡＢＳ（Ｖｅ）＜３１２＋６．２×（ｔｐ／εｐ＋ｔｇ）（４）
に設定される。これによって、露光によって０（Ｖ）付近となった感光体３表面の部位と透明電極１７との間で気中放電が発生せず、気中放電による潜像電位の変動を防止できる。例えば、前述のようにｔｇ＝６（μｍ）、ｔｐ＝２０（μｍ）、εｐ＝３、Ｖｐ＝−３００（Ｖ）、Ｖｅ＝−３５０（Ｖ）とすると、Ｖｔｈ＝３９０（Ｖ）となり、露光後の表面電位Ｖｐの範囲の０〜−３００（Ｖ）とＶｅ＝−３５０（Ｖ）との差がＶｔｈより小さくなり、気中放電を防止できる。
【００２５】
さらに、ＡＢＳ（Ｖｐ）≦６２４（５）
Ｖｅ≒Ｖｐ／２（６）
に設定することによって、露光によって感光体３表面の電位Ｖｐが０（Ｖ）になるとすると、透明電極１７の電位は、未露光部位の電位と露光部位の電位との中間値となり、透明電極１７と未露光部位および露光部位との間において、ともに放電が生じることはなく、露光前の表面電位Ｖｐを高く設定できる。例えば、Ｖｅ＝−３００（Ｖ）とすると、Ｖｐ＝−６００（Ｖ）にできる。
【００２６】
図４〜図９に各種条件における試算結果を示す。試算条件は、表１に示すように、Ｘ＝±２５（μｍ）の範囲、すなわち露光幅が５０（μｍ）とし、感光体３の厚さ、すなわち感光体層１の厚さｔｐは２０（μｍ）であり、比誘電率εｐは３である。
【００２７】
また、図４、５は感光体３が帯電していない状態の場合、図６〜９は負の正規化電荷が帯電している状態の場合であり、正の電荷を配置したときに水平方向に正方向への静電力が生じる電界の向きを正としている。さらにまた、図４、６は感光体３と透明電極１７との距離が無限大、すなわち透明電極１７が設けられていない場合、図５、７は距離が０（μｍ）、すなわち透明電極１７が感光体３に密着して設けられている場合、図８、９は距離を可変した場合である。
【００２８】
【表１】

図４、５には、露光幅５０μｍの左端の位置Ｘ＝０として、ＣＧＬ層で発生したキャリアによる電気力線の経路の一部（Ｘ＝０〜１０μｍ）を１μｍ刻みにプロットしたものを示す。図４に示すように透明電極１７がない従来例では、電気力線は露光領域と未露光領域との境界付近に集中し、この境界から未露光領域に大幅に広がってしまう。これに対して、透明電極１７を設けると、図５から明らかなように、透明電極１７による拘束力が発生するので、電気力線の経路は大幅に改善され、概ね所望の感光体厚み方向への電気力線となり、キャリアの拡散を意味する電気力線の未露光領域への拡がりが大幅に抑制されていることが理解でき、キャリアの水平方向への拡散が抑制されることになる。
【００２９】
図６〜８はキャリアが感光体３表面に到達した状態での感光体３直下の水平（Ｘ）方向の電界強度Ｅｘをプロットしたものである。図６は透明電極１７を設けない従来例の場合を示し、水平方向の電界Ｅｘは露光幅のエッジであるＸ＝±２５（μｍ）において最大となり、かつキャリアを拡散させる方向の分布であることがわかる。図７は透明電極１７を感光体３に密着させて配置した場合であり、上記作用で説明したように水平方向の電界Ｅｘは０となって、拡散する力は生じない。
【００３０】
また、図８、９に示すように、透明電極１７と感光体３表面との間の空隙ｔｇ（μｍ）が小さい程、水平（ｘ）方向の電界Ｅｘは小さくなっていき、その変極点は、感光体層１の厚みｔｐを感光体層１の比誘電率εｐで除した値、すなわち等価厚みの２０／３≒６．７μｍであることがわかる。したがって、空隙ｔｇは、
ｔｇ≦ｔｐ／εｐ（７）
に設定することにより、感光体３表面に対して透明電極１７が等価厚みｔｐ／εｐよりも近づくか略等しい距離となり、露光によって発生したキャリアに対して透明電極１７に生じる鏡像の電界による拘束力の効果を確実にすることができる。また、空隙が小さくなるにつれて電界強度が低下し、鏡像による拘束力が強くなって、キャリアの拡散を抑制できる。
【００３１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によると、露光によって発生するキャリアに対して透明電極の電界が作用することにより、キャリア相互間で発生する反発力に抗する拘束力が発生するので、キャリアの拡散が抑制される。そのため、感光体表面に形成される静電潜像の幅が実際の原稿像に応じた露光幅とほぼ同じとなり、解像度の低下を防止することができる。したがって、高解像度化が進んでも原稿像に応じた静電潜像を形成することが可能となり、良好な画質を実現可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子写真方式の画像形成装置の主要部概略構成図
【図２】透明電極の作用を説明するための図であって、（ａ）は透明電極がない場合、（ｂ）は透明電極がある場合
【図３】透明電極が感光体表面に接触しているときの透明電極の作用を説明するための図
【図４】透明電極がない場合のキャリアによる電気力線の経路を示す図
【図５】透明電極がある場合のキャリアによる電気力線の経路を示す図
【図６】透明電極がない場合の電界強度分布を示す図
【図７】透明電極がある場合の電界強度分布を示す図
【図８】透明電極と感光体表面との空隙が変化した場合の電界強度分布を示す図
【図９】透明電極と感光体表面との空隙と電界強度との関係を示す図
【図１０】原稿像の露光によって静電潜像が形成される過程を示す図
【符号の説明】
１感光体層
２導電性基材
３感光体
６中間層
７帯電ローラ
１２現像ローラ
１７透明電極
１８スペーサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus in which an electrostatic latent image is formed by removing or remaining a charged surface of a photosensitive member corresponding to the original image by exposure of the original image.
[0002]
[Prior art]
In the electrophotographic image forming apparatus, as shown in FIG. 10A, the surface of the photosensitive member is charged by the charging device to generate electric charge, and the original image is exposed from the exposure device, as shown in FIG. Thus, carriers having a polarity opposite to the charge are generated in the carrier generation layer (CGL) in the photoreceptor layer 1, and the carriers are transported in the carrier transport layer (CTL) in the photoreceptor layer 1 as shown in FIG. Is moved toward the surface, and an electrostatic latent image is formed by neutralizing the charged charges as shown in FIG. In the figure, 2 is a conductive substrate.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, during the movement of the carriers shown in FIG. 10C to the surface of the photoreceptor layer, adjacent carriers diffuse in the horizontal direction due to the action of the electric field between them. Further, surplus carriers when neutralizing the charged charges are also diffused in the horizontal direction by the action of the electric field between them as shown in FIG.
[0004]
For this reason, as shown in FIG. 10E, the width of the latent image is widened by carrier diffusion compared to the actual exposure width, and there is a problem that the resolution is lowered. In particular, when the resolution is increased to about 1200 dpi or 2400 dpi as in recent years, the influence of the diffusion as described above as well as the influence of the shape of the exposure beam on the photoconductor governed by the N / A (numerical aperture) of the optical system. Becomes prominent.
[0005]
In view of the above, an object of the present invention is to provide an electrophotographic image forming apparatus capable of improving resolution by suppressing carrier diffusion in an exposure region.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The problem-solving means according to the present invention is such that the transparent electrode is disposed between the exposure device and the photosensitive member so as to correspond to the exposed portion of the photosensitive member on which the surface is charged and an electrostatic latent image is formed by exposure. It is provided so that it may adjoin or contact.
[0007]
In an electrophotographic image forming apparatus, when carriers generated in the photoconductor by exposure from the surface of the photoconductor move toward the photoconductor surface, they are diffused in the horizontal direction by the action of an electric field between adjacent carriers. Or the horizontal diffusion due to the action of the electric field between the surplus carriers remaining when the carriers neutralize the charged charge. However, by providing the transparent electrode, a mirror image having a reverse polarity is generated in the transparent electrode with respect to carriers existing on the surface of the photoconductor, and a mirror image having a reverse polarity is also generated inside the photoconductor. Then, the carrier is constrained by the combined electrostatic force received from these mirror images, the force that the carrier tries to diffuse in the horizontal direction is reduced, carrier diffusion is suppressed, and resolution reduction due to diffusion can be prevented.
[0008]
Here, a voltage is applied to the transparent electrode so as to have the same polarity as the charging polarity of the photoreceptor. The transparent electrode accelerates the movement of the carrier generated in the photosensitive member in the thickness direction of the photosensitive member, so that the effect of suppressing the diffusion in the horizontal direction during the movement is enhanced.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An image forming apparatus according to an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. First, the image forming apparatus is an electrophotographic image forming apparatus using a reversal developing method, and includes a charging device, an exposure device, a developing device, a transfer device, a cleaning device, and a charge eliminating device around a drum-shaped photoconductor. Is arranged. A schematic configuration of a main part of the image forming apparatus is shown in FIG. The surface of the photoreceptor 3 from which the residual toner has been removed by the cleaning device is charged to a predetermined negative voltage Vh by the charging device 4. An electrostatic latent image is formed by removing the charge on the surface of the photoreceptor 3 by exposing the original image by the exposure device. The electrostatic latent image is developed by the developing device 5 to form a toner image, which is visualized, and the toner image is electrostatically transferred to the recording paper by the transfer device.
[0010]
The photoreceptor 3 is formed by laminating an intermediate layer 6 and a photoreceptor layer 1 having a high resistance for preventing leakage current and the like on a cylindrical conductive substrate 2 made of aluminum. The base material 2 is rotatably supported via a rotating shaft and is grounded.
[0011]
The charging device 4 uses a charging roller 7, and a resistance layer 10 made of an elastic body having a low resistance is laminated on a cylindrical conductive roller core 9 provided around a rotatable metal shaft 8. Has been formed. The charging roller 7 is in contact with the surface of the photoreceptor 3 at the charging nip W1. A constant voltage power source 11 is connected to the metal shaft 8 and a predetermined negative voltage Vh is applied thereto. Instead of the charging roller 7, a conductive blade provided so as to be in contact with the surface of the photoreceptor 3 may be used. In these charging methods, discharge occurs in a space formed in the vicinity of the contact portion. Less ozone generation and excellent charging stability.
[0012]
The developing device 5 includes a developing roller 12 that carries toner, and the developing roller 12 has a resistance made of an elastic body having a low resistance to a cylindrical conductive roller core 14 provided around a metal shaft 13. The layer 15 is formed by being laminated. The developing roller 12 is in contact with the surface of the photoreceptor 3 at the developing nip W2. A constant voltage power source 16 is connected to the metal shaft 13 and a predetermined negative voltage Vb as a developing bias is applied.
[0013]
The photosensitive member 3 is rotationally driven at a peripheral speed vp, and the charging roller 7 is driven to rotate in the opposite direction. The developing roller 12 is rotationally driven in the opposite direction at a peripheral speed vd that is faster than that of the photoreceptor 3. Although not shown, an exposure device, a transfer device, a cleaning device, and a charge removal device are used.
[0014]
A transparent electrode 17 made of a translucent conductor, for example, ITO (indium tin oxide) is provided on the surface side of the photoreceptor 3 where the electrostatic latent image is formed. The transparent electrode 17 transmits light from the exposure apparatus, is disposed corresponding to the area on the surface of the photoreceptor 3 exposed by the exposure apparatus, and is fixed by a support (not shown). Further, a spacer 18 slidably contacting the surface of the photoconductor 3 is attached to the transparent electrode 17 on the photoconductor 3 side, and is stably held in a predetermined gap tg (μm). A constant voltage power source 19 is connected to the transparent electrode 17, and a voltage having a polarity opposite to that of the carrier generated in the photoreceptor layer 1 by exposure, that is, a negative voltage Ve having the same polarity as the voltage Vh applied to the charging roller 7 is applied. Is done. The spacer 18 is preferably made of a conductive material, and in particular, a conductive fluororesin is preferably used on the sliding surface side with the photoreceptor 3 for printing durability and prevention of triboelectric charging. Note that the transparent electrode 17 may be directly brought into sliding contact with the surface of the photoreceptor 3 without using the spacer 18.
[0015]
Next, in order to facilitate understanding of the action of the electric field, the action of the transparent electrode 17 will be described using a mirror image method. However, when considering the electrostatic force, the intermediate layer 6 is treated in the same way as the conductor. It is assumed that the intermediate layer 6 is included.
[0016]
2A and 2B are diagrams for explaining the operation of the transparent electrode 17. FIG. 2A shows a case where the transparent electrode 17 is not provided, and FIG. 2B shows a case where the transparent electrode 17 is provided. When attention is paid to one of the positive carriers generated in the photoreceptor layer 1 by exposure in the absence and presence of the transparent electrode 17, in the horizontal direction due to the action of the electric field between the carriers due to the presence of the carrier A0 opposed thereto. A repulsive force F that attempts to diffuse occurs. Further, a negative mirror image A1 having a polarity opposite to that of the carrier A0 is generated on the conductive substrate 2, and a restraining force R that is a horizontal component of the suction force M is generated.
[0017]
Therefore, in the state without the transparent electrode 17, the force of F−R = F1 acts on the positive carrier. On the other hand, in a state where the transparent electrode 17 is present, a negative mirror image A1 ′ with respect to the carrier A0 is generated on the transparent electrode 17 in addition to the mirror image A1 of the conductive substrate 2. Due to the restraining force R ′, which is a horizontal component of the attractive force M ′ by the mirror image A1 ′, in the state where the transparent electrode 17 is present, FR−R ′ = F2 (<F1), and the transparent electrode 17 Less force to diffuse than no state. In this way, diffusion of carriers in the horizontal direction is suppressed and resolution reduction due to diffusion can be prevented.
[0018]
Although the voltage Ve may not be applied to the transparent electrode 17 and may be in an electrically floating state, an electric field that accelerates the movement of carriers by the transparent electrode 17 is added by applying the voltage Ve. It is possible to more effectively suppress the diffusion of positive carriers generated by exposure in the horizontal direction.
[0019]
FIG. 3 is a view for explaining the action of the transparent electrode 17 when the gap tg between the transparent electrode 17 and the surface of the photoreceptor 3 is 0, that is, when the transparent electrode 17 is brought into close contact with the surface of the photoreceptor layer 1. . When the transparent electrode 17 is in close contact with the surface of the photoreceptor layer 1, a primary mirror image A1 ′ having a negative polarity with respect to the carrier A0 is generated immediately below the surface of the transparent electrode 17. Since the position of the carrier A0 is directly below the surface of the photoreceptor layer 1, the repulsive force F by the carrier A0 and the attractive force M ′ by the primary mirror image A1 ′ on the transparent electrode 17 side are opposite in direction and magnitude. Equal and cancel each other. Mirror images A1 and A2 ′ of the pair are generated on the conductive substrate 2 to generate a suction force M1 and a repulsive force M2 ′, and mirror images A2 and A3 ′ with respect to the pair of mirror images A1 and A2 ′ are on the transparent electrode 17 side. Occurs. Similarly, a higher-order mirror image continues, but in any case, the force of the pair cancels each other, and no spreading force is generated.
[0020]
By the way, when a charging member such as the transparent electrode 17 is brought close to the surface of the photoconductor 3, an air discharge occurs between the two, and the charging potential of the photoconductor 3 fluctuates. Therefore, the following various conditions are set in order to prevent this air discharge.
[0021]
That is, the absolute value of the surface potential Vp (V) before exposure of the photoreceptor 3 is ABS (Vp), the thickness of the photoreceptor layer 1 is tp (μm), the relative dielectric constant is εp, the transparent electrode 17 and the photoreceptor 3 When the gap between the surface is tg (μm), ABS (Vp) is
ABS (Vp) <312 + 6.2 × (tp / εp + tg) (1)
Set to
[0022]
When the absolute value of the difference between the voltage Ve (V) applied to the transparent electrode 17 and the surface potential Vp (V) is ABS (Ve−Vp), ABS (Ve−Vp) is
ABS (Ve−Vp) <312 + 6.2 × (tp / εp + tg) (2)
Set to
[0023]
This is because the start voltage Vth of the air discharge when the distance between conductors is d (μm),
Vth = 312 + 6.2d (3)
Is obtained from Paschen's empirical formula. By satisfying the above formulas (1) and (2), no air discharge occurs between the surface of the photoconductor 3 before exposure and the transparent electrode 17, and the charged potential of the photoconductor 3 due to air discharge is reduced. Fluctuation can be prevented. For example, when tg = 6 (μm), tp = 20 (μm), εp = 3, Vp = −300 (V), and voltage Ve = −350 (V) applied to the transparent electrode 17, Vth = 390 ( V), and the difference between the surface potential before exposure (≈charge potential) Vp = −300 (V) and Ve = −350 (V) becomes smaller than Vth, and air discharge can be prevented.
[0024]
Similarly, when the absolute value of the voltage Ve (V) applied to the transparent electrode 17 is ABS (Ve), ABS (Ve) is:
ABS (Ve) <312 + 6.2 × (tp / εp + tg) (4)
Set to As a result, air discharge does not occur between the portion of the surface of the photoreceptor 3 that has become approximately 0 (V) by exposure and the transparent electrode 17, and fluctuations in the latent image potential due to air discharge can be prevented. For example, as described above, when tg = 6 (μm), tp = 20 (μm), εp = 3, Vp = −300 (V), Ve = −350 (V), Vth = 390 (V), The difference between 0--300 (V) in the range of the surface potential Vp after exposure and Ve = -350 (V) becomes smaller than Vth, and air discharge can be prevented.
[0025]
Furthermore, ABS (Vp) ≦ 624 (5)
Ve≈Vp / 2 (6)
When the potential Vp on the surface of the photosensitive member 3 is set to 0 (V) by exposure, the potential of the transparent electrode 17 becomes an intermediate value between the potential of the unexposed portion and the potential of the exposed portion, and the transparent electrode 17 No discharge occurs between the unexposed portion and the exposed portion, and the surface potential Vp before exposure can be set high. For example, when Ve = −300 (V), Vp = −600 (V).
[0026]
4 to 9 show the trial calculation results under various conditions. As shown in Table 1, the trial calculation conditions are as follows: X = ± 25 (μm), that is, the exposure width is 50 (μm), and the thickness of the photoreceptor 3, that is, the thickness tp of the photoreceptor layer 1 is 20 ( μm) and the relative dielectric constant εp is 3.
[0027]
4 and 5 show the case where the photoreceptor 3 is not charged, and FIGS. 6 to 9 show the case where the negative normalized charge is charged. When the positive charge is arranged, the horizontal direction is shown. The direction of the electric field that generates an electrostatic force in the positive direction is positive. 4 and 6 show that the distance between the photosensitive member 3 and the transparent electrode 17 is infinite, that is, the transparent electrode 17 is not provided, and FIGS. 5 and 7 show that the distance is 0 (μm), that is, the transparent electrode 17 is not provided. FIGS. 8 and 9 show the case where the distance is variable when it is provided in close contact with the photoreceptor 3.
[0028]
[Table 1]

FIGS. 4 and 5 show plots of a part of the path of electric lines of force (X = 0 to 10 μm) caused by carriers generated in the CGL layer in increments of 1 μm, with the left end position X = 0 having an exposure width of 50 μm. . As shown in FIG. 4, in the conventional example without the transparent electrode 17, the lines of electric force are concentrated near the boundary between the exposed area and the unexposed area, and greatly spread from this boundary to the unexposed area. On the other hand, when the transparent electrode 17 is provided, as is apparent from FIG. 5, a restraining force is generated by the transparent electrode 17, so that the path of the lines of electric force is greatly improved, and generally in the desired thickness direction of the photoreceptor. It can be understood that the spread of the electric lines of force, which means carrier diffusion, to the unexposed region is greatly suppressed, and the carrier is prevented from spreading in the horizontal direction.
[0029]
6 to 8 are plots of the electric field intensity Ex in the horizontal (X) direction immediately below the photoconductor 3 in a state where the carrier has reached the surface of the photoconductor 3. FIG. 6 shows the case of the conventional example in which the transparent electrode 17 is not provided, and the horizontal electric field Ex is maximum at the exposure width edge X = ± 25 (μm) and has a distribution in the direction in which carriers are diffused. I understand. FIG. 7 shows a case where the transparent electrode 17 is disposed in close contact with the photosensitive member 3, and the horizontal electric field Ex is 0 as described above, and no diffusing force is generated.
[0030]
As shown in FIGS. 8 and 9, the smaller the gap tg (μm) between the transparent electrode 17 and the surface of the photoreceptor 3, the smaller the electric field Ex in the horizontal (x) direction, and the inflection point is It can be seen that the value obtained by dividing the thickness tp of the photoreceptor layer 1 by the relative dielectric constant εp of the photoreceptor layer 1, that is, the equivalent thickness of 20 / 3≈6.7 μm. Therefore, the gap tg is
tg ≦ tp / εp (7)
By setting the distance to the surface of the photosensitive member 3, the transparent electrode 17 is closer to or substantially equal to the equivalent thickness tp / εp, and the binding force due to the electric field of the mirror image generated on the transparent electrode 17 with respect to the carriers generated by exposure. The effect of can be ensured. Further, as the gap becomes smaller, the electric field strength decreases, and the binding force due to the mirror image becomes stronger, so that carrier diffusion can be suppressed.
[0031]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Of course, many corrections and changes can be added to the said embodiment within the scope of the present invention.
[0032]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, the electric field of the transparent electrode acts on the carriers generated by exposure, thereby generating a restraining force against the repulsive force generated between the carriers. Diffusion is suppressed. For this reason, the width of the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive member is almost the same as the exposure width corresponding to the actual original image, and the reduction in resolution can be prevented. Therefore, it is possible to form an electrostatic latent image corresponding to the original image even when resolution is increased, and it is possible to provide an image forming apparatus capable of realizing good image quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the main part of an electrophotographic image forming apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of a transparent electrode. ) When there is a transparent electrode [Fig. 3] A diagram for explaining the action of the transparent electrode when the transparent electrode is in contact with the surface of the photoreceptor. [Fig. 4] The electric lines of force generated by the carrier when there is no transparent electrode. Fig. 5 shows a path of electric lines of force due to carriers when there is a transparent electrode. Fig. 6 shows an electric field strength distribution when there is no transparent electrode. Fig. 7 shows a case where there is a transparent electrode. FIG. 8 is a diagram showing the electric field strength distribution. FIG. 8 is a diagram showing the electric field strength distribution when the gap between the transparent electrode and the photoreceptor surface is changed. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the gap between the transparent electrode and the photoreceptor surface and the electric field strength. FIG. 10 is a diagram illustrating a process in which an electrostatic latent image is formed by exposing a document image. Description of the issue]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photoconductor layer 2 Conductive base material 3 Photoconductor 6 Intermediate layer 7 Charging roller 12 Developing roller 17 Transparent electrode 18 Spacer

Claims

感光体表面を帯電装置によって帯電してから露光装置によって露光することにより静電潜像を形成する電子写真方式の画像形成装置において、前記露光装置と感光体表面との間に、露光によって前記感光体内に発生したキャリアに対して逆極性の鏡像を発生させ、鏡像からの静電力によりキャリアを拘束して、感光体の厚み方向に対して垂直な方向へのキャリアの拡散を抑制するために透明電極が前記感光体表面に近接あるいは接触するように設けられ、前記透明電極は、前記感光体の帯電極性と同極性とされ、
前記感光体の露光前の表面電位Ｖｐ（Ｖ）の絶対値をＡＢＳ（Ｖｐ）とし、感光体厚みをｔｐ（μｍ）、比誘電率をεｐ、透明電極と感光体表面との間の空隙をｔｇ（μｍ）とするとき、
ＡＢＳ（Ｖｐ）＜３１２＋６．２×（ｔｐ／εｐ＋ｔｇ）
であることを特徴とする画像形成装置。In an electrophotographic image forming apparatus in which an electrostatic latent image is formed by charging a photosensitive member surface with a charging device and then exposing with an exposure device, the photosensitive member is exposed between the exposure device and the photosensitive member surface by exposure. Transparent to generate a mirror image of opposite polarity to the carrier generated in the body and restrain the carrier in the direction perpendicular to the thickness direction of the photoconductor by restraining the carrier by electrostatic force from the mirror image An electrode is provided so as to be close to or in contact with the surface of the photoconductor, and the transparent electrode has the same polarity as the charging polarity of the photoconductor,
The absolute value of the surface potential Vp (V) before exposure of the photoconductor is ABS (Vp), the photoconductor thickness is tp (μm), the relative permittivity is εp, and the gap between the transparent electrode and the photoconductor surface is When tg (μm)
ABS (Vp) <312 + 6.2 × (tp / εp + tg)
An image forming apparatus.

感光体表面を帯電装置によって帯電してから露光装置によって露光することにより静電潜像を形成する電子写真方式の画像形成装置において、前記露光装置と感光体表面との間に、露光によって前記感光体内に発生したキャリアに対して逆極性の鏡像を発生させ、鏡像からの静電力によりキャリアを拘束して、感光体の厚み方向に対して垂直な方向へのキャリアの拡散を抑制するために透明電極が前記感光体表面に近接あるいは接触するように設けられ、前記透明電極は、前記感光体の帯電極性と同極性とされ、
前記透明電極に印加される電圧Ｖｅ（Ｖ）の絶対値をＡＢＳ（Ｖｅ）とし、感光体厚みをｔｐ（μｍ）、比誘電率をεｐ、透明電極と感光体表面との間の空隙をｔｇ（μｍ）とするとき、
ＡＢＳ（Ｖｅ）＜３１２＋６．２×（ｔｐ／εｐ＋ｔｇ）
であることを特徴とする画像形成装置。In an electrophotographic image forming apparatus in which an electrostatic latent image is formed by charging a photosensitive member surface with a charging device and then exposing with an exposure device, the photosensitive member is exposed between the exposure device and the photosensitive member surface by exposure. Transparent to generate a mirror image of opposite polarity to the carrier generated in the body and restrain the carrier in the direction perpendicular to the thickness direction of the photoconductor by restraining the carrier by electrostatic force from the mirror image An electrode is provided so as to be close to or in contact with the surface of the photoconductor, and the transparent electrode has the same polarity as the charging polarity of the photoconductor,
The absolute value of the voltage Ve (V) applied to the transparent electrode is ABS (Ve), the photoconductor thickness is tp (μm), the relative dielectric constant is εp, and the gap between the transparent electrode and the photoconductor surface is tg. (Μm)
ABS (Ve) <312 + 6.2 × (tp / εp + tg)
An image forming apparatus.

感光体表面を帯電装置によって帯電してから露光装置によって露光することにより静電潜像を形成する電子写真方式の画像形成装置において、前記露光装置と感光体表面との間に、露光によって前記感光体内に発生したキャリアに対して逆極性の鏡像を発生させ、鏡像からの静電力によりキャリアを拘束して、感光体の厚み方向に対して垂直な方向へのキャリアの拡散を抑制するために透明電極が前記感光体表面に近接あるいは接触するように設けられ、前記透明電極は、前記感光体の帯電極性と同極性とされ、
前記透明電極に印加される電圧Ｖｅ（Ｖ）と感光体の露光前の表面電位Ｖｐ（Ｖ）の差の絶対値をＡＢＳ（Ｖｅ−Ｖｐ）とし、感光体厚みをｔｐ（μｍ）、比誘電率をεｐ、透明電極と感光体表面との間の空隙をｔｇ（μｍ）とするとき、
ＡＢＳ（Ｖｅ−Ｖｐ）＜３１２＋６．２×（ｔｐ／εｐ＋ｔｇ）
であることを特徴とする画像形成装置。In an electrophotographic image forming apparatus in which an electrostatic latent image is formed by charging a photosensitive member surface with a charging device and then exposing with an exposure device, the photosensitive member is exposed between the exposure device and the photosensitive member surface by exposure. Transparent to generate a mirror image of opposite polarity to the carrier generated in the body and restrain the carrier in the direction perpendicular to the thickness direction of the photoconductor by restraining the carrier by electrostatic force from the mirror image An electrode is provided so as to be close to or in contact with the surface of the photoconductor, and the transparent electrode has the same polarity as the charging polarity of the photoconductor,
The absolute value of the difference between the voltage Ve (V) applied to the transparent electrode and the surface potential Vp (V) before exposure of the photosensitive member is ABS (Ve−Vp), the photosensitive member thickness is tp (μm), and the relative dielectric constant. When the rate is εp and the gap between the transparent electrode and the photoreceptor surface is tg (μm),
ABS (Ve−Vp) <312 + 6.2 × (tp / εp + tg)
An image forming apparatus.

感光体表面を帯電装置によって帯電してから露光装置によって露光することにより静電潜像を形成する電子写真方式の画像形成装置において、前記露光装置と感光体表面との間に、露光によって前記感光体内に発生したキャリアに対して逆極性の鏡像を発生させ、鏡像からの静電力によりキャリアを拘束して、感光体の厚み方向に対して垂直な方向へのキャリアの拡散を抑制するために透明電極が前記感光体表面に近接あるいは接触するように設けられ、前記透明電極は、前記感光体の帯電極性と同極性とされ、
前記透明電極に印加される電圧をＶｅ（Ｖ）、感光体の露光前の表面電位Ｖｐ（Ｖ）の絶対値をＡＢＳ（Ｖｐ）とするとき、
ＡＢＳ（Ｖｐ）≦６２４
Ｖｅ≒Ｖｐ／２
であることを特徴とする画像形成装置。In an electrophotographic image forming apparatus in which an electrostatic latent image is formed by charging a photosensitive member surface with a charging device and then exposing with an exposure device, the photosensitive member is exposed between the exposure device and the photosensitive member surface by exposure. Transparent to generate a mirror image of opposite polarity to the carrier generated in the body and restrain the carrier in the direction perpendicular to the thickness direction of the photoconductor by restraining the carrier by electrostatic force from the mirror image An electrode is provided so as to be close to or in contact with the surface of the photoconductor, and the transparent electrode has the same polarity as the charging polarity of the photoconductor,
When the voltage applied to the transparent electrode is Ve (V) and the absolute value of the surface potential Vp (V) before exposure of the photoreceptor is ABS (Vp),
ABS (Vp) ≦ 624
Ve≈Vp / 2
An image forming apparatus.

感光体表面を帯電装置によって帯電してから露光装置によって露光することにより静電潜像を形成する電子写真方式の画像形成装置において、前記露光装置と感光体表面との間に、露光によって前記感光体内に発生したキャリアに対して逆極性の鏡像を発生させ、鏡像からの静電力によりキャリアを拘束して、感光体の厚み方向に対して垂直な方向へのキャリアの拡散を抑制するために透明電極が前記感光体表面に近接あるいは接触するように設けられ、前記透明電極は、前記感光体の帯電極性と同極性とされ、
前記透明電極と感光体表面との間の空隙をｔｇ（μｍ）、感光体厚みをｔｐ（μｍ）、比誘電率をεｐとするとき、
ｔｇ≦ｔｐ／εｐ
とされることを特徴とする画像形成装置。In an electrophotographic image forming apparatus in which an electrostatic latent image is formed by charging a photosensitive member surface with a charging device and then exposing with an exposure device, the photosensitive member is exposed between the exposure device and the photosensitive member surface by exposure. Transparent to generate a mirror image of opposite polarity to the carrier generated in the body and restrain the carrier in the direction perpendicular to the thickness direction of the photoconductor by restraining the carrier by electrostatic force from the mirror image An electrode is provided so as to be close to or in contact with the surface of the photoconductor, and the transparent electrode has the same polarity as the charging polarity of the photoconductor,
When the gap between the transparent electrode and the photoreceptor surface is tg (μm), the photoreceptor thickness is tp (μm), and the relative dielectric constant is εp,
tg ≦ tp / εp
An image forming apparatus.

透明電極と感光体との間に、導電性のスペーサが介装されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1 , wherein a conductive spacer is interposed between the transparent electrode and the photosensitive member.